(57)【要約】【課題】  高速の伝送を可能にする超広帯域無線方式などに適用可能な帯域通過フィルタを小型化する。【解決手段】  誘電体９と、前記誘電体の第１面に、前記第１面と交差する対称面Ｃに関して互いに対称に配置された第１の線路対１，１と、前記誘電体の第２面に、前記対称面に関して互いに対称に配置された第２の線路対２，２とを備える平衡回路の帯域通過フィルタにおいて、前記第１の線路及び前記第２の線路の線路幅を、前記入出力端及び前記開放端（符号３〜６）においてその中間部よりも広げることで、高域側の遮断周波数を下げる。そのため、同じ遮断周波数を持つ従来の帯域フィルタと本発明に係る帯域フィルタを比べると、本発明に係る帯域フィルタの線路長のほうが短くなり、より小型の帯域通過フィルタを実現することができる。【選択図】              図１
2009004837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体と、前記誘電体の表面又はその内部の第１面に、前記第１面と交差する対称面に関して互いに対称に配置された一対の第１の線路対と、前記誘電体の他の表面又はその内部の他の面であって前記第１面に対向する第２面に、前記対称面に関して互いに対称に配置された一対の第２の線路対とを備える平衡回路の帯域通過フィルタであって、
前記第１の線路対の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第２の線路対の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第１の線路対の前記入出力端と前記第２の線路対の前記開放端を対向させ、
前記第２の線路対の前記入出力端と前記第１の線路対の前記開放端を対向させ、
前記第１の線路対及び前記第２の線路対の線路幅を、前記入出力端及び前記開放端においてその中間部よりも広げることで、高域側の遮断周波数を下げたことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項２】
前記第１の線路対と第２の線路対をずらして配置し、前記平衡回路の特性インピーダンスを変化させたことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項３】
誘電体と、前記誘電体を挟んで対向して設けられて結合線路を構成する第１の線路及び第２の線路と、前記結合線路の傍に設けられた接地面とを備える不平衡回路の帯域通過フィルタであって、
前記第１の線路の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第２の線路の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第１の線路の前記入出力端と前記第２の線路の前記開放端を対向させ、
前記第２の線路の前記入出力端と前記第１の線路の前記開放端を対向させ、
前記第１の線路及び前記第２の線路の線路幅を、前記入出力端及び前記開放端においてその中間部よりも広げることで、高域側の遮断周波数を下げたことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項４】
前記第１の線路と第２の線路をずらして配置し、前記不平衡回路の特性インピーダンスを変化させたことを特徴とする請求項３記載の帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高速の伝送を可能にする超広帯域無線方式などに適用可能な帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年無線ＬＡＮ、ブルートゥース等の近距離無線インターフェースが広く使用されるようになってきているが、さらに高速の伝送を可能にする超広帯域無線方式（ＵＷＢ）が次期システムとして注目されている。使用周波数は、米国では３．１〜１０．６ＧＨｚの帯域で、日本では３．４〜４．８ＧＨｚ及び７．２５〜１０．２５ＧＨｚの２つの帯域で、比較的大きな出力が認められている。いずれにしてもこのＵＷＢシステムは非常に広帯域の周波数を使用するため４００Ｍｂｐｓ以上の高速の無線伝送が可能である。このような広帯域の信号を伝送するアンテナを実現することは容易ではないが自己補対アンテナ等の構造で要求を満たすアンテナも提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３０２９２号公報「超広帯域アンテナ及び超広帯域高周波回路モジュール」
【０００４】
特許文献１記載のアンテナはＵＷＢの周波数帯域より広い範囲で電波を受信することができるため、帯域外の雑音も受信し雑音が大きくなる。帯域外の雑音を排除するために用いられるのが帯域通過フィルタである。帯域通過フィルタとして、下記の特許文献２記載のものがある。
【０００５】
【特許文献２】特開２００５−２１７５９７号公報「差動信号用帯域通過フィルタ及びこれを複数備える多周波アンテナ」
【０００６】
特許文献２記載の帯域通過フィルタは、自己補対アンテナのような差動信号で信号が伝送される装置で、広帯域な通過域をもち帯域外では信号を減衰させる小型かつ低価格のものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２記載の帯域通過フィルタは、その長さが最低でも中心周波数の波長の１／４を要し、やや大きいという欠点があった。特許文献２記載の帯域通過フィルタは、動作原理上、それ以上小さくすることができなかった。
【０００８】
この発明は、より小型の帯域通過フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、誘電体と、前記誘電体の表面又はその内部の第１面に、前記第１面と交差する対称面に関して互いに対称に配置された一対の第１の線路対と、前記誘電体の他の表面又はその内部の他の面であって前記第１面に対向する第２面に、前記対称面に関して互いに対称に配置された一対の第２の線路対とを備える平衡回路の帯域通過フィルタであって、
前記第１の線路対の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第２の線路対の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第１の線路対の前記入出力端と前記第２の線路対の前記開放端を対向させ、
前記第２の線路対の前記入出力端と前記第１の線路対の前記開放端を対向させ、
前記第１の線路対及び前記第２の線路対の線路幅を、前記入出力端及び前記開放端においてその中間部よりも広げることで、高域側の遮断周波数を下げた、ものである。
【００１０】
前記第１の線路対と第２の線路対をずらして配置し、前記平衡回路の特性インピーダンスを変化させるようにしてもよい。
【００１１】
前記第１の線路対と前記第２の線路対は、いわゆるブロードサイド結合をしている。ブロードサイド結合とは、基板の上下２つの層に導体を配置することで線路を構成するやり方である。
【００１２】
この発明は、誘電体と、前記誘電体を挟んで対向して設けられて結合線路を構成する第１の線路及び第２の線路と、前記結合線路の傍に設けられた接地面とを備える不平衡回路の帯域通過フィルタであって、
前記第１の線路の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第２の線路の一端を入出力端とし、他端を開放端とし、
前記第１の線路の前記入出力端と前記第２の線路の前記開放端を対向させ、
前記第２の線路の前記入出力端と前記第１の線路の前記開放端を対向させ、
前記第１の線路及び前記第２の線路の線路幅を、前記入出力端及び前記開放端においてその中間部よりも広げることで、高域側の遮断周波数を下げた、ものである。
【００１３】
前記第１の線路と第２の線路をずらして配置し、前記不平衡回路の特性インピーダンスを変化させるようにしてもよい。
【００１４】
前記第１の線路及び／又は第２の線路と前記接地面は、いわゆるエッジ結合をしている。エッジ結合とは、２つの導体を同じ層上に横に並べて配置するやり方である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、前記第１の線路及び前記第２の線路の線路幅を、前記入出力端及び前記開放端においてその中間部よりも広げることで、高域側の遮断周波数を下げることができる。そのため、同じ遮断周波数を持つ本発明に係る帯域フィルタと従来の帯域フィルタを比べると、本発明に係る帯域フィルタの線路長のほうが短くなる。したがって、この発明によれば、より小型の帯域通過フィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタについて、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１（ａ）は発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの平面図である。図１（ｂ）は同Ａ−Ａ矢視断面図、図１（ｃ）は同Ｂ−Ｂ矢視断面図である。図２は発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの斜視図である。なお、図１及び図２は、発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの構造を示す概略図であり、その理解を容易にするため若干の変形を加えている（そのため、図１と図２は完全には一致しない）。
【００１８】
１は、誘電体基板９の一方の面（第１面）に設けられた１対の第１の線路対である。
２は、誘電体基板９の他方の面（第２面）に設けられた１対の第２の線路対である。
第１の線路対１と第２の線路対２は、その広い面で互いに結合するブロードサイド２結合線路を構成する。第１の線路対１と第２の線路対２の中央部分は、その平面図からわかるように、いずれも細長い長方形であってほぼ同じ大きさである。
【００１９】
３は、第１の線路対１の開放端側の幅広部分である。以下、３を、第１面に設けられた１対の第３の線路対と記すことにする。第３の線路対３は、第１の線路対１よりもその線路幅が広い。
【００２０】
４は、第１の線路対１の入出力端側の幅広部分である。以下、４を、第１面に設けられた１対の第４の線路対と記すことにする。第４の線路対４は、第１の線路対１よりもその線路幅が広い。
【００２１】
５は、第２の線路対２の入出力端側の幅広部分である。以下、５を、第２面に設けられた１対の第５の線路対と記すことにする。第５の線路対５は、第２の線路対２よりもその線路幅が広い。
【００２２】
６は、第２の線路対２の開放端側の幅広部分である。以下、６を、第２面に設けられた１対の第６の線路対と記すことにする。第６の線路対６は、第２の線路対２よりもその線路幅が広い。
【００２３】
線路対１〜６は、いずれも対称面Ｃに関し対称に配置されている。
【００２４】
７は第１の線路１の入出力端子、８は第２の線路２の入出力端子である。
９は誘電体基板である。
【００２５】
Ｃは誘電体９をほぼ垂直に貫く対称面である。誘電体９の第１面と第２面は互いにほぼ平行である。なお、対称面Ｃは、発明の実施の形態に係る構造を理解しやすいように示したものであり、実際にこのような面が物理的に存在するわけではない。
【００２６】
第１の線路対１の入出力端７と第２の線路対２の開放端は対向している。第２の線路対２の入出力端８と第１の線路対１の開放端は対向している。
【００２７】
図１（ａ）において第２の線路対２、第５の線路対５、第６の線路対６及び入出力端８を点線で示しているが、これは第１の線路対１などが設けられている第１面の下側（第２面）にそれらが位置していることを示している。
【００２８】
図１の帯域通過フィルタの入出力端子７（又は８）に差動信号を入力することで、他方の差動入出力端８（又は７）から図１の帯域通過フィルタで帯域制限された差動信号を取り出すことができる。
【００２９】
第１の線路対１と第２の線路対２は、誘電体基板７を挟んで対向するように設けられているが、両者は少しずれて配置されている。すなわち、細長い長方形の短辺（第１の線路対１と第２の線路対２の入出力端）は一致しているものの、細長い長方形の長辺は、一致していない。図１（ａ）の平面図において言えば、一方の線路対（例えば第１の線路対の端）の端を基準として、他方の線路対（例えば第２の線路対）の端は、上下方向に離れている。その「ずれ」は対称面Ｃに関し対称である。
【００３０】
この「ずれ」の量（図１（ｂ）（ｃ）の符号ｙ）は、線路対１，２の幅（線路の延在方向と垂直な方向の幅、細長い長方形の短辺）よりも小さい。この「ずれ」の量を変えることにより、偶モードおよび奇モードの特性インピーダンスを調整することができる。こうすることで図１のフィルタを接続する相手のインピーダンスと整合をとることが可能になる。偶モードおよび奇モードの特性インピーダンスの調整はずれがなくても、線路幅、線路間隔を調整することで可能であるが、この「ずれ」も利用することでさらに柔軟に調整ができる。
【００３１】
発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタは、第１面に設けられた２線路（第１の線路対１）と、第２面に設けられた２線路（第２の線路対２）の合計４線路の結合線路で構成されるものであるが、その端子側及び開放側で線路幅が太くなっている（線路対４〜６）ことに特徴がある。このような構成を採用することで、帯域通過フィルタの高域側の遮断周波数を下げることができる。そのため、同じ遮断周波数を持つ本発明の実施の形態に係る帯域フィルタと従来の帯域フィルタを比べると、本発明の実施の形態に係る帯域フィルタの線路長のほうが短くなる。したがって、上記特徴を備えることで、より小型の帯域通過フィルタを実現することができる。
【００３２】
このことを図３のグラフを参照して説明する。図３のグラフは、発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの通過特性Ｓ２１に関する評価結果を示すものである。図３の３つのグラフのうち、符号０ｍｍで示されるもの比較例（従来例）であり、符号１ｍｍ及び２ｍｍで示されるものは、発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの通過特性である。
【００３３】
フィルタの構成は次の通りである。
（１）簡単のため、第１面の各線路対と第２面の各線路対は同じ形状である。
（２）「ずれ」の量はゼロである。
（３）誘電体基板９の比誘電率は３．５、誘電正接０．００２で、その厚さは０．１ｍｍである。
【００３４】
図３における３つのグラフ（０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ）は次のような条件における評価結果である。
【００３５】
（４ａ）０ｍｍの条件：第１及び第２の線路対の長さ＝１２ｍｍ、その線路幅＝０．３ｍｍ、その線路間隔＝０．３ｍｍ。第３及び第５の線路対の長さ＝０ｍｍ、第４及び第６の線路対の長さ＝０ｍｍ。これは従来の帯域通過フィルタの構造に相当する。
【００３６】
（４ｂ）１ｍｍの条件：第１及び第２の線路対の長さ＝１０ｍｍ（その線路幅＝０．３ｍｍ、その線路間隔＝０．３ｍｍは変わらず）、第３及び第５の線路対の線路幅／線路長とも１ｍｍ、第４及び第６の線路対の線路幅／線路長とも１ｍｍとすることで、帯域通過フィルタの全長＝１２ｍｍにしたもの。
【００３７】
（４ｃ）２ｍｍの条件：第１及び第２の線路対の長さ＝８ｍｍ（その線路幅＝０．３ｍｍ、その線路間隔＝０．３ｍｍは変わらず）、第３及び第５の線路対の線路幅／線路長とも２ｍｍ、第４及び第６の線路対の線路幅／線路長とも２ｍｍとすることで、帯域通過フィルタの全長＝１２ｍｍにしたもの。
【００３８】
図３の符号０ｍｍのグラフからわかるように、従来の構造では高域側の遮断周波数は７ＧＨｚであったが、符号１ｍｍと符号２ｍｍのグラフはいずれもその遮断周波数が低くなっている。符号１ｍｍは５．３ＧＨｚ、符号２ｍｍは４．８ＧＨｚであり、線路幅を広げる部分（線路対３〜６）が長いほど、より遮断周波数が低くなることがわかる。
【００３９】
符号０ｍｍと符号２ｍｍを比較すると、遮断周波数が約３０％低下している。このことを言い換えると、同じ遮断周波数であるとした場合、発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの長さは、従来のものよりも約３０％小さく（短く）なるということである。
【００４０】
図３において、挿入損失０．５ｄＢの周波数を見ると、符号０ｍｍのグラフでは、帯域上限周波数／帯域下限周波数は１．８ＧＨｚ／６ＧＨｚに対し、符号１ｍｍのグラフでは、同１．５ＧＨｚ／４．８ＧＨｚ、符号２ｍｍｎグラフでは、同１．３５ＧＨｚ／４．５ＧＨｚであって、いずれも比帯域幅は１０５％〜１０８％とほとんど同じである。図１の構造を採用しても、その広帯域な特性は維持されている。
【００４１】
したがって、発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタによれば、その広帯域な特性を維持しつつ、より小型の帯域通過フィルタを実現することができる。
【００４２】
図４に、発明の実施の形態の変形例を示す。図４はその断面図を示す。発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの線路対１〜６を誘電体基板９に埋め込むようにしてもよい。あるいは、線路対１，３，４（又は線路対２，５，６）のみを誘電体基板９に埋め込むようにしてもよい。
【００４３】
図５に、発明の実施の形態のほかの変形例を示す。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）及び（ｃ）は断面図を示す。図５の構造は不平衡回路を構成する。１０は、第１面及び第２面に設けられた接地面、１１は２つの接地面１０と１０を接続するビアである。図５に示すように、図１の対称な線路対の片側を接地にした場合は、不平衡信号で同様な特性を得ることができる。
【００４４】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの構造を示す平面図及び断面図である。
【図２】発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの構造を示す斜視図である。
【図３】発明の実施の形態に係る帯域通過フィルタの特性を示すグラフである。
【図４】発明の実施の形態の変形例を示す断面図である。
【図５】発明の実施の形態の変形例を示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    第１の線路対、第１の線路
２    第２の線路対、第２の線路
３    第１の線路対の開放端側の幅広部分（第３の線路対）
４    第１の線路対の入出力端側の幅広部分（第４の線路対）
５    第２の線路対の入出力端側の幅広部分（第５の線路対）
６    第２の線路対の開放端側の幅広部分（第６の線路対）
７，８  入出力端子
９    誘電体基板
１０    接地面
１１    ビア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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