(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、該誘電体基板の両面にそれぞれ設けられた２つの平面導体と、前記誘電体基板に設けられ高周波信号の伝送または処理を行う高周波回路と、これら２つの平面導体のうち少なくともいずれか一方に設けられ該高周波回路から漏洩して前記２つの平面導体間を伝搬する不要波と結合して当該不要波の伝搬を阻止する不要波伝搬阻止回路とからなる高周波回路装置において、
前記不要波伝搬阻止回路は、複数段の帯域阻止フィルタにより構成し、
該各段の帯域阻止フィルタは、各段間で相互に直列に接続される第１の導体線路と、該第１の導体線路と平行に延び各段間で相互に直列に接続される第２の導体線路と、これら第１，第２の導体線路のうち少なくともいずれか一方の途中部位が渦巻き状をなして互いに平行に延びる２本の渦状線路によって形成され当該２本の渦状線路の先端が互いに接続された共振器とによって構成し、
前記共振器の長さ寸法は、不要波の誘電体基板内の波長に対して略１／４の値に設定したことを特徴とする高周波回路装置。
【請求項２】
前記各渦状線路が有する線路幅寸法は、全長に亘って同じ値に設定し、前記２本の渦状線路間に形成される間隔寸法は、全長に亘って同じ値に設定してなる請求項１に記載の高周波回路装置。
【請求項３】
前記各渦状線路が有する線路幅寸法は、渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定してなる請求項１に記載の高周波回路装置。
【請求項４】
前記２本の渦状線路間に形成される間隔寸法は、渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定してなる請求項１に記載の高周波回路装置。
【請求項５】
前記各段の帯域阻止フィルタを構成する前記各共振器は、前記第１，第２の導体線路のうちいずれか一方側の導体線路に設けてなる請求項１，２，３または４に記載の高周波回路装置。
【請求項６】
前記各段の帯域阻止フィルタを構成する前記各共振器は、前記第１，第２の導体線路のうち隣合う段で互いに異なる導体線路に設けてなる請求項１，２，３または４に記載の高周波回路装置。
【請求項７】
前記各段の帯域阻止フィルタを構成する前記各共振器は、前記第１，第２の導体線路にそれぞれ設けてなる請求項１，２，３または４に記載の高周波回路装置。
【請求項８】
前記２本の渦状線路間に形成される間隔寸法は、前記２つの平面導体間に形成される間隔寸法に比べて１０分の１以下の値に設定してなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の高周波回路装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちいずれかに記載の高周波回路装置を用いた送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの平行な平面導体を有する導波路や共振器などの高周波回路装置およびそれを用いた送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号を用いる高周波回路装置として、例えば誘電体板の裏面に接地電極を形成すると共に表面にコプレーナを形成したグラウンデッドコプレーナ線路、誘電体板の裏面に接地電極を形成すると共に表面にスロットを形成したグラウンデッドスロット線路、誘電体板の両面に誘電体板を挟んで対向するスロットを形成した平面誘電体線路（以下、ＰＤＴＬという）等の各種の伝送線路が知られている。
【０００３】
これらの伝送線路は、いずれも２つの平行な平面導体を含む構造であるため、例えば伝送線路の入出力部やベンドなどで電磁界が乱れると、いわゆるパラレルプレートモード等のスプリアスモードからなる不要波が２つの平行な平面導体間に誘起されることがある。これにより、不要波が平面導体間を伝搬すると共に、隣接する伝送線路間で不要波の干渉が生じて、信号のリークなどの問題が生じる場合がある。
【０００４】
このような不要波の伝搬を防ぐために、従来技術では、例えば表面側の平面導体には、裏面側の平面導体との間に静電容量を生じさせる電極と、該電極に接続されインダクタを構成する複数の線路とからなる導体パターンを用いてスプリアスモード伝搬阻止回路を構成したものが知られている（例えば、特開２０００−１０１３０１号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、例えば表面側の平面導体に電極と線路とからなる導体パターンを形成し、電極の静電容量と線路のインダクタンスとを組合せることによって低域通過フィルタを構成し、不要波の伝搬を阻止していた。しかし、このような他の従来技術では、例えば不要波の周波数が低くなるに従って、電極の静電容量または線路のインダクタンスを大きくする必要がある。
【０００６】
このとき、電極は裏面側の平面導体との間で静電容量を生じさせるため、静電容量を大きくする場合には、電極の面積を大きくする必要がある。一方、インダクタンスを大きくする場合には、線路の幅寸法を小さくするか、または線路の長さ寸法を大きくする必要がある。ここで、線路の幅寸法は加工精度上の制限があるから、インダクタンスを大きくする場合には、線路の長さ寸法を大きく必要がある。
【０００７】
従って、従来技術では、導体パターンの面積が大きくなる傾向があるから、誘電体板全体が大型化して製造コストが増大し易いという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は不要波の伝搬を阻止しつつ小型化が可能な高周波回路装置および送受信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、誘電体基板と、該誘電体基板の両面にそれぞれ設けられた２つの平面導体と、前記誘電体基板に設けられ高周波信号の伝送または処理を行う高周波回路と、これら２つの平面導体のうち少なくともいずれか一方に設けられ該高周波回路から漏洩して前記２つの平面導体間を伝搬する不要波と結合して当該不要波の伝搬を阻止する不要波伝搬阻止回路とからなる高周波回路装置に適用される。
【００１０】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、不要波伝搬阻止回路は、複数段の帯域阻止フィルタにより構成し、該各段の帯域阻止フィルタは、各段間で相互に直列に接続される第１の導体線路と、該第１の導体線路と平行に延び各段間で相互に直列に接続される第２の導体線路と、これら第１，第２の導体線路のうち少なくともいずれか一方の途中部位が渦巻き状をなして互いに平行に延びる２本の渦状線路によって形成され当該２本の渦状線路の先端が互いに接続された共振器とによって構成し、前記共振器の長さ寸法は、不要波の誘電体基板内の波長に対して略１／４の値に設定したことにある。
【００１１】
このように構成したことにより、２本の渦状線路の先端を接続することによってヘアピン型の共振器を構成することができる。このとき、共振器は２本の渦状線路間に生じる静電容量と各分岐線路によるインダクタンスとが並列接続された並列共振回路を等価的に構成することができる。このため、前記共振器の長さ寸法は、不要波の誘電体基板内の波長に対して略１／４の値に設定することによって、共振器の共振周波数周辺の帯域で不要波を反射し、不要波の伝搬を遮断することができる。
【００１２】
また、２本の渦状線路を渦巻き状に形成して共振器を構成したから、共振器の面積を小さくすることができると共に、渦巻き状の中心側に磁界を集中させることができ、他の回路等による影響を受けることなく不要波を遮断することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、各渦状線路が有する線路幅寸法を全長に亘って同じ値に設定し、前記２本の渦状線路間に形成される間隔寸法を全長に亘って同じ値に設定したことにある。
【００１４】
これにより、線路幅寸法と間隔寸法を小さい値に設定することによって、共振器の占める面積を小さくすることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、各渦状線路が有する線路幅寸法を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定したことにある。
【００１６】
これにより、磁界強度の強い渦巻きの中心側で渦状線路の線路幅寸法を大きくすることができ、電流の集中を緩和し、共振器の無負荷Ｑを向上することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、２本の渦状線路間に形成される間隔寸法を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定したことにある。
【００１８】
これにより、磁界強度の強い渦巻きの中心側で２本の渦状線路の間隔寸法を大きくすることができ、電流の集中を緩和し、共振器の無負荷Ｑを向上することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、各段の帯域阻止フィルタを構成する前記各共振器を第１，第２の導体線路のうちいずれか一方側の導体線路に設けたことにある。
【００２０】
これにより、不要波が第１，第２の導体線路間を伝搬するときには、この不要波を各段で同じ一方側の導体線路に設けられた共振器によって遮断することができる。
【００２１】
請求項６の発明は、各段の帯域阻止フィルタを構成する前記各共振器を第１，第２の導体線路のうち隣合う段で互いに異なる導体線路に設けたことにある。
【００２２】
これにより、第１，第２の導体線路に対して共振器を各段毎に互い違いに配置することができる。このため、不要波が第１，第２の導体線路間を伝搬するときには、これら互い違いに配置された共振器を用いて不要波の伝搬を阻止することができる。
【００２３】
請求項７の発明は、各段の帯域阻止フィルタを構成する前記各共振器を第１，第２の導体線路にそれぞれ設けたことにある。
【００２４】
これにより、不要波が第１，第２の導体線路間を伝搬するときには、この不要波を第１，第２の導体線路にそれぞれ設けられた共振器によって遮断することができる。特に、各段の帯域阻止フィルタにそれぞれ２個の共振器を接続することができるから、導体線路に接続される共振器の数を増加させることができ、不要波をより確実に遮断することができる。
【００２５】
請求項８の発明は、２本の渦状線路間に形成される間隔寸法を２つの平面導体間に形成される間隔寸法に比べて１０分の１以下の値に設定したことにある。
【００２６】
これにより、渦状線路によって２つの平面導体間に生じる静電容量に比べて２本の渦状線路間に生じる静電容量を大きくすることができるから、平面導体間に生じる静電容量を用いるものに比べて、共振器の共振周波数を容易に低下させることができ、共振器の面積を小さくすることができる。
【００２７】
また、請求項９の発明のように、本発明による高周波回路装置を用いて送受信装置を構成してもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による高周波回路装置について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
まず、図１ないし図１１は第１の実施の形態を示し、図において、１は樹脂材料、セラミックス材料、またはこれらを混合して焼結した複合材料からなる誘電体基板で、該誘電体基板１は、例えば２４程度の比誘電率εrで０．６ｍｍ程度の厚さ寸法Ｔをもった平板状に形成されている。
【００３０】
２は誘電体基板１の表面１Ａに形成された平面導体を示し、３は誘電体基板１の裏面１Ｂに形成された接地電極としての平面導体を示す。そして、平面導体２，３は、例えば１〜３μｍ程度の厚さ寸法をもった導電性の金属薄膜からなり、誘電体基板１の表面１Ａ，裏面１Ｂをほぼ全面に亘って覆っている。
【００３１】
４は例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波（高周波信号）を励振する高周波回路としてのスロットラインで、該スロットライン４は、平面導体２に形成された前，後方向に延びる溝状の開口からなり、接地電極をなす平面導体３と対面することによってグラウンデッドスロットラインを構成している。
【００３２】
５は平面導体２に設けられた不要波伝搬阻止回路で、該不要波伝搬阻止回路５は、例えばスロットライン４を挟んで左，右両側に配置されている。また、不要波伝搬阻止回路５は、後述する複数段の帯域阻止フィルタ６を連結することによって構成され、図４に示すように略帯状をなしている。また、誘電体基板１の表面には、複数個の不要波伝搬阻止回路５が相互に隣接、接触して配置され、全体として略矩形の平面状をなしている。
【００３３】
６は不要波伝搬阻止回路５を構成する帯域阻止フィルタで、該帯域阻止フィルタ６は、各段間で相互に直列に接続される第１の導体線路７Ａと、該第１の導体線路７Ａと平行に延び各段間で相互に直列に接続される第２の導体線路７Ｂと、該第１，第２の導体線路７Ａ，７Ｂのうち第１の導体線路７Ａの途中部位に設けられた共振器８とによって構成されている。そして、帯域阻止フィルタ６は、誘電体基板１の表面１Ａに網目状に配置されると共に、スロットライン４と平行な前，後方向に対して斜めに位置ずれしつつ左，右方向に向けて連結されている。
【００３４】
また、第１，第２の導体線路７Ａ，７Ｂは、平面導体２と同様な導電性金属材料からなる細線状によって構成されている。そして、導体線路７Ａ，７Ｂは、その基端側が平面導体２に接続されると共に、誘電体基板１の前，後方向または左，右方向のいずれかに開口し、これらの間を伝搬する電界Ｅを有する不要波を網目状に配置されたいずれかの共振器８に導いている。
【００３５】
ここで、共振器８は、導体線路７Ａの途中部位に設けられ、矩形の渦巻き状をなして互いに平行に延びる２本の渦状線路８Ａ，８Ｂによって構成され、該渦状線路８Ａ，８Ｂは導体線路７Ａと同様に導電性金属材料の細線によって形成されている。また、各渦状線路８Ａ，８Ｂが有する線路幅寸法Ｗは、全長に亘って同じ値に設定されると共に、２本の渦状線路８Ａ，８Ｂ間に形成される間隔寸法Ｓも、全長に亘って同じ値に設定されている。そして、線路幅寸法Ｗ、間隔寸法Ｓは、例えば１〜１０μｍ程度の値にそれぞれ設定されている。これにより、間隔寸法Ｓは、２つの平面導体２，３間の間隔寸法をなす誘電体基板１の厚さ寸法Ｔに比べて１０分の１（Ｓ≦Ｔ／１０）以下の値に設定されている。
【００３６】
また、渦状線路８Ａ，８Ｂは、その基端側が導体線路７Ａ，７Ｂ間に開口し、先端が接続部８Ｃとなって互いに接続された、全体としてヘアピン型共振器を構成している（図８参照）。これにより、平面導体２，３間に発生した平行平板モード（不要波）が導体線路７Ａ，７Ｂと結合し、該不要波が導体線路７Ａ，７Ｂ間を伝搬するときには、不要波の一部は渦状線路８Ａ，８Ｂ間に導かれる。そして、共振器８は基端から先端までの長さ寸法Ｌ0等を不要波の誘電体基板１内の波長に対して例えば略１／４の値に設定することによって共振周波数ｆoを有するから、この共振周波数ｆoの高周波信号を反射する。これにより、共振器８は不要波の伝搬を阻止している。
【００３７】
また、導体線路７Ａ，７Ｂのうち隣合う２つの共振器８間の長さ寸法は、伝搬を阻止する不要波（共振器８の共振周波数に対応）に対して電気角θが９０°となる長さ寸法、即ち不要波の誘電体基板１内の波長に対して例えば１／４程度の値に設定されている。これにより、２つの共振器８間には電気角θが９０°（θ＝９０°）となった位相器９を形成することができ、位相器９は複数の共振器８による不要波の阻止特性を重ね合わせている。
【００３８】
本実施の形態による高周波回路装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００３９】
まず、スロットライン４に高周波信号を入力すると、高周波信号はスロットライン４に沿って誘電体基板１の前，後方向に向けて伝搬する。ここで、誘電体基板１の表面１Ａにスロットライン４に近接して例えば矩形共振器（図示せず）が設けられている場合には、スロットライン４と矩形共振器との間の不連続部位から平行平板モード等の不要波が発生し、平面導体２，３間を伝搬する。
【００４０】
このとき、誘電体基板１の表面１Ａには、複数段の帯域阻止フィルタ６からなる不要波伝搬阻止回路５が設けられているから、不要波は不要波伝搬阻止回路５の帯域阻止フィルタ６に入力される。このとき、帯域阻止フィルタ６は、共振器８の共振周波数ｆoを中心とした帯域の不要波を反射するから、不要波の伝搬を阻止することができる。
【００４１】
次に、共振器８の作用について図５ないし図１０を参照しつつ説明する。ここで、共振器８は、図６に示すように全体として略正方形状をなすものとする。
【００４２】
共振器８は先端が接続された渦巻き状の渦状線路８Ａ，８Ｂによって構成されているから、共振器８は、図８に示すように渦状線路８Ａ，８Ｂを直線状に延ばしたヘアピン型共振器８′とほぼ同様な作用を奏し、図５に示す等価回路のようにキャパシタＣとインダクタＬとが並列接続された並列共振回路からなる帯域阻止フィルタ６を構成する。このため、共振器８は、以下の数１で示す共振周波数ｆoを中心とした周辺帯域の不要波を反射する。
【００４３】
【数１】
0003786031.tif 000002
【００４４】
このとき、渦状線路８Ａ，８Ｂ間の間隔寸法Ｓが誘電体基板１の厚さ寸法Ｔに対して１０分の１以下の値に設定されているから、渦状線路８Ａ，８Ｂ間に生じる静電容量Ｃsが渦状線路８Ａ，８Ｂと平面導体３との間に生じる静電容量Ｃgに比べて十分に大きな値となる（図９参照）。
【００４５】
この結果、共振器８のキャパシタＣは、ほぼ渦状線路８Ａ，８Ｂ間に生じる静電容量Ｃsによって決定される。ここで、渦状線路８Ａ，８Ｂ間の間隔寸法Ｓが小さくなるに従って、渦状線路８Ａ，８Ｂ間の静電容量Ｃsは大きな値となる。このため、共振器８を小型化しつつ共振周波数ｆoを低下させることができる。
【００４６】
また、渦状線路８Ａ，８Ｂの長さ寸法Ｌ0が大きくなるに従って、インダクタＬが大きくなるのに加えて、静電容量Ｃsも大きくなる。このため、従来技術のように、キャパシタＣとインダクタＬとを独立して増加させる場合に比べて、共振器８の面積増加を抑制しつつキャパシタＣ（静電容量Ｃs）とインダクタＬを増加させることができる。従って、同一周波数の不要波を遮断する場合には、従来技術の低域通過フィルタを構成する導体パターンの面積に比べて、共振器８を含めた帯域阻止フィルタ６の面積を例えば６０〜８０％程度まで小さくすることができる。
【００４７】
次に、共振器８および不要波伝搬阻止回路５による帯域阻止特性について検討する。
【００４８】
まず、図６中の共振器８において、各渦状線路８Ａ，８Ｂの線路幅寸法Ｗを２μｍ、渦状線路８Ａ，８Ｂ間の間隔寸法Ｓを２μｍ、渦状線路８Ａ，８Ｂの渦巻きの巻き数を３回巻きとして電磁界シミュレーションを行い、図１０に示すように共振器８の一辺の長さ寸法Ｌ1を８０〜１１０μｍ程度まで変化させたときの共振周波数ｆoと無負荷Ｑ（Ｑo）を求めた。
【００４９】
これにより、共振器８の一辺の長さ寸法Ｌ1が小さいときには、共振周波数ｆoが高くなり、長さ寸法Ｌ1が大きいときには、共振周波数ｆoが低くなる。また、共振器８の無負荷Ｑは、共振器８の一辺の長さ寸法Ｌ1が大きくなるに従って低下する傾向があるものの、ほぼ５程度の値となる。
【００５０】
そこで、図５の等価回路を用いて、共振器８の共振周波数ｆoを例えば２１ＧＨｚ、無負荷Ｑを５、帯域阻止フィルタ６を４段接続した状態で不要波伝搬阻止回路５の回路解析を行った結果、図１１に示す伝送特性を得ることができる。
【００５１】
これにより、共振周波数ｆoを中心として反射係数Ｓ11に比べて透過係数Ｓ21が大きく低下するから、不要波伝搬阻止回路５は共振周波数ｆoを中心とした帯域の不要波の伝搬を阻止することができる。
【００５２】
かくして、本実施の形態では、不要波伝搬阻止回路５の帯域阻止フィルタ６を２本の導体線路７Ａ，７Ｂと、導体線路７Ａの途中部位に設けられた２本の渦状線路８Ａ，８Ｂからなる共振器８とによって構成したから、２本の渦状線路８Ａ，８Ｂの先端を接続することによってヘアピン型の共振器８を構成することができ、共振器８によって共振周波数ｆoを中心とした帯域の不要波の伝搬を阻止することができる。
【００５３】
また、２本の渦状線路８Ａ，８Ｂを渦巻き状に形成して共振器８を構成したから、共振器８を略矩形状の小さい面積内に収容することができる。特に、ヘアピン型の共振器８は渦状線路８Ａ，８Ｂが接続された先端側の磁界強度が他の部位の磁界強度に比べて強いから、渦巻き状をなす共振器８の中心側に磁界を集中させることができる。この結果、他の回路と共振器８との間で磁界結合が生じることがないから、他の回路等による影響を受けることなく不要波を遮断することができる。
【００５４】
さらに、渦状線路８Ａ，８Ｂの線路幅寸法Ｗを全長に亘って同じ値に設定すると共に、２本の渦状線路間８Ａ，８Ｂの間隔寸法Ｓを全長に亘って同じ値に設定したから、渦状線路８Ａ，８Ｂの線路幅寸法Ｗ、間隔寸法Ｓを小さい値に設定することによって、共振器８のキャパシタＣ、インダクタＬを大きくすることができ、共振器８の面積増加を抑制しつつ遮断可能な不要波の周波数帯域を低下させることができる。
【００５５】
また、各段の共振器８を２本の導体線路７Ａ，７Ｂのうち一方側の導体線路７Ａに設けたから、不要波が２本の導体線路７Ａ，７Ｂ間を伝搬するときには、この不要波を導体線路７Ａに設けられた共振器８に導くことができ、共振器８によって遮断することができる。
【００５６】
さらに、２本の渦状線路８Ａ，８Ｂ間の間隔寸法Ｓを２つの平面導体２，３間の間隔寸法をなす誘電体基板１の厚さ寸法Ｔに比べて１０分の１以下の値に設定したから、渦状線路８Ａ，８Ｂと平面導体３との間に生じる静電容量Ｃgに比べて２本の渦状線路８Ａ，８Ｂ間に生じる静電容量Ｃsを大きくすることができる。このため、２本の渦状線路８Ａ，８Ｂ間の間隔寸法Ｓを小さくすることによって、共振器８の共振周波数ｆoを低下させることができ、渦状線路８Ａ，８Ｂの長さ寸法Ｌ0を短くすることによって、共振器８の共振周波数ｆoを上昇させることができる。従って、同一周波数の不要波を遮断する場合には、従来技術の低域通過フィルタを構成する導体パターンの面積に比べて、共振器８を含めた帯域阻止フィルタ６の面積を小さくすることができ、不要波伝搬阻止回路５を小型化することができる。この結果、誘電体基板１を小さくすることができるから、製造コストを低減することができる。
【００５７】
次に、図１２は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、共振器を構成する渦状線路の線路幅寸法を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５８】
１１は本実施の形態による共振器で、該共振器１１は、導体線路７Ａの途中部位に設けられ、矩形の渦巻き状をなして互いに平行に延びる２本の渦状線路１１Ａ，１１Ｂによって構成されている。また、渦状線路１１Ａ，１１Ｂは、第１の実施の形態による共振器８とほぼ同様に、その先端側が互いに接続された接続部１１Ｃをなすと共に、その基端側が導体線路７Ａ，７Ｂ間に開口した開口部１１Ｄをなし、全体としてヘアピン型共振器を構成している。
【００５９】
ここで、各渦状線路１１Ａ，１１Ｂが有する線路幅寸法Ｗ1は、渦巻き状をなす共振器１１の中心側（接続部１１Ｃの周辺側）が外周側（開口部１１Ｄ側）に比べて大きな値に設定されている。一方、２本の渦状線路１１Ａ，１１Ｂ間に形成された間隔寸法Ｓ1は全長に亘って同じ値に設定されている。
【００６０】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、渦状線路１１Ａ，１１Ｂの線路幅寸法Ｗ1を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定したから、磁界強度の強い渦巻きの中心側で渦状線路１１Ａ，１１Ｂの線路幅寸法Ｗ1を大きくして電流の流路を広げることができ、電流の集中を緩和し、共振器１１の無負荷Ｑを向上（損失を低減）することができる。
【００６１】
なお、第２の実施の形態では、共振器１１の渦状線路１１Ａ，１１Ｂの線路幅寸法Ｗ1を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３に示す変形例のように、共振器１１′の２本の渦状線路１１Ａ′，１１Ｂ′間の間隔寸法Ｓ1′を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定する構成としてもよい。この場合でも、電流の集中を緩和し、共振器１１′の無負荷Ｑを向上することができるという効果を得ることができる。
【００６２】
次に、図１４ないし図１６は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、各段の帯域阻止フィルタ３２を構成する各共振器を、２本の導体線路のうち隣合う段で互いに異なる導体線路に設けたことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６３】
２１は平面導体２に設けられた不要波伝搬阻止回路で、該不要波伝搬阻止回路２１は、後述する複数段の帯域阻止フィルタ２２によって構成されている。
【００６４】
２２は不要波伝搬阻止回路２１を構成する帯域阻止フィルタで、該帯域阻止フィルタ２２は、各段間で相互に直列に接続される第１の導体線路２３Ａと、該第１の導体線路２３Ａと平行に延び各段間で相互に直列に接続される第２の導体線路２３Ｂと、該第１，第２の導体線路２３Ａ，２３Ｂのうち隣合う段で互いに異なる導体線路に設けられた共振器２４とによって構成されている。そして、帯域阻止フィルタ２２は、第１の実施の形態による帯域阻止フィルタ６と同様に誘電体基板１の表面１Ａに網目状に配置されると共に、誘電体基板１の前，後方向に対して斜めに位置ずれしつつ左，右方向に向けて連結されている。
【００６５】
ここで、共振器２４は、導体線路２３Ａ，２３Ｂのいずれか一方の途中部位に設けられ、矩形の渦巻き状をなして互いに平行に延びる２本の渦状線路２４Ａ，２４Ｂによって形成されている。また、渦状線路２４Ａ，２４Ｂは、その基端側が導体線路２３Ａ，２３Ｂ間に開口し、先端が接続部２４Ｃとなって互いに接続され、全体としてヘアピン型共振器を構成している。
【００６６】
さらに、導体線路２３Ａ，２３Ｂのうち隣合う２つの共振器２４間の長さ寸法は、伝搬を阻止する不要波に対して電気角θが９０°となる長さ寸法に設定されている。これにより、２つの共振器２４間には電気角θが９０°（θ＝９０°）となった位相器２５を形成することができ、位相器２５は複数の共振器２４による不要波の阻止特性を重ね合わせている。
【００６７】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、各段の帯域阻止フィルタ２２を構成する共振器２４を２本の導体線路２３Ａ，２３Ｂのうち隣合う段で互いに異なる導体線路に設けたから、２本の導体線路２３Ａ，２３Ｂに対して共振器２４を各段毎に互い違いに配置することができる。このため、不要波が２本の導体線路２３Ａ，２３Ｂ間を伝搬するときには、これら互い違いに配置された共振器２４を用いて不要波の伝搬を阻止することができる。
【００６８】
次に、図１７ないし図２０は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、各段の帯域阻止フィルタ３２を構成する各共振器を、２本の導体線路にそれぞれ設けたことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６９】
３１は平面導体２に設けられた不要波伝搬阻止回路で、該不要波伝搬阻止回路３１は、後述する複数段の帯域阻止フィルタ３２によって構成されている。
【００７０】
３２は不要波伝搬阻止回路３１を構成する帯域阻止フィルタで、該帯域阻止フィルタ３２は、各段間で相互に直列に接続される第１の導体線路３３Ａと、該第１の導体線路３３Ａと平行に延び各段間で相互に直列に接続される第２の導体線路３３Ｂと、該第１，第２の導体線路３３Ａ，３３Ｂにそれぞれ設けられた共振器３４とによって構成されている。そして、帯域阻止フィルタ３２は、第１の実施の形態による帯域阻止フィルタ６と同様に誘電体基板１の表面１Ａに網目状に配置されると共に、誘電体基板１の前，後方向に対して斜めに位置ずれしつつ左，右方向に向けて連結されている。
【００７１】
ここで、共振器３４は、導体線路３３Ａ，３３Ｂの途中部位にそれぞれ設けられ、矩形の渦巻き状をなして互いに平行に延びる２本の渦状線路３４Ａ，３４Ｂによって構成されている。また、渦状線路３４Ａ，３４Ｂは、その基端側が導体線路３３Ａ，３３Ｂ間に開口し、先端が接続部３４Ｃとなって互いに接続され、全体としてヘアピン型共振器を構成している。そして、各段の帯域阻止フィルタ３２を構成する２個の共振器３４は、導体線路３３Ａ，３３Ｂを挟んで互いに略対称となる位置に配置されている。
【００７２】
さらに、導体線路３３Ａ，３３Ｂのうち隣合う２つの共振器３４間の長さ寸法は、伝搬を阻止する不要波に対して電気角θが９０°となる長さ寸法に設定されている。これにより、２つの共振器３４間には電気角θが９０°（θ＝９０°）となった位相器３５を形成することができ、位相器３５は複数の共振器３４による不要波の阻止特性を重ね合わせている。
【００７３】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、各段の帯域阻止フィルタ３２を構成する共振器３４を２本の導体線路３３Ａ，３３Ｂにそれぞれ設けたから、不要波が２本の導体線路３３Ａ，３３Ｂ間を伝搬するときには、この不要波を２本の導体線路３３Ａ，３３Ｂにそれぞれ設けられた共振器３４によって遮断することができる。特に、各段の帯域阻止フィルタ３２にそれぞれ２個づつの共振器３４を設けたから、導体線路３３Ａ，３３Ｂに接続される共振器３４の数を増加させることができる。
【００７４】
このため、図１９の等価回路において、共振器３４の共振周波数ｆoを例えば２１ＧＨｚ、無負荷Ｑを５、帯域阻止フィルタ３２を４段接続した状態で不要波伝搬阻止回路３１の回路解析を行った結果、図２０に示す伝送特性を得ることができる。
【００７５】
これにより、共振周波数ｆoを中心として反射係数Ｓ11に比べて透過係数Ｓ21が大きく低下するから、不要波伝搬阻止回路３１は共振周波数ｆoを中心とした帯域の不要波の伝搬を阻止することができると共に、第１の実施の形態に比べて不要波を遮断する帯域を広げることができる。
【００７６】
次に、図２１および図２２は本発明の第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、送受信装置としての通信装置に不要波伝搬阻止回路を適用したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
４１は通信装置の外形をなす樹脂パッケージで、該樹脂パッケージ４１は、上面側が開口した箱形状のケーシング４２と、該ケーシング４２の開口側を施蓋する略四角形の板状をなす蓋体４３とによって構成されている。また、蓋体４３の中央部には、略四角形の開口部４３Ａが設けられると共に、該開口部４３Ａ内には、電磁波が透過可能な閉塞板４４が配設されている。
【００７８】
４５はケーシング４２内に収容された誘電体基板で、該誘電体基板４５は、例えば５枚の分割基板４５Ａ〜４５Ｅによって構成され、これら分割基板４５Ａ〜４５Ｅの両面は平面導体４６，４７によってそれぞれ覆われている。そして、各分割基板４５Ａ〜４５Ｅには、機能ブロックとして、後述するアンテナブロック４８、共用器ブロック４９、送信ブロック５０、受信ブロック５１、発振器ブロック５２がそれぞれ設けられている。
【００７９】
４８は送信電波を送信し受信電波を受信するアンテナブロックで、該アンテナブロック４８は、誘電体基板４５の中央部側に位置する分割基板４５Ａに設けられ、平面導体４６に形成された四角形状の開口をなす放射スロット４８Ａによって構成されている。また、該放射スロット４８Ａは、後述の伝送線路５３によって共用器ブロックに接続されている。
【００８０】
４９はアンテナ共用器をなす共用器ブロックで、該共用器ブロック４９は、分割基板４５Ｂの平面導体４６に形成された四角形状の開口からなる共振器４９Ａ等によって構成されている。そして、共振器４９Ａは、後述の伝送線路５３によってアンテナブロック４８、送信ブロック５０、受信ブロック５１にそれぞれ接続されている。
【００８１】
５０はアンテナブロック４８に向けて送信信号を出力する送信ブロックで、該送信ブロック５０は、分割基板４５Ｃに実装された電界効果トランジスタ等の電子部品を用いて形成され発振器ブロック５２から出力される搬送波に中間周波信号ＩＦを混合して送信信号にアップコンバートする混合器５０Ａと、該混合器５０Ａによる送信信号から雑音を除去する帯域通過フィルタ５０Ｂと、バイアス電圧Ｖdによって作動する電子部品を用いて形成され送信信号の電力を増幅する電力増幅器５０Ｃとによって構成されている。
【００８２】
そして、これらの混合器５０Ａ、帯域通過フィルタ５０Ｂ、電力増幅器５０Ｃは、後述の伝送線路５３を用いて相互に接続されると共に、混合器５０Ａは、伝送線路５３によって発振器ブロック５２に接続され、電力増幅器５０Ｃは、伝送線路５３によって共用器ブロック４９に接続されている。
【００８３】
５１は分割基板４５Ｄに設けられ、アンテナブロック４８によって受信した受信信号を入力し、該受信信号と発振器ブロック５２から出力される搬送波とを混合して中間周波信号ＩＦにダウンコンバートする受信ブロックで、該受信ブロック５１は、バイアス電圧Ｖdによって作動する電子部品を用いて形成され受信信号を低雑音で増幅する低雑音増幅器５１Ａと、該低雑音増幅器５１Ａによる受信信号から雑音を除去する帯域通過フィルタ５１Ｂと、発振器ブロック５２から出力される搬送波と該帯域通過フィルタ５１Ｂから出力される受信信号とを混合して中間周波信号ＩＦにダウンコンバートする混合器５１Ｃとによって構成されている。
【００８４】
そして、これらの低雑音増幅器５１Ａ、帯域通過フィルタ５１Ｂ、混合器５１Ｃは、後述の伝送線路５３を用いて相互に接続されると共に、低雑音増幅器５１Ａは、伝送線路５３によって共用器ブロック４９に接続され、混合器５１Ｃは、伝送線路５３によって発振器ブロック５２に接続されている。
【００８５】
５２は分割基板４５Ｅに設けられ、送信ブロック５０と受信ブロック５１とに接続され搬送波となる所定周波数の信号（例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波信号）を発振する発振器ブロックで、該発振器ブロック５２は、バイアス電圧Ｖdによって作動する電子部品等を用いて形成され制御信号Ｖcに応じた周波数の信号を発振する電圧制御発振器５２Ａと、該電圧制御発振器５２Ａによる信号を送信ブロック５０と受信ブロック５１とに供給するための分岐回路５２Ｂとによって構成されている。
【００８６】
そして、これらの電圧制御発振器５２Ａ、分岐回路５２Ｂは、後述の伝送線路５３を用いて相互に接続されると共に、分岐回路５２Ｂは、伝送線路５３によって送信ブロック５０と受信ブロック５１とに接続されている。
【００８７】
５３は各分割基板４５Ａ〜４５Ｅに設けられた例えばグラウンデッドスロットライン等からなる高周波回路としての伝送線路で、該伝送線路５３は、平面導体４６に形成された帯状の切欠きによって構成され、その長さ方向に向けて高周波の信号を伝送するものである。
【００８８】
５４は各分割基板４５Ａ〜４５Ｅの表面側に設けられた不要波伝搬阻止回路で、該不要波伝搬阻止回路５４は、例えば第１ないし第４の実施の形態による不要波伝搬阻止回路５，２１，３１のいずれかによって構成され、図２１中に二点鎖線で示すように、放射スロット４８Ａ、共振器４９Ａ、帯域通過フィルタ５０Ｂ、帯域通過フィルタ５１Ｂ、電圧制御発振器５２Ａ、伝送線路５３等の周囲に配設されている。
【００８９】
本実施の形態による通信装置は上述のように構成されるものであり、次にその作動について説明する。
【００９０】
まず、通信装置を用いて送信を行うときには、送信ブロック５０に対して発振器ブロック５２を用いて搬送波としての所定周波数の信号を入力すると共に、中間周波信号ＩＦを入力する。これにより、送信ブロック５０は、発振器ブロック５２による搬送波と中間周波信号ＩＦを混合してアップコンバートし、このアップコンバートされた送信信号を共用器ブロック４９を介してアンテナブロック４８に向けて出力する。この結果、アンテナブロック４８は放射スロット４８Ａを通じて高周波の送信信号を放射し、蓋体４３の開口部４３Ａを通じて外部に向けて送信する。
【００９１】
一方、通信装置を用いて受信を行うときには、アンテナブロック４８から受信した受信信号は、共用器ブロック４９を介して受信ブロック５１に入力される。このとき、受信ブロック５１に対して発振器ブロック５２を用いて搬送波としての所定周波数の信号を入力する。これにより、受信ブロック５１は、発振器ブロック５２による搬送波と受信信号とを混合して中間周波信号ＩＦにダウンコンバートする。
【００９２】
然るに、本実施の形態では、各分割基板４５Ａ〜４５Ｅに不要波伝搬阻止回路５４を設けたから、誘電体基板４５の平面導体４６，４７間を伝搬する不要波を遮断することができる。このため、例えば平行平板モード等の不要波が分割基板４５Ａ〜４５Ｅ間で結合するのを防止してアイソレーションを向上でき、不要波による電力損失を抑圧して高効率化できると共に、不要波による雑音を低減することができる。
【００９３】
なお、前記第１ないし第４の実施の形態では共振器８，１１，１１′，２４，３４を略矩形の渦巻き状に形成するものとしたが、本発明はこれに限らず、共振器を例えば円形、楕円形の渦巻き状に形成するものとしてもよい。
【００９４】
また、前記第１，第３，第４の実施の形態では、共振周波数が同じ複数の共振器８，２４，３４を用いて不要波伝搬阻止回路５，２１，３１を構成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば共振周波数がそれぞれ異なる複数の共振器を用いて不要波伝搬阻止回路を構成してもよい。これにより、不要波伝搬阻止回路の阻止帯域を広げることができる。
【００９５】
また、前記各実施の形態では、平面導体間に電磁波を励振させる高周波回路としてグラウンデッドスロットライン４、伝送線路５３を用いるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば高周波信号の伝送を行うＰＤＴＬ、コプレーナ線路等の伝送線路でもよく、高周波信号の各種の処理を行うＦＥＴ等の半導体素子、共振器、フィルタ等であってもよい。
【００９６】
また、前記各実施の形態では、誘電体基板１，４５の表面に不要波伝搬阻止回路５，２１，３１，５４を設ける構成としたが、誘電体基板の裏面に不要波伝搬阻止回路を設ける構成としてもよく、誘電体基板の表面と裏面との両面に不要波伝搬阻止回路を設ける構成としてもよい。
【００９７】
さらに、前記各実施の形態では、２つの平面導体２，３，４６，４７を有する高周波回路装置に適用するものとしたが、例えば３つ以上の平面導体２，３，４６，４７を有する高周波回路装置に適用するものとしてもよい。
【００９８】
前記第４の実施の形態では、送受信装置として通信装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばレーダ装置等の送受信装置に広く適用できるものである。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、不要波伝搬阻止回路の帯域阻止フィルタを、第１，第２の導体線路と、該第１，第２の導体線路の一方または両方に設けられた２本の渦状線路からなる共振器とによって構成したから、２本の渦状線路の先端を接続することによってヘアピン型の共振器を構成することができる。このため、前記共振器の長さ寸法は、不要波の誘電体基板内の波長に対して略１／４の値に設定することによって、共振器の共振周波数周辺の帯域で不要波を反射し、不要波の伝搬を遮断することができる。また、２本の渦状線路を渦巻き状に形成して共振器を構成したから、共振器の面積を小さくすることができると共に、渦巻き状の中心側に磁界を集中させることができ、他の回路等による影響を受けることなく不要波を遮断することができる。
【０１００】
請求項２の発明によれば、各渦状線路が有する線路幅寸法を全長に亘って同じ値に設定すると共に、２本の渦状線路間に形成された間隔寸法を全長に亘って同じ値に設定したから、これらの線路幅寸法、間隔寸法を小さい値に設定することによって、共振器のキャパシタ、インダクタを大きくすることができ、共振器の面積を小さくしつつ遮断可能な不要波の周波数帯域を低下させることができる。
【０１０１】
請求項３の発明によれば、各渦状線路の線路幅寸法を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定したから、磁界強度の強い渦巻きの中心側で電流の集中を緩和し、共振器の損失を低減することができる。
【０１０２】
請求項４の発明によれば、２本の渦状線路間の間隔寸法を渦巻きの中心側が外周側に比べて大きく設定したから、磁界強度の強い渦巻きの中心側で電流の集中を緩和し、共振器の損失を低減することができる。
【０１０３】
請求項５の発明によれば、各段の帯域阻止フィルタを構成する各共振器を第１，第２の導体線路のうち隣合う段で互いに同じいずれか一方の導体線路に設けたから、不要波が第１，第２の導体線路間を伝搬するときには、この不要波を一方の導体線路に接続された共振器によって遮断することができる。
【０１０４】
請求項６の発明によれば、各段の帯域阻止フィルタを構成する各共振器を第１，第２の導体線路のうち隣合う段で互いに異なる導体線路に設けたから、不要波が第１，第２の導体線路間を伝搬するときには、第１，第２の導体線路に対して互い違いに配置された共振器を用いて不要波の伝搬を阻止することができる。
【０１０５】
請求項７の発明によれば、各段の帯域阻止フィルタを構成する各共振器を第１，第２の導体線路にそれぞれ設けたから、不要波が第１，第２の導体線路間を伝搬するときには、この不要波を第１，第２の導体線路にそれぞれ設けられた共振器によって遮断することができる。特に、各段の帯域阻止フィルタにそれぞれ２個の共振器を設けたから、共振器の数を増加させることができ、遮断可能な不要波の帯域を広げることができる。
【０１０６】
請求項８の発明によれば、２本の渦状線路間の間隔寸法を２つの平面導体間の間隔寸法に比べて１０分の１以下の値に設定したから、渦状線路によって２つの平面導体間に生じる静電容量に比べて２本の渦状線路間に生じる静電容量を大きくすることができる。このため、２本の渦状線路間の間隔寸法を小さくすることによって、共振器の共振周波数を低下させることができ、渦状線路の長さ寸法を短くすることによって、共振器の共振周波数を上昇させることができる。従って、同一周波数の不要波を遮断する場合には、従来技術の低域通過フィルタを構成する導体パターンの面積に比べて、共振器を含めた帯域阻止フィルタの面積を小さくすることができ、不要波伝搬阻止回路を小型化することができる。
【０１０７】
また、請求項９の発明によれば、本発明による高周波回路装置を用いて送受信装置を構成したから、送受信装置の誘電体基板に不要波伝搬阻止回路を設けることができ、誘電体基板を伝搬する不要波を遮断することができる。このため、不要波による電力損失を抑圧して高効率化できると共に、不要波による雑音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による高周波回路装置を示す斜視図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】図１中の不要波伝搬阻止回路を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図４】図３中の単一の不要波伝搬阻止回路を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図５】第１の実施の形態による不要波伝搬阻止回路の等価回路を示す電気回路図である。
【図６】第１の実施の形態の共振器を拡大して示す拡大平面図である。
【図７】図６中の渦状線路を矢示VII−VII方向からみた拡大断面図である。
【図８】図６中の共振器と等価のヘアピン型共振器を示す平面図である。
【図９】図８中の矢示IX−IX方向からみた拡大断面図である。
【図１０】第１の実施の形態による共振器の一辺の長さ寸法と共振周波数、無負荷Ｑとの関係を示す特性線図である。
【図１１】第１の実施の形態による不要波伝搬阻止回路の伝送特性を示す特性線図である。
【図１２】第２の実施の形態による共振器を示す図６と同様の拡大平面図である。
【図１３】変形例による共振器を示す図６と同様の拡大平面図である。
【図１４】第３の実施の形態による不要波伝搬阻止回路を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図１５】図１４中の単一の不要波伝搬阻止回路を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図１６】第３の実施の形態による不要波伝搬阻止回路の等価回路を示す電気回路図である。
【図１７】第４の実施の形態による不要波伝搬阻止回路を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図１８】図１７中の単一の不要波伝搬阻止回路を拡大して示す要部拡大平面図である。
【図１９】第４の実施の形態による不要波伝搬阻止回路の等価回路を示す電気回路図である。
【図２０】第４の実施の形態による不要波伝搬阻止回路の伝送特性を示す特性線図である。
【図２１】第５の実施の形態による通信装置を分解して示す分解斜視図である。
【図２２】第５の実施の形態による通信装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，４５  誘電体基板
２，３，４６，４７  平面導体
４  スロットライン（回路）
５，２１，３１，５４  不要波伝搬阻止回路
６，２２，３２  帯域阻止フィルタ
７Ａ，７Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ  導体線路
８，１１，１１′，２４，３４  共振器
８Ａ，８Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ａ′，１１Ｂ′，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ  渦状線路
【図１】
0003786031.tif 000003
【図２】
0003786031.tif 000004
【図３】
0003786031.tif 000005
【図４】
0003786031.tif 000006
【図５】
0003786031.tif 000007
【図６】
0003786031.tif 000008
【図７】
0003786031.tif 000009
【図８】
0003786031.tif 000010
【図９】
0003786031.tif 000011
【図１０】
0003786031.tif 000012
【図１１】
0003786031.tif 000013
【図１２】
0003786031.tif 000014
【図１３】
0003786031.tif 000015
【図１４】
0003786031.tif 000016
【図１５】
0003786031.tif 000017
【図１６】
0003786031.tif 000018
【図１７】
0003786031.tif 000019
【図１８】
0003786031.tif 000020
【図１９】
0003786031.tif 000021
【図２０】
0003786031.tif 000022
【図２１】
0003786031.tif 000023
【図２２】
0003786031.tif 000024