JP2002009516A - 共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents
共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置Info
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- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
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- H01P1/203—Strip line filters
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- H01P7/08—Strip line resonators
- H01P7/082—Microstripline resonators
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- Electromagnetism (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 縁端効果による電力損失を極めて効果的に抑
え、しかも全体に、より小型化できるようにした共振
器、フィルタ、デュプレクサ、およびそれらを備えた通
信装置を得る。 【解決手段】 誘電体基板１の下面にグランド電極３を
形成し、上面に多重スパイラル状の線路パターン２１を
形成し、さらに絶縁層５を介してその表面に放射状の線
路パターン２２を形成する。この多重スパイラル状線路
による多重スパイラル共振器に対する放射状線路パター
ン２２の近接によって、多重スパイラル共振器に静電容
量が付加されたように作用し、基板上の共振器の占有面
積の縮小化および損失低減効果の向上が図れる。
え、しかも全体に、より小型化できるようにした共振
器、フィルタ、デュプレクサ、およびそれらを備えた通
信装置を得る。 【解決手段】 誘電体基板１の下面にグランド電極３を
形成し、上面に多重スパイラル状の線路パターン２１を
形成し、さらに絶縁層５を介してその表面に放射状の線
路パターン２２を形成する。この多重スパイラル状線路
による多重スパイラル共振器に対する放射状線路パター
ン２２の近接によって、多重スパイラル共振器に静電容
量が付加されたように作用し、基板上の共振器の占有面
積の縮小化および損失低減効果の向上が図れる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信や電磁
波の送受信に利用される、たとえばマイクロ波帯やミリ
波帯における共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通
信装置に関するものである。
波の送受信に利用される、たとえばマイクロ波帯やミリ
波帯における共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通
信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波帯やミリ波帯で用いられる、
小型化可能な共振器として、特開平２−９６４０２号公
報にスパイラル共振器が示されている。このスパイラル
共振器は、共振器線路をスパイラル形状とすることによ
って、同一占有面積内に長い共振線路を構成して、全体
に小型化を図ったものである。
小型化可能な共振器として、特開平２−９６４０２号公
報にスパイラル共振器が示されている。このスパイラル
共振器は、共振器線路をスパイラル形状とすることによ
って、同一占有面積内に長い共振線路を構成して、全体
に小型化を図ったものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
共振器は、１つの半波長線路にて１つの共振器を構成し
たものであった。したがって、従来の共振器は電気エネ
ルギーが集中して蓄積される領域と磁気エネルギーが集
中して蓄積される領域とがそれぞれ誘電体基板の特定の
領域に分離されて偏在する。具体的には、半波長線路の
開放端部近傍に電気エネルギーが蓄積され、半波長線路
の中央部近傍に磁気エネルギーが蓄積される。
共振器は、１つの半波長線路にて１つの共振器を構成し
たものであった。したがって、従来の共振器は電気エネ
ルギーが集中して蓄積される領域と磁気エネルギーが集
中して蓄積される領域とがそれぞれ誘電体基板の特定の
領域に分離されて偏在する。具体的には、半波長線路の
開放端部近傍に電気エネルギーが蓄積され、半波長線路
の中央部近傍に磁気エネルギーが蓄積される。
【０００４】このような、１つのマイクロストリップ線
路により構成される共振器では、マイクロストリップ線
路が本質的に持つ縁端効果による特性劣化を免れないと
いう難点があった。すなわち線路の断面を見た場合に、
線路の縁端部（幅方向の両端、および厚み方向の上端・
下端）に電流が集中する。仮に、線路の膜厚を厚くして
も、電流集中の生じる縁端部が広がる訳ではないため、
縁端効果による電力損失の問題は必ず生じる。
路により構成される共振器では、マイクロストリップ線
路が本質的に持つ縁端効果による特性劣化を免れないと
いう難点があった。すなわち線路の断面を見た場合に、
線路の縁端部（幅方向の両端、および厚み方向の上端・
下端）に電流が集中する。仮に、線路の膜厚を厚くして
も、電流集中の生じる縁端部が広がる訳ではないため、
縁端効果による電力損失の問題は必ず生じる。
【０００５】この発明の目的は、縁端効果による電力損
失を極めて効果的に抑え、しかも全体に、より小型化で
きるようにした共振器、フィルタ、デュプレクサ、およ
びそれらを備えた通信装置を提供することにある。
失を極めて効果的に抑え、しかも全体に、より小型化で
きるようにした共振器、フィルタ、デュプレクサ、およ
びそれらを備えた通信装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る共振器は、それぞれが複数の線路の
集合体であって、該複数の線路の両端を、前記基板上の
所定点の周囲で前記集合体の実質的な内周上と外周上と
にそれぞれ分布させて、前記複数の線路を互いに交差し
ないように配置した複数の線路パターンを備え、それら
の線路パターンを互いに絶縁状態に配置するとともに、
少なくとも１つの線路パターンのそれぞれの線路をスパ
イラル状とし、他の線路パターンのそれぞれの線路を前
記線路パターンのそれぞれの線路とは異なった形状とす
る。
に、この発明に係る共振器は、それぞれが複数の線路の
集合体であって、該複数の線路の両端を、前記基板上の
所定点の周囲で前記集合体の実質的な内周上と外周上と
にそれぞれ分布させて、前記複数の線路を互いに交差し
ないように配置した複数の線路パターンを備え、それら
の線路パターンを互いに絶縁状態に配置するとともに、
少なくとも１つの線路パターンのそれぞれの線路をスパ
イラル状とし、他の線路パターンのそれぞれの線路を前
記線路パターンのそれぞれの線路とは異なった形状とす
る。
【０００７】また、それぞれがスパイラル状を成す複数
の線路の集合体であって、該複数の線路の両端が、基板
上の所定点の周囲で前記集合体の実質的な内周上と外周
上とにそれぞれ分布し、前記複数の線路が互いに交差し
ないように配置した線路パターンを備え、該線路パター
ンの実質的内周部と外周部とがそれぞれ電圧開放端とし
て作用する半波長の整数倍の共振モードで共振する共振
器であって、前記共振モードの電圧の節と電圧の腹との
電位差またはその一部を利用して静電容量を付加させる
他の線路パターンを、前記線路パターンに対して絶縁状
態に配置する。
の線路の集合体であって、該複数の線路の両端が、基板
上の所定点の周囲で前記集合体の実質的な内周上と外周
上とにそれぞれ分布し、前記複数の線路が互いに交差し
ないように配置した線路パターンを備え、該線路パター
ンの実質的内周部と外周部とがそれぞれ電圧開放端とし
て作用する半波長の整数倍の共振モードで共振する共振
器であって、前記共振モードの電圧の節と電圧の腹との
電位差またはその一部を利用して静電容量を付加させる
他の線路パターンを、前記線路パターンに対して絶縁状
態に配置する。
【０００８】上記複数のスパイラル状の導体パターンに
よって、ある１つのスパイラル状の線路に隣接して略同
形状のスパイラル状の線路が存在することになる。した
がって、ミクロでみた物理的な端部は実際に存在し、そ
れぞれの線路の端部に弱い縁端効果が生じるが、これら
の複数の線路の集合体を１つの線路としてマクロでみた
時、いわば或る線路の例えば右隣りに自分と合同の線路
の左側の縁端部が隣接することになり、線路の幅方向の
端部というものがなくなる。すなわち端部の存在が希薄
となる。この作用を利用して、線路の縁端部における電
流集中を極めて効率的に緩和し、全体の電力損失を抑制
する。
よって、ある１つのスパイラル状の線路に隣接して略同
形状のスパイラル状の線路が存在することになる。した
がって、ミクロでみた物理的な端部は実際に存在し、そ
れぞれの線路の端部に弱い縁端効果が生じるが、これら
の複数の線路の集合体を１つの線路としてマクロでみた
時、いわば或る線路の例えば右隣りに自分と合同の線路
の左側の縁端部が隣接することになり、線路の幅方向の
端部というものがなくなる。すなわち端部の存在が希薄
となる。この作用を利用して、線路の縁端部における電
流集中を極めて効率的に緩和し、全体の電力損失を抑制
する。
【０００９】さらに、それぞれの線路がスパイラル状を
成す線路パターンに対して他の線路パターンを近接させ
ることにより、上記スパイラル状の線路による線路パタ
ーンに静電容量を等価的に付加して、共振周波数の低減
効果を生じさせ、予めスパイラル状の線路長を短く設定
して全体の小型化を図る。また同一直径で線路パターン
を形成する際の線数を多くして、このことにより損失低
減効果をさらに高める。
成す線路パターンに対して他の線路パターンを近接させ
ることにより、上記スパイラル状の線路による線路パタ
ーンに静電容量を等価的に付加して、共振周波数の低減
効果を生じさせ、予めスパイラル状の線路長を短く設定
して全体の小型化を図る。また同一直径で線路パターン
を形成する際の線数を多くして、このことにより損失低
減効果をさらに高める。
【００１０】上記複数の線路パターンのうち少なくとも
１つの線路パターンは、例えば放射状のパターンとす
る。
１つの線路パターンは、例えば放射状のパターンとす
る。
【００１１】また、上記複数の線路パターンのうち少な
くとも２つは、それぞれがスパイラル状をなす複数の線
路の集合体とし、且つスパイラルの旋回方向を互いに逆
の関係とする。これにより、共振による磁界エネルギを
効率的に保持させて共振器のＱを高める。
くとも２つは、それぞれがスパイラル状をなす複数の線
路の集合体とし、且つスパイラルの旋回方向を互いに逆
の関係とする。これにより、共振による磁界エネルギを
効率的に保持させて共振器のＱを高める。
【００１２】また、上記複数の線路パターンのうち少な
くとも１つの線路パターンは、共振状態で略等電位とな
る部分同士を互いに導通させる。これにより、スプリア
ス共振モードを効果的に抑圧する。
くとも１つの線路パターンは、共振状態で略等電位とな
る部分同士を互いに導通させる。これにより、スプリア
ス共振モードを効果的に抑圧する。
【００１３】また、上記線路パターンの線路を超伝導体
で構成する。これにより、共振器のＱを高めるととも
に、超伝導体の低損失特性を十分に発揮させ、臨界電流
密度以下のレベルで高いＱで動作させる。
で構成する。これにより、共振器のＱを高めるととも
に、超伝導体の低損失特性を十分に発揮させ、臨界電流
密度以下のレベルで高いＱで動作させる。
【００１４】また、線路パターンのそれぞれの線路幅
を、使用周波数における線路導体の表皮深さ程度または
表皮深さより細くする。これにより線路の左右の間隙を
通り抜ける磁束を保持するために流れる電流が左右で干
渉する距離となるようにして、共振位相からずれた位相
を持つ無効電流を抑える。これにより電力損失を飛躍的
に低減させる。
を、使用周波数における線路導体の表皮深さ程度または
表皮深さより細くする。これにより線路の左右の間隙を
通り抜ける磁束を保持するために流れる電流が左右で干
渉する距離となるようにして、共振位相からずれた位相
を持つ無効電流を抑える。これにより電力損失を飛躍的
に低減させる。
【００１５】この発明に係るフィルタは、上記のいずれ
かの構成を備えた共振器に結合する信号入出力部を設け
て構成する。また、この発明に係るデュプレクサは、上
記フィルタを送信フィルタもしくは受信フィルタとし
て、またはその両方のフィルタとして設けて構成する。
これにより、挿入損失を低減するとともに全体の小型化
を図る。
かの構成を備えた共振器に結合する信号入出力部を設け
て構成する。また、この発明に係るデュプレクサは、上
記フィルタを送信フィルタもしくは受信フィルタとし
て、またはその両方のフィルタとして設けて構成する。
これにより、挿入損失を低減するとともに全体の小型化
を図る。
【００１６】この発明の通信装置は、上記フィルタまた
はデュプレクサを用いて構成する。これにより高周波送
受信部の挿入損失を低減して、雑音特性、伝送速度など
の通信品質を向上させるとともに、全体の小型化を図
る。
はデュプレクサを用いて構成する。これにより高周波送
受信部の挿入損失を低減して、雑音特性、伝送速度など
の通信品質を向上させるとともに、全体の小型化を図
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】まず、この発明の共振器の原理に
ついて図１〜図４を参照して説明する。図１の（Ｂ）は
共振器の構成を示す上面図、（Ｃ）は断面図、（Ｄ）は
部分拡大断面図である。誘電体基板１の下面には全面の
グランド電極３を形成していて、上面にはそれぞれ合同
である、両端開放のスパイラル状の８本の線路２を、互
いに交差しないように、それぞれの線路の一端と他端を
基板上の所定点（中心点）の周囲に配置している。
（Ａ）はそれらの８本の線路のうち１つの線路を代表的
に示している。これらの線路の幅は表皮深さに略等しい
幅としている。以下、このようなスパイラル状線路の集
合体を「多重スパイラル線路」と言う。
ついて図１〜図４を参照して説明する。図１の（Ｂ）は
共振器の構成を示す上面図、（Ｃ）は断面図、（Ｄ）は
部分拡大断面図である。誘電体基板１の下面には全面の
グランド電極３を形成していて、上面にはそれぞれ合同
である、両端開放のスパイラル状の８本の線路２を、互
いに交差しないように、それぞれの線路の一端と他端を
基板上の所定点（中心点）の周囲に配置している。
（Ａ）はそれらの８本の線路のうち１つの線路を代表的
に示している。これらの線路の幅は表皮深さに略等しい
幅としている。以下、このようなスパイラル状線路の集
合体を「多重スパイラル線路」と言う。
【００１８】図２は図１に示した８本の線路の形状を極
座標のパラメータを用いて示したものである。この例で
は８本の線路のそれぞれの内周端の動径ｒ１および外周
端の動径ｒ２は一定であり、それぞれの端部の角度方向
の位置を等間隔に配置している。任意の動径における線
路の左端の角がθ１、右端の角がθ２であるとき、１つ
の線路の角幅をΔθ＝θ２−θ１で表す。ここで線数ｎ
＝８であるので、１つの線路の角幅ΔθをΔθ≦２π／
８（＝π／４）ラジアンの関係とする。また、任意の動
径ｒｋにおける線路集合体全体の角幅θｗを２πラジア
ン以内とする。
座標のパラメータを用いて示したものである。この例で
は８本の線路のそれぞれの内周端の動径ｒ１および外周
端の動径ｒ２は一定であり、それぞれの端部の角度方向
の位置を等間隔に配置している。任意の動径における線
路の左端の角がθ１、右端の角がθ２であるとき、１つ
の線路の角幅をΔθ＝θ２−θ１で表す。ここで線数ｎ
＝８であるので、１つの線路の角幅ΔθをΔθ≦２π／
８（＝π／４）ラジアンの関係とする。また、任意の動
径ｒｋにおける線路集合体全体の角幅θｗを２πラジア
ン以内とする。
【００１９】これらの線路は相互誘導および静電容量に
より結合する。これらの多重スパイラル線路と誘電体基
板１を挟んで対向するグランド電極３とによって１つの
共振器として作用する。（以下、この共振器を「多重ス
パイラル共振器」という。）尚、上記ｒ１，ｒ２は必ず
しも一定である必要はなく、また等角度に配置しなくて
もよく、さらには各線路が合同である必要もない。但
し、特性面および製造の容易性の面で、ｒ１，ｒ２を一
定とし、合同の線路を等角度に配置する方が望ましい。
より結合する。これらの多重スパイラル線路と誘電体基
板１を挟んで対向するグランド電極３とによって１つの
共振器として作用する。（以下、この共振器を「多重ス
パイラル共振器」という。）尚、上記ｒ１，ｒ２は必ず
しも一定である必要はなく、また等角度に配置しなくて
もよく、さらには各線路が合同である必要もない。但
し、特性面および製造の容易性の面で、ｒ１，ｒ２を一
定とし、合同の線路を等角度に配置する方が望ましい。
【００２０】図３は、上記多重スパイラル線路における
電磁界および電流の分布の例を示している。図３におけ
る上段は多重スパイラル線路の平面図であるが、個々の
線路を分離せずに塗り潰して表している。同図の中段は
線路の内周端と外周端におけるチャージが最大の瞬間に
おける多重スパイラル線路のＡ−Ａ部分の断面での電界
および磁界の分布を示している。また、下段はその瞬間
における同断面での各線路の電流密度および線路の間隙
を通る磁界のｚ成分（紙面に垂直な方向）の平均値をそ
れぞれ示している。
電磁界および電流の分布の例を示している。図３におけ
る上段は多重スパイラル線路の平面図であるが、個々の
線路を分離せずに塗り潰して表している。同図の中段は
線路の内周端と外周端におけるチャージが最大の瞬間に
おける多重スパイラル線路のＡ−Ａ部分の断面での電界
および磁界の分布を示している。また、下段はその瞬間
における同断面での各線路の電流密度および線路の間隙
を通る磁界のｚ成分（紙面に垂直な方向）の平均値をそ
れぞれ示している。
【００２１】ここで各線路をミクロ的に見れば、図に示
すようにそれぞれの縁端部において電流密度が大きくな
るが、動径方向の横断面で見た時に、１つのスパイラル
状線路の左右両側に一定の間隙をおいて同程度の振幅と
位相を持った電流の流れる導体線路が配置されるため、
縁端効果が緩和される。すなわち多重スパイラル線路を
１つの線路と見た場合に、内周端と外周端が電流分布の
節、中央が腹となるほぼ正弦波状に分布し、マクロ的に
は縁端効果が生じない。
すようにそれぞれの縁端部において電流密度が大きくな
るが、動径方向の横断面で見た時に、１つのスパイラル
状線路の左右両側に一定の間隙をおいて同程度の振幅と
位相を持った電流の流れる導体線路が配置されるため、
縁端効果が緩和される。すなわち多重スパイラル線路を
１つの線路と見た場合に、内周端と外周端が電流分布の
節、中央が腹となるほぼ正弦波状に分布し、マクロ的に
は縁端効果が生じない。
【００２２】図４は比較例であり、図３に示した各線路
の線路幅を表皮深さの数倍の幅にまで広げた場合につい
て示している。このように線路幅を広げると、図に示す
ように各導体の縁端効果による電流集中が顕在化し、損
失低減効果は小さくなる。
の線路幅を表皮深さの数倍の幅にまで広げた場合につい
て示している。このように線路幅を広げると、図に示す
ように各導体の縁端効果による電流集中が顕在化し、損
失低減効果は小さくなる。
【００２３】次に、この発明の第１の実施形態である共
振器の構成を図５および図６を参照して説明する。図５
の（Ａ）は共振器の上面図、（Ｂ）は中央縦断面図、
（Ｃ），（Ｄ）は２つの線路パターンの平面図である。
誘電体基板１の下面には全面のグランド電極３を形成し
ていて、上面には複数のスパイラル状の線路パターン２
１を形成している。（Ｃ）はその例であり、それぞれ合
同である両端開放のスパイラル状の複数本の線路を互い
に交差しないように、それぞれの線路の一端と他端を基
板上の所定点（中心点）の周囲に回転対称状に配置して
いる。
振器の構成を図５および図６を参照して説明する。図５
の（Ａ）は共振器の上面図、（Ｂ）は中央縦断面図、
（Ｃ），（Ｄ）は２つの線路パターンの平面図である。
誘電体基板１の下面には全面のグランド電極３を形成し
ていて、上面には複数のスパイラル状の線路パターン２
１を形成している。（Ｃ）はその例であり、それぞれ合
同である両端開放のスパイラル状の複数本の線路を互い
に交差しないように、それぞれの線路の一端と他端を基
板上の所定点（中心点）の周囲に回転対称状に配置して
いる。
【００２４】（Ｂ）において５は絶縁層であり、この上
面に上記線路パターン２１とは異なった線路パターン２
２を形成している。（Ｄ）はその例であり、それぞれ合
同である両端開放の放射状の複数本の線路を、互いに交
差しないように、それぞれの線路の一端と他端を上記所
定点の周囲に配置している。上記線路パターン２１，２
２のそれぞれの線路の幅は、使用する周波数帯で線路導
体の表皮深さに略等しい幅としている。
面に上記線路パターン２１とは異なった線路パターン２
２を形成している。（Ｄ）はその例であり、それぞれ合
同である両端開放の放射状の複数本の線路を、互いに交
差しないように、それぞれの線路の一端と他端を上記所
定点の周囲に配置している。上記線路パターン２１，２
２のそれぞれの線路の幅は、使用する周波数帯で線路導
体の表皮深さに略等しい幅としている。
【００２５】上記線路パターン２１，２２の導体および
グランド電極３には、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕな
どの金属材料を用いる。また絶縁層５には、ＳｉＯ2 ，
Ａｌ 2 Ｏ3 ，ＢＣＢ（Benzo Cyclo Butene）などの絶縁
材料を用いる。
グランド電極３には、Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕな
どの金属材料を用いる。また絶縁層５には、ＳｉＯ2 ，
Ａｌ 2 Ｏ3 ，ＢＣＢ（Benzo Cyclo Butene）などの絶縁
材料を用いる。
【００２６】具体的には、誘電体基板１の表面に、保護
膜としてＡｌ2 Ｏ3 を形成し、密着層としてＴｉの薄膜
を形成し、その表面にメッキ膜を成長させるための種と
してのＣｕを蒸着またはスパッタリングし、その表面に
Ｃｕをメッキ成長させる。さらにその表面に拡散防止層
としてＮｉ膜をメッキ形成し、最表面に信号入出力用の
ワイヤーをボンディングするためにＡｕのメッキ膜を形
成する。このようにＡｌ2 Ｏ3 膜の表面に金属薄膜を形
成した状態でフォトリソグラフィにより、図５の（Ｃ）
に示したような線路パターン２１を形成する。すなわち
フォトレジスト膜塗布→乾燥・硬化→マスク露光→現像
→ベーク→エッチングといった工程でパターニングす
る。
膜としてＡｌ2 Ｏ3 を形成し、密着層としてＴｉの薄膜
を形成し、その表面にメッキ膜を成長させるための種と
してのＣｕを蒸着またはスパッタリングし、その表面に
Ｃｕをメッキ成長させる。さらにその表面に拡散防止層
としてＮｉ膜をメッキ形成し、最表面に信号入出力用の
ワイヤーをボンディングするためにＡｕのメッキ膜を形
成する。このようにＡｌ2 Ｏ3 膜の表面に金属薄膜を形
成した状態でフォトリソグラフィにより、図５の（Ｃ）
に示したような線路パターン２１を形成する。すなわち
フォトレジスト膜塗布→乾燥・硬化→マスク露光→現像
→ベーク→エッチングといった工程でパターニングす
る。
【００２７】絶縁層５は、上記絶縁材料を蒸着またはス
パッリングにより成膜し、その表面に上記線路パターン
２１の場合と同様にして、線路パターン２２をパターニ
ングする。
パッリングにより成膜し、その表面に上記線路パターン
２１の場合と同様にして、線路パターン２２をパターニ
ングする。
【００２８】上記線路パターン２１，２２の導体および
グランド電極３には、高温超伝導体材料を用いてもよ
い。これにより、共振器のＱがさらに高まる。また、電
流集中が少ない分、単位面積または単位体積当たりの電
力密度を高めても、臨界電流密度以下のレベルで超伝導
体の低損失特性が十分に活かせ、高いＱで動作させるこ
とができる。
グランド電極３には、高温超伝導体材料を用いてもよ
い。これにより、共振器のＱがさらに高まる。また、電
流集中が少ない分、単位面積または単位体積当たりの電
力密度を高めても、臨界電流密度以下のレベルで超伝導
体の低損失特性が十分に活かせ、高いＱで動作させるこ
とができる。
【００２９】図５に示した共振器は、多重スパイラル線
路２１と誘電体基板１を挟んだグランド電極３との組み
合わせにより、図１〜図４に示したように、多重スパイ
ラル共振器として作用する。
路２１と誘電体基板１を挟んだグランド電極３との組み
合わせにより、図１〜図４に示したように、多重スパイ
ラル共振器として作用する。
【００３０】図６は上記共振器の電磁界および電流密度
の分布の例を示している。分布図の下段は、共振器のＡ
−Ａ′部分の断面での電界および磁界の分布を示してい
る。またその上段は、同断面での瞬間における各線路の
電流密度を示している。
の分布の例を示している。分布図の下段は、共振器のＡ
−Ａ′部分の断面での電界および磁界の分布を示してい
る。またその上段は、同断面での瞬間における各線路の
電流密度を示している。
【００３１】この多重スパイラル共振器は、内周部が電
位最大となる時、外周部は電位最小となる。また共振周
期の半周期だけ経過した時刻でみると、この逆の電位関
係となる。したがって、多重スパイラル線路の内周部と
外周部を始点および終点とする放射状の線路パターン２
２を近接配置すると、多重スパイラル共振器の内周部と
外周部の電位差によって静電容量が付加されたように作
用する。すなわち、多重スパイラル線路の内周部から外
周部にかけて絶縁層５を介して放射状の線路パターン２
２との間に静電容量が分布するため、多重スパイラル線
路と放射状パターンの、内周部同士と、外周部同士の間
に生じる電位差は、図６に示すように逆となる。
位最大となる時、外周部は電位最小となる。また共振周
期の半周期だけ経過した時刻でみると、この逆の電位関
係となる。したがって、多重スパイラル線路の内周部と
外周部を始点および終点とする放射状の線路パターン２
２を近接配置すると、多重スパイラル共振器の内周部と
外周部の電位差によって静電容量が付加されたように作
用する。すなわち、多重スパイラル線路の内周部から外
周部にかけて絶縁層５を介して放射状の線路パターン２
２との間に静電容量が分布するため、多重スパイラル線
路と放射状パターンの、内周部同士と、外周部同士の間
に生じる電位差は、図６に示すように逆となる。
【００３２】換言すると、線路パターン２１に対して絶
縁状態に配置した線路パターン２２は、線路パターン２
１による共振モードの電圧の節と電圧の腹との電位差ま
たはその一部を利用して静電容量を付加させたように作
用する。
縁状態に配置した線路パターン２２は、線路パターン２
１による共振モードの電圧の節と電圧の腹との電位差ま
たはその一部を利用して静電容量を付加させたように作
用する。
【００３３】なお、電流密度分布のピークが線路パター
ン２１の内周部と外周部の中央より外周部寄りにあるの
は、線路長でみたときの中点（５０％の位置）が半径で
みたときの７０％の位置となるためである。
ン２１の内周部と外周部の中央より外周部寄りにあるの
は、線路長でみたときの中点（５０％の位置）が半径で
みたときの７０％の位置となるためである。
【００３４】この付加容量によって共振周波数が低下す
るので、その分、予め多重スパイラル線路の各線路長を
短く設定しておけば、所定の共振周波数を得るための多
重スパイラル共振器の直径が小さくできる。また、同じ
外周部の直径とする場合には、多重スパイラル線路の線
数を多くすることができ、それだけ損失低減効果が高ま
る。
るので、その分、予め多重スパイラル線路の各線路長を
短く設定しておけば、所定の共振周波数を得るための多
重スパイラル共振器の直径が小さくできる。また、同じ
外周部の直径とする場合には、多重スパイラル線路の線
数を多くすることができ、それだけ損失低減効果が高ま
る。
【００３５】次に、第２の実施形態に係る共振器の構成
を図７を参照して説明する。図７の（Ａ）は共振器の上
面図、（Ｂ）は中央縦断面図、（Ｃ），（Ｄ）は２つの
線路パターンの平面図である。誘電体基板１の下面には
全面のグランド電極３を形成していて、上面には（Ｃ）
に示すような複数のスパイラル状線路パターン２１によ
り多重スパイラル線路を形成している。この線路パター
ン２１は図５に示したものと同様である。（Ｂ）におい
て５は絶縁層であり、この上面に線路パターン２３を形
成している。（Ｄ）はその例であり、複数の線路の両端
を、線路パターン２１による多重スパイラル線路の中心
点の周囲で実質的な内周上と外周上とにそれぞれ分布さ
せて、前記複数の線路が互いに交差しないように、それ
ぞれスパイラル状の線路を配置している。但し、それら
の線路の旋回方向は線路パターン２１の各線路の旋回方
向とは逆である。すなわち、スパイラル状線路パターン
２１を裏返したようなパターンとしている。なお、これ
らの線路パターン２１，２３のそれぞれの線路の幅は、
使用する周波数帯で線路導体の表皮深さに略等しい幅と
している。
を図７を参照して説明する。図７の（Ａ）は共振器の上
面図、（Ｂ）は中央縦断面図、（Ｃ），（Ｄ）は２つの
線路パターンの平面図である。誘電体基板１の下面には
全面のグランド電極３を形成していて、上面には（Ｃ）
に示すような複数のスパイラル状線路パターン２１によ
り多重スパイラル線路を形成している。この線路パター
ン２１は図５に示したものと同様である。（Ｂ）におい
て５は絶縁層であり、この上面に線路パターン２３を形
成している。（Ｄ）はその例であり、複数の線路の両端
を、線路パターン２１による多重スパイラル線路の中心
点の周囲で実質的な内周上と外周上とにそれぞれ分布さ
せて、前記複数の線路が互いに交差しないように、それ
ぞれスパイラル状の線路を配置している。但し、それら
の線路の旋回方向は線路パターン２１の各線路の旋回方
向とは逆である。すなわち、スパイラル状線路パターン
２１を裏返したようなパターンとしている。なお、これ
らの線路パターン２１，２３のそれぞれの線路の幅は、
使用する周波数帯で線路導体の表皮深さに略等しい幅と
している。
【００３６】このような構造により、所望の共振周波数
における共振モードにおいて、線路パターン２１の内周
部が電位最大となる時、外周部は電位最小となる。さら
に、この時、もう一方の線路パターン２３の内周部は電
位最小で、外周部は電位最大となる。すなわち、誘電体
基板１を挟む線路パターン２１とグランド電極３とによ
る第１の多重スパイラル共振器と、同じく誘電体基板１
を挟む線路パターン２３とグランド電極３とによる第２
の多重スパイラル共振器との位相関係は逆相となる。な
ぜなら、線路パターン２１の内周部から外周部にかけ
て、絶縁層５を介して線路パターン２３との間に静電容
量が分布するため、線路パターン２１と線路パターン２
３の、内周部同士と、外周部同士の間に生じる電位差が
逆になるからである。このことが多重スパイラル共振器
に静電容量が付加されたことと等価となる。そのため第
１の実施形態の場合と同様に、多重スパイラル共振器の
直径を小さくでき、また同じ直径とする場合には線数を
多くすることによって損失低減効果を高めることができ
る。
における共振モードにおいて、線路パターン２１の内周
部が電位最大となる時、外周部は電位最小となる。さら
に、この時、もう一方の線路パターン２３の内周部は電
位最小で、外周部は電位最大となる。すなわち、誘電体
基板１を挟む線路パターン２１とグランド電極３とによ
る第１の多重スパイラル共振器と、同じく誘電体基板１
を挟む線路パターン２３とグランド電極３とによる第２
の多重スパイラル共振器との位相関係は逆相となる。な
ぜなら、線路パターン２１の内周部から外周部にかけ
て、絶縁層５を介して線路パターン２３との間に静電容
量が分布するため、線路パターン２１と線路パターン２
３の、内周部同士と、外周部同士の間に生じる電位差が
逆になるからである。このことが多重スパイラル共振器
に静電容量が付加されたことと等価となる。そのため第
１の実施形態の場合と同様に、多重スパイラル共振器の
直径を小さくでき、また同じ直径とする場合には線数を
多くすることによって損失低減効果を高めることができ
る。
【００３７】また、多重スパイラル状の線路パターン２
１の各線路に流れる電流は、内周部が電位最大、外周部
が電位最小であるとき、内周部から外周部に向かって左
向きに流れ、もう１つの多重スパイラル状の線路パター
ン２３の各線路に流れる電流は、このとき外周部が電位
最大、内周部が電位最小であるので、外周部から内周部
に向かって、同じく左向きに流れる。したがって、電流
は同じ旋回方向を向いて流れることになり、磁界エネル
ギーが効率的に保持される。この結果、共振器のＱが高
まる。
１の各線路に流れる電流は、内周部が電位最大、外周部
が電位最小であるとき、内周部から外周部に向かって左
向きに流れ、もう１つの多重スパイラル状の線路パター
ン２３の各線路に流れる電流は、このとき外周部が電位
最大、内周部が電位最小であるので、外周部から内周部
に向かって、同じく左向きに流れる。したがって、電流
は同じ旋回方向を向いて流れることになり、磁界エネル
ギーが効率的に保持される。この結果、共振器のＱが高
まる。
【００３８】次に、第３の実施形態に係る共振器の構成
を図８および図９を参照して説明する。図８の（Ａ）は
キャビティを除いた状態での共振器の上面図、（Ｂ）は
共振器の中央縦断面図、（Ｃ），（Ｄ）は２つの線路パ
ターンの平面図である。この例では、誘電体基板１の図
における上面に多重スパイラル状の線路パターン２１を
形成していて、同様に誘電体基板１の下面にもう１つの
多重スパイラル状の線路パターン２３を形成している。
線路パターン２１は（Ｃ）に示すように左旋の多重スパ
イラル状の線路パターンであり、第１の実施形態で示し
たものと同様である。（Ｄ）は誘電体基板１の上面から
みた図であり、線路パターン２３は上面からみて右旋の
多重スパイラル状の線路パターンとしている。したがっ
て、誘電体基板１の下面側からみれば、この線路パター
ン２３は左旋の多重スパイラル線路とみえる。
を図８および図９を参照して説明する。図８の（Ａ）は
キャビティを除いた状態での共振器の上面図、（Ｂ）は
共振器の中央縦断面図、（Ｃ），（Ｄ）は２つの線路パ
ターンの平面図である。この例では、誘電体基板１の図
における上面に多重スパイラル状の線路パターン２１を
形成していて、同様に誘電体基板１の下面にもう１つの
多重スパイラル状の線路パターン２３を形成している。
線路パターン２１は（Ｃ）に示すように左旋の多重スパ
イラル状の線路パターンであり、第１の実施形態で示し
たものと同様である。（Ｄ）は誘電体基板１の上面から
みた図であり、線路パターン２３は上面からみて右旋の
多重スパイラル状の線路パターンとしている。したがっ
て、誘電体基板１の下面側からみれば、この線路パター
ン２３は左旋の多重スパイラル線路とみえる。
【００３９】なお、これらの線路パターン２１，２３の
それぞれの線路の幅は、使用する周波数帯で線路導体の
表皮深さに略等しい幅としている。
それぞれの線路の幅は、使用する周波数帯で線路導体の
表皮深さに略等しい幅としている。
【００４０】図９は図８に示した共振器の電磁界および
電流密度の分布の例を示している。分布図の下段は、共
振器のＡ−Ａ′部分の断面での電界および磁界の分布を
示している。また、その上段は、同断面での瞬間におけ
る各線路の電流密度を示している。
電流密度の分布の例を示している。分布図の下段は、共
振器のＡ−Ａ′部分の断面での電界および磁界の分布を
示している。また、その上段は、同断面での瞬間におけ
る各線路の電流密度を示している。
【００４１】キャビティ４で囲まれた空間において線路
パターン２１は１つの多重スパイラル共振器を構成す
る。同様に、キャビティ４による空間において、線路パ
ターン２３はもう一つの多重スパイラル共振器を構成す
る。線路パターン２１による共振器の共振モードにおい
て、内周部が電位最大となる時、外周部は電位最小とな
る。また共振周期の半周期だけ経過した時刻では、この
逆の電位関係となる。したがって、この線路２１に、も
う一つの多重スパイラル状の線路パターン２３を近接配
置すると、多重スパイラル共振器の内周部と外周部の電
位差によって静電容量が付加されたように作用する。す
なわち、一方の線路パターン２１の内周部から外周部に
かけて、誘電体基板１を介して他方の線路パターン２３
との間に静電容量が分布するため、２つの線路パターン
の間に生じる電位差は、図９に示すように内周部と外周
部とで逆となる。このことが多重スパイラル共振器に静
電容量が付加されたことと等価となる。
パターン２１は１つの多重スパイラル共振器を構成す
る。同様に、キャビティ４による空間において、線路パ
ターン２３はもう一つの多重スパイラル共振器を構成す
る。線路パターン２１による共振器の共振モードにおい
て、内周部が電位最大となる時、外周部は電位最小とな
る。また共振周期の半周期だけ経過した時刻では、この
逆の電位関係となる。したがって、この線路２１に、も
う一つの多重スパイラル状の線路パターン２３を近接配
置すると、多重スパイラル共振器の内周部と外周部の電
位差によって静電容量が付加されたように作用する。す
なわち、一方の線路パターン２１の内周部から外周部に
かけて、誘電体基板１を介して他方の線路パターン２３
との間に静電容量が分布するため、２つの線路パターン
の間に生じる電位差は、図９に示すように内周部と外周
部とで逆となる。このことが多重スパイラル共振器に静
電容量が付加されたことと等価となる。
【００４２】この付加容量によって共振周波数が低下す
るので、その分、予め多重スパイラル線路の各線路長を
短く設定しておけば、所定の共振周波数を得るための多
重スパイラル共振器の直径が小さくできる。また、同じ
直径とする場合には、多重スパイラル線路の線数を多く
することができ、それだけ損失低減効果が高まる。
るので、その分、予め多重スパイラル線路の各線路長を
短く設定しておけば、所定の共振周波数を得るための多
重スパイラル共振器の直径が小さくできる。また、同じ
直径とする場合には、多重スパイラル線路の線数を多く
することができ、それだけ損失低減効果が高まる。
【００４３】図１０は第４の実施形態に係る共振器の構
成を示す図である。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は中央縦断
面図である。この例では、誘電体基板１の上面にそれぞ
れ多重スパイラル状の線路パターン２１ａ，２３ａ，２
１ｂ，２３ｂを絶縁層５を介して順次積層形成してい
る。この４つの線路パターンのうち、２１ａ，２１ｂは
同図の（Ｃ）に示すように左旋の多重スパイラル線路と
している。また２３ａ，２３ｂは同図の（Ｄ）に示すよ
うに右旋の多重スパイラル線路としている。この構造
は、図７に示した２層の多重スパイラル線路を１組とし
たとき、これを２組設けたものに等しい。このような多
層化により電界エネルギーの蓄積量がさらに増大し、磁
界エネルギーを低損失に保持することができる。その結
果、共振器のＱをさらに高めることができる。
成を示す図である。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は中央縦断
面図である。この例では、誘電体基板１の上面にそれぞ
れ多重スパイラル状の線路パターン２１ａ，２３ａ，２
１ｂ，２３ｂを絶縁層５を介して順次積層形成してい
る。この４つの線路パターンのうち、２１ａ，２１ｂは
同図の（Ｃ）に示すように左旋の多重スパイラル線路と
している。また２３ａ，２３ｂは同図の（Ｄ）に示すよ
うに右旋の多重スパイラル線路としている。この構造
は、図７に示した２層の多重スパイラル線路を１組とし
たとき、これを２組設けたものに等しい。このような多
層化により電界エネルギーの蓄積量がさらに増大し、磁
界エネルギーを低損失に保持することができる。その結
果、共振器のＱをさらに高めることができる。
【００４４】図１１は第５の実施形態に係る共振器の構
成を示す図である。（Ａ）はキャビティを除いた状態で
の上面図、（Ｂ）は共振器の中央縦断面図である。この
例では、誘電体基板１ａの上面に、（Ｃ）に示すような
多重スパイラル状の線路パターン２１ａを形成し、その
下面にグランド電極３ａを略全面に形成している。ま
た、もう１つの誘電体基板１ｂの図における下面に、
（Ｄ）に示すような多重スパイラル状の線路パターン２
１ｂを形成し、その上面にグランド電極３ｂを略全面に
形成している。
成を示す図である。（Ａ）はキャビティを除いた状態で
の上面図、（Ｂ）は共振器の中央縦断面図である。この
例では、誘電体基板１ａの上面に、（Ｃ）に示すような
多重スパイラル状の線路パターン２１ａを形成し、その
下面にグランド電極３ａを略全面に形成している。ま
た、もう１つの誘電体基板１ｂの図における下面に、
（Ｄ）に示すような多重スパイラル状の線路パターン２
１ｂを形成し、その上面にグランド電極３ｂを略全面に
形成している。
【００４５】この例では、線路パターン２１ａは左旋の
多重スパイラル線路を構成し、線路パターン２１ｂは右
旋の多重スパイラル線路を構成する。但し、図１１の
（Ｄ）は誘電体基板１ｂの上面からみた図であり、誘電
体基板１ｂの下面側から見れば（Ｃ）に示したものと同
様に左旋の多重スパイラル線路とみえる。したがって、
誘電体基板１ａによる共振器と誘電体基板１ｂによる共
振器は全く同じものである。この２つの共振器を、多重
スパイラル線路同士が空気層を介して近接するように配
置しているため、図９に示したものと同様にその間隙部
分に、主に間隙の幅方向（誘電体基板に垂直な方向）を
向いた電界ベクトルが分布し、単一の誘電体基板を用い
た場合に比べて静電容量が等価的に付加されたこととな
る。これにより、多重スパイラル共振器の直径を小さく
でき、同じ直径とする場合に、線数を多くすることによ
って損失低減効果を高めることができる。
多重スパイラル線路を構成し、線路パターン２１ｂは右
旋の多重スパイラル線路を構成する。但し、図１１の
（Ｄ）は誘電体基板１ｂの上面からみた図であり、誘電
体基板１ｂの下面側から見れば（Ｃ）に示したものと同
様に左旋の多重スパイラル線路とみえる。したがって、
誘電体基板１ａによる共振器と誘電体基板１ｂによる共
振器は全く同じものである。この２つの共振器を、多重
スパイラル線路同士が空気層を介して近接するように配
置しているため、図９に示したものと同様にその間隙部
分に、主に間隙の幅方向（誘電体基板に垂直な方向）を
向いた電界ベクトルが分布し、単一の誘電体基板を用い
た場合に比べて静電容量が等価的に付加されたこととな
る。これにより、多重スパイラル共振器の直径を小さく
でき、同じ直径とする場合に、線数を多くすることによ
って損失低減効果を高めることができる。
【００４６】図１２は第６の実施形態に係る共振器の構
成を示す図である。（Ａ）はその上面図、（Ｂ）のその
中央縦断面図である。この例では、誘電体基板１の内部
に同図の（Ｄ）に示すような放射状の線路パターン２２
を埋設していて、誘電体基板１の上面に同図の（Ｃ）に
示すような多重スパイラル状の線路パターン２１を形成
している。また下面には略全面のグランド電極３を形成
している。線路パターン２２はセラミック多層基板の製
造方法によって、基板内に埋設する。
成を示す図である。（Ａ）はその上面図、（Ｂ）のその
中央縦断面図である。この例では、誘電体基板１の内部
に同図の（Ｄ）に示すような放射状の線路パターン２２
を埋設していて、誘電体基板１の上面に同図の（Ｃ）に
示すような多重スパイラル状の線路パターン２１を形成
している。また下面には略全面のグランド電極３を形成
している。線路パターン２２はセラミック多層基板の製
造方法によって、基板内に埋設する。
【００４７】このように下層に放射状の線路パターン２
２を設け、上層に多重スパイラル状の線路パターン２１
を配置しても、図５に示した共振器の場合と同様に、多
重スパイラル共振器に静電容量が付加された構造とな
り、同様にして小型低損失な共振器が構成できる。
２を設け、上層に多重スパイラル状の線路パターン２１
を配置しても、図５に示した共振器の場合と同様に、多
重スパイラル共振器に静電容量が付加された構造とな
り、同様にして小型低損失な共振器が構成できる。
【００４８】図１３はこれまでに示した各種形式の共振
器における線路パターンの他のいくつかの例を示す図で
ある。（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ多重スパイラル状の線
路パターンについての例であり、（Ａ）の例では、線路
パターンの内周部を接続する円形の接続用電極８を形成
している。また（Ｂ）に示す例では、その内周端にリン
グ状の接続用電極８を形成している。（Ｃ）に示す例で
は、多重スパイラル状の線路パターンの内周端と外周端
の間の等電位部分を互いに接続するリング状の接続用電
極８を形成している。さらに（Ｄ）に示す例では、その
外周端にリング状の接続用電極８を形成している。
器における線路パターンの他のいくつかの例を示す図で
ある。（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ多重スパイラル状の線
路パターンについての例であり、（Ａ）の例では、線路
パターンの内周部を接続する円形の接続用電極８を形成
している。また（Ｂ）に示す例では、その内周端にリン
グ状の接続用電極８を形成している。（Ｃ）に示す例で
は、多重スパイラル状の線路パターンの内周端と外周端
の間の等電位部分を互いに接続するリング状の接続用電
極８を形成している。さらに（Ｄ）に示す例では、その
外周端にリング状の接続用電極８を形成している。
【００４９】このように、いずれの例でも多重スパイラ
ル状線路の等電位部分を接続用電極８で接続することに
よって、用いるべき基本共振モード以外のスプリアスモ
ードに対して、上記接続用電極８が非等電位部分同士を
接続する電極として作用するので、そのスプリアスモー
ドが効果的に抑圧される。
ル状線路の等電位部分を接続用電極８で接続することに
よって、用いるべき基本共振モード以外のスプリアスモ
ードに対して、上記接続用電極８が非等電位部分同士を
接続する電極として作用するので、そのスプリアスモー
ドが効果的に抑圧される。
【００５０】図１３の（Ｅ）〜（Ｈ）は放射状の線路パ
ターンについての例であり、（Ｅ）では、放射状の線路
パターンの内周端同士を接続する円形の接続用電極８を
形成している。（Ｆ）に示す例では、その内周端にリン
グ状の接続用電極８を形成している。（Ｇ）に示す例で
は、放射状線路パターンの内周端と外周端の間の等電位
部分を互いに接続するリング状の接続用電極８を形成し
ている。さらに（Ｈ）に示す例では、その外周端にリン
グ状の接続用電極８を形成している。
ターンについての例であり、（Ｅ）では、放射状の線路
パターンの内周端同士を接続する円形の接続用電極８を
形成している。（Ｆ）に示す例では、その内周端にリン
グ状の接続用電極８を形成している。（Ｇ）に示す例で
は、放射状線路パターンの内周端と外周端の間の等電位
部分を互いに接続するリング状の接続用電極８を形成し
ている。さらに（Ｈ）に示す例では、その外周端にリン
グ状の接続用電極８を形成している。
【００５１】この放射状線路パターンは共振器としては
用いていないが、多重スパイラル共振器の電磁界の中で
動作しているので、このように、多重スパイラル共振器
に対して静電容量を付加させるように作用する放射状の
線路パターンについても、その等電位部分同士を接続用
電極８で接続することによって、放射状線路パターンの
内周端と外周端の両端が開放された半波長共振モードを
基本として、その他のスプリアスモードが抑制される。
そのため、多重スパイラル線路に接続用電極を設けた場
合と同様にスプリアス抑圧効果が得られる。
用いていないが、多重スパイラル共振器の電磁界の中で
動作しているので、このように、多重スパイラル共振器
に対して静電容量を付加させるように作用する放射状の
線路パターンについても、その等電位部分同士を接続用
電極８で接続することによって、放射状線路パターンの
内周端と外周端の両端が開放された半波長共振モードを
基本として、その他のスプリアスモードが抑制される。
そのため、多重スパイラル線路に接続用電極を設けた場
合と同様にスプリアス抑圧効果が得られる。
【００５２】次に、フィルタの構成例を図１４を参照し
て説明する。図１４はフィルタ全体の斜視図である。図
１４において１はアルミナセラミック基板やガラスエポ
キシ基板などからなる誘電体基板であり、その上面に３
つの多重スパイラル線路と放射状線路の組を配列形成す
ることにより、３つの共振器を構成している。その３つ
の共振器のうち両側の多重スパイラル線路の配置領域の
中央部に、各スパイラル状線路および放射状線路の内周
端との間に静電容量を生じさせる結合パッド９ａ，９ｂ
をそれぞれ形成している。さらに誘電体基板１の上面に
はボンディングパッド１０ａ，１０ｂを形成している。
この誘電体基板１の下面には略全面のグランド電極３を
形成している。また６は絶縁体または誘電体の基板であ
り、その上面から端面を経て下面に延びる入出力端子１
２ａ，１２ｂを形成している。この基板６の下面には、
入出力電極１２ａ，１２ｂの形成領域を避けて略全面に
グランド電極３を形成している。
て説明する。図１４はフィルタ全体の斜視図である。図
１４において１はアルミナセラミック基板やガラスエポ
キシ基板などからなる誘電体基板であり、その上面に３
つの多重スパイラル線路と放射状線路の組を配列形成す
ることにより、３つの共振器を構成している。その３つ
の共振器のうち両側の多重スパイラル線路の配置領域の
中央部に、各スパイラル状線路および放射状線路の内周
端との間に静電容量を生じさせる結合パッド９ａ，９ｂ
をそれぞれ形成している。さらに誘電体基板１の上面に
はボンディングパッド１０ａ，１０ｂを形成している。
この誘電体基板１の下面には略全面のグランド電極３を
形成している。また６は絶縁体または誘電体の基板であ
り、その上面から端面を経て下面に延びる入出力端子１
２ａ，１２ｂを形成している。この基板６の下面には、
入出力電極１２ａ，１２ｂの形成領域を避けて略全面に
グランド電極３を形成している。
【００５３】上記誘電体基板１は基板６の上面に接着固
定している。結合パッド９ａ，９ｂとボンディングパッ
ド１０ａ，１０ｂとの間は、それぞれボンディングワイ
ヤー１１によりワイヤーボンディングしている。また基
板６の入出力端子１２ａ，１２ｂの上面と誘電体基板１
のボンディングパッド１０ａ，１０ｂとの間もボンディ
ングワイヤー１１によりワイヤーボンディングしてい
る。基板６の上面には、誘電体基板１およびボンディン
グワイヤー部分を覆うように、金属製キャップ１３を絶
縁性の接合材により接合している。これにより全体を電
磁界シールドしている。 なお、図においてはキャップ
１３を透視して描いている。
定している。結合パッド９ａ，９ｂとボンディングパッ
ド１０ａ，１０ｂとの間は、それぞれボンディングワイ
ヤー１１によりワイヤーボンディングしている。また基
板６の入出力端子１２ａ，１２ｂの上面と誘電体基板１
のボンディングパッド１０ａ，１０ｂとの間もボンディ
ングワイヤー１１によりワイヤーボンディングしてい
る。基板６の上面には、誘電体基板１およびボンディン
グワイヤー部分を覆うように、金属製キャップ１３を絶
縁性の接合材により接合している。これにより全体を電
磁界シールドしている。 なお、図においてはキャップ
１３を透視して描いている。
【００５４】以上に示した構成により、結合パッド９ａ
はその周囲の多重スパイラル線路と容量結合し、その多
重スパイラル線路は隣接する多重スパイラル線路と誘導
的に結合し、さらにこれに隣接するもうひとつの多重ス
パイラル線路との間も誘導的に結合する。この３段目の
多重スパイラル線路は、その中央部の結合パッド９ｂと
容量結合する。入出力端子１２ａ，１２ｂは結合パッド
９ａ，９ｂと導通しているため、結局、入出力端子１２
ａ−１２ｂ間が３段の共振器による帯域通過特性を示す
フィルタとして作用する。
はその周囲の多重スパイラル線路と容量結合し、その多
重スパイラル線路は隣接する多重スパイラル線路と誘導
的に結合し、さらにこれに隣接するもうひとつの多重ス
パイラル線路との間も誘導的に結合する。この３段目の
多重スパイラル線路は、その中央部の結合パッド９ｂと
容量結合する。入出力端子１２ａ，１２ｂは結合パッド
９ａ，９ｂと導通しているため、結局、入出力端子１２
ａ−１２ｂ間が３段の共振器による帯域通過特性を示す
フィルタとして作用する。
【００５５】なお、誘電体基板１上のボンディングパッ
ド１０ａ，１０ｂを中継せずに結合パッド９ａ，９ｂと
入出力端子１２ａ，１２ｂとの間を直接ワイヤーボンデ
ィングしてもよい。
ド１０ａ，１０ｂを中継せずに結合パッド９ａ，９ｂと
入出力端子１２ａ，１２ｂとの間を直接ワイヤーボンデ
ィングしてもよい。
【００５６】さらに図１４に示した例では、初段と終段
のいずれの共振器についても結合パッド９ａ，９ｂを用
いて入出力と共振器との結合をとるようにしたが、いず
れか一方の共振器を構成する多重スパイラル線路の外周
部に容量結合用の電極を形成するようにしてもよい。
のいずれの共振器についても結合パッド９ａ，９ｂを用
いて入出力と共振器との結合をとるようにしたが、いず
れか一方の共振器を構成する多重スパイラル線路の外周
部に容量結合用の電極を形成するようにしてもよい。
【００５７】図１５はデュプレクサの構成を示す図であ
り、上部のシールドカバーを取り除いた状態での上面図
である。図において１００，１０１は図１４に示した誘
電体基板部分の構成を備えるフィルタであり、この例で
は１００を送信フィルタ、１０１を受信フィルタとして
用いる。この２つのフィルタを基板６の上面にマウント
している。基板６には分岐用の線路７、ＡＮＴ端子、Ｔ
Ｘ端子およびＲＸ端子をそれぞれ形成していて、フィル
タ１００，１０１の外部結合電極と基板６上の電極部分
とをワイヤーボンディングしている。基板６の下面に
は、各端子部分を除いてほぼ全面のグランド電極を形成
している。基板６の上部には図に示す破線部分にシール
ドカバーを取りつける。
り、上部のシールドカバーを取り除いた状態での上面図
である。図において１００，１０１は図１４に示した誘
電体基板部分の構成を備えるフィルタであり、この例で
は１００を送信フィルタ、１０１を受信フィルタとして
用いる。この２つのフィルタを基板６の上面にマウント
している。基板６には分岐用の線路７、ＡＮＴ端子、Ｔ
Ｘ端子およびＲＸ端子をそれぞれ形成していて、フィル
タ１００，１０１の外部結合電極と基板６上の電極部分
とをワイヤーボンディングしている。基板６の下面に
は、各端子部分を除いてほぼ全面のグランド電極を形成
している。基板６の上部には図に示す破線部分にシール
ドカバーを取りつける。
【００５８】図１６はこのデュプレクサのブロック図で
ある。この構造により送信信号の受信回路への回り込み
および受信信号の送信回路への回り込みを防止するとと
もに、送信回路からの送信信号を送信周波数帯域のみ通
過させてアンテナへ導き、アンテナからの受信信号を受
信周波数帯域のみ通過させて受信機へ与える。
ある。この構造により送信信号の受信回路への回り込み
および受信信号の送信回路への回り込みを防止するとと
もに、送信回路からの送信信号を送信周波数帯域のみ通
過させてアンテナへ導き、アンテナからの受信信号を受
信周波数帯域のみ通過させて受信機へ与える。
【００５９】図１７は通信装置の構成を示すブロック図
である。ここでデュプレクサとしては図１５および図１
６に示した構成のものを用いる。回路基板上には送信回
路と受信回路を構成し、ＴＸ端子に送信回路が接続さ
れ、ＲＸ端子に受信回路が接続され、且つＡＮＴ端子に
アンテナが接続されるように、上記回路基板上にデュプ
レクサを実装する。
である。ここでデュプレクサとしては図１５および図１
６に示した構成のものを用いる。回路基板上には送信回
路と受信回路を構成し、ＴＸ端子に送信回路が接続さ
れ、ＲＸ端子に受信回路が接続され、且つＡＮＴ端子に
アンテナが接続されるように、上記回路基板上にデュプ
レクサを実装する。
【００６０】なお、以上に示した各実施形態では、多重
スパイラル線路の線数と、それに近接させる他の多重ス
パイラル線路の線数または放射状線路パターンの線数と
を等しくしたが、両者の線数は異なっていてもよい。ま
た、右旋と左旋の多重スパイラル線路を近接させる際
に、ここで各スパイラル状線路を（ｒ，θ）を座標とす
る極座標方程式で、簡単にｒ＝ａθ（アルキメデスの渦
線）で表せば、ａを一定とし、その極性を反転させただ
けであったが、ａの絶対値を異ならせた多重スパイラル
線路を組み合わせてもよい。すなわち一方の多重スパイ
ラル線路のスパイラルの旋回は急で、他方の多重スパイ
ラル線路のスパイラルの旋回は緩いものであってもよ
い。
スパイラル線路の線数と、それに近接させる他の多重ス
パイラル線路の線数または放射状線路パターンの線数と
を等しくしたが、両者の線数は異なっていてもよい。ま
た、右旋と左旋の多重スパイラル線路を近接させる際
に、ここで各スパイラル状線路を（ｒ，θ）を座標とす
る極座標方程式で、簡単にｒ＝ａθ（アルキメデスの渦
線）で表せば、ａを一定とし、その極性を反転させただ
けであったが、ａの絶対値を異ならせた多重スパイラル
線路を組み合わせてもよい。すなわち一方の多重スパイ
ラル線路のスパイラルの旋回は急で、他方の多重スパイ
ラル線路のスパイラルの旋回は緩いものであってもよ
い。
【００６１】また、多重スパイラル線路に対して絶縁状
態に配置する他の多重スパイラル線路または放射状の線
路パターンは、それらの内周または外周を必ずしも一致
させて配置する必要はない。例えば、上記他の多重スパ
イラル線路または放射状の線路パターンの内周と外周の
半径は、上記多重スパイラル線路の内周と外周の半径と
異なっていてもよい。
態に配置する他の多重スパイラル線路または放射状の線
路パターンは、それらの内周または外周を必ずしも一致
させて配置する必要はない。例えば、上記他の多重スパ
イラル線路または放射状の線路パターンの内周と外周の
半径は、上記多重スパイラル線路の内周と外周の半径と
異なっていてもよい。
【００６２】
【発明の効果】この発明によれば、線路の縁端部におけ
る電流集中が極めて効率的に緩和されて、全体の電力損
失が抑制される。しかも各線路の線路長を短縮化できる
ので、共振器全体の小型化が図れる。また同じ占有面積
に対して線数を多く設けることができ、その分大きな挿
入損失低減効果が得られる。
る電流集中が極めて効率的に緩和されて、全体の電力損
失が抑制される。しかも各線路の線路長を短縮化できる
ので、共振器全体の小型化が図れる。また同じ占有面積
に対して線数を多く設けることができ、その分大きな挿
入損失低減効果が得られる。
【００６３】また、複数組の線路パターンのうち少なく
とも２組は、それぞれがスパイラル状をなす複数の線路
の集合体とし、且つスパイラルの旋回方向を互いに逆の
関係とすることにより、共振による磁界エネルギが効率
的に保持されて共振器のＱが高まる。
とも２組は、それぞれがスパイラル状をなす複数の線路
の集合体とし、且つスパイラルの旋回方向を互いに逆の
関係とすることにより、共振による磁界エネルギが効率
的に保持されて共振器のＱが高まる。
【００６４】また、複数組の線路パターンのうち少なく
とも１組の線路パターンの略等電位部分同士を互いに導
通させることにより、スプリアス共振モードが効果的に
抑圧される。
とも１組の線路パターンの略等電位部分同士を互いに導
通させることにより、スプリアス共振モードが効果的に
抑圧される。
【００６５】また、線路パターンの線路を超伝導体で構
成することにより、共振器のＱが高まるとともに、電流
集中が少ない分、単位面積または単位体積当たりの電力
密度を高めても、臨界電流密度以下のレベルで超伝導体
の低損失特性が十分に活かせ、高いＱで動作させること
ができる。
成することにより、共振器のＱが高まるとともに、電流
集中が少ない分、単位面積または単位体積当たりの電力
密度を高めても、臨界電流密度以下のレベルで超伝導体
の低損失特性が十分に活かせ、高いＱで動作させること
ができる。
【００６６】また、線路パターンのそれぞれの線路幅
を、使用周波数における線路導体の表皮深さ程度または
表皮深さより細くすることにより、電力損失が飛躍的に
低減される。
を、使用周波数における線路導体の表皮深さ程度または
表皮深さより細くすることにより、電力損失が飛躍的に
低減される。
【００６７】また、この発明によれば、低損失で高Ｑの
共振器を用いることにより、低挿入損失で且つ小型のフ
ィルタまたはデュプレクサが得られる。
共振器を用いることにより、低挿入損失で且つ小型のフ
ィルタまたはデュプレクサが得られる。
【００６８】さらに、この発明によれば、高周波送受信
部の挿入損失が低く、雑音特性、伝送速度などの通信品
質に優れ、且つ全体の小型の通信装置が得られる。
部の挿入損失が低く、雑音特性、伝送速度などの通信品
質に優れ、且つ全体の小型の通信装置が得られる。
【図１】多重スパイラル線路による共振器の構成を示す
図
図
【図２】同線路のパターンを極座標から直角座標に変換
して表した図
して表した図
【図３】共振器の電磁界分布の例を示す図
【図４】他の共振器の電磁界分布の例を示す図
【図５】第１の実施形態に係る共振器の構成を示す図
【図６】同共振器における電磁界および電流密度分布の
例を示す図
例を示す図
【図７】第２の実施形態に係る共振器の構成を示す図
【図８】第３の実施形態に係る共振器の構成を示す図
【図９】同共振器における電磁界および電流密度分布の
例を示す図
例を示す図
【図１０】第４の実施形態に係る共振器の構成を示す図
【図１１】第５の実施形態に係る共振器の構成を示す図
【図１２】第６の実施形態に係る共振器の構成を示す図
【図１３】第７の実施形態に係る共振器におけるいくつ
かの線路パターンの例を示す図
かの線路パターンの例を示す図
【図１４】第８の実施形態に係るフィルタの構成を示す
斜視図
斜視図
【図１５】第９の実施形態に係るデュプレクサの構成を
示す図
示す図
【図１６】同デュプレクサのブロック図
【図１７】第１０の実施形態に係る通信装置の構成を示
す図
す図
１−誘電体基板 ２１，２２，２３−線路パターン ３−グランド電極 ４−キャビティ ５−絶縁層 ６−基板 ７−分岐用線路 ８−接続用電極 ９−結合パッド １０−ボンディングパッド １１−ボンディングワイヤー １２−入出力端子 １３−キャップ １００−送信フィルタ １０１−受信フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 裕雄 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 (72)発明者 阿部 眞 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 HB04 HB05 HB12 HB13 JA01 JA31 LA02 LA21 NA04 NB07 NC02
Claims (10)
- 【請求項１】 それぞれが複数の線路の集合体であっ
て、該複数の線路のうち少なくとも一部の線路の両端
を、基板上の所定点の周囲で前記集合体の実質的な内周
上と外周上とにそれぞれ分布させて、前記複数の線路を
互いに交差しないように配置した複数の線路パターンを
備え、それらの線路パターンを互いに絶縁状態に配置す
るとともに、前記複数の線路パターンのうち少なくとも
１つの線路パターンのそれぞれの線路をスパイラル状と
し、他の線路パターンのうち少なくとも１つの線路パタ
ーンのそれぞれの線路を前記スパイラル状の線路とは異
なった形状とした共振器。 - 【請求項２】 それぞれがスパイラル状を成す複数の線
路の集合体であって、該複数の線路のうち少なくとも一
部の線路の両端を、基板上の所定点の周囲で前記集合体
の実質的な内周上と外周上とにそれぞれ分布させて、前
記複数の線路を互いに交差しないように配置した線路パ
ターンを備え、該線路パターンの実質的な内周部と外周
部とがそれぞれ電圧開放端として作用する、半波長の整
数倍の共振モードで共振する共振器であって、 前記共振モードの電圧の節と電圧の腹との電位差または
その一部を利用して静電容量を付加させる他の線路パタ
ーンを、前記線路パターンに対して絶縁状態に配置して
成る共振器。 - 【請求項３】 前記複数の線路パターンのうち少なくと
も１つの線路パターンが放射状のパターンである請求項
１または２に記載の共振器。 - 【請求項４】 前記複数の線路パターンのうち少なくと
も２つは、それぞれがスパイラル状を成す複数の線路の
集合体であり、且つスパイラルの旋回方向が互いに逆の
関係にある請求項１、２または３に記載の共振器。 - 【請求項５】 前記複数の線路パターンのうち少なくと
も１つの線路パターンは、共振状態で略等電位となる部
分同士を互いに導通させた請求項１〜４のうちいずれか
に記載の共振器。 - 【請求項６】 前記複数の線路パターンのうち少なくと
も１つの線路パターンの線路を超伝線路で構成した請求
項１〜５のうちいずれかに記載の共振器。 - 【請求項７】 前記複数の線路パターンのそれぞれの線
路幅を、使用周波数における当該線路導体の表皮深さ程
度または該表皮深さより細くした請求項１〜６のうちい
ずれかに記載の共振器。 - 【請求項８】 請求項１〜７のうちいずれかに記載の共
振器に信号入出力部を設けて成るフィルタ。 - 【請求項９】 請求項８に記載のフィルタを送信フィル
タもしくは受信フィルタとして、またはその両方のフィ
ルタとして設けて成るデュプレクサ。 - 【請求項１０】 請求項８に記載のフィルタまたは請求
項９に記載のデュプレクサを備えて成る通信装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000191641A JP3551899B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | 共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 |
| EP01115308A EP1168483A3 (en) | 2000-06-26 | 2001-06-25 | Resonator, filter, duplexer, and communication device |
| CNB011223057A CN1198359C (zh) | 2000-06-26 | 2001-06-26 | 谐振器、滤波器、双工器及通信设备 |
| KR10-2001-0036552A KR100397737B1 (ko) | 2000-06-26 | 2001-06-26 | 공진기, 필터, 듀플렉서 및 통신 장치 |
| US09/891,680 US6573805B2 (en) | 2000-06-26 | 2001-06-26 | Resonator, filter, duplexer, and communication device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000191641A JP3551899B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | 共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002009516A true JP2002009516A (ja) | 2002-01-11 |
| JP3551899B2 JP3551899B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=18690915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000191641A Expired - Fee Related JP3551899B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | 共振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6573805B2 (ja) |
| EP (1) | EP1168483A3 (ja) |
| JP (1) | JP3551899B2 (ja) |
| KR (1) | KR100397737B1 (ja) |
| CN (1) | CN1198359C (ja) |
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