JP2009010467A - 高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】高誘電率を有する基板を用いることなく、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を有する高周波フィルタを提供する。
【解決手段】高周波フィルタ１は、高周波信号の伝送線路としての入力線路１１及び出力線路１２の間に、コンデンサ部１３，１５、インダクタ部１４、及び分岐線路１６を形成したものである。コンデンサ部１３，１５及びインダクタ部１４は高周波信号の伝送線路に対して直列に設けられており、コンデンサ部１３，１５は高周波信号に対して容量成分として、インダクタ部１４は高周波信号に対して容量成分としてそれぞれ作用する。分岐線路１６は、高周波信号の伝送線路に対して交差する交差方向に設けられており、高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つの容量部１８と、高周波信号に対して誘導成分として作用する少なくとも１つの誘導部１７とが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号から特定の周波数成分をフィルタリングする高周波フィルタに関する。

図１１は、従来の一般的な分布定数型ハイパスフィルタの一例を示す回路図である。尚、図１１に示すハイパスフィルタ１００は、例えばマイクロストリップラインを用いて形成されるものである。図１１に示す従来のハイパスフィルタ１００は、入力端１０１と出力端１０２との間の伝送線路１０３に対して直列にコンデンサ１０４，１０５を形成し、伝送線路１０３に対して並列に（シャントに）インダクタ１０６〜１０８をそれぞれ形成した５次のハイパスフィルタである。尚、インダクタ１０６〜１０８は、入力端１０１とコンデンサ１０４との間の伝送線路１０３、コンデンサ１０４，１０５間の伝送線路１０３、及びコンデンサ１０５と出力端１０２との間の伝送線路１０３に対してそれぞれ並列に形成されている。

上記構成において、入力端１０１から高周波信号が入力されると、高周波信号に含まれる低周波数成分の多くは、伝送線路１０３に対して直列に接続されたコンデンサ１０４，１０５で遮断され、伝送線路１０３に対して並列に接続されたインダクタ１０６〜１０８に流れ込む。これに対し、高周波信号に含まれる高周波数成分の殆どは、伝送線路１０３に対して直列に接続されたコンデンサ１０４，１０５を通過し、インダクタ１０６〜１０８に流れ込むことなく出力端１０２から出力される。これにより、入力された高周波信号に含まれる高周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタが得られる。

図１２は、一般的なハイパスフィルタの透過特性を示す図である。尚、図１２においては、チェビシェフフィルタの透過特性を示す曲線Ｌ１０と、バタワースフィルタの透過特性を示す曲線Ｌ２０とを図示している。図１２に示す通り、チェビシェフフィルタは、通過域においてリプルΔｒが生ずるが、遮断周波数（カットオフ周波数ｆｃ）近辺の減衰傾度がバタワースフィルタよりも大きい透過特性を有する。これに対し、バタワースフィルタは、減衰傾度がチェビシェフフィルタよりも小さい（緩やかである）が、通過域において平坦な透過特性を有する。尚、図１２に示すバタワースフィルタの減衰傾度は−６ｄＢ／ｏｃｔ（即ち、周波数が２倍になると６ｄＢだけ減衰する特性）である。尚、従来のフィルタ回路の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
特開平６−９７７０１号公報

ところで、近年においては各種電子部品の小型化が要求されている。例えば、高周波信号を扱う携帯電話機においては、外形寸法が小さく、軽量であることが本質的に求められるため、携帯電話機に用いられる高周波フィルタも小型であることが要求される。ここで、上述した一般的なチェビシェフフィルタ又はバタワースフィルタを用いて高周波フィルタを設計しようとすると、設計仕様から完成後の大きさをある程度推定することができるが、小型化を図ろうとすると誘電率の高い基板を用いる必要がある。

また、高周波フィルタには、減衰特性が急峻であるという特性が要求されることが多いが、かかる減衰特性を実現しようとすると多くの次数が必要となって益々大型化してしまい、高誘電率を有する基板を用いることが必須となる。しかしながら、高誘電率を有する基板を用いると、他の基板に形成された回路との間でインピーダンス不整合が生じたり、或いはパターン幅が極めて細くなり製造が困難になる可能性がある。更には、高誘電率を有する基板は高価であるためコストが上昇するととともに、高周波フィルタの基板だけ別基板にする必要があるため実装面から望ましくないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高誘電率を有する基板を用いることなく、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を有する高周波フィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の高周波フィルタは、高周波信号から特定の周波数成分をフィルタリングする高周波フィルタ（１）において、前記高周波信号の伝送線路（１１、１２）に対して直列に設けられ、前記高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つのコンデンサ部（１３、１５）と、前記高周波信号の伝送線路に対して交差する交差方向に設けられ、前記高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つの容量部（１８）と、前記高周波信号に対して誘導成分として作用する少なくとも１つの誘導部（１７）とが形成された分岐線路（１６）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、伝送線路に高周波信号が入力されると、この高周波信号は伝送線路に対して直列に設けられたコンデンサ部を介するとともに、一部が伝送線路に対して交差する方向に設けられて誘導部及び容量部を備える分岐線路を伝播した後で伝送線路に戻り、伝送線路を伝播する高周波信号と合波される。
また、本発明の高周波フィルタは、前記分岐線路の誘導部が、前記高周波信号の伝送線路よりも幅が狭く、前記交差方向に延びる第１パターンからなることを特徴としている。
また、本発明の高周波フィルタは、前記分岐線路の容量部が、前記第１パターンよりも幅が広く、前記交差方向に延びる第２パターンからなることを特徴としている。
また、本発明の高周波フィルタは、前記分岐線路の容量部が、前記交差方向に延びて互いに電磁的に結合する複数の第３パターン（１８ａ、１８ｂ）からなることを特徴としている。
また、本発明の高周波フィルタは、前記分岐線路が、前記高周波信号の伝送線路の少なくとも一方の側から、前記交差方向に沿って延びることを特徴としている。
また、本発明の高周波フィルタは、前記高周波信号の伝送線路に対して直列に設けられ、前記高周波信号に対して誘導成分として作用する少なくとも１つのインダクタ部（１４）を有することを特徴としている。
また、本発明の高周波フィルタは、前記インダクタ部が、前記高周波信号の伝送線路よりも幅が狭く、前記伝送線路に沿う方向に延びる第４パターンからなることを特徴としている。
ここで、本発明の高周波フィルタは、前記分岐線路が、前記インダクタ部をなす前記第４パターンから分岐するよう形成されていることを特徴としている。
また、本発明の高周波フィルタは、前記コンデンサ部が、チップ型のコンデンサ素子（４１、４２）を備えることを特徴としている。
更に、本発明の高周波フィルタは、前記コンデンサ部が、平面視で見た場合に少なくとも一部が前記高周波線路と重なり、前記高周波線路と電磁的に結合することにより前記容量成分が実現される第５パターン（５１、５２）を備えることを特徴としている。

本発明によれば、高周波信号の伝送路に対して直列に設けられて高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つのコンデンサ部に加えて、高周波信号の伝送線路に対して交差する交差方向に設けられ、高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つの容量部と、高周波信号に対して誘導成分として作用する少なくとも１つの誘導部とが形成された分岐線路を備えているため、減衰特性を急峻にすることができるとともに、小型化することができる。これにより、高誘電率を有する基板を用いることなく、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を有する高周波フィルタを提供することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による高周波フィルタについて詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態による高周波フィルタの構成を示す平面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。尚、ここではマイクロストリップラインを用いて形成された高周波フィルタを例に挙げて説明する。図１に示す通り、本実施形態の高周波フィルタ１は、高周波信号の伝送線路としての入力線路１１及び出力線路１２の間に、コンデンサ部１３、インダクタ部１４、コンデンサ部１５、及び分岐線路１６を形成したものである。

入力線路１１は高周波信号が入力される線路であり、出力線路１２は入力線路１１から入力された高周波信号から特定の周波数成分をフィルタリングした信号が出力される線路である。尚、入力線路１１及び出力線路１２は、その幅ｗ１，ｗ２が１ｍｍ程度であり、例えばその特性インピーダンスが５０Ωとなるように設計されている。入力線路１１と出力線路１２とは、コンデンサ部１３、インダクタ部１４、及びコンデンサ部１５を介して互いに電気的に接続されている。

コンデンサ部１３，１５は、高周波信号の伝送線路としての入力線路１１及び出力線路１２に対して直列に設けられ、高周波信号に対して容量成分（キャパシタ）として作用する。具体的には、コンデンサ部１３は、入力線路１１の端部に形成された突出部１１ａと、インダクタ部１４の一端に形成されて突出部１１ａに対して所定の微小間隔をもって配置された幅広部１４ａとを含んでなる。また、コンデンサ部１５は、出力線路１２の端部に形成された突出部１２ａと、インダクタ部１４の他端に形成されて突出部１２ａに対して所定の微小間隔をもって配置された幅広部１４ｂとを含んでなる。尚、上記の突出部１１ａ，１１ｂ及び上記の幅広部１４ａ，１４ｂの大きさ及び幅、並びにそれらの間隔は、必要となる高周波フィルタ１の特性に応じて任意に設定可能である。

インダクタ部１４は、高周波信号の伝送線路としての入力線路１１及び出力線路１２に対して直列となるようコンデンサ部１３，１５の間に設けられ、高周波信号に対して誘導成分（インダクタンス）として作用する。このインダクタ部１４は、その幅ｗ３が入力線路１１及び出力線路１２の幅ｗ１，ｗ２よりも狭く、入力線路１１から出力線路１２に至る方向（伝送線路に沿う方向）に延びる直線状のパターン（第４パターン）からなる。尚、インダクタ部１４の幅及び長さは、必要となる高周波フィルタ１の特性に応じて任意に設定可能である。

分岐線路１６は、インダクタ部１４の一方の側から分岐して、高周波信号の伝送線路としての入力線路１１及び出力線路１２に対して交差する交差方向に延びている。尚、以下の説明では、入力線路１１から出力線路１２に至る方向を「伝送方向」といい、この伝送方向に交差する方向を「交差方向」という。分岐線路１６は、高周波信号に対して誘導成分として作用する誘導部１７と、高周波信号に対して容量成分として作用する容量部１８とが形成されている。分岐線路１６に誘導部１７と容量部１８とを設けるのは、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を実現するためである。尚、ここでは、誘導部１７及び容量部１８をそれぞれ１つずつ有する分岐線路１６を例に挙げて説明するが、誘導部１７及び容量部１８の少なくとも一方が複数設けられていても良い。

誘導部１７は、その幅ｗ４が入力線路１１及び出力線路１２の幅ｗ１，ｗ２よりも狭く、その一端がインダクタ部１４に接続されて交差方向に分岐するように延びる直線状のパターン（第１パターン）からなる。尚、誘導部１７の幅及び長さは、必要となる高周波フィルタ１の特性に応じて任意に設定可能である。容量部１８は、誘導部１７をなすパターンの他端に一端が接続されて交差方向に延び、オープンスタブとして機能する複数の直線状のパターン１８ａ，１８ｂ（第３パターン）からなる。尚、パターン１８ａ，１８ｂの幅ｗ５１，ｗ５２（図２参照）は、任意の幅で良いが、例えば誘導部１７をなすパターンの幅ｗ４と同程度にすることができる。

ここで、容量部１８をなす複数のパターン１８ａ，１８ｂは、互いに電磁的に結合している。つまり、図１に示す通り、パターン１８ａ，１８ｂは所定の間隔をもって離間して配置されているものの、パターン１８ａを伝播する高周波信号の成分の一部がパターン１８ａの途中からパターン１８ｂに伝播し、逆にパターン１８ｂを伝播する高周波信号の成分の一部がパターン１８ｂの途中からパターン１８ａに伝播する。複数のパターン１８ａ，１８ｂを電磁的に結合させるのは、容量成分を大きくするためである。ここで、パターン１８ａ，１８ｂが「電磁的に結合」しているとは、パターン１８ａとパターン１８ｂとの間隔Δｔが、図２に示す誘電体基板ＳＢの厚みｔ０の３倍以下である状態をいう。尚、誘電体基板ＳＢの裏面には、接地電位に設定されるグランドパターン１９が設けられている。

高周波回路を設計する場合において、パターン間を電磁的に絶縁する場合には、経験的にパターンの間隔を誘電体基板ＳＢの厚みｔ０の３倍よりも大きくしている。例えば、誘電体基板ＳＢの厚みｔ０が０．５ｍｍである場合には、パターンの間隔を１．５ｍｍよりも大きくすれば、そのパターン間における高周波信号の伝播を無視することができる。逆に、パターンの間隔が誘電体基板ＳＢの厚みｔ０の３倍以下である場合には、そのパターン間における高周波信号の伝播を無視することができず、パターン間が電磁的に結合しているということができる。以上から、パターン１８ａとパターン１８ｂとの間隔Δｔが誘電体基板ＳＢの厚みｔ０の３倍以下である場合には、パターン１８ａとパターン１８ｂとが「電磁的に結合」しているということができる。

以上の通り、パターン１８ａとパターン１８ｂとの間隔Δｔが誘電体基板ＳＢの厚みｔ０の３倍以下であればパターン１８ａとパターン１８ｂとが「電磁的に結合」しているということはできる。しかしながら、パターン１８ａとパターン１８ｂとの電磁的結合の度合いを示す結合係数ｋを大きくするためには、パターン１８ａとパターン１８ｂとの間隔Δｔを、誘電体基板ＳＢの厚みｔ０以下にすることが望ましい。尚、パターン１８ａ，１８ｂから容量部１８を形成することにより、容量部１８の容量成分の調整を容易に行うことが可能となる。

尚、分岐線路１６の全体で誘導部１７における誘導成分と容量部１８における容量成分の何れが優位になるかは、実現するフィルタ特性に応じて変わる。例えば、高周波フィルタ１の遮断周波数（カットオフ周波数）を高く設定する場合には分岐線路１６は全体として容量成分が優位になり、低く設定する場合には分岐線路１６は全体として誘導成分が優位になる傾向がある。本実施形態において、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を実現する上で重要なのは分岐線路１６に誘導成分と容量成分とが設けられている点であり、分岐線路１６において誘導成分及び容量成分の何れが優位になるかはさほど重要ではない。

以上の高周波フィルタ１が形成される誘電体基板ＳＢは、高誘電率を有する高価な基板ではなく、比誘電率が３．４程度の一般的に用いられるガラスエポキシ基板等の安価な基板である。この誘電体基板ＳＢ上に形成される分岐線路１６の伝送方向に占める大きさは数ｍｍ程度であり、交差方向に占める大きさは十数ｍｍ程度である。尚、図１に示す例においては、高周波信号の伝送線路としての入力線路１１及び出力線路１２に対して直列に２つのコンデンサ部１３，１５を設けているが、１つのみであっても良い。

上記構成において、入力線路１１から入力された高周波信号は、入力線路１１に対して直列に接続されたコンデンサ部１３を介してインダクタ部１４に至り、インダクタ部１４をそのまま伝播する信号と、分岐線路１６を伝播する信号とに分岐される。分岐された信号は、分岐線路１６の誘導部１７を介して容量部１８に至り、その成分の一部が容量部１８をなすパターン１８ａ，１８ｂ間で互いに伝播する。そして、容量部１８で反射された信号は誘導部１７を介してインダクタ部１４に至り、インダクタ部１４をそのまま伝播する信号と合成された後にコンデンサ部１５を介して出力線路１２に至る。

図３は、本発明の第１実施形態による高周波フィルタの透過特性を示す図である。図３において、符号Ｔ１１を付した曲線は高周波フィルタ１の透過特性を示す曲線である。尚、正確には、曲線Ｔ１１は、高周波フィルタ１を四端子回路としてみた場合の散乱パラメータ（Ｓパラメータ）Ｓ２１の周波数特性を示している。

図３を参照すると、周波数が３ＧＨｚよりも高い周波数領域では、透過率がほぼ０［ｄＢ］と一定である。これに対し、周波数が２．８ＧＨｚ付近では、周波数が下がるにつれて急激に透過量が減少し始め、周波数が２〜２．６ＧＨｚ付近では透過率が急激に低下することが分かる。これから、図１に示す高周波フィルタ１は、ハイパスフィルタの透過特性を有することが分かる。また、２〜２．６ＧＨｚ付近における透過特性を示す曲線Ｔ１１を参照すると、減衰傾度が大きく、減衰特性が急峻であることが分かる。以上から、図１に示す第１実施形態による高周波フィルタ１は、高誘電率を有する基板を用いることなく、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を有することが分かる。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による高周波フィルタの構成を示す平面図である。図４に示す通り、本実施形態の高周波フィルタ２は、図１に示す高周波フィルタ１を複数縦続接続したものである。つまり、高周波信号の伝送線路としての入力線路２１及び出力線路２２の間に、各々が図１に示すインダクタ部１４と分岐線路１６とからなる４つのフィルタ部２３〜２６を配置したものである。但し、フィルタ部２３〜２６は、その容量部が互いに電磁的に結合しないような間隔（即ち、誘電体基板ＳＢの厚みｔ０の３倍よりも大きな間隔）をもって配置されている。

また、フィルタ部２３〜２６の各々は、そのインダクタ部が入力線路２１及び出力線路２２を通る直線上に位置するように配置される。尚、入力線路２１及び出力線路２２と各フィルタ部２３〜２６とは、それぞれ所定の微小間隔をもって配置されており、これにより、高周波信号の伝送線路としての入力線路２１及び出力線路２２に対して直列にコンデンサ部２７ａ〜２７ｅが実現されている。この高周波フィルタ２は、図２に示す誘電体基板ＳＢと同様の一般的なガラスエポキシ基板等の安価な基板上に形成され、フィルタ部２３〜２６が伝送方向に占める大きさは十ｍｍ程度であり、交差方向に占める大きさは十数ｍｍ程度である。

ここで、図４を参照すると、フィルタ部２３〜２６は同一形状という訳ではなく、また伝送方向に関して対称になっている訳でもない。図４に示す例では、フィルタ部２６の誘導部をなすパターンが他のフィルタ部２３〜２５の誘導部をなすパターンよりも長く設定されており、フィルタ部２６の容量部をなすパターンの幅が他のフィルタ部２３〜２５の容量部をなすパターンの幅よりも太く設定されている。これは、本実施形態の高周波フィルタ２の特性が楕円関数に近い特性を示しており、必要な性能を得ようとすると必然的に伝送方向に関して対称になるためである。尚、必要な特性を得る上では高周波フィルタ２を伝送方向に関して非対称とするのが望ましいが、必要が特性が得られるのであれば伝送方向に関して対称になっていても良い。

上記構成において、入力線路２１から入力された高周波信号は、コンデンサ部２７ａを介してフィルタ部２３が備えるインダクタ部に至り、インダクタ部をそのまま伝播する信号とフィルタ部２３が備える分岐線路を伝播する信号とに分岐される。分岐された一方の信号は、分岐線路に設けられた容量部或いは誘導部で反射されて再びインダクタ部に至り、分岐された他方の信号と合成される。以上の動作が、フィルタ部２４〜２６の各々で順次行われてフィルタリングされた信号がコンデンサ部２７ｅを介して出力線路２２から出力される。

図５は、本発明の第２実施形態による高周波フィルタの透過特性を示す図である。図５において、符号Ｔ２１を付した曲線は高周波フィルタ２の透過特性の実測値を示しており、符号Ｔ２２を付した曲線は高周波フィルタ２の透過特性のシミュレーション結果を示している。尚、正確には、曲線Ｔ２１，Ｔ２２は、高周波フィルタ２を四端子回路としてみた場合の散乱パラメータ（Ｓパラメータ）Ｓ２１の周波数特性を示している。

図５を参照すると、透過率が−３ｄＢとなるカットオフ周波数が２．９ＧＨｚであり、周波数が２．３〜２．５ＧＨｚ付近においては周波数が下がるにつれてほぼ直線的に、且つ急激に透過量が低下することが分かる。また、図５から、図４に示す高周波フィルタ２は、ハイパスフィルタの透過特性を有し、実測値がシミュレーション結果にほぼ一致することが分かる。更に、図５と図３とを比較すると、周波数が２ＧＨｚ以下のときの透過量が、図３よりも図５の方が抑えられていることが分かる。

ここで、図５に示す特性と同様の減衰特性を有する高周波フィルタ２をチェビシェフフィルタで実現しようとすると２１次以上の多段構成にする必要があって大型化が避けられない。また、図５に示す特性を有する高周波フィルタ２をチップ部品で実現しようとすると、チップ部品の特性のばらつきや寄生容量等によって、図５に示す特性がそもそも得られない可能性が考えられる。これに対し、図４に示す第２実施形態による高周波フィルタ２は、高誘電率を有する基板を用いることなく、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性が得られる。しかも、低周波領域（周波数が２ＧＨｚ以下の領域）の透過率が第１実施形態よりも抑えられて良好な透過特性が得られている。

尚、図５に示す特性はあくまでも一例であって、フィルタ部２３〜２６等の構成を変更することにより適宜特性を変更可能である。例えば、高周波フィルタ２は、フィルタ部２３〜２６の各々に設けられた分岐線路の誘導部をなすパターンの長さが長くなるにつれてカットオフ周波数が低下する傾向がある。また、この誘導部をなすパターンの幅を広くすることによってもカットオフ周波数が低下する傾向がある。

図６は、本発明の第２実施形態による高周波フィルタの変形例を示す平面図である。図４に示す高周波フィルタ２は高周波信号の伝送線路としての入力線路２１及び出力線路２２の一方の側のみに分岐線路が設けられていた。これに対し、図６に示す高周波フィルタ３は、入力線路２１及び出力線路２２の両側に分岐線路が設けられている。即ち、フィルタ部２３，２６が有する分岐線路は図１に示す高周波フィルタ１と同様に入力線路２１及び出力線路２２の一方の側に配置され、フィルタ部２４，２５が有する分岐線路は入力線路２１及び出力線路２２の他方の側に配置されている。尚、フィルタ部２３〜２６を入力線路２１及び出力線路２２の何れの側に配置するかは任意に設定することができ、一方の側に配置されるフィルタ部の数と他方の側に配置されるフィルタ部の数とが相違していても良い。

〔他の実施形態〕
図７は、本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第１変形例を示す平面図である。図１に示す高周波フィルタ１は、分岐線路１６がインダクタ部１４の一方の側から分岐して交差方向に延びるものであった。これに対し、図７（ａ），（ｂ）に示す第１変形例に係る高周波フィルタ４，５は、分岐線路がインダクタ部１４の両側から分岐して交差方向にそれぞれ延びるものである。

図７（ａ）に示す高周波フィルタ４は、誘導部１７と容量部１８とからなる分岐線路１６がインダクタ部１４の両側から分岐して交差方向にそれぞれ延びる構成である。かかる構成にすることで、分岐線路１６をインダクタ部１４の両方に配置することができるため、レイアウトの自由度を向上させることができる。尚、図７（ａ）に示す例では、インダクタ部１４の両側から交差方向にそれぞれ延びる分岐線路１６が、高周波信号の伝送線路としての入力線路２１及び出力線路２２に関して対称である構成を例に挙げて説明しているが、これらは非対称であっても良い。

また、図７（ｂ）に示す高周波フィルタ５は、誘導部１７と容量部１８とからなる分岐線路１６がインダクタ部１４の一方の側から分岐して交差方向に延び、且つ誘導部１７のみからなる分岐線路がインダクタ部１４の他方の側から分岐して交差方向に延びる構成である。かかる構成にすれば、インダクタ部１４の他方に誘導部１７のみからなる分岐線路を設けた分に応じて、インダクタ部１４の一方に設けた分岐線路１６の誘導部１７をなすパターンの長さを変化させることが可能であり、これによってもレイアウトの自由度を向上させることができる。

図８は、本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第２変形例を示す平面図である。図１に示す高周波フィルタ１は、分岐線路１６に設けられた容量部１８がオープンスタブとして機能する複数の直線状のパターン１８ａ，１８ｂからなるものであった。これに対し、図８（ａ），（ｂ）に示す第２変形例に係る高周波フィルタ６，７は、分岐線路に設けられた容量部が、交差方向に延びる１本の幅広のパターン（第２パターン）からなるものである。

図８（ａ）に示す高周波フィルタ６は、インダクタ部１４の一方の側から交差方向に延びる分岐線路３１が設けられており、この分岐線路３１は図１に示す第１実施形態による分岐線路１６が備える誘導部１７と、交差方向に延びる１本の直線状のパターンからなる容量部３２とを備える。容量部３２をなすパターンは、その幅ｗ５が誘導部１７をなすパターンの幅ｗ４よりも幅広であって、オープンスタブとして機能する。かかる構成にしても分岐線路３１に誘導部と容量部とが形成されているため、低コスト且つ小型で減衰特性が急峻なフィルタ特性を実現することができる。尚、容量部３２をなすパターンの幅ｗ５は、誘導部１７をなすパターンの幅ｗ４よりも幅広であれば良く、必要となる高周波フィルタ６の特性に応じて任意に設定することができる。

また、図８（ｂ）に示す高周波フィルタ７は、誘導部１７と容量部３２とからなる分岐線路３１がインダクタ部１４の両側から分岐して交差方向にそれぞれ延びる構成である。かかる構成にすることで、分岐線路３１をインダクタ部１４の両方に配置することができるため、レイアウトの自由度を向上させることができる。尚、図７（ａ）に示す例と同様に、インダクタ部１４の両側から交差方向にそれぞれ延びる分岐線路３１を、高周波信号の伝送線路としての入力線路２１及び出力線路２２に関して非対称とした構成であっても良い。

図９は、本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第３変形例を示す平面図である。図９に示す高周波フィルタ８は、コンデンサ部１３にチップ型のコンデンサ素子４１を設け、コンデンサ部１５にチップ型のコンデンサ素子４２を設けた構成である。具体的には、コンデンサ素子４１の一方の電極が入力線路１１の端部に形成された突出部１１ａに接続され、他方の電極がインダクタ部１４の一端に形成された幅広部１４ａに接続されている。また、コンデンサ素子４３の一方の電極が出力線路１２の端部に形成された突出部１２ａに接続され、他方の電極がインダクタ部１４の他端に形成された幅広部１４ｂに接続されている。これらのコンデンサ素子４１，４２を設けることで、コンデンサ部１３，１５の容量を増大させることができる。

図１０は、本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第４変形例を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面矢視図である。図１０に示す高周波フィルタ９は、入力線路１１、出力線路１２、コンデンサ部１３、インダクタ部１４、コンデンサ部１５、及び分岐線路１６を多層基板ＳＢ１の表面に形成し、コンデンサ部１３，１５の容量を補うための補助パターン（第５パターン）５１，５２を多層基板ＳＢ１の内部に形成したものである。

図１０（ａ），（ｂ）に示す通り、補助パターン５１は多層基板ＳＢ１の内部の層Ｌ１に形成されており、平面視で見た場合に少なくとも一部が入力線路１１及びインダクタ部１４の一端に形成された幅広部１４ａと重なるように形成されている。補助パターン５２も層Ｌ１に形成されており、平面視で見た場合に少なくとも一部が出力線路１２及びインダクタ部１４の他端に形成された幅広部１４ｂと重なるように形成されている。

図１０（ｂ）に示す通り、高周波フィルタ９のコンデンサ部１３は、容量Ｃ１〜Ｃ３を備えると考えられる。容量Ｃ１は、入力線路１１の端部に形成された突出部１１ａと、インダクタ部１４の一端に形成されて突出部１１ａに対して所定の微小間隔をもって配置された幅広部１４ａとの間の電磁的結合によって得られるものである。容量Ｃ２は入力線路１１と補助パターン５１との間の電磁的結合によって得られ、容量Ｃ３は幅広部１４ａと補助パターン５１との間の電磁的結合によって得られるものである。尚、コンデンサ部１５においても上記の要領Ｃ１〜Ｃ３と同様の容量成分が得られる。図１０に示す高周波フィルタ９では、容量Ｃ１に加えて容量Ｃ２，Ｃ３が得られるため、図１に示す高周波フィルタ１よりもコンデンサ部１３，１５の容量を増大させることができる。

尚、以上の説明では、説明の簡単のために、多層基板ＳＢ１が、層Ｌ１のみが形成されたものである場合を例に挙げて説明したが、内部に複数の層が形成された多層基板にも本変形例を適用することができる。かかる多層基板を用いる場合には、より多くの容量を確保する観点からは、入力線路１１及び出力線路１２等が形成された多層基板ＳＢ１の表面に最も近接する層に補助パターン５１，５２を形成するのが望ましい。また、基板が単層基板である場合には、その裏面（表面に入力線路１１及び出力線路１２等が形成された単層基板の裏面）に補助パターン５１，５２を形成すればよい。

尚、以上説明した第１，第２変形例による高周波フィルタ４〜７は、本発明の第２実施形態による高周波フィルタ２にも適用することが可能である。また、上述した第３，第４変形例による高周波フィルタ８，９の何れか一方又は双方を、本発明の第２実施形態による高周波フィルタ２に適用することも可能である。

以上、本発明の実施形態による高周波フィルタについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、マイクロストリップラインを用いて形成された高周波フィルタを例に挙げて説明したが、エンベデッドマイクロストリップライン、アシンメトリックストリップライン等を用いて形成することも可能である。更に、本発明はマイクロストリップラインに制限されず、導波管及び周波数選択膜（FSS：Frequency Selective Surfaces）にも適用することができる。

本発明の第１実施形態による高周波フィルタの構成を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。 本発明の第１実施形態による高周波フィルタの透過特性を示す図である。 本発明の第２実施形態による高周波フィルタの構成を示す平面図である。 本発明の第２実施形態による高周波フィルタの透過特性を示す図である。 本発明の第２実施形態による高周波フィルタの変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第１変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第２変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第３変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態による高周波フィルタの第４変形例を示す図である。 従来の一般的な分布定数型ハイパスフィルタの一例を示す回路図である。 一般的なハイパスフィルタの透過特性を示す図である。

符号の説明

１〜９ 高周波フィルタ
１１ 入力線路
１２ 出力線路
１３ コンデンサ部
１４ インダクタ部
１５ コンデンサ部
１６ 分岐線路
１７ 誘導部
１８ 容量部
１８ａ，１８ｂ パターン
２１ 入力線路
２２ 出力線路
２７ａ〜２７ｅ コンデンサ部
３１ 分岐線路
３２ 容量部
４１，４２ コンデンサ素子
５１，５２ 補助パターン

Claims (10)

1. 高周波信号から特定の周波数成分をフィルタリングする高周波フィルタにおいて、
   前記高周波信号の伝送線路に対して直列に設けられ、前記高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つのコンデンサ部と、
   前記高周波信号の伝送線路に対して交差する交差方向に設けられ、前記高周波信号に対して容量成分として作用する少なくとも１つの容量部と、前記高周波信号に対して誘導成分として作用する少なくとも１つの誘導部とが形成された分岐線路と
   を備えることを特徴とする高周波フィルタ。
2. 前記分岐線路の誘導部は、前記高周波信号の伝送線路よりも幅が狭く、前記交差方向に延びる第１パターンからなることを特徴とする請求項１記載の高周波フィルタ。
3. 前記分岐線路の容量部は、前記第１パターンよりも幅が広く、前記交差方向に延びる第２パターンからなることを特徴とする請求項２記載の高周波フィルタ。
4. 前記分岐線路の容量部は、前記交差方向に延びて互いに電磁的に結合する複数の第３パターンからなることを特徴とする請求項２記載の高周波フィルタ。
5. 前記分岐線路は、前記高周波信号の伝送線路の少なくとも一方の側から、前記交差方向に沿って延びることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の高周波フィルタ。
6. 前記高周波信号の伝送線路に対して直列に設けられ、前記高周波信号に対して誘導成分として作用する少なくとも１つのインダクタ部を有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の高周波フィルタ。
7. 前記インダクタ部は、前記高周波信号の伝送線路よりも幅が狭く、前記伝送線路に沿う方向に延びる第４パターンからなることを特徴とする請求項６記載の高周波フィルタ。
8. 前記分岐線路は、前記インダクタ部をなす前記第４パターンから分岐するよう形成されていることを特徴とする請求項７記載の高周波フィルタ。
9. 前記コンデンサ部は、チップ型のコンデンサ素子を備えることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の高周波フィルタ。
10. 前記コンデンサ部は、平面視で見た場合に少なくとも一部が前記高周波線路と重なり、前記高周波線路と電磁的に結合することにより前記容量成分が実現される第５パターンを備えることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の高周波フィルタ。

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