JP2007235857A - 積層型共振器およびフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および低損失化を実現することができ、また、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積層型共振器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１０，２０を備える。一方の１／４波長共振器１０は、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路１１，１２，…１ｎで構成されている。複数の導体線路１１，１２，…１ｎがコムライン結合するように積層配置されていることで、一方の１／４波長共振器１０の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失が少なくなる。同様に、他方の１／４波長共振器２０がコムライン結合された複数の導体線路２１，２２，…２ｎで構成されていることで、他方の１／４波長共振器２０の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失が少なくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の導体が積層された積層型共振器およびそれを用いて構成されたフィルタに関する。

例えば携帯電話機等の無線通信機器に用いられるフィルタには小型化および低損失化の要求がある。そのため、フィルタを構成する共振器にも、小型化および低損失化が求められている。ここで、平衡端子を備えたフィルタとして、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。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２３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２０１と、第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３とを備えている。１／２波長共振器２０１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２１１が接続されている。第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３のそれぞれの短絡（ショート）端が、１／２波長共振器２０１の各開放端に対向するように１／２波長共振器２０１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２０２，２０３のそれぞれの開放端には、平衡出力端子２１２，２１３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。
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

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。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、小型化および低損失化を実現することができる積層型共振器およびフィルタを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、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積層型共振器およびフィルタを提供することにある。

本発明による積層型共振器は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を備え、一対の１／４波長共振器の各１／４波長共振器が、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されているものである。
なお、本発明による積層型共振器において、「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。また、「コムライン結合された複数の導体線路」とは、互いの短絡端同士が対向すると共に、互いの開放端同士が対向するように配置された導体線路群のことをいう。

本発明による積層型共振器において、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、かつ、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。

本発明による積層型共振器では、一対の１／４波長共振器の各１／４波長共振器が複数の導体線路で構成され、それら複数の導体線路がコムライン結合するように積層配置される。これにより、各１／４波長共振器の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失が少なくなる。
また、一対の１／４波長共振器が、インターディジタル結合された構成とされていることで、小型化が容易となる。ここで、一対の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、インターディジタル結合させていないときの各共振器単体での共振周波数ｆ₀（例えば物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数）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、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、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、共振器としての動作周波数に設定することで、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の共振モードでは、各導体群の各共振器に同方向に電流ｉが流れ、擬似的に導体厚みが増えることで、導体損失が少なくなる。

本発明による積層型共振器において、一対の１／４波長共振器の一方の１／４波長共振器に一方の端子が接続されると共に、他方の１／４波長共振器に他方の端子が接続された一対の平衡端子をさらに備えていても良い。
この場合において、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ることが好ましい。このような構成とすることで、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。

また、本発明による積層型共振器において、一対の１／４波長共振器を複数組備え、複数組の一対の１／４波長共振器が、互いに対向するように同一方向に積層配置され、かつ、複数組の一対の１／４波長共振器の各１／４波長共振器が、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されていても良い。
この構成の場合には、複数組の一対の１／４波長共振器における各１／４波長共振器がすべて同一方向に積層配置されるので、例えば複数組の一対の１／４波長共振器を平面方向に並列配置した場合に比べて省面積化しやすい。また、各１／４波長共振器がすべて同一方向に積層配置されていることで、一対の１／４波長共振器間の結合を強くしやすく、一対の平衡端子を接続したときに、広帯域な平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。

また、一対の１／４波長共振器を複数組備えた構成にした場合において、少なくとも１組の一対の平衡端子をさらに備え、かつ、複数組の一対の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、一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、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複数組の一対の１／４波長共振器に接続されていても良い。このような構成とすることで、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。

また、複数組の一対の１／４波長共振器において各１／４波長共振器を構成する導体線路の数が部分的に異なっていても良い。

本発明によるフィルタは、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、第１の共振器に電磁結合された第２の共振器とを備え、第１の共振器と第２の共振器とにおける各１／４波長共振器が、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成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。また、「コムライン結合された複数の導体線路」とは、互いの短絡端同士が対向すると共に、互いの開放端同士が対向するように配置された導体線路群のことをいう。

本発明によるフィルタにおいて、第１の共振器における各一対の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、かつ、第１の共振器と第２の共振器とが第２の共振周波数ｆ₂で電磁結合されていることが好ましい。

本発明によるフィルタでは、第１の共振器と第２の共振器とにおける各１／４波長共振器が複数の導体線路で構成され、それら複数の導体線路がコムライン結合するように積層配置される。これにより、各１／４波長共振器の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失が少なくなる。
また、第１の共振器と第２の共振器とがそれぞれ、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成とされていることで、小型化が容易となる。ここで、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、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、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。また、周波数の低い第２の共振モードでは、各導体群の各共振器に同方向に電流ｉが流れ、擬似的に導体厚みが増えることで、導体損失が少なくなる。

本発明によるフィルタにおいて、第１の共振器は、回転対称軸を有し全体として回転対称な構造とされ、一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、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第１の共振器に接続されていることが好ましい。このような構成とすることで、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。

また、本発明によるフィルタにおいて、第１の共振器と第２の共振器とが、互いに対向するように同一方向に積層配置されていても良い。
この構成の場合には、第１の共振器と第２の共振器とを構成する各１／４波長共振器がすべて同一方向に積層配置されるので、例えば第１の共振器と第２の共振器とを平面方向に並列配置した場合に比べて省面積化しやすい。

また、本発明によるフィルタにおいて、第１の共振器と第２の共振器との間の中間段に配置され、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第３の共振器をさらに備え、第３の共振器における各１／４波長共振器も、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されていても良い。

本発明の積層型共振器によれば、一対の１／４波長共振器の各１／４波長共振器を複数の導体線路で構成し、それら複数の導体線路をコムライン結合して積層配置するようにしたので、各１／４波長共振器の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失を少なくできる。また、一対の１／４波長共振器をインターディジタル結合させるようにしたので、小型化が容易となる。これらにより、小型化および低損失化を実現することができる。また、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、一対の平衡端子を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波長共振器に接続するようにした場合には、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、第１の共振器と第２の共振器とにおける各１／４波長共振器を複数の導体線路で構成し、それら複数の導体線路をコムライン結合して積層配置するようにしたので、各１／４波長共振器の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失を少なくできる。また、第１の共振器と第２の共振器とをそれぞれ、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成するようにしたので、小型化が容易となる。これらにより、小型化および低損失化を実現することができる。また、第１の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、一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とを、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第１の共振器に接続するようにした場合には、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積層型共振器について説明する。
図１は、本実施の形態に係る積層型共振器の基本構成を示している。また、図２は、本実施の形態に係る積層型共振器の等価的な構成を示している。この積層型共振器は、例えばアンテナやフィルタを構成する部品として用いることができる。この積層型共振器は、互い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１０，２０と、一対の１／４波長共振器１０，２０に接続された一対の平衡端子４Ａ，４Ｂとを備えている。

一方の１／４波長共振器１０は、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路１１，１２，…１ｎで構成されている。複数の導体線路１１，１２，…１ｎは、上下方向に互いに隣接して所定間隔をあけて積層配置され、かつ、互いの短絡端同士が対向すると共に、互いの開放端同士が対向するように配置されることでコムライン結合されている。他方の１／４波長共振器２０も同様に、上下方向に互いに隣接して所定間隔をあけて積層配置され、かつ、コムライン結合するように積層配置された他の複数の導体線路２１，２２，…２ｎで構成されている。他方の１／４波長共振器２０において、複数の導体線路２１，２２，…２ｎは、一方の１／４波長共振器１０における複数の導体線路１１，１２，…１ｎの開放端に対向する側の端部が短絡端とされ、複数の導体線路１１，１２，…１ｎの短絡端に対向する側の端部が開放端とされている。これにより、複数の導体線路２１，２２，…２ｎは、一方の１／４波長共振器１０における複数の導体線路１１，１２，…１ｎとは対称的にコムライン結合されている。

ここで、複数の導体線路１１，１２，…１ｎを擬似的に全体として１つの共振器とし、もう一方の複数の導体線路２１，２２，…２ｎを擬似的に全体として他の１つの共振器として考えると、図２に示したように、等価的に、一端が開放端、他端が短絡端とされた一対の１／４波長共振器１０，２０がインターディジタル結合されている構造と考えることができる。なお、インターディジタル結合された一対の共振器とは、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すると共に、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。

一対の１／４波長共振器１０，２０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。回転対称な構造とするため、複数の導体線路１１，１２，…１ｎともう一方の複数の導体線路２１，２２，…２ｎとが同数の導体線路で構成され、線路間隔も同一であることが好ましい。一対の１／４波長共振器１０，２０のうち、一方の１／４波長共振器１０には一方の平衡端子４Ａが接続され、他方の１／４波長共振器２０には他方の平衡端子４Ｂが接続されている。一対の平衡端子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１０，２０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。なお、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを複数組設けるようにしても良い。その場合にも、各組の一対の平衡端子４Ａ，４Ｂがそれぞれ回転対称軸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１０，２０に接続されていることが好ましい。

一対の１／４波長共振器１０，２０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１０，２０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、動作周波数が第２の共振周波数ｆ₂となるように構成されている。

この積層型共振器の主要な構成要素は、ＴＥＭ（Transverse Electro Magnetic）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。

図３は、この積層型共振器の具体的な構成例を示している。この構成例は、誘電体材料よりなる誘電体基板６１を備え、その誘電体基板６１を多層構造としたものである。この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０がそれぞれ、２つの導体線路１１，１２および導体線路２１，２２で構成されている。また、一方の１／４波長共振器１０に一方の平衡端子４Ａが２組接続され、他方の１／４波長共振器２０に他方の平衡端子４Ｂが２組接続されて、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが２組形成されている。誘電体基板６１の内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器１０，２０と、２組の一対の平衡端子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、各線路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。

図示しないが、誘電体基板６１には一対の１／４波長共振器１０，２０の各短絡端を接地するための接地層が設けられている。接地層は例えば誘電体基板６１の上面もしくは底面、または内部に設けることができる。この場合、各導体線路が延在する誘電体基板６１の側面において、各導体線路の各短絡端の表面を露出させ、その露出部分の側面に、接地層に接続するための接続用導体パターンを設け、その接続用導体パターンを介して各導体線路の各短絡端を接地層に導通させるなどすれば良い。また、各導体線路の各短絡端と接地層との間にスルーホールを形成し、そのスルーホールにより両者を導通させるなどしても良い。

次に、本実施の形態に係る積層型共振器の作用を説明する。
この積層型共振器では、一対の１／４波長共振器１０，２０がそれぞれ、複数の導体線路１１，１２，…１ｎおよび２１，２２，…２ｎで構成され、それら複数の導体線路１１，１２，…１ｎおよび２１，２２，…２ｎがそれぞれ、コムライン結合するように積層配置されていることにより、一対の１／４波長共振器１０，２０の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失が少なくなる。以下、この原理について説明する。

図４は、コムライン結合された複数の導体線路１１，１２，…１ｎ内での電流ｉの分布を模式的に示している。また、図５（Ａ），図５（Ｂ）は、コムライン結合した複数の導体線路１１，１２，…１ｎにおける磁界Ｈの分布を模式的に示している。なお、図５（Ａ），図５（Ｂ）では、図４に示した複数の導体線路１１，１２，…１ｎにおいて電流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。図５（Ａ），図５（Ｂ）において電流ｉの流れる方向は紙面に対して直交する方向である。コムライン結合した複数の導体線路１１，１２，…１ｎでは、図５（Ａ）に示したように、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、複数の導体線路１１，１２，…１ｎを積層方向に近づけて強くコムライン結合させると、図５（Ｂ）に示したように、複数の導体線路１１，１２，…１ｎ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。この積層型誘電体共振器では、コムライン結合した複数の導体線路１１，１２，…１ｎに同方向に電流ｉが流れる性質を用いて擬似的に導体厚みを増やし、導体損失を減らしている。なお、もう一方の複数の導体線路２１，２２，…２ｎについても同様である。

また、この積層型共振器では、複数の導体線路１１，１２，…１ｎを擬似的に全体として１つの共振器とし、もう一方の複数の導体線路２１，２２，…２ｎを擬似的に全体として他の１つの共振器として考えると、図２に示したように、等価的に、一端が開放端、他端が短絡端とされた一対の１／４波長共振器１０，２０がインターディジタル結合された１つの積層型共振器が形成される。ここで、一対の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、インターディジタル結合させていないときの各共振器単体での共振周波数ｆ₀（例えば物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数）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、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、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、共振器としての動作周波数に設定することで、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。また、周波数の低い第２の共振モードでは、一対の１／４波長共振器１０，２０の各導体線路に同方向に電流ｉが流れ、擬似的に導体厚みが増えることで、導体損失が減らされる。

次にこのインターディジタル結合することにより得られる作用、効果についてより詳しく説明する。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した一対の１／４波長共振器１０，２０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６は、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１０，２０における第１の共振モードを示し、図７は、その第２の共振モードを示している。なお、図６および図７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１０，２０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１０，２０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１０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２０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１０，２０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波長共振器全体の物理的な回転対称軸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、回転対称構造の場合、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８（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８（Ｂ）は偶モードでの電界Ｅの分布を示している。なお、図８（Ａ），図８（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８（Ａ），図８（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８（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９（Ａ）は、図８（Ａ）と等価な伝送線路を示している。図９（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９（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８（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９（Ｂ）は、図８（Ｂ）と等価な伝送線路を示している。図９（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９（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９（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９（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１０，２０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１０に示したように互いに離れていくことになる。なお、図１０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１０，２０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１０，２０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１０，２０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。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、動作周波数（フィルタとして構成した場合には通過周波数）に設定することで、第１の利点としてまず、動作周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも共振器全体を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６および図７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１０，２０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１０，２０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、導体損失を少なくすることができる。図１１（Ａ），図１１（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１０，２０における磁界Ｈの分布を模式的に示している。なお、図１１（Ａ），図１１（Ｂ）では、図７に示した一対の１／４波長共振器１０，２０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１１（Ａ）に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０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（一対の１／４波長共振器１０，２０同士を近づけると）、図１１（Ｂ）に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０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、本実施の形態によれば、一対の１／４波長共振器１０，２０をそれぞれ複数の導体線路で構成し、それら複数の導体線路をコムライン結合して積層配置するようにしたので、一対の１／４波長共振器１０，２０のそれぞれの導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失を少なくできる。また、一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル結合させるようにしたので、小型化が容易となる。これらにより、小型化および低損失化を実現することができる。また、一対の１／４波長共振器１０，２０が回転対称軸５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４Ａ，４Ｂを回転対称軸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１０，２０に接続するようにしたことで、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。
［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積層型共振器について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る積層型共振器と実質的に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１２は、本実施の形態に係る積層型共振器の基本構成を示している。また、図１３は、本実施の形態に係る積層型共振器の等価的な構成を示している。上記第１の実施の形態に係る積層型共振器が１組の一対の１／４波長共振器１０，２０を備えた構成であるのに対し、本実施の形態に係る積層型共振器は、一対の１／４波長共振器を複数組備え、多段に構成したものである。図１２の構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０との２組備えている。なお、図１２の構成例に限らず、一対の１／４波長共振器を３組以上備えていても良い。

一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０は、互いに対向するように同一方向に積層配置されている。他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０も一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、コムライン結合された複数の導体線路で構成されている。なお、図１２の構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０がそれぞれ、２つの導体線路１１，１２および導体線路２１，２２で構成されると共に、他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０もそれぞれ、２つの導体線路１１１，１１２および導体線路１２１，１２２で構成されている。なお、この構成例に限らず、各１／４波長共振器が３つ以上の導体線路で構成されていても良い。

ここで、一対の１／４波長共振器１１０，１２０において、導体線路１１１，１１２を擬似的に全体として１つの共振器とし、もう一方の導体線路１２１，１２２を擬似的に全体として他の１つの共振器として考えると、一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、図１３に示したように、等価的に、一端が開放端、他端が短絡端とされた一対の１／４波長共振器１１０，１２０がインターディジタル結合されている構造と考えることができる。ここで、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とは互いに電磁結合されているが、図１３の構成例の場合、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３組形成されているとも考えることができる。すなわち、上層側から１／４波長共振器１０，２０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２０，１１０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１１０，１２０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とも考えることができる。

この積層型共振器は、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とを含めた全体としての構造部分で回転対称軸５を有し、全体として回転対称な構造とされている。回転対称な構造とするため、各１／４波長共振器を構成する導体線路の線路間隔も同一であることが好ましい。この積層型共振器において、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂの一方の端子４Ａと他方の端子４Ｂとが、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いずれか２つの１／４波長共振器に接続されていることが好ましい。例えば最上層の１／４波長共振器１０に一方の端子４Ａが接続され、最下層の１／４波長共振器１２０に他方の端子４Ｂが接続すれば良い。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。なお、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを複数組設けるようにしても良い。その場合にも、各組の一対の平衡端子４Ａ，４Ｂがそれぞれ回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置において、１／４波長共振器に接続されていることが好ましい。

ここで、全体として回転対称な構造であれば、各１／４波長共振器を構成する導体線路の数が部分的に異なっていても良い。その一例を図１４に示す。図１４の構成例では、最上層と最下層の１／４波長共振器１０，１２０がそれぞれ、２つの導体線路１１，１２および導体線路１２１，１２２で構成されると共に、中間段の１／４波長共振器２０，１１０がそれぞれ、３つの導体線路２１，２２，２３および導体線路１１１，１１２，１１３で構成されている。このような構成でも、回転対称軸５を有し、全体として回転対称な構造とすることができる。

本実施の形態によれば、複数組の一対の１／４波長共振器における各１／４波長共振器をすべて同一方向に積層配置しているので、例えば複数組の一対の１／４波長共振器を平面方向に並列配置した場合に比べて省面積化しやすい。また、各１／４波長共振器がすべて同一方向に積層配置されていることで、一対の１／４波長共振器間の結合を強くしやすく、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを接続したときに、広帯域な平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。
［第３の実施の形態］

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態に係る積層型共振器を用いたフィルタについて説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る積層型共振器と実質的に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１６は、本実施の形態に係るフィルタの基本構成を示している。また、図１５は、本実施の形態に係るフィルタの等価的な構成を示している。本実施の形態では、入力端側または出力端側の一方にのみ平衡端子を備えると共に、他方に不平衡端子を備えた不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型のフィルタを例に説明する。このフィルタは、第１の共振器１と、第２の共振器２と、第１の共振器１に接続された不平衡端子３と、第２の共振器２に接続された一対の平衡端子４Ａ，４Ｂとを備えている。このフィルタは例えば、不平衡端子３を入力端子とし一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを出力端子とすることで、全体として不平衡入力−平衡出力型のフィルタが構成される。または、不平衡端子３を出力端子とし一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを入力端子とすることで、全体として平衡入力−不平衡出力型のフィルタを構成しても良い。

第２の共振器２の構成は、上記第１の実施の形態に係る積層型共振器と同様であり、互い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１０，２０で構成され、その一対の１／４波長共振器１０，２０に上記第１の実施の形態と同様に一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが接続されている。

第１の共振器１も第２の共振器２と同様に、互い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３０，４０で構成されている。第１の共振器１において、一対の１／４波長共振器３０，４０のうちの１つに不平衡端子３が接続されている。なお、不平衡端子３を複数設け、一対の１／４波長共振器３０，４０の双方に不平衡端子３を接続するようにしても良い。一対の１／４波長共振器３０，４０も一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、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。

第１の共振器１における一対の１／４波長共振器３０，４０も、第２の共振器２における一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、コムライン結合された複数の導体線路で構成されている。なお、図１６の構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０がそれぞれ、２つの導体線路１１，１２および導体線路２１，２２で構成されると共に、第１の共振器１における一対の１／４波長共振器３０，４０もそれぞれ、２つの導体線路３１，３２および導体線路４１，４２で構成されている。なお、この構成例に限らず、各１／４波長共振器が３つ以上の導体線路で構成されていても良い。また、第１の共振器１と第２の共振器２は、それぞれが独立して回転対称な構造であれば良く、第１の共振器１と第２の共振器２とが、それぞれ異なる数の導体線路で構成されていても良い。

ここで、第１の共振器１における一対の１／４波長共振器３０，４０において、導体線路３１，３２を擬似的に全体として１つの共振器とし、もう一方の導体線路４１，４２を擬似的に全体として他の１つの共振器として考えると、一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、図１５に示したように、等価的に、一端が開放端、他端が短絡端とされた一対の１／４波長共振器３０，４０がインターディジタル結合されている構造と考えることができる。

既に上記第１の実施の形態において説明したように、第２の共振器２における一対の１／４波長共振器１０，２０は、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、動作周波数が第２の共振周波数ｆ₂となるように構成されている。第１の共振器１における一対の１／４波長共振器３０，４０も同様に、２つの共振モードとを有し、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で動作するように構成されている。そして、このフィルタは、第１の共振器１と第２の共振器２とが、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−平衡出力型または平衡入力−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１７は、このフィルタの具体的な構成例を示している。この構成例は、図３の積層型共振器の具体的な構成例と同様、誘電体材料よりなる誘電体基板６１を備え、その誘電体基板６１を多層構造としたものである。この構成例では、第２の共振器２において、一方の１／４波長共振器１０に一方の平衡端子４Ａが２組接続され、他方の１／４波長共振器２０に他方の平衡端子４Ｂが２組接続されて、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが２組形成されている。また、第１の共振器１における１／４波長共振器４０に不平衡端子３が２組接続されている。また、この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と一対の１／４波長共振器３０，４０とが平面方向に並列的に配置されている。誘電体基板６１の内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器１０，２０と、一対の１／４波長共振器３０，４０と、２組の不平衡端子３と、２組の一対の平衡端子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、各線路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。

図示しないが、誘電体基板６１には一対の１／４波長共振器１０，２０と一対の１／４波長共振器３０，４０との各短絡端を接地するための接地層が設けられている。接地層は例えば誘電体基板６１の上面もしくは底面、または内部に設けることができる。この場合、各導体線路が延在する誘電体基板６１の側面において、各導体線路の各短絡端の表面を露出させ、その露出部分の側面に、接地層に接続するための接続用導体パターンを設け、その接続用導体パターンを介して各導体線路の各短絡端を接地層に導通させるなどすれば良い。また、各導体線路の各短絡端と接地層との間にスルーホールを形成し、そのスルーホールにより両者を導通させるなどしても良い。

次に、本実施の形態に係るフィルタの作用を説明する。
このフィルタでは、不平衡端子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端子４Ａ，４Ｂから出力される。または、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂから入力された平衡信号が、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端子３から出力される。

ここで、このフィルタでは、第１の共振器１と第２の共振器２とにおける各１／４波長共振器が複数の導体線路で構成され、それら複数の導体線路がコムライン結合するように積層配置されていることにより、第１の共振器１と第２の共振器２とにおける各１／４波長共振器の導体厚が仮想的に厚くなり、導体損失が少なくなる。この原理は、上記第１の実施の形態において図４および図５（Ａ），図５（Ｂ）を参照して説明したとおりである。

また、このフィルタでは、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、従来のフィルタに比べて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。インターディジタル結合することにより得られる作用、効果については、上記第１の実施の形態において説明したとおりである。

なお、本実施の形態における第１の共振器１と第２の共振器２とをそれぞれ、上記第２の実施の形態と同様に、複数組の一対の１／４波長共振器で構成するようにしても良い。
［第４の実施の形態］

次に、本発明の第４の実施の形態に係るフィルタについて説明する。なお、上記第３の実施の形態に係るフィルタと実質的に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１８および図１９は、本実施の形態に係るフィルタの一構成例を示している。なお、図１９はこのフィルタの長手方向の断面構造を示している。上記第３の実施の形態において図１７に示した構成例では、第２の共振器２を構成する一対の１／４波長共振器１０，２０と第１の共振器１を構成する一対の１／４波長共振器３０，４０とが平面方向に並列的に配置されていたが、本実施の形態では、第１の共振器１と第２の共振器２とが互いに対向するように同一方向に積層配置されている。第１の共振器と第２の共振器との配置の方向が異なること以外は、図１７に示した構成例と同様である。

本実施の形態に係るフィルタによれば、第１の共振器１と第２の共振器２とを構成する各１／４波長共振器がすべて同一方向に積層配置されるようにしたので、第１の共振器１と第２の共振器２とを平面方向に並列配置した場合に比べて省面積化しやすい。
［第５の実施の形態］

次に、本発明の第５の実施の形態に係るフィルタについて説明する。なお、上記第３の実施の形態に係るフィルタと実質的に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２１は、本実施の形態に係るフィルタの基本構成を示している。また、図２０は、本実施の形態に係るフィルタの等価的な構成を示している。本実施の形態は、上記第３の実施の形態に係るフィルタにおいて、第１の共振器１と第２の共振器２との間の中間段に、第３の共振器３００をさらに備えたものである。第３の共振器３００は、第１の共振器１および第２の共振器２と同様に、互い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３１０，３２０で構成されている。

第３の共振器３００における一対の１／４波長共振器３１０，３２０も、第２の共振器２における一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、コムライン結合された複数の導体線路で構成されている。なお、図２１の構成例では、第３の共振器３における一対の１／４波長共振器３１０，３２０がそれぞれ、第１の共振器１と第２の共振器２と同様、２つの導体線路３１１，３１２および導体線路３２１，３２２で構成されている。なお、この構成例に限らず、各１／４波長共振器が３つ以上の導体線路で構成されていても良い。

なお、第３の共振器３００を配置する位置は、図１７に示した平面的な構成例に適用する場合には、第１の共振器１と第２の共振器２との間に並列的に平面的に配置される。また、図１８に示した構成例に適用する場合には、第１の共振器１と第２の共振器２との間に、第１の共振器１と第２の共振器２と共に第３の共振器３００を同一方向（上下方向）に積層配置する。また、本実施の形態における第３の共振器３００を、上記第２の実施の形態と同様に、複数組の一対の１／４波長共振器で構成するようにしても良い。
［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３ないし第５の実施の形態では、不平衡入力−平衡出力型または平衡入力−不平衡出力型のフィルタを例に説明したが、本発明は、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たフィルタに適用可能である。すなわち、入出力端双方を平衡端子にした平衡入力−平衡出力型のフィルタにも適用可能である。

図２２は、平衡入力−平衡出力型のフィルタの構成例を示している。この構成例は第１の共振器１に一対の平衡端子３Ａ，３Ｂが接続されている点を除いて、図１５および図１６に示した上記第３の実施の形態に係るフィルタと同様の構成となっている。このフィルタも上記第３の実施の形態に係るフィルタと同様、第１の共振器１と第２の共振器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。なお、この平衡入力−平衡出力型のフィルタについても、上記第４および第５の実施の形態で示した構成を適用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る積層型共振器の基本構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る積層型共振器の等価的な構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る積層型共振器の具体的な構成例を示す斜視図である。 コムライン結合させた共振器内における電流の流れる方向を模式的に示す説明図である。 コムライン結合された２つの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。 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積層型共振器の基本構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る積層型共振器の等価的な構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る積層型共振器の他の構成例を示す構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタの等価的な構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタの基本構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係るフィルタの具体的な構成例を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係るフィルタの具体的な構成例を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係るフィルタの具体的な構成例を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るフィルタの等価的な構成を示す構成図である。 本発明の第５の実施の形態に係るフィルタの基本構成を示す構成図である。 本発明のその他の実施の形態に係るフィルタの等価的な構成を示す構成図である。 従来のバランの基本構造を示す構成図である。

符号の説明

１…第１の共振器、２…第２の共振器、３…不平衡端子、４Ａ，４Ｂ…平衡端子、１０，２０…１／４波長共振器、１１，１２，２１，２２…導体線路。

Claims (11)

1. インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を備え、
   前記一対の１／４波長共振器の各１／４波長共振器が、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されている
   ことを特徴とする積層型共振器。
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、
   かつ、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に記載の積層型共振器。
3. 前記一対の１／４波長共振器の一方の１／４波長共振器に一方の端子が接続されると共に、他方の１／４波長共振器に他方の端子が接続された一対の平衡端子をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型共振器。
4. 前記一対の１／４波長共振器は、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３に記載の積層型共振器。
5. 前記一対の１／４波長共振器を複数組備え、
   前記複数組の一対の１／４波長共振器は、互いに対向するように同一方向に積層配置され、かつ、前記複数組の一対の１／４波長共振器の各１／４波長共振器が、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型共振器。
6. 少なくとも１組の一対の平衡端子をさらに備え、
   かつ、前記複数組の一対の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の一方の端子と他方の端子とが、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複数組の一対の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に記載の積層型共振器。
7. インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、
   前記第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、
   インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、前記第１の共振器に電磁結合された第２の共振器と
   を備え、
   前記第１の共振器と前記第２の共振器とにおける各１／４波長共振器が、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されている
   ことを特徴とするフィルタ。
8. 前記第１の共振器における前記各一対の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、前記第１の共振器と前記第２の共振器とが前記第２の共振周波数ｆ₂で電磁結合されている
   ことを特徴とする請求項７に記載のフィルタ。
9. 前記第１の共振器は、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の一方の端子と他方の端子とが、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第１の共振器に接続されている
   ことを特徴とする請求項７または８に記載のフィルタ。
10. 前記第１の共振器と前記第２の共振器とが、互いに対向するように同一方向に積層配置されている
    ことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のフィルタ。
11. 前記第１の共振器と前記第２の共振器との間の中間段に配置され、インターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第３の共振器をさらに備え、
    前記第３の共振器における前記各１／４波長共振器も、コムライン結合するように積層配置された複数の導体線路で構成されている
    ことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のフィルタ。

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