JP2001237610A - デュアルモード・バンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化を図り得るだけでなく、結合度を大き
くすることができ、結合度の調整が容易であり、広い通
過帯域を容易に実現することができ、設計の自由度に優
れたデュアルモード・バンドパスフィルタを得る。 【解決手段】 第１，第２の主面を有する誘電体基板２
の第１の主面または誘電体基板のある高さ位置において
共振器を構成する金属膜３が形成されており、該金属膜
３に貫通孔３ａが形成されており、金属膜３と誘電体基
板層を介して対向するように、誘電体基板２の第２の主
面または誘電体基板内に少なくとも１つのグラウンド電
極４が形成されており、金属膜３に入出力結合回路５，
６が結合されている、デュアルモード・バンドパスフィ
ルタ１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマイクロ波
〜ミリ波帯の通信機において帯域フィルタとして用いら
れるデュアルモード・バンドパスフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高周波領域で用いられるバンドパ
スフィルタとして、デュアルモード・バンドパスフィル
タが種々提案されている（MINIATURE DUAL MODE MICROS
TRIP FILTERS, J.A. Curtis and S.J. Fiedziuszko, 19
91 IEEE MTT-S Digestなど）。

【０００３】図４８及び図４９は、従来のデュアルモー
ド・バンドパスフィルタを説明するための各模式的平面
図である。図４８に示すバンドパスフィルタ２００で
は、誘電体基板（図示せず）上に円形の導電膜２０１が
形成されている。この導電膜２０１に、互いに９０°の
角度をなすように、入出力結合回路２０２及び入出力結
合回路２０３が結合されている。そして、上記入出力結
合回路２０３が配置されている部分に対して中心角４５
°の角度をなす位置に、先端開放スタブ２０４が形成さ
れている。これによって共振周波数が異なる２つの共振
モードが結合され、バンドパスフィルタ２００は、デュ
アルモード・バンドパスフィルタとして動作するように
構成されている。

【０００４】また、図４９に示すデュアルモード・バン
ドパスフィルタ２１０では、誘電体基板上に略正方形の
導電膜２１１が形成されている。この導電膜２１１に、
互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２１
２，２１３が結合されている。また、入出力結合回路２
１３に対して１３５°の位置のコーナー部が欠落されて
いる。欠落部分２１１ａを設けることにより、２つの共
振モードの共振周波数が異ならされており、該２つのモ
ードの共振が結合されて、バンドパスフィルタ２１０
は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作す
る。

【０００５】他方、円形の導電膜に代えて、円環状の導
電膜を用いたデュアルモードフィルタも提案されている
（特開平９−１３９６１２号公報、特開平９−１６２６
１０号公報など）。すなわち、円環状のリング伝送路を
用い、図４８に示したデュアルモード・バンドパスフィ
ルタと同様に、中心角９０°の角度をなすように入出力
結合回路を配置し、かつリング状伝送路の一部に先端開
放スタブを設けてなるデュアルモードフィルタが開示さ
れている。

【０００６】また、特開平６−１１２７０１号公報に
も、同様のリング状伝送路を用いたデュアルモードフィ
ルタが開示されている。図５０に示すように、このデュ
アルモードフィルタ２２１では、誘電体基板上に円環状
の導電膜２２２が形成されているリング共振器が構成さ
れている。ここでは、円環状の導電膜２２２に対して、
互いに９０°をなすように４個の端子２２３〜２２６が
構成されている。４個の端子のうち、互いに９０°の角
度をなす位置に配置された２個の端子２２３，２２４が
入出力結合回路２２７，２２８に結合されており、残り
の２個の端子２２５，２２６が帰還回路２３０を介して
接続されている。

【０００７】上記構成により、１つのストリップ線路か
らなるリング共振器において、互いに結合しない直交モ
ード共振を生じさせ、上記帰還回路２３０により結合度
を制御することが可能である旨が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４８及び図４９に示
した従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、
１つの導電膜パターンを形成することにより２段のバン
ドパスフィルタを構成することができ、従ってバンドパ
スフィルタの小型化を図り得る。

【０００９】しかしながら、円形や正方形の導電膜パタ
ーンにおいて、上記特定の角度を隔てて入出力結合回路
を結合する構成を有するため、結合度を大きくすること
ができず、広い通過帯域を得ることができないという欠
点があった。

【００１０】また、図４８に示されているバンドパスフ
ィルタでは、導電膜２０１が円形であり、図４９に示す
バンドパスフィルタでは、導電膜２１１がほぼ正方形と
形状が限定されている。従って、設計の自由度が低いと
いう問題もあった。

【００１１】また、特開平９−１３９６１２号公報や特
開平９−１６２６１０号公報に記載のようなリング状共
振器を用いたデュアルモードバンドパスフィルタにおい
ても、同様に結合度を大きくすることが困難であり、か
つリング状共振器の形状が限定されるという問題があっ
た。

【００１２】他方、前述した特開平６−１１２７０１号
公報に記載のデュアルモードフィルタ２２１では、帰還
回路２３０を用いることにより、結合度の調整が行わ
れ、広帯域化が図られるとされている。しかしながら、
この先行技術に記載のデュアルモードフィルタでは、帰
還回路２３０が必要であり、回路構成が煩雑化するとい
う問題があった。加えて、やはり、リング状共振器の形
状が円環状と限定され、設計の自由度が低いという問題
があった。

【００１３】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、小型化を図り得るだけでなく、結合度を大き
くすることができ、さらに結合度の調整が容易であり、
広い通過帯域を容易に実現することができ、さらに設計
の自由度に優れたデュアルモード・バンドパスフィルタ
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るデュアルモ
ード・バンドパスフィルタは、第１，第２の主面を有す
る誘電体基板と、前記誘電体基板の第１の主面または誘
電体基板のある高さ位置において部分的に形成されてお
り、かつ２つの共振モードを結合させるための貫通孔を
有する金属膜と、前記金属膜と誘電体基板層を介して対
向するように、誘電体基板の第２の主面または誘電体基
板内に形成された少なくとも１つのグラウンド電極とを
備え、前記金属膜に異なる部分で結合された一対の入出
力結合回路とを備えることを特徴とする。本発明では、
上記のように構成されているので、一対の入出力結合回
路の金属膜への結合点間を結ぶ仮想線と略平行な方向、
並びに該仮想線に直交する方向の２つの共振モードのう
ち、一方の共振モードが貫通孔により影響を受けてその
共振周波数が変動する。言い換えれば、貫通孔が、一方
の共振モードを他方の共振モードと結合させ得るよう
に、一方の共振モードの共振電流に影響を与えるように
形成されている。従って、上記貫通孔により、２つの共
振モードが結合され、デュアルモード・バンドパスフィ
ルタとして動作する。

【００１５】本発明の特定の局面では、前記貫通孔の平
面形状が、長手方向と短手方向とを有する形状とされて
いる。本発明のさらに他の特定の局面では、前記貫通孔
の平面形状が、長方形、楕円形、長方形もしくは楕円形
の一部において、長手方向と交叉する方向に延びた折り
曲げ部を有する形状とされている。

【００１６】本発明の別の特定の局面では、前記金属膜
の平面形状が、長方形、菱形、正多角形、円形または楕
円形である。上記貫通孔は複数形成されていてもよい。

【００１７】また、本発明のさらに他の特定の局面で
は、前記誘電体基板の第１の主面に前記金属膜が形成さ
れており、第２の主面に前記グラウンド電極が形成され
ている。

【００１８】本発明の他の特定の局面では、前記金属膜
が、前記誘電体基板内のある高さ位置に形成されてお
り、前記誘電体基板の第１，第２の主面にグラウンド電
極が形成されており、それによってトリプレート構造と
されている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
説明することにより、本発明を明らかにする。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施例に係るデュ
アルモード・バンドパスフィルタを説明するための斜視
図であり、図２は、その模式的平面図である。デュアル
モード・バンドパスフィルタ１は、矩形板状の誘電体基
板２を有する。誘電体基板２は、本実施例では、比誘電
率εｒ＝２．５８のフッ素樹脂からなる。もっとも、本
実施例及び以下の実施例において、誘電体基板を構成す
る誘電体材料については、フッ素樹脂に限らず、ＢＡＳ
材など適宜の誘電体材料等を用いることができる。

【００２１】上記誘電体基板２の厚みは特に限定されな
いが、本実施例では３５０μｍとされている。上記誘電
体基板２の上面２ａ上には、共振器を構成するために金
属膜３が形成されている。金属膜３は、誘電体基板２上
において部分的に形成されており、かつ該金属膜３は本
実施例では長方形の形状を有する。また、金属膜３に
は、貫通孔３ａが形成されている。貫通孔３ａは長方形
の平面形状を有し、その長さ方向が、金属膜３の長手方
向すなわち長辺方向と平行とされている。

【００２２】本実施例では、金属膜３は長辺が１５ｍ
ｍ、短辺が７ｍｍの寸法とされており、貫通孔３ａは、
長辺が１３．５ｍｍ、短辺が０．２ｍｍとされている。
もっとも、上記金属膜３の寸法及び貫通孔３ａの大きさ
については、これに限定されず、所望とする中心周波数
と帯域幅に応じて適宜変形し得る。

【００２３】他方、誘電体基板２の下面には、全面にグ
ラウンド電極４が形成されている。上記金属膜３には、
その１つの長辺３ｂ側において、入出力結合回路５，６
が結合されている。なお、金属膜３の異なる部分である
限り、入出力結合回路５，６は図示の位置に限定され
ず、適宜の位置で結合され得る。

【００２４】本実施例のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタでは、入出力結合回路５，６の一方とグラウンド
電極４との間に入力電圧を印加することにより、入出力
結合回路５，６の他方とグラウンド電極４との間で出力
が取り出される。この場合、金属膜３が長方形の形状を
有し、上記貫通孔３ａが形成されているので、２つのモ
ードの共振が結合され、デュアルモード・バンドパスフ
ィルタとして動作する。本実施例のデュアルモード・バ
ンドパスフィルタ１の周波数特性を図３に示す。

【００２５】図３において、実線Ａは反射特性を、破線
Ｂは通過特性を示す。また、図３から明らかなように、
矢印Ｃで示す帯域が通過帯域であるバンドパスフィルタ
が構成されていることがわかる。

【００２６】すなわち、本実施例のデュアルモード・バ
ンドパスフィルタ１では、上記金属膜３に貫通孔３ａを
形成することにより、２つのモードの共振が結合され
て、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性
の得られることがわかる。

【００２７】上記構造において、金属膜３の形状を変化
させることにより、様々な２つのモードの共振特性を得
ることができる。これを具体的な実験例に基づき説明す
る。上記誘電体基板上に、銅からなり、貫通孔３ａを有
しない金属膜３を、寸法を下記の表１に示すように種々
異ならせて形成し、それによって４種類の共振器を作製
した。

【００２８】これらの金属膜からなる共振器に基づく共
振としては、以下の２つのものが考えられる。第１の共
振は、金属膜３の長辺がλ／２として決定される共振周
波数ｆｒ₁ の共振モードであり、第２の共振は、金属膜
３の短辺の長さをλ／２として決定される共振周波数ｆ
ｒ₂ の共振モードである。

【００２９】上記共振周波数ｆｒ₁ ，ｆｒ₂ の実測値と
計算値を下記の表１に併せて示す。なお、図４に金属膜
３が１５×１３ｍｍの場合の周波数特性を代表的な例と
して示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、上記実測値と計
算値とがほぼ一致していることがわかる。従って、上記
結果から、長方形の金属膜３を用いて構成された共振器
は、金属膜３の長辺の長さをλ／２として決定される共
振と、短辺の長さをλ／２として決定される共振の２つ
の共振を有することがわかる。

【００３２】次に、上記長方形の金属膜３に貫通孔３ａ
を形成することにより、上述した２つのモードの共振を
結合させて、デュアルモード・バンドパスフィルタが得
られることを示す。

【００３３】上記実験例において作製した１５×７ｍｍ
の長方形の金属膜３からなる共振器に、幅０．２ｍｍで
あり、長さが、６、８、１０、１２、１３．５ｍｍの大
きさの各貫通孔３ａを形成し、５種類の共振器を作製し
た。

【００３４】この５種類の共振器の周波数特性を、図５
〜図９に示す。図５〜図９から明らかなように、上記貫
通孔３ａの長さ３ａが長くなるにつれて、第２の共振モ
ードの共振周波数ｆｒ₂ が低周波数側に移動していくこ
とがわかる。そして、図９に示すように、共振周波数ｆ
ｒ₂ が共振周波数ｆｒ₁ よりも低くなったところで、共
振周波数ｆｒ₁ とｆｒ₂ とが結合し、バンドパスフィル
タが構成されることがわかる。

【００３５】上記貫通孔３ａを形成したことにより、本
実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、
短辺方向に沿った共振モードの共振電流が、該貫通孔３
ａで遮断される部分が生じ、それによって、インダクタ
ンスを付加した場合と同様に作用し、短辺方向に沿う共
振の共振周波数ｆｒ₂ が低くなるものと考えられる。言
い換えれば、本実施例のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタでは、長方形の形状の金属膜における２つの共振
において、それぞれの共振電流の流れ方が異なってい
る。従って、上記のように、２つの共振を結合させるに
は、一方のモードの共振周波数が他方のモードの共振周
波数に近づいて結合するように、貫通孔３ａを形成すれ
ばよいことがわかる。

【００３６】よって、上記貫通孔３ａは、２つのモード
の共振が結合し得るように形成されており、すなわち、
長方形の金属膜３からなる共振器を用いた場合には、該
金属膜３の短辺方向に沿う共振の共振周波数を低下させ
て長辺方向に沿う共振の共振周波数に共振周波数を近づ
けるべく、貫通孔３ａの長さ方向が金属膜３の長辺方向
に沿って貫通孔３ａが形成されており、かつ該貫通孔３
ａの幅方向寸法が選ばれている。

【００３７】従って、上述したように、デュアルモード
・バンドパスフィルタとして動作させることができ、し
かも上記貫通孔３ａの寸法を調整することにより、結合
度を自由にかつ大きく調整し得る。

【００３８】図１０（ａ）は、第１の実施例に係るデュ
アルモード・バンドパスフィルタの第１の変形例を説明
するための断面図である。第１の実施例では、誘電体基
板２の上面に金属膜３が形成されていたが、図１０
（ａ）に示す第１の変形例のデュアルモード・バンドパ
スフィルタでは、誘電体基板２内に貫通孔３ａを有する
金属膜３が形成されている。金属膜３の平面形状が、第
１の実施例と同様である。

【００３９】また、誘電体基板の上面及び下面の全面に
はグラウンド電極４，４が形成されている。従って、本
変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタは、トリ
プレート構造を有する。このように、本発明に係るデュ
アルモード・バンドパスフィルタは、トリプレート構造
を有するものであってもよい。

【００４０】また、グラウンド電極４は、金属膜３と誘
電体基板２を介して、あるいは誘電体基板２の一部の層
を介して対向され得る限り、全面に形成されずともよ
い。また、グラウンド電極４は、誘電体基板２の中間高
さ位置に内部電極の形態で形成されていてもよい。

【００４１】図１０（ｂ）は、第１の実施例に係るデュ
アルモード・バンドパスフィルタの第２の変形例を説明
するための模式的平面図である。第１の実施例のデュア
ルモード・バンドパスフィルタ１では、長方形の金属膜
３の一方の長辺に入出力結合回路５，６が結合されてい
たが、図１０に示すように、入出力結合回路５，６は、
第１，第２の長辺３ｂ，３ｃに振り分けられて結合され
てもよい。なお、その他の構成は第１の実施例と同様で
ある。

【００４２】第１の実施例のデュアルモード・バンドパ
スフィルタ１と、入出力結合回路５，６の結合点が異な
らせたことを除いては同様に構成された本変形例のデュ
アルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を図１１
に示す。図１１から明らかなように、本変形例において
も、高周波域でバンドパスフィルタとして使用し得る特
性の得られることがわかる。特に、図３と図１１とを比
較すれば明らかなように、入出力結合回路５，６の結合
点の位置を変えることにより、帯域幅を大きく変更し得
ることがわかる。すなわち、帯域幅の調整量や設計の自
由度を高め得ることがわかる。

【００４３】図１２は、第１の実施例のデュアルモード
・バンドパスフィルタの第３の変形例を説明するための
模式的平面図である。ここでは、金属膜３の長辺が１５
ｍｍ、短辺が１３ｍｍとされている。その他の点につい
ては、第１の実施例のバンドパスフィルタと同様に構成
されている。

【００４４】第２の変形例のデュアルモード・バンドパ
スフィルタの周波数特性を図１３に示す。図３と図１３
とを比較すれば明らかなように、金属膜３の短辺の長さ
を変えることによっても、帯域幅を変え得ることがわか
る。

【００４５】図１４は、本発明の第２の実施例に係るデ
ュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための斜
視図であり、図１５は、その要部を示す模式的平面図で
ある。

【００４６】第２の実施例のデュアルモード・バンドパ
スフィルタ１１は、誘電体基板２の上面に形成されてい
る金属膜１３の形状が第１の実施例の金属膜３と異なる
ことを除いては、ほぼ同様に構成されている。従って、
同一部分については、同一の参照番号を付することによ
り、その説明を省略する。

【００４７】本発明に係るデュアルモード・バンドパス
フィルタでは、共振器を構成する金属膜の形状について
は長方形に限定されない。すなわち、図１４に示すよう
に、外周縁がランダムな形状、すなわち任意の形状であ
ってもよい。この場合においても、任意形状の金属膜１
３に、貫通孔１３ａを形成し、入出力結合回路５，６を
金属膜１３の２つの部分に結合することにより、デュア
ルモード・バンドパスフィルタを構成することができ
る。

【００４８】デュアルモード・バンドパスフィルタ１１
の具体的な実験例及び周波数特性を説明する。上記誘電
体基板２として第１の実施例と同じ材料及び厚みからな
るものを用意した。次に、金属膜１３として、１８μｍ
の厚みの銅からなり、最大径が１５ｍｍの任意形状の金
属膜１３を形成した。なお、誘電体基板２の下面には、
第１の実施例と同様にグラウンド電極を形成した。

【００４９】また、入出力結合回路５，６の結合点につ
いては、図１４及び図１５に示すように、金属膜１３の
外周縁の任意の２点を結合点として選択し、貫通孔１３
ａは、その２点を結ぶ直線に平行となるように形成し
た。

【００５０】上記第２の実施例のデュアルモード・バン
ドパスフィルタの周波数特性を図１６に示す。図１６か
ら明らかなように、２つのモードの共振が結合されて、
デュアルモード・バンドパスフィルタとしての周波数特
性の得られることがわかる。すなわち、金属膜１３の形
状を任意形状とした場合であっても、上記長方形の貫通
孔１３ａの長さを調整することにより、第１の実施例と
同様に、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動
作させることができる。

【００５１】なお、第２の実施例においては、上記金属
膜１３の形状は任意であり、かつ入出力結合回路５，６
の金属膜１３に対する結合点の位置関係は任意である。
すなわち、入出力結合回路の結合点が金属膜１３の中心
に対して互いに９０°の角度をなすように配置する必要
は必ずしもない。

【００５２】また、第２の実施例のデュアルモード・バ
ンドパスフィルタ１１では、上記貫通孔１３ａは、１
１．５×０．２ｍｍの長方形の形状としたが、貫通孔１
３ａの形状及び寸法については特にこれに限定されるも
のではない。また、第１の実施例の説明からも明らかな
ように、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィ
ルタでは、貫通孔は、２つのモードの共振を結合させる
ように形成される。この場合、金属膜の形状及び入出力
結合回路５，６の結合点の位置により２つのモードの共
振周波数は異なるので、２つのモードの共振を結合する
ための貫通孔１３ａの形状や寸法もこれらに応じて異な
ることになる。

【００５３】すなわち、第２の実施例における貫通孔１
３ａの形状及び寸法は、金属膜１３の形状及び入出力結
合回路５，６の結合点の位置によって異なるため、貫通
孔１３ａの形状や寸法を具体的に限定することはできな
い。

【００５４】しかしながら、第１の実施例の説明からも
明らかなように、入出力結合回路５，６の結合点を結ぶ
仮想直線に平行に貫通孔１３ａが形成されており、上記
結合点を結んだ仮想直線と直交する方向に伝搬する共振
の共振電流を妨げることにより、２つのモードの共振が
結合される。従って、第１の実施例の実験例からも明ら
かなように、金属膜１３の外周縁の任意の２点を結合点
として選択し、貫通孔１３ａを、この２点を結ぶ直線に
平行となるように形成する限り、該貫通孔１３ａの長さ
方向寸法を調整することにより、２つのモードの共振を
確実に結合させることができる。言い換えれば、貫通孔
１３ａは、入出力結合回路の結合点を結ぶ仮想直線に平
行にその長さ方向が延びるように形成されており、かつ
該貫通孔１３ａの長さは、金属膜１３の形状により生じ
る２つのモードの共振を結合するように選択されてい
る。

【００５５】図１７は、第２の実施例のデュアルモード
・バンドパスフィルタ１１の第１の変形例を説明するた
めの模式的平面図である。この変形例では、第２の実施
例と同じ形状の金属膜１３及び貫通孔１３ａが形成され
ているが、入出力結合回路５，６の結合点の位置が異な
らされている。すなわち、貫通孔１３ａの長さ方向と直
交する方向において、貫通孔１３ａが設けられている部
分の外側において、対向する位置に入出力結合回路５，
６の結合点が配置されている。その他の構造は第２の実
施例と同様である。

【００５６】上記変形例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの周波数特性を図１８に示す。図１６と図１８
とを比較すれば明らかなように、第２の実施例のバンド
パスフィルタの帯域幅は１３９０ＭＨｚであり、上記第
１の変形例のバンドパスフィルタの帯域幅は４９０ＭＨ
ｚである。すなわち、各バンドパスフィルタの中心周波
数の２０％及び６．５％の帯域幅が得られている。従っ
て、同じ形状の金属膜１３を用いた場合であっても、入
出力結合回路５，６との結合点の位置を変えることによ
り、結合度が変わり、帯域幅を変化させ得ることがわか
る。

【００５７】図１９は、本発明の第３の実施例に係るデ
ュアルモード・バンドパスフィルタの模式的平面図であ
る。第３の実施例のデュアルモード・バンドパスフィル
タ２１では、共振器を構成する金属膜２３が円形とされ
ており、該金属膜２３内に、長方形の貫通孔２３ａが形
成されている。入出力結合回路５，６は、金属膜２３の
円周上の異なる部分に結合されている。なお、入出力結
合回路５，６の結合点の位置は、必ずしも、円形の金属
膜２３の中心角９０°をなす必要はない。

【００５８】図１９に示した第３の実施例のバンドパス
フィルタの周波数特性を図２０に示す。なお、図２０に
示した特性は、上記円形の金属膜２３の径を１５ｍｍと
し、５×０．２ｍｍの長方形の貫通孔２３ａを中心から
ずらした位置に形成した場合の特性である。なお、その
他の寸法については、第１の実施例と同様である。

【００５９】図２０から明らかなように、第３の実施例
においても、上記貫通孔２３ａを形成することにより、
円形の金属膜２３を用いてデュアルモード・バンドパス
フィルタを構成し得ることがわかる。すなわち、円形の
金属膜の場合、円は等方性を有する形状であるが、入出
力結合回路５，６の結合点を結ぶ仮想線に対して長辺方
向が略平行となるように長方形の貫通孔２３ａを形成し
た場合、上記仮想線と略平行な方向の共振モードと、該
仮想線に略直交する方向の共振モードのうち、仮想線に
直交する方向の共振モードの共振電流が貫通孔２３ａに
より影響を受けて、２つの共振モードが結合されてデュ
アルモード・バンドパスフィルタが構成される。

【００６０】図２１は、本発明の第４の実施例に係るデ
ュアルモード・バンドパスフィルタの模式的平面図であ
る。第４の実施例のデュアルモード・バンドパスフィル
タ３１では、共振器を構成する金属膜３３が正方形とさ
れており、該金属膜３３内に、長方形の貫通孔３３ａが
形成されている。入出力結合回路５，６は、金属膜３３
の外周上の２点に結合されている。なお、入出力結合回
路５，６の結合点の位置は、必ずしも、正方形の金属膜
３３の中心に対する中心角９０°をなす必要はない。

【００６１】図２１に示した第４の実施例のバンドパス
フィルタの周波数特性を図２２に示す。なお、図２２に
示した特性は、上記正方形の金属膜３３の一辺の長さを
１５ｍｍとし、６×０．２ｍｍの長方形の貫通孔３３ａ
を中心からずらした位置に形成した場合の特性である。
なお、その他の寸法については、第１の実施例と同様で
ある。

【００６２】図２２から明らかなように、第３の実施例
においても、上記貫通孔３３ａを形成することにより、
正方形の金属膜３３を用いてデュアルモード・バンドパ
スフィルタを構成し得ることがわかる。

【００６３】図２３は、第４の実施例のデュアルモード
・バンドパスフィルタの第１の変形例を説明するための
模式的平面図である。第４の実施例では、１つの貫通孔
３３ａが形成されていたが、図２３に示すように、複数
の貫通孔３３ａ，３３ｂを形成してもよい。図２３に示
した変形例のバンドパスフィルタの周波数特性を図２４
に示す。なお、貫通孔３３ｂは、貫通孔３３ａと同じ寸
法とし、貫通孔３３ａ，３３ｂは、２ｍｍの距離を隔て
て平行に配置されている。その他の寸法については、第
４の実施例と同様である。

【００６４】図２５は、第４の実施例のバンドパスフィ
ルタ３３の第２の変形例を示す模式的平面図であり、図
２６はその周波数特性を示す図である。第２の変形例の
デュアルモード・バンドパスフィルタでは、金属膜３３
に貫通孔３３ｃが形成されている。この貫通孔３３ｃ
は、貫通孔３３ａ（第４の実施例）の両端において、貫
通孔３３ａの長さ方向と直交する方向に折り曲げられた
折り曲げ部３３ｃ₁ ，３３ｃ₁ を有する。この折り曲げ
部の長さ寸法を０．７ｍｍとした場合の周波数特性が図
２６に示されている。

【００６５】図２５及び図２６から明らかなように、貫
通孔３３ａは、必ずしも長方形の形状に限らず、長方形
の両端に上記折り曲げ部３３ｃ₁ ，３３ｃ₁ が設けられ
ている形状であってもよい。

【００６６】図２７は、第４の実施例のデュアルモード
・バンドパスフィルタの第３の変形例を説明するための
模式的平面図であり、図２８はその周波数特性を示す図
である。第３の変形例のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタでは、金属膜３３に、十字状の貫通孔３３ｄが形
成されている。十字状の貫通孔３３ｄは、７ｍｍ×０．
２ｍｍと４ｍｍ×０．２ｍｍの２個の長方形の貫通孔を
互いに直交するようにクロスさせた形状に相当する。図
２７及び図２８から明らかなように、十字状の貫通孔３
３ｄを形成した場合においても、第４実施例と同様に、
デュアルモード・バンドパスフィルタを構成し得ること
がわかる。

【００６７】第４の実施例の第１〜第３の変形例から明
らかなように、本発明に係るデュアルモード・バンドパ
スフィルタにおいては、貫通孔の形成数は複数であって
もよく、また必ずしも長方形の貫通孔だけでなく、折り
曲げ部を有するものであってもよく、さらに十字状の貫
通孔であってもよい。すなわち、貫通孔の形状について
は、本発明において、特に限定されず、長方形や長方形
を変形した上記各種形状の他、楕円形、円形など任意で
ある。さらに、長方形以外の楕円形などの形状に、上記
折り曲げ部が連ねられた形状であってもよい。また、貫
通孔の形状及び寸法を調整することにより、どのような
貫通孔を用いた場合であっても、上記第１〜第４の実施
例と同様に、デュアルモード・バンドパスフィルタとし
て動作させることができる。

【００６８】図２９及び図３０は、本発明の第５の実施
例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの斜視図
及び要部を示す模式的平面図であり、図３１は、その周
波数特性を示す図である。

【００６９】第５の実施例に係るデュアルモード・バン
ドパスフィルタ４１では、共振器を構成する金属膜４３
が正三角形の形状を有するように構成されている。その
他の点については、第１の実施例と同様である。

【００７０】第１の実施例と同じ誘電体基板２にグラウ
ンド電極４を形成し、一辺の長さが２１ｍｍの正三角形
の金属膜４３を形成し、長辺１０ｍｍ×短辺０．２ｍｍ
の貫通孔４３ａを形成した。入出力結合回路５，６は、
貫通孔４３ａが設けられている位置とはずらされた位置
において、金属膜４３の異なる辺に結合した。なお、入
出力結合回路５，６の結合点は図示のものに限定されな
い。すなわち、金属膜４３の中心に対して中心角度で９
０°を隔てて配置する必要は必ずしもなく、従って設計
の自由度を高め得ることがわかる。

【００７１】図３１から明らかなように、金属膜４３を
正三角形とした場合であっても、第１〜第４の実施例と
同様にデュアルモード・バンドパスフィルタとして動作
させ得ることがわかる。

【００７２】また、第５の実施例では、金属膜４３は正
三角形とされていたが、金属膜４３は必ずしも正三角形
とする必要はなく、任意の二等辺三角形を用いて構成し
てもよい。

【００７３】図３２は、第５の実施例のデュアルモード
・バンドパスフィルタの第１の変形例を示す模式的平面
図であり、図３３は、その周波数特性を示す図である。
第５の実施例において、金属膜４３の平面形状を、頂角
が９０°、底辺の長さが２１ｍｍの直角二等辺三角形と
したことを除いては、第５の実施例と同様に構成されて
いる。図３２及び図３３から明らかなように、直角二等
辺三角形の金属膜４３を用いた場合であっても、貫通孔
４３ａを形成し、入出力結合回路５，６を金属膜４３の
２つの部分に結合させることにより、デュアルモード・
バンドパスフィルタとして動作させ得ることがわかる。

【００７４】図３４及び図３５は、第５の実施例のデュ
アルモード・バンドパスフィルタの第２の変形例を説明
するための模式的平面図及び周波数特性を示す図であ
る。第２の変形例では、頂角が１２０°、底辺の長さが
２１ｍｍの二等辺三角形の形状を有するように金属膜４
３が構成されている。その他の点については第５の実施
例と同様である。図３４及び図３５から明らかなよう
に、第２の変形例においても、デュアルモード・バンド
パスフィルタとして動作させ得ることがわかる。

【００７５】第５の実施例及び第５の実施例の第１，第
２の変形例から明らかなように、本発明においては、様
々な二等辺三角形の金属膜に上記貫通孔を形成し、該貫
通孔の寸法を制御すると共に入出力結合回路を三角形の
異なる部分に結合することにより、２つの共振モードを
結合させ、デュアルモード・バンドパスフィルタを構成
し得ることがわかる。

【００７６】図３６は、本発明の第６の実施例に係るデ
ュアルモード・バンドパスフィルタの外観を示す斜視図
であり、図３７はその模式的平面図であり、図３８は周
波数特性を示す図である。

【００７７】第６の実施例に係るデュアルモード・バン
ドパスフィルタ５１では、金属膜５３が菱形の形状を有
する。その他の点については、第１の実施例と同様であ
る。いま、第１実施例と同様の誘電体基板及びグラウン
ド電極を用い、対角線長が２１ｍｍ及び８ｍｍの菱形の
形状を有するように金属膜５３を形成した。また、金属
膜５３内に、長辺１４ｍｍ×短辺０．２ｍｍの貫通孔５
３ａを形成した。そして、この金属膜５３の異なる２辺
に入出力結合回路５，６を結合した。図３８から明らか
なように、このデュアルモード・バンドパスフィルタに
おいても、上記構成を有するため、２つのモードが結合
され、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特
性の得られることがわかる。

【００７８】第６の実施例から明らかなように、本発明
におけるデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共
振器を構成するための金属膜の形状は菱形であってもよ
い。図３９は、第６の実施例に係るデュアルモード・バ
ンドパスフィルタの第１の変形例を示す模式的平面図で
あり、図４０はその周波数特性を示す図である。第１の
変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、入
出力結合回路５，６の結合点が、第６の実施例と異なら
されている。すなわち、長い方の対角線と直交する方向
において、対向するように入出力結合回路５，６が金属
膜５３に結合されている。その他の点については、第６
の実施例と同様である。

【００７９】図３９及び図４０から明らかなように、第
１の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタにお
いても、２つのモードを結合され得ることがわかる。ま
た、図３８及び図４０に示されている周波数特性を比較
すれば明らかなように、入出力結合回路５，６の結合点
を異ならせることにより、帯域幅を大きく変え得ること
がわかる。

【００８０】図４１及び図４２は、第６の実施例のデュ
アルモード・バンドパスフィルタの第２の変形例を説明
するための模式的平面図及び周波数特性を示す図であ
る。第２の変形例のデュアルモード・バンドパスフィル
タでは、金属膜５３の菱形形状が第６の実施例と異なら
されている。すなわち、対角線長が２１ｍｍ及び１２ｍ
ｍの菱形形状を有するように金属膜５３が構成されてい
る。その他の点については、第６の実施例と同様であ
る。

【００８１】図３８及び図４２に示す特性を比較すれば
明らかなように、菱形の短い方の対角線の長さを変える
ことにより、帯域幅を変更し得ることがわかる。このよ
うに、菱形形状の金属膜を用いて共振器を構成した場
合、該菱形の形状を変化させることにより、帯域幅を大
幅に変更することができる。

【００８２】図４３及び図４４は、本発明の第７の実施
例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの外観を
示す斜視図及び模式的平面図である。第７の実施例のデ
ュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器を構成
する金属膜６３が正五角形の形状を有する。その他の点
については、第１の実施例と同様に構成されている。上
記金属６３として、一辺の長さが９．５ｍｍの正五角形
とし、その他の構造については第１の実施例の実験例と
同様にして構成されたデュアルモード・バンドパスフィ
ルタの周波数特性を図４５に示す。

【００８３】図４５から明らかなように、金属膜６３を
正五角形の形状とした場合であっても、貫通孔６３ａの
寸法を調整することにより２つのモードを結合させて、
デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させ得
ることがわかる。

【００８４】図４６は、第７の実施例のデュアルモード
・バンドパスフィルタの第１の変形例の要部を示す模式
的平面図であり、図４７はその周波数特性を示す図であ
る。第７の実施例では、金属膜６３が正五角形の形状を
有していたが、本発明においては、金属膜の形状は正五
角形に限らず、この変形例のように正六角形であっても
よい。図４６に示した変形例のデュアルモード・バンド
パスフィルタでは、金属膜６３Ａが一辺の長さが７．５
ｍｍの正六角形の形状となるように構成し、その他の寸
法については第７の実施例と同様にしてデュアルモード
・バンドパスフィルタを作製し、周波数特性を測定し
た。結果を図４７に示す。

【００８５】図４７から明らかなように、正六角形の金
属膜６３Ａを用いて共振器を構成した場合であっても、
２つのモードの共振を結合させることができ、デュアル
モード・バンドパスフィルタとして動作させ得ることが
わかる。

【００８６】

【発明の効果】本発明に係るデュアルモード・バンドパ
スフィルタでは、誘電体基板に共振器を構成するための
金属膜を形成し、該金属膜に貫通孔を形成し、該貫通孔
の寸法を調整することにより、入出力結合回路の結合点
の位置が限定されることなく、２つの共振モードを結合
させてデュアルモード・バンドパスフィルタとしての特
性を得ることができる。従って、従来のデュアルモード
・バンドパスフィルタでは、共振器を構成する金属膜の
形状に制約があったり、入出力結合回路の結合点の位置
に制約があったのに対し、本発明に係るデュアルモード
・バンドパスフィルタでは、このような制約がないた
め、デュアルモード・バンドパスフィルタの設計の自由
度を大幅に高めることができる。

【００８７】しかも、上記のように、金属膜の寸法を、
貫通孔の寸法あるいは入出力結合回路の結合点の位置を
異ならせることにより、帯域幅を大幅に調整することが
でき、所望とする帯域幅のデュアルモード・バンドパス
フィルタを容易に提供することができる。

【００８８】本発明において、上記貫通孔が、長手方向
と短手方向とを有する形状である場合、該長手方向と直
交する方向において生じる共振電流が該貫通孔において
遮断されるので、該貫通孔の長手方向と直交する方向に
沿う共振の共振周波数を容易に変化させることができ、
それによって２つのモードをより確実に結合させること
ができる。

【００８９】また、本発明に係るデュアルモード・バン
ドパスフィルタでは、上記貫通孔及び金属膜の平面形状
は特に限定されないため、様々な形状の貫通孔及び金属
膜を有するデュアルモード・バンドパスフィルタを提供
することができる。例えば、貫通孔として、長方形、楕
円形、長方形またはこれらの形状の一部において長手方
向と交叉する方向に延びた折り曲げ部を有する形状や十
字状などを任意の形状とすることができる。同様に、金
属膜についても、長方形、菱形、正多角形、円形または
楕円形あるいは外周縁が不規則な形状の任意形状とする
ことができる。

【００９０】本発明において、上記貫通孔は複数形成さ
れていてもよく、貫通孔の数を変化させることにより、
帯域幅を調整することが可能となる。本発明に係るデュ
アルモード・バンドパスフィルタでは、上記金属膜及び
グラウンド電極は、誘電体基板表面及び誘電体基板内の
いずれに形成されていてもよいが、誘電体基板の第１の
主面に金属膜が形成されており、第２の主面にグラウン
ド電極が形成されている構造の場合には、単に誘電体基
板の両面に導電膜を形成するだけで、容易に本発明に係
るデュアルモード・バンドパスフィルタを構成すること
ができる。

【００９１】また、トリプレート構造にした場合には、
上記金属膜からの放射を防ぐことができ、バンドパスフ
ィルタの損失を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタを説明するための斜視図。

【図２】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタの要部を示す模式的平面図。

【図３】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタの周波数特性を示す図。

【図４】誘電体基板上に貫通孔を有しない矩形の金属膜
を形成して共振器を構成した場合の周波数特性を示す
図。

【図５】第１の実施例の具体的な実験例において、金属
膜を１５×７ｍｍ、貫通孔の長さを６ｍｍ、幅を０．２
ｍｍとした場合の周波数特性を示す図。

【図６】第１の実施例の具体的な実験例において、金属
膜を１５×７ｍｍ、貫通孔の長さを８ｍｍ、幅を０．２
ｍｍとした場合の周波数特性を示す図。

【図７】第１の実施例の具体的な実験例において、金属
膜を１５×７ｍｍ、貫通孔の長さを１０ｍｍ、幅を０．
２ｍｍとした場合の周波数特性を示す図。

【図８】第１の実施例の具体的な実験例において、金属
膜を１５×７ｍｍ、貫通孔の長さを１２ｍｍ、幅を０．
２ｍｍとした場合の周波数特性を示す図。

【図９】第１の実施例の具体的な実験例において、金属
膜を１５×７ｍｍ、貫通孔の長さを１３．５ｍｍ、幅を
０．２ｍｍとした場合の周波数特性を示す図。

【図１０】（ａ）は、第１の実施例の第１の変形例のデ
ュアルモード・バンドパスフィルタを示す断面図、
（ｂ）は、第１の実施例の第２の変形例のデュアルモー
ド・バンドパスフィルタの要部を示す模式的平面図。

【図１１】第１の実施例の第２の変形例に係るデュアル
モード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。

【図１２】第１の実施例の第３の変形例に係るデュアル
モード・バンドパスフィルタの模式的平面図。

【図１３】第１の実施例の第３の変形例のデュアルモー
ド・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。

【図１４】本発明の第２の実施例に係るデュアルモード
・バンドパスフィルタの外観を示す斜視図。

【図１５】第２の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの要部を示す模式的平面図。

【図１６】第２の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの周波数特性を示す図。

【図１７】第２の実施例の第１の変形例を説明するため
の模式的平面図。

【図１８】第２の実施例の第１の変形例に係るデュアル
モード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。

【図１９】第３の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタを説明するための模式的平面図。

【図２０】第３の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの周波数特性を示す図。

【図２１】第４の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの模式的平面図。

【図２２】第４の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの周波数特性を示す図。

【図２３】第４の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの第１の変形例を説明するための模式的平面
図。

【図２４】第４の実施例の第１の変形例の周波数特性を
示す図。

【図２５】第４の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの第２の変形例を示す模式的平面図。

【図２６】第４の実施例の第２の変形例の周波数特性を
示す図。

【図２７】第４の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの第３の変形例を説明するための模式的平面
図。

【図２８】第４の実施例の第３の変形例の周波数特性を
示す図。

【図２９】第５の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの斜視図。

【図３０】第５の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの要部を説明するための模式的平面図。

【図３１】第５の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの周波数特性を示す図。

【図３２】第５の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの第１の変形例を示す模式的平面図。

【図３３】第５の実施例の第１の変形例の周波数特性を
示す図。

【図３４】第５の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの第２の変形例を示す模式的平面図。

【図３５】第５の実施例の第２の変形例の周波数特性を
示す図。

【図３６】第６の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの斜視図。

【図３７】第６の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの要部を説明するための模式的平面図。

【図３８】第６の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの周波数特性を示す図。

【図３９】第６の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの第１の変形例を示す模式的平面図。

【図４０】第６の実施例の第１の変形例の周波数特性を
示す図。

【図４１】第６の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの第２の変形例を示す模式的平面図。

【図４２】第６の実施例の第２の変形例の周波数特性を
示す図。

【図４３】第７の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの斜視図。

【図４４】第７の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの要部を説明するための模式的平面図。

【図４５】第７の実施例に係るデュアルモード・バンド
パスフィルタの周波数特性を示す図。

【図４６】第７の実施例のデュアルモード・バンドパス
フィルタの第１の変形例を説明するための模式的平面
図。

【図４７】第７の実施例の第１の変形例の周波数特性を
示す図。

【図４８】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタ
の一例を示す模式的平面図。

【図４９】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタ
の他の例を示す模式的平面図。

【図５０】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタ
のさらに他の例を示す模式的平面図。

【符号の説明】

１…デュアルモード・バンドパスフィルタ ２…誘電体基板 ３…共振器を構成する金属膜 ３ａ…貫通孔 ４…グラウンド電極 ５，６…入出力結合回路 １１，２１，３１，４１，５１，６１…デュアルモード
・バンドパスフィルタ １３，２３，３３，４３，５３，６３，６３Ａ…金属膜 １３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ…貫
通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 直樹 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J006 HB03 HB04 HB15 HB16 JA11 JA14 LA05 LA11 LA21 NA07 NB00 NE13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１，第２の主面を有する誘電体基板
   と、 前記誘電体基板の第１の主面または誘電体基板のある高
   さ位置において部分的に形成されており、かつ２つの共
   振モードを結合させるための貫通孔を有する金属膜と、 前記金属膜と誘電体基板層を介して対向するように、誘
   電体基板の第２の主面または誘電体基板内に形成された
   少なくとも１つのグラウンド電極とを備え、 前記金属膜に異なる部分で結合された一対の入出力結合
   回路とを備えることを特徴とする、デュアルモード・バ
   ンドパスフィルタ。
2. 【請求項２】 前記貫通孔の平面形状が、長手方向と短
   手方向とを有する形状である、請求項１に記載のデュア
   ルモード・バンドパスフィルタ。
3. 【請求項３】 前記貫通孔の平面形状が、長方形、楕円
   形、または長方形もしくは楕円形の一部において、長手
   方向と交叉する方向に延びた折り曲げ部を有する形状で
   ある、請求項２に記載のデュアルモード・バンドパスフ
   ィルタ。
4. 【請求項４】 前記金属膜の平面形状が、長方形、菱
   形、正多角形、円形または楕円形である、請求項１に記
   載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
5. 【請求項５】 前記貫通孔が複数形成されている、請求
   項１〜４のいずれかに記載のデュアルモード・バンドパ
   スフィルタ。
6. 【請求項６】 前記誘電体基板の第１の主面に前記金属
   膜が形成されており、第２の主面に前記グラウンド電極
   が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のデ
   ュアルモード・バンドパスフィルタ。
7. 【請求項７】 前記金属膜が、前記誘電体基板内のある
   高さ位置に形成されており、前記誘電体基板の第１，第
   ２の主面にグラウンド電極が形成されており、それによ
   ってトリプレート構造とされている、請求項１〜５のい
   ずれかに記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。