CN110574223A - 滤波器 - Google Patents

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CN110574223A
CN110574223A CN201880027154.6A CN201880027154A CN110574223A CN 110574223 A CN110574223 A CN 110574223A CN 201880027154 A CN201880027154 A CN 201880027154A CN 110574223 A CN110574223 A CN 110574223A
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Abstract

本发明目的在于使具有所希望的特性的滤波器的设计变容易。滤波器(1)具备电磁耦合的多个共振器(10～50)。共振器(10～50)各自具有圆形或者六边形以上的边数的正多边形的宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52)，共振器(10～50)中的相互耦合的2个共振器各自配置为，在将这2个共振器的宽壁的外接圆的半径设为R1和R2、并将这2个共振器的中心间距离设为D的情况下，成为D＜R1+R2。

Description

滤波器
技术领域
本发明涉及共振器耦合型的滤波器。
背景技术
假定了微波频段和毫米波段中的使用的带通滤波器(BPF、BandpassFilter)例如记载于专利文献1、非专利文献1等。
上述的BPF利用柱壁波导路(PWW，Post-Wall Waveguide)的技术实现。具体而言，上述的BPF使用由一对导体层夹住的电介质制的基板制造。在基板的内部形成有相互耦合的多个共振器。上述多个共振器将一对导体层作为一对宽壁，将由以栅状排列的多个导体柱构成的柱壁作为窄壁。
通过在将多个共振器中的2个邻接的共振器隔开的柱壁的局部省略几根导体柱，设置有耦合窗。相互邻接的2个共振器经由该耦合窗电磁耦合。在形成有输入端口的最初级的共振器和形成有输出端口的最终级的共振器之间，隔着像这样电磁耦合的1个或者多个共振器。这样，利用了上述的PWW的BPF是共振器耦合型的BPF。
专利文献1的图2所述的BPF是由3个共振器构成的3级的滤波器。在该BPF中，各共振器均为五边形的本垒形。而且，各共振器以具有三重旋转对称性的方式以每次旋转120°的状态配置。
另外，非专利文献1的图5所述的BPF是由3个或者5个共振器构成的多级(3级或5级)滤波器。在这些BPF中，各共振器的形状均为长方形。而且，多级共振器分别以一条直线状配置。
专利文献1:日本公开专利公报“特开2004-247843号公报(2004年9月2日公开)”
非专利文献1:Yusuke Uemichi,et.al,Compact and Low-Loss BandpassFilterRealized in Silica-Based Post-Wall Waveguide for 60-GHz applications,IEEE MTT-S IMS,May 2015.
为了设计专利文献1、非专利文献1等所述的BPF，根据所希望的滤波器特性决定构成BPF的共振器的数量。而且，为了获得所希望的滤波器特性，使与各共振器的形状和各共振器的配置方式相关的多个设计参数最佳化。为了实施使上述多个设计参数最佳化的作业，需要较多的经验和较多的工作。
发明内容
本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于通过减少设计参数的数量而使具有所希望的特性的滤波器的设计变容易。
为了解决上述的课题，本发明的一方式所涉及的滤波器是具备电磁耦合的多个共振器的滤波器，其特征在于，上述多个共振器各自具有圆形或者六边形以上的边数的正多边形的宽壁，上述多个共振器中的相互耦合的2个共振器各自配置为，在将这2个共振器的宽壁的外接圆的半径设为R1和R2、并将这2个共振器的中心间距离设为D的情况下，成为D＜R1+R2。
本发明的一方式所涉及的滤波器能够使具有所希望的特性的滤波器的设计变容易。
附图说明
图1的(a)是本发明的第1实施方式所涉及的滤波器的立体图。(b)是(a)所示的滤波器的俯视图。
图2的(a)～(d)分别是本发明的第1～第4变形例的滤波器的俯视图。
图3的(a)和(b)分别是本发明的第5和第6的变形例的滤波器的俯视图。
图4是使用柱壁波导路的技术构成图1所示的滤波器的情况的结构例的立体透视图。
图5的(a)和(b)分别是能够在与图4所示的滤波器的输入端口连接的波导路的端部设置的转换部的俯视图和剖视图。
图6的(a)是本发明的第2实施方式所涉及的滤波器的立体图。(b)是(a)所示的滤波器的俯视图。
图7是本发明的第7变形例的滤波器的立体透视图。
图8是本发明的实施例的滤波器和本发明的比较例的滤波器的俯视图。
图9的(a)是表示图8所示的实施例和比较例的滤波器的反射特性的坐标图。(b)是表示图8所示的实施例和比较例的滤波器的透过特性的坐标图。
图10的(a)是表示图8所示的实施例的滤波器的内部的电场分布的等高线图。(b)是表示图8所示的比较例的滤波器的内部的电场分布的等高线图。
图11的(a)和(b)是本发明的第8和第9变形例的俯视图。
图12的(a)～(c)是本发明的第10～第12变形例的俯视图。
图13的(a)～(d)是本发明的第13～第16的变形例的俯视图。
图14是表示图8所示的实施例和本发明的第8～第16变形例的反射特性的坐标图。
具体实施方式
〔第1实施方式〕
参照图1对本发明的第1实施方式所涉及的滤波器进行说明。图1的(a)是本实施方式所涉及的滤波器1的立体透视图。图1的(b)是滤波器1的俯视图。此外，图1的(b)图示出省略一个宽壁(z轴正方向侧的宽壁11、21、31、41、51、61、71)的状态下的滤波器1。这是为了容易理解地图示耦合窗AP12、AP23、AP34、AP45、API、APO的结构。
＜共振器10～50＞
如图1的(a)和(b)所示，滤波器1具备共振器10、共振器20、共振器30、共振器40、共振器50、波导路60和波导路70。
共振器10由相互对置的一对宽壁亦即宽壁11、12和夹设于宽壁11和宽壁12之间的窄壁13构成。宽壁11、12由金属制的导体层构成。就宽壁11、12的形状而言，若除去设置有耦合窗API、AP12的部分则均为圆形。针对耦合窗API、AP12将后述。
窄壁13由金属制的导体层构成。窄壁13在展开的状态下具有长方形的形状。即，窄壁13是带状导体。共振器10这样通过使作为带状导体的窄壁13沿着宽壁11、12的轮廓卷为筒状而形成。窄壁13使宽壁11和宽壁12导通，窄壁13与宽壁11和宽壁12一起形成将除去耦合窗API、AP12的区域之外为封闭的圆筒形的空间。
耦合窗API和耦合窗AP12分别是通过以宽壁11、12的弦作为切割线沿与宽壁11、12相交的方向(本实施方式中垂直的方向)将宽壁11、宽壁12和窄壁13的局部切掉而形成的。耦合窗API使后述的波导路60和共振器10电磁耦合，耦合窗AP12使共振器10和后述的共振器20电磁耦合。
此外，该导体层的厚度能够任意设定。即，导体层未特别限定其厚度，是指导体薄膜、导体箔、导体板等所有层状的导体。
在本实施方式中，采用铝作为构成宽壁11、12和窄壁13的金属。此外，该金属不限定于铝，也可以是铜，也可以使由多个金属元素构成的合金。另外，对于图1所示的滤波器1而言，使用导体层构成窄壁13，但也能够如图4所示使用柱壁构成窄壁13。
共振器20～50分别与共振器10相同地构成。即，共振器20由作为一对宽壁的宽壁21、22和窄壁23构成，共振器30由作为一对宽壁的宽壁31、32和窄壁33构成，共振器40由作为一对宽壁的宽壁41、42和窄壁43构成，共振器50由作为一对宽壁的宽壁51、52和窄壁53构成。宽壁21、22是，若除去设置有耦合窗AP12、AP23的部分则均为圆形，宽壁31、32是，若除去设置有耦合窗AP23、AP34的部分则均为圆形，宽壁41、42是，若除去设置有耦合窗AP34、AP45的部分则均为圆形，宽壁51、52是，若除去设置有耦合窗AP45、APO的部分则均为圆形。耦合窗AP23使共振器20和共振器30电磁耦合，耦合窗AP34使共振器30和共振器40电磁耦合，耦合窗AP45使共振器40和共振器50电磁耦合，耦合窗APO使共振器50和后述的波导路70电磁耦合。
如以上那样，滤波器1使将5个共振器10～50电磁耦合而成的5级的共振器耦合型的滤波器。滤波器1作为带通滤波器发挥功能。
＜波导路60～70＞
波导路60是由作为一对宽壁的宽壁61、62和作为一对窄壁的窄壁63、64构成的截面为长方形的矩形波导路。在波导路60的靠共振器10侧的端部，设置有形成有形状与共振器10的耦合窗API相同的开口的短壁65。通过以该开口和共振器10的耦合窗API对齐的方式将波导路60和共振器10连接，从而将波导路60和共振器10电磁耦合。
与波导路60相同，波导路70是由作为一对宽壁的宽壁71、72和作为一对窄壁的窄壁73、74构成的矩形波导路。通过以使在波导路70的短壁75设置的开口和共振器50的耦合窗APO对齐的方式将波导路70和共振器50连接，使波导路70和共振器50电磁耦合。
在滤波器1中，耦合窗API、APO仅作为输入输出端口发挥功能。若耦合窗API为输入端口，则耦合窗APO为输出端口，若耦合窗APO为输入端口，则耦合窗API为输出端口。哪一个输入输出端口为输入端口是任意的，但在本实施方式中，对耦合窗API为输入端口、耦合窗APO为输出端口的情况进行说明。即，共振器10是权利要求书所述的最初级的共振器，共振器50是权利要求书所述的最终级的共振器。
＜各共振器的中心间距离＞
如图1的(a)所示，将宽壁11的中心称为中心C11，将宽壁12的中心称为中心C12。共振器10的中心C1位于中心C11和中心C12间的中点。共振器20的中心C2、共振器30的中心C3、共振器40的中心C4和共振器50的中心C5分别与共振器10的中心C1相同地决定。
如图1的(b)所示，将共振器10的半径设为R1，将共振器20的半径设为R2，将共振器30的半径设为R3，将共振器40的半径设为R4，将共振器50的半径设为R5。另外，将中心C1和中心C2间的中心间距离设为D12，将中心C2和中心C3间的中心间距离设为D23，将中心C3和中心C4间的中心间距离设为D34，将中心C4和中心C5间的中心间距离设为D45。此外，各共振器10～50的宽壁11、12、21、22、31、32、41、42、51、52均为圆形。因此，各宽壁11、12、21、22、31、32、41、42、51、52的外接圆的半径与各共振器10～50的半径R1～R5一致。
此时，R1、R2、D12满足D12＜R1+R2这个条件，R2、R3、D23满足D23＜R2+R3这个条件，R3、R4、D34满足D34＜R3+R4这个条件，R4、R5、D45满足D45＜R4+R5这个条件。通过满足这些条件，能够使圆筒形的2个共振器(例如共振器10和共振器20)经由设置于各共振器的侧面的耦合窗(例如耦合窗AP12)耦合。
＜邻接的2个共振器的对称性＞
在滤波器1中，着眼于多个共振器中的相互耦合的2个共振器。此处，使用共振器20和共振器30进行说明。2个共振器20、30各自的宽壁21、22、31、32的形状(与共振器20、30的外接圆的形状相同)以连接2个外接圆的中心C2、C3彼此的直线BB’作为对称轴而线对称(参照图1的(b))。因此，与以往的滤波器(专利文献1的图1、图2所述的滤波器)比较，滤波器1由于相互耦合的2个共振器的对称性高，所以能够使设计参数的数量较少。因此，与以往的滤波器比较，滤波器1能够容易设计具有所希望的特性的滤波器。
此外，在滤波器1中，除了构成为相互耦合的2个共振器成为线对称之外，还构成为滤波器1整体也成为线对称。具体而言，共振器10～50配置为以沿着x轴且通过共振器30的中心C3的直线作为对称轴而成为线对称，并且波导路60～70配置为以上述直线作为对称轴而成为线对称。因此，滤波器1由于与整体的形状相关的对称性也高，因此能够更加减少设计参数的数量。因此，与以往的滤波器比较，本滤波器能够更容易设计具有所希望的特性的滤波器。
＜共振器10、50的配置＞
在滤波器1中，共振器10和共振器50配置为相互邻接(参照图1的(a)、(b))。因此，与多个共振器以直线状配置的情况比较，能够使滤波器的全长较短。通过使滤波器的全长较短，能够抑制围绕滤波器1而环境温度发生了变化的情况下产生的热膨胀或者热收缩的绝对值。因此，全长比以往情况下短的滤波器1能够抑制由环境温度的变化引起的通频带的中心频率、频带宽度等的变化。换言之，滤波器1特性针对环境温度的稳定性高。
＜耦合窗API、APO的配置方式＞
如图1的(b)所示，作为输入端口的耦合窗API形成于共振器10中的同与共振器50对置的一侧(y轴正方向侧)相反侧(y轴负方向侧)的区域，且位于与直线AA’相交的区域。直线AA’是通过共振器10的中心C1和共振器50的中心C5的直线。
同样，作为输出端口的耦合窗APO形成于共振器50中的同与共振器10对置的一侧(y轴负方向侧)相反侧(y轴正方向侧)的区域，且位于与直线AA’相交的区域。
滤波器1具备耦合窗API、APO，由此能够分别针对输入端口和输出端口，容易使波导路60、70分别耦合。而且，输入端口和输出端口以与一个直线(直线AA’)相交的方式形成。因此，滤波器1使波导路60的中心轴线亦即直线CC’和波导路70的中心轴线亦即直线DD’对齐。作为其结果，能够使2个滤波器1以并排的状态配置，因此滤波器1能够作为例如构成双工器的一对定向耦合器各自之间夹设的滤波器而适当地利用。
此外，通过调整(最佳化)直线AA’和直线CC’间的偏离亦即偏移ΔoffI，能够抑制波导路60和共振器10间的连接部即耦合窗API处的反射损失。同样，通过调整(最佳化)直线AA’和直线DD’间的偏离亦即偏移ΔoffO，能够抑制波导路70和共振器50间的连接部即耦合窗APO处的反射损失。滤波器1优选以经过中心C3并与x轴平行的直线作为对称轴而线对称的形状。因此，优选偏移ΔoffI和偏移ΔoffO相互对齐。
另外，认为在对波导路60的宽度W6和波导路70的宽度W7进行了设计变更的情况下，耦合窗API和耦合窗APO处的反射损失增大。在滤波器1中，能够与宽度W6和宽度W7独立地决定共振器10～50的设计参数，并且能够通过调整偏移Δoff而抑制反射损失。因此，滤波器1是抑制耦合窗API和耦合窗APO处的反射损失的增大并且能够容易变更各波导路60、70的宽度的滤波器。
(第1～第4变形例)
参照图2的(a)～(d)，对作为滤波器1的第1～第4变形例的滤波器1a～1d进行说明。图2的(a)～(d)分别是滤波器1a～1d的俯视图。此外，在图2的(a)～(d)的各图中，图示省略了一个宽壁的状态的滤波器1a～1d。
滤波器1a具备6个共振器亦即共振器10a、20a、30a、40a、50a、60a。滤波器1b具备7个共振器亦即共振器10b、20b、30b、40b、50b、60b、70b。滤波器1c具备8个共振器亦即共振器10c、20c、30c、40c、50c、60c、70c、80c。滤波器1d具备11个共振器亦即共振器10d、20d、30d、40d、50d、60d、70d、80d、90d、100d、110d。
如以上那样，在本发明的一方式所涉及的滤波器中，构成滤波器的共振器的个数未被限定。构成滤波器的共振器的个数换言之滤波器的级数能够根据所希望的滤波器特性(通频带的中心频率、频带宽度、通频带的下限频率和上限频率的附近的截止的锐度等)而设定为任意的数量，该数量可以是奇数也可以是偶数。
(第5～第6变形例)
参照图3的(a)～(b)，对滤波器1的第5～第6变形例亦即滤波器1e、1f进行说明。图3的(a)、(b)分别是滤波器1e、1f的俯视图。此外，在图3的(a)、(b)的各图中，图示出省略了一个宽壁的状态的滤波器1e、1f。
滤波器1e具备6个共振器亦即共振器10e、20e、30e、40e、50e、60e。取代图1的(b)所示的滤波器1所具备的圆形的宽壁11、12、21、22、31、32、41、42、51、52，滤波器1e具备正六边形的宽壁。在图3的(a)中省略一个宽壁，但共振器10e具备正六边形的宽壁12e。同样，共振器20e～60e分别具备正六边形的宽壁22e～62e。
外接圆CC1e～CC6e分别是宽壁12e～62e的外接圆。这样，滤波器1的变形例也可以采用作为正多边形的宽壁12e～62e。即便在宽壁12e～62e为正多边形的情况下，若在相互耦合的2个共振器各自中，配置为在将这2个共振器的宽壁的外接圆的半径设为R1和R2、将这2个共振器的中心间距离设为D的情况下成为D＜R1+R2，则滤波器1e起到与图1所示的滤波器1相同的效果。
滤波器1f具备4个共振器亦即共振器10f、20f、30f、40f。共振器10f具备正八边形的宽壁12f。同样，共振器20f～40f分别具备正八边形的宽壁22f～42f。
此外，本发明的一方式所涉及的滤波器所具备的形状不限定于正六边形和正八边形，为六边形以上的正多边形即可。
(结构例)
参照图4和图5对图1所示的滤波器1的其他结构例进行说明。图4是使用柱壁波导路的技术构成滤波器1的情况下的结构例的立体透视图。此外，图4中，由假想线(双点划线)图示导体层2、4。这是为了容易看清形成于基板3的内部的多个导体柱。图5的(a)和(b)分别是能够在与图4所示的滤波器1的输入端口连接的波导路60的端部设置的转换部80的俯视图和剖视图。
＜柱壁波导路＞
本结构例的滤波器1使用利用柱壁波导路的技术而在双面形成有导体层2和导体层4的电介质制的基板3而构成。基板3与权利要求书所述的电介质基板对应。作为一对导体层的导体层2和导体层4作为构成共振器10～50和波导路60～70的一对宽壁发挥功能。另外，在基板3的内部形成有多个从基板3的一个表面贯通至另一个表面的贯通孔，在该贯通孔的内壁以使导体层2和导体层4导通的方式形成有导体膜。即，在贯通孔的内部形成有使导体层2和导体层4导通的导体柱。
通过将多个导体柱以规定间隔以栅状排列而得到的柱壁(权利要求书所述的导体柱群)作为对与上述规定间隔对应的频带的电磁波进行反射的一种导体壁发挥功能。在本结构例的滤波器1中，作为构成共振器10～50和波导路60～70的窄壁，采用这样的柱壁。
例如，共振器10的窄壁13是通过将多个导体柱13i(i是正整数)以栅状且圆形排列而构成的。同样，共振器20～50的窄壁23～53分别由多个导体柱23i～53i构成，波导路60～70的窄壁63、64、73、74分别由多个导体柱63i、64i、73i、74i构成。
使共振器10和共振器20电磁耦合的耦合窗AP12通过省略导体柱13i的一部分和导体柱23i的一部分而得到。针对耦合窗AP23、AP34、AP45、API、APO也相同。
与使用金属制的波导管的技术构成的滤波器1比较，使用柱壁波导路的技术构成的滤波器1能够容易制成，也能够实现轻型化。
＜转换部＞
也可以是，在图4所示的滤波器1中，在波导路60的与共振器10侧相反侧的端部(y轴负方向侧的端部)设置有图5所示的转换部80(权利要求书所述的输入转换部)。同样，也可以是，在波导路70的与共振器50侧相反侧的端部(y轴正方向侧的端部)设置有转换部80(权利要求书所述的输出转换部)。以下，将在波导路60的端部设置的转换部80作为例子进行说明。
当在波导路60的端部设置转换部80的情况下，在该端部形成有短壁66。短壁66是通过将多个导体柱66i以栅状排列而得到的柱壁。短壁66是与短壁65成对的短壁，关闭波导路60的与共振器10侧相反侧的端部。
如图5的(a)、(b)所示，转换部80具备信号线85、焊盘86、盲孔导体87和电极88、89。
电介质层5是在导体层2的表面形成的电介质制的层。在电介质层5设置有与构成转换部80的波导路重叠的开口5a。另外，在转换部80的导体层2设置有与开口5a重叠的开口2a。开口2a以包含开口5a的方式设置。开口2a作为隔离盘发挥功能。
信号线85是形成于电介质层5表面的带状导体。信号线的一端部在包围开口5a且与开口2a重叠的区域形成。此外，信号线85和导体层2形成微带线。
焊盘86是在基板3的表面、进而设置有导体层2的表面形成的圆形的导体层。焊盘86在设置于导体层2的开口2a内以与导体层2绝缘的状态配置。
在基板3的表面，形成有从设置有导体层2的表面朝向基板3的内部的非贯通孔。盲孔导体87由在该非贯通孔的内壁形成的筒形的导体膜构成。盲孔导体87以经由焊盘86导通的方式与信号线85的一端部连接。即，盲孔导体87与信号线85的一端部连接，经过开口2a、5a而形成于基板3的内部。盲孔导体87与权利要求书所述的导体销对应。
电极88、89是形成于电介质层5表面的电极。电极88、89分别在信号线85的另一端部附近以夹着信号线85的另一端部的方式配置。
在电介质层5的与电极58重叠的区域设置有多个贯通孔。在上述多个贯通孔填充有作为导通导体88A发挥功能的导体。导通导体88A使电极88和导体层2短路。另外，与导通导体88A相同地构成的导通导体89A使电极89和导体层2短路。这样构成的电极88和电极89作为接地发挥功能，因此与信号线85一起实现接地-信号-接地的端子构造。
这样构成的转换部80在微带线传播的模式和在波导路60的内部传播的模式间做转换。因此，转换部80能够容易分别针对输入端口和输出端口使微带线耦合。另外，能够使用凸块等在由信号线85和电极88、89构成的端子构造容易地连接RFIC。
此外，在本结构例中，对在波导路60或者波导路70的端部设置转换部80的结构进行了说明。即，对转换部80经由波导路60或者波导路70而与共振器10或者共振器50耦合的情况进行了说明。但是，也可以是，转换部80设置为与共振器10或者共振器50直接耦合。即，也可以是，转换部80的盲孔导体87从在共振器10的宽壁11或者共振器50的宽壁51的局部设置的开口形成于共振器10或者共振器50的内部。
〔第2实施方式〕
参照图6对本发明的第2实施方式所涉及的滤波器进行说明。图6的(a)是本实施方式所涉及的滤波器201的立体透视图。图6的(b)是滤波器201的俯视图。此外，图6的(b)图示出省略了构成一个宽壁(z轴正方向侧的宽壁)的导体层202的状态的滤波器201。这是为了容易理解地图示将构成共振器210～250和波导路260、270的窄壁213、223、233、243、253、263、264、273、274构成的导体柱的配置方式。
滤波器201是通过对于图4所示的滤波器1追加导体柱214、224、234、244、254而得到的。因此，在本实施方式中，对导体柱214、224、234、244、254进行说明，省略与除此以外的结构相关的说明。此外，标注于构成滤波器201的各部件的部件附图标记通过将相对于构成滤波器1的各部件标注的部件附图标记变更为200号段而获得。
针对导体柱214、224、234、244、254，将导体柱214作为例子进行说明。导体柱214是从构成共振器210的一个宽壁(导体层2的局部)朝向共振器210的内部突出到达至构成共振器210的另一个宽壁(导体层4的局部)的导体制的突出部。导体柱214与构成窄壁213的导体柱相同地构成。另外，导体柱224、234、244、254与导体柱214相同地构成。
共振器210具备导体柱214，由此与省略了导体柱214的状态的共振器210比较，共振器210能够使共振频率变化。作为其结果，能够使滤波器201的共振频率变化。
通过追加导体柱214而得到的共振频率的变化，能够通过调整形成导体柱214的位置而变化。这是指作为用于调整滤波器201的特性的设计参数，能够利用形成导体柱214的位置。因此，滤波器201能够以不对各共振器210～250的形状进行设计变更的方式容易地调整特性。
此外，在滤波器201中，在各共振器210～250各自形成有作为突出部的导体柱214～254。但是，突出部至少形成于一个共振器即可。
(第7变形例)
参照图7，对作为本发明的第7变形例的滤波器301进行说明。图7是滤波器301的立体透视图。滤波器301是，以滤波器201的结构作为基础，通过取代导体柱214、224、234、244、254而采用突出部314、324、334、344、354所获得的。因此，在本变形例中，对突出部314～354进行说明，省略与除此以外的结构相关的说明。此外，标注于构成滤波器301的各部件的部件附图标记是通过将对构成滤波器201的各部件标注的部件附图标记变更为300号段而获得。
突出部314是从构成共振器310的一个宽壁亦即宽壁311朝向共振器310的内部突出的导体制的突出部。若将突出部314和导体柱214进行比较，则突出部314(1)形成于宽壁311的中心(共振器310的中心)附近，且(2)从宽壁311起的突出量短。另外，突出部324、334、344、354与突出部314相同地构成。
对于通过形成突出部314(或者导体柱214)而得到的共振频率的变化而言，(1)形成突出部314(或者导体柱214)的位置越接近窄壁313(或者213)，则共振频率的变化越小，越接近宽壁311(或者211)的中心，则共振频率的变化越大，(2)突出部314(或者导体柱214)的突出量越小，则共振频率的变化越小，突出量越大，则共振频率的变化越大。
如突出部314那样，当在宽壁311的中心附近设置突出部的情况下，优选以共振频率的变化不会变得过大的方式使突出量变小。
这样，通过调整形成突出部的位置和突出量，滤波器301不对各共振器310～350的形状进行设计变更就能容易地调整特性。
〔实施例和比较例〕
参照图8～图10对作为本发明的实施例的滤波器1和作为比较例的滤波器501进行说明。图8是滤波器1和滤波器501的俯视图。图9的(a)是表示滤波器1和滤波器501的反射特性(S参数S(1，1)的频率依赖性)的坐标图。图9的(b)是表示滤波器1和滤波器501的透过特性(S参数S(2，1)的频率依赖性)的坐标图。图10的(a)是表示滤波器1的内部的电场分布的等高线图。图10的(b)是表示滤波器501的内部的电场分布的等高线图。
滤波器1在图1所示的滤波器1中，将作为设计参数的各共振器间的宽壁的半径和中心间距离如以下那样决定。此外，D12、D45、D23、D34的值对小数点后第一位进行了四舍五入。
·R1、R5＝749μm
·R2、R4＝787μm
·R3＝792μm
·D12、D45＝1446μm
·D23、D34＝1449μm
另外，滤波器501是将长方形的共振器510、520、530、540、550耦合为一条直线状而成的共振器耦合型的滤波器，将共振器510～550的长度和宽度如图8所示那样决定。
将上述的滤波器1的各设计参数决定为，使滤波器1的特性成为与滤波器501尽可能接近的特性。
参照图9的(a)和(b)，可知滤波器1的特性与滤波器501良好地一致。另外，可知若参照通频带的S(1，1)，则滤波器1更能够抑制反射，若参照通频带的S(2，1)，则滤波器1示出更高的透过率。
参照图10的(a)，可知在滤波器1中，从波导路60处与共振器10耦合的电磁波经由共振器20～40而传播至共振器50，从共振器50处与波导路70耦合。因此，可知的是，电场分布至共振器10～50的各个角落。另一方面，参照图10的(b)，可知的是，在共振器510～550的角附近存在未分布电场(或者电场的强度很低)的区域。可认为是，滤波器1和滤波器501的这种不同是由构成各共振器的宽壁的形状的不同引起的。根据这些结果，可知的是，滤波器1由于在除去设置有耦合窗API、AP12、AP23、AP34、AP45、APO的部分之外的部分宽壁的形状为圆形，因此与滤波器501比较，能够更有效地活用各共振器的腔室。
根据以上的结果，使用宽壁的形状为圆形的共振器10～50，具有与具备宽壁的形状为长方形的共振器510～550的滤波器501相等或者提高的特性，并且能够设计紧凑的滤波器1。
(第8～第16变形例)
参照图11～图14，对滤波器1的第8～第16变形例亦即滤波器1g～1o进行说明。图11的(a)和(b)是滤波器1g和滤波器1h的俯视图。图12的(a)～(c)是滤波器1i～1k的俯视图。图13的(a)～(d)是滤波器1l～滤波器1o的俯视图。图14是表示滤波器1和滤波器1g～1o的反射特性(S参数S(1，1)的频率依赖性)的坐标图。
滤波器1g～1o分别均通过对图1所示的滤波器1进行变形而获得。更具体而言，滤波器1g～1o分别是通过使构成滤波器1的5个共振器10～50中的几个共振器的位置移动而获得的。此外，为了从滤波器1得到滤波器1g～1o而实施的共振器的移动，是通过以某个点作为旋转中心的旋转变换和以某个直线作为对称轴的镜像变换中至少一种实现的。
此处，对为了分别得到滤波器1g～1o而实施的各共振器的位置进行说明，并且对通过滤波器1g～1o分别得到的反射特性(S参数S(1，1)的频率依赖性)进行说明。
滤波器1g～1o分别均具备滤波器1所具备的共振器10～50和与波导路60～70对应的共振器和波导路。即，滤波器1g具备共振器10g～50g和波导路60g～70g(参照图11的(a))，滤波器1h具备共振器10h～50h和波导路60h～70h(参照图11的(b))，滤波器1i具备共振器10i～50i和波导路60i～70i(参照图12的(a))，滤波器1j具备共振器10j～50j和波导路60j～70j(参照图12的(b))，滤波器1k具备共振器10k～50k和波导路60k～70k(参照图12的(c))，滤波器1l具备共振器10l～50l和波导路60l～70l(参照图13的(a))，滤波器1m具备共振器10m～50m和波导路60m～70m(参照图13的(b))，滤波器1n具备共振器10n～50n和波导路60n～70n(参照图13的(c))，滤波器1o具备共振器10o～50o和波导路60o～70o(参照图13的(d))。
此处，使构成滤波器1g的共振器10g～50g的中心分别与构成滤波器1的共振器10～50各自的情况相同而称为中心C1g～C5g。同样，将构成滤波器1h～1o的共振器10h～50h的中心分别称为中心C1h～C5h，将共振器10i～50i的中心分别称为中心C1i～C5i，将共振器10j～50j的中心分别称为中心C1j～C5j，将共振器10k～50k的中心分别称为中心C1k～C5k，将共振器10l～50l的中心分别称为中心C1l～C5l，将共振器10m～50m的中心分别称为中心C1m～C5m，将共振器10n～50n的中心分别称为中心C1n～C5n，将共振器10o～50o的中心分别称为中心C1o～C5o。
如图11的(a)所示，滤波器1g通过以滤波器1为基础，以中心C3g作为旋转中心，使共振器40g和50g绕逆时针方向旋转变换30°而获得。如图11的(b)所示，滤波器1h通过以滤波器1为基础，以中心C4h作为旋转中心，使共振器50h绕逆时针方向旋转变换90°而获得。
如图12的(a)所示，滤波器1i通过以滤波器1为基础，以中心C3i为旋转中心，使共振器40g和50g绕逆时针方向旋转变换180°而获得。或者，滤波器1i通过以滤波器1为基础，以经过中心C3i的与y轴平行的直线作为对称轴，对共振器40g和50g进行镜像变换，而且以经过中心C3i的与x轴平行的直线作为对称轴而对共振器40g和50g进行镜像变换而获得。如图12的(b)所示，滤波器1j通过以滤波器1i为基础，以中心C2j为旋转中心，使共振器30j～50j绕顺时针方向旋转变换45°而获得。如图12的(c)所示，滤波器1k通过以滤波器1j为基础，以中心C4k为旋转中心，使共振器50k绕顺时针方向旋转变换45°而获得。此外，在图12的(a)中，以经过中心C3的与y轴平行的直线作为对称轴进行了镜像变换的状态的共振器40g和50g未图示。
如图13的(a)所示，滤波器1l通过以滤波器1为基础，以经过中心C3l的与y轴平行的直线作为对称轴，对共振器40l和50l进行镜像变换而获得。如图13的(b)所示，滤波器1m通过以滤波器1l为基础，以中心C3m作为旋转中心，使共振器40m和50m绕顺时针方向旋转变换90°而获得。如图13的(c)所示，滤波器1n通过以滤波器1m为基础，以中心C4n作为旋转中心，将共振器50m绕逆时针方向旋转变换30°而获得。如图13的(d)所示，滤波器1o通过以滤波器1n为基础，以中心C4o作为旋转中心，使共振器50o绕逆时针方向旋转变换20°而获得。
如图14所示，可知通过这些转换操作得到的滤波器1g～1o分别表示滤波器1和同等程度的中心频率和同等程度的-10dB的频带宽度。此外，可知若着眼于-15dB的频带宽度，则在滤波器1j、滤波器1n和滤波器1o中，频带宽度变窄。
滤波器1g～1o分别与滤波器1相同，具备电磁耦合的5个共振器，上述多个共振器分别具有圆形的宽壁。而且，5个共振器中的相互耦合的2个共振器分别配置为，在将上述2个共振器的宽壁的外接圆的半径设为R1和R2、将上述2个共振器的中心间距离设为D的情况下成为D＜R1+R2。因此，滤波器1g～1o分别能够与滤波器1相同，使设计参数的数量较少，作为结果能够容易地设计具有所希望的特性的滤波器。
并且，可知的是，对于本发明的一方式所涉及的滤波器而言，即便在关于各共振器的位置实施了上述那样的旋转变换和镜像变换中至少任一中变换的情况下，中心频率也几乎不会改变，频带宽度也未大幅变化。因此，可知本发明的一方式所涉及的滤波器能够提高决定波导路60和波导路70的位置和其延伸的方向时的自由度(即设计自由度)。
本发明不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，针对将不同的实施方式所分别公开的技术方案适当地组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。
〔总结〕
为了解决上述的课题，本发明的一方式所涉及的滤波器(1、201、301)是具备电磁耦合的多个共振器(10～50、210～250、310～350)的滤波器(1、201、301)，其特征在于，上述多个共振器(10～50、210～250、310～350)各自具有圆形或者六边形以上的边数的正多边形的宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、311、312、321、322、331、332、341、342、351、352)，上述多个共振器(10～50、210～250、310～350)中的相互耦合的2个共振器各自配置为，在将这2个共振器的宽壁的外接圆的半径设为R1和R2、将这2个共振器的中心间距离设为D的情况下，成为D＜R1+R2。
根据上述结构，在着眼于多个共振器(10～50、210～250、310～350)中的相互耦合的2个共振器的情况下，该2个共振器各自的外接圆的形状以连接2个外接圆的中心彼此的直线为对称轴而线对称。因此，与专利文献1所述的滤波器比较，本滤波器与其形状相关的对称性高，因此能够减少设计参数的数量。
另外，根据上述结构，分别构成多个共振器(10～50、210～250、310～350)的宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、311、312、321、322、331、332、341、342、351、352)的形状是圆形或者六边形以上的边数的正多边形。因此，与非专利文献1所述的滤波器比较，本滤波器(1、201、301)与其形状相关的对称性高，因此能够减少设计参数的数量。
因此，与以往的滤波器比较，本滤波器(1、201、301)能够更容易设计具有所希望的特性的滤波器(1、201、301)。
在本发明的一方式所涉及的滤波器中，优选上述多个共振器配置为，设置有输入端口(耦合窗API)的最初级的共振器和设置有输出端口(耦合窗APO)的最终级的共振器邻接。
根据上述结构，与多个共振器以直线状配置的情况比较，能够缩短滤波器的全长。
在本发明的一方式所涉及的滤波器中，优选上述多个共振器包含设置有输入端口(耦合窗API)的最初级的共振器和设置有输出端口(耦合窗APO)的最终级的共振器，在上述最初级的共振器中的同与上述最终级的共振器对置一侧相反侧的区域，形成有与经过该最初级的共振器的中心和上述最终级的共振器的中心的直线相交的作为上述输入端口(耦合窗API)发挥功能的耦合窗，在上述最终级的共振器中的同与上述最初级的共振器对置一侧相反侧的区域形成有与上述直线相交的作为上述输出端口(耦合窗APO)发挥功能的耦合窗。
根据上述结构，能够容易使波导路(60、70、260、270、360、370)或者波导管分别相对于输入端口(耦合窗API)和输出端口(耦合窗APO)耦合。而且，形成为输入端口(耦合窗API)和输出端口(耦合窗APO)与一个直线相交，因此本滤波器(1、201、301)例如能够作为夹设于构成双工器的一对定向耦合器彼此之间的滤波器适当地利用。
在本发明的一方式所涉及的滤波器中，优选上述多个共振器包含设置有输入端口(耦合窗API)的最初级的共振器和设置有输出端口(耦合窗APO)的最终级的共振器，上述最初级的共振器和上述最终级的共振器各自上，直接或者经由波导路(60、70、260、270、360、370)而耦合有输入转换部(转换部80)和输出转换部(转换部80)，上述输入转换部(转换部80)和上述输出转换部(转换部80)各自由带状导体和导体销(盲孔导体87)构成，其中，上述带状导体与上述最初级的共振器及上述最终级的共振器的一个宽壁或者上述波导路(60、70、260、270、360、370)的一个宽壁一起构成微带线，上述导体销和与上述带状导体的一端部导通且经由形成于上述一个宽壁的开口而在形成于上述最初级的共振器和上述最终级的共振器的内部或者形成于上述波导路(60、70、260、270、360、370)的内部。
输入转换部(转换部80)和输出转换部(转换部80)分别在微带线传播的模式和在最初级的共振器和最终级的共振器内传播的模式间转换。因此，根据上述结构，能够容易使微带线分别相对于输入端口(耦合窗API)和输出端口(耦合窗APO)耦合。
也可以是，在本发明的一方式所涉及的滤波器(1、1b、1d、201、301)中，上述多个共振器(10～50、10b～70b、10d～110d、210～250、310～350)由奇数个的共振器构成。
多个共振器分别是俯视的情况下的形状为圆形或者六边形以上的边数的正多边形。因此，本滤波器即便在多个共振器的个数为奇数个的情况下也能够配置为多个共振器成为线对称的形状。因此，能够减少设计滤波器的情况下使用的设计参数的数量，因此滤波器的设计变容易。
在本发明的一方式所涉及的滤波器(1、201)中，上述多个共振器(10～50、210～250)各自由一对宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、2的局部、4的局部)和夹设于该一对宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、2的局部、4的局部)之间的窄壁(13、23、33、43、53、213、223、233、243、253)构成，上述一对宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52)由设置于电介质基板(3)两面的一对导体层(2、4、202、204)构成，上述窄壁(13、23、33、43、53、213、223、233、243、253)由贯通上述电介质基板(3)且使一对宽壁(11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、2的局部、4的局部)各自导通的导体柱群(柱壁)构成。
根据上述结构，能够通过使用柱壁波导路的技术而制成。通过使用柱壁波导路的技术制成本滤波器，从而与使用金属制的波导管的技术制成滤波器的情况比较，能够更容易地制成，也能够实现轻型化。
在本发明的一方式所涉及的滤波器(301)中，优选上述多个共振器(310～350)中的至少一个共振器还包含，从构成该共振器的一对宽壁中的任一个宽壁朝向该共振器的内部突出的导体制的突出部(314、324、334、344、354)。
根据上述结构，通过调整形成突出部(314、324、334、344、354)的位置和突出部(314、324、334、344、354)从一个宽壁向共振器的内部突出的突出量，能够使该共振器的共振频率变化。作为其结果，能够使本滤波器的共振频率变化。这是指作为用于调整本滤波器的特性的设计参数，能够利用形成突出部的位置和突出部(314、324、334、344、354)的突出量。因此，本滤波器(301)能够以不对多个共振器各自的形状进行设计变更的方式容易地调整特性。
此外，突出部(314、324、334、344、354)的顶端也可以到达另一个宽壁，也可以留在共振器的内部而未到达另一个宽壁。
附图标记说明
1、201、301、1a～1o...滤波器；10、20、30、40、50、210～250、310～350、10a～50a、10b～50b、10c～50c、10d～50d、10e～50e、10f～50f、10g～50g、10h～50h、10i～50i、10j～50j、10k～50k、10l～50l、10m～50m、10n～50n、10o～50o...共振器；11、12、21、22、31、32、41、42、51、52...宽壁；13、23、33、43、53...窄壁；13i、23i、33i、43i、53i...导体柱；60、70、260、270、360、370...波导路；61、62、71、72...宽壁；63、64、73、74...窄壁；63i、64i、73i、74i...导体柱；65、66、75...短壁；80...转换部(输入转换部和输出转换部)。

Claims (7)

1.一种滤波器，具备电磁耦合的多个共振器，所述滤波器的特征在于，
所述多个共振器各自具有圆形或者六边形以上的边数的正多边形的宽壁，
所述多个共振器中的相互耦合的2个共振器各自配置为，在将这2个共振器的宽壁的外接圆的半径设为R1和R 2、将这2个共振器的中心间距离设为D的情况下，成为D＜R1+R2。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述多个共振器配置为，设置有输入端口的最初级的共振器和设置有输出端口的最终级的共振器邻接。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器，其特征在于，
所述多个共振器包含设置有输入端口的最初级的共振器和设置有输出端口的最终级的共振器，
在所述最初级的共振器中的同与所述最终级的共振器对置一侧相反侧的区域，形成有与经过该最初级的共振器的中心和所述最终级的共振器的中心的直线相交的作为所述输入端口发挥功能的耦合窗，
在所述最终级的共振器中的同与所述最初级的共振器对置一侧相反侧的区域，形成有与所述直线相交的作为所述输出端口发挥功能的耦合窗。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的滤波器，其特征在于，
所述多个共振器包含设置有输入端口的最初级的共振器和设置有输出端口的最终级的共振器，
在所述最初级的共振器和所述最终级的共振器各自上，分别直接或者经由波导路而耦合有输入转换部和输出转换部，
所述输入转换部和所述输出转换部各自由带状导体和导体销构成，其中，所述带状导体与所述最初级的共振器及所述最终级的共振器的一个宽壁或者所述波导路的一个宽壁一起构成微带线，所述导体销与所述带状导体的一端部导通且经由形成于所述一个宽壁的开口而在形成于所述最初级的共振器和所述最终级的共振器的内部或者形成于所述波导路的内部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的滤波器，其特征在于，
所述多个共振器由奇数个共振器构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的滤波器，其特征在于，
所述多个共振器各自由一对宽壁和夹设于该一对宽壁之间的窄壁构成，
所述一对宽壁由设置于电介质基板两面的一对导体层构成，
所述窄壁由贯通所述电介质基板且使一对宽壁各自导通的导体柱群构成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的滤波器，其特征在于，
所述多个共振器中的至少一个共振器还包含，从构成该共振器的一对宽壁中的任一个宽壁朝向该共振器的内部突出的导体制的突出部。
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