JP2007060618A - 電子デバイスおよびフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化しやすく、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができるようにした電子デバイスおよびフィルタを提供する。
【解決手段】インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２に、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂを接続する。この電子デバイスは、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器４１，４２の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。そして、この電子デバイスは、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂が動作周波数として設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、平衡端子を備えた電子デバイスおよびフィルタに関する。

平衡端子を備えた電子デバイスとしてフィルタやアンテナがある。平衡端子を備えたフィルタとしては、例えば不平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが知られている。このようなフィルタとして、バランを使用するものがある。バランは、不平衡信号（アンバランス信号）と平衡信号（バランス信号）とを相互変換するものである。携帯電話機等の無線通信機器では、フィルタとして小型化および薄型化への要求がある。
なお、不平衡信号を伝送する線路では、グランド電位に対する１本の信号線の電位により信号が伝送される。平衡信号を伝送する線路では、一対の信号線間の電位差により信号が伝送される。平衡信号は、一対の信号線間を伝送する各信号の位相が互いに１８０°異なり、かつ振幅がほぼ等しければ、一般にバランス特性に優れた状態といえる。

図３４は、バランの一般的な構造を示している。このバランは、１／２波長（λ／２）共振器１０１と、第１および第２の１／４波長共振器１０２，１０３とを備えている。１／２波長共振器１０１は、両端が開放（オープン）端とされ、一方の開放端に不平衡入力端子１１１が接続されている。第１および第２の１／４波長共振器１０２，１０３のそれぞれの短絡（ショート）端が、１／２波長共振器１０１の各開放端に対向するように１／２波長共振器１０１に対向して配置されている。第１および第２の１／４波長共振器１０２，１０３のそれぞれの開放端には、平衡出力端子１１２，１１３が接続され、一対の平衡出力端子が形成されている。

この構造を有するバランとして、特許文献１および特許文献２に記載の積層型バラントランスがある。特許文献１および特許文献２では、各共振器をスパイラル状の導体の線路パターンで形成し、その導体の線路パターンを複数の誘電体基板上に形成して積層構造にすることで、小型化を図っている。また、特許文献３および特許文献４には、平衡出力型のバンドパスフィルタとして、１／２波長共振器を用いた積層型バンドパスフィルタが記載されている。

また、平衡入力もしくは平衡出力を行うアンテナとして、従来、１／２波長共振器を用いるダイポールアンテナが知られている。これは、図３５に示したように、両端が開放端とされた１／２波長共振器３００に、一対の平衡端子３０１，３０２を接続したものである。両端開放型の１／２波長共振器３００における基本共振モードでの電界分布は、図３６に示したように、長手方向の中心部分において電界がゼロとなり、両端部において電界は最大となる。そして、長手方向の中心部分の右側半分と左側半分とで位相が１８０°反転している。従って、位相が１８０°反転する左右対称的な位置に一対の平衡端子３０１，３０２を接続すれば、平衡信号の入出力を行うことができる。そのほか、１つの１／４波長共振器とバランとを組み合わせて平衡入出力を行うアンテナが知られている。これは、不平衡端子を備えた１／４波長共振器にバランを接続することで不平衡信号と平衡信号とを相互変換し、バランを介して平衡入出力を行うものである。また、特許文献５には、平衡入出力を行うダイポールアンテナに関する発明が開示されている。特許文献５には、２つの１／４波長共振器のそれぞれに１つの端子を接続して平衡入出力を行う構成例が開示されている。その構成例では、１／４波長共振器の大きさは、動作周波数の１／４波長で決まる。
特開２００２−１９０４１３号公報 特開２００３−００７５３７号公報 特開２００５−０４５４４７号公報 特開２００５−０８０２４８号公報 特表２００２−５３２９２９号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の積層型バラントランスでは、全体の大きさが１／２波長共振器の大きさ（動作周波数の１／２波長の大きさ）によって制限されてしまい、小型化が困難である。また特許文献１および特許文献２には、各共振器をスパイラル構造にすることも開示されているが、その場合には線路間の不要な結合や物理的な配置のバランスが理想状態から崩れる等の理由で、平衡出力したときの振幅バランスや位相バランスが崩れ、所望の特性が得られないという問題もある。特許文献３および特許文献４に記載の積層型バンドパスフィルタについても同様に、基本的に１／２波長共振器を用いているので、全体の大きさが１／２波長共振器の大きさによって制限されてしまい、小型化が困難である。

また、従来のアンテナにおいても、両端開放型の１／２波長共振器を用いた構成では、アンテナの大きさは動作周波数の１／２波長に依存するので、装置全体を小型化できない。また、１つの１／４波長共振器とバランとを組み合わせた構成では、アンテナの大きさは動作周波数の１／４波長に依存するので、１／２波長共振器を用いた場合に比べれば小型化はできるものの、バランが必要になるので装置全体としてはやはり小型化できない。さらに、特許文献５に開示されているような１／４波長共振器を２つ用いた構成でも、単に２つの１／４波長共振器を用いただけでは、アンテナの大きさは動作周波数の１／４波長に依存し、小型化という点では不十分である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化しやすく、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができるようにした電子デバイスおよびフィルタを提供することにある。

本発明による電子デバイスは、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器と、前記一対の１／４波長共振器の一方に一方の端子が接続されると共に、前記一対の１／４波長共振器の他方に他方の端子が接続された一対の平衡端子とを備えたものである。
なお、本発明による電子デバイスにおいて、「インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器」とは、一方の１／４波長共振器の開放端と他方の１／４波長共振器の短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器の短絡端と他方の１／４波長共振器の開放端とが対向するように配置されることで、互いに電磁結合された共振器のことをいう。

本発明による電子デバイスにおいて、一対の１／４波長共振器は、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有し、その動作周波数が、第２の共振周波数ｆ₂となっていることが好ましい。

本発明による電子デバイスでは、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器に一対の平衡端子が接続されていることで、１／２波長共振器を用いた場合や、単に（インターディジタル結合されていない）１／４波長共振器を２つ用いた場合に比べて、小型化が容易となり、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。
一対の１／４波長共振器をインターディジタル型で、かつ強く結合させると、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ₀（インターディジタル結合させていないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）に対し周波数が高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと、第１の共振周波数ｆ₁よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れ、共振周波数が２つに分離する。この場合において、物理的な長さに対応する共振周波数ｆ₀よりも周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を、デバイスとしての動作周波数に設定することで、デバイスとしての動作周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも小型化が図られる。例えば２．４ＧＨｚ帯を動作周波数としたデバイスを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。また、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードは、一対の１／４波長共振器で互いに逆相となる励振モードなので、バランス特性に優れたものとなる。

本発明による電子デバイスにおいて、一対の１／４波長共振器が回転対称軸を有し、全体として回転対称な構造とされ、一対の平衡端子が、回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において一対の１／４波長共振器に接続されていても良い。
この構成の場合には、バランス特性がより優れた状態で平衡信号が伝送される。

また、本発明による電子デバイスは、一対の１／４波長共振器で受信した電波を一対の平衡端子から平衡信号として出力する受信アンテナ、または一対の平衡端子から入力された平衡信号を一対の１／４波長共振器から電波として送信する送信アンテナとして構成されていても良い。
これにより、小型で、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で送受信可能なアンテナが実現される。

本発明によるフィルタは、入力端側または出力端側においてインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器と、一対の１／４波長共振器の一方に一方の端子が接続されると共に、一対の１／４波長共振器の他方に他方の端子が接続された一対の平衡端子と、一対の１／４波長共振器に電磁結合された他の共振器とを備えているものである。そして、一対の１／４波長共振器が、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有し、かつ、他の共振器と一対の１／４波長共振器とが第２の共振周波数で電磁結合されているものである。
なお、本発明によるフィルタにおいて、「インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器」とは、一方の１／４波長共振器の開放端と他方の１／４波長共振器の短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器の短絡端と他方の１／４波長共振器の開放端とが対向するように配置されることで、互いに電磁結合された共振器のことをいう。

本発明によるフィルタでは、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器に一対の平衡端子が接続され、かつ、他の共振器と一対の１／４波長共振器とが周波数の低い第２の共振周波数で電磁結合されていることで、小型化が容易となり、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。
一対の１／４波長共振器をインターディジタル型で、かつ強く結合させると、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ₀（インターディジタル結合させていないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）に対し周波数が高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと、第１の共振周波数ｆ₁よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れ、共振周波数が２つに分離する。この場合において、物理的な長さに対応する共振周波数ｆ₀よりも周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を、フィルタとしての通過周波数（動作周波数）に設定することで、フィルタとしての通過周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも小型化が図られる。例えば２．４ＧＨｚ帯を通過周波数としたフィルタを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。また、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードは、一対の１／４波長共振器で互いに逆相となる励振モードなので、バランス特性に優れたものとなる。

本発明によるフィルタにおいて、一対の１／４波長共振器が回転対称軸を有し、全体として回転対称な構造とされ、一対の平衡端子が、回転対称軸に対して互いに回転対称な位置に接続されていても良い。
この構成の場合には、バランス特性がより優れた状態で平衡信号が伝送される。

また、本発明によるフィルタにおいて、一対の１／４波長共振器が、誘電体多層基板内において誘電体層を挟んで互いに対向して積層された構造とされ、一対の１／４波長共振器に挟まれた領域にある誘電体層の比誘電率が、他の領域にある誘電体層の比誘電率よりも大きい構成とされていても良い。
この構成の場合には、一対の１／４波長共振器間の結合の相互容量を大きくし、外部Ｑを小さくすることができ、フィルタの周波数特性やバランス特性がより優れた状態で平衡信号が伝送される。

また、本発明によるフィルタにおいて、第１の共振周波数は、入力信号の周波数帯域よりも高いことが好ましい。
さらに、第１の共振周波数をｆ₁、第２の共振周波数をｆ₂としたとき、
ｆ₁＞３ｆ₂
の条件を満たすことが好ましい。
本発明によるフィルタでは、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂をフィルタとしての通過周波数に設定しているので、入力信号の周波数帯域が第１の共振周波数ｆ₁に重なると周波数特性が悪化する。第１の共振周波数ｆ₁を入力信号の周波数帯域よりも高く設定することで、これが防止される。

また、本発明によるフィルタにおいて、一対の平衡端子のそれぞれが、一端が短絡された線路で構成され、一対の平衡端子と一対の１／４波長共振器とが磁界結合により接続されていても良い。
この構成の場合には、線路の長さや、線路と１／４波長共振器との間隔を調整することで、一対の平衡端子と一対の１／４波長共振器との結合調整が容易となる。

また、本発明によるフィルタにおいて、一対の平衡端子のそれぞれの一端部がコンデンサ電極で構成され、一対の平衡端子がコンデンサ電極による容量結合により一対の１／４波長共振器に接続されていても良い。
この構成の場合には、コンデンサ容量を調整することで、一対の平衡端子と一対の１／４波長共振器との結合調整が容易となる。

また、本発明によるフィルタにおいて、一対の１／４波長共振器のそれぞれの開放端側に対向するように、一端が短絡されたコンデンサ電極が設けられていても良い。
この構成の場合には、一対の１／４波長共振器にコンデンサ容量が並列に加わることで、動作周波数としての第２の共振周波数ｆ₂がさらに下がり、より小型化しやすくなる。また、コンデンサ電極の物理的な大きさを変えることでコンデンサ容量の調整ができるので、共振周波数の微調整を行いやすい。

また、本発明によるフィルタにおいて、他の共振器に接続された不平衡端子をさらに備え、かつ、他の共振器が、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器で構成され、不平衡端子が、他の一対の１／４波長共振器の一方に接続されていても良い。
この構成の場合には、不平衡−平衡型のフィルタが構成される。平衡端子に接続される一対の１／４波長共振器と共に、不平衡端子に接続される他の共振器も一対の１／４波長共振器で構成されることで、全体としてより小型化が可能となる。

また、本発明によるフィルタにおいて、他の共振器に接続された他の一対の平衡端子をさらに備え、かつ、他の共振器が、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器で構成され、他の一対の平衡端子の一方の端子が、他の一対の１／４波長共振器の一方に接続され、他方の端子が、他の一対の１／４波長共振器の他方に接続されていても良い。
この構成の場合には、平衡−平衡型のフィルタが構成される。平衡端子に接続される一対の１／４波長共振器と共に、他の一対の平衡端子に接続される他の共振器も一対の１／４波長共振器で構成されることで、全体としてより小型化が可能となる。

また、本発明によるフィルタにおいて、入力端側または出力端側において、偶数個の複数の１／４波長共振器を備えていても良い。そして、複数の１／４波長共振器の隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が複数組形成されていても良い。
この構成の場合には、一対の１／４波長共振器の物理的な長さをより短く設計することができ、より小型化が可能となる。また、小型化とバランス特性の調整とがさらに容易となる。

また、本発明によるフィルタにおいて、入力端側または出力端側において、奇数個の複数の１／４波長共振器を備えていても良い。そして、複数の１／４波長共振器の隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が複数組形成されていても良い。
この構成の場合には、一対の１／４波長共振器の物理的な長さをより短く設計することができ、より小型化が可能となる。

奇数個の複数の１／４波長共振器を備えた構成の場合、一対の平衡端子の一方の端子の接続位置から一方の端子が接続された一方の１／４波長共振器の短絡端までの距離と、一対の平衡端子の他方の端子の接続位置から他方の端子が接続された他方の１／４波長共振器の短絡端までの距離とが異なっていることが好ましい。
また、複数段の一対の１／４波長共振器の少なくとも１つの開放端に、振幅バランス調整用のキャパシタが接続されていても良い。
このような構成とすることで、全体として奇数個の１／４波長共振器の組み合わせで構成されているにも関わらず、バランス特性の調整が容易となる。

本発明の電子デバイスによれば、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器に一対の平衡端子を接続するようにしたので、小型化しやすく、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。

本発明のフィルタによれば、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器に一対の平衡端子を接続し、かつ、他の共振器と一対の１／４波長共振器とを周波数の低い第２の共振周波数で電磁結合するようにしたので、小型化しやすく、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］

まず、本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイスについて説明する。
図１は、本実施の形態に係る電子デバイスの基本構成を示している。この電子デバイスは、共振器４０と、共振器４０に接続された一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂとを備えている。これらの各構成要素は、ＴＥＭ線路により構成されている。ＴＥＭ線路は、例えばストリップラインなどの導体パターンや誘電体基板内部に形成された貫通導体などで構成することができる。なお、ＴＥＭ線路とは、電界および磁界が共に電磁波の進行方向に垂直な断面内にのみ存在する電磁波（ＴＥＭ波）を伝送する伝送線路である。

共振器４０は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２で構成されている。一対の１／４波長共振器４１，４２のうち、一方の１／４波長共振器４１には一方の平衡端子２００Ａが接続され、他方の１／４波長共振器４２には他方の平衡端子２００Ｂが接続されている。一対の１／４波長共振器４１，４２はそれぞれ、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされている。一対の１／４波長共振器４１，４２は、回転対称軸４０Ｃを有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂは、回転対称軸４０Ｃに対して互いに回転対称な位置において一対の１／４波長共振器４１，４２に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。

一対の１／４波長共振器４１，４２は、後述するように、強いインターディジタル結合がなされていることで、第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと第１の共振周波数ｆ₁よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。より詳しくは、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器４１，４２の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。そして、この電子デバイスは、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂が動作周波数として設定されている。

なお、図２に示したように、共振器４０における一対の１／４波長共振器４１，４２を複数組備え、複数段の１／４波長共振器４１，４２，４３，…４ｎ（ｎは４以上の偶数）で構成されていても良い。この場合、隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、その結果、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が複数組形成される。例えば、１／４波長共振器４１、４２によって第１の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器４２、４３によって第２の一対の１／４波長共振器が形成される。このように複数段にすることで、各１／４波長共振器の物理的な長さをより短く設計することができ、より小型化が可能となる。また、全体として偶数個の１／４波長共振器の組み合わせで構成されていることで、バランス特性の調整も容易となる。
なお、複数段の構成とした場合、回転対称軸を有し、全体として回転対称な構造とされていることが好ましい。そして、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂは、その回転対称軸に対して互いに回転対称な位置に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。

図３（Ａ），図３（Ｂ）は、この電子デバイスの具体的な構成例を示している。
なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の斜視図においてＺ方向の側面（ＸＹ面）から見た状態を示している。この電子デバイスは、誘電体材料よりなる誘電体基板２０１を備えている。誘電体基板２０１は多層構造とされ、その内部に導体の線路パターン（ストリップライン）が形成されている。内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器４１，４２と、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂとが形成されている。このような構造は、例えば、シート状の誘電体基板を複数用意し、各共振器および各端子部分をそのシート状の誘電体基板上に導体の線路パターンで形成して、そのシート状の誘電体基板を重ね合わせた積層構造にすることで実現できる。一対の１／４波長共振器４１，４２は、回転対称軸４０Ｃを有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂは、回転対称軸４０Ｃに対して互いに回転対称となる位置において、一対の１／４波長共振器４１，４２に接続されている。

この電子デバイスはさらに、誘電体基板２０１の底面に積層された接地層２０２と、一対の１／４波長共振器４１，４２の短絡端を接地層２０２に導通する導通体２０３，２０４とを備えている。導通体２０３，２０４は、例えば内面がメタライズされたスルーホールで構成されている。なお、接地層２０２を設ける位置は、誘電体基板２０１の上面であっても良いし、誘電体基板２０１の内部であっても良い。

図３（Ａ），図３（Ｂ）に示した電子デバイスは、例えばアンテナとして使用することができる。アンテナとして構成する場合、一対の１／４波長共振器４１，４２で受信した電波を一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂから平衡信号として出力する受信アンテナとして用いることができる。また、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂから入力された平衡信号を一対の１／４波長共振器４１，４２から電波として送信する送信アンテナとして用いることもできる。

次に、本実施の形態に係る電子デバイスの作用を説明する。
この電子デバイスでは、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂに平衡信号が入力される。もしくは、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂから平衡信号が出力される。例えばアンテナとして構成した場合には、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂに平衡な送信信号が入力される。もしくは、一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂから平衡な受信信号が出力される。図４は、図３（Ａ），図３（Ｂ）に示した電子デバイスをアンテナとして用いた場合の放射パターンを示している。図４において放射方向の軸は電界強度（ｄＢ）を示す。放射周波数帯は１．２ＧＨｚとなっている。符号２１１を付した実線の放射パターンは、図３（Ａ）のＹＺ平面内の放射パターンを示している。符号２１２を付した破線の放射パターンは、図３（Ａ）のＸＺ平面内の放射パターンを示している。このように、アンテナとしてバランス特性の優れた良好な放射パターンが得られている。

ここで、本実施の形態に係る電子デバイスでは、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器４１，４２における周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を動作周波数としていることで、小型化が容易となり、平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。以下、この原理について説明する。

ＴＥＭ線路からなる２つの共振器を結合させる手法として、一般にコムライン結合とインターディジタル結合との２種類を挙げることができる。このうち、インターディジタル結合は、非常に強い結合が得られることが知られている。インターディジタル結合とは、一方の共振器の開放端と他方の共振器の短絡端とが対向し、一方の共振器の短絡端と他方の共振器の開放端とが対向するように２つの共振器が対向配置された構造となる結合方法である。

インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器４１，４２では、共振状態を２つの固有な共振モードに分けることができる。図５は、一対の１／４波長共振器４１，４２における第１の共振モードを示し、図６は、その第２の共振モードを示している。なお、図５および図６において、破線で示した曲線は、各共振器における電界Ｅの分布を示している。

第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器４１，４２のそれぞれにおいて開放端側から短絡端側に電流ｉが流れ、それぞれに流れる電流ｉの向きが逆方向となる。この第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器４１，４２で電磁波が同相に励振されている。

一方、第２の共振モードでは、一方の１／４波長共振器４１では開放端側から短絡端側に電流ｉが流れると共に、他方の１／４波長共振器４２では短絡端側から開放端側に電流ｉが流れ、それぞれに流れる電流ｉの向きが同方向となる。すなわち、この第２の共振モードでは、電界Ｅの分布を見ても分かるように、一対の１／４波長共振器４１，４２で電磁波が逆相に励振されている。この第２の共振モードでは、一対の１／４波長共振器４１，４２全体の物理的な回転対称軸４０Ｃに対して互いに回転対称な位置で、電界Ｅの位相が１８０°異なる。

ここで、第１の共振モードの共振周波数は、以下の式（１Ａ）のｆ₁で表され、第２の共振モードの共振周波数は、以下の式（１Ｂ）のｆ₂で表される。式（１Ａ），（１Ｂ）において、ｃは光速、ε_rは実効比誘電率、ｌは共振器の長さを表す

また、Ｚ_eは偶モードの特性インピーダンス、Ｚ_Oは奇モードの特性インピーダンスを表す。左右対称型のカップリング伝送線路において、その伝送線路に伝搬する伝送モードは、偶モードと奇モードとの２種類の独立なモード（互いに干渉しない）に分解される。

図７（Ａ）は、そのカップリング伝送線路の奇モードでの電界Ｅの分布を示し、図７（Ｂ）は偶モードでの電界Ｅの分布を示している。なお、図７（Ａ），図７（Ｂ）において、外周部分はグランド層５０、内部には左右対称の導体線路５１，５２が形成されている。図７（Ａ），図７（Ｂ）では、カップリング伝送線路の伝送方向に直交する断面内での電界分布を示しており、信号の伝送方向は紙面に対して直交する方向である。

図７（Ａ）に示したように、奇モードでは、導体線路５１，５２の対称面に対して電界が垂直に交わり、対称面が仮想的な電気壁５３Ｅとなる。図８（Ａ）は、図７（Ａ）と等価な伝送線路を示している。図８（Ａ）に示したように、対称面を実際の電気壁５３Ｅ（ゼロ電位の壁、グランド）に置き換えることで、１つの導体線路５１だけの線路と等価な構造にすることができる。図８（Ａ）に示した線路での特性インピーダンスが、上記式（１Ａ），（１Ｂ）での奇モードの特性インピーダンスＺ_Oとなる。

一方、偶モードでは、図７（Ｂ）に示したように導体線路５１，５２の対称面に対して電界が平衡になり、磁界が対称面に対して垂直に交わる。偶モードでは、対称面が仮想的な磁気壁５３Ｈとなる。図８（Ｂ）は、図７（Ｂ）と等価な伝送線路を示している。図８（Ｂ）に示したように、対称面を実際の磁気壁５３Ｈ（インピーダンス無限大の壁）に置き換えることで、１つの導体線路５１だけの線路と等価な構造にすることができる。図８（Ｂ）に示した線路での特性インピーダンスが、上記式（１Ａ），（１Ｂ）での偶モードの特性インピーダンスＺ_eとなる。

ここで、一般的に伝送線路の特性インピーダンスＺは、信号ラインの単位長さ当たりのグランドに対する容量Ｃと、信号ラインの単位長さ当たりのインダクタンス成分Ｌとの比で表現される。すなわち、
Ｚ＝√（Ｌ／Ｃ） ……（２）
なお、√は、（Ｌ／Ｃ）全体の平方根を取ることを示す。

奇モードでの特性インピーダンスＺ_Oは、図８（Ａ）の線路構造から、対称面がグランド（電気壁５３Ｅ）となりグランドに対する容量Ｃが大きくなるので、（２）式から、Ｚ_Oの値が小さくなる。一方、偶モードでの特性インピーダンスＺ_eは、図８（Ｂ）の線路構造から、対称面が磁気壁５３Ｈとなるので容量Ｃが小さくなり、（２）式から、Ｚ_eの値が大きくなる。

このことを踏まえてインターディジタル結合した一対の１／４波長共振器４１，４２の共振モードの共振周波数である式（１Ａ），（１Ｂ）を検討する。アークタンジェントの関数は単調増加の関数であるので、式（１Ａ），（１Ｂ）においてｔａｎ^-1に係る部分が大きくなればなるほど共振周波数は大きくなるし、小さくなればなるほど共振周波数は小さくなる。すなわち、奇モードでの特性インピーダンスＺ_Oの値が小さくなり、偶モードでの特性インピーダンスＺ_eの値が大きくなって、それらの差が大きくなればなるほど、式（１Ａ）から第１の共振モードの共振周波数ｆ₁は大きくなり、式（１Ｂ）から第２の共振モードの共振周波数ｆ₂は小さくなる。

従って、結合する伝送路の対称面の比率を大きくしてやれば、第１の共振周波数ｆ₁と第２の共振周波数ｆ₂は、図９に示したように互いに離れていくことになる。なお、図９は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２における共振周波数の分布状態を示している。第１の共振周波数ｆ₁と第２の共振周波数ｆ₂の中間の共振周波数ｆ₀は、線路の物理的な長さによって決まる１／４波長で共振した場合の周波数（インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）となる。ここで、伝送路の対称面の比率を大きくするということは、（２）式から奇モードでの容量Ｃを大きくすることに対応する。容量Ｃを大きくすることは、線路の結合の度合いを強くすることに対応する。従って、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２において、共振器間の結合を強くすればするほど、第１の共振周波数ｆ₁と第２の共振周波数ｆ₂とが大きく分離していくことになる。

一対の１／４波長共振器４１，４２をインターディジタル型で、かつ強く結合させることにより、以下の利点がある。一対の１／４波長共振器４１，４２を強く結合させることで、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ₀が２つに分離する。すなわち、共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと、共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れる。
この場合において、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を、電子デバイスとしての動作周波数に設定することで、第１の利点としてまず、電子デバイスとしての動作周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも小型化することができる。例えば２．４ＧＨｚ帯を動作周波数とした電子デバイスを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。

また、第２の利点として、平衡端子を結合させた場合に優れたバランス特性が得られる。図５および図６を参照して説明したように、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２では、第１の共振モードでは同相に励振され、第２の共振モードでは逆相に励振されている。従って、一対の１／４波長共振器４１，４２をインターディジタル型に強く結合させて第１の共振周波数ｆ₁を十分に高く設定し、第２の共振周波数ｆ₂とは十分に分離させることで、デバイスの動作周波数（＝第２の共振周波数ｆ₂）に対しては同相成分を励振させずに逆相成分だけにすることができる。これによりバランス特性を良好なものとすることができる。この観点から、第１の共振周波数ｆ₁は、伝送する信号の周波数帯域よりも十分に高いことが好ましい。例えば、第１の共振周波数ｆ₁が第２の共振周波数ｆ₂に対し３倍を超える程度であることが好ましい。すなわち、
ｆ₁＞３ｆ₂
の条件を満たすことが好ましい。
周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂をデバイスとしての動作周波数に設定する場合、伝送する信号の周波数帯域が第１の共振周波数ｆ₁に重なると周波数特性が悪化する。第１の共振周波数ｆ₁を伝送する信号の周波数帯域よりも高く設定することで、これが防止される。

さらに、第３の利点として、導体損失を少なくすることができる。図１０（Ａ），図１０（Ｂ）は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２における磁界Ｈの分布を模式的に示している。なお、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）では、図６に示した一対の１／４波長共振器４１，４２における第２の共振モードでの電流ｉの流れる方向に直交する断面内での磁界分布を示している。電流ｉの流れる方向は紙面に対して直交する方向である。第２の共振モードでは、図１０（Ａ）に示したように、一対の１／４波長共振器４１，４２において、断面内で同一方向に（例えば反時計回りに）、磁界Ｈが分布する。この場合、強くインターディジタル結合させると（共振器同士を近づけると）、図１０（Ｂ）に示したように、一対の１／４波長共振器４１，４２を仮想的に１つの導体とみなした状態と同等の磁界分布となる。すなわち、仮想的に導体厚が厚くなるので、導体損失が少なくなる。

以上説明したように、本実施の形態に係る電子デバイスによれば、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器４１，４２に一対の平衡端子２００Ａ，２００Ｂを接続し、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で動作させるようにしたので、１／２波長共振器を用いた場合や、単に（インターディジタル結合されていない）１／４波長共振器を２つ用いた場合に比べて、小型化しやすく、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。さらに、導体損失の少ない信号伝送を行うことができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイスについて説明する。本実施の形態は、電子デバイスとしてフィルタを構成したものであり、入力端または出力端の少なくとも一方に平衡端子を備え、かつ、少なくとも平衡端子を備えた側の共振器が、上記第１のの実施の形態と同様に、インターディジタル結合された少なくとも一対の１／４波長共振器で構成されているものである。平衡端子を備えたフィルタの態様としては、不平衡入力−平衡出力型、平衡入力−不平衡出力型、および平衡入力−平衡出力型の３つがある。

図１１（Ａ）は、本実施の形態に係るフィルタを不平衡入力−平衡出力型に適用した場合の第１の基本構成を示している。この不平衡入力−平衡出力型フィルタは、入力端側に設けられた入力用共振器１と、出力端側に設けられた出力用共振器２と、入力用共振器１に接続された不平衡入力端子３と、出力用共振器２に接続された一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂとを備えている。これらの各構成要素は、ＴＥＭ線路により構成されている。ＴＥＭ線路は、例えばストリップラインなどの導体パターンや誘電体基板内部に形成された貫通導体などで構成することができる。なお、ＴＥＭ線路とは、電界および磁界が共に電磁波の進行方向に垂直な断面内にのみ存在する電磁波（ＴＥＭ波）を伝送する伝送線路である。

出力用共振器２は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器２１，２２で構成されている。一対の１／４波長共振器２１，２２のうち、一方の１／４波長共振器２１には一方の平衡出力端子４Ａが接続され、他方の１／４波長共振器２２には他方の平衡出力端子４Ｂが接続されている。一対の１／４波長共振器２１，２２はそれぞれ、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされている。一対の１／４波長共振器２１，２２は、回転対称軸５を有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂは、回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置において、一対の１／４波長共振器２１，２２に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。

入力用共振器１も、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器１１，１２で構成されている。一対の１／４波長共振器１１，１２はそれぞれ、一端が短絡端とされ、他端が開放端とされている。一対の１／４波長共振器１１，１２のうち、一方の１／４波長共振器１１に不平衡入力端子３が接続されている。一対の１／４波長共振器１１，１２は、回転対称軸６を有し、全体的に回転対称な構造とされている。

一対の１／４波長共振器２１，２２は、上記第１の実施の形態における一対の１／４波長共振器４１，４２と同様、強いインターディジタル結合がなされていることで、第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと第１の共振周波数ｆ₁よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。より詳しくは、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器２１，２２の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。他の一対の１／４波長共振器１１，１２も同様に、２つの共振モードを有している。このフィルタは、入力用共振器１と出力用共振器２とが、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器２１，２２における周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合するように構成されている。これにより、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域とした、不平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。
なお、入力用共振器１と出力用共振器２との間の中間段に共振器が設けられ、その中間段の共振器を含めて、入力用共振器１と出力用共振器２とが第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合されていても良い。

図１１（Ｂ）は、不平衡入力−平衡出力型の第２の基本構成を示している。この不平衡入力−平衡出力型フィルタは図１１（Ａ）の構成に対し、１／４波長共振器１０で構成された入力用共振器１Ａを備えたものである。入力用共振器１Ａは、ＴＥＭ線路により構成されている。１／４波長共振器１０の一端は短絡端とされ、他端は開放端とされている。この例では、不平衡入力端子３は１／４波長共振器１０を構成するＴＥＭ線路の任意の位置に接続されている。図１１（Ａ）と同様、入力用共振器１Ａと出力用共振器２とが、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器２１，２２における第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合するように構成されている。その他の構成は、図１１（Ａ）と同様である。なお、小型化の点では図１１（Ａ）の構成とすることが好ましい。

図１１（Ａ），図１１（Ｂ）の構成例において、平衡出力端子４Ａ，４Ｂに接続された一対の１／４波長共振器２１，２２が、本発明のフィルタにおける「一対の１／４波長共振器」の一具体例に対応する。また、不平衡入力端子３に接続された入力用共振器１，１Ａが、本発明のフィルタにおける「他の共振器」の一具体例に対応し、入力用共振器１における他の一対の１／４波長共振器１１，１２が、本発明のフィルタにおける「他の一対の１／４波長共振器」の一具体例に対応する。

図１２（Ａ）は、本実施の形態に係るフィルタを平衡入力−不平衡出力型に適用した場合の第１の基本構成を示している。この平衡入力−不平衡出力型フィルタは、入力用共振器１と、出力用共振器２と、入力用共振器１に接続された一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂと、出力用共振器２に接続された不平衡出力端子４とを備えている。入力用共振器１と出力用共振器２の構成自体は、図１１（Ａ）に示したフィルタと同様であるが、端子の接続関係が入出力逆となっている。

すなわち、入力用共振器１における一対の１／４波長共振器１１，１２のうち、一方の１／４波長共振器１１には一方の平衡入力端子３Ａが接続され、他方の１／４波長共振器１２には他方の平衡入力端子３Ｂが接続されている。一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂは、回転対称軸６に対して互いに回転対称となるような位置において、一対の１／４波長共振器１１，１２に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。
また、出力用共振器２における一対の１／４波長共振器２１，２２のうち、他方の１／４波長共振器２２に不平衡入力端子４が接続されている。

このフィルタも図１１（Ａ）のフィルタと同様、入力用共振器１と出力用共振器２とが、インターディジタル結合された共振器における周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合するように構成されている。これにより、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域とした、平衡入力−不平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。

図１２（Ｂ）は、平衡入力−不平衡出力型の第２の基本構成を示している。この平衡入力−不平衡出力型フィルタは図１２（Ａ）の構成に対し、１／４波長共振器２０で構成された出力用共振器２Ａを備えたものである。出力用共振器２Ａは、ＴＥＭ線路により構成されている。１／４波長共振器２０の一端は短絡端とされ、他端は開放端とされている。この例では、不平衡出力端子４は１／４波長共振器２０を構成するＴＥＭ線路の任意の位置に接続されている。図１２（Ａ）と同様、入力用共振器１と出力用共振器２Ａとが、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１１，１２における第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合するように構成されている。その他の構成は、図１２（Ａ）と同様である。なお、小型化の点では図１２（Ａ）の構成とすることが好ましい。

図１２（Ａ），図１２（Ｂ）の構成例において、平衡入力端子３Ａ，３Ｂに接続された一対の１／４波長共振器１１，１２が、本発明のフィルタにおける「一対の１／４波長共振器」の一具体例に対応する。また、不平衡出力端子４に接続された出力用共振器２，２Ａが、本発明のフィルタにおける「他の共振器」の一具体例に対応し、出力用共振器２における一対の１／４波長共振器２１，２２が、本発明のフィルタにおける「他の一対の１／４波長共振器」の一具体例に対応する。

図１３は、本実施の形態に係るフィルタを平衡入力−平衡出力型に適用した場合の基本構成を示している。この平衡入力−平衡出力型フィルタは、入力用共振器１と、出力用共振器２と、入力用共振器１に接続された一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂと、出力用共振器２に接続された一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂとを備えている。

このフィルタの入力側の構成（入力用共振器１および平衡入力端子３Ａ，３Ｂ）は、図１２（Ａ）と同様である。また、出力側の構成（出力用共振器２および平衡出力端子４Ａ，４Ｂ）は、図１１（Ａ）と同様である。このフィルタも図１１（Ａ）のフィルタと同様、入力用共振器１と出力用共振器２とが、インターディジタル結合された共振器における周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合するように構成されている。これにより、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域とした、平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。

図１３の構成例において、平衡出力端子４Ａ，４Ｂに接続された一対の１／４波長共振器２１，２２が、本発明のフィルタにおける「一対の１／４波長共振器」の一具体例に対応する。また、平衡入力端子３Ａ，３Ｂに接続された入力用共振器１が、本発明のフィルタにおける「他の共振器」の一具体例に対応し、入力用共振器１における他の一対の１／４波長共振器１１，１２が、本発明のフィルタにおける「他の一対の１／４波長共振器」の一具体例に対応する。

なお、以上の本実施の形態における各構成例において、図１４に示したように、入力用共振器１における一対の１／４波長共振器１１，１２、または出力用共振器２における一対の１／４波長共振器２１，２２を複数組備え、複数段の１／４波長共振器１１，１２，１３，…１ｎ（または１／４波長共振器２１，２２，２３，…２ｎ；ｎは４以上の偶数）で構成されていても良い。この場合、隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、その結果、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が複数組形成される。例えば、１／４波長共振器１１、１２によって第１の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器１２、１３によって第２の一対の１／４波長共振器が形成される。このように複数段にすることで、各１／４波長共振器の物理的な長さをより短く設計することができ、より小型化が可能となる。また、全体として偶数個の１／４波長共振器の組み合わせで構成されていることで、バランス特性の調整も容易となる。
なお、複数段の構成とした場合、回転対称軸を有し、全体として回転対称な構造とされていることが好ましい。そして、一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂ（または平衡出力端子４Ａ，４Ｂ）は、その回転対称軸に対して互いに回転対称な位置に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。

次に、本実施の形態に係るフィルタの作用を説明する。
図１１（Ａ），図１１（Ｂ）の不平衡入力−平衡出力型フィルタでは、不平衡入力端子３から入力された不平衡信号が、入力端と出力端との間の各共振器の作用により、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域としてフィルタリングされ、平衡信号として一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂから出力される。図１２（Ａ），図１２（Ｂ）の平衡入力−不平衡出力型フィルタでは、一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂから入力された平衡信号が、入力端と出力端との間の各共振器の作用により、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域としてフィルタリングされ、不平衡信号として不平衡出力端子４から出力される。図１３の平衡入力−平衡出力型フィルタでは、平衡入力端子３Ａ，３Ｂから入力された平衡信号が、入力端と出力端との間の各共振器の作用により、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域としてフィルタリングされ、平衡信号として一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂから出力される。

ここで、本実施の形態に係るフィルタでは、上記したいずれの構成例においても、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器における周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域としていることで、小型化が容易となり、平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。このインターディジタル結合した一対の１／４波長共振器によって小型化と良好なバランス特性の効果が得られる理由については、上記第１の実施の形態において図５等を参照して説明したとおりである。

本実施の形態に係るフィルタにおいても、上記第１の実施の形態に係る電子デバイスと同様、一対の１／４波長共振器をインターディジタル型で、かつ強く結合させることにより、以下の利点がある。一対の１／４波長共振器を強く結合させることで、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ₀が２つに分離する。すなわち、共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと、共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れる。
この場合において、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を、フィルタとしての通過周波数（動作周波数）に設定することで、第１の利点としてまず、フィルタとしての通過周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも小型化することができる。例えば２．４ＧＨｚ帯を通過周波数としたフィルタを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。

また、第２の利点として、平衡端子を結合させた場合に優れたバランス特性が得られる。図５および図６を参照して説明したように、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器では、第１の共振モードでは同相に励振され、第２の共振モードでは逆相に励振されている。従って、一対の１／４波長共振器をインターディジタル型に強く結合させて第１の共振周波数ｆ₁を十分に高く設定し、第２の共振周波数ｆ₂とは十分に分離させることで、フィルタ通過周波数（＝第２の共振周波数ｆ₂）に対しては同相成分を励振させずに逆相成分だけにすることができる。これによりバランス特性を良好なものとすることができる。この観点から、第１の共振周波数ｆ₁は、入力信号の周波数帯域よりも十分に高いことが好ましい。例えば、第１の共振周波数ｆ₁が第２の共振周波数ｆ₂に対し３倍を超える程度であることが好ましい。すなわち、
ｆ₁＞３ｆ₂
の条件を満たすことが好ましい。
周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂をフィルタとしての通過周波数に設定する場合、入力信号の周波数帯域が第１の共振周波数ｆ₁に重なると周波数特性が悪化する。第１の共振周波数ｆ₁を入力信号の周波数帯域よりも高く設定することで、これが防止される。

さらに、第３の利点として、上記第１の実施の形態に係る電子デバイスと同様、強くインターディジタル結合させることで仮想的に導体厚が厚くなるので、導体損失を少なくすることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係るフィルタによれば、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器に一対の平衡端子を接続し、かつ、他の共振器と一対の１／４波長共振器とを周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で電磁結合するようにしたので、小型化しやすく、かつ平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。さらに、導体損失の少ない信号伝送を行うことができる。
［第２の実施の形態の具体的な構成例］

以下、本実施の形態に係るフィルタの具体的な構成例を説明する。以下では図１１（Ａ）の不平衡入力−平衡出力型フィルタに対応した構成例を基本に説明するが、他の態様のフィルタも同様に構成できる。また、以下の構成例において、上記した基本構成に対応する部分には同一の符号を付す。
＜第１の具体的な構成例＞

図１５（Ａ），図１５（Ｂ）は、本実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示している。図１５（Ｂ）は、出力端側の側面方向から見た状態を示している。このフィルタは、誘電体材料よりなる誘電体基板６１を備えている。誘電体基板６１は多層構造とされ、その内部に導体の線路パターン（ストリップライン）が形成されている。内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器１１，１２からなる入力用共振器１と、一対の１／４波長共振器２１，２２からなる出力用共振器２と、不平衡入力端子３と、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂとが形成されている。このような構造は、例えば、シート状の誘電体基板を複数用意し、各共振器および各端子部分をそのシート状の誘電体基板上に導体の線路パターンで形成して、そのシート状の誘電体基板を重ね合わせた積層構造にすることで実現できる。一対の１／４波長共振器２１，２２は、回転対称軸５を有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂは、回転対称軸５に対して互いに回転対称な位置に接続されている。

誘電体基板６１の上面および底面は接地層とされている。誘電体基板６１において、一対の１／４波長共振器１１，１２の長手方向に対向する両側面には、一対の１／４波長共振器１１，１２を接地層に接続するための接続用導体パターン６２Ａ，６２Ｂが設けられている。一方の１／４波長共振器１１の短絡端は、接続用導体パターン６２Ａに接続され、他方の１／４波長共振器１２の短絡端は、接続用導体パターン６２Ｂに接続されている。同様に、誘電体基板６１において、一対の１／４波長共振器２１，２２の長手方向に対向する両側面には、一対の１／４波長共振器２１，２２を接地層に接続するための接続用導体パターン６３Ａ，６３Ｂが設けられている。一方の１／４波長共振器２１の短絡端は、接続用導体パターン６３Ａに接続され、他方の１／４波長共振器２２の短絡端は、接続用導体パターン６３Ｂに接続されている。

なお、各共振器の長手方向に対向する両側面部分を全面導体として接地層とし、各共振器の短絡端をその接地層に直接短絡するようにしても良い。また、誘電体基板６１の内部に全面導体パターンの接地層を設け、各共振器の短絡端をその内部の接地層に短絡するようにしても良い。

図１６は、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）の構成例によるフィルタの損失特性を示している。符号１２１を付した曲線は一方の平衡出力端子４Ａから出力される信号の通過損失特性を示し、符号１２２を付した曲線は他方の平衡出力端子４Ｂから出力される信号の通過損失特性を示している。符号１２３を付した曲線は不平衡入力端子３から見た反射損失特性を示す。図示したように、このフィルタでは、２．４ＧＨｚ帯を通過帯域とした良好なバンドパスフィルタが実現できている。特に、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂの減衰損失特性が互いにほぼ等しく、振幅バランスに優れたバンドパスフィルタが実現できている。

図１７は、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）の構成例によるフィルタの位相特性を示している。符号１３１を付した曲線は一方の平衡出力端子４Ａから出力される信号の位相特性を示し、符号１３２を付した曲線は他方の平衡出力端子４Ｂから出力される信号の位相特性を示している。図示したように、このフィルタでは、一対の平衡出力信号間の位相が互いにほぼ１８０°異なり、位相バランスにも優れている。
＜第２の具体的な構成例＞

図１８（Ａ），図１８（Ｂ）は、第２の具体的な構成例を示している。図１８（Ｂ）は、出力端側の側面方向から見た状態を示している。このフィルタは、出力用共振器２が多段の構成とされていること以外は、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）に示したフィルタの構成と同様である。このフィルタは、出力用共振器２が、複数段の１／４波長共振器２１，２２，２３，２４を有している。１／４波長共振器２１，２３の短絡端は、接続用導体パターン６３Ａに接続され、１／４波長共振器２２，２４の短絡端は、接続用導体パターン６３Ｂに接続されており、これにより隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、その結果、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が複数組形成されている。具体的には、１／４波長共振器２１、２２によって第１の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器２２、２３によって第２の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器２３、２４によって第３の一対の１／４波長共振器が形成されている。

複数段の１／４波長共振器２１，２２，２３，２４は、回転対称軸５を有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂは、回転対称軸５に対して互いに回転対称な位置に接続されている。図１８（Ａ），図１８（Ｂ）の構成例では、最も下段の１／４波長共振器２１に一方の平衡出力端子４Ａが接続され、最も上段の１／４波長共振器２４に他方の平衡出力端子４Ｂが接続されることにより、回転対称軸５に対して互いに回転対称な位置に接続されている。

ここで、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）および図１８（Ａ），図１８（Ｂ）の各構成例では、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂが１／４波長共振器に直接接続されているが、次に図１９を参照して、共振器に端子が直接接続された場合の結合調整方法について説明する。図１９に示したように、１／４波長共振器７１において、短絡端から距離ｘの位置に出力端子７２が直接接続されているものとする。この場合、距離ｘが小さくなれば１／４波長共振器７１と出力端子７２との結合が弱くなり、逆に大きくなれば結合が強くなる。図１５（Ａ），図１５（Ｂ）および図１８（Ａ），図１８（Ｂ）の各構成例のように、出力用共振器２が全体的に回転対称な構造とされている場合、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂの直接の接続点を互いに回転対称な位置にすることにより、振幅バランスを良くすることができる。
次に、平衡出力端子の結合方法を変えた他の具体的な構成例を説明する。
＜第３の具体的な構成例＞

図２０（Ａ），図２０（Ｂ）は、第３の具体的な構成例を示している。図２０（Ｂ）は、出力端側の側面方向から見た状態を示している。この構成例は、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）の構成例に対し、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂの接続構造が異なる。他の部分は図１５（Ａ），図１５（Ｂ）の構成例と同様である。この構成例では、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂのそれぞれの一端部がコンデンサ電極８１Ａ，８１Ｂで構成されている。そして、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂが、コンデンサ電極８１Ａ，８１Ｂによる容量結合により一対の１／４波長共振器２１，２２に結合され、容量結合により平衡信号が出力されるようになされている。図２１は、その結合部分の等価回路を示している。

一方の平衡出力端子４Ａのコンデンサ電極８１Ａは、開放端側において、一方の１／４波長共振器２１に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置されている。コンデンサ電極８１Ａと１／４波長共振器２１との間は誘電体層となっている。同様に、他方の平衡出力端子４Ｂのコンデンサ電極８１Ｂは、開放端側において、他方の１／４波長共振器２２に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置されている。コンデンサ電極８１Ｂと１／４波長共振器２２との間は誘電体層となっている。

この構成の場合には、結合部分のコンデンサ容量Ｃｉｎを調整することで、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂと一対の１／４波長共振器２１，２２との間の結合調整を容易に行うことができる。コンデンサ容量Ｃｉｎの調整は、コンデンサ電極８１Ａ，８１Ｂの大きさや１／４波長共振器２１，２２との間隔などを変えることで行うことができる。この場合、コンデンサ容量Ｃｉｎを大きくすれば、結合が強くなり、逆に小さくすれば結合が弱くなる。出力用共振器２が全体的に回転対称な構造とされている場合、次の条件を満たすと良好なバランス特性で信号を取り出すことができる。すなわち、第１に、一方の平衡出力端子４Ａと他方の平衡出力端子４Ｂとで、コンデンサ容量Ｃｉｎが同じであること。第２に、コンデンサ電極８１Ａ，８１Ｂの物理的な構造が、回転対称軸５に対し回転対称構造となっていることである。
＜第４の具体的な構成例＞

図２２（Ａ），図２２（Ｂ）は、第４の具体的な構成例を示している。図２２（Ｂ）は、出力端側の側面方向から見た状態を示している。この構成例は、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）の構成例に対し、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂの接続構造が異なる。他の部分は図１５（Ａ），図１５（Ｂ）の構成例と同様である。この構成例では、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂのそれぞれの一端部が磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂで構成されている。そして、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂが、磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂによる磁界結合により一対の１／４波長共振器２１，２２に結合され、磁界結合により平衡信号が出力されるようになされている。

磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂは、一端が短絡された線路で構成されている。一方の平衡出力端子４Ａの磁界結合用線路９１Ａは、一方の１／４波長共振器２１の短絡端側において、一方の１／４波長共振器２１に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置されている。磁界結合用線路９１Ａは、一方の１／４波長共振器２１と共に接続用導体パターン６３Ａに接続されることで、短絡されている。同様に、他方の平衡出力端子４Ｂの磁界結合用線路９１Ｂは、他方の１／４波長共振器２２の短絡端側において、他方の１／４波長共振器２２に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置されている。磁界結合用線路９１Ｂは、他方の１／４波長共振器２２と共に接続用導体パターン６３Ｂに接続されることで、短絡されている。

この構成の場合には、磁界結合の度合いを調整することで、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂと一対の１／４波長共振器２１，２２との間の結合調整を容易に行うことができる。図２４は、結合部分の等価的な構造を示している。結合の強さは、磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂと１／４波長共振器２１，２２との距離ｄを短くすれば強くなり、逆に距離ｄを大きくすれば弱くなる。また、磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂの長さｘを長くすれば結合が強くなり、逆に長さｘを短くすれば結合が弱くなる。出力用共振器２が全体的に回転対称な構造とされている場合、磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂを含めて平衡出力端子４Ａ，４Ｂの物理的な構造が回転対称軸５に対し回転対称構造となっていれば、良好なバランス特性で信号を取り出すことができる。
＜第５の具体的な構成例＞

図２３（Ａ），図２３（Ｂ）は、第５の具体的な構成例を示している。図２３（Ｂ）は、出力端側の側面方向から見た状態を示している。この構成例は、図２２（Ａ），図２２（Ｂ）の構成例と同様、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂを、磁界結合用線路９１Ａ，９１Ｂによる磁界結合により一対の１／４波長共振器２１，２２に結合したものであるが、磁界結合する位置が異なる。図２２（Ａ），図２２（Ｂ）の構成例では、一対の１／４波長共振器２１，２２の短絡端側において磁界結合させる構造にしたが、この構成例では開放端側において磁界結合させている。

すなわち、一方の平衡出力端子４Ａの磁界結合用線路９１Ａは、一方の１／４波長共振器２１の開放端側において、一方の１／４波長共振器２１に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置されている。磁界結合用線路９１Ａは、接続用導体パターン６３Ｂに接続されることで、短絡されている。同様に、他方の平衡出力端子４Ｂの磁界結合用線路９１Ｂは、他方の１／４波長共振器２２の開放端側において、他方の１／４波長共振器２２に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置されている。磁界結合用線路９１Ｂは、接続用導体パターン６３Ａに接続されることで、短絡されている。
この構成の場合における結合調整は、図２２（Ａ），図２２（Ｂ）の構成例と同様である。
＜第６の具体的な構成例＞

図２５は、第６の具体的な構成例を示している。この構成例は、図１８（Ａ），図１８（Ｂ）の構成例に対し、誘電体基板６１内の誘電体層の比誘電率を最適化したものである。この構成例では、１／４波長共振器２１，２２，２３，２４のそれぞれに挟まれた領域にある誘電体層２１１の比誘電率ε_r1が、他の領域にある誘電体層２１２，２１３の比誘電率ε_r2，ε_r3よりも大きい構成とされているものである。すなわち、
ε_r1＞ε_r2，ε_r3
を満たす。なお、誘電体基板６１の上面および底面にグランド層が形成されているものとする。

本実施の形態に係るフィルタにおいて、共振器部分の構造を小型にし、かつ平衡出力端子４Ａ，４Ｂから取り出す信号バランスを良くするためには、１／４波長共振器間の相互容量を大きくすれば良い。相互容量を大きくするためには、誘電体層の材料を比誘電率の大きい材料にすることが考えられる。しかしながら、フィルタ全体の誘電体層を比誘電率の大きい材料で構成してしまうと、共振器のグランドに対する容量も増えてしまう。一般に、フィルタを構成する上で重要なパラメータである外部Ｑは、共振器のグランドに対する容量が大きくなってしまうと値が大きくなってしまう。一方で、周波数を広帯域に通過するフィルタを作るには、より小さい外部Ｑが必要である。これを避けるために、共振器部分とグランド層との間にある誘電体層２１２，２１３の比誘電率ε_r2，ε_r3を、共振器部分の誘電体層２１１の比誘電率ε_r1よりも小さくすれば、フィルタ全体の誘電体層を比誘電率の大きい材料で構成することなく、共振器のグランドに対する容量を小さくすることができる。これにより、外部Ｑを小さくすることができ、フィルタの周波数特性やバランス特性をより優れた状態にすることができる。
＜第７の具体的な構成例＞

図２６（Ａ），図２６（Ｂ）は、第７の具体的な構成例を示している。図２６（Ｂ）は、出力端側の側面方向から見た状態を示している。この構成例は、入力側の一対の１／４波長共振器１１，１２と出力側の一対の１／４波長共振器２１，２２とのそれぞれの開放端側に対向するように、一端が短絡されたコンデンサ電極２５１，２５２，２５３，２５４を設けたものである。コンデンサ電極２５１は、入力側の一方の１／４波長共振器１１の開放端側において、一方の１／４波長共振器１１に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置され、かつ、一端が接続用導体パターン６２Ｂに接続されることで、短絡されている。コンデンサ電極２５２は、入力側の他方の１／４波長共振器１２の開放端側において、他方の１／４波長共振器１２に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置され、かつ、一端が接続用導体パターン６２Ａに接続されることで、短絡されている。コンデンサ電極２５３は、出力側の一方の１／４波長共振器２１の開放端側において、一方の１／４波長共振器２１に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置され、かつ、一端が接続用導体パターン６３Ｂに接続されることで、短絡されている。コンデンサ電極２５４は、出力側の他方の１／４波長共振器２２の開放端側において、他方の１／４波長共振器２２に対し所定間隔を空けて互いに対向するように配置され、かつ、一端が接続用導体パターン６３Ａに接続されることで、短絡されている。

これにより、図２７に示したように、各１／４波長共振器１１，１２，２１，２２の開放端側にコンデンサ容量Ｃａが付加されている。図２８は、各１／４波長共振器と各コンデンサ電極との等価回路を示している。この構成例によれば、各１／４波長共振器１１，１２，２１，２２でできるインダクタタンスＬ１とコンデンサ容量Ｃ１とに、さらにコンデンサ容量Ｃａが並列に加わることで、動作周波数としての第２の共振周波数ｆ₂がさらに下がり、より小型化しやすくなる。また、コンデンサ電極２５１，２５２，２５３，２５４の物理的な大きさを変えることでコンデンサ容量Ｃａの調整ができるので、共振周波数の微調整を行いやすい。
［第３の実施の形態］

次に、本発明の第３の実施の形態に係る電子デバイスとしてのフィルタについて説明する。上記第２の実施の形態では、少なくとも平衡端子を備えた側の共振器がインターディジタル結合された少なくとも一対の１／４波長共振器で構成され、かつ全体として１／４波長共振器を偶数個用いて回転対称な構造にした構成例について説明した。これに対し本実施の形態は、平衡端子を備えた側の共振器を、１／４波長共振器を全体として奇数個用いて構成したものである。以下、出力用共振器２が一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂを備えた場合を例に説明する。なお、入力用共振器１が一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂを備えた場合の構成も同様である。なお、上記第２の実施の形態に係るフィルタと同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２９は、本実施の形態に係るフィルタにおける出力用共振器２Ｂの基本構成を示している。なお、入力用共振器１側の構成は、上記第２の実施の形態に係るフィルタと同様である。この出力用共振器２Ｂは、隣接するもの同士が交互にインターディジタル結合された５つの１／４波長共振器２１，２２，２３，２４，２５の組み合わせで構成されている。なお、全体として３つまたは７つ以上の１／４波長共振器の組み合わせで構成されていても良い。そして、隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が複数組形成されている。図２９の例では、第１および第２の１／４波長共振器２１，２２により第１の一対の１／４波長共振器２２１が形成され、第２および第３の１／４波長共振器２２，２３により第２の一対の１／４波長共振器２２２が形成され、第３および第４の１／４波長共振器２３，２４により第３の一対の１／４波長共振器２２３が形成され、第４および第５の１／４波長共振器２４，２５により第４の一対の１／４波長共振器２２４が形成されている。一方の平衡出力端子４Ａは例えば第１の１／４波長共振器２１に接続され、他方の平衡出力端子４Ｂは例えば第４の１／４波長共振器２４に接続されている。

図３０は、この出力用共振器２Ｂにおける電流の分布について示している。ここで、第１、第３および第５の１／４波長共振器２１，２３，２５がプラス電極であり、第２および第４の１／４波長共振器２２，２４がマイナス電極であるものとする。この場合、プラス電極では短絡端側から開放端側に電流が流れ、マイナス電極では逆に、開放端側から短絡端側に電流が流れるので、位相は１８０°回転している。しかし、プラス電極とマイナス電極とに流れる電流は等しくならず、電極の数に応じたものとなる。図３０の例では、プラス電極に流れる電流はｉ／３、マイナス電極に流れる電流はｉ／２となる。従ってこの場合、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂを構造的に回転対称な位置に接続したとしても、位相バランスは良いが、プラス側とマイナス側とで振幅バランスが揃わない。そこで、振幅バランスの調整を行う必要がある。

図３１を参照して、振幅バランスの調整方法について説明する。図３１に示したように、第１および第４の１／４波長共振器２１，２４において、短絡端から距離ｘの位置に平衡出力端子４Ａ，４Ｂが直接接続されているものとする。各共振器の全体の長さはｌ₀とする。この場合、短絡端からの距離ｘがゼロに近づけば近づくほど信号源に対する平衡出力端子４Ａ，４Ｂの結合が弱くなる。逆に距離ｘがｌ₀に近づくほど結合が強くなる。この性質を利用して、プラス電極側とマイナス電極側とで結合の強さが同じになるように調整すれば、振幅バランスを良くすることができる。この場合、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂの直接の接続点は、構造的には回転対称な位置にはならない。すなわち、第１の１／４波長共振器２１の短絡端から一方の平衡出力端子４Ａの接続点までの距離ｘ１と、第４の１／４波長共振器２４の短絡端から他方の平衡出力端子４Ｂの接続点までの距離ｘ２とが異なることになる。

図３２は、振幅バランスの調整方法の第２の例を示している。この構成例は、各共振器の開放端に振幅バランス調整用のキャパシタを接続したものである。ここでは、図示したように第１、第３および第５の１／４波長共振器２１，２３，２５のプラス電極につながるキャパシタの容量をＣｂ１とし、第２および第４の１／４波長共振器２２，２４のマイナス電極につながるキャパシタの容量をＣａ１とする。この構成の場合には、プラス電極側の容量Ｃｂ１とマイナス電極側の容量Ｃａ１とを調整することで、振幅バランスの調整を行うことができる。

図３３を参照して、容量による振幅バランスの調整方法について説明する。１／４波長共振器の開放端にコンデンサ容量Ｃｉｎが設けられている場合、容量値を大きくすれば、信号源に対する結合が強くなり、逆に小さくすれば結合が弱くなる。この性質を利用して、図３２の構成例においてプラス電極側とマイナス電極側とで結合の強さが同じになるように、容量Ｃｂ１と容量Ｃａ１とを調整すれば、振幅バランスを良くすることができる。

なお、キャパシタの具体的な構成例としては、図２０（Ａ），図２０（Ｂ）に示した構成例と同様に、一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂのそれぞれの一端部をコンデンサ電極８１Ａ，８１Ｂとする方法が考えられる。

このように、本実施の形態に係るフィルタによれば、全体として奇数個の１／４波長共振器の組み合わせで構成されているにも関わらず、容易にバランス特性の調整が可能となる。
［その他の実施の形態］

本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記第１の実施の形態に係る電子デバイスに、上記第２の実施の形態における具体的な構成例の構造を組み合わせることも可能である。例えば、図３（Ａ），図３（Ｂ）で示した構成例において、一対の１／４波長共振器４１，４２のそれぞれの開放端に、図２６（Ａ），図２６（Ｂ）で示した構成例と同様のコンデンサ電極を付加した構造等であっても良い。

また、上記各実施の形態では、平衡端子または不平衡端子を１つのみ設けるようにしたが、それぞれ複数個設けるようにしても良い。例えば、上記第２および第３の実施の形態では、一対の平衡入力端子３Ａ，３Ｂまたは一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂを１組のみ設ける例を示したが、それらを複数組設けるようにしても良い。例えば、図１８（Ａ），図１８（Ｂ）に示した複数段の１／４波長共振器２１，２２，２３，２４を有する構成において、中間段の１／４波長共振器２２，２３にも一対の平衡出力端子４Ａ，４Ｂを設けるようにしても良い。不平衡入力端子３または不平衡出力端子４についても、１つのみならず、複数個設けるようにしても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイスの基本構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイスの基本構成において、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を多段にした例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイスの具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 図３に示した電子デバイスをアンテナとして用いた場合の放射特性を示す特性図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器の第１の共振モードを示す説明図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器の第２の共振モードを示す説明図である。 左右対称型のカップリング伝送線路の伝送モードについての説明図であり、（Ａ）は奇モードでの電界分布を示し、（Ｂ）は偶モードでの電界分布を示す説明図である。 左右対称型のカップリング伝送線路と等価な伝送線路の構造についての説明図であり、（Ａ）はその等価な伝送線路における奇モードを示し、（Ｂ）は偶モードを示す説明図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器における共振周波数の分布状態を示す説明図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器における磁界分布を示す第１の説明図（Ａ）および第２の説明図（Ｂ）である。 本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイスとしてのフィルタを不平衡入力−平衡出力型フィルタに適用した場合の第１の基本構成例（Ａ）および第２の基本構成例（Ｂ）を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタを平衡入力−不平衡出力型フィルタに適用した場合の第１の基本構成例（Ａ）および第２の基本構成例（Ｂ）を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタを平衡入力−平衡出力型フィルタに適用した場合の基本構成の説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの基本構成において、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を多段にした例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの損失特性を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの位相特性を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 平衡出力端子と１／４波長共振器との結合関係を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第３の具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 コンデンサ電極を介して平衡出力端子と１／４波長共振器とを結合する構造の等価回路を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第４の具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第５の具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 磁界結合により平衡出力端子と１／４波長共振器とを結合する構造の等価的な構造を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第６の具体的な構成例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第７の具体的な構成例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第７の具体的な構成例におけるコンデンサ電極部分の等価回路を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第７の具体的な構成例における各１／４波長共振器と各コンデンサ電極との等価回路図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電子デバイスとしてのフィルタの基本構成を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタにおける電流の分布について示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタにおける振幅バランスの調整方法の第１の例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタの基本構成の他の例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタにおける振幅バランスの調整方法の第２の例を示す説明図である。 従来のバランの基本構造を示す説明図である。 従来のアンテナの一構成例を示す説明図である。 １／２波長共振器の電界分布を示す説明図である。

符号の説明

１，１Ａ…入力用共振器、２，２Ａ…出力用共振器、３…不平衡入力端子、３Ａ，３Ｂ…平衡入力端子、４…不平衡出力端子、４Ａ，４Ｂ…平衡出力端子、１０，１１，１２，２０，２１，２２，４１，４２…１／４波長共振器、２００Ａ，２００Ｂ…平衡端子。

Claims (17)

1. インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器と、
   前記一対の１／４波長共振器の一方に一方の端子が接続されると共に、前記一対の１／４波長共振器の他方に他方の端子が接続された一対の平衡端子と
   を備えたことを特徴とする電子デバイス。
2. 前記一対の１／４波長共振器は、インターディジタル結合していないときの前記各１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、前記単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと前記単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有し、
   動作周波数が、前記第２の共振周波数ｆ₂となっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記一対の１／４波長共振器が回転対称軸を有し、全体として回転対称な構造とされ、
   前記一対の平衡端子が、前記回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において前記一対の１／４波長共振器に接続されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 前記一対の１／４波長共振器で受信した電波を前記一対の平衡端子から平衡信号として出力する受信アンテナ、または前記一対の平衡端子から入力された平衡信号を前記一対の１／４波長共振器から電波として送信する送信アンテナとして構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
5. 入力端側または出力端側においてインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器と、
   前記一対の１／４波長共振器の一方に一方の端子が接続されると共に、前記一対の１／４波長共振器の他方に他方の端子が接続された一対の平衡端子と、
   前記一対の１／４波長共振器に電磁結合された他の共振器と
   を備え、
   前記一対の１／４波長共振器は、インターディジタル結合していないときの前記各１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、前記単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと前記単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有し、
   かつ、前記他の共振器と前記一対の１／４波長共振器とが前記第２の共振周波数で電磁結合されている
   ことを特徴とするフィルタ。
6. 前記一対の１／４波長共振器が回転対称軸を有し、全体として回転対称な構造とされ、
   前記一対の平衡端子が、前記回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において前記一対の１／４波長共振器に接続されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のフィルタ。
7. 前記一対の１／４波長共振器が、誘電体多層基板内において誘電体層を挟んで互いに対向して積層された構造とされ、
   前記一対の１／４波長共振器に挟まれた領域にある前記誘電体層の比誘電率が、他の領域にある誘電体層の比誘電率よりも大きい構成とされている
   ことを特徴とする請求項５または６に記載のフィルタ。
8. 前記第１の共振周波数が、入力信号の周波数帯域よりも高い
   ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のフィルタ。
9. 前記一対の平衡端子のそれぞれが、一端が短絡された線路で構成され、前記一対の平衡端子と前記一対の１／４波長共振器とが磁界結合により接続されている
   ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のフィルタ。
10. 前記一対の平衡端子のそれぞれの一端部がコンデンサ電極で構成され、前記一対の平衡端子が前記コンデンサ電極による容量結合により前記一対の１／４波長共振器に接続されている
    ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のフィルタ。
11. 前記一対の１／４波長共振器のそれぞれの開放端側に対向するように、一端が短絡されたコンデンサ電極が設けられている
    ことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のフィルタ。
12. 前記他の共振器に接続された不平衡端子をさらに備え、かつ、前記他の共振器が、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器で構成され、
    前記不平衡端子が、前記他の一対の１／４波長共振器の一方に接続されている
    ことを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１項に記載のフィルタ。
13. 前記他の共振器に接続された他の一対の平衡端子をさらに備え、かつ、前記他の共振器が、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器で構成され、
    前記他の一対の平衡端子の一方の端子が、前記他の一対の１／４波長共振器の一方に接続され、他方の端子が、前記他の一対の１／４波長共振器の他方に接続されている
    ことを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１項に記載のフィルタ。
14. 入力端側または出力端側において、偶数個の複数の１／４波長共振器を備え、
    前記複数の１／４波長共振器の隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、前記隣接する１／４波長共振器によって前記一対の１／４波長共振器が複数組形成されている
    ことを特徴とする請求項５ないし１３のいずれか１項に記載のフィルタ。
15. 入力端側または出力端側において、奇数個の複数の１／４波長共振器を備え、
    前記複数の１／４波長共振器の隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、前記隣接する１／４波長共振器によって前記一対の１／４波長共振器が複数組形成されている
    ことを特徴とする請求項５、または請求項７ないし１３のいずれか１項に記載のフィルタ。
16. 前記複数の１／４波長共振器において、前記一対の平衡端子の一方の端子の接続位置から前記一方の端子が接続された一方の１／４波長共振器の短絡端までの距離と、前記一対の平衡端子の他方の端子の接続位置から前記他方の端子が接続された他方の１／４波長共振器の短絡端までの距離とが異なっている
    ことを特徴とする請求項１５に記載のフィルタ。
17. 前記複数の１／４波長共振器の少なくとも１つの開放端に、振幅バランス調整用のキャパシタが接続されている
    ことを特徴とする請求項１５に記載のフィルタ。

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