JP2005020152A

JP2005020152A - 高周波モジュール

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Publication number: JP2005020152A
Application number: JP2003179368A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fukunaga; 達也福永; Masaaki Ikeda; 雅昭池田; Kiyoshi Hatanaka; 潔畑中
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: US20060284704A1; WO2004114454A1; JP3845394B2; US7403085B2

Abstract

【課題】調整が不要で平衡型の電磁波を出力でき、しかも小型化の容易な高周波モジュールを提供する。
【解決手段】互いに対向して配設された一対のグランド電極６，７および一対のグランド電極６，７間を導通させるスルーホール８で囲まれた領域を有してその領域内をＴＥモードの電磁波が伝搬可能に構成されると共にその領域内に１波長共振器１１が形成された導波管型導波路３と、グランド電極６における１波長共振器１１の各１／２波長共振領域Ａ，Ｂに対応する部位にそれぞれ接続されている一対の出力線路４ａ，４ｂとを備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波などの電磁波（高周波信号）の伝搬に用いられる高周波モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信技術等の進歩により、通信に利用される電波の周波数帯域がＧＨｚ帯のような高周波域に拡がり、通信に利用される通信機器の小形化も進んでいる。このため、この種の通信機器において使用される導波管やフィルタ等の高周波モジュールに対しても、さらなる高周波化および小形化への対応が求められており、特開平６−５３７１１号公報に開示されているような導波管線路や、特開平１１−２８４４０９号公報に開示されているようなこの種の導波管線路を利用したフィルタが開発されている。また、この種の高周波モジュールを接続する接続構造としては、特開２０００−２１６６０５号公報や特開２００３−１１０３０７号公報に開示されているような接続構造が開発されている。
【０００３】
この場合、特開平６−５３７１１号公報に開示されている導波管線路は、同公報中の図１に示すように、導体層（２，３）を有する誘電体基板（１）と、各導体層（２，３）間を接続する２列に配設された複数の導通穴（４）とを備えて構成されている。この導波管線路は、一対の導体層（２，３）と複数の導通穴（４）による疑似的な導体壁とで誘電体材料の四方を囲むことによって導体内の領域を信号伝送用の線路とした疑似矩形導波管路で構成されている。この場合、このような構成の導波管線路は、誘電体導波管線路とも呼ばれている。
【０００４】
また、特開平１１−２８４４０９号公報に開示されているフィルタは、同公報中の図１に示すように、特開平６−５３７１１号公報に開示された導波管線路と同様にして、誘電体基板（２１）、一対の主導体層（２２，２３）および側壁用貫通導体群（２４）によって構成された疑似矩形導波管路としての誘電体導波管線路（２５）の内部に、一対の主導体層（２２，２３）間を電気的に接続（導通）して誘導性窓（結合窓）を形成する複数の貫通導体（２６）を配設して構成されている。このフィルタによれば、配線基板等の誘電体基板内に作り込むことができるため、フィルタを容易に小形化することが可能となっている。
【０００５】
また、特開２０００−２１６６０５号公報に開示されている誘電体導波管線路（疑似矩形導波管路）と線路導体（マイクロストリップ線路）との接続構造は、同公報中の図１に示すように、誘電体導波管線路（１６）の開口端に、線路導体（２０）の端部を挿入すると共に、その端部と一方の主導体層（１２）とを、接続用線路導体（１８）と接続用貫通導体（１７）とにより階段状を成すように電気的に接続する。また、この接続構造は、一対の主導体層（１２，１３）間の間隔を狭くしたいわゆるリッジ導波管構造を構成する。このため、線路導体（２０）から誘電体導波管線路（１６）への高周波信号（電磁波）の伝搬に際しては、線路導体（２０）においてＴＥＭモードで伝搬する電磁波を誘電体導波管線路（１６）においてＴＥモード（ＴＥ_１０モード）で伝搬する電磁波にモード変換する。
【０００６】
一方、特開２００３−１１０３０７号公報に開示されている導波管線路（この例では導波管線路は誘電体導波管フィルタを構成している）と線路導体（マイクロストリップ線路）との接続構造は、同公報中の図１に示すように、誘電体導波管フィルタを構成する誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）の外側に、突出部（１７ａ，１７ｂ）を形成すると共に、誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）の底面から突出部（１７ａ，１７ｂ）に跨って入出力電極となる導体ストリップ線路（１５ａ，１５ｂ）を形成し、この導体ストリップ線路（１５ａ，１５ｂ）を配線基板（１８）上に形成された線路導体としての導体パターン（１９ａ，１９ｂ）に接続する。この接続構造では、各導体パターン（１９ａ，１９ｂ）は、同じ幅に形成された導体ストリップ線路（１５ａ，１５ｂ）を介して誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）の底面でそれぞれ終端される。これにより、誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）の底面に各導体パターン（１９ａ，１９ｂ）を介してＴＥＭモードの入出力信号が流れる。したがって、この入出力信号によって誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）の内部に引き起こされた磁界が誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）の基本共振モード（ＴＥモード（ＴＥ_１０モード））の磁界と結合する結果、導体パターン（１９ａ，１９ｂ）においてＴＥＭモードで伝搬する電磁波を誘電体導波管線路としての誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）においてＴＥモード（ＴＥ_１０モード）で伝搬する電磁波にモード変換し、また誘電体導波管共振器（１１ａ，１１ｄ）においてＴＥモード（ＴＥ_１０モード）で伝搬する電磁波を導体パターン（１９ａ，１９ｂ）においてＴＥＭモードで伝搬する電磁波にモード変換する。
【０００７】
ところで、例えば特開２０００−２１６６０５号公報や特開２００３−１１０３０７号公報に開示されているように、現在提案されている高周波モジュールの多くは、誘電体導波管線路（導波管型導波路）からＴＥＭモードの電磁波を不平衡型の電磁波として出力するものであるが、導波管型導波路から平衡型のＴＥＭモード高周波信号を出力する高周波モジュール（不平衡−平衡変換器。いわゆるバラン）の実現に対する要求もある。このため、この要求に対して、例えば、特許第３３５１３５１号公報に開示されているような高周波波モジュール（誘電体フィルタ）が提案されている。この誘電体フィルタでは、同公報中の図１に示すように、誘電体ブロック（１）の外面に、外部結合線路（２５）の一方端から連続する外部端子（８）、共振線路（５ａ）との間で静電容量を形成する外部端子（６）を形成することによって不平衡−平衡変換回路を構成して、外部端子（６）から容量性結合によって出力される一方の出力信号と、外部端子（８）から誘導性結合によって出力される他方の出力信号との間の位相差を、各結合部分の容量値やインダクタンス値を調整することによって１８０度にしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−５３７１１号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１１−２８４４０９号公報（第４頁、第１図）
【特許文献３】
特開２０００−２１６６０５号公報（第３頁、第１図）
【特許文献４】
特開２００３−１１０３０７号公報（第３頁、第１，５図）
【特許文献５】
特許３３５１３５１号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この特許３３５１３５１号公報に開示されている不平衡−平衡変換回路には、以下の問題点がある。すなわち、この不平衡−平衡変換回路では、２つの出力信号間の位相差を１８０度にするためには、容量性結合の容量値と誘導性結合のインダクタンス値とを調整しなければならない。したがって、この不平衡−平衡変換回路には、調整作業に手間がかかると共に、共振器のほかに、共振器として動作させない信号経路を設ける必要があるために小形化するのが困難であるという問題点が存在する。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであり、調整が不要で平衡型の電磁波を出力でき、しかも小形化の容易な高周波モジュールを提供することを主目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る高周波モジュールは、互いに対向して配設された一対のグランド電極および当該一対のグランド電極間を導通させる導通体で囲まれた領域を有して当該領域内をＴＥモードの電磁波が伝搬可能に構成されると共に当該領域内に１波長共振器が形成された導波管型導波路と、前記一対のグランド電極の内の一方における前記１波長共振器の各１／２波長共振領域に対応する部位にそれぞれ接続されている一対の出力線路とを備えている。
【００１２】
この場合、ＴＥＭモードの電磁波が伝搬可能に前記一対の出力線路を構成するのが好ましい。
【００１３】
また、前記導波管型導波路の内部に形成されると共に前記１波長共振器に連結された１／２波長共振器と、前記一対のグランド電極の内の一方における前記１／２波長共振器に対応する部位に接続されてＴＥＭモードの電磁波をＴＥモードの電磁波として当該１／２波長共振器に入力可能に構成された入力線路とを備えているのが好ましい。ここで、１／２波長共振器と１波長共振器とは、導波路などを介して、または直接に連結することができる。
【００１４】
この場合、結合窓を介して前記１／２波長共振器および前記１波長共振器を互いに連結するのが好ましい。
【００１５】
また、前記１／２波長共振器および前記１波長共振器の間に形成されると共に当該両共振器に結合窓を介して連結される少なくとも１つ以上の他の共振器を備えているのが好ましい。
【００１６】
また、前記導波管型導波路の内部に形成されると共に前記１波長共振器に連結された他の１波長共振器と、前記一対のグランド電極の内の一方における前記他の１波長共振器の各１／２波長共振領域に対応する部位にそれぞれ接続されてＴＥＭモードの電磁波をＴＥモードの電磁波として当該他の１波長共振器に入力可能に構成された一対の入力線路とを備えているのが好ましい。ここで、他の１波長共振器と１波長共振器とは、導波路などを介して、または直接に連結することができる。
【００１７】
この場合、結合窓を介して前記他の１波長共振器および前記１波長共振器を互いに連結するのが好ましい。
【００１８】
また、前記他の１波長共振器および前記１波長共振器の間に形成されると共に当該両共振器に結合窓を介して連結される少なくとも１つ以上の他の共振器を備えているのが好ましい。
【００１９】
また、ストリップ線路、マイクロストリップ線路およびコプレーナ線路のいずれか１つで前記入力線路を構成することができる。
【００２０】
さらに、ストリップ線路、マイクロストリップ線路およびコプレーナ線路のいずれか１つで前記出力線路を構成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る高周波モジュールの好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
最初に、本発明に係る高周波モジュールの構成について、図面を参照して説明する。
【００２３】
高周波モジュール１は、図１に示すように、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する入力線路２、入力線路２と結合してＴＥモード（具体的には、最低次のＴＥ_１０モード）の電磁波を伝搬する導波管型導波路３、および導波管型導波路３と結合してＴＥＭモードの電磁波を伝搬する一対の出力線路４ａ，４ｂを備えている。この場合、導波管型導波路３は、誘電体基板５を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極６，７と、誘電体基板５を貫通することによって一対のグランド電極６，７間を導通させて本発明における導通体として機能する複数のスルーホール８，８，８・・とを備えて誘電体導波管（誘電体導波管路）を構成している。各スルーホール８は、その内面がメタライズされると共に、導波管型導波路３内を伝搬する電磁波の漏出を回避すべく、所定幅（例えば管内信号波長の１／４の幅）以下の間隔で設置されている。この構成により、導波管型導波路３は、一対のグランド電極６，７とスルーホール８とによって囲まれた領域内を、例えば図中のＳ方向に電磁波を漏れなく伝搬させることができる。なお、導波管型導波路３は、本実施の形態のように、その内部が誘電体で満たされた誘電体導波管で構成することもできるし、図示はしないが、内部を空洞にしたキャビティ導波管で構成することもできる。また、図１において、最上層については、その厚みを省略してハッチングを施して図示する。
【００２４】
また、図１に示すように、導波管型導波路３の内部には、誘電体基板５を貫通することによって一対のグランド電極６，７間を導通させる他の複数のスルーホール９，９・・が一列に配設されている。この場合、スルーホール９は、前述したスルーホール８と同一の構造で構成されている。このため、図１，２に示すように、導波管型導波路３内には、各スルーホール９，９・・と各スルーホール８，８・・との隙間に結合窓１２，１２が形成されると共に、導波管型導波路３の入力側に１／２波長共振器１０が形成され、かつ出力側に１波長共振器１１が形成されている。また、１／２波長共振器１０は、１波長共振器１１における各１／２波長共振領域Ａ，Ｂのうちの１／２波長共振領域Ａと結合窓１２を介して磁界結合している。したがって、高周波モジュール１は、フィルタ（具体的にはバンドパスフィルタ）として機能するように構成されている。なお、一例として、導波管型導波路３は、全体の平面視形状がＬ字状となるように１／２波長共振器１０と１波長共振器１１とを配置して構成されているが、１／２波長共振器１０、１波長共振器１１内の１／２波長共振領域Ａ、および１波長共振器１１内の１／２波長共振領域Ｂを一直線上に配置して全体の平面視形状がＩ字状となるように構成してもよい。さらに、導波管型導波路３の内部に、複数の１／２波長共振器１０を多段で形成してもよい。
【００２５】
入力線路２は、図１に示すように、誘電体基板５におけるグランド電極６の形成面上に、誘電体基板５を挟んでグランド電極７と対向するように配設されて、マイクロストリップ線路を構成する。また、入力線路２は、その一端側がグランド電極６における１／２波長共振器１０に対応する部位（言い換えれば、１／２波長共振器１０を構成する部位）に直接的に接続されてその部位と導通する。この構成により、入力線路２は、導波管型導波路３のＥ面（電界に平行な面）において導波管型導波路３と磁界結合する。この場合、導波管型導波路３の伝搬モードがＴＥモードであり、電磁波がＳ方向（Ｚ方向でもある）に伝搬するため、導波管型導波路３のＥ面は図１中のＸＹ平面に平行な面となる。
【００２６】
図３〜図５は、入力線路２と導波管型導波路３との接続部およびその近傍におけるＸＹ断面内での磁界分布をそれぞれ示している。この場合、接続部近傍の入力線路２における磁界Ｈ１は、電磁波の伝搬モードがＴＥＭモードのため、図３に示すように、入力線路２の周囲において環状に分布する。一方、導波管型導波路３における磁界Ｈ２は、ＴＥモード（ＴＥ_１０モード）のため、図４に示すように、その断面内において一方向の向きに分布する。したがって、図５に示すように、接続部における導波管型導波路３のＥ面内において、入力線路２における磁界Ｈ１の方向と導波管型導波路３における磁界Ｈ２の方向とが一致することにより、入力線路２と導波管型導波路３とが磁界結合してＴＥＭモードからＴＥモードへの変換が行われる。つまり、入力線路２から伝搬したＴＥＭモードの電磁波は、ＴＥモードの電磁波として導波管型導波路３内に入力される。
【００２７】
一対の出力線路４ａ，４ｂは、図１に示すように、誘電体基板５を挟んでグランド電極７と対向するようにして誘電体基板５におけるグランド電極６の形成面上にそれぞれ配設されて、入力線路２と同様にしてマイクロストリップ線路を構成する。また、各出力線路４ａ，４ｂは、一端側がグランド電極６における１波長共振器１１の各１／２波長共振領域Ａ，Ｂに対応する部位にそれぞれ直接的に接続されてその部位と導通する。具体的には、図２に示すように、１波長共振器１１の各１／２波長共振領域Ａ，Ｂの長さをそれぞれＬとしたときに、各出力線路４ａ，４ｂは、対応する１／２波長共振領域Ａ，Ｂの各中央部（各１／２波長共振領域Ａ，Ｂの端部からＬ／２だけ離間した位置）にそれぞれ接続されている。このため、各出力線路４ａ，４ｂは、入力線路２と同様にして、１波長共振器１１の１／２波長共振領域Ａにおける磁界Ｈ３の方向と出力線路４ａにおける磁界Ｈ５の方向とが一致し、かつ１波長共振器１１の１／２波長共振領域Ｂにおける磁界Ｈ４の方向と出力線路４ｂにおける磁界Ｈ６の方向とが一致することにより、導波管型導波路３のＥ面（図１中のＸＹ平面に平行な面）において導波管型導波路３と磁界結合する。したがって、一対の出力線路４ａ，４ｂと導波管型導波路３との接続部において、入力線路２のときとは逆にして、ＴＥモードからＴＥＭモードへの変換が行われる。
【００２８】
次いで、高周波モジュール１の動作について説明する。
【００２９】
この高周波モジュール１では、入力線路２に入力されたＴＥＭモードの電磁波は、ＴＥモードの電磁波として１／２波長共振器１０に入力され、さらに１／２波長共振器１０を経由して１波長共振器１１に伝搬される。この場合、図２に模式的に示すように、１波長共振器１１の各１／２波長共振領域Ａ，Ｂ内におけるＨ面（磁界と平行な面、すなわちＸＺ平面に平行な面）内で生じる磁界Ｈ３，Ｈ４の向きは、１波長共振器１１が電磁波に対して共振器として作用する周波数帯域（高周波モジュール１の信号通過帯域）内では常に互いに逆向きとなる。したがって、１波長共振器１１の各１／２波長共振領域Ａ，Ｂにそれぞれ接続された各出力線路４ａ，４ｂにおける各磁界Ｈ５，Ｈ６も、この信号通過帯域内において常に互いに逆向きとなる。この結果、１波長共振器１１から各出力線路４ａ，４ｂに出力されるＴＥＭモードの各電磁波の位相は、この信号通過帯域内において、互いにほぼ１８０度ずれた状態となる。シミュレーション結果によれば、この高周波モジュール１では、図６に示すように、信号通過帯域（約２５ＧＨｚ〜約２５．４ＧＨｚの帯域）を含んでさらに広い周波数帯域（約２４．５ＧＨｚ〜約２６．５ＧＨｚの帯域）において、各出力線路４ａ，４ｂから出力される各電磁波の位相差が１８０度〜１９０度の間でほぼ一定となる。したがって、一対の出力線路４ａ，４ｂからは、平衡型に変換されたＴＥＭモードの電磁波が出力される。つまり、高周波モジュール１は、不平衡−平衡変換器としても機能する。
【００３０】
一方、１／２波長共振領域Ａにおける出力線路４ａが接続されたＥ面内での磁界Ｈ３の強度分布は、図７に示すように、１／２波長共振領域Ａの長さ方向（ＸまたはＺ方向）に関しては、中央部で最も強く、端部に向かうに従って弱くなる（同図中では、磁界Ｈ３の強度を矢印の長さで表している）。また、１／２波長共振領域Ａの厚み方向（Ｙ方向）に関しては、Ｅ面内の磁界Ｈ３の強度分布は、同図に示すようにほぼ均一である。この点に関しては、１／２波長共振領域Ｂにおいても同様であり、しかも、各出力線路４ａ，４ｂは同一の１波長共振器１１内における各１／２波長共振領域Ａ，Ｂのおおよそ同じ位置（両１／２波長共振領域Ａ，Ｂを連結する連結面を中心として互いにおおよそ対称となる部位：この例ではＸ方向におけるほぼ中央部）に接続されている。このため、出力線路４ａ，４ｂが接続された各Ｅ面内の磁界Ｈ３，Ｈ４の強度分布はおおよそ同一となる。したがって、各磁界Ｈ３，Ｈ４とそれぞれ磁界結合する各出力線路４ａ，４ｂの各磁界Ｈ５，Ｈ６も、１波長共振器１１が電磁波に対して共振器として作用する信号通過帯域内において常にほぼ同じ強度となる。この結果、１波長共振器１１を経由して各出力線路４ａ，４ｂから出力されるＴＥＭモードの各電磁波は、その強度がおおよそ一致する。したがって、一対の出力線路４ａ，４ｂからは、マグニチュードバランスの取れた（磁界強度の同じ）平衡型のＴＥＭモードの電磁波が出力される。シミュレーション結果によれば、この高周波モジュール１では、図８に示すように、一対の出力線路４ａ，４ｂから出力される各電磁波は、その強度（減衰量）が信号通過帯域内においてほぼ一致している。なお、一対の出力線路４ａ，４ｂから出力される平衡型のＴＥＭモードの電磁波のマグニチュードバランスは、各出力線路４ａ，４ｂの各１／２波長共振領域Ａ，Ｂへの接続位置を変更することによって調整することができる。
【００３１】
このように、この高周波モジュール１によれば、互いに対向して配設された一対のグランド電極６，７と一対のグランド電極６，７間を導通させる複数のスルーホール８とで囲まれた領域を有してこの領域内をＴＥモードの電磁波が伝搬可能に構成された導波管型導波路３内の出力側に１波長共振器１１を形成すると共に、一対のグランド電極６，７の内の一方のグランド電極６における１波長共振器１１の各１／２波長共振領域Ａ，Ｂに対応する部位に出力線路４ａ，４ｂをそれぞれ接続したことにより、信号通過帯域内において、各出力線路４ａ，４ｂから出力される各電磁波の位相差を無調整でほぼ１８０度にすることができる。したがって、この高周波モジュール１によれば、簡易な構成でありながら、導波管型導波路３を伝搬するＴＥモードの電磁波を無調整で平衡型のＴＥＭモードの電磁波に変換して出力することができる。
【００３２】
また、この高周波モジュール１によれば、結合窓１２，１２を介して１波長共振器１１に連結された１／２波長共振器１０を導波管型導波路３の内部に形成すると共に一方のグランド電極６における１／２波長共振器１０に対応する部位に入力線路２を接続したことにより、入力線路２から入力したＴＥＭモードの電磁波を平衡型のＴＥＭモードの電磁波に変換して一対の出力線路４ａ，４ｂから出力することができる。したがって、高周波モジュール１をいわゆるバランとして機能させることができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、入力線路２および一対の出力線路４ａ，４ｂをマイクロストリップ線路で形成した例を挙げて説明したが、図９に示す高周波モジュール２１のように、入力線路２２および一対の出力線路２４ａ，２４ｂをコプレーナ線路で形成することもできる。この高周波モジュール２１の基本構成は、同図に示すように、高周波モジュール１とほぼ同一であり、入力線路２および出力線路４ａ，４ｂに代えて採用した入力線路２２および一対の出力線路２４ａ，２４ｂのみが相違する。なお、同図では、高周波モジュール１と同じ構成については同じ符号を付し、最上層については、その厚みを省略してハッチングを施して図示する。
【００３４】
この場合、入力線路２２は、誘電体基板５におけるグランド電極６の形成面上において、誘電体基板５を挟んでグランド電極７と対向し、かつグランド電極６によって取り囲まれるようにして形成されている。また、入力線路２２は、その一端側が、グランド電極６における１／２波長共振器１０に対応する部位に直接的に接続されてその部位と導通する。また、入力線路２２を取り囲むグランド電極６は、誘電体基板５を貫通すると共に入力線路２２と平行で、かつ入力線路２２の両側にそれぞれ１列ずつ配設された複数のスルーホール２９（スルーホール８，９と同一構造）によってグランド電極７における対向部位に導通している。この構成により、入力線路２２は、コプレーナ線路として機能する。また、一対の出力線路２４ａ，２４ｂも、それぞれ入力線路２２と同様に形成されて、コプレーナ線路として機能する。
【００３５】
また、上記した実施の形態では、入力線路２および一対の出力線路４ａ，４ｂや、入力線路２２および一対の出力線路２４ａ，２４ｂを、誘電体基板５におけるグランド電極６の形成面上に配設してグランド電極６と直接的に接続する構成を例に挙げて説明したが、上下面にグランド電極６，７を有し、かつその中間部位に他の導体層を備えた誘電体基板を使用することにより、この中間部位の導体層で入力線路および一対の出力線路を形成して高周波モジュールを構成することもできる。具体的に、図１０を参照しつつ、同図に示す高周波モジュール３１の入力線路と導波管型導波路との接続部の構成について説明する。なお、図１０では、接続部の構成の理解を容易にするため、後述するスルーホール３８の手前側に位置するスルーホール８における一部の図示を省略し、１波長共振器１１および一対の出力線路の図示を省略する。また、同図では、中間層としての導体層Ｄの厚みを省略してハッチングを施して図示する。
【００３６】
この高周波モジュール３１では、導体層Ｄを介して２枚の誘電体基板５が積層され、一方の誘電体基板５における表面（同図の上側の誘電体基板５の上面）にグランド電極６が形成されると共に、他方の誘電体基板５における表面（同図の下側の誘電体基板５の下面）に他のグランド電極７が形成されている。また、グランド電極６，７は、２枚の誘電体基板５および導体層Ｄを貫通する複数のスルーホール８によって互いに導通させられている。また、複数のスルーホール８で囲まれた導体層Ｄは、同図に示すように除去されている。これにより、グランド電極６，７およびスルーホール８によって導波管型導波路３３が構成される。また、入力線路３２は、導体層Ｄを利用してストリップ線路で形成されて、図１０，１１に示すように、その一端側が他のスルーホール３８を介してグランド電極７にのみ導通している。また、入力線路３２は、スルーホール８と同様してグランド電極６，７を導通させると共に入力線路３２の両側にそれぞれ１列ずつ配設された複数のスルーホール３９によって挟まれている。この構成により、入力線路３２は、コプレーナ線路として機能する。
【００３７】
この高周波モジュール３１では、図１１に示すように、ＴＥＭモードの電磁波を伝搬する入力線路３２の磁界Ｈ１が、入力線路３２の周囲において環状に分布している。この場合、入力線路３２の一端側にはグランド電極７との間で導通するスルーホール３８が存在しているため、スルーホール３８の存在しない領域（同図中の上側の領域）が結合窓１２として機能する。したがって、導波管型導波路３３のＥ面において入力線路３２における磁界Ｈ１の方向と導波管型導波路３３における磁界Ｈ２の方向とが一致することにより、入力線路３２と導波管型導波路３３とが磁界結合してＴＥＭモードからＴＥモードへの変換が行われる。また、図示はしないが、一対の出力線路も入力線路３２と同様に構成されて、導波管型導波路３３内に形成された１波長共振器（図示せず）のＴＥモードの電磁波を平衡型のＴＥＭモードの電磁波に変換して出力する。
【００３８】
また、上記した各実施の形態では、導波管型導波路３，３３の出力側に１波長共振器１１を形成すると共に、入力側に１／２波長共振器１０を形成することにより、１個の入力線路２（または２２，３２）から入力したＴＥＭモードの電磁波を平衡型のＴＥＭモードの電磁波に変換して一対の出力線路４ａ，４ｂ（または２４ａ，２４ｂ）から出力する高周波モジュール１，２１，３１について説明したが、図１２に模式的に示す高周波モジュール４１のように、導波管型導波路４４の入力側および出力側の両方に１波長共振器４２，４３を形成することにより、平衡入力−平衡出力型の高周波モジュール（例えばフィルタ）を構成することもできる。この場合、入力側に配設した１波長共振器４２の１／２波長共振領域Ｅに一方の入力線路４４ａを配設する共に１／２波長共振領域Ｆに他方の入力線路４４ｂを配設する。また、出力側に配設した１波長共振器４３の１／２波長共振領域Ｇに一方の出力線路４５ａを配設すると共に１／２波長共振領域Ｈに他方の出力線路４５ｂを配設する。また、１波長共振器４２の１／２波長共振領域Ｅと１波長共振器４３の１／２波長共振領域Ｇとの間に、両領域Ｅ，Ｇを結合させるための結合窓４６ａを配設し、１波長共振器４２の１／２波長共振領域Ｆと１波長共振器４３の１／２波長共振領域Ｈとの間には、両領域Ｆ，Ｈを結合させるための結合窓４６ｂを配設する。
【００３９】
この高周波モジュール４１では、１波長共振器４２の一方の入力線路４４ａに入力されて平衡型のＴＥＭモードの電磁波を形成する一方の電磁波（磁界Ｈ４１）は、１波長共振器４２の１／２波長共振領域Ｅ（この領域内の磁界Ｈ４３）、結合窓４６ａおよび１波長共振器４３の１／２波長共振領域Ｇ（この領域内の磁界Ｈ４５）を介して出力線路４５ａにＴＥＭモードの電磁波（磁界Ｈ４７）として出力される。一方、１波長共振器４２の入力線路４４ｂに入力されてＴＥＭモードの電磁波を形成する他方の電磁波（磁界Ｈ４２）は、１波長共振器４２の１／２波長共振領域Ｆ（この領域内の磁界Ｈ４４）、結合窓４６ｂおよび１波長共振器４３の１／２波長共振領域Ｈ（この領域内の磁界Ｈ４６）を介して出力線路４５ｂにＴＥＭモードの電磁波（磁界Ｈ４８）として出力される。したがって、この高周波モジュール４１は、平衡入力−平衡出力側のフィルタとして機能する。
【００４０】
また、高周波モジュール１では、導波管型導波路３の入力側に１／２波長共振器１０を形成すると共に出力側に１波長共振器１１を形成し、かつ結合窓１２，１２を介して１／２波長共振器１０および１波長共振器１１を連結する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、高周波モジュール１Ａは、１／２波長共振器１０および１波長共振器１１の間に形成されると共に両共振器１０，１１に結合窓１２，１２を介して連結される少なくとも１つ以上（同図では、一例として１つ）の他の共振器（同図では、一例として、１／２波長共振器１０と基本動作が同一の１／２波長共振器１０Ａ）を備えて構成されている。また、上記した他の高周波モジュール２１においても、同様にして、１／２波長共振器１０および１波長共振器１１の間に、他の共振器（１波長共振器や１／２波長共振器）を結合窓を介して配設して構成することができる。これらの構成を採用することにより、高周波モジュールを様々な周波数特性のフィルタとして機能させることができる。
【００４１】
また、高周波モジュール４１では、導波管型導波路４４の入力側と出力側とに、１波長共振器４２，４３を１個ずつ形成して結合窓４６ａ，４６ｂを介して両１波長共振器４２，４３を直接結合させる例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、１波長共振器４２，４３は少なくとも導波管型導波路４４の入力側と出力側とに配設されていればよく、図１４に示すように、高周波モジュール４１Ａは、１波長共振器４２（他の１波長共振器）および１波長共振器４３の間に形成されると共に両共振器４２，４３に結合窓４６ａ，４６ｂを介して連結される少なくとも１つ以上（同図では、一例として１つ）の他の共振器（同図では、一例として、１／２波長共振器１０と基本動作が同一の１／２波長共振器４２Ａ）を備えて構成されている。この構成を採用しても、高周波モジュールを様々な周波数特性のフィルタとして機能させることができる。
【００４２】
また、上記した高周波モジュール１（または２１）では、入力線路２（または２２）および一対の出力線路４ａ，４ｂ（または２４ａ，２４ｂ）が共に誘電体基板５におけるグランド電極６の形成面上に形成されているが、入力線路２（または２２）および一対の出力線路４ａ，４ｂ（または２４ａ，２４ｂ）は必ずしも誘電体基板５における同一面上に形成する必要はなく、図示はしないが、例えば、入力線路２（または２２）を誘電体基板５におけるグランド電極６側に形成すると共に一対の出力線路４ａ，４ｂ（または２４ａ，２４ｂ）をグランド電極７側に形成する構成を採用することもできるし、またその逆の構成を採用することもできる。さらに、上記した各実施の形態では、入力線路および出力線路を、ストリップ線路、マイクロストリップ線路およびコプレーナ線路の内の１種類の線路で統一して構成した例について説明したが、入力線路および出力線路が個々に統一されていればよく、入力線路および出力線路を互いに異なる種類の線路で構成することもできる。例えば、入力線路をマイクロストリップ線路で構成すると共に一対の出力線路をコプレーナ線路で構成することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る高周波モジュールによれば、互いに対向して配設された一対のグランド電極および一対のグランド電極間を導通させる導通体で囲まれた領域を有してその領域内をＴＥモードの電磁波が伝搬可能に構成されると共にその領域内に１波長共振器が形成された導波管型導波路と、一対のグランド電極の内の一方における１波長共振器の各１／２波長共振領域に対応する部位にそれぞれ接続されている一対の出力線路とを備えたことにより、信号通過帯域内において、各出力線路から出力される各電磁波の位相差を無調整でほぼ１８０度にすることができる。この結果、この高周波モジュールによれば、従来の高周波モジュールと比較して、簡易な構成でありながら、容量性結合の容量値と誘導性結合のインダクタンス値とを調整する必要がないため、調整作業を不要にすることができると共に、共振器の他に、共振器として動作させない信号経路を設ける必要がなくなるために十分に小形化することができる。また、ＴＥＭモードの電磁波が伝搬可能に一対の出力線路を構成することにより、調整が不要で平衡型のＴＥＭモードの電磁波を一対の出力線路から出力させることができる。
【００４４】
また、本発明に係る高周波モジュールによれば、導波管型導波路の内部に形成されると共に１波長共振器に連結された１／２波長共振器と、一対のグランド電極の内の一方における１／２波長共振器に対応する部位に接続されてＴＥＭモードの電磁波をＴＥモードの電磁波として１／２波長共振器に入力可能に構成された入力線路とを備えたことにより、入力線路から入力したＴＥＭモードの電磁波を平衡型のＴＥＭモードの電磁波に変換して一対の出力線路から出力させることができる。つまり、高周波モジュールをいわゆるバランとして機能させることができる。この場合、結合窓を介して１／２波長共振器および１波長共振器を互いに連結することができる。
【００４５】
また、本発明に係る高周波モジュールによれば、１／２波長共振器および１波長共振器の間に両共振器に結合窓を介して連結される少なくとも１つ以上の他の共振器を備えたことにより、様々な周波数特性のフィルタとして機能させ得る高周波モジュールを提供することができる。
【００４６】
また、本発明に係る高周波モジュールによれば、導波管型導波路の内部に形成されると共に１波長共振器に連結された他の１波長共振器と、一対のグランド電極の内の一方における他の１波長共振器の各１／２波長共振領域に対応する部位にそれぞれ接続されてＴＥＭモードの電磁波をＴＥモードの電磁波として他の１波長共振器に入力可能に構成された一対の入力線路とを備えたことにより、入力した平衡型のＴＥＭモードの電磁波を平衡型のＴＥＭモードの電磁波として出力させることができる。この場合、結合窓を介して他の１波長共振器および１波長共振器を互いに連結することができる。
【００４７】
また、本発明に係る高周波モジュールによれば、他の１波長共振器および１波長共振器の間に両共振器に結合窓を介して連結される少なくとも１つ以上の他の共振器を備えたことにより、様々な周波数特性のフィルタとして機能させ得る高周波モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波モジュール１の構成を示す斜視図である。
【図２】高周波モジュール１の平面図である。
【図３】高周波モジュール１の入力線路２における導波管型導波路３との接続部近傍での磁界Ｈ１の磁界分布を示す説明図である。
【図４】高周波モジュール１の導波管型導波路３における入力線路２との接続部近傍での磁界Ｈ２の磁界分布を示す説明図である。
【図５】高周波モジュール１における入力線路２と導波管型導波路３との接続部での各磁界Ｈ１，Ｈ２の磁界分布（結合状態）を示す説明図である。
【図６】高周波モジュール１における周波数と位相差との関係を示す特性図である。
【図７】高周波モジュール１の導波管型導波路３における出力線路４ａとの接続部近傍での磁界Ｈ３の強度分布を示す説明図である。
【図８】高周波モジュール１における周波数と減衰率との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る高周波モジュール２１の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る高周波モジュール３１における入力線路３２、および入力線路３２と導波管型導波路３３との接続部の構成を示す斜視図である。
【図１１】高周波モジュール３１における入力線路３２と導波管型導波路３３との磁界分布（結合状態）を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る高周波モジュール４１の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る高周波モジュール１Ａの構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る高周波モジュール４１Ａの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，２１，３１，４１，４１Ａ高周波モジュール
２，２２，３２，４４ａ，４４ｂ入力線路
３，３３，４４導波管型導波路
４ａ，４ｂ，２４ａ，２４ｂ，４５ａ，４５ｂ出力線路
５誘電体基板
６，７グランド電極
８，９，２９，３８，３９スルーホール
１０，１０Ａ，４２Ａ１／２波長共振器
１１，４２，４３１波長共振器
１２，４６ａ結合窓

Claims

互いに対向して配設された一対のグランド電極および当該一対のグランド電極間を導通させる導通体で囲まれた領域を有して当該領域内をＴＥモードの電磁波が伝搬可能に構成されると共に当該領域内に１波長共振器が形成された導波管型導波路と、
前記一対のグランド電極の内の一方における前記１波長共振器の各１／２波長共振領域に対応する部位にそれぞれ接続されている一対の出力線路とを備えている高周波モジュール。
前記一対の出力線路は、ＴＥＭモードの電磁波が伝搬可能に構成されている請求項１記載の高周波モジュール。
前記導波管型導波路の内部に形成されると共に前記１波長共振器に連結された１／２波長共振器と、
前記一対のグランド電極の内の一方における前記１／２波長共振器に対応する部位に接続されてＴＥＭモードの電磁波をＴＥモードの電磁波として当該１／２波長共振器に入力可能に構成された入力線路とを備えている請求項１または２記載の高周波モジュール。
前記１／２波長共振器および前記１波長共振器は、結合窓を介して互いに連結されている請求項３記載の高周波モジュール。
前記１／２波長共振器および前記１波長共振器の間に形成されると共に当該両共振器に結合窓を介して連結される少なくとも１つ以上の他の共振器を備えている請求項３記載の高周波モジュール。
前記導波管型導波路の内部に形成されると共に前記１波長共振器に連結された他の１波長共振器と、
前記一対のグランド電極の内の一方における前記他の１波長共振器の各１／２波長共振領域に対応する部位にそれぞれ接続されてＴＥＭモードの電磁波をＴＥモードの電磁波として当該他の１波長共振器に入力可能に構成された一対の入力線路とを備えている請求項１または２記載の高周波モジュール。
前記他の１波長共振器および前記１波長共振器は、結合窓を介して互いに連結されている請求項６記載の高周波モジュール。
前記他の１波長共振器および前記１波長共振器の間に形成されると共に当該両共振器に結合窓を介して連結される少なくとも１つ以上の他の共振器を備えている請求項６記載の高周波モジュール。
前記入力線路は、ストリップ線路、マイクロストリップ線路およびコプレーナ線路のいずれか１つである請求項２から８のいずれかに記載の高周波モジュール。
前記出力線路は、ストリップ線路、マイクロストリップ線路およびコプレーナ線路のいずれか１つである請求項１から９のいずれかに記載の高周波モジュール。