(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の高域側の遮断特性を改善する。【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、前記開放端３，６においてその中間部よりも広げるとともに、前記入出力端（４，５）においてその中間部よりも狭くすることで、高域側の遮断域を広げる。したがって、高域側の遮断特性を改善するための低域通過フィルタが不要になる。【選択図】              図１
2009004838.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、前記開放端においてその中間部よりも広げるとともに、前記入出力端においてその中間部よりも狭くすることで、高域側の遮断域を広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、前記開放端においてその中間部よりも広げるとともに、前記入出力端においてその中間部よりも狭くすることで、高域側の遮断域を広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、非常に広帯域であるが、高域側で遮断となる周波数の範囲（遮断域）が狭く、その遮断域の上の周波数でまたすぐに通過特性となるという欠点があった。この欠点を除くためには、低域通過フィルタを必要とした。
【０００８】
この発明は、高域側の遮断域を広げることのでき、低域通過フィルタを必要としない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、前記開放端においてその中間部よりも広げるとともに、前記入出力端においてその中間部よりも狭くすることで、高域側の遮断域を広げた、ものである。
【００１０】
フィルタ特性を制御するためには、偶モード、奇モードの特性インピーダンスを制御する必要がある。これは前記第１の線路対と第２の線路対は同じ線路幅、線路間隔の場合は、線路幅、線路間隔を制御して実現できる。さらに設計の柔軟性を大きくするには、前記第１の線路対と第２の線路対をずらして配置し、このずれ量によって偶モード、奇モード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、前記開放端においてその中間部よりも広げるとともに、前記入出力端においてその中間部よりも狭くすることで、高域側の遮断域を広げた、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、前記開放端においてその中間部よりも広げるとともに、前記入出力端においてその中間部よりも狭くすることで、高域側の遮断域を広げることができる。
【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の入出力端側の幅狭部分である。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狭い。
【００２１】
５は、第２の線路対２の入出力端側の幅狭部分である。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狭い。
【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、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、線路の延在方向（信号が伝搬する方向）の第１の線路対１と第２の線路対２の端は、一致していない。正確に言えば、図１（ａ）の平面図において、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、線路の延在方向と垂直な方向に離れている。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）よりも小さい。この「ずれ」の量を変えることにより、特性インピーダンスを調整することができる。図１のフィルタを接続する相手とのインピーダンス整合をとるために、「ずれ」の量で調整することが考えられる。このやり方によれば、フィルタとその接続相手の間にインピーダンス変換器を設ける必要がなく、有利である。
【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、その端子側で線路幅が狭くなっている（線路対４，５）とともに、その開放側で線路幅が広がっている（線路対３，６）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域を広げることができる。そのため、従来のように、高域側に低域通過フィルタを設ける必要がなくなる。
【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２つのグラフのうち、符号アで示されるもの比較例（従来例）であり、符号イで示されるものは、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面の各線路対とは同じ形状している。すなわち、線路対１と２、線路対３と６、線路対４と５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２つのグラフ（ア、イ）は次のような条件における特性である。
【００３５】
（符号アのグラフの条件）これは従来の帯域通過フィルタの構造に相当する。
・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。
【００３６】
（符号イのグラフの条件）
・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６の線路対の線路幅／線路長とも１ｍｍ
・第４及び第５の線路対の線路幅＝０．１ｍｍ／線路長＝１ｍｍ
・帯域通過フィルタの全長＝１２ｍｍ
【００３７】
図３のグラフによれば、符号イの発明の実施の形態に係る構造の特性を、符号アの従来の構造の特性と比較すると、（１）帯域の点では両者はほとんど変わらない、にもかかわらず、（２）遮断される周波数範囲が従来と比較して大幅に増大している。
【００３８】
（１）に関して、図３において、挿入損失０．５ｄBの周波数を見ると、符号アのグラフでは、帯域上限周波数／帯域下限周波数は１．８ＧＨｚ／６ＧＨｚであり、符号イのグラフでは、同２ＧＨｚ／６ＧＨｚでほぼ一致している。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。
【００３９】
（２）に関して、図３において、遮断特性が−１０ｄＢより大きくなる範囲でみると、符号アのグラフでは遮断される周波数範囲が０．４ＧＨｚ程度しかないが、符号イのグラフでは１．５ＧＨｚ以上と大幅に増大している（符号イの右端のグラフが切れているが、その部分を推測すると１．７ＧＨｚ程度になると思われる）。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、発明の実施の形態によれば、帯域通過フィルタの性能を維持しつつ、その高域側の遮断域を大幅に増大させることができる。この増大した遮断域により雑音を除くことができるので、発明の実施の形態によれば、広帯域かつ不要周波数域に起因する雑音の影響を少なくできる帯域通過フィルタを実現できる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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】
【００４４】
【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】
【００４５】
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狭部分（第４の線路対）
５    第２の線路対の入出力端側の幅狭部分（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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