JP2002532916A - 超高周波用フィルタ及びマイクロストリップ帯域通過フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明の超高周波用フィルタは，携帯用電話機，ＧＰＳ及びＰＣＳ分野とはじめて各種携帯用移動通信分野で特定帯域の超高周波信号を帯域フィルタリングすることにおいて使用され，マイクロストリップ帯用通過フィルタの製造方法は，ＢａＴｉ_４Ｏ_９ＺｎＯ等のセラミック誘電体を使用して製作した高誘電率の誘電体基板上にＣｒ，Ｃｕ等の電導性金属層を蒸着した後，フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等の半導体工程を用いて形成させることである。本発明は，相互間に解放されて相合う状態に配列された１対のマイクロストリップ共振器の相合う面の中央部に溝を形成させて所定帯域の周波数だけをフィルタリングさせる帯域通過フィルタで構成され，本発明のマイクロストリップ帯域通過フィルタの製造方法は，ＢａＴｉ_４Ｏ_９にＺｎＯ，またはＣｒ_２Ｏ_３Ａｌ _２Ｏ_３を混合して誘電体基板を製作する工程と，科学的処理を通して誘電体基板を洗浄する工程と，誘電体基板上に電導性金属層を蒸着する工程と，フォトマスクを使用して，マイクロストリップ領域を定義した後，電導性金属層をエッチングする工程と，誘電体基板を各素子大きさに切断した後，必要とする形態に加工する工程からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は，超高周波用フィルタ及びマイクロストリップ帯域通過フィルタの製
造方法に関するものである。 より詳しくは，携帯用電話機，ＧＰＳ及びＰＣＳ分野とはじめて各種携帯用移
動通信分野で特定帯域の超高周波信号を帯域フィルタリングする際に使用され，
ＢａＴｉ_４Ｏ_９ＺｎＯ等のセラミック誘電体を使用して製作した高誘電率の誘電
体基板上にＣｒ，Ｃｕ等の伝導性金属層を蒸着した後，フォトリングラフィ工程
及びエッチング工程等の半導体工程を利用してマイクロストリップ型共振器を形
成することによってフィルタの小型化及び軽量化をなすようにする超高周波用フ
ィルタ及びマイクロストリップ帯域通過フィルタ製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

高度情報化社会において必須とされる情報通信分野の発展は全世界的に拡散し
，これにより情報通信分野に関連した研究開発が活発に進行している。

【０００３】 特に情報通信分野のうち，移動通信分野は市場が広いだけではなく，研究開発
も速く進行している状況の中で，全世界的規模で移動通信分野に積極的参与が行
われ，その需要が大きく増加している。

【０００４】 移動通信機器のシステムを構成するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）
部品としては，電力増幅器，低雑音増幅器，電圧制御発進器，温度制御修正発信
器，高周波フィルタ及び混合器等をはじめとしていろいろの部品がある。

【０００５】 これらの部品のうち，誘電体共振器を用いた高周波フィルタの研究開発によっ
て１９８０年代に入って高誘電率及び温度特性が優れている高周波フィルタの材
料が開発されて移動通信機器分野に応用が可能になり，現在は，米国のモトロラ
社と日本の村田社及び松下社が世界市場を大部分握っている。

【０００６】 一方，移動通信用部品の小型化及び軽量化が加速することによって，高誘電率
と低損失を有するセラミック誘電体が開発され，部品製造技術の向上に高周波フ
ィルタの積及び重さが小さくなる。

【０００７】 実際に日本の村田社の場合には誘電率の高い材料として共振器を製作すること
はもちろん，周辺回路設計の技術開発のためにフィルタを小型化している。

【０００８】 一般に高周波用誘電体共振器の長さは，誘電率の二乗に反比例するから，フィ
ルタを小型化するためには高誘電率を有する材料を使用しなければならない。ま
た，これと同時に優秀なフィルタ特性を有するために高いＱ値と共振周波数の温
度変化が少ないことが必要である。

【０００９】 反面，超高周波用フィルタ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｆｉｌｔｅｒ）は，マイク
ロストリップ線路（Ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｉｐ Ｌｉｎｅ）を用いて製作され，さ
らに小型化され，軽量であるだけではなく値段のやすい素子で開発されているた
めにその需要が増加している。

【００１０】 超高周波用フィルタは，通過帯域内周波数での伝送及び遮断帯域での減衰によ
って超高周波システムの周波数応答を制御することにおいて使用される２ポート
回路である。

【００１１】 典型的な超高周波フィルタとしては，システムの要求条件によって低域通過フ
ィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ），高域通過フィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐ
ａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ），帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅ
ｒ）及び帯域遮断フィルタ（Ｂａｎｄ Ｓｔｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ）がある。

【００１２】 このような超高周波フィルタの応用は，実際に超高周波通信とかレーダ，また
は試験システムとか測定システムでも発見することができる。

【００１３】 平板伝送線路は，超高周波回路の設計において基本的な受動素子であり，一番
重要な構造の一つのマイクロストリップ線路は能動素子に易く接続及び製作する
ことができるために超高周波集積素子の設計（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｒ
ｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ）に広範囲に使用されている。

【００１４】 第２次世界大戦中，アンテナシステムの電力分配回路を生産することにおいて
使用されたストリップ線路と類似な平板ストリップ同軸線形態に最初の平板伝送
線路がＲ．Ｍ．Ｂａｒｒｅｔによって開発された。

【００１５】 これはＨ．ＨＯＷＥ．Ｊｒによって報告され，Ｈ．Ｗｈｅｅｌｅｒは，２つの
平らかな同一平面ストリップに１９３６に平板伝送線路を作った。

【００１６】 しかし１９５０年代までは平板伝送線路に対した積極的開発が形成されなかっ
た。

【００１７】 ストリップ線路の特性に関する重要な理論的な研究は，Ｓ．Ｃｈｏｂｂ等によ
って行われ，続いて結合器，ハイブリッド，フィルタ，アンテナ及びその他の部
品がストリップ線路で構成されている。

【００１８】 マイクロストリップ線路は，ＩＴＴ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｎａｌ Ｔｅｌｅｐ
ｈｏｎｅ ａｎｄ ｔｅｌｅｇｒａｐｈｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）研究所で１９
５２年に開発された。

【００１９】 最初のマイクロストリップ線路は，非常に厚い誘電体基板を使用したことであ
まり実用化されなかった。

【００２０】 しかし，１９６０年代に入り，基板を薄くすることに成功し，現在では，広く
使用されるにいたっている。

【００２１】 上述の超高周波フィルタ理論は，第２次世界大戦以前からＭａｓｏｎ，Ｓｙｋ
ｅｓ，Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ，Ｆａｎｏ，Ｌａｗｓｏｎ及びＲｉｃｈａｒｄ等に
よって始まり，１９３０年末には超高周波フィルタの設計に映像パラメタ法（Ｉ
ｍａｇｅ Ｐａｒａｍａｔｅｒ Ｍｅｔｈｏｄ）が開発されて適用され，現在大
部分のフィルタ設計は，回路合成技法を基づく挿入損失法（Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ
Ｌｏｓｓ Ｍｅｔｈｏｄ）によって設計されいる。 また，１９４８年にＰ．Ｉ．Ｒｉｃｈａｒｄは，分散された伝送線路を使用し
たフィルタに分散素子フィルタ理論を連関させることによって超高周波フィルタ
の設計に重要な概念を確立した。

【００２２】 これは集中素子を伝送線路部に変換することにおいて使用され，Ｋ，Ｋｕｒｏ
ｄａによって伝送線路部を使用してフィルタの素子を分離することにおいて使用
される４つのＫ．ｋｕｒｏｄａ公式が提案された。

【００２３】 マイクロストリップフィルタの種類としては，コメンシュレータ線路フィルタ
，階段型インピダンスフィルタ，結合線路フィルタ，結合共振器を使用したフィ
ルタ，容量性結合共振器を使用したフィルタ，直接結合導波管共通フィルタ，ヘ
アピン（Ｈａｉｒｐｉｎ）フィルタ，インタディジタルフィルタ及び混成フィル
タ等がある。

【００２４】 図１は，従来の超高周波フィルタのマイクロストリップ帯域通過フィルタの１
実施形態を示した図面として，図示されたようにその構成は，次のとおりである
。

【００２５】 ここで，符号１１は，誘電体基板である。

【００２６】 誘電体基板１１の下部面は，接地されているし，上部面は電磁気的に開放され
ている。

【００２７】 誘電体基板１１の上部面にはインダクタンス成分を有する複数の，マイクロス
トリップ共振器１２が横方向に長く開放されて配列される。

【００２８】 複数のマイクロストリップ共振器１２は，キャパシタンス成分を有する連結部
１３に連結され，左右両側のマイクロストリップ共振器１２には入力端子１４及
び出力端子１５が連結されて形成される。

【００２９】 このように構成された超高周波フィルタのマイクロストリップ帯域通過フィル
タの１実施形態は，入力端子１４に帯域フィルタリングする所定周波数の超高周
波信号が入力される。

【００３０】 そうすると，複数のマイクロストリップ共振器１２のインダクタンス成分と連
結部１３のキャパシタンス成分が共振されて所定周波数の信号を帯域通過フィル
タリングするようになる。

【００３１】 即ち，相互開放されて配列された複数のマイクロストリップ共振器１２によって
広帯域の帯域通過フィルタリングが形成される。

【００３２】 複数のマイクロストリップ共振器１２によって帯域通過フィルタリングされた
信号は，出力端子１５を通して出力される。

【００３３】 このとき，通過帯域を外れる周波数の信号は，マイクロストリップ共振器１２
によって反射されて出力端子１５に出力されない。

【００３４】 従来の１実施形態は，必要とする周波数の超高周波を帯域フィルタリングする
ためにインダクタンス成分を有する複数のマイクロストリップ共振器１２とキャ
パシタンス成分を有する複数の連結部１３を備えなければならないから，大きさ
を小型化することが難しいし，これにより，超高周波フィルタのマイクロストリ
ップ帯域通過フィルタを使用する製品の小型化に多い支障を与える問題点があっ
た。

【００３５】 そして図２は，従来の超高周波フィルタの帯域通過フィルタの他の実施形態を
示した図面として，図示されたようにその構成は，次のようである。 ここで，符号２１は，誘電体基板である．

【００３６】 誘電体基板２１の両側に入力マイクロストリップ共振器２２及び出力マイクロ
ストリップ共振器２３を備えることと共に入力マイクロストリップ共振器２２及
び出力マイクロストリップ共振器２３の間に中間マイクロストリップ共振器２４
を備える。

【００３７】 そして入力マイクロストリップ共振器２２及び出力マイクロストリップ共振器
２３には入力端子２５及び出力端子２６が各々連結されて形成される。

【００３８】 このように構成された従来の超高周波フィルタのマイクロストリップ帯域通過
フィルタの他の実施形態は，上述の１実施形態と同様に入力端子２５を通して入
力マイクロストリップ共振器２２に帯域フィルタリングする所定周波数の超高周
波信号が入力される。

【００３９】 入力された超高周波信号のうち，選択された周波数の超高周波信号は入力マイ
クロストリップ共振器２２で中間マイクロストリップ共振器２４及び出力マイク
ロストリップ共振器２３を通して順次伝達されながら，所定周波数の信号が帯域
フィルタリングされ，帯域フィルタリングされた超高周波信号は出力端子２６に
出力される。

【００４０】 従来の他の実施形態は，マイクロストリップ共振器の数を減らし，マイクロス
トリップ共振器の間に連結部を形成する必要ではない。

【００４１】 しかし，上述のような超高周波用フィルタのマイクロストリップ帯域通過フィ
ルタを用いて必要とする超高周波を高い選択度に帯域フィルタリングするために
は入力マイクロストリップ共振器２２，中間マイクロストリップ共振器２４及び
出力マイクロストリップ共振器２３の間隙を遠くしなければならないこととして
帯域通過フィルタの大きさを減らすことに限界があった。

【００４２】 また，超高周波用フィルタは，上述のように帯域通過フィルタ以外に誘電体基
板上にこの帯域通過フィルタが直列，または並列に複数備えて形成された平板型
デュプレックスフィルタがある。

【００４３】 前述の平板型デュプレックスフィルタは，図３のように米国特許第５，１５１
，６７０号に開示されたことを従来の平板型デュプレックスフィルタの１実施形
態として説明しようとする。

【００４４】 デュプレックスフィルタは，空気のうち，露出されたマイクロストリップ共振
器４１，４３で構成され，相違なる周波数帯域で動作する２の帯域通過フィルタ
３８，３９を備え，１つのケーシング４０内に装着された共通結合線４２を使用
する。

【００４５】 より詳しくは，デュプレックスフィルタは，１つのケーシング４０，一端がケ
ーシングに電気的に連結された共通結合線４２，ケ−シング４０内に装着されて
第１周波数帯域で動作し，そのうち，１つが共通結合線４２に連結された多数の
第１共振器４１，ケーシング４０内に装着されてケーシング４０と電気的に連結
された平板４４，ケーシング４０内に装着されて第１周波数帯域より高い第２周
波数帯域で動作し，平板４４に装着された第１端部を備え，平板４４が共通結合
線４２の一端から第２周波数の大略１／４波長ほどはずれた地点で第１端部によ
って，そのうち１つが平板４４と電気的に連結された第２共振器５３及びエネル
ギー結合手段（図面に未図示）を備える。しかし，このようなデュプレックスフ
ィルタは，相対的に複雑な構造を有し，デュプレックスフィルタを形成する各部
品の大きさが大きいし，部品間の間隙が広いために，デュプレックスフィルタの
大きさが大きくなり，製作費用の増加という問題点があった。

【００４６】 一方，図４は，本発明と技術的に類似な，従来の超高周波用フィルタの平板型
デュプレックスフィルタの他の実施形態を示した図面である。

【００４７】 図２のデュプレックスフィルタにおいて，符号ｓの一面は，接地され，他の面
は，共振器が電磁気的に結合されることができるように，導体マイクロストリッ
プが平行に形成された誘電体基板を示す。

【００４８】 マイクロストリップのうち，マイクロストリップ６０の一端は，デュプレック
スフィルタの第１出力端を形成し，マイクロストリップ６１の一端は，第１可変
容量ダイオード６５に連結されているし，マイクロストリップ６２の一端は，デ
ュプレックスフィルタの入力端として作用する。

【００４９】 また，マイクロストリップ６４の一端は，デュプレックスフィルタの第２出力
端を形成し，マイクロストリップ６３の一端は，第２可変容量ダイオード６６に
連結されている。マイクロストリップ６０，６２，６４の他端は，接地されてい
るし，マイクロストリップ６１，６３の他端は，開放されている。

【００５０】 マイクロストリップ６２の長さは，入力信号の中心周波数の１／４波長と同じ
で，マイクロストリップ６０，６１の長さは，マイクロストリップ６２の長さよ
り短い反面，マイクロストリップ６３，６４の長さは，マイクロストリップ６２
の長さより長く形成される。

【００５１】 このようなデュプレックスフィルタでは，可変電圧が可変容量ダイオード６５
，６６に加えられる。図４のデュプレックスフィルタにおいて，デュプレックス
の入力端７０を通してデュプレックスフィルタに入力された電気的信号は，各々
別の通過帯域を有する各々のマイクロストリップ共振器によってフィルタリング
された後，デュプレックスの出力端６９，７１を通して出力される。

【００５２】 しかし，このようなデュプレックスフィルタは，中心周波数近所に広い近接通
過帯域（ａｄｊａｃｅｎｔ ｂａｎｄｐａｓｓ）を有するために，帯域幅または
周波数選択度等の周波数特性が良くない問題点があった。

【００５３】 一方，上述のような超高周波用フィルタ，即ち帯域通過フィルタとか平板型デ
ュプレックスフィルタを備えた帯域通過フィルタの製造方法は，一般に機械装備
を使用してセラミック誘電体バルク（ｂｕｌｋ）を直接切ったり付けたりする等
の方法として誘電体基板上に角柱形の誘電体共振器を形成することによって超高
周波用帯域通過フィルタを製造する方法は主に使用されてきた。

【００５４】 しかし，機械的に成形工程を通して角柱形で製作された超高周波用フィルタは
，その工程特性上，共振器の間の間隙とか共振器の長さを減らすことにおいて限
界があるためにフィルタの小型化及び軽量化をなすことが難しい問題点があり，
これにより単一素子に使用される基板の大きさが相対的に大きくなって高価な誘
電体基板が多くに使用されるために，素子当たり高い製作費用に問題があった。
またはフィルタが大きくなることによって周辺素子に直接接続することが難しい
ために素子の間の集積化を達成しにくいという短所があった。

【００５５】 しかし，上述のようなフィルタの小型化，軽量化及び関連素子の間の集積化の
問題は，平板型（ｐｌａｎａｒ ｔｙｐｅ）の誘電体基板を製作した後，蒸着工
程，フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等の一般の半導体工程を通して
誘電体基板上にマイクロストリップ線路型の共振器を形成する場合，軽薄短小な
超高周波フィルタの製作が可能になって容易に克服されることができる。特にこ
のようなマイクロストリップ線路は，能動素子に容易に接続及び製作することが
できる長所があるために，超高周波集積素子の設計（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｌｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｄｅｓｉｇｎ）に広範囲に使用されるこ
とができる長所がある。

【００５６】 一方，前述のように誘電率が高いセラミック誘電体を，使用して基板を形成す
る場合，マイクロストリップの間の電磁気場の強さを減少させて誘電体基板上に
形成されるパターンの間の間隙を狭くなることができるために，フィルタの小型
化及び軽量化が可能になり，これにより素子当たり誘電体基板の大きさが減らし
ようになってフィルタ製作費用の節減が可能になる。

【００５７】 従って，超高周波用フィルタのための誘電体基板を製作するためにはできるだ
け高い誘電率を有する材料を使用することが望ましいが，高誘電率の誘電体基板
を形成することにおいては一般に使用されるＢａ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３ ＢａＭｇＯ_３等の複合ペロブスカイト系（Ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔ
ｅ）の誘電体は，誘電体率対比高い製作費用のために実際常用化に使用するため
の素子の製作にこれらを使用することは，難しい点があった。

【００５８】

【発明が解決しようとする課題】

従って，本発明の目的は前述の問題点を解決することができるように携帯用電
話機，ＧＰＳ及びＰＣＳ分野とはじめて各種携帯用移動通信分野で特定帯域の超
高周波信号を帯域フィルタリングすることにおいて使用される超高周波用フィル
タを提供することにある。

【００５９】 また，本発明の他の目的は，ＢａＴｉ_４Ｏ_９ＺｎＯ等のセラミック誘電体を使
用して製作した高誘電率の誘電体基板上にＣｒ，Ｃｕ等の電導性金属層を蒸着し
た後，フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等の半導体工程を用いてマイ
クロストリップ型共振器を形成することにおいて，帯域通過フィルタの小型化及
び軽量化をなすようにしたマイクロストリップ帯域通過フィルタの製造方法を提
供することにある。

【００６０】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するための本発明は，相互間に解放されて相合う状態に
配列された１対のマイクロストリップ共振器の相合う面の中央部に溝を形成して
所定帯域の周波数だけをフィルタリングする超高周波フィルタで構成されると共
に，本発明のマイクロストリップ帯域通過フィルタの製造方法は，ＢａＴｉ_４Ｏ _９ にＺｎＯ，またはＣｒ_２Ｏ_３Ａｌ_２Ｏ_３を混合して誘電体基板を製作する工程
と，科学的処理を通して誘電体基板を洗浄する工程と，誘電体基板上に電導性金
属層を蒸着する工程と，フォトマスクを使用してマイクロストリップ領域を定義
した後，電導性金属層をエッチングする工程と，誘電体基板を各素子大きさに切
断した後，必要とする形態に加工する工程からなる。

【００６１】

【発明の実施形態】

以下，添付図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。

【００６２】 図５ａ及び図５ｂは，本発明の超高周波フィルタの帯域通過フィルタの一実施
形態を示した斜視図及び平面図であり，その構成は，次のどおりである。ここで
，符号１００は，下部面が接地され，上部面は電磁気的に解放されている誘電体
基板である。符号１１０及び１２０は，誘電体基板１００の１側及び多側に各々
形成される入力端子及び出力端子である。符号１３０及び１４０は，誘電体基板
１００の上部面に相互間に解放されて横方向に長く配列される入力マイクロスト
リップ共振器及び出力マイクロストリップ共振器である。

【００６３】 入力マイクロストリップ共振器１３０及び出力マイクロストリップ共振器１４
０は，入力端子１１０及び出力端子１２０に各々連結され，マイクロストリップ
共振器１３０，１４０がお互いに相合う面の中間部位には横断溝１５０，１６０
が各々形成される。

【００６４】 横断溝１５０，１６０は，いろいろの形状に形成することができる。例えば，
図５ａに図示されたように四角形に形成したり，図６に図示されたように内側が
ラウンドされる半長空形に形成したり，または図７に図示されたように外側は広
く，内側は狭い梯形に形成する。そして上述の形状以外にもいろいろの形状に横
断溝１５０，１６０を形成することができる。

【００６５】 図８は，本発明の超高周波用フィルタのマイクロストリップ帯域通過フィルタ
の他の実施形態を示した平面図として，図示されたようにその構成は，次のどお
りである。本発明の他の実施形態は，入力端子１１０及び出力端子１２０に連結
された入力マイクロストリップ共振器１３０及び出力マイクロストリップ共振器
１４０との間に複数の中間マイクロストリップ共振器１７０を備える。中間マイ
クロストリップ共振器１５０の左右両側には横断溝１８０が形成される。

【００６６】 このような構成を有する本発明の超高周波用フィルタのマイクロストリップ帯
域通過フィルタは，入力端子１１０に所定周波数の超高周波信号が入力されると
，入力された超高周波信号はマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０
を通して帯域フィルタリングされ，出力端子１２０に出力される。 このとき，マイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０と横断溝１５０
，１６０，１８０に設定されて帯域以外の周波数を有する信号は，マイクロスト
リップ共振器１３０，１４０，１７０に反射され，出力端子１２０に出力されな
い。 横断溝１５０，１６０，１８０の大きさは，０．０５〜０．２５ｍｍのサイズ
に調節して周波数選択度を約３％以下に高めることができる。

【００６７】 そしてマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の大きさ及び形状と
，各々のマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０に形成されている横
断溝１５０，１６０，１８０の大きさ及び形状によってマイクロストリップ帯域
通過フィルタの特性が変化される。 本発明では，マイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０と横断溝１５
０，１６０，１８０の大きさ及び形状を変化させて必要とする周波数の超高周波
信号をフィルタリングさせる。 このような本発明のマイクロストリップ帯域通過フィルタを設計する場合に，
一番重要な変数は，マイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０のインピ
ダンスと実効誘電率である。

【００６８】 マイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０のインピダンスと実効誘電
率は，次の数式１及び数式２のように使用する誘電体基板１１０の誘電率と，設
計するマイクロストリップ帯域通過フィルタのマイクロストリップ共振器１３０
，１４０，１７０の幅及び厚さによって決定される。

【００６９】

【数４】

【００７０】

【数５】

【００７１】 ここで，Ｚは，インピダンスであり，ε_ＥＦＦは，実効誘電率であり，Ｗは，
マイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の幅であり，ｈは，マイクロ
ストリップ共振器１３０，１４０，１７０の厚さであり，εは，誘電体基板１０
０の誘電率であり，ηは，１２０πΩである。 数式１及び数式２から，インピダンスＺと実効誘電率ε_ＥＦＦが計算され，フ
ィルタリングする共振周波数を知っていると，次の数式３を用いてマイクロスト
リップ共振器１３０，１４０，１７０の長さＬを求めることができる。

【００７２】

【数６】

【００７３】 ここで，Ｃは，３＊１０^１１ｍｍ／ｓｅｃであり，Ｆ_０は，共振周波数である
。 本発明は，数式３からマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の仕
様を決定し，決定したマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０に横断
溝１５０，１６０，１８０を形成することである。 このような横断溝１５０，１６０，１８０をマイクロストリップ共振器１３０
，１４０，１７０に形成することによってマイクロストリップ帯域通過フィルタ
の大きさを著しく減らすことができる。

【００７４】 マイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０に隣接なマイクロストリッ
プ共振器１３０，１４０，１７０に信号が移動する原理は，次のとおりである。
まず，図９ａ及び図９ｂに図示されたようにマイクロストリップ共振器１３０，
１４０，１７０上でのインピダンスＺ０１と横断溝１５０，１６０，１８０が形
成されている区間でのインピダンスＺ０２を求める。次にはマイクロストリップ
共振器１３０，１４０，１７０の長さＬ１及び横断溝１１５０，１６０，１８０
が形成されている区間の長さＬ２を求めて，次の数学なき４及び数式５のように
インピダンス比ｍと長さの比ｑを計算する。

【００７５】 ｍ＝Ｚ_０２／Ｚ_０１ … （数式４） ｑ＝Ｌ_２／Ｌ_１ … （数式５） 数式４及び数式５から計算されたインピダンスの比ｍと長さの比ｑを次の数式
６に代入して共振周波数ωを計算する。

【００７６】

【数７】

【００７７】 数式６を用いておのおののマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０
かで共振周波数の変化を分かることができるために，必要とする超高周波信号を
帯域フィルタリングすることができる超高周波用フィルタのマイクロストリップ
帯域通過フィルタを設計することができる。

【００７８】 そして，各々のマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の共振周波
数は，直前端のマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の共振周波数
によって影響を受ける。

【００７９】 この共振周波数間の比率Ｒは，通常的に２になるようにする。即ち，特定位置
に位置するマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の周波数は，直前
の端のマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の周波数に２倍周波数
を使用する。

【００８０】 一番目端のマイクロストリップ共振器１３０の共振周波数Ｆ_０を与えられた値
から求めると，数式７のようである。

【００８１】

【数８】

【００８２】 そして数式７から二番目端のマイクロストリップ共振器１４０，またはマイク
ロストリップ共振器１７０の共振周波数Ｆ０２を求めると，数式８のようである
。 Ｆ_０２＝Ｒ×Ｆ_０ … （数式８）

【００８３】 上述の方法に各々のマイクロストリップ共振器１３０，１４０，１７０の幅と
長さ，そして厚さ等を決定し，各々のインピダンス及び実効誘電率を代入して必
要とする超高周波用フィルタの帯域通過フィルタを製造することにおいて利用す
るだけではなく，後述の平板型デュプレックスフィルタも帯域通過フィルタに構
成されるいるために同一に利用される。

【００８４】 以下，添付された図１０〜図１５を参照して本発明の平板型デュプレックスフ
ィルタの詳細に説明する。図１０ａ及び図１０ｂは，本発明の超高周波用フィル
タの平板型デュプレックスフィルタの１実施形態を示した平面図及び斜視図とし
て，図示されたように，その構成は次のどおりである。ここで，符号２１０は，
下部面が接地され，上部綿が電磁気的に解放されている誘電体基板である。この
とき，接地された下部面（図面に未図示）には外部回路との連結のための多数の
電極が形成されることができる。

【００８５】 超高周波用フィルタのマイクロストリップデュプレックスフィルタは，お互い
に平行に位置して電磁気的に結合された共振器からなるが，符号２２０は誘電対
基板２１０の上部綿に相互間に解放されて１方向に平行に配列された一連の受信
部マイクロストリップ共振器を示している。

【００８６】 符号２３０は，誘電体基板２１０の上部綿に受信部マイクロストリップ共振器
２２０と所定の間隙を置いて，相互間に解放されて受信部マイクロストリップ共
振器２２０の配列方向と同一の方向に配列された一連の送信部マイクロストリッ
プ共振器を示す。

【００８７】 一方，符号２４０，２５０は，誘電体基板２１０の上部面に形成された各々の
マイクロストリップ共振器２２０，２３０を外部回路と連結して電気的信号を受
収することができる受信部入出力端子２４０と送信部入出力端子２５０を示す。

【００８８】 受信部マイクロストリップ共振器２２０は，誘電体基板の上部面に相互間に解
放されて１方向に配列されて電磁気的結合を形成する第１受信部マイクロストリ
ップ共振器２２０ａ及び第２受信部マイクロストリップ共振器２２０ｂを備えて
，受信部マイクロストリップ共振器２２０からの電気的信号を外部回路に伝達す
るための受信部入出力端子２４０と共に受信部帯域通過フィルタＲｘを形成する
。

【００８９】 同様に，送信部マイクロストリップ共振器２３０は，誘電体基板の上部面に相
互間に解放されて受信部マイクロストリップ共振器２２０と所定の間隙を置いて
，受信部マイクロストリップ共振器２２０の配列方向と同一の方向に配列された
第１送信部マイクロストリップ共振器２３０ａ及び第２送信部マイクロストリッ
プ共振器２３０ｂを備える。また外部回路からの電気的信号が入力されるために
送信部マイクロストリップ共振器２３０に伝達するための送信部入出力端子２５
０と共に送信部帯域通過フィルタＴｘを形成する。

【００９０】 望ましくは，マイクロストリップ共振器２２０，２３０は，長さが同一であり
，解放された端部からなり，また平行に位置した共振器が長さ方向に外れないよ
うに配列される。

【００９１】 特に，各マイクロストリップ共振器２２０，２３０の相互間の相合う上端２２
２，２３２の中間部分には前述の帯域通過フィルタで説明したことと同一の役割
を果たす横断溝２６０が形成されてマイクロストリップ帯域通過フィルタに入力
された超高周波信号のうち，マイクロストリップ共振器と横断溝２６０に設定さ
れた帯域内の周波数を有する信号だけを通過させるようになる。

【００９２】 このとき横断溝２６０の大きさと形状を調節することによって必要とする帯域
周波数を設定することができ，マイクロストリップ共振器の大きさを小さく維持
しながらも周波数選択度を大きく低めるようになる。

【００９３】 上述の横断溝を備えたマイクロストリップ帯域通過フィルタの動作原理は，前
述のことと同一であるために，その詳細な説明は略し，このとき，上述のデュプ
レックスフィルタに置いて送信及び受信動作周波数が決定される。

【００９４】 また動作周波数に対して各々の送信部及び受信部マイクロストリップ共振器の
長さと幅及び横断溝と長さ等を決定されるが，その決定は上述のことのように超
高周波用フィルタのマイクロストリップ帯域通過フィルタで利用された数式によ
ってなす。

【００９５】 符号２７０は，他の外部回路，例えばアンテナから入力されたりアンテナに出
力される電気的信号を２つのマイクロストリップ共振器に共通に入出力させるた
めの共通端子であり，符号２８０及び２９０は，共通入出力端子２７０とＴ字接
合部を形成して各々共通入出力端子２７０から入力されたり，共通入出力端子２
７０に出力された電気的信号が受信部マイクロストリップ共振器２２０及び送信
部マイクロストリップ共振器２３０に入出力される受信部分路２８０及び送信部
分路２９０を示す。

【００９６】 上述の構成を有する本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィ
ルタの動作原理を図１０を参照して説明する次のどおりである。本発明の平板型
デュプレックスフィルタは，送信モードと受信モードの２つの作動モードを有し
，各々の作動モードは各々他の帯域周波数を有する。

【００９７】 まず，平板型デュプレックスフィルタが受信モードで作動する場合，アンテナ
から入力された受信モードの入力信号ＦＲは，共通入出力端子２７０に入る。受
信モードの入力信号ＦＲの通過帯域で入力信号はＴ字接合部の受信部分路２８０
を経て受信部マイクロストリップ共振器２２０からなる受信部マイクロストリッ
プ帯域通過フィルタＲＸを通過した後，受信部入出力端子２４０に進行する。

【００９８】 このとき，送信部分路２９０の長さは受信モードの入力信号ＦＲで受信部帯域
通過フィルタＲＸが動作するとき，送信部帯域通過フィルタＴＸと共に動作して
フィルタの不必要な動作損失を発生させる現象を意味する送信部帯域通過フィル
タＴＸの受信部帯域通過フィルタＲＸに対する分路効果（ｓｈｕｎｔｉｎｇｉｎ
ｆｌｕｅｎｃｅ）を排除することができる値に決定される。これにより受信モー
ドの入力信号は完全にＴ字接合部の受信部分路２８０にのみ通じる。

【００９９】 一方，平板型デュプレックスフィルタが送信モードで作動する場合，送信モー
ドの入力信号ＦＴは，送信部マイクロストリップ共振器２３０からなる送信部マ
イクロストリップ帯域通過フィルタＴＸを通過した後，Ｔ字接合部の送信部分路
２９０を経て共通入出力端子２７０に信号する。このとき受信部分路２８０の長
さは，送信モードの入力信号ＦＴで受信部帯域通過フィルタＲＸの送信部帯域通
過フィルタＴＸに対する分路効果を排除するように決定されることによって送信
モードの通過帯域の入力信号が受信部分路２８０へは入力されなく，完全にＴ字
接合部の送信部分路２９０にのみ通じる。

【０１００】 即ち，共通のロードを有して，帯域通過フィルタＲＸ，ＴＸが動作するとき発
生する分路効果は，デュプレックスフィルタの周波数特性を悪くなるが，このよ
うな問題点は前述のようにＴ字接合部の分路２８０，２９０の長さを適切に調節
することによって最小化させることができる。 これをより詳しく説明すると，まず受信部分路の長さＩＲは，受信部帯域通過
フィルタＲＸが送信モードの入力信号ＦＴの通過帯域で動作するとき，送信部帯
域通過フィルタＴＸに対して最小の分路効果を有するように決定されるが，これ
を次のように数式に与えられる。

【０１０１】

【数９】

【０１０２】 ここで，ＩＲは受信部分路２８０の長さ，ｃは真空での光の速度，ＺＲは受信
部分路２８０の波抵抗（ｗａｖｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ），ＦＴは送信周波数
であり，ＸＲ（ＦＴ）は送信周波数ＦＴでの受信部帯域通過フィルタＲＸの共通
入出力端子２７０及び受信部分路２８０の波抵抗の虚数部であり，εＲ，ｅｆｆ
は受信部分路２８０の有効誘電率である。

【０１０３】 受信部分路２８０は，Ｔ字接合部での受信部分路帯域通過フィルタＲＸの入力
抵抗を決定する役割を果たす。受信部分路の長さＩＲがもし数式１のように決定
される場合，送信周波数ＦＴでの受信部帯域通過フィルタＲＸの入力抵抗は非常
に大きくなって結局送信周波数ＦＴでの送信部帯域通過フィルタＴＸに対する分
路効果を抑制するようになる。このとき，送信部帯域通過フィルタＴＸは，正常
モードで動作することのような効果を有する。 同様に，送信部分路の長さＩＴは，送信部帯域通過フィルタＴＸが受信モード
の入力信号ＦＲの通過帯域において，受信部帯域通過フィルタＲＸに対して分路
効果を最小限に抑制することができるように決定されるが，これは次のような数
式に与えられる。

【０１０４】

【数１０】

【０１０５】 ここで，ＩＴは送信部分路２９０の長さ，ＺＴは送信部分路２９０の波抵抗（
ｗａｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ），ＦＲは受信周波数であり，ＸＴ（ＦＲ）は受
信周波数ＦＲでの共通入出力端子２７０及び送信部分路２９０の波抵抗の虚数部
であり，εＴ，ｅｆｆは送信部分路２９０の有効誘電率である。

【０１０６】 図１１は，本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスの他の実施形
態を示す平面図である。ここで，図１１の平板型デュプレックスフィルタは，誘
電体基板の上部面に形成されたマイクロストリップ帯域通過フィルタの１対の外
側マイクロストリップ共振器２２０，２３０の間に複数の中間マイクロストリッ
プ共振器３００を提供する。

【０１０７】 望ましくは，中間マイクロストリップ共振器３００の左右両側には外側マイク
ロストリップ共振器２２０，２３０上に形成された横断溝２６０に対応されるよ
うに横断溝２６１が形成される。

【０１０８】 図１０及び図１１において，マイクロストリップ共振器上の横断溝は，上述の
図５から図７に図示された超高周波用フィルタのマイクロストリップ帯域通過フ
ィルタに備えた横断溝のようにいろいろの形状に形成されることができる。

【０１０９】 図１２に図示されたように横断溝は四角形に形成したり，内側がラウンドされ
た反長空形，または外側は広く，内側は狭い梯形に形成されることができ，送信
部マイクロストリップ共振器の横断溝と受信部マイクロストリップ共振器の横断
溝が相違なる形状に形成されることもできる。

【０１１０】 一方，平板型デュプレックスフィルタが１つの基板上に形成された２つの帯域
通過フィルタを備え，同一の共通ロード，例えばアンテナを有して動作する場合
周波数応答とか電圧静在波比（ＶＳＷＲ）のような周波数特性は悪くなるが，そ
の原因は共通ロードに対して動作するとき，発生する相互分路効果（ｓｈｕｎｔ
ｉｎｇｉｎｆｌｕｅｎｃｅ）及び帯域通過フィルタの間の電磁気的な寄生干渉（
ｐａｒａｓｉｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）効果のためである。

【０１１１】 超高周波フィルタの平板型デュプレックスフィルタに備えた帯域通過フィルタ
の間の電磁気的寄生干渉効果を減らすためには帯域通過フィルタを適切に配置す
ることが必要である。

【０１１２】 図１３から，帯域通過フィルタを送信部マイクロストリップ共振器２３０の上
端２３２及び受信部マイクロストリップ共振器２２０の上端２２２が相合うよう
に並列に配置する場合，帯域通過フィルタの間には相対的に大きい電磁気的干渉
が存在する。

【０１１３】 このような干渉は主に磁気的（ｍａｇｎｅｔｉｃ）であるので，帯域通過フィ
ルタの間の間隙（１）を広がるとき，帯域通過フィルタの動作損失は，相対的に
少しずつ減少する。このとき電磁気的干渉を減少させて帯域通過フィルタの動作
損失を十分な程度まで低くなるためには帯域通過フィルタの間の間隙（１）をた
くさん広げなければならないし，これは結局デュプレックスフィルタの大きさの
増加を意味するようになる。

【０１１４】 一方，本発明の平板型デュプレックスフィルタにおいては，帯域通過フィルタ
の間の分路効果及び電磁気的干渉効果を最小化するためには平板型デュプレック
スフィルタの帯域通過フィルタを図１４のように送信部マイクロストリップ共振
器２３０の側端２３１と受信部マイクロストリップ共振器２２０の側端２２１が
相合うように直列に配置することが望ましい。

【０１１５】 この場合，帯域通過フィルタの間の電磁気的干渉は大部分電気的，より詳しく
は容量性になって帯域通過フィルタの間の間隙を増加させる場合帯域通過フィル
タの動作損失は，急激に減少になる。

【０１１６】 これと関連して実験によると，図１４のデュプレックスフィルタでは，帯域通
過フィルタの間の間隙（１）を２ｍｍ程度だけになってもフィルタの間の寄生干
渉，即ち帯域通過フィルタの損失Ｌは，約２０ｄＢ程度になって十分に減少する
反面，図１３のデュプレックスフィルタでは，帯域通過フィルタの損失を約２０
ｄＢ程度に低くなるためには帯域通過フィルタの間の間隙を約９ｍｍ程度に図１
４のフィルタと比べてもっと広げなければならない。

【０１１７】 従って，小型の平板型デュプレックスフィルタの製作にはデュプレックスフィ
ルの帯域通過フィルタを各マイクロストリップ共振器２２０，２３０の両側端２
２１，２３１が相合うように直列に配置することが望ましい。

【０１１８】 図１５は，本発明の平板型デュプレックスフィルタにおいて，帯域通過フィル
タのマイクロストリップ共振器２２０，２３０に対する入出力端子２４０，２５
０の各々他の連結位置を示した図面である。ここで，デュプレックスフィルタの
動作周波数範囲は，帯域通過フィルタの中心周波数Ｆ_０を中心に上下の異調（ｄ
ｅｔｕｎｉｎｇ）周波数Ｆ_０±Ｆ１までである。

【０１１９】 図１５から，入出力端子２４０，２５０の連結位置の番号は，共振器２２０，
２３０の各側端２２１，２３１から中心線に近くなりながら順序に１から５まで
付与される。

【０１２０】 まず，入出力端子２４０，２５０の連結位置が共振器２２０，２３０の中心線
から一番遠い１の位置である場合，フィルタの周波数対比フィルタの動作損失を
示すフィルタ応答曲線は，中心周波数Ｆ_０でのフィルタ損失が一番小さく，両異
調周波数Ｆ_０±Ｆ１でのフィルタ損失が一番大きくなる放物線形態をなす。

【０１２１】 一方，入出力端子２４０，２５０の連結位置が中心線の方にもっと近くなって
２の位置に位置すると，フィルト応答曲線は，１の位置と比較して同一の放物線
形態を維持しながらも全体的により小さい損失を有する。

【０１２２】 そして入出力端子２４０，２５０の連結位置が中心線により近い３の位置に位
置すると，中心周波数でのフィルタ損失は，２の場合よりもっと大きかったり，
フィルタの通過帯域の境界Ｆ_０±△Ｆ内では，２の場合よりもっと小さかったり
して，結局フィルタ応答曲線は通過帯域内で２の場合より偏平になる。

【０１２３】 従って，入出力端子の連結位置が３であるとき，２の場合よりフィルタの動作
損失が小さくなってより望ましくなる。ここで，△Ｆは，フィルタの出力パワー
が中心周波数であるときのフィルタの出力パワー対比−３ｄＢであるときの周波
数と中心周波数との間の差ＦＷＨＭ／２を意味する。

【０１２４】 一方，入出力端子２４０，２５０の連結位置が４の位置になると，中心周波数
でのフィルタ損失よりフィルタの通過帯域の境界Ｆ_０±△Ｆでの損失が小さくな
ってフィルタ応答曲線が中心周波数を中心に両側に２つの最小点を有する形態を
有する。

【０１２５】 フィルタ応答曲線での最小点の位置は，入出力端子２４０，２５０の連結位置
によって調節が可能で，３の場合よりフィルタの通過帯域の境界Ｆ_０±△Ｆでの
損失がより大きくなって結局フィルタ動作損失がフィルタの動作周波数に対して
より敏感になってフィルタの選択度をさらに高めることができる。

【０１２６】 しかし，入出力端子２４０，２５０の連結位置が横断溝１６０の隣接端部より
より中心線に近くなって５の位置になると，フィルタの選択度は，十分に大きく
することができる反面，通過帯域内でのフィルタ損失が大きすぎて望ましくない
。

【０１２７】 結局望ましくは，入出力端子２４０，２５０の連結位置は，中心周波数Ｆ０で
のフィルタ動作損失がフィルタの通過帯域の境界Ｆ_０±△Ｆでの損失より少し大
きい，または同一であるため高いフィルタの周波数選択度を有しながらも低いフ
ィルタ動作損失を示す３と４との間の位置である。

【０１２８】 このとき，入出力端子２４０，２５０の連結位置は，共振器の中心線に対して
対称される２つの地点のうち，いずれか１つの地点に位置してもよい。

【０１２９】 これと関連して帯域通過フィルタの共振器の長さを１１ｍｍとし，入出力端子
の長さを１ｍｍ，幅を０．５ｍｍとして実験結果によると，受信部帯域通過フィ
ルタＲ_Ｘの場合，入出力端子の連結位置１〜４をマイクロストリップ共振器上に
形成された横断溝の隣接側端部から各々１．２ｍｍ，１．０ｍｍ，０．８ｍｍ，
０．６ｍｍとしてフィルタ応答曲線を測定したときの４の位置，即ちん出力端子
の連結位置がマイクロストリップ共振器上に形成された横断溝の隣接側端部から
０．６ｍｍ程度離れた地点であるとき，一番高い周波数選択度と低いフィルタ動
作損失を示すことが分かる。

【０１３０】 また，送信部帯域通過フィルタＴ_Ｘの場合，入出力端子の連結位置１〜４をマ
イクロストリップ共振器上に形成された横断溝の隣接側端部から各々１．０ｍｍ
，０．８ｍｍ，０．６ｍｍ，０．４ｍｍとしてフィルタ応答曲線を測定したとき
の４の位置，即ち出力端子の連結位置がマイクロストリップ共振器上に形成され
た横断溝の隣接側端部から０．４ｍｍ程度離れた地点であるとき，一番高い周波
数選択度と低いフィルタ動作損失を示すことが分かる。

【０１３１】 一方，中心周波数Ｆ_０±でのフィルタ損失がフィルタの通過帯域の境界Ｆ_０±
△Ｆでの損失より大きい場合，中心周波数での電圧静在波比ＶＳＷＲと共に大き
くなるが，電圧静在波比が２より大きくないように入出力端子の連結位置を調節
することが望ましい。

【０１３２】 図１５と関連した前述のような説明は，入出力端子の連結位置による一般のフ
ィルタ応答曲線の変化を示したことで，実際デュプレックスフィルタにおいての
性格な入出力端子の連結位置は，このような一般のフィルタ応答曲線の変化を考
慮して帯域通過フィルタの大きさ，材質，横断溝の大きさ，または模様によって
各々異なり決定されることができる。

【０１３３】 図１６は，セラミック誘電体単結晶を用いた本発明に使用される誘電体基板の
製作工程を示すフローチャートであり，図１７は，本発明に適用されたマイクロ
ストリップ帯域通過フィルタの概略的な製造工程を示したことである。

【０１３４】 特に，本発明の望ましい特性を有する誘電体基板を製作するためのより細部的
な工程が図１６に示しているが，これを概略的に説明すると，誘電体基板の原料
物質としてＢａＴｉ_４Ｏ_９とＺｎＯ（またはＣｒ_２Ｏ_３，またはＡｌ_２Ｏ_３）を
選択して基板が約３５〜９２の範囲の誘電率（εｒ＝３５〜９２）を有するよう
に原料物質を適正比率に混合した後，これを乾燥，ミリング，選別，焼結等の処
理を為て必要とする形態の基板を製作（図１７ａに図示された８１０）するよう
になる。このとき，ＺｎＯの代わりにＣｒ_２Ｏ_３またはＡｌ_２Ｏ_３を使用するこ
ともできる。

【０１３５】 本発明の誘電体基板を製造するための１実施形態に対して各細部的な工程を図
１６と共に詳細に説明すると，まずＢａＴｉ_４Ｏ_９とＺｎＯ等を９４ｗｔ％：６
ｗｔ％の比に混合した後（６００），これらを乾燥機に入れて，１００〜１１０
℃の温度を維持したまま２時間の間に乾燥する（６１０）。

【０１３６】 ＢａＴｉ_４Ｏ_９とＺｎＯとの間の比は，必要とする誘電率を有するように調整
することができる。このとき，必要な場合混合物の重さを測定する。

【０１３７】 次に，原料物質と蒸流水からなる混合物をミリング機械（ｂａｌｌ−ｍｉｌｌ
ｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ）に約３〜１０時間の間，ミリング処理し（６２０），大
きさが１５〜２０μｍのシーブ（ｓｉｅｖｅ）を使用して誘電体粉末を漉してか
ら（６３０），この粉末を再び１００〜１１０℃の温度で２時間の間に乾燥機に
入れて乾燥させる（６４０）。

【０１３８】 上述のように乾燥された誘電体粉末は，１１５０℃及び常圧で４〜６時間の間
に焼結処理を行われた後（６５０），蒸流水と混合して２５〜３０時間の間に再
びミリング処理をする（６６０）。

【０１３９】 上述の焼結体を再び大きさが１５〜２０μｍのシーブを使用して誘電体粉末を
漉してから（６３０），この粉末を再び１００〜１１０℃の温度で２時間の間に
乾燥機に入れて乾燥させ（６８０），乾燥された粉末とパラフィン（３〜４ｗｔ
％）を混合した後，１１０℃程度で２時間の間に乾燥させる（６９０）。

【０１４０】 上述の工程（６００〜６９０）によって生成された生成物をＰ＝５０〜６０Ｍ
Ｐａの圧力下で，必要とする形態に加工した後（ｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
）（７００），１３２０〜１３５０℃の温度で２時間の間に炉（ｆｕｒｎａｃｅ
）内で焼結処理（７１０）後，グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）及びポリ
シング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の機械的処理（７２０）を通して誘電体基板８
１０を完成する。

【０１４１】 この完成された誘電体基板は，いろいろ測定機器を使用して誘電率及び温度特
性等の物性値を測定することによって必要とする物理的特性を有するかを確認す
る（７３０）。

【０１４２】 図１７ｂは，誘電体基板上の汚染物質を除去するために必須的に要求される基
板洗浄工程を示したことで，まず完成された誘電体基板８１０を約３０分の間に
，ディメチルフォルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄ）で沸かした
後（ｂｏｉｌｉｎｇ），１０分の間に流水（ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ）として誘電
体基板８１０を洗浄するようになる。以後，誘電体基板８１０は，再び２０分の
間にＫＭｎＯ_４１５０ｇ／ｌ（Ｈ_２Ｏ）：Ｈ_３ＰＯ_４＝１：３に混合した溶液内
で洗浄処理を行われた後，再び１０分の間に流水で洗浄する。

【０１４３】 図１７ｃは，電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍ）蒸着工程を用いて誘電
体基板８１０上にＣｒ層８２０とＣｕ層８３０からなる電導性金属層を蒸着する
過程としてその細部的な工程は，次のどおりである。

【０１４４】 まず，誘電体基板８１０を約５７３°Ｋに加熱した後，真空蒸着器を用いてＣ
ｒ層８２０とＣｕ層８３０を順序に蒸着する。このとき，誘電体基板８１０で蒸
発器までの距離は，約１２０ｍｍを維持する。

【０１４５】 上述のＣｒ層８２０は，誘電体基板８１０とＣｕ層８３０を容易に接合させる
ための役割を果たすことで，電力（ｐｏｗｅｒ）がＰ＝４ｋＶであり，電流（ｃ
ｕｒｒｅｎｔ）がＩ＝１５０ｍＡの環境でＣｒ層８２０の表面抵抗が１２０Ω〜
１３０Ω（本発明の場合５００〜２０００Åの厚さに該当）になるように蒸着す
る。

【０１４６】 これは，一般にＣｒ層８２０の厚さは表面抵抗と反比例する関係があるが，表
面抵抗が小さい場合マイクロストリップ共振器の性能が減少し，反対に表面抵抗
が大きい場合，基板８１０上の吸着力が減少する短所があるから，フィルタの性
能を最大に維持しながらフィルタの製造が容易にするためにはＣｒ層８２０の厚
さは表面が１２０Ω〜１３０Ωになるように製作することが望ましいからである
。

【０１４７】 一方，Ｃｕ層８３０の厚さは，８〜１０μｍになるように蒸着するが，これは
Ｃｕ層８３０の厚さを８μｍ以下とする場合，マイクロストリップ共振器の性能
が減少する反面，Ｃｕ層８３０の厚さを１０μｍ以上としてもマイクロストリッ
プ共振器の性能が向上されないために最適の性能を発揮しながらもフィルタの小
型化及び軽量化を達成するためである。

【０１４８】 図１７ｅ，図１７ｆは，フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を示した
ことで，まず遠心分離器を用いて正性フォトレジスト（ｐｏｓｉｔｉｖｅｐｈｏ
ｔｏｒｅｓｉｓｔ）８４０をその厚さが１μｍ程度になるようにスピンを与えな
がらＣｕ層８３０上に形成させた後，９５℃で約１０分の間に赤外線乾燥装置に
乾燥する。

【０１４９】 次に，紫外線ランプが装着された露光装置を使用して回路が印刷されたフォト
マスク８５０を通して正性フォトレジスト８４０を約３０秒間，露出させた後，
正性フォトレジスト８４０を現象液（０．５％ＫＯＨ）に置く（図１７ｄ）。以
後赤外線装置で１２０℃を維持したまま１０分間，熱処理を行った後，選択的エ
ッチング化合物（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｅｔｃｈａｎｔ）を用いて必要とする部分
をエッチング（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｅｔｃｈｉｎｇ）する（図１７ｅ）。

【０１５０】 このとき，Ｃｒに対するエッチング化合物は，Ｃｒアンハイドレート（Ｃｒａ
ｎｈｙｄｒｉｔｅ）２００ｇ，硫酸（ｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄ）２６ｍｌ，塩
化ナトリウム（ＮａＣｌ）５ｇ，水１ｌ（ｓｏｌｉｄ）の比からなり，Ｃｕに対
するエッチング化合物は，ポタシウムフェリシアナイド（ｐｏｔａｓｓｉｕｍｆ
ｅｒｒｉｃｙａｎｉｄｅ），苛性酸化カリウム（ｃａｕｓｔｉｃｐｏｔａｓｈ）
，水１ｌ（ｓｏｌｉｄ）からなる。

【０１５１】 上述のエッチング工程の後にも，図１６ｆのように，ディメチルフォルムアミ
ドにフォトレジスト層８４０を除去した後，ダイモンドがフクマレタカッティン
グ器（ｃｕｔｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ）として各素子大きさに基板を切断するこ
ととして，本発明に適用されたマイクロストリップ帯域通過フィルタを完成する
ようになる。

【０１５２】

【発明の効果】

以上のように，本発明の超高周波フィルタの帯域通過フィルタに備えたマイク
ロストリップ共振器に横断溝を形成してマイクロストリップ帯域通過フィルタを
構成することとして従来のマイクロストリップ帯域通過フィルタより大きさを減
らすことができるために移動通信機器を小型化及び軽量化することができる。ま
た，本発明の超高周波用帯通過フィルタの他の実施形態の平板型デュプレックス
フィルタを，１面が接地された誘電体基板上に横断溝が形成されたマイクロスト
リップ共振器及び多数の入出力端子からなる送信部及び受信部マイクロストリッ
プ帯域通過フィルタに備えることによって小型に製作することができるために，
移動通信機器を小型化及び軽量化することができ，他の超高周波素子とよ容易に
集積て高集積化を達成することができる効果を有する。また，上述の平板型デュ
プレックスフィルタは，帯域痛快フィルタの間の電磁気的干渉を最小化すること
ができるように帯域通過フィルタを配置することによって周波数特性を向上させ
ることができるだけではなく，入出力端子とマイクロストリップ共振器の連結位
置を最適化することによってフィルタの動作損失及び周波数選択度を十分に低く
なることができる効果を有する。本発明に適用された超高周波用帯通過フィルタ
は，数ＧＨｚ以上の超高周波領域で大容量の情報を損失を最小化しながら，高速
に処理する機能を担当する移動通信及び衛星通信用送受信システムの核心素子と
して，本発明に適用された超高周波用フィルタは，半導体工程を採用して回路パ
ターの線幅を最小化と共に高誘電率の誘電体単結晶基板を使用して誘電体共振器
の長さ及び回路パターンの間の間隙を減らすことによって素子の小型化を通して
軽量化及び高集積による軽薄短小化された超高周波部品開発を成し，同時に製造
費用の節減を追求することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタの１実施形態を示
した平面図，

【図２】 従来の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタの他の実施形態を
示した平面図，

【図３】 従来の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタの１
実施形態を示した平面図，

【図４】 従来の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタの他
の実施形態を示した平面図，

【図５】 本発明の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタの１実施形態を
示した斜視図及び平面図，

【図６】 本発明の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタで横断溝の他の
実施形態を示した平面図，

【図７】 本発明の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタで横断溝のまた
他の実施形態を示した平面図，

【図８】 本発明の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタの帯域通過フィ
ルタの動作特性を説明するための図面，

【図９】 本発明の超高周波用フィルタの帯域通過フィルタの他の実施形態
を示した平面図，

【図１０】 本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタ
の１実施形態を示した平面図，

【図１１】 本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタ
の他の実施形態を示した平面図，

【図１２】 本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタ
の横断溝の他の実施形態を示した平面図，

【図１３】 本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタ
において送信部マイクロストリップ共振器の上端及び受信部マイクロストリップ
共振器の上端が相合うように並列に配置された送信部及び受信部帯域通過フィル
タを示した平面図，

【図１４】 本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタ
において送信部マイクロストリップ共振器の側端及び受信部マイクロストリップ
共振器の側端が相合うように直列に配置された送信部及び受信部帯域通過フィル
タを示した平面図，

【図１５】 本発明の超高周波用フィルタの平板型デュプレックスフィルタ
において入出力端子の各々の他の連結位置を示した図面，

【図１６】 本発明に適用されたマイクロストリップ帯域通過フィルタの製
造工程図であり，

【図１７】 本発明に適用されたマイクロストリップ帯域通過フィルタの製
作に使用される誘電体基板の製作工程を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１００：誘電体基板 １１０：入力端子 １２０：出力端子 １３０，１４０：マイクロストリップ共振器 １５０，１６０，２６０：横断溝 ２１０：誘電体基板 ２２０：受信部マイクロストリップ共振器 ２３０：送信部マイクロストリップ共振器 ２４０：受信部入出力端子 ２５０：送信部入出力端子 ２７０：共通入出力端子 ２８０：受信部分路 ２９０：送信部分路 ６１０：誘電体基板 ６２０：Ｃｒ層 ６３０：Ｃｕ層 ６４０：フォトレジスト ６５０：フォトマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９９８／１１５４６ (32)優先日 平成10年４月１日(1998．4．1) (33)優先権主張国 韓国（ＫＲ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 チャ，クァンヒ 大韓民国 135−021， ソウル， トンデ ムン−グ， チョンノン １ ドン， 497−１ (72)発明者 ザカロフ， アレクサンドル ウルグアイ 253098， キエフ， ベレン ジナコフスカヤ ストリート 36， アパ ートメント 195 Ｆターム(参考） 5J006 HB03 HB12 HB17 JA01 JA05 KA03 KA11 LA22 NA03 5J024 AA02 CA09 DA29 DA33 EA03 【要約の続き】 と，誘電体基板を各素子大きさに切断した後，必要とす る形態に加工する工程からなる。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互い開放されて相合う状態に配列された１対のマイクロスト
   リップ共振器の相合う面の中央部に溝を形成させて所定帯域の周波数だけがフィ
   ルタリングされるようにすることを特徴とする超高周波用フィルタ。
2. 【請求項２】 前記超高周波用フィルタは，帯域通過フィルタであることを
   特徴とする請求項１に記載の超高周波フィルタ。
3. 【請求項３】 前記マイクロストリップ共振器は， 共振周波数が２倍ずつ増加されることを特徴とする請求項１に記載の超高
   周波用フィルタ。
4. 【請求項４】 前記マイクロストリップ共振器は， 数式６のように共振周波数が設定されることを特徴とする請求項１に記載の超
   高周波用フィルタ。 【数１】 ここで，ｑは，マイクロストリップ共振器の長さ及び横断溝が形成されている
   区間の長さの比であり，ωは，共振周波数であり，ｍは，マイクロストリップ共
   振器上でのインピダンスの横断溝が形成されている区間でのインピダンスの比で
   ある。
5. 【請求項５】 前記帯域通過フィルタは，下部面が接地され，上部面は電磁
   気的に開放される誘電体基板と， 前記誘電体基板の１側及び地側におのおの形成される入力端子及び出力端子と
   ， 前記誘電体基板の上部面に相互間に開放されて相合う状態に配置され，前記入
   力端子及び出力端子におのおの連結されて形成される入力マイクロストリップ共
   振器及び出力マイクロストリップ共振器と， 前記入力マイクロストリップ共振器及び出力マイクロストリップ共振器が相互
   間に相合う面の中間部位に各々形成される横断溝で構成されることを特徴とする
   請求項２に記載の超高波用フィルタ。
6. 【請求項６】 前記入力マイクロストリップ共振器及び出力マイクロストリ
   ップ共振器の間に複数の中間マイクロストリップ共振器が備えたことを特徴とす
   る請求項５に記載の帯域通過フィルタ。
7. 【請求項７】 前記中間マイクロストリップ共振器には左右両側に横断溝が
   備えたことを特徴とする請求項６に記載の帯域通過フィルタ。
8. 【請求項８】 前記横断溝は，四角形，内側がラウンドされた反長空形，外
   側は広く，内側は狭い梯形のうち，いずれか１つの形状に形成されたことを特徴
   とする請求項５，または７に記載の超高周波用フィルタ。
9. 【請求項９】 相互間に開放されて相合う状態に配列された１対のマイクロ
   ストリップ共振器と，１方向に配列された他の１対のマイクロストリップ共振器
   が所定の間隙を置いて，前記各共振器の側端を相合うように共通入力端子によっ
   て直列に配列されて帯域通過フィルタ相互電磁気的干渉を最小化しながら所定帯
   域の周波数だけがフィルタリングされるようにすることを特徴とする請求項１に
   記載の超高周波用フィルタ。
10. 【請求項１０】 前記超高周波用フィルタは，平板型デュプレックスフィル
    タであることを特徴とする請求項９に記載の超高周波用フィルタ。
11. 【請求項１１】 平板型デュプレックスは，下部面が接地され，上部面は電
    磁気的に解放される誘電体基板と，前記誘電体基板の上部面に相互間に解放され
    て１方向に配列された第１送信部マイクロストリップ共振器と，第２送信部マイ
    クロストリップ共振器と誘電体基板の１側に形成され，第１送信部マイクロスト
    リップ共振器に連結された第１送信部入出力端子と誘電体基板の他側に形成され
    て第２送信部マイクロストリップ共振器に連結された第２送信部入出力端子を備
    えた送信部帯域通過フィルタと， 誘電体基板の上部面に解放されて送信部マイクロストリップ共振器と所定の間
    隙を置いて，１方向に配列された第１受信部マイクロストリップ共振器と，第２
    受信部マイクロストリップ共振器に連結された第１受信部入出力端子と誘電体基
    板の他の側に形成され，第２受信部マイクロストリップ共振器に連結された第２
    受信部入出力端子を備えた送信部帯域通過フィルタを備え， 送信部マイクロストリップ共振器相互間及び受信部マイクロストリップ共振器
    相互間の相合う面上に各々形成された横断溝とを備えたそとを特徴とする請求項
    １０に記載の超高周波用フィルタ。
12. 【請求項１２】 送信部帯域通過フィルタ，または受信部帯域通過フィルタ
    は，各々の送信部マイクロストリップ共振器と受信部マイクロストリップ共振器
    が長さが同一であり，共振器の中心線が一直線上に位置するように互いに外れな
    いように配列し，両側端が開放されることを特徴とする請求項１１に記載の超高
    周波用フィルタ。
13. 【請求項１３】 第１送信部入出力端子と前記第１受信部入出力端子は，誘
    電体基板の上部面の１側に形成されて外部回路と，連結するための共通入出力端
    子と共通入出力端子と第１送信部マイクロストリップ共振器を連結するための送
    信部分路と，共通入出力端子と第１受信部マイクロストリップ共振器を連結する
    ための受信部分路からなってＴ字接合部を形成し， 送信部分の長さと受信部分路の長さは，送信部帯域通過フィルタと受信部帯域
    通過フィルタとの分路効果（Ｓｈｕｎｔｉｎｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ）を最小化
    するように決定されることを特徴とする請求項１１に記載の超高周波用フィルタ
    。
14. 【請求項１４】 第１送信部入出力端子と前記第１受信部入出力端子は，誘
    電体基板の上部面の１側に形成されて外部回路と連結するための共通入出力端子
    と，共通入出力端子と第１送信部マイクロストリップ共振器を連結するための送
    信部分路と，共通入出力端子と第１受信部マイクロストリップ共振器を連結する
    ための受信部分路からなってＴ字接合部を形成し， 送信部分路の長さと受信部分路の長さは，各々次の数式９と数式１０によって
    決定されて送信部帯域通過フィルタと受信部帯域通過フィルタとの間の分路効果
    を最小化するように決定されることを特徴とする請求項１１に記載の超高周波用
    フィルタ。 【数２】 ここで， Ｉ_Ｒは，受信部分路の長さであり， ｃは，真空での光の速度であり， Ｚ_Ｒは，受信部分路の波抵抗であり， Ｆ_Ｒは，受信周波数であり， Ｘ_Ｔ，（Ｆ_Ｒ）は，共通入出力端子及び送信部分路での受信周波数（Ｆ_Ｒ）の波
    抵抗の虚数部であり， ε_Ｒ，ｅｆｆは，受信部分路の有効誘電率である。 【数３】 ここで， Ｉ_Ｔは，送信部分路の長さであり， Ｚ_Ｔは，送信部分路の波抵抗であり， Ｆ_Ｒは，受信周波数であり， Ｘ_Ｔ（Ｆ_Ｒ）は，受信周波数（Ｆ_Ｒ）での共通入出力端子及び送信部分路の波抵
    抗の虚数部であり， ε_Ｒ，ｅｆｆは，送信部分路の有効誘電率である。
15. 【請求項１５】 第１送信部マイクロストリップ共振器と第２送信部マイク
    ロストリップ共振器の間及び第１受信部マイクロストリップ共振器と第２受信部
    マイクロストリップ共振器の間に１つ以上の中間マイクロストリップ共振器が備
    えたことを特徴とする請求項１１に記載の超高周波用フィルタ。
16. 【請求項１６】 前記中間マイクロストリップ共振器は， 他のマイクロストリップ共振器と相合う面上に横断溝を備えたことを特徴とす
    る請求項１５に記載の超高周波用フィルタ。
17. 【請求項１７】 受信部マイクロストリップ共振器の横断溝は四角形，内側
    がラウンドされた反長空形，外側は広く，内側は狭い梯形のうち，いずれか１つ
    の形状に形成され，送信部マイクロストリップ共振器の横断溝は四角形，内側が
    ラウンドされた反長空形，外側は広く，内側は狭い梯形のうち，受信部マイクロ
    ストリップ共振器の横断溝の形状とは，他の形状からなることを特徴とする請求
    項１１，または１６に記載の超高周波フィルタ。
18. 【請求項１８】 前記入出力端子は，マイクロストリップ共振器の上端部の
    所定位置に連結され，入出力端子の連結位置は，連結位置からマイクロストリッ
    プ共振器の中心線までの距離が連結位置までマイクロストリップ共振器上の，横
    断溝の隣接端部での距離よりさらに遠く，フィルタ応答曲線において，フィタの
    中心周波数（Ｆ_０）でのフィルタ動作損失がフィルタの通過帯域の境界（Ｆ_０，
    ±ΔＦ）でのフィルタ動作損失より大きかった同じな位置であることを特徴とす
    る請求項１１，１２，または１４に記載の超高周波用フィルタ。
19. 【請求項１９】 ＢａＴｉ_４Ｏ_９にまたはＺｎＯまたはＣｒ_２，Ｏ_３または
    Ａｌ_２，Ｏ_３またはＡｌ_２，Ｏ_３を混合して誘電体基板を製作する工程と， 科学的処理を通して前記誘電体基板を洗浄する工程と， 前記誘電体基板上に電導性金属層を蒸着する工程と， フォトマスクを使用してマイクロストリップ領域を定義した後，前記電導性金
    属層をエッチングする工程と， 前記誘電体基板を各素子大きさに切断した後，必要とする形態に加工する工程
    からなることを特徴とするマイクロストリップ帯域通過フィルタの製作方法。
20. 【請求項２０】 前記誘電体基板は，その誘電率が３５〜９２に該当（εｒ
    ＝３５〜９２）されることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロストリップ
    帯域通過フィルタの製作方法。
21. 【請求項２１】 前記電導性金属層は，厚さが５００〜２０００ÅのＣｒ層
    と厚さが８〜１０μｍのＣｕ層を順次蒸着させることを特徴とする請求項１９ま
    たは２０に記載のマイクロストリップ帯域通過フィルタの製作方法。
22. 【請求項２２】 前記誘電体基板は， ＢａＴｉ_４Ｏ_９とＺｎＯ，またはＣｒ_２Ｏ_３，またはＡｌ_２Ｏ_３を混合した後
    ，この混合物を１００〜１１０℃の温度で乾燥する段階と， 前記混合物に蒸流水を加えて３〜１０時間の間にミリングする段階と， ミリング段階を経た前記混合物を大きさが１５〜２０μｍのシーブ（ｓｉｅｖ
    ｅ）を使用して誘電体粉末（ｐｏｗｄｅｒ）を渡す段階と， 前記誘電体粉末を１００〜１１０℃の温度で再び乾燥する段階と，前記粉末を
    １１５０℃及び上圧で焼結する段階と， 前記焼結体を蒸流水と混合した後，再びミリングする段階と， ミリング段階を経た前記焼結体を大きさが１５〜２０μｍのシーブを通して前
    記誘電体粉末を渡す段階と， 前記誘電体粉末を１００〜１１０℃の温度で乾燥する段階と， 前記乾燥段階を行った誘電体粉末をパラフィンと混合した後乾燥する段階と， 前記乾燥段階を行った誘電体粉末を圧力Ｐ＝５０〜６０ＭＰａで必要とする基
    板の形態に加工する段階と， 前記加工段階行った誘電体を１３２０〜１３５０℃で炉（ｆｕｒｎａｃｅ）内
    で焼結する段階と， 前記焼結段階を行った誘電体基板をポリシング等の機械的処理を通して誘電体
    基板を完成する段階を経た製作されることを特徴とする請求項１９，または２０
    に記載のマイクロストリップ帯域通過フィルタの製作方法。