JP3361073B2 - フィルタおよびフィルタを構成する共振器の共振周波数調整方法 - Google Patents

フィルタおよびフィルタを構成する共振器の共振周波数調整方法

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    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • H01P1/20327Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20381Special shape resonators
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    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08Strip line resonators
    • H01P7/082Microstripline resonators

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタおよびフ
ィルタを構成する共振器の共振周波数調整方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】フィルタにおいては、種々の要因(例え
ば、基板の誘電率、厚さのバラツキ、共振器を形成する
際のマスク精度、プロセスバラツキ等)によって必ずし
も設計通りの特性が得られない場合がある。このため、
狭帯域化・低リップル化に伴って周波数調整(いわゆる
チューニング)が必要となる。
【0003】従来、フィルタの周波数調整方法として
は、先端に誘電体を装着したスクリューによって各共振
器の実効誘電率を変化させて共振周波数を調整する方
法、あるいはレーザ等で共振器のパターンをトリミング
して共振周波数を調整する方法が知られている。何れの
方法も、測定器でフィルタ特性を見ながら調整するもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法では、フィルタ特性を見ながら調整するも
のであるため、複数の共振器によりフィルタが構成され
ている場合には、調整個所が多くなり、調整が非常に困
難になるという問題がある。本発明は上記問題に鑑みた
もので、フィルタを構成する共振器単位で周波数調整を
行い、共振器の数が増えても容易に周波数調整を行うこ
とができるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、基板上に複数の共振器
が形成されてなるマイクロストリップライン型構造のフ
ィルタにおける前記複数の共振器の共振周波数をそれぞ
れ測定し、その測定結果を基に、調整が必要な共振器に
対し、誘電体膜の堆積量をそれぞれ設定し、前記調整が
必要な共振器ごとに前記設定された堆積量の前記誘電体
膜を堆積して、それぞれの共振周波数を調整することを
特徴としている。
【0006】このように、基板上に形成された複数の共
振器に対し、誘電体膜の堆積量によって調整が必要な共
振器のそれぞれの共振周波数を調整するようにしている
から、フィルタを構成する共振器単位で周波数調整を行
うことができる。また、共振器の数が増えても容易に周
波数調整を行うことができる。
【0007】また、請求項に記載の発明のように、誘
電体膜をフォトリソグラフィ技術を用いて堆積するよう
にすれば、共振器の共振周波数を高精度で調整すること
ができる。また、請求項に記載の発明のように、誘電
体膜を厚さが一定でその堆積面積を変えるようにすれ
ば、各共振器ごとの共振周波数の調整を容易に行うこと
ができる。
【0008】この場合、請求項に記載の発明のよう
に、1枚のマスクで調整が必要な全ての共振器に同時に
誘電体膜を堆積するようにすれば、一度に誘電体膜の形
成を行うことができる。また、請求項に記載の発明の
ように、数の共振器のうち、設定された周波数との差
が最も大きい共振周波数を有する共振器の全面に誘電体
膜を堆積するようにすれば、それを基準として他の共振
器への誘電体膜の堆積面積の設定を容易に行うことがで
きる。
【0009】請求項に記載の発明によれば、請求項1
ないしに記載の発明を用いて調整が必要な共振器の共
振周波数が調整されたフィルタを提供することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】図2に、本発明の一実施形態に用
いるフィルタの周波数調整前の平面構成を示す。このフ
ィルタは、分布定数型のフィルタであって、誘電体基板
(以下、単に基板という)1の上に複数の共振器11〜
18が形成され、基板1の裏面にグランドプレーンが形
成されたマイクロストリップライン型の構造となってい
る。
【0011】共振器11〜18は、円形状の基板1の上
に基板1の中心から所定の半径の円に沿って並んで配置
されている。共振器11〜18のそれぞれは、長さ(ル
ープ長)が波長(λ)の1/2に設定されており、図に
示すように一部が開放されたリング状のものとなってい
る。図示の場合には、開放部分(ギャップ)11a〜1
8aは、基板1の中心を向くように形成されている。
【0012】共振器11〜18のうち2つの共振器1
1、18には、配線20、21がタップ接続されてい
る。配線20は信号入力(IN)として用いられ、配線
21は信号出力(OUT)として用いられる。なお、共
振器11〜18、配線20、21、およびグランドプレ
ーンを構成する膜は、いずれも超伝導材料を用いて形成
されている。
【0013】そして、上記のように構成されたフィルタ
において、各共振器11〜18の共振周波数を調整する
場合、図1に示すように、調整すべき共振器11、13
〜18の上にのみ誘電体膜(誘電体被膜)31、33〜
38を堆積してそれぞれの共振周波数を調整する。な
お、誘電体膜31、33〜38としては、CeO、Mg
O、SiO2 などを用いることができる。
【0014】以下、この共振周波数の調整について説明
する。今、図2に示す共振器11〜18のそれぞれの共
振周波数が2(GHz)になるように設計してフィルタ
が構成されているとする。そして、共振器11〜18の
共振周波数の調整をするに際し、まず後述する測定方法
により共振器11〜18のそれぞれの共振周波数を測定
する。
【0015】その結果、例えば、図3に示すように、共
振器11〜18(共振器番号1〜8で示す)のそれぞれ
の共振周波数が、2.0075(GHz)、2(GH
z)、2.015(GHz)、2.01(GHz)、
2.03(GHz)、2.0075(GHz)、2.0
15(GHz)、2.005(GHz)になったとす
る。次に、これらの測定された共振周波数と設定された
周波数2(GHz)との差から「ずらすべき周波数」を
それぞれ求める。
【0016】ここで、ある材料の誘電体膜を、図2に示
す形状の1つの共振器の全面に1μmの膜厚で堆積した
とき、その共振周波数が0.06(GHz)低下するこ
とが分かっていれば、図3において「ずらすべき周波
数」が最も大きい共振器番号5のもの、すなわち共振器
15が0.03(GHz)であるため、その全面に誘電
体膜を膜厚0.5μmで堆積すれば、共振器15の共振
周波数を2(GHz)に調整することができる。
【0017】これを基に、「ずらすべき周波数」が0.
0075(GHz)であれば0.0075/0.03
(=1/4)の面積とし、0.015(GHz)であれ
ば0.015/0.03(=1/2)の面積とし、0.
01(GHz)であれば0.01/0.03(=1/
3)の面積とし、0.005(GHz)であれば0.0
05/0.03(=1/6)の面積として、それぞれ誘
電体膜を0.5μmの膜厚で堆積すれば、それぞれの共
振器の共振周波数を2(GHz)に調整することができ
る。
【0018】図1に、図3に示す結果を基にして、共振
器11、13〜18の上に誘電体膜31、33〜38を
堆積して周波数調整を行った状態のフィルタの平面構成
を示す。なお、共振器1については周波数調整前の状
態で共振周波数が2(GHz)になっているため、誘電
体膜は堆積されていない。誘電体膜31、33〜38の
堆積は、半導体のフォトリソグラフィ技術を利用して形
成することができる。例えば、リフトオフを用いて共振
器の上に誘電体膜を部分的に堆積することができる。こ
の場合、各共振器ごとに誘電体膜を堆積する領域が設定
されたマスクを用いて個別に誘電体膜を堆積する他、全
ての共振器に対して誘電体膜を堆積する領域が設定され
た1枚のマスクを用いて一度に誘電体膜を堆積するよう
にしてもよい。
【0019】なお、誘電体膜を共振器の上に堆積するこ
とによって共振周波数を低くすることができるが、高く
することはできないため、調整前の状態においては各共
振器の共振周波数が設定値より若干高くなるように設計
しておく。また、誘電体膜を共振器の上に部分的に堆積
する場合、その堆積する場所としては、共振器の開放端
部あるいは中央部が考えられる。図4(a)に誘電体膜
30を共振器10の開放端部に形成した場合を示し、図
4(b)に誘電体膜30を共振器10の中央部に形成し
た場合を示す。誘電体膜30を共振器10の開放端部に
形成した場合には、共振周波数の変化を大きくすること
ができ、また誘電体膜30を共振器10の中央部に形成
した場合には、共振周波数の変化が小さいので共振周波
数の微調整を行うことができる。この点を考慮して誘電
体膜の堆積量を調整する。
【0020】なお、フィルタを構成する共振器として
は、図1、図2に示すようなリング状のものに限らず、
図5(a)〜(d)に示すような種々のパターンのもの
を用いることができる。次に、共振器11〜18のそれ
ぞれの共振周波数を測定する測定方法について説明す
る。
【0021】共振器の共振周波数は、プローブを用いて
測定することができるが、図2のように複数の共振器1
1〜18が並んで配置されている場合には、被測定共振
器と他の共振器が電磁結合によって干渉するため、単に
プローブを用いただけでは個々の共振器の共振周波数を
正確に測定することができない。このため、この実施形
態においては、被測定共振器以外の共振器の開放部分に
導電部材(Agペースト、導電性テープなどの導電部材
で、容易に着脱できるもの)を設け、被測定共振器と他
の共振器の干渉をなくして、被測定共振器の共振周波数
を測定するようにしている。具体的には、図6に示すよ
うに、例えば、共振器14の共振周波数を測定する場
合、他の共振器11〜13、15〜18の開放部分に導
電部材41〜43、45〜48を設け、共振器14の共
振周波数を入力プローブ51、出力プローブ52を用い
て測定する。
【0022】このように共振器の開放部分に導電部材を
設けると、その共振器の共振周波数は約2倍にシフトす
る。図7に、被測定共振器と、開放部分を短絡させた他
の共振器の周波数特性を示す。横軸は周波数(GH
z)、縦軸は挿入損失(dB)である。この図7から分
かるように、被測定共振器においては2(GHz)付近
にピークが出るが、他の共振器では共振周波数が約2倍
にシフトして4(GHz)付近にピークが出ている。
【0023】従って、上記したのと同様の方法で他の共
振器11〜13、15〜18についても共振周波数を測
定していけば、共振器11〜18のそれぞれの共振周波
数を正確に測定することができる。以上述べたように、
上記した実施形態においては、フィルタを構成する各共
振器にそれぞれ異なる量の誘電体膜を堆積し、各共振器
ごと独立に共振周波数を調整するようにしているから、
共振器を構成する材料にダメージを与えることなく調整
を行うことができ、また共振器の数が多くなっても容易
に調整を行うことができる。また、誘電体膜の堆積を半
導体のフォトリソグラフィ技術を利用して行うようにし
ているから、非常に高精度で周波数調整を行うことがで
きる。
【0024】なお、上記した実施形態においては、誘電
体膜の膜厚を一定とし、その堆積面積を変えて各共振器
の共振周波数を調整するものを示したが、誘電体膜を各
共振器の全面に堆積し、誘電体膜の膜厚を変えて各共振
器の共振周波数を調整するようにしてもよい。また、本
発明は、超伝導材料を用いて構成したフィルタに限ら
ず、常伝導材料を用いて構成したフィルタにも適用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】周波数調整後のフィルタの平面構成を示す図で
ある。
【図2】周波数調整前のフィルタの平面構成を示す図で
ある。
【図3】図2に示すフィルタを構成する共振器の共振周
波数、ずらすべき周波数、誘電体膜の堆積面積の関係を
示す図表である。
【図4】誘電体膜を共振器の上に部分的に堆積する場合
の堆積個所を説明するための図である。
【図5】共振器パターンの変形例を示す図である。
【図6】フィルタを構成する各共振器の共振周波数を測
定する状態を示す図である。
【図7】被測定共振器と、開放部分を導電部材で短絡し
た他の共振器の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
1…基板、10、11〜18…共振器、11a〜18a
…開放部分、20、21…配線、30、31、33〜3
8…誘電体膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正信 愛知県日進市米野木町南山500番地1 株式会社 移動体通信先端技術研究所内 (56)参考文献 特開 平9−238002(JP,A) 特開 昭59−230302(JP,A) 特開 平11−122006(JP,A) 実開 昭56−96708(JP,U)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に複数の共振器が形成されてなる
    マイクロストリップライン型構造のフィルタにおける前
    記複数の共振器の共振周波数をそれぞれ測定し、その測
    定結果を基に、調整が必要な共振器に対して、誘電体膜
    の堆積量をそれぞれ設定し、 前記調整が必要な共振器ごとに前記設定された堆積量の
    前記誘電体膜を堆積して、それぞれの共振周波数を調整
    することを特徴とする、フィルタを構成する共振器の共
    振周波数調整方法。
  2. 【請求項2】前記誘電体膜をフォトリソグラフィ技術を
    用いて堆積することを特徴とする請求項1に記載の、フ
    ィルタを構成する共振器の共振周波数調整方法。
  3. 【請求項3】 基板上に複数の共振器が形成されてなる
    マイクロストリップライン型構造のフィルタにおける前
    記複数の共振器の共振周波数をそれぞれ測定し、その測
    定結果を基に、調整が必要な共振器に対して、堆積する
    誘電体膜の膜厚を一定としてその堆積面積をそれぞれ設
    定し、 前記調整が必要な共振器ごとに前記設定された堆積面積
    で一定膜厚の前記誘電体膜を堆積して、それぞれの共振
    周波数を調整することを特徴とする、フィルタを構成す
    る共振器の共振周波数調整方法。
  4. 【請求項4】前記誘電体膜を、フォトリソグラフィ技術
    を用い1枚のマスクで前記調整が必要な共振器の全てに
    同時に堆積することを特徴とする請求項3に記載の、フ
    ィルタを構成する共振器の共振周波数調整方法。
  5. 【請求項5】 前記複数の共振器のうち、設定された周
    波数との差が最も大きい共振周波数を有する共振器の全
    面に前記誘電体膜を堆積することを特徴とする請求項3
    または4に記載の、フィルタを構成する共振器の共振周
    波数調整方法。
  6. 【請求項6】 基板上に複数の共振器が形成されてなる
    マイクロストリップライン型構造のフィルタであって、
    請求項1ないし5のいずれか1つの方法を用いて、調整
    が必要な共振器ごとに共振周波数を調整するための誘電
    体膜が堆積されてなるフィルタ。
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