JP3475555B2 - TM mode dielectric resonator, TM mode dielectric resonator device, and high frequency bandpass filter device - Google Patents

TM mode dielectric resonator, TM mode dielectric resonator device, and high frequency bandpass filter device

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JP3475555B2
JP3475555B2 JP04282395A JP4282395A JP3475555B2 JP 3475555 B2 JP3475555 B2 JP 3475555B2 JP 04282395 A JP04282395 A JP 04282395A JP 4282395 A JP4282395 A JP 4282395A JP 3475555 B2 JP3475555 B2 JP 3475555B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波、準ミリ波又
はミリ波の高周波帯において用いられるTMモード誘電
体共振器、TMモード誘電体共振器装置及び高周波帯域
通過フィルタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a TM mode dielectric resonator, a TM mode dielectric resonator device and a high frequency band pass filter device used in a microwave, quasi-millimeter wave or millimeter wave high frequency band.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動体通信の発展に伴い高周波共振器や
高周波フィルタも小型化,薄型化,低損失化が求められ
ている。これらの要求に応えることができる共振器とし
て、下面に接地導体が形成された誘電体基板の上面に円
形導体を形成することにより構成された円形TMモード
誘電体共振器がある。
2. Description of the Related Art With the development of mobile communication, high-frequency resonators and high-frequency filters are required to be smaller, thinner, and have lower loss. As a resonator that can meet these demands, there is a circular TM mode dielectric resonator formed by forming a circular conductor on the upper surface of a dielectric substrate having a ground conductor formed on the lower surface.

【0003】上記円形TMモード誘電体共振器の共振周
波数は、上記誘電体基板の厚さが上記共振周波数におけ
る上記円形導体の表皮深さに比べて十分大きい場合に
は、上記円形導体の直径と上記誘電体基板の誘電率を所
定の値に設定することにより決定される。また、上記円
形TMモード誘電体共振器の無負荷Qは、上記円形導体
の導体損失、誘電体基板の誘電体損失、上記円形導体を
透過して失われる放射損失、上記円形導体の周囲から失
われることによる放射損失及び上記誘電体基板の厚さに
よって決定される。ここで、上記円形TMモード誘電体
共振器の無負荷Qは、上記誘電体基板の厚さが大きくな
るにしたがってほぼ厚さに比例して大きくなる。
The resonance frequency of the circular TM mode dielectric resonator is equal to the diameter of the circular conductor when the thickness of the dielectric substrate is sufficiently larger than the skin depth of the circular conductor at the resonance frequency. It is determined by setting the dielectric constant of the dielectric substrate to a predetermined value. The unloaded Q of the circular TM mode dielectric resonator is the conductor loss of the circular conductor, the dielectric loss of the dielectric substrate, the radiation loss that is lost by passing through the circular conductor, and the loss around the circular conductor. It is determined by the radiation loss due to exposure and the thickness of the dielectric substrate. Here, the unloaded Q of the circular TM mode dielectric resonator increases substantially in proportion to the thickness of the dielectric substrate.

【0004】近年の誘電体材料は、高誘電率なものでも
低損失な特性を有する材料が開発実用化されており、ま
た、高周波帯においては表皮効果によって導体表面にお
いて高周波電流が集中するために、導体表面に近づくほ
ど表面抵抗(表皮抵抗ともいう。)が大きくなり、導体
損失(ジュール損失)が大きくなる。従って、誘電体損
失と導体損失を比べれば、誘電体損失よりも導体損失の
方が無負荷Qにおいて支配的である。ここで、表皮効果
とは、導体の内部では導体の表面から離れるに従って、
高周波電流が指数関数的に減衰するという高周波信号の
伝送に特有の現象である。
As a dielectric material in recent years, a material having a high dielectric constant and a low loss characteristic has been developed and put into practical use, and in a high frequency band, a high frequency current is concentrated on a conductor surface due to a skin effect. , The surface resistance (also referred to as skin resistance) increases as the position approaches the conductor surface, and the conductor loss (Joule loss) increases. Therefore, comparing the dielectric loss with the conductor loss, the conductor loss is more dominant than the dielectric loss in the unloaded Q. Here, the skin effect means that inside the conductor, the distance from the surface of the conductor increases,
This is a phenomenon peculiar to the transmission of high-frequency signals, in which the high-frequency current decays exponentially.

【0005】以上のことから、従来の円形TMモード誘
電体共振器においては、CuやAgなどの導電率の大き
い金属を用いかつ円形導体を透過して失われる放射損失
を回避するために、表皮深さよりも十分厚い膜厚に上記
円形導体と上記接地導体が形成され、さらに設計の中心
周波数から自動的に寸法や無負荷Qが決定されていた。
From the above, in the conventional circular TM mode dielectric resonator, a metal having a high conductivity such as Cu or Ag is used, and in order to avoid the radiation loss which is lost through the circular conductor, the skin The circular conductor and the ground conductor are formed in a film thickness sufficiently thicker than the depth, and the size and the no-load Q are automatically determined from the design center frequency.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
円形TMモード誘電体共振器では、設計の中心周波数を
決めると、誘電体共振器の寸法が自動的に決まり、薄型
化の要求に応えることができないという問題点があっ
た。
However, in the conventional circular TM mode dielectric resonator, when the design center frequency is determined, the dimensions of the dielectric resonator are automatically determined, and it is possible to meet the demand for thinning. There was a problem that it could not be done.

【0007】本発明の第1の目的は以上の問題点を解決
し、従来例に比較して薄型で、無負荷Qの高いTMモー
ド誘電体共振器及びTMモード誘電体共振器装置を提供
することにある。
A first object of the present invention is to solve the above problems and provide a TM mode dielectric resonator and a TM mode dielectric resonator device which are thinner than conventional examples and have a high unloaded Q. Especially.

【0008】本発明の第2の目的は以上の問題点を解決
し、従来例に比較して薄型で、通過帯域における損失が
小さくかつ阻止帯域における減衰量の大きい高周波帯域
通過フィルタ装置を提供することにある。
A second object of the present invention is to solve the above problems and provide a high-frequency bandpass filter device which is thinner than the conventional example, has a small loss in the pass band and a large attenuation in the stop band. Especially.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載のTMモード誘電体共振器は、誘電体基板を所定の形
状を有する一対の電極によって挟設して構成され、所定
の共振周波数を有するTMモード誘電体共振器におい
て、上記一対の電極のうち一方の電極は、薄膜導体と薄
膜誘電体とを交互に積層することによって構成された薄
膜積層電極であって、上記薄膜積層電極は、上記薄膜誘
電体を挟設する一対の上記薄膜導体によって構成される
少なくとも1つの副TMモード共振器が積層されてな
り、上記誘電体基板に接して形成される薄膜導体と他方
の電極とによって上記誘電体基板が挟設されて構成され
る主TMモード共振器をその共振周波数と同一の上記共
振周波数で励振したときに生じる電磁界と、上記副TM
モード共振器をその共振周波数と同一の上記共振周波数
で励振したときに生じる電磁界とが互いに実質的に同相
となるように上記各薄膜誘電体の膜厚と誘電率を設定
し、上記薄膜導体のうち上記誘電体基板から最も離れて
形成される薄膜導体以外の各薄膜導体の膜厚を上記共振
周波数の表皮深さより薄くして上記主TMモード共振器
の電磁界と上記副TMモード共振器の電磁界とが互いに
結合しかつ互いに隣接する副TMモード共振器の電磁界
がそれぞれ結合するように設定したことを特徴とする。
A TM mode dielectric resonator according to a first aspect of the present invention comprises a dielectric substrate sandwiched by a pair of electrodes having a predetermined shape, and has a predetermined resonance frequency. In the TM mode dielectric resonator having, one electrode of the pair of electrodes is a thin film laminated electrode formed by alternately laminating thin film conductors and thin film dielectrics, and the thin film laminated electrode is , At least one sub-TM mode resonator constituted by a pair of the thin film conductors sandwiching the thin film dielectric is laminated, and by the thin film conductor formed in contact with the dielectric substrate and the other electrode. An electromagnetic field generated when the main TM mode resonator constituted by sandwiching the dielectric substrate is excited at the same resonance frequency as the resonance frequency, and the sub TM.
The film thickness and the dielectric constant of each of the thin film dielectrics are set so that the electromagnetic field generated when the mode resonator is excited at the same resonance frequency as the resonance frequency is substantially in phase with each other. Of the thin film conductors other than the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate to have a thickness smaller than the skin depth of the resonance frequency, and the electromagnetic field of the main TM mode resonator and the sub TM mode resonator. And the electromagnetic fields of the sub-TM mode resonators adjacent to each other are coupled to each other.

【0010】請求項2記載のTMモード誘電体共振器
は、誘電体基板を所定の形状を有する一対の電極によっ
て挟設して構成され、所定の共振周波数を有するTMモ
ード誘電体共振器において、上記一対の電極はともに、
薄膜導体と薄膜誘電体とを交互に積層することによって
構成された薄膜積層電極であって、上記各薄膜積層電極
はそれぞれ、上記薄膜誘電体を挟設する一対の上記薄膜
導体によって構成される少なくとも1つの副TMモード
共振器が積層されてなり、上記各薄膜積層電極の薄膜導
体のうちで上記誘電体基板に接して形成される2つの薄
膜導体によって上記誘電体基板が挟設されて構成される
主TMモード共振器をその共振周波数と同一の上記共振
周波数で励振したときに生じる電磁界と、上記誘電体基
板の一方の面に形成された第1の薄膜積層電極の上記副
TMモード共振器をその共振周波数と同一の上記共振周
波数で励振したときに生じる電磁界とが互いに実質的に
同相となり、かつ上記主TMモード共振器の電磁界と、
上記誘電体基板の他方の面に形成された第2の薄膜積層
電極の上記副TMモード共振器をその共振周波数と同一
の上記共振周波数で励振したときに生じる電磁界とが互
いに実質的に同相となるように上記各薄膜誘電体の膜厚
と誘電率を設定し、上記第1の薄膜積層電極において上
記誘電体基板から最も離れて形成される薄膜導体以外の
薄膜導体の膜厚を上記共振周波数の表皮深さより薄くし
て上記主TMモード共振器の電磁界と上記第1の薄膜積
層電極の上記副TMモード共振器の電磁界とが互いに結
合しかつ上記第1の薄膜積層電極における互いに隣接す
る副TMモード共振器の電磁界が結合するように設定さ
れ、かつ上記第2の薄膜積層電極において上記誘電体基
板から最も離れて形成される薄膜導体以外の薄膜導体の
膜厚を上記共振周波数の表皮深さより薄くして上記主T
Mモード共振器の電磁界と上記第2の薄膜積層電極の上
記副TMモード共振器の電磁界とが互いに結合しかつ上
記第2の薄膜積層電極における互いに隣接する副TMモ
ード共振器の電磁界が結合するように設定したことを特
徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a TM mode dielectric resonator having a dielectric substrate sandwiched by a pair of electrodes having a predetermined shape, and having a predetermined resonance frequency. Both of the pair of electrodes are
A thin film laminated electrode constituted by alternately laminating a thin film conductor and a thin film dielectric, wherein each thin film laminated electrode is constituted by at least a pair of the thin film conductors sandwiching the thin film dielectric. One sub-TM mode resonator is laminated, and the dielectric substrate is sandwiched by two thin film conductors formed in contact with the dielectric substrate among the thin film conductors of each thin film laminated electrode. The electromagnetic field generated when the main TM mode resonator is excited at the same resonance frequency as the resonance frequency, and the sub TM mode resonance of the first thin film laminated electrode formed on one surface of the dielectric substrate. An electromagnetic field generated when the resonator is excited at the same resonance frequency as the resonance frequency thereof is substantially in phase with each other, and the electromagnetic field of the main TM mode resonator,
An electromagnetic field generated when the sub-TM mode resonator of the second thin film laminated electrode formed on the other surface of the dielectric substrate is excited at the same resonance frequency as its resonance frequency is substantially in phase with each other. The film thickness and the dielectric constant of each thin film dielectric are set so that the thickness of the thin film conductor other than the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate in the first thin film laminated electrode is set to the resonance. The electromagnetic field of the main TM-mode resonator and the electromagnetic field of the sub-TM-mode resonator of the first thin-film laminated electrode are coupled to each other by making the thickness thinner than the skin depth of frequency, and the electromagnetic fields of the first thin-film laminated electrode are mutually connected. The thickness of a thin film conductor other than the thin film conductor formed so as to couple the electromagnetic fields of the adjacent sub-TM mode resonators and formed farthest from the dielectric substrate in the second thin film laminated electrode is set to the resonance. Lap The main T and thinner than the skin depth of a few
The electromagnetic field of the M-mode resonator and the electromagnetic field of the sub-TM mode resonator of the second thin film laminated electrode are coupled to each other, and the electromagnetic fields of adjacent sub-TM mode resonators of the second thin film laminated electrode are adjacent to each other. Is set so that they are combined.

【0011】請求項3記載のTMモード誘電体共振器
は、請求項1又は2に記載のTMモード誘電体共振器に
おいて、上記誘電体基板から最も離れて形成される薄膜
導体の膜厚を上記共振周波数における表皮深さのπ/2
倍に設定したことを特徴とする。
A TM mode dielectric resonator according to a third aspect is the TM mode dielectric resonator according to the first or second aspect, wherein the film thickness of the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is the above. Π / 2 of skin depth at resonance frequency
It is characterized by being set to double.

【0012】請求項4記載のTMモード誘電体共振器
は、請求項1乃至3のうちの1つに記載のTMモード誘
電体共振器において、上記誘電体基板に接して形成され
る薄膜導体から上記誘電体基板から最も離れて形成され
る薄膜導体までの上記各薄膜導体の膜厚を、上記誘電体
基板から離れて形成される薄膜導体の膜厚ほど厚くした
ことを特徴とする。
A TM mode dielectric resonator according to a fourth aspect is the TM mode dielectric resonator according to any one of the first to third aspects, wherein the thin film conductor is formed in contact with the dielectric substrate. The film thickness of each thin film conductor from the dielectric substrate to the thin film conductor formed farthest away is made thicker as the film thickness of the thin film conductor formed farther from the dielectric substrate.

【0013】請求項5記載のTMモード誘電体共振器装
置は、請求項1乃至4のうちの1つに記載のTMモード
誘電体共振器と、上記TMモード誘電体共振器を上記共
振周波数で励振したときに生じる電磁界をキャビティー
内に閉じ込めるためのキャビティーとを備えたことを特
徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a TM mode dielectric resonator device comprising the TM mode dielectric resonator according to any one of the first to fourth aspects and the TM mode dielectric resonator at the resonance frequency. And a cavity for confining an electromagnetic field generated when excited in the cavity.

【0014】請求項6記載の高周波帯域通過フィルタ装
置は、互いに隣接する2つのTMモード誘電体共振器が
電磁的に結合する、請求項1乃至4のうちの1つに記載
の少なくとも1つのTMモード誘電体共振器と、上記T
Mモード誘電体共振器に高周波信号を入力する入力端子
と、上記TMモード誘電体共振器から出力される高周波
信号を出力する出力端子とを備えたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the high frequency band pass filter device, at least one TM according to any one of the first to fourth aspects, wherein two TM mode dielectric resonators adjacent to each other are electromagnetically coupled. Mode dielectric resonator and the above-mentioned T
The M mode dielectric resonator is provided with an input terminal for inputting a high frequency signal and an output terminal for outputting a high frequency signal output from the TM mode dielectric resonator.

【0015】[0015]

【作用】本発明に係る請求項1記載のTMモード誘電体
共振器において、上記TMモード誘電体共振器が上記共
振周波数を有する高周波信号で励振されたとき、上記誘
電体基板に接して形成される薄膜導体は、上記TMモー
ド誘電体共振器の共振エネルギーの一部を上記薄膜誘電
体を介して上記誘電体基板から離れて形成される薄膜導
体に透過する。これによって、上記各薄膜導体に高周波
電流が流れ、実効的に表皮深さを増大させる。これによ
って、導体損失及び表面抵抗を従来に比較して低減する
ことができ、上記TMモード誘電体共振器は比較的大き
な無負荷Qを有する。
In the TM mode dielectric resonator according to claim 1 of the present invention, the TM mode dielectric resonator is formed in contact with the dielectric substrate when the TM mode dielectric resonator is excited by a high frequency signal having the resonance frequency. The thin film conductor that transmits a part of the resonance energy of the TM mode dielectric resonator to the thin film conductor formed apart from the dielectric substrate via the thin film dielectric. As a result, a high frequency current flows through each of the thin film conductors, effectively increasing the skin depth. Thereby, the conductor loss and the surface resistance can be reduced as compared with the conventional one, and the TM mode dielectric resonator has a relatively large unloaded Q.

【0016】また、請求項1記載のTMモード誘電体共
振器において、上記主TMモード共振器が上記共振周波
数を有する高周波信号で励振されたとき、上記誘電体基
板に接して形成される薄膜導体は、上記主TMモード共
振器の共振エネルギーの一部を上記副TMモード共振器
に透過する。各薄膜導体はそれぞれ、上記誘電体基板か
らより離れて形成される上記副TMモード共振器に上記
共振エネルギーの一部を透過する。これによって、上記
副TMモード共振器は上記主TMモード共振器と等しい
周波数で共振し、各導体薄膜の上記誘電体基板に近い表
面近傍と上記誘電体基板から離れた表面近傍では互いに
逆方向の対面する2つの高周波電流(以下、対面する2
つの高周波電流という。)が流れている。すなわち、上
記薄膜導体のうち上記誘電体基板から最も離れて形成さ
れる薄膜導体以外の各薄膜導体の膜厚が表皮深さδ0よ
りも薄いために、対面する2つの高周波電流は干渉し、
一部を残して互いに相殺される。一方、各薄膜誘電体に
は、電磁界によって変位電流が生じ、隣接する薄膜導体
の表面に高周波電流を生じさせる。さらに、上記各薄膜
誘電体の膜厚を、上記主TMモード共振器と上記各副T
Mモード共振器の電磁界が実質的に同相になるように設
定しているので、上記各薄膜導体に流れる高周波電流は
実質的に互いに同位相となる。これによって、上記各薄
膜導体において同位相で流れる高周波電流は、実効的に
表皮深さを増大させる。これによって、導体損失及び表
面抵抗を従来に比較して大幅に低減することができ、上
記TMモード誘電体共振器は比較的大きな無負荷Qを有
する。
Further, in the TM mode dielectric resonator according to claim 1, a thin film conductor formed in contact with the dielectric substrate when the main TM mode resonator is excited by a high frequency signal having the resonance frequency. Transmits a part of the resonance energy of the main TM mode resonator to the sub TM mode resonator. Each of the thin film conductors transmits a part of the resonance energy to the sub-TM mode resonator formed further away from the dielectric substrate. As a result, the sub TM mode resonator resonates at the same frequency as the main TM mode resonator, and the conductive thin films in the vicinity of the surface near the dielectric substrate and in the vicinity of the surface apart from the dielectric substrate are in opposite directions. Two high-frequency currents facing each other (hereinafter, facing two
Two high-frequency currents. ) Is flowing. That is, since the film thickness of each thin film conductor other than the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is thinner than the skin depth δ0, the two high frequency currents facing each other interfere with each other,
They are partially offset by each other. On the other hand, in each thin film dielectric, a displacement current is generated by the electromagnetic field, and a high frequency current is generated on the surface of the adjacent thin film conductor. Further, the film thickness of each of the thin film dielectrics is set to be the same as that of the main TM mode resonator and each of the sub Ts.
Since the electromagnetic fields of the M-mode resonator are set to have substantially the same phase, the high frequency currents flowing through the thin film conductors have substantially the same phase. As a result, the high frequency currents flowing in the same phase in each of the thin film conductors effectively increase the skin depth. As a result, the conductor loss and the surface resistance can be significantly reduced as compared with the conventional one, and the TM mode dielectric resonator has a relatively large unloaded Q.

【0017】本発明に係る請求項2記載のTMモード誘
電体共振器において、上記請求項1記載のTMモード誘
電体共振器と同様、上記TMモード誘電体共振器が上記
共振周波数を有する高周波信号で励振されたとき、上記
誘電体基板に接して形成される薄膜導体は、上記TMモ
ード誘電体共振器の共振エネルギーの一部を上記薄膜誘
電体を介して上記誘電体基板から離れて形成される薄膜
導体に透過する。これによって、上記各薄膜導体に高周
波電流が流れ、実効的に表皮深さを増大させる。これに
よって、導体損失及び表面抵抗を従来に比較して低減す
ることができ、上記TMモード誘電体共振器は比較的大
きな無負荷Qを有する。
In the TM mode dielectric resonator according to claim 2 of the present invention, the TM mode dielectric resonator has a high frequency signal having the resonance frequency, like the TM mode dielectric resonator according to claim 1. When excited by, the thin film conductor formed in contact with the dielectric substrate forms part of the resonance energy of the TM mode dielectric resonator away from the dielectric substrate via the thin film dielectric. Permeate through thin film conductors. As a result, a high frequency current flows through each of the thin film conductors, effectively increasing the skin depth. Thereby, the conductor loss and the surface resistance can be reduced as compared with the conventional one, and the TM mode dielectric resonator has a relatively large unloaded Q.

【0018】また、請求項2記載のTMモード誘電体共
振器において、上記主TMモード共振器が上記共振周波
数を有する高周波信号で励振されたとき、上記第1の薄
膜積層電極の副TMモード共振器と上記第2の薄膜積層
電極の副TMモード共振器はそれぞれ上記主TMモード
共振器と等しい周波数で共振し、各導体薄膜の上記誘電
体基板に近い表面近傍と上記誘電体基板から離れた表面
近傍では互いに逆方向の対面する2つの高周波電流(以
下、対面する2つの高周波電流という。)が流れ、対面
する2つの高周波電流は干渉し一部を残して互いに相殺
される。そして、上記各薄膜導体に流れる高周波電流は
実質的に互いに同位相となる。これによって、上記各薄
膜導体において同位相で流れる高周波電流は、実効的に
表皮深さを増大させる。これによって、上記第1と第2
の薄膜積層電極の導体損失及び表面抵抗をともに従来に
比較して大幅に低減することができ、上記TMモード誘
電体共振器は比較的大きな無負荷Qを有する。
Further, in the TM mode dielectric resonator according to claim 2, when the main TM mode resonator is excited by a high frequency signal having the resonance frequency, the sub TM mode resonance of the first thin film laminated electrode is generated. And the sub TM mode resonator of the second thin film laminated electrode resonates at the same frequency as that of the main TM mode resonator, respectively, near the surface of each conductor thin film close to the dielectric substrate and away from the dielectric substrate. In the vicinity of the surface, two high-frequency currents facing each other in the opposite directions (hereinafter referred to as two high-frequency currents facing each other) flow, and the two high-frequency currents facing each other interfere with each other and are partially offset from each other. Then, the high frequency currents flowing through the respective thin film conductors are substantially in phase with each other. As a result, the high frequency currents flowing in the same phase in each of the thin film conductors effectively increase the skin depth. As a result, the first and second
Both the conductor loss and the surface resistance of the thin film laminated electrode can be greatly reduced compared to the conventional one, and the TM mode dielectric resonator has a relatively large unloaded Q.

【0019】請求項3記載のTMモード誘電体共振器に
おいて、上記誘電体基板から最も離れて形成される薄膜
導体の膜厚は上記共振周波数における表皮深さのπ/2
倍に設定されている。これによって、当該薄膜導体自身
においても表皮効果が緩和されて当該薄膜導体自身の表
面抵抗が低減される。さらに当該薄膜導体は共振周波数
の表皮深さより大きく設定されているので放射損失も小
さく抑えている。
In the TM mode dielectric resonator according to claim 3, the film thickness of the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is π / 2 of the skin depth at the resonance frequency.
It is set to double. As a result, the skin effect is mitigated also in the thin film conductor itself, and the surface resistance of the thin film conductor itself is reduced. Further, since the thin film conductor is set to be larger than the skin depth of the resonance frequency, the radiation loss is suppressed to be small.

【0020】請求項4記載のTMモード誘電体共振器に
おいて、上記誘電体基板に接して形成される薄膜導体か
ら上記誘電体基板から最も離れて形成される薄膜導体ま
での上記各薄膜導体の膜厚を、上記誘電体基板から離れ
て形成される薄膜導体の膜厚ほど厚くしているので、上
記誘電体基板から離れて形成される薄膜導体ほど、高周
波電流の振幅が増加する。これによって、実質的に表皮
深さを最も増加させることができ、上記TMモード誘電
体共振器は比較的大きな無負荷Qを有する。
In the TM mode dielectric resonator according to claim 4, the film of each thin film conductor from the thin film conductor formed in contact with the dielectric substrate to the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate. Since the thickness is made thicker as the film thickness of the thin film conductor formed apart from the dielectric substrate, the amplitude of the high frequency current increases as the thin film conductor formed farther from the dielectric substrate. Thereby, the skin depth can be substantially increased most, and the TM mode dielectric resonator has a relatively large unloaded Q.

【0021】請求項5記載のTMモード誘電体共振器装
置は、上記TMモード誘電体共振器を上記共振周波数で
励振したときに生じる電磁界を上記キャビティー内に閉
じ込める。これによって、放射損失をキャビティーを備
えていないTMモード誘電体共振器に比較して小さくす
ることができる。
In the TM mode dielectric resonator device according to the fifth aspect, an electromagnetic field generated when the TM mode dielectric resonator is excited at the resonance frequency is confined in the cavity. As a result, the radiation loss can be reduced as compared with the TM mode dielectric resonator having no cavity.

【0022】請求項6記載の高周波帯域通過フィルタ装
置は、上記TMモード誘電体共振器を備え、通過帯域の
損失が比較的小さく、阻止帯域の減衰量が比較的大きい
帯域通過フィルタを構成する。
A high frequency band pass filter device according to a sixth aspect of the present invention comprises the above TM mode dielectric resonator, and constitutes a band pass filter having a relatively small loss in the pass band and a relatively large attenuation amount in the stop band.

【0023】[0023]

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例に
ついて説明する。なお、添付図面において同一のものに
ついては同一の参照符号を付す。 <第1の実施例>図1は、本発明に係る第1の実施例の
TMモード誘電体共振器装置の一部破断斜視図であり、
図2は、図1のA−A’線における第1の実施例のTM
モード誘電体共振器装置の断面図である。ここで、図1
は断面図ではないが薄膜導体1乃至5には、薄膜誘電体
と区別するためにハッチングを付して示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the attached drawings, the same components are designated by the same reference numerals. <First Embodiment> FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a TM mode dielectric resonator device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the TM of the first embodiment taken along the line AA 'in FIG.
It is sectional drawing of a mode dielectric resonator apparatus. Here, FIG.
Although not a cross-sectional view, the thin film conductors 1 to 5 are shown with hatching in order to distinguish them from the thin film dielectric.

【0024】この第1の実施例のTMモード誘電体共振
器装置は、薄膜導体1乃至5と薄膜誘電体30−1乃至
30−4とが交互に積層された構造を有する薄膜積層電
極6と、薄膜導体E1乃至E5と薄膜誘電体E30−1
乃至E30−4とが交互に積層された構造を有する薄膜
積層電極E6とによって誘電体基板10が挟設されて構
成されるTMモード誘電体共振器R1と、上記TMモー
ド誘電体共振器R1を共振周波数で励振したときに発生
する電磁界をケース40の内部に閉じ込めるための円筒
形状のケース40とからなることを特徴とする。
The TM mode dielectric resonator device according to the first embodiment includes a thin film laminated electrode 6 having a structure in which thin film conductors 1 to 5 and thin film dielectrics 30-1 to 30-4 are alternately laminated. , Thin film conductors E1 to E5 and thin film dielectric E30-1
To E30-4 and a thin film laminated electrode E6 having a structure in which the dielectric substrate 10 is sandwiched between the TM mode dielectric resonator R1 and the TM mode dielectric resonator R1. It is characterized by comprising a cylindrical case 40 for confining an electromagnetic field generated when excited at the resonance frequency inside the case 40.

【0025】当該TMモード誘電体共振器において、薄
膜積層電極6は、誘電体基板10の上面にそれぞれ所定
の半径rを有する円形の薄膜導体1乃至5と、上記薄膜
導体1乃至5と同じ半径rを有する円形の薄膜誘電体3
0−1乃至30−4とが、薄膜導体5が上記誘電体基板
10の上面に接するように交互に積層されて形成され
る。上記誘電体基板10は、上面と下面がR面になるよ
うにカットされかつ上面と下面が鏡面研磨された円形の
サファィヤ基板であり、面方位を示すために円周の一部
が切断されたオリフラ101が形成されている。ここで
R面とは、サファイアの単結晶の面方位(1/102)
のことである。括弧内の/は、2番目の数字の“1”の
上側に付与されるバー(−)を表わすものとし、以下、
同様に表わす。この他に、A面(11/20),C面
(0001)がある。これによって、それぞれ1つの薄
膜誘電体が1対の薄膜導体で挟設されてなる4個のTM
モードの誘電体共振器(以下、副TMモード共振器とい
う。)201乃至204が積層されている。図1及び図
2において、副TMモード共振器の参照符号を、その副
TMモード共振器の各薄膜誘電体30−1乃至30−4
に対して括弧の中に付している。ここで、副TMモード
共振器201乃至204の共振周波数は全て等しくなる
ように設定される。
In the TM mode dielectric resonator, the thin film laminated electrode 6 has circular thin film conductors 1 to 5 each having a predetermined radius r on the upper surface of the dielectric substrate 10 and the same radius as the thin film conductors 1 to 5. Circular thin film dielectric 3 with r
0-1 to 30-4 are formed by alternately laminating the thin film conductors 5 so as to be in contact with the upper surface of the dielectric substrate 10. The dielectric substrate 10 is a circular sapphire substrate whose upper and lower surfaces are cut into R surfaces and whose upper and lower surfaces are mirror-polished, and a part of the circumference is cut to show the plane orientation. The orientation flat 101 is formed. Here, the R plane is the plane orientation (1/102) of the sapphire single crystal.
That is. / In parentheses represents a bar (-) added above the second number "1", and
The same applies. In addition to these, there are A-side (11/20) and C-side (0001). As a result, four TMs, one thin film dielectric is sandwiched between a pair of thin film conductors, respectively.
Mode dielectric resonators (hereinafter referred to as sub-TM mode resonators) 201 to 204 are stacked. In FIGS. 1 and 2, the reference symbols of the sub-TM mode resonators indicate the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 of the sub-TM mode resonators.
Is attached in parentheses. Here, the resonance frequencies of the sub-TM mode resonators 201 to 204 are all set to be equal.

【0026】また、薄膜積層電極E6は、誘電体基板1
0の下面にそれぞれ所定の半径rを有する薄膜導体E1
乃至E5と上記薄膜導体E1乃至E5と同じ半径rを有
する薄膜誘電体E30−1乃至E30−4とが、薄膜導
体E5が上記誘電体基板10の下面に接するようにかつ
上記薄膜導体5と対向するように、交互に積層されて形
成される。これによって、それぞれ1つの薄膜誘電体が
1対の薄膜導体で挟設されてなる4個の副TMモード共
振器211乃至214が積層されている。ここで、副T
Mモード共振器211乃至214の共振周波数は全て等
しくなるように、かつ副TMモード共振器201乃至2
04の共振周波数と副TMモード共振器211乃至21
4の共振周波数とは等しくなるように設定される。
Further, the thin film laminated electrode E6 is the dielectric substrate 1
0 thin film conductors E1 each having a predetermined radius r
To E5 and thin film dielectrics E30-1 to E30-4 having the same radius r as the thin film conductors E1 to E5 face the thin film conductor 5 such that the thin film conductor E5 is in contact with the lower surface of the dielectric substrate 10. As described above, they are alternately laminated. As a result, four sub-TM mode resonators 211 to 214 each having one thin film dielectric sandwiched by a pair of thin film conductors are stacked. Where vice T
The resonance frequencies of the M-mode resonators 211 to 214 are all equal and the sub-TM-mode resonators 201 to 2 are used.
04 and the sub-TM mode resonators 211 to 21.
It is set to be equal to the resonance frequency of 4.

【0027】さらに、薄膜導体5と薄膜導体E5とによ
って誘電体基板10が挟設されてTMモードの共振器
(以下、主TMモード共振器という。)210が構成さ
れる。ここで、主TMモード共振器210の共振周波数
は、副TMモード共振器201乃至204と副TMモー
ド共振器211乃至214の共振周波数と等しくなるよ
うに設定される。また、主TMモード共振器210は、
薄膜導体5の外周円と薄膜導体E5の外周円を厚さ方向
に結ぶ誘電体基板10内の円周面で開放条件を満足す
る。すなわち当該円周面は磁気壁である。さらに、副T
Mモード共振器201乃至204の薄膜誘電体30−1
乃至30−4の円周面と副TMモード共振器211乃至
214の薄膜誘電体E30−1乃至30−4の円周面
は、それぞれ開放条件を満足する磁気壁である。
Further, the dielectric substrate 10 is sandwiched by the thin film conductor 5 and the thin film conductor E5 to form a TM mode resonator (hereinafter referred to as a main TM mode resonator) 210. Here, the resonance frequency of the main TM mode resonator 210 is set to be equal to the resonance frequencies of the sub TM mode resonators 201 to 204 and the sub TM mode resonators 211 to 214. In addition, the main TM mode resonator 210 is
The circumferential condition inside the dielectric substrate 10 that connects the outer circumference circle of the thin film conductor 5 and the outer circumference circle of the thin film conductor E5 in the thickness direction satisfies the opening condition. That is, the circumferential surface is a magnetic wall. In addition, Vice T
Thin film dielectric 30-1 of the M-mode resonators 201 to 204
To 30-4 and the circumferential surfaces of the thin film dielectrics E30-1 to 30-4 of the sub-TM mode resonators 211 to 214 are magnetic walls that satisfy the opening conditions.

【0028】ここで、特に第1の実施例のTMモード誘
電体共振器装置においては、詳細後述するように、主T
Mモード共振器210を上記共振周波数で励振したとき
に生じる電磁界と各副TMモード共振器201乃至20
4を上記共振周波数で励振したときに生じる電磁界とが
互いに実質的に同相になるように、各薄膜誘電体30−
1乃至30−4の誘電体膜厚xa1乃至xa4と誘電率εs
を設定し、かつ主TMモード共振器210の電磁界と各
副TMモード共振器211乃至214を上記共振周波数
で励振したときに生じる電磁界とが互いに実質的に同相
になるように、各薄膜誘電体E30−1乃至E30−4
の誘電体膜厚xae1乃至xae4と誘電率εsを設定するこ
とを特徴とする。また、各薄膜導体2乃至5の導体膜厚
ξa2乃至ξa5を、上記共振周波数の表皮深さδ0より
も薄く、かつ上層ほど厚くなるように所定の膜厚に設定
することによって、互いに隣接する主TMモード共振器
210と副TMモード共振器204,副TMモード共振
器204と副TMモード共振器203,副TMモード共
振器203と副TMモード共振器202,副TMモード
共振器202と副TMモード共振器201間で各電磁界
を互いに結合させる。これにより、主TMモード共振器
210の共振エネルギーを副TMモード共振器204、
203,202,201に一部移行させ、図4(b)に
示すように各薄膜導体1乃至5においてそれぞれに高周
波電流が流れるように構成し、高周波による表皮効果を
大幅に抑圧する。ここで、図4(b)は、図1の薄膜積
層電極6における厚さ方向の電流の振幅を示すグラフで
あり、図4(a)は、比較のために用いた使用周波数の
表皮深さより厚い一層の導体における厚さ方向の電流の
振幅を示すグラフである。
Here, especially in the TM mode dielectric resonator device of the first embodiment, as will be described later in detail, the main T
An electromagnetic field generated when the M-mode resonator 210 is excited at the above resonance frequency and each sub-TM-mode resonator 201 to 20.
4 so that the electromagnetic field generated when the 4 is excited at the resonance frequency is substantially in phase with each other.
Dielectric film thickness x a1 to x a4 and dielectric constant ε s of 1 to 30-4
And the electromagnetic fields of the main TM mode resonator 210 and the electromagnetic fields generated when the sub TM mode resonators 211 to 214 are excited at the resonance frequency are substantially in phase with each other. Dielectrics E30-1 to E30-4
The dielectric film thicknesses x ae1 to x ae4 and the dielectric constant ε s are set. In addition, the conductor film thicknesses ξa 2 to ξa 5 of the thin film conductors 2 to 5 are set to be smaller than the skin depth δ 0 of the resonance frequency and set to a predetermined film thickness such that the upper layers are thicker, Adjacent main TM mode resonator 210 and sub TM mode resonator 204, sub TM mode resonator 204 and sub TM mode resonator 203, sub TM mode resonator 203 and sub TM mode resonator 202, sub TM mode resonator 202 And the electromagnetic fields between the sub TM mode resonator 201 are coupled to each other. Accordingly, the resonance energy of the main TM mode resonator 210 is transferred to the sub TM mode resonator 204,
A part is moved to 203, 202, and 201, and as shown in FIG. 4B, a high-frequency current flows in each of the thin film conductors 1 to 5, so that the skin effect due to a high frequency is significantly suppressed. Here, FIG. 4B is a graph showing the amplitude of the current in the thickness direction in the thin film laminated electrode 6 of FIG. 1, and FIG. 4A shows the skin depth of the used frequency used for comparison. It is a graph which shows the amplitude of the electric current of the thickness direction in a thick 1-layer conductor.

【0029】また、同様に各薄膜導体E2乃至E5の導
体膜厚ξae2乃至ξae5を設定することにより、主TM
モード共振器210の共振エネルギーを副TMモード共
振器214、213,212,211に一部移行させ、
各薄膜導体E1乃至E5においてそれぞれに高周波電流
が流れるように構成し、高周波による表皮効果を大幅に
抑圧する。すなわち、上記薄膜積層電極6,E6は、高
周波電磁界結合型の薄膜積層電極である。
Similarly, by setting the conductor film thicknesses ξa e2 to ξa e5 of the thin film conductors E2 to E5, the main TM
Part of the resonance energy of the mode resonator 210 is transferred to the sub-TM mode resonators 214, 213, 212 and 211,
The thin-film conductors E1 to E5 are configured so that a high-frequency current flows through them, thereby significantly suppressing the skin effect due to high frequencies. That is, the thin film laminated electrodes 6 and E6 are high frequency electromagnetic field coupling type thin film laminated electrodes.

【0030】さらに薄膜導体1,E1の各導体膜厚ξa
1,ξae1を、薄膜導体1,E1の導体損失と放射損失
の合計の損失が最小になる膜厚である上記共振周波数の
表皮深さδ0のπ/2倍になるように薄膜導体1,E1
を形成する。
Further, each conductor film thickness ξa of the thin film conductors 1, E1
1 and ξa e1 are set to be π / 2 times the skin depth δ 0 of the resonance frequency, which is the film thickness at which the total loss of the conductor loss and the radiation loss of the thin film conductors 1, E1 is minimized. , E1
To form.

【0031】そして、上記TMモード誘電体共振器R1
は、互いに対向する上端面と下端面を有し上記誘電体基
板10の外周円と同じ内径を有する円筒形状のケース4
0内に、誘電体基板10の側面と上記ケース40の内周
面が接するように、かつ上記薄膜積層電極6の上面と上
記ケース40の上端面が所定の距離だけ離れ、さらに上
記薄膜積層電極E6の下面と上記ケース40の下端面と
が電気的に導通するように接して固定される。以上のよ
うにして、第1の実施例のTMモード誘電体共振器装置
は構成される。
Then, the TM mode dielectric resonator R1
Is a cylindrical case 4 having upper and lower end surfaces facing each other and having the same inner diameter as the outer circumference circle of the dielectric substrate 10.
0, the side surface of the dielectric substrate 10 and the inner peripheral surface of the case 40 are in contact with each other, and the upper surface of the thin film laminated electrode 6 is separated from the upper end surface of the case 40 by a predetermined distance. The lower surface of E6 and the lower end surface of the case 40 are fixed in contact with each other so as to be electrically conductive. The TM mode dielectric resonator device of the first embodiment is constructed as described above.

【0032】次に、各薄膜導体1乃至5の導体膜厚ξa
1乃至ξa5と各薄膜誘電体30−1乃至30−4の誘電
体膜厚xa1乃至xa4の設定方法について詳細に説明す
る。
Next, the conductor film thickness ξa of each thin film conductor 1 to 5
The method of setting 1 to ξ a 5 and the dielectric film thicknesses x a1 to x a4 of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 will be described in detail.

【0033】図8(a)は、上記TMモード誘電体共振
器R1がTM110モードで共振したときの薄膜導体5と
薄膜導体E5によって挟設された誘電体基板10の横断
面における電界分布を示す断面図であり、図8(b)
は、上記TMモード誘電体共振器R1がTM110モード
で共振したときの当該横断面における磁界分布を示す断
面図である。また、図9(a)は、上記TMモード誘電
体共振器R1がTM210モードで共振したときの薄膜導
体5と薄膜導体E5によって挟設された誘電体基板10
の横断面における電界分布を示す断面図であり、図9
(b)は、上記TMモード誘電体共振器R1がTM210
モードで共振したときの当該横断面における磁界分布を
示す断面図である。さらに、図10(a)は、上記TM
モード誘電体共振器R1がTM010モードで共振したと
きの薄膜導体5と薄膜導体E5によって挟設された誘電
体基板10の横断面における電界分布を示す断面図であ
り、図10(b)は、上記TMモード誘電体共振器R1
がTM010モードで共振したときの当該横断面における
磁界分布を示す断面図である。上記TM110モード、T
210モード及びTM010モードで共振したときの薄膜誘
電体30−1乃至30−4における電磁界も上記誘電体
基板10の内部と同様に分布する。
FIG. 8A shows the electric field distribution in the cross section of the dielectric substrate 10 sandwiched by the thin film conductor 5 and the thin film conductor E5 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 110 mode. FIG. 9 is a sectional view showing FIG.
[FIG. 8] A sectional view showing a magnetic field distribution in the transverse section when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in a TM 110 mode. Further, FIG. 9A shows a dielectric substrate 10 sandwiched by the thin film conductor 5 and the thin film conductor E5 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 210 mode.
9 is a cross-sectional view showing an electric field distribution in a cross section of FIG.
(B) shows that the TM mode dielectric resonator R1 has a TM 210
It is sectional drawing which shows the magnetic field distribution in the said cross section when resonating in mode. Further, FIG. 10 (a) shows the above TM
FIG. 10B is a sectional view showing an electric field distribution in a transverse section of the dielectric substrate 10 sandwiched by the thin film conductor 5 and the thin film conductor E5 when the mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 010 mode. , The TM mode dielectric resonator R1
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a magnetic field distribution in the transverse section when the element resonates in the TM 010 mode. Above TM 110 mode, T
The electromagnetic fields in the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 when resonating in the M 210 mode and the TM 010 mode are distributed similarly to the inside of the dielectric substrate 10.

【0034】以上の図8乃至図10に示したように、第
1の実施例の主TMモード共振器210と副TMモード
共振器201乃至4の共振モードはそれぞれ、薄膜導体
1乃至5に厚さ方向に平行な電界51と上記薄膜導体1
乃至5の厚さ方向に直交する磁界61とを有する。すな
わち、薄膜導体5と薄膜導体E5によって挟設された長
方形の微小領域81,82,83はTEM伝送線路(以
下、主伝送線路LN10という。)と見なすことができ
る。ここで、上記微小領域81,82,83は、上記T
Mモードで共振したときの磁界61と垂直方向にその長
手方向を有する。同様に上記微小領域81,82,83
と厚さ方向に対向しかつ上記薄膜導体k,k+1によっ
て挟設された薄膜誘電体30−kの長方形の微小領域
(図示せず。)は、TEM伝送線路(以下、副伝送線路
という。)と見なすことができる。ここで、上記副伝送
線路には、当該明細書上でそれぞれ区別するために薄膜
誘電体30−kに対応させて副伝送線路LNkを付す。
また、本明細書において、薄膜導体1乃至5に厚さ方向
に平行な電界51と上記薄膜導体1乃至5の厚さ方向に
直交する磁界61とを有する電磁界のモードは平行伝搬
モードと呼び、上記TM110モード、上記TM210モー
ド、上記TM010モード及びTEMモードは、それぞれ
平行伝搬モードである。以上のことから上記薄膜積層電
極6の表面抵抗が最小になる薄膜導体1乃至5の導体膜
厚ξa1乃至ξa5と薄膜誘電体30−1乃至30−4の
誘電体膜厚xa1乃至xa4は、以下のようにして設定する
ことができる。
As shown in FIGS. 8 to 10, the resonance modes of the main TM mode resonator 210 and the sub TM mode resonators 201 to 4 of the first embodiment are different in the thickness of the thin film conductors 1 to 5, respectively. Electric field 51 parallel to the vertical direction and the thin film conductor 1
Magnetic field 61 which is orthogonal to the thickness direction. That is, the rectangular minute regions 81, 82, 83 sandwiched by the thin film conductor 5 and the thin film conductor E5 can be regarded as TEM transmission lines (hereinafter referred to as the main transmission line LN10). Here, the minute regions 81, 82 and 83 are
It has its longitudinal direction perpendicular to the magnetic field 61 when resonating in the M mode. Similarly, the minute regions 81, 82, 83
And a rectangular minute region (not shown) of the thin film dielectric 30-k which is opposed to the thickness direction and is sandwiched by the thin film conductors k and k + 1 is a TEM transmission line (hereinafter referred to as a sub transmission line). Can be regarded as Here, the sub-transmission line LNk is attached to the sub-transmission line in association with the thin film dielectric 30-k in order to distinguish the sub-transmission line from each other in the specification.
In this specification, an electromagnetic field mode having an electric field 51 parallel to the thin film conductors 1 to 5 in the thickness direction and a magnetic field 61 orthogonal to the thickness direction of the thin film conductors 1 to 5 is called a parallel propagation mode. The TM 110 mode, the TM 210 mode, the TM 010 mode and the TEM mode are parallel propagation modes, respectively. From the above, the conductor film thicknesses ξa 1 to ξa 5 of the thin film conductors 1 to 5 and the dielectric film thicknesses x a1 to x of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 that minimize the surface resistance of the thin film laminated electrode 6 are obtained. a4 can be set as follows.

【0035】最初に、薄膜導体1の表面抵抗RAs1が最
小になる導体膜厚ξa1を求める。図14(a)は、空
気層を含む薄膜導体1の厚さ方向の分布定数型等価回路
の回路図であって、当該等価回路は図14(a)に示す
ように、損失抵抗を含む分布定数回路にてなる。図14
(a)の分布定数型等価回路は、上記微小領域における
薄膜導体1の下側の第1の面において仮想的に設けられ
る2つの端子T1−3,T1−4と、上記微小領域にお
ける薄膜導体1の上側の第2の面において仮想的に設け
られる2つの端子T1−1,T1−2との間に設けられ
る。当該分布定数型等価回路の各単位回路は、厚さ方向
と平行な方向に設けられる単位インダクタンスldx
と、それぞれ厚さ方向と垂直な方向に設けられた単位キ
ャパシタンスcdxと単位コンダクタンスgdxとの並
列回路とを備え、当該並列回路と上記単位インダクタン
スldxとが逆L型に接続されて構成される。そして、
上記分布定数型等価回路は、複数個の上記単位回路が厚
さ方向に縦続に接続されて構成され、当該等価回路の空
気層側の2つの端子T1−1,T1−2には空気層のイ
ンピーダンスZALが接続される。ここで、単位インダ
クタンスldxと単位キャパシタンスcdxと単位コン
ダクタンスgdxは、それぞれ次の数1、数2、数3で
表される。数1,数2,数3において、σは薄膜導体1
の導電率、ε0は真空中の誘電率、μ0は真空中の透磁
率、dxは薄膜導体1の厚さ方向の微小長さ、ZAL
空気層のインピーダンス、yaは副伝送線路の線路幅で
ある。また、β0は共振周波数における主伝送線路LN
10の位相定数であって、共振周波数に対応する角周波
数ω0と誘電体基板10の誘電率εmを用いて次の数4で
表される。
First, the conductor film thickness ξa 1 at which the surface resistance RAs 1 of the thin film conductor 1 is minimized is obtained. FIG. 14A is a circuit diagram of a distributed constant type equivalent circuit in the thickness direction of the thin film conductor 1 including an air layer, and the equivalent circuit has a distribution including loss resistance as shown in FIG. 14A. It consists of a constant circuit. 14
The distributed constant type equivalent circuit of (a) is composed of two terminals T1-3 and T1-4 virtually provided on the lower first surface of the thin film conductor 1 in the minute region, and the thin film conductor in the minute region. It is provided between two terminals T1-1 and T1-2 that are virtually provided on the second surface on the upper side of 1. Each unit circuit of the distributed constant type equivalent circuit has a unit inductance ldx provided in a direction parallel to the thickness direction.
And a parallel circuit of a unit capacitance cdx and a unit conductance gdx provided in a direction perpendicular to the thickness direction, respectively, and the parallel circuit and the unit inductance ldx are connected in an inverted L shape. And
The distributed constant type equivalent circuit is configured by connecting a plurality of the unit circuits in cascade in the thickness direction, and two terminals T1-1 and T1-2 on the air layer side of the equivalent circuit are connected to the air layer. Impedance ZA L is connected. Here, the unit inductance ldx, the unit capacitance cdx, and the unit conductance gdx are expressed by the following equations 1, 2, and 3, respectively. In Equations 1, 2 and 3, σ is the thin film conductor 1
The conductivity of, epsilon 0 is the dielectric constant in vacuum, mu 0 is the permeability, dx is the thin-film conductors 1 thickness direction of the minute length in vacuum, ZA L is the impedance of the air layer, y a sub transmission line Is the track width. Further, β 0 is the main transmission line LN at the resonance frequency
It is a phase constant of 10 and is expressed by the following equation 4 using the angular frequency ω 0 corresponding to the resonance frequency and the dielectric constant ε m of the dielectric substrate 10.

【0036】[0036]

【数1】ldx=(μ0/yaβ0)dx## EQU00001 ## ldx = (μ 0 / y a β 0 ) dx

【数2】cdx=ε0aβ0dx(2) cdx = ε 0 y a β 0 dx

【数3】gdx=σyaβ0dxGdx = σy a β 0 dx

【数4】β0=ω0√(μ0εm[Formula 4] β 0 = ω 0 √ (μ 0 ε m ).

【0037】また、図14(a)の等価回路は、図14
(b)の集中定数形等価回路に変換することができる。
当該集中定数型等価回路は、厚さ方向と平行な方向に設
けられた2つの複素インピーダンスZA1と、厚さ方向
と垂直な方向に設けられた複素アドミタンスYA1とが
T型に接続されて構成される。ここで、複素インピーダ
ンスZA1、複素アドミタンスYA1、空気層のインピー
ダンスZALは、それぞれ数6、数7、数8で表され
る。また、薄膜導体1の導体膜厚ξa1を数5で表され
る表皮深さδ0で割った値を薄膜導体1の規格化導体膜
厚ξ1と定義して、数9の様に表した。
Further, the equivalent circuit of FIG.
It can be converted into the lumped constant type equivalent circuit of (b).
In the lumped constant type equivalent circuit, two complex impedances ZA 1 provided in a direction parallel to the thickness direction and a complex admittance YA 1 provided in a direction perpendicular to the thickness direction are connected in a T-shape. Composed. Here, the complex impedance ZA 1 , the complex admittance YA 1 , and the impedance ZA L of the air layer are expressed by Equations 6, 7, and 8, respectively. Further, a value obtained by dividing the skin depth [delta] 0 represented the conductor thickness Kushiei 1 of the thin-film conductor 1 by the number 5 is defined as the normalized conductor film thickness xi] 1 of the thin-film conductor 1, the table as numbers 9 did.

【0038】[0038]

【数5】δ0=√(2/ω0μ0σ)(5) δ 0 = √ (2 / ω 0 μ 0 σ)

【数6】ZA1=[(1+j)/(σδ0aβ0)]・tanh
[(1+j)ξ1/2]
ZA 1 = [(1 + j) / (σδ 0 y a β 0 )] tanh
[(1 + j) ξ 1 /2]

【数7】 YA=[σδ0aβ0/(1+j)]・sinh[(1+j)ξ1]YA 1 = [σδ 0 y a β 0 / (1 + j)] · sinh [(1 + j) ξ 1 ]

【数8】ZAL=(1/ya)(1/β0)√(μ0/ε0)ZA L = (1 / y a ) (1 / β 0 ) √ (μ 0 / ε 0 )

【数9】ξ1≡ξa1/δ0 [Formula 9] ξ 1 ≡ ξa 1 / δ 0

【0039】さらに、図14(b)の等価回路を左端の
端子T1−3,T1−4から見たときの表面インピーダ
ンスZAs1は、数10で表される。ここで、数11に
示すように、空気層のインピーダンスZALは、複素イ
ンピーダンスZA1、及び複素アドミタンスYA1に比べ
ると十分大きいので、図14(b)の等価回路の端子T
1−1,T1−2が開放端であるとする近似を用いるこ
とができ、上記表面インピーダンスZAs1は、数12
で表される。
Further, the surface impedance ZAs 1 when the equivalent circuit of FIG. 14B is viewed from the terminals T1-3 and T1-4 at the left end is expressed by equation 10. Here, as shown in Expression 11, the impedance ZA L of the air layer is sufficiently larger than the complex impedance ZA 1 and the complex admittance YA 1 , so that the terminal T of the equivalent circuit of FIG.
The approximation that 1-1 and T1-2 are open ends can be used, and the surface impedance ZAs 1 is expressed by
It is represented by.

【0040】[0040]

【数10】ZAs1=ZA1+[YA1+(ZA1+ZL)-1]
-1
ZAs 1 = ZA 1 + [YA 1 + (ZA 1 + Z L ) -1 ]
-1

【数11】ZALσδ0aβ0=σδ0√(μ0/ε0)≒∞ZA L σδ 0 y a β 0 = σδ 0 √ (μ 0 / ε 0 ) ≈∞

【数12】ZAs1=ZA1+1/YA1 [Formula 12] ZAs 1 = ZA 1 + 1 / YA 1

【0041】さらに、数12で表される表面インピーダ
ンスZAs1に、数6で表される複素インピーダンスZA
1と複素アドミタンスYA1を代入して整理すると、表面
インピーダンスZAs1は、数13のように表される。
Further, the surface impedance ZAs 1 expressed by the equation 12 is added to the complex impedance ZA expressed by the equation 6.
Substituting 1 and the complex admittance YA 1 for rearranging, the surface impedance ZAs 1 is expressed as shown in Expression 13.

【0042】[0042]

【数13】ZAs1=[(1+j)/(σδ0aβ0)]/[ta
nh{(1+j)ξ1}]
ZAs 1 = [(1 + j) / (σδ 0 y a β 0 )] / [ta
nh {(1 + j) ξ 1 }]

【0043】また、表面インピーダンスZAs1は、表面
抵抗RAs1と表面リアクタンスXAs1を用いて、数14
のように表わすことができる。
Further, the surface impedance ZAs 1 is calculated by using the surface resistance RAs 1 and the surface reactance XAs 1 ,
Can be expressed as

【0044】[0044]

【数14】ZAs1=RAs1+jXAs1 [Formula 14] ZAs 1 = RAs 1 + jXAs 1

【0045】また、数13で表される表面インピーダン
スZAs1を、実部と虚部に分けて整理すると、表面抵抗
RAs1と表面リアクタンスXAs1は、それぞれ数15と
数16の様に表わすことができる。
When the surface impedance ZAs 1 expressed by the equation 13 is divided into the real part and the imaginary part, the surface resistance RAs 1 and the surface reactance XAs 1 are expressed by the equations 15 and 16, respectively. You can

【0046】[0046]

【数15】RAS1={sinh(2ξ1)+sin(2ξ1)}/[σδ
0aβ0{cosh(2ξ1)−cos(2ξ1)}]
## EQU15 ## RA S1 = {sinh (2ξ 1 ) + sin (2ξ 1 )} / [σδ
0 y a β 0 {cosh (2ξ 1 ) −cos (2ξ 1 )}]

【数16】XAS1={sinh(2ξ1)−sin(2ξ1)}/[σδ
0aβ0{cosh(2ξ1)−cos(2ξ1)}]
XA S1 = {sinh (2ξ 1 ) −sin (2ξ 1 )} / [σδ
0 y a β 0 {cosh (2ξ 1 ) −cos (2ξ 1 )}]

【0047】図15は、数15を使用して求めた、表面
抵抗RAs1にσδ0aβ0を乗じた規格化表面抵抗Rs1
と規格化導体膜厚ξ1の関係を示したグラフである。図
15から明らかなように、規格化導体膜厚ξ1が1と2
の間の特定の値で、規格化表面抵抗Rs1は極値である最
小値をとる。規格化表面抵抗Rs1が最小になる規格化膜
厚ξ1では、数17に示す規格化表面抵抗Rs1の規格化
導体膜厚ξ1についての偏微分係数∂Rs1/∂ξ1は0に
なる。従って、規格化表面抵抗Rs1が最小になる規格化
膜厚ξ1を求めるためには、数17を満たす規格化導体
膜厚ξ1を求めれば良い。
FIG. 15 shows a normalized surface resistance Rs 1 obtained by multiplying the surface resistance RAs 1 obtained by using Equation 15 by σδ 0 y a β 0.
3 is a graph showing the relationship between the standardized conductor film thickness ξ 1 and. As is clear from FIG. 15, the normalized conductor film thickness ξ 1 is 1 and 2
The standardized surface resistance Rs 1 has a minimum value which is an extreme value. In standardized thickness xi] 1 normalized surface resistance Rs 1 is minimized, the partial derivative ∂Rs 1 / ∂ξ 1 for normalized conductor film thickness xi] 1 normalized surface resistance Rs 1 shown in Formula 17 0 become. Therefore, in order to find the standardized film thickness ξ 1 that minimizes the standardized surface resistance Rs 1 , it is sufficient to find the standardized conductor film thickness ξ 1 that satisfies Eq.

【0048】[0048]

【数17】∂Rs1/∂ξ1=−{2sinh(2ξ1)・sin(2ξ
1)}/{cosh(2ξ1)−cos(2ξ1)}2=0
[Expression 17] ∂Rs 1 / ∂ξ 1 =-{2sinh (2ξ 1 ) ・ sin (2ξ
1 )} / {cosh (2ξ 1 ) −cos (2ξ 1 )} 2 = 0

【0049】数17で表される偏微分係数∂Rs1/∂ξ
1が0になるときの規格化膜厚ξ1は、nを正の整数とし
て、数18で表される。特にn=1のときの規格化膜厚
ξ1は、数19で表され、このとき規格化表面抵抗Rs1
は数20で表される最小値Rs1minになる。
Partial differential coefficient ∂Rs 1 / ∂ξ expressed by equation 17
The normalized film thickness ξ 1 when 1 becomes 0 is represented by Expression 18 where n is a positive integer. In particular, the normalized film thickness ξ 1 when n = 1 is expressed by Equation 19, and the normalized surface resistance Rs 1
Is the minimum value Rs 1 min expressed by the equation 20.

【0050】[0050]

【数18】ξ1=(nπ)/2,n=1,2,3,…## EQU1 ## ξ 1 = (nπ) / 2, n = 1, 2, 3, ...

【数19】ξ1=π/2[Formula 19] ξ 1 = π / 2

【数20】Rs1min=tanh(π/2)≒0.917## EQU20 ## Rs 1 min = tanh (π / 2) ≈0.917

【0051】ここで、数9で定義したように薄膜導体1
の規格化膜厚ξ1は、表皮深さδ0で規格化された値であ
るので、物理的な長さの次元をもつ薄膜導体1の導体膜
厚ξa1は、数21で与えられる。
Here, the thin film conductor 1 as defined by the equation 9
Since the normalized film thickness ξ 1 of is a value normalized by the skin depth δ 0 , the conductor film thickness ξa 1 of the thin film conductor 1 having the dimension of the physical length is given by Expression 21.

【0052】[0052]

【数21】 ξa1=(π/2)δ0=(π/2)√[2/(ω0μ0σ)]Ξa 1 = (π / 2) δ 0 = (π / 2) √ [2 / (ω 0 μ 0 σ)]]

【0053】以上の結果から明らかなように、規格化導
体膜厚ξ1がπ/2のとき、すなわち、薄膜導体1の導
体膜厚ξa1が表皮深さδ0のπ/2倍のとき、表面抵抗
RAs1は、薄膜導体1の導体膜厚ξa1が表皮深さδ0
比べて十分厚いときの表面抵抗RAs1である1/(σδ0
aβ0)より小さい0.917/(σδ0aβ0)の最小値
になる。また、図15から明らかなように、規格化導体
膜厚ξ1を1.14≦ξ1≦2.75の範囲内の値に設定
すると、規格化表面抵抗Rs1は1より小さくなる。すな
わち、規格化導体膜厚ξ1を1.14≦ξ1≦2.75の
範囲内の値に設定すると、そのときの表面抵抗RAs
1は、薄膜導体1の導体膜厚ξa1が表皮深さδ0に比べ
て十分厚いときの表面抵抗RAs1より小さくなる。
As is clear from the above results, when the normalized conductor film thickness ξ 1 is π / 2, that is, when the conductor film thickness ξa 1 of the thin film conductor 1 is π / 2 times the skin depth δ 0. , surface resistance RAs 1, the conductor thickness Kushiei 1 of the thin-film conductor 1 is the surface resistivity RAs 1 when sufficiently thick compared to the skin depth δ 0 1 / (σδ 0
y a beta 0) becomes a minimum value smaller 0.917 / (σδ 0 y a β 0). Further, as is clear from FIG. 15, when the standardized conductor film thickness ξ 1 is set to a value within the range of 1.14 ≦ ξ 1 ≦ 2.75, the standardized surface resistance Rs 1 becomes smaller than 1. That is, when the normalized conductor film thickness ξ 1 is set to a value within the range of 1.14 ≦ ξ 1 ≦ 2.75, the surface resistance RAs at that time is set.
1 is smaller than the surface resistivity RAs 1 when sufficiently thick compared conductor thickness Kushiei 1 of the thin-film conductor 1 to the skin depth [delta] 0.

【0054】次に、薄膜積層電極6の表面抵抗Rsが最
小になるような薄膜導体2乃至5の導体膜厚ξa2乃至
膜厚ξa5と薄膜誘電体30−1乃至30−4の誘電体
膜厚xa1乃至xa4設定方法について説明する。図16
(a)は、薄膜導体1乃至5(以下代表して薄膜導体k
と称する。)の厚さ方向の分布定数型等価回路であっ
て、図16(a)に示すように、損失抵抗を含む分布定
数回路にてなる。ここで、図14と同じものについて
は、同様の記号を付している。図16(a)の分布定数
型等価回路は、薄膜導体kの第1の面において仮想的に
設けられる2つの端子Tk−3,Tk−4と、薄膜導体
1の第2の面において仮想的に設けられる2つの端子T
k−1,Tk−2との間に設けられる。当該分布定数型
等価回路の各単位回路は、図14の薄膜導体1の単位回
路と同様に、厚さ方向と平行な方向に設けられる単位イ
ンダクタンスldxと、それぞれ厚さ方向と垂直な方向
に設けられた単位キャパシタンスcdxと単位コンダク
タンスgdxとの並列回路とを備え、当該並列回路と上
記単位インダクタンスldxとが逆L型に接続されて構
成される。そして、上記分布定数型等価回路は、複数個
の上記単位回路が厚さ方向に縦続に接続されて構成され
る。ここで、単位インダクタンスldxと単位キャパシ
タンスcdxと単位コンダクタンスgdxは、それぞれ
数1、数2、数3で表される。またξakは薄膜導体k
の膜厚であり、yaは薄膜導体kの線路幅であって薄膜
導体1の線路幅と等しくなるように設定される。またさ
らにβ0は上述した共振周波数における主伝送線路LN
10の位相定数であって数4で与えられ、σは薄膜導体
k(k=2,3,4,5)の導電率であって薄膜導体1
の値と同じ値に設定される。なお、各薄膜導体の表皮深
さδ0は同一の値になる。
Next, the conductor film thicknesses ξa 2 to ξa 5 of the thin film conductors 2 to 5 and the dielectrics of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 such that the surface resistance Rs of the thin film laminated electrode 6 is minimized. A method of setting the film thickness x a1 to x a4 will be described. FIG.
(A) shows thin film conductors 1 to 5 (hereinafter, representatively thin film conductor k
Called. 16) is a distributed constant type equivalent circuit in the thickness direction, and is a distributed constant circuit including a loss resistance as shown in FIG. Here, the same symbols are attached to the same components as those in FIG. The distributed constant type equivalent circuit of FIG. 16A has two terminals Tk-3 and Tk-4 virtually provided on the first surface of the thin-film conductor k and a virtual terminal on the second surface of the thin-film conductor 1. Two terminals T provided on
It is provided between k-1 and Tk-2. Each unit circuit of the distributed constant type equivalent circuit is provided in the same manner as the unit circuit of the thin film conductor 1 of FIG. 14 with a unit inductance ldx provided in a direction parallel to the thickness direction and in a direction perpendicular to the thickness direction. A parallel circuit including the unit capacitance cdx and the unit conductance gdx is provided, and the parallel circuit and the unit inductance ldx are connected in an inverted L shape. The distributed constant type equivalent circuit is configured by connecting a plurality of the unit circuits in cascade in the thickness direction. Here, the unit inductance ldx, the unit capacitance cdx, and the unit conductance gdx are expressed by the equations 1, 2, and 3, respectively. Ξ a k is the thin film conductor k
A film thickness, y a is set to a line width of the thin-film conductors k equal to the line width of the thin-film conductors 1. Furthermore, β 0 is the main transmission line LN at the resonance frequency described above.
The phase constant of 10 is given by the equation 4, and σ is the conductivity of the thin film conductor k (k = 2, 3, 4, 5) and is the thin film conductor 1.
Is set to the same value as. The skin depth δ 0 of each thin film conductor has the same value.

【0055】また、図16(a)の等価回路は、図16
(b)の集中定数形等価回路に変換することができる。
当該集中定数型等価回路は、厚さ方向と平行な方向に設
けられた2つの複素インピーダンスZAkと、厚さ方向
と垂直な方向に設けられた複素アドミタンスYAkとが
T型に接続されて構成される。ここで、複素インピーダ
ンスZAkと複素アドミタンスYAkは、薄膜導体kの導
体膜厚ξakを表皮深さδ0で割った数22で定義される
薄膜導体kの規格化導体膜厚ξkを用いて、それぞれ数
23、数24で表される。
The equivalent circuit of FIG. 16 (a) is shown in FIG.
It can be converted into the lumped constant type equivalent circuit of (b).
In the lumped constant type equivalent circuit, two complex impedances ZA k provided in a direction parallel to the thickness direction and a complex admittance YA k provided in a direction perpendicular to the thickness direction are connected in a T type. Composed. Here, the complex impedance ZA k and the complex admittance YA k is a normalized conductor film thickness xi] k thin film conductor k which is defined a conductor thickness Kushiei k of thin-film conductors k by the number 22 divided by the skin depth [delta] 0 It is expressed by the following equations 23 and 24, respectively.

【0056】[0056]

【数22】ξk≡ξak/δ0 ## EQU22 ## ξ k ≡ξ a k / δ 0

【数23】ZAk=[(1+j)/(σδ0aβ0)]・tanh
[(1+j)ξk/2]
ZA k = [(1 + j) / (σδ 0 y a β 0 )] tanh
[(1 + j) ξ k / 2]

【数24】 YAk=[σδ0aβ0/(1+j)]・sinh[(1+j)ξk]YA k = [σδ 0 y a β 0 / (1 + j)] · sinh [(1 + j) ξ k ]

【0057】また、薄膜誘電体30−kの誘電体損失
は、薄膜導体kの導体損失より十分小さいので、当該誘
電体損失は0とすることができ、薄膜誘電体30−kの
複素インピーダンスは数27で表されるリアクタンスW
kのみで表わすことができる。ここで、数27では、
薄膜誘電体30−1乃至30−4(以下、代表して薄膜
導体30−kを付す。)の誘電体膜厚xaをそれぞれ誘
電体膜厚xa1乃至xa4(以下、代表してxakを付す。)
として、数25で表されるインダクタンスLkと数26
で表されるキャパシタンスCkを用いている。ここで、
数26中のεsは薄膜誘電体30−kの誘電率であっ
て、薄膜誘電体30−1乃至30−4はすべて同じ値に
なるように設定される。以上によって、薄膜積層電極6
の等価回路は図3のように表わすことができる。図3で
は、誘電体基板10の下面には理想的な導体すなわち導
体損失のない導体が形成されていると仮定している。図
3において、ZAs1乃至ZAs5は、薄膜導体1乃至5の
端子T1−3乃至T5−3とT1−4乃至T5−4から
上層である空気層の方向を見たときの表面インピーダン
スであって、以下代表して呼ぶときはZAskを付す。
Since the dielectric loss of the thin film dielectric 30-k is sufficiently smaller than the conductor loss of the thin film conductor k, the dielectric loss can be set to 0, and the complex impedance of the thin film dielectric 30-k is Reactance W expressed by equation 27
It can be represented only by A k . Here, in Equation 27,
The dielectric film thicknesses x a of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 (hereinafter, the thin film conductor 30-k is representatively represented) are respectively defined as dielectric film thicknesses x a1 to x a4 (hereinafter, represented as x. Add ak .)
And the inductance Lk expressed by the equation 25 and the equation 26
The capacitance Ck represented by here,
In Equation 26, ε s is the dielectric constant of the thin film dielectric 30-k, and the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 are set to have the same value. As described above, the thin film laminated electrode 6
The equivalent circuit of can be expressed as shown in FIG. In FIG. 3, it is assumed that an ideal conductor, that is, a conductor having no conductor loss is formed on the lower surface of the dielectric substrate 10. In FIG. 3, ZAs 1 to ZAs 5 are surface impedances when the direction of the upper air layer from the terminals T1-3 to T5-3 and T1-4 to T5-4 of the thin film conductors 1 to 5 is viewed. Te, subjecting the ZAs k when you call on behalf of the following.

【0058】[0058]

【数25】Lk=μ0(xak/ya)(1/β0Lk = μ 0 (x ak / y a ) (1 / β 0 )

【数26】Ck=εS(ya/xak)(1/β0[Number 26] Ck = ε S (y a / x ak) (1 / β 0)

【数27】−jWAk=jω0Lk+1/(jω0Ck)-JWA k = jω 0 Lk + 1 / (jω 0 Ck)

【数28】WAk=(1/σδ0)(1/ya)(2xak
/δ0)(εm/εs−1)
WA k = (1 / σδ 0 ) (1 / y a ) (2x ak
/ Δ 0 ) (ε m / ε s -1)

【0059】数28は数27のリアクタンスWAkを数
25、数26、数4を用いてさらに変形したものであ
る。また以上のようにして求めた数23、数24、数2
8を用いると表面インピーダンスZAskに関する漸化式
は次の数29と数30で与えられる。ここで数29はk
=1のときに成り立つ式であり、数30はk≧2のとき
に成り立つ式である。
Equation 28 is obtained by further modifying the reactance WA k of Equation 27 using Equations 25, 26 and 4. Also, the numbers 23, 24, and 2 obtained as described above
Recurrence formula regarding surface impedance ZAs k With 8 is given by the following equation 29 as the number 30. Where number 29 is k
Is an expression that holds when = 1 and Equation 30 is an expression that holds when k ≧ 2.

【0060】[0060]

【数29】 ZAs1=ZA1+[YA1+(ZA1+ZAL)-1-1 ZAs 1 = ZA 1 + [YA 1 + (ZA 1 + ZA L ) -1 ] -1

【数30】ZAsk=ZAk+[YAk+(ZAk−jWAk-1
+ZAsk-1)-1]-1
[Number 30] ZAs k = ZA k + [YA k + (ZA k -jWA k-1
+ ZAs k-1 ) -1 ] -1

【0061】また角周波数ω0における1rad あたりの
表面抵抗RAs0は数31で表される。ここで、表面抵抗
RAs0を規格化因子として選ぶと、規格化表面インピー
ダンスZskは、数29と数30を規格化して数32と数
33の様に表わすことができる。また、規格化複素イン
ピーダンスZkと規格化複素アドミタンスYkと規格化リ
アクタンスWkと空気層の規格化インピーダンスZLは、
それぞれ数23,数24,数28,数8を規格化してそ
れぞれ数34,数35,数36,数37の様に表わすこ
とができる。
The surface resistance RAs 0 per 1 rad at the angular frequency ω 0 is expressed by the equation 31. Here, if the surface resistance RAs 0 is selected as the normalization factor, the standardized surface impedance Zs k can be expressed as in the following Expressions 32 and 33 by normalizing Expressions 29 and 30. Further, the standardized complex impedance Z k , the standardized complex admittance Y k , the standardized reactance W k, and the standardized impedance Z L of the air layer are
Equations 23, 24, 28 and 8 can be standardized and expressed as equation 34, equation 35, equation 36 and equation 37, respectively.

【0062】[0062]

【数31】RAs0=1/(σδ0aβ0RAs 0 = 1 / (σδ 0 y a β 0 )

【数32】Zs1=Z1+[Y1+(Z1+Z−1−1 Zs 1 = Z 1 + [Y 1 + (Z 1 + Z L ) −1 ] −1

【数33】 Zs=Zk+[Yk+(Zk−jWk-1+Zsk-1)-1]-1 Equation 33] Zs k = Z k + [Y k + (Z k -jW k-1 + Zs k-1) -1] -1

【数34】Zk=(1+j)・tanh[(1+j)ξk/2]Z k = (1 + j) · tanh [(1 + j) ξ k / 2]

【数35】Yk=[1/(1+j)]・sinh[(1+j)ξk][Equation 35] Y k = [1 / (1 + j)] · sinh [(1 + j) ξ k ]

【数36】Wk=2xk(εm/εs−1)W k = 2x km / ε s -1)

【数37】 ZL=σδ0√(μ0/ε0)=√{2σ/(ω0ε0)}Z L = σδ 0 √ (μ 0 / ε 0 ) = √ {2σ / (ω 0 ε 0 )}

【0063】ここで、xkは薄膜誘電体30−kの規格化
された誘電体膜厚であり、次の数38で定義される。さ
らに、規格化表面インピーダンスZskは、規格化表面抵
抗Rskと規格化リアクタンスXskを用いて数39のよう
に表わすことができる。
Here, x k is a standardized dielectric film thickness of the thin film dielectric 30-k, and is defined by the following formula 38. Further, the standardized surface impedance Zs k can be expressed as in Equation 39 using the standardized surface resistance Rs k and the standardized reactance Xs k .

【0064】[0064]

【数38】xk=xak/δ0 X k = x ak / δ 0

【数39】Zsk=Rsk+jXsk (39) Zs k = Rs k + jXs k

【0065】以上で規格化された規格化表面インピーダ
ンスZskの漸化式である数32と数33が求められた。
次に、上記数33で表された規格化表面インピーダンス
Zskの漸化式を用いて、薄膜導体k−1の規格化導体膜
厚ξk-1と薄膜誘電体30−(k−2)の規格化誘電体
膜厚xk-2が与えられたときに、規格化表面抵抗Rsk
最小になるための規格化導体膜厚ξkと規格化誘電体膜
厚xk-1を求める。いま薄膜導体 k−1の規格化表面イ
ンピーダンスZsk-1は数39から明らかなように数40
のように表わすことができる。この数40を用いると数
33は数41の様に表される。
Equations 32 and 33, which are recurrence formulas of the normalized surface impedance Zs k normalized as above, were obtained.
Next, using the recurrence formula of the normalized surface impedance Zs k expressed by the above equation 33, the normalized conductor film thickness ξ k-1 of the thin film conductor k-1 and the thin film dielectric 30- (k-2) are used. When the standardized dielectric film thickness x k-2 is given, the standardized conductor film thickness ξ k and the standardized dielectric film thickness x k-1 for minimizing the standardized surface resistance Rs k are obtained. . Now, the normalized surface impedance Zs k-1 of the thin film conductor k-1 is, as is clear from the equation 39, the equation 40
Can be expressed as Using this formula 40, formula 33 is expressed as formula 41.

【0066】[0066]

【数40】Zsk-1=Rsk-1+jXsk-1 Zs k-1 = Rs k-1 + jXs k-1

【数41】Zsk=Zk+[Yk+{Zk+Rsk-1−j(Wk-1
Xsk-1)}-1]-1
[Expression 41] Zs k = Z k + [Y k + {Z k + Rs k-1 -j (W k-1-
Xs k-1 )} -1 ] -1

【0067】以下、k≧2のときに成り立つ数41につ
いて規格化表面抵抗Rskが最小になるための条件を考え
る。
Now, let us consider the conditions for minimizing the normalized surface resistance Rs k for the equation 41 which holds when k ≧ 2.

【0068】上述のように規格化導体膜厚ξk-1と規格
化誘電体膜厚xk-1が与えられているので、数41で表
される薄膜導体kの規格化表面インピーダンスZskにお
ける変数は規格化導体膜厚ξkと薄膜誘電体k−1のリ
アクタンスWk-1の2つと考えることができる。従っ
て、表面インピーダンスZskの実部である規格化表面抵
抗Rskが最小になる規格化導体膜厚ξkとWk-1を求める
ことによって、規格化表面抵抗Rskが最小になる規格化
導体膜厚ξkと規格化誘電体膜厚xk-1を求めることがで
きる。
Since the standardized conductor film thickness ξ k-1 and the standardized dielectric film thickness x k-1 are given as described above, the standardized surface impedance Zs k of the thin film conductor k expressed by the equation 41 is given. The variables in can be considered to be the normalized conductor film thickness ξ k and the reactance W k-1 of the thin film dielectric k-1. Therefore, by obtaining the normalized conductor film thicknesses ξ k and W k−1 that minimize the normalized surface resistance Rs k , which is the real part of the surface impedance Zs k , the normalized surface resistance Rs k is minimized. The conductor film thickness ξ k and the normalized dielectric film thickness x k-1 can be obtained.

【0069】規格化表面インピーダンスZskの実部であ
る規格化表面抵抗Rskが最小になる規格化導体膜厚ξk
とWk-1を求めるために、数34で表される規格化複素
インピーダンスZkと数35で表される規格化複素アド
ミタンスYkを公知の双曲線関数の定理を用いて変形す
ると、規格化複素インピーダンスZkと規格化複素アド
ミタンスYkはそれぞれ次の数42と数43で表され
る。また、計算する上での便宜上、数41で表される規
格化表面インピーダンスZskの、Xsk-1−Wk-1をリア
クタンスXとおいて、かつ数42で表される規格化複素
インピーダンスZkと数43で表される規格化複素アド
ミタンスYkを数41に代入して、規格化表面インピー
ダンスZskを実数部Rskと虚数部Xskとの和の形式に整
理することによって、規格化表面抵抗Rskと規格化表面
リアクタンスXskは、それぞれ数45と数46で表され
ることがわかる。
[0069] normalized surface resistance Rs k is a real part of the normalized surface impedance Zs k becomes a minimum normalized conductor film thickness xi] k
And W k−1 are obtained by transforming the standardized complex impedance Z k represented by the equation 34 and the standardized complex admittance Y k represented by the equation 35 by using a known hyperbolic function theorem, The complex impedance Z k and the standardized complex admittance Y k are represented by the following equations 42 and 43, respectively. For convenience of calculation, the normalized surface impedance Zs k expressed by the equation 41 is defined as Xs k−1 −W k−1 as the reactance X, and the normalized complex impedance Z expressed by the equation 42. By substituting the standardized complex admittance Y k represented by k and Formula 43 into Formula 41, and organizing the standardized surface impedance Zs k into the form of the sum of the real part Rs k and the imaginary part Xs k , It can be seen that the normalized surface resistance Rs k and the normalized surface reactance Xs k are expressed by the equations 45 and 46, respectively.

【0070】[0070]

【数42】 Zk=(1+j)(sinhξk+jsinξk)/(coshξk+cosξk)[Number 42] Z k = (1 + j) (sinhξ k + jsinξ k) / (coshξ k + cosξ k)

【数43】Yk=[1/(1+j)](sinhξk・cosξk+jcos
k・sinξk)
[Number 43] Y k = [1 / (1 + j)] (sinhξ k · cosξ k + jcos
k · sinξ k)

【数44】X=Xsk-1−Wk-1 X = Xs k-1 −W k-1

【数45】Rsk=(2・cosh2ξk・Rsk-1 + 2・cosh2ξk・X
+ coshξk・sinhξk・Rsk-1 2 + coshξk・sinhξk・X2 + 2
・coshξk・sinhξk + 2・cos2ξk・Rsk-1 -2・cos2ξk・X +
cosξk・sinξk・Rsk-1 2 + cosξk・sinξk・X2 - 2・cos
ξk・sinξk - 2・Rsk-1)/(cosh2ξk・Rsk-1 2 + cosh2ξ
k・X2 + 2・cosh2ξk + 2・coshξk・sinhξk・Rsk-1+ 2・co
shξk・sinhξk・X - cos2ξk・Rsk-1 2 -cos2ξk・X2 + 2・
cos2ξk + 2・cosξk・sinξk・Rsk-1 - 2・cosξk・sinξk
・X - 2)
[Formula 45] Rs k = (2 · cosh 2 ξ k · Rs k-1 + 2 · cosh 2 ξ k · X
+ coshξ k・ sinhξ k・ Rs k-1 2 + coshξ k・ sinhξ k・ X 2 + 2
・ Coshξ k・ sinh ξ k + 2 ・ cos 2 ξ k・ Rs k-1 -2 ・ cos 2 ξ k・ X +
cosξ k · sinξ k · Rs k -1 2 + cosξ k · sinξ k · X 2 - 2 · cos
ξ k · sinξ k - 2 · Rs k-1) / (cosh 2 ξ k · Rs k-1 2 + cosh 2 ξ
k · X 2 + 2 · cosh 2 ξ k + 2 · coshξ k · sinhξ k · Rs k-1 + 2 · co
shξ k · sinhξ k · X - cos 2 ξ k · Rs k-1 2 -cos 2 ξ k · X 2 + 2 ·
cos 2 ξ k + 2 · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 - 2 · cosξ k · sinξ k
・ X-2)

【数46】Xsk=(2・cosh2ξk・Rsk-1 + 2・cosh2ξk・X
+ coshξk・sinhξk・Rsk-1 2 + coshξk・sinhξk・X2 + 2
・coshξk・sinhξk - 2・cos2ξk・Rsk-1 +2・cos2ξk・X -
cosξk・sinξk・Rsk-1 2 - cosξk・sinξk・X2 + 2・cos
ξk・sinξk - 2・X)/(cosh2ξk・Rsk-1 2 + cosh2ξk・X2
+ 2・cosh2ξk + 2・coshξk・sinhξk・Rsk-1+ 2・coshξk
・sinhξk・X - cos2ξk・Rsk-1 2 - cos2ξk・X2 + 2・cos2
ξk + 2・cosξk・sinξk・Rsk-1 - 2・cosξk・sinξk・X -
2)
[Equation 46] Xs k = (2 · cosh 2 ξ k · Rs k-1 + 2 · cosh 2 ξ k · X
+ coshξ k・ sinhξ k・ Rs k-1 2 + coshξ k・ sinhξ k・ X 2 + 2
· Coshξ k · sinhξ k - 2 · cos 2 ξ k · Rs k-1 +2 · cos 2 ξ k · X -
cosξ k · sinξ k · Rs k -1 2 - cosξ k · sinξ k · X 2 + 2 · cos
ξ k · sinξ k - 2 · X) / (cosh 2 ξ k · Rs k-1 2 + cosh 2 ξ k · X 2
+ 2 · cosh 2 ξ k + 2 · coshξ k · sinhξ k · Rs k-1 + 2 · coshξ k
・ Sinhξ k・ X-cos 2 ξ k・ Rs k-1 2 -cos 2 ξ k・ X 2 + 2 ・ cos 2
ξ k + 2 · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 - 2 · cosξ k · sinξ k · X -
2)

【0071】次に規格化表面抵抗RskをリアクタンスX
で偏微分すると、その偏微分係数∂Rsk/∂Xは数47
で表され、規格化表面抵抗Rskをξkで偏微分すると、
その偏微分係数∂Rsk/∂ξはそれぞれ次の数47と数
48で表される。
Next, the normalized surface resistance Rs k is set to the reactance X.
When partial differentiation is carried out with, the partial differential coefficient ∂Rs k / ∂X is
And partial differentiation of the standardized surface resistance Rs k by ξ k ,
The partial differential coefficient ∂Rs k / ∂ξ is expressed by the following equations 47 and 48, respectively.

【0072】[0072]

【数47】∂Rsk/∂X=- {2・(2・cosh2ξk・cos2ξk
Rsk-1 2 - 2・cosh2ξk・cos2ξk・X2 -4・cosh2ξk・cosξk
・sinξk・Rsk-1 - 4・cosh2ξk・cosξk・sinξk・X - cosh
2ξk・Rsk-1 2 + cosh2ξk・X2 + 4・coshξk・cos2ξk・sinh
ξk・Rsk-1 - 4・coshξk・cos2ξk・sinhξk・X - 4・cosh
ξk・cosξk・sinhξk・sinξk・Rsk-1・X - 4・coshξk・cos
ξk・sinhξk・sinξk - 2・coshξk・sinhξk・Rsk-1 + 2・
coshξk・sinhξk・X - cos2ξk・Rsk-1 2 + cos2ξk・X2 +
2・cosξk・sinξk・Rsk-1+ 2・cosξk・sinξk・X)}/(cosh
4ξk・Rsk-1 4 + 2・cosh4ξk・Rsk-1 2・X2 + 8・cosh4ξk
Rsk-1 2 + 8・cosh4ξk・Rsk-1・X + cosh4ξk・X4 + 8・co
sh4ξk・X2 + 4・cosh4ξk + 4・cosh3ξk・sinhξk・Rsk-1
3 + 4・cosh3ξk・sinhξk・Rsk-1 2・X + 4・cosh3ξk・sinh
ξk・Rsk-1・X2 + 8・cosh3ξk・sinhξk・Rsk-1 + 4・cosh
3ξk・sinhξk・X3 + 8・cosh3ξk・sinhξk・X - 2・cosh2ξ
k・cos2ξk・Rsk-1 4 - 4・cosh2ξk・cos2ξk・Rsk-1 2・X2
- 2・cosh2ξk・cos2ξk・X4 + 8・cosh2ξk・cos2ξk + 4・c
osh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1 3 - 4・cosh2ξk・cosξk
sinξk・Rsk-1 2・X + 4・cosh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1
・X2 + 8・cosh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1 - 4・cosh2ξk
・cosξk・sinξk・X3 -8・cosh2ξk・cosξk・sinξk・X - 8・
cosh2ξk・Rsk-1 2 - 8・cosh2ξk・Rsk-1・X -8・cosh2ξk
・X2 - 8・cosh2ξk - 4・coshξk・cos2ξk・sinhξk・Rs
k-1 3 - 4・coshξk・cos2ξk・sinhξk・Rsk-1 2・X - 4・cos
k・cos2ξk・sinhξk・Rsk-1・X2 + 8・coshξk・cos2ξk
・sinhξk・Rsk-1 - 4・coshξk・cos2ξk・sinhξk・X3 + 8
・coshξk・cos2ξk・sinhξk・X + 8・coshξk・cosξk・sinh
ξk・sinξk・Rsk-1 2 - 8・coshξk・cosξk・sinhξk・sin
ξk・X2 - 8・coshξk・sinhξk・Rsk-1 - 8・coshξk・sinh
ξk・X + cos4ξk・Rsk-1 4 + 2・cos4ξk・Rsk-1 2・X2 - 8
・cos4ξk・Rsk-1 2 + 8・cos4ξk・Rsk-1・X + cos4ξk・X4
- 8・cos4ξk・X2 + 4・cos4ξk - 4・cos3ξk・sinξk・Rs
k-1 3 + 4・cos3ξk・sinξk・Rsk-1 2・X - 4・cos3ξk・sin
ξk・Rsk-1・X2 + 8・cos3ξk・sinξk・Rsk-1 + 4・cos3ξ
k・sinξk・X3 - 8・cos3ξk・sinξk・X + 8・cos2ξk・Rs
k-1 2 - 8・cos2ξk・Rsk-1・X + 8・cos2ξk・X2 - 8・cos2
ξk - 8・cosξk・sinξk・Rsk-1 + 8・cosξk・sinξk・X +
4)
[Expression 47] ∂R s k / ∂X =-{2 ・ (2 ・ cosh 2 ξ k・ cos 2 ξ k
Rs k-1 2 -2 ・ cosh 2 ξ k・ cos 2 ξ k・ X 2 -4 ・ cosh 2 ξ k・ cos ξ k
· Sinξ k · Rs k-1 - 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · X - cosh
2 ξ k・ Rs k-1 2 + cosh 2 ξ k・ X 2 + 4 ・ cosh ξ k・ cos 2 ξ k・ sinh
ξ k · Rs k-1 - 4 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · X - 4 · cosh
ξ k · cosξ k · sinhξ k · sinξ k · Rs k-1 · X - 4 · coshξ k · cos
ξ k · sinhξ k · sinξ k - 2 · coshξ k · sinhξ k · Rs k-1 + 2 ·
coshξ k・ sinh ξ k・ X-cos 2 ξ k・ Rs k-1 2 + cos 2 ξ k・ X 2 +
2 ・ cosξ k・ sin ξ k・ Rs k-1 + 2 ・ cos ξ k・ sin ξ k・ X)} / (cosh
4 ξ k · Rs k-1 4 + 2 · cosh 4 ξ k · Rs k-1 2 · X 2 + 8 · cosh 4 ξ k ·
Rs k-1 2 + 8 ・ cosh 4 ξ k・ Rs k-1・ X + cosh 4 ξ k・ X 4 + 8 ・ co
sh 4 ξ k・ X 2 + 4 ・ cosh 4 ξ k + 4 ・ cosh 3 ξ k・ sinh ξ k・ Rs k-1
3 + 4 · cosh 3 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 2 · X + 4 · cosh 3 ξ k · sinh
ξ k・ Rs k-1・ X 2 + 8 ・ cosh 3 ξ k・ sinh ξ k・ Rs k-1 + 4 ・ cosh
3 ξ k · sinhξ k · X 3 + 8 · cosh 3 ξ k · sinhξ k · X - 2 · cosh 2 ξ
k · cos 2 ξ k · Rs k-1 4 - 4 · cosh 2 ξ k · cos 2 ξ k · Rs k-1 2 · X 2
-2 ・ cosh 2 ξ k・ cos 2 ξ k・ X 4 + 8 ・ cosh 2 ξ k・ cos 2 ξ k + 4 ・ c
osh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 3 - 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k ·
sinξ k · Rs k-1 2 · X + 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1
· X 2 + 8 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 - 4 · cosh 2 ξ k
· Cosξ k · sinξ k · X 3 -8 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · X - 8 ·
cosh 2 ξ k · Rs k- 1 2 - 8 · cosh 2 ξ k · Rs k-1 · X -8 · cosh 2 ξ k
・ X 2 -8 ・ cosh 2 ξ k -4 ・ cosh ξ k・ cos 2 ξ k・ sinh ξ k・ Rs
k-1 3 - 4 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 2 · X - 4 · cos
hξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 · X 2 + 8 · coshξ k · cos 2 ξ k
· Sinhξ k · Rs k-1 - 4 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · X 3 + 8
· Coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · X + 8 · coshξ k · cosξ k · sinh
ξ k · sinξ k · Rs k -1 2 - 8 · coshξ k · cosξ k · sinhξ k · sin
ξ k · X 2 - 8 · coshξ k · sinhξ k · Rs k-1 - 8 · coshξ k · sinh
ξ k · X + cos 4 ξ k · Rs k-1 4 + 2 · cos 4 ξ k · Rs k-1 2 · X 2 - 8
・ Cos 4 ξ k・ Rs k-1 2 + 8 ・ cos 4 ξ k・ Rs k-1・ X + cos 4 ξ k・ X 4
-8 ・ cos 4 ξ k・ X 2 + 4 ・ cos 4 ξ k -4 ・ cos 3 ξ k・ sin ξ k・ Rs
k-1 3 + 4 ・ cos 3 ξ k・ sin ξ k・ Rs k-1 2・ X -4 ・ cos 3 ξ k・ sin
ξ k・ Rs k-1・ X 2 + 8 ・ cos 3 ξ k・ sin ξ k・ Rs k-1 + 4 ・ cos 3 ξ
k · sinξ k · X 3 - 8 · cos 3 ξ k · sinξ k · X + 8 · cos 2 ξ k · Rs
k-1 2 - 8 · cos 2 ξ k · Rs k-1 · X + 8 · cos 2 ξ k · X 2 - 8 · cos 2
ξ k - 8 · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 + 8 · cosξ k · sinξ k · X +
Four)

【数48】∂Rsk/∂ξk=- {4・(4・cosh2ξk・cos2ξk
Rsk-1 2 - 4・cosh2ξk・cos2ξk・X2+ 2・cosh2ξk・cosξk
・sinξk・Rsk-1 3 + 2・cosh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1 2
・X+ 2・cosh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1・X2 - 4・cosh2ξ
k・cosξk・sinξk・Rsk-1 +2・cosh2ξk・cosξk・sinξk・X
3 - 4・cosh2ξk・cosξk・sinξk・X - 2・cosh2ξk・Rsk-1
2 + 2・cosh2ξk・X2 + 2・coshξk・cos2ξk・sinhξk・Rs
k-1 3 - 2・coshξk・cos2ξk・sinhξk・Rsk-1 2・X + 2・cos
k・cos2ξk・sinhξk・Rsk-1・X2 + 4・coshξk・cos2ξk
・sinhξk・Rsk-1 - 2・coshξk・cos2ξk・sinhξk・X3 - 4
・coshξk・cos2ξk・sinhξk・X + coshξk・cosξk・sinhξ
k・sinξk・Rsk-1 4 + 2・coshξk・cosξk・sinhξk・sinξk
・Rsk-1 2・X2 + coshξk・cosξk・sinhξk・sinξk・X4 - 4
・coshξk・cosξk・sinhξk・sinξk - coshξk・sinhξk
Rsk-1 3 + coshξk・sinhξk・Rsk-1 2・X - coshξk・sinh
ξk・Rsk-1・X2 - 2・coshξk・sinhξk・Rsk-1 + coshξk
・sinhξk・X3 + 2・coshξk・sinhξk・X - 2・cos2ξk・Rs
k-1 2 + 2・cos2ξk・X2 - cosξk・sinξk・Rsk-1 3 - cos
ξk・sinξk・Rsk-1 2・X - cosξk・sinξk・Rsk-1・X2 +2・
cosξk・sinξk・Rsk-1 - cosξk・sinξk・X3 + 2・cosξk
・sinξk・X + Rsk-1 2- X2)}/(cosh4ξk・Rsk-1 4 + 2・co
sh4ξk・Rsk-1 2・X2 + 8・cosh4ξk・Rsk-1 2 +8・cosh4ξk
・Rsk-1・X + cosh4ξk・X4 + 8・cosh4ξk・X2 + 4・cosh4
ξk + 4・cosh3ξk・sinhξk・Rsk-1 3 + 4・cosh3ξk・sinh
ξk・Rsk-1 2・X + 4・cosh3ξk・sinhξk・Rsk-1・X2 + 8・c
osh3ξk・sinhξk・Rsk-1 + 4・cosh3ξk・sinhξk・X3 + 8
・cosh3ξk・sinhξk・X - 2・cosh2ξk・cos2ξk・Rsk-1 4 -
4・cosh2ξk・cos2ξkRsk-1 2・X2 - 2・cosh2ξk・cos2ξk
・X4 + 8・cosh2ξk・cos2ξk + 4・cosh2ξk・cosξk・sinξ
k・Rsk-1 3 - 4・cosh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1 2・X + 4
・cosh2ξk・cosξk・sinξk・Rsk-1・X2 + 8・cosh2ξk・cos
ξk・sinξk・Rsk-1 - 4・cosh2ξk・cosξk・sinξk・X3 -
8・cosh2ξk・cosξk・sinξk・X - 8・cosh2ξk・Rsk-1 2 -
8・cosh2ξk・Rsk-1・X - 8・cosh2ξk・X2 - 8・cosh2ξk -
4・coshξk・cos2ξk・sinhξk・Rsk-1 3 - 4・coshξk・cos
2ξk・sinhξk・Rsk-1 2・X - 4・coshξk・cos2ξk・sinhξk
・Rsk-1・X2+ 8・coshξk・cos2ξk・sinhξk・Rsk-1 - 4・c
oshξk・cos2ξk・sinhξk・X3 + 8・coshξk・cos2ξk・sinh
ξk・X + 8・coshξk・cosξk・sinhξk・sinξk・Rsk-1 2 -
8・coshξk・cosξk・sinhξk・sinξk・X2 - 8・coshξk・sin
k・Rsk-1 - 8・coshξk・sinhξk・X + cos4ξk・Rsk-1
4 + 2・cos4ξk・Rsk-1 2・X2 - 8・cos4ξk・Rsk-1 2 +8・co
s4ξk・Rsk-1・X + cos4ξk・X4 - 8・cos4ξk・X2 + 4・cos
4ξk - 4・cos3ξk・sinξk・Rsk-1 3 + 4・cos3ξk・sinξk
・Rsk-1 2・X - 4・cos3ξk・sinξk・Rsk-1・X2+ 8・cos3ξk
・sinξk・Rsk-1 + 4・cos3ξk・sinξk・X3 - 8・cos3ξk・s
inξk・X + 8・cos2ξk・Rsk-1 2 - 8・cos2ξk・Rsk-1・X +
8・cos2ξk・X2 - 8・cos2ξ − 8・cosξ・s
inξk・Rsk-1 + 8・cosξk・sinξk・X + 4)
[Expression 48] ∂R s k / ∂ξ k =-{4 ・ (4 ・ cosh 2 ξ k・ cos 2 ξ k
Rs k-1 2-4・ cosh 2 ξ k・ cos 2 ξ k・ X 2 + 2 ・ cosh 2 ξ k・ cos ξ k
· Sinξ k · Rs k-1 3 + 2 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 2
· X + 2 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 · X 2 - 4 · cosh 2 ξ
k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 +2 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · X
3 - 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · X - 2 · cosh 2 ξ k · Rs k-1
2 + 2 · cosh 2 ξ k · X 2 + 2 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs
k-1 3 - 2 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 2 · X + 2 · cos
hξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 · X 2 + 4 · coshξ k · cos 2 ξ k
· Sinhξ k · Rs k-1 - 2 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · X 3 - 4
· Coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · X + coshξ k · cosξ k · sinhξ
k・ sinξ k・ Rs k-1 4 + 2 ・ coshξ k・ cosξ k・ sinhξ k・ sinξ k
· Rs k-1 2 · X 2 + coshξ k · cosξ k · sinhξ k · sinξ k · X 4 - 4
・ Coshξ k・ cosξ k・ sinhξ k・ sinξ k -coshξ k・ sinhξ k
Rs k-1 3 + coshξ k・ sinh ξ k・ Rs k-1 2・ X-coshξ k・ sinh
ξ k・ Rs k-1・ X 2 -2 ・ cosh ξ k・ sinh ξ k・ Rs k-1 + cosh ξ k
· Sinhξ k · X 3 + 2 · coshξ k · sinhξ k · X - 2 · cos 2 ξ k · Rs
k-1 2 + 2 · cos 2 ξ k · X 2 - cosξ k · sinξ k · Rs k-1 3 - cos
ξ k · sinξ k · Rs k -1 2 · X - cosξ k · sinξ k · Rs k-1 · X 2 +2 ·
cosξ k · sinξ k · Rs k -1 - cosξ k · sinξ k · X 3 + 2 · cosξ k
・ Sin ξ k・ X + Rs k-1 2 -X 2 )} / (cosh 4 ξ k・ Rs k-1 4 + 2 ・ co
sh 4 ξ k・ Rs k-1 2・ X 2 + 8 ・ cosh 4 ξ k・ Rs k-1 2 +8 ・ cosh 4 ξ k
・ Rs k-1・ X + cosh 4 ξ k・ X 4 + 8 ・ cosh 4 ξ k・ X 2 + 4 ・ cosh 4
ξ k + 4 · cosh 3 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 3 + 4 · cosh 3 ξ k · sinh
ξ k・ Rs k-1 2・ X + 4 ・ cosh 3 ξ k・ sinh ξ k・ Rs k-1・ X 2 + 8 ・ c
osh 3 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 + 4 · cosh 3 ξ k · sinhξ k · X 3 + 8
· Cosh 3 ξ k · sinhξ k · X - 2 · cosh 2 ξ k · cos 2 ξ k · Rs k-1 4 -
4 · cosh 2 ξ k · cos 2 ξ k Rs k-1 2 · X 2 - 2 · cosh 2 ξ k · cos 2 ξ k
· X 4 + 8 · cosh 2 ξ k · cos 2 ξ k + 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ
k · Rs k-1 3 - 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 2 · X + 4
· Cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · Rs k-1 · X 2 + 8 · cosh 2 ξ k · cos
ξ k · sinξ k · Rs k -1 - 4 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · X 3 -
8 · cosh 2 ξ k · cosξ k · sinξ k · X - 8 · cosh 2 ξ k · Rs k-1 2 -
8 · cosh 2 ξ k · Rs k-1 · X - 8 · cosh 2 ξ k · X 2 - 8 · cosh 2 ξ k -
4 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 3 - 4 · coshξ k · cos
2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 2 · X - 4 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k
· Rs k-1 · X 2 + 8 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · Rs k-1 - 4 · c
oshξ k · cos 2 ξ k · sinhξ k · X 3 + 8 · coshξ k · cos 2 ξ k · sinh
ξ k · X + 8 · coshξ k · cosξ k · sinhξ k · sinξ k · Rs k-1 2 -
8 · coshξ k · cosξ k · sinhξ k · sinξ k · X 2 - 8 · coshξ k · sin
hξ k · Rs k-1 - 8 · coshξ k · sinhξ k · X + cos 4 ξ k · Rs k-1
4 + 2 · cos 4 ξ k · Rs k-1 2 · X 2 - 8 · cos 4 ξ k · Rs k-1 2 +8 · co
s 4 ξ k · Rs k- 1 · X + cos 4 ξ k · X 4 - 8 · cos 4 ξ k · X 2 + 4 · cos
4 ξ k - 4 · cos 3 ξ k · sinξ k · Rs k-1 3 + 4 · cos 3 ξ k · sinξ k
・ Rs k-1 2・ X -4 ・ cos 3 ξ k・ sin ξ k・ Rs k-1・ X 2 + 8 ・ cos 3 ξ k
· Sinξ k · Rs k-1 + 4 · cos 3 ξ k · sinξ k · X 3 - 8 · cos 3 ξ k · s
inξ k · X + 8 · cos 2 ξ k · Rs k-1 2 - 8 · cos 2 ξ k · Rs k-1 · X +
8 ・ cos 2 ξ k・ X 2 -8 ・ cos 2 ξ k- 8 ・ cos ξ k・ s
inξ k・ Rs k-1 + 8 ・ cos ξ k・ sin ξ k・ X + 4)

【0073】ここで、数47で表される偏微分係数∂R
sk/∂Xと数48で表される偏微分係数∂Rsk/∂ξk
にRsk-1=tanξkとX=−tanξkを代入すると偏微分係
数∂Rsk/∂Xと偏微分係数∂Rsk/∂ξkは共に0に
なる。すなわちRsk-1=tanξkとX=−tanξkのとき
に、規格化表面抵抗Rskは極値をとる。一方、図17
は、Q上昇率RQを規格化表面抵抗Rskの逆数で定義し
て、Q上昇率RQを高さ方向にとって、Q上昇率RQの
値を規格化導体膜厚ξkとリアクタンスXWに対応させて
表した3次元グラフである。ここで、リアクタンスXW
は計算する上での便宜上、XW=−Xになるように定義
したものである。図17からわかるようにξk=tan
-1(Rsk-1)、XW=Rsk-1のとき、すなわちRsk-1=t
anξk,X=−tanξkのときQ上昇率RQは極大値をと
り、規格化表面抵抗Rskは極小値である最小値をとる。
Here, the partial differential coefficient ∂R expressed by the equation 47
s k / ∂X and partial differential coefficient ∂R s k / ∂ξ k
Substituting Rs k-1 = tan ξ k and X = −tan ξ k into, the partial differential coefficient ∂Rs k / ∂X and the partial differential coefficient ∂Rs k / ∂ξ k are both zero. That is, when Rs k-1 = tan ξ k and X = −tan ξ k , the normalized surface resistance Rs k takes an extreme value. On the other hand, FIG.
, Define a Q increase rate RQ with the inverse of the normalized surface resistance Rs k, the Q increasing rate RQ for the height direction, the corresponding values of Q increase rate RQ the normalized conductor film thickness xi] k and reactance X W It is the three-dimensional graph which was made to represent. Where reactance X W
Is defined as X W = −X for convenience of calculation. As can be seen from FIG. 17, ξ k = tan
-1 (Rs k-1 ), when X W = Rs k-1 , that is, Rs k-1 = t
When an ξ k and X = −tan ξ k, the Q increase rate RQ takes a maximum value and the normalized surface resistance Rs k takes a minimum value which is a minimum value.

【0074】以上のことから規格化表面抵抗Rskが最小
になるための条件は次の数49と数50で与えられる。
From the above, the conditions for minimizing the normalized surface resistance Rs k are given by the following equations 49 and 50.

【0075】[0075]

【数49】ξk=tan-1(Rsk-1)Ξ k = tan -1 (Rs k-1 )

【数50】Wk-1=Rsk-1+Xsk-1 (50) W k-1 = Rs k-1 + Xs k-1

【0076】ここで、数49は後の便宜上のために次の
数51のように書き換えておく。
Here, the formula 49 is rewritten as the following formula 51 for convenience of later.

【0077】[0077]

【数51】Rsk-1=tanξk [Expression 51] Rs k-1 = tan ξ k

【0078】規格化表面抵抗Rskの最小条件である数5
0と数51を数41に代入して整理すると漸化式は次の
数52のようになる。
Equation 5 which is the minimum condition of the normalized surface resistance Rs k
Substituting 0 and the equation 51 into the equation 41 and rearranging the equation gives the recurrence formula as the following equation 52.

【0079】[0079]

【数52】 Zsk=Zk+[Yk+{Zk+(1−j)tanξk}-1]-1 [Expression 52] Zs k = Z k + [Y k + {Z k + (1-j) tan ξ k } -1 ] -1

【0080】さらに、数34で表される規格化複素イン
ピーダンスZkと数35で表される規格化複素アドミタ
ンスYkを、次の数53と数54で与えられる公知の公
式を用いて変形した後に数52に代入して、数52を整
理すると規格化表面インピーダンスZskは次の数55の
ような簡単な式で表わすことができる。
Further, the standardized complex impedance Z k expressed by the equation 34 and the standardized complex admittance Y k expressed by the equation 35 are modified by using the known formulas given by the following equations 53 and 54. If the equation 52 is rearranged by substituting it into the equation 52 later, the standardized surface impedance Zs k can be expressed by a simple equation such as the following equation 55.

【0081】[0081]

【数53】tanh[(1+j)ξk/2]=(sinhξk+jsinξk)
/(coshξk+cosξk)
[Equation 53] tanh [(1 + j) ξ k / 2] = (sinh ξ k + jsin ξ k )
/ (Cosh ξ k + cos ξ k )

【数54】 sinh{(1+j)ξk}=sinhξkcosξk+jcoshξksinξk Equation 54] sinh {(1 + j) ξ k} = sinhξ k cosξ k + jcoshξ k sinξ k

【数55】Zsk=(1+j)tanhξk [Expression 55] Zs k = (1 + j) tanhξ k

【0082】またこのとき、数55から明らかなように
規格化表面抵抗Rskと規格化表面リアクタンスXskは、
一致して、次の数56で表される。
At this time, as is apparent from the equation 55, the normalized surface resistance Rs k and the normalized surface reactance Xs k are
In agreement, it is expressed by the following equation 56.

【0083】[0083]

【数56】Rsk=Xsk=tanhξk (56) Rs k = Xs k = tanh ξ k

【0084】数56を薄膜導体k−1に関して見ると、
規格化導体膜厚ξk-1を規格化表面抵抗Rsk-1が最小に
なるように設定したときには次の数57が満たされてい
る。数57と数50、数51を用いると、規格化導体膜
厚ξkと規格化導体膜厚ξk-1の関係は数58のような簡
単な式で表わすことができる。また、規格化リアクタン
スWkは数56を用いると数59のように表わすことが
できる。従って、規格化表面抵抗Rskが最小になるため
の条件は、次の数58と数59によって表すことができ
る。
Looking at equation 56 for the thin film conductor k-1,
When the normalized conductor film thickness ξ k-1 is set so that the normalized surface resistance Rs k-1 is minimized, the following equation 57 is satisfied. By using the equations 57, 50 and 51, the relationship between the normalized conductor film thickness ξ k and the normalized conductor film thickness ξ k-1 can be expressed by a simple equation such as the equation 58. Further, the normalized reactance W k can be expressed as in Equation 59 by using Equation 56. Therefore, the conditions for minimizing the normalized surface resistance Rs k can be expressed by the following equations 58 and 59.

【0085】[0085]

【数57】Rsk-1=Xsk-1=tanhξk-1 Rs k-1 = Xs k-1 = tanh ξ k-1

【数58】ξk=tan-1(tanhξk-1)(58) ξ k = tan -1 (tanh ξ k-1 )

【数59】Wk=2tanhξk (59) W k = 2 tanh ξ k

【0086】またさらに、数36と数59を組み合わせ
ることにより規格化表面抵抗Rskが最小になるときの規
格化誘電体膜厚xkは、次の数60のように表わすことが
できる。
Further, by combining the equations 36 and 59, the normalized dielectric film thickness x k when the normalized surface resistance Rs k becomes the minimum can be expressed by the following equation 60.

【0087】[0087]

【数60】xk=(εms−1)-1tanhξk X k = (ε m / ε s -1) -1 tanhξ k

【0088】以上詳述したように、k≧2のときには、
規格化表面抵抗Rskを最小にするための規格化導体膜厚
ξkは、数51又は数58を用いて容易に求めることが
できる。
As described in detail above, when k ≧ 2,
The standardized conductor film thickness ξ k for minimizing the standardized surface resistance Rs k can be easily obtained by using Expression 51 or Expression 58.

【0089】次に、主伝送線路LN10を伝搬する共振
周波数f0と同じ周波数を有するTEM波の位相速度vm
と副伝送線路LNkを伝搬する共振周波数f0と同じ周
波数を有するTEM波の位相速度vsについて説明す
る。まず、誘電体基板10の誘電体損失は、薄膜導体k
の導体損失より十分小さいので、当該誘電体損失は0と
することができ、誘電体基板10の等価回路は、図3に
示すように次の数61で表されるインダクタンスL10
と数62で表されるキャパシタンスC10のみを用いて
表わすことができる。
Next, the phase velocity v m of the TEM wave having the same frequency as the resonance frequency f 0 propagating through the main transmission line LN10.
And the phase velocity v s of the TEM wave having the same frequency as the resonance frequency f 0 propagating in the sub transmission line LNk will be described. First, the dielectric loss of the dielectric substrate 10 is
Since it is sufficiently smaller than the conductor loss of, the dielectric loss can be set to 0, and the equivalent circuit of the dielectric substrate 10 has an inductance L10 represented by the following equation 61 as shown in FIG.
Can be expressed using only the capacitance C10 expressed by

【0090】[0090]

【数61】L10=μ0(H/ya)(1/β0Equation 61] L10 = μ 0 (H / y a) (1 / β 0)

【数62】C10=εm(ya/H)(1/β0C10 = ε m (y a / H) (1 / β 0 ).

【0091】従って、上記インダクタンスL10と上記
キャパシタンスC10を用いると、主伝送線路LN10
の特性インピーダンスZ0mは、数63のように表わすこ
とができる。また、位相速度vmは、共振周波数f0に対
応する角周波数ω0と位相速度β0を用いると数64のよ
うに定義され、角周波数ω0は数65で表される。従っ
て、位相速度vmは、上記インダクタンスL10と上記
キャパシタンスC10を用いて数66のように表すこと
ができる。
Therefore, if the inductance L10 and the capacitance C10 are used, the main transmission line LN10
The characteristic impedance Z 0m of can be expressed as in Equation 63. Further, the phase velocity v m is defined as in Equation 64 by using the angular frequency ω 0 corresponding to the resonance frequency f 0 and the phase velocity β 0 , and the angular frequency ω 0 is represented by Equation 65. Therefore, the phase velocity v m can be expressed by the equation 66 using the inductance L10 and the capacitance C10.

【0092】[0092]

【数63】Z0m=√(L10/C10)=(H/ya
√(μ0/εm
Equation 63] Z 0m = √ (L10 / C10 ) = (H / y a)
√ (μ 0 / ε m )

【数64】vm=ω0/β0 V m = ω 0 / β 0

【数65】ω0=1/√(L10・C10)Ω 0 = 1 / √ (L10 · C10)

【数66】vm=1/√(L10・C10)(1/β0
=1/√(μ0εm
[Expression 66] v m = 1 / √ (L10 · C10) (1 / β 0 ).
= 1 / √ (μ 0 ε m )

【0093】次に、数23で表される複素インピーダン
スZAkは、規格化導体膜厚ξk<1のときには、数23
の右辺を数67で表される近似式を用いて変形すること
ができる。従って、複素インピーダンスZAkは、数6
8のように表すことができる。また、(1+j)×(1+
j)=2jであるので、数68は数69のように変形す
ることができる。さらに、数70で表される関係式を用
いて数69の右辺を変形すると、複素インピーダンスZ
kは、数71のように表すことができる。
Next, if the normalized conductor film thickness ξ k <1, the complex impedance ZA k expressed by the equation 23 is expressed by the equation 23
The right side of can be transformed using the approximate expression represented by the equation 67. Therefore, the complex impedance ZA k is
It can be expressed as 8. Also, (1 + j) × (1+
Since j) = 2j, Expression 68 can be transformed into Expression 69. Further, if the right side of the equation 69 is transformed using the relational expression represented by the equation 70, the complex impedance Z
A k can be expressed as in Equation 71.

【0094】[0094]

【数67】 tanh[(1+j)ξk/2]≒{(1+j)/2}tanhξ Equation 67] tanh [(1 + j) ξ k / 2] ≒ {(1 + j) / 2} tanhξ k

【数68】ZA≒[(1+j)/(σδ0aβ0)]{(1
+j)/2}tanhξk
ZA k ≈ [(1 + j) / (σδ 0 y a β 0 )] {(1
+ J) / 2} tanhξ k

【数69】ZAk≒[j/(σδ0aβ0)]tanhξk ZA k ≈ [j / (σδ 0 y a β 0 )] tanhξ k

【数70】1/σδ0 =√{ω0μ0/(2σ)} =(ω0μ0/2)√{2/(ω0μ0σ)} =ω0μ0δ0/2Equation 70] 1 / σδ 0 = √ {ω 0 μ 0 / (2σ)} = (ω 0 μ 0/2) √ {2 / (ω 0 μ 0 σ)} = ω 0 μ 0 δ 0/2

【数71】 ZAk≒[jω0μ0δ0/(2yaβ0)]tanhξk ZA k ≈ [jω 0 μ 0 δ 0 / (2y a β 0 )] tanh ξ k

【0095】また、規格化導体膜厚ξk<1のときに
は、数24で表される複素アドミタンスYAkを、数7
2で表される近似式を用いて変形でき、複素アドミタン
スYAkは数73のように表すことができる。
When the normalized conductor film thickness ξ k <1, the complex admittance YA k expressed by the equation 24 is calculated by the equation 7
The complex admittance YA k can be expressed by the following equation 73, which can be transformed by using the approximate expression represented by 2.

【0096】[0096]

【数72】sinh[(1+j)ξk]≒(1+j)sinhξk (72) sinh [(1 + j) ξ k ] ≈ (1 + j) sinh ξ k

【数73】YAk≒σδ0aβ0sinhξk YA k ≈σδ 0 y a β 0 sinhξ k

【0097】数71から明らかなように複素インピーダ
ンスZAkは、導体膜厚ξakが表皮深さδ0よりも小さ
い場合は、正のリアクタンス成分のみを有する。すなわ
ち、導体膜厚ξakが表皮深さδ0よりも小さい場合、複
素インピーダンスZAkは、インダクタンスとして振る
舞う。また、数73から明らかなように、複素アドミタ
ンスYkは、実数部、すなわちコンダクタンス成分のみ
を有する。
As is clear from the equation (71), the complex impedance ZA k has only a positive reactance component when the conductor film thickness ξa k is smaller than the skin depth δ 0 . That is, when the conductor film thickness ξa k is smaller than the skin depth δ 0 , the complex impedance ZA k behaves as an inductance. Further, as is clear from the equation (73), the complex admittance Y k has only a real part, that is, a conductance component.

【0098】次に、薄膜導体kと薄膜導体k+1によっ
て挟設された薄膜誘電体30−kによって構成される副
伝送線路LNkの位相速度について説明する。
Next, the phase velocity of the sub transmission line LNk constituted by the thin film dielectric 30-k sandwiched by the thin film conductor k and the thin film conductor k + 1 will be described.

【0099】まず、副伝送線路LNkの特性インピーダ
ンスZ0kは、次の数74で表わされる。ここで、Lkは
数25で表されるインダクタンスであり、Ckは数26
で表されるキャパシタンスである。また、Lrkは、正
のリアクタンス成分のみを有する複素インピーダンスZ
kと正のリアクタンス成分のみを有する複素インピー
ダンスZAk+1を合計した薄膜導体kと薄膜導体k+1
によるインダクタンスである。従って、インダクタンス
Lrkは、数75のように表わすことができる。
First, the characteristic impedance Z 0k of the sub transmission line LNk is expressed by the following equation 74. Here, Lk is the inductance represented by the equation 25, and Ck is the equation 26
Is the capacitance represented by. Lrk is a complex impedance Z having only a positive reactance component.
Thin film conductor k and thin film conductor k + 1 obtained by summing A k and complex impedance ZA k + 1 having only positive reactance component
Due to the inductance. Therefore, the inductance Lrk can be expressed as in Equation 75.

【0100】[0100]

【数74】Z0k=√{(Lk+Lrk)/Ck}Z 0k = √ {(Lk + Lrk) / Ck}

【数75】Lrk=(1/2)(μ0δ0/ya)(1/
β0)(tanhξk+tanhξk+1
Equation 75] Lrk = (1/2) (μ 0 δ 0 / y a) (1 /
β 0 ) (tanhξ k + tanhξ k + 1 )

【0101】また、ξk<1のときには、tanhξk≒tanh
ξk+1の近似式が成り立ち、当該近似式を用いると、数
75は数76のように表わすことができる。
[0101] In addition, when ξ k <1 is, tanhξ k ≒ tanh
The approximate expression of ξ k + 1 is established, and by using the approximate expression, Expression 75 can be expressed as Expression 76.

【0102】[0102]

【数76】 Lrk≒(μ0δ0/ya)(1/β0)tanhξk [Number 76] Lrk ≒ (μ 0 δ 0 / y a) (1 / β 0) tanhξ k

【0103】また、数74の右辺に数25で表されるL
kと、数26で表されるCkと数75で表されるLrk
を代入すると、特性インピーダンスZ0kは、数77のよ
うに表わすことができ、さらにその右辺を変形すること
によって、数78のように表わすことができる。
Further, on the right side of the equation 74, L represented by the equation 25
k, Ck expressed by Expression 26 and Lrk expressed by Expression 75
By substituting, the characteristic impedance Z 0k can be expressed as in Expression 77, and further by deforming the right side thereof, it can be expressed as in Expression 78.

【0104】[0104]

【数77】Z0k=√[{(μ0ak/ya)+(μ0δ0/ya)t
anhξk}/(εSa/xak)]
Equation 77] Z 0k = √ [{(μ 0 x ak / y a) + (μ 0 δ 0 / y a) t
anhξ k } / (ε S y a / x ak )]

【数78】Z0k=√(μ0/εS)(xak/ya)√{1+(1
/xk)tanhξ
Equation 78] Z 0k = √ (μ 0 / ε S) (x ak / y a) √ {1+ (1
/ X k ) tanh ξ k }

【0105】さらに、副伝送線路LNkの位相速度v
は、次の数79で表わすことができ、数79の右辺に数
25で表されるLkと、数26で表されるCkと数75
で表されるLrkを代入すると、位相速度vsは、数8
0のように表わすことができ、さらにその右辺を変形す
ることによって、数81のように表わすことができる。
Furthermore, the phase velocity v s of the sub transmission line LNk
Can be expressed by the following Expression 79, and Lk expressed by Expression 25, Ck expressed by Expression 26, and Expression 75 on the right side of Expression 79.
In Substituting Lrk represented, the phase velocity v s is the number 8
It can be expressed as 0, and by transforming its right side, it can be expressed as in Equation 81.

【0106】[0106]

【数79】 vs=1/√{(Lk+Lrk)Ck}(1/β0V s = 1 / √ {(Lk + Lrk) Ck} (1 / β 0 ).

【数80】vs=1/√[{(μ0ak/ya)+(μ0δ0/y
a)tanhξk}(εSa/xak)]
(80) v s = 1 / √ [{(μ 0 x ak / y a ) + (μ 0 δ 0 / y
a ) tanh ξ k } (ε S y a / x ak )]

【数81】vs={1/√(μ0εs)}[1/√{1+(1
/xk)tanhξk}]
V s = {1 / √ (μ 0 ε s )} [1 / √ {1+ (1
/ X k ) tanhξ k }]

【0107】次に、数66で表される主伝送線路LN1
0の位相速度vmと、数81で表される位相速度vsの比
は、数82のように表わすことができる。
Next, the main transmission line LN1 represented by the equation 66
The ratio of the phase velocity v m of 0 and the phase velocity v s expressed by the equation 81 can be expressed by the equation 82.

【0108】[0108]

【数82】 vm/vs=√(εs/εm)√{1+(1/xk)tanhξk}V m / v s = √ (ε s / ε m ) √ {1+ (1 / x k ) tanhξ k }

【0109】次に、規格化リアクタンスWkを表わす式
である数36を変形することにより、誘電体基板10の
誘電率εmと、薄膜誘電体30−kの誘電率εsの比は、
数83のように表わすことができる。
Next, by modifying the equation 36 representing the normalized reactance W k , the ratio of the dielectric constant ε m of the dielectric substrate 10 and the dielectric constant ε s of the thin film dielectric 30-k is
It can be expressed as in equation (83).

【0110】[0110]

【数83】εm/εs=1+Wk/(2xk)(83) ε m / ε s = 1 + W k / (2x k )

【0111】ここで、数82に数83を代入することに
より、位相速度vmと位相速度vsの比は、次の数84で
表わすことができる。
Here, by substituting the expression 83 into the expression 82, the ratio of the phase speed v m and the phase speed v s can be expressed by the following expression 84.

【0112】[0112]

【数84】vm/vs=√{1+(1/xk)tanhξk}/√
{1+Wk/(2xk)}
[Expression 84] v m / v s = √ {1+ (1 / x k ) tanhξ k } / √
{1 + W k / (2x k )}

【0113】以上のようにして求めた数84から明らか
なように、主伝送線路LN10の位相速度vmと副伝送
線路LNkの位相速度vsが一致するのは、vm/vs
1のとき、すなわち、Wk=2tanhξkのときである。こ
こで、規格化リアクタンスWkは、薄膜誘電体30−k
の規格化誘電体膜厚xkと誘電率εsとによって計算さ
れ、薄膜導体kと薄膜導体k+1とによって挟設される
薄膜誘電体30−kからなる副伝送線路LNkの位相速
度vsは、上記規格化リアクタンスWkから計算される。
As is clear from the equation 84 obtained as described above, the phase velocity v m of the main transmission line LN10 and the phase velocity v s of the sub transmission line LNk are equal to each other, v m / v s =
When 1, that is, when W k = 2 tanh ξ k . Here, the normalized reactance W k is the thin film dielectric 30-k.
It is the calculated by the normalized dielectric film thickness x k and the dielectric constant epsilon s, the phase velocity v s of the sub-transmission line LNk consisting a thin-film dielectric 30-k which is sandwiched set by the thin-film conductor k and the thin-film conductors k + 1 is , Is calculated from the normalized reactance W k .

【0114】また、Wk=2tanhξkを数83に代入して
変形することにより、薄膜誘電体30−kの誘電率εs
は、次の数85のように表わすことができる。従って、
数85を満足するように薄膜誘電体30−kの誘電体膜
厚ξakと薄膜誘電体の誘電率εsを設定することによっ
て、主伝送線路LN10の位相速度vmと副伝送線路L
Nkの位相速度vsを一致させることができる。さら
に、数85を考察すると、主伝送線路LN10の位相速
度vmと副伝送線路LNkの位相速度vsを一致させる薄
膜誘電体の誘電率εsは、常に誘電体基板10の誘電率
εmより小さく設定される。これによって、薄膜導体
k,k+1によって挟設された薄膜誘電体30−kの実
効的な誘電率は、誘電体基板10の実効的な誘電率は等
しく設定される。
Further, by substituting W k = 2 tanh ξ k into Equation 83 and transforming it, the dielectric constant ε s of the thin film dielectric 30-k is changed.
Can be expressed as in the following Equation 85. Therefore,
By setting the dielectric film thickness ξ a k of the thin film dielectric 30-k and the dielectric constant ε s of the thin film dielectric so as to satisfy Expression 85, the phase velocity v m of the main transmission line LN10 and the sub transmission line L
The Nk phase velocities v s can be matched. Further, considering Expression 85, the dielectric constant ε s of the thin film dielectric that matches the phase velocity v m of the main transmission line LN10 and the phase velocity v s of the sub transmission line LNk is always the dielectric constant ε m of the dielectric substrate 10. Set smaller. As a result, the effective permittivity of the thin film dielectric 30-k sandwiched between the thin film conductors k and k + 1 is set equal to the effective permittivity of the dielectric substrate 10.

【0115】[0115]

【数85】εs =εm/(1+tanhξk/xk) =εm/(1+δ0tanhξk/xakΕ s = ε m / (1 + tanh ξ k / x k ) = ε m / (1 + δ 0 tanh ξ k / x ak )

【0116】以上詳述したように、薄膜導体kの導体膜
厚ξkを表皮深さδ0より薄く設定した場合には、主伝送
線路LN10の位相速度vmと副伝送線路LNkの位相
速度vsを一致させるための条件式であるWk=2tanhξ
kは、数59に一致する。ここで、数59は上述したよ
うに、規格化導体膜厚ξkが与えられたときに規格化表
面抵抗Rsk+1が最小になるように薄膜誘電体30−kの
誘電体膜厚xakを設定するための条件式である。すなわ
ち、主伝送線路LN10の位相速度vmと副伝送線路L
Nkの位相速度vsを一致させるように、薄膜誘電体3
0−kの誘電体膜厚ξakを設定することによって、規
格化表面抵抗Rsk+1を最小にすることができる。
As described above in detail, when the conductor film thickness ξ k of the thin film conductor k is set to be smaller than the skin depth δ 0 , the phase velocity v m of the main transmission line LN10 and the phase velocity of the sub transmission line LNk are set. W k = 2 tanhξ which is a conditional expression for matching v s
k matches the equation 59. Here, as described above, Expression 59 is the dielectric film thickness x of the thin film dielectric 30-k so that the standardized surface resistance Rs k + 1 is minimized when the standardized conductor film thickness ξ k is given. This is a conditional expression for setting ak . That is, the phase velocity v m of the main transmission line LN10 and the sub-transmission line L
In order to match the Nk phase velocity v s , the thin film dielectric 3
The normalized surface resistance Rs k + 1 can be minimized by setting the dielectric film thickness ξa k of 0-k.

【0117】上述のように、各薄膜誘電体30−1乃至
30−4の誘電体膜厚xa1乃至xa4と誘電率εsを設定
することによって、主伝送線路LN10と各伝送線路L
N1乃至LN5を伝搬する各TEM波の位相速度を互い
に実質的に一致させている。そして、各薄膜導体2乃至
5の導体膜厚ξa2乃至ξa5を、共振周波数の表皮深さ
δ0よりも薄い所定の膜厚に設定することによって、主
伝送線路LN10と副伝送線路LN4及び互いに隣接す
る副伝送線路LN1,LN2,LN3,LN4の各電磁
界を互いに結合させている。これによって、主伝送線路
LN10の電磁界と副伝送線路LN1,LN2,LN
3,LN4の各電磁界は、互いに実質的に同相になる。
As described above, by setting the dielectric film thicknesses x a1 to x a4 and the dielectric constant ε s of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4, the main transmission line LN10 and the transmission lines L are set.
The phase velocities of the TEM waves propagating through N1 to LN5 are substantially matched with each other. Then, by setting the conductor film thicknesses ξa 2 to ξa 5 of the respective thin film conductors 2 to 5 to a predetermined film thickness smaller than the skin depth δ 0 of the resonance frequency, the main transmission line LN10 and the sub transmission line LN4 and The electromagnetic fields of the sub transmission lines LN1, LN2, LN3 and LN4 adjacent to each other are coupled to each other. As a result, the electromagnetic field of the main transmission line LN10 and the sub-transmission lines LN1, LN2, LN
The electromagnetic fields of L3 and LN4 are substantially in phase with each other.

【0118】ここで、上記TMモード誘電体共振器R1
がTM110モードで共振した場合についてみれば、上述
のように主伝送線路LN10と副伝送線路LN1,LN
2,LN3,LN4は、それぞれ上記主TMモード共振
器210の微小領域81と上記副TMモード共振器20
1乃至204の各微小領域である。従って、上記TMモ
ード誘電体共振器R1がTM110モードで共振したとき
の上記主TMモード共振器210の微小領域81と上記
副TMモード共振器201乃至204の各微小領域の各
電磁界が互いに実質的に同相になるので、上記主伝送線
路LN10の集合体である上記主TMモード共振器21
0の電磁界と上記副伝送線路LN1乃至LN4の集合体
である上記副TMモード共振器201乃至204の電磁
界とは実質的に同相になる。また、上記TMモード誘電
体共振器R1がTM210モード又はTM010モードで共振
したときも同様である。言い換えれば、上記TMモード
誘電体共振器R1がTM110モード、TM210モード又は
TM010モードで共振したときの上記主TMモード共振
器210の電磁界と上記副TMモード共振器201乃至
204の電磁界とを実質的に同相になるように薄膜誘電
体30−kの誘電体膜厚ξakを設定することによっ
て、規格化表面抵抗Rsk+1を最小にすることができる。
また、上述のように薄膜誘電体30−kの実効的な誘電
率と誘電体基板10の実効的な誘電率とは等しく設定さ
れかつ上記薄膜導体1乃至5の半径は互いに等しくなる
ように形成されているので、上記TMモード共振器21
0と上記副TMモード共振器201乃至204の共振周
波数は互いに一致する。
Here, the TM mode dielectric resonator R1 is used.
When the resonance occurs in the TM 110 mode, as described above, the main transmission line LN10 and the sub transmission lines LN1 and LN are
2, LN3 and LN4 are the micro region 81 of the main TM mode resonator 210 and the sub TM mode resonator 20 respectively.
Each of the minute regions 1 to 204. Therefore, when the TM-mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 110 mode, the electromagnetic fields in the micro-region 81 of the main TM-mode resonator 210 and the micro-regions of the sub-TM-mode resonators 201 to 204 are mutually different. Since they are substantially in phase, the main TM mode resonator 21 which is an assembly of the main transmission lines LN10.
The electromagnetic field of 0 and the electromagnetic fields of the sub TM mode resonators 201 to 204, which are an assembly of the sub transmission lines LN1 to LN4, are substantially in phase. The same applies when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 210 mode or the TM 010 mode. In other words, when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 110 mode, TM 210 mode or TM 010 mode, the electromagnetic field of the main TM mode resonator 210 and the electromagnetic waves of the sub TM mode resonators 201 to 204. by setting the dielectric film thickness Kushiei k of the thin-film dielectric 30-k so as to be substantially in phase the field Prefecture, it can be normalized surface resistance Rs k + 1 to a minimum.
Further, as described above, the effective permittivity of the thin film dielectric 30-k and the effective permittivity of the dielectric substrate 10 are set to be equal, and the thin film conductors 1 to 5 are formed to have the same radius. Therefore, the TM mode resonator 21 is
0 and the resonance frequencies of the sub-TM mode resonators 201 to 204 match each other.

【0119】以上の説明においては、上記TMモード誘
電体共振器R1がTM110モード、TM210モード又はT
010モードで共振したときについて行ったが、以下に
示すように、上述した原理は一般的にTMmnpで表示さ
れるすべてのTMモードにおいて有効である。ここで、
TMの文字の後ろに添えて表示したm,n,pは、それ
ぞれ円筒座標系のφ方向,r方向,z方向に位相がπの
何倍変化するかで定義される。まず、p=0の場合すな
わち一般的にTMmn0で表示されるTMモードでは、上
記主TMモード共振器210と上記副TMモード共振器
201乃至4は、上記薄膜導体1乃至5の厚さ方向に平
行な電界と上記薄膜導体1乃至5の厚さ方向に直交する
磁界とを有する平行伝搬モードであり、上述の原理はそ
のまま適用できる。また、pが0でない場合のTMモー
ドでは、上記副TMモード共振器201乃至204の電
磁界は平行伝搬モードであり、上記主TMモード共振器
210は上記薄膜導体5の近傍における誘電体基板内で
は上記薄膜導体5の厚さ方向に平行な電界と上記薄膜導
体5の厚さ方向に直交する磁界を有する。すなわち、上
記薄膜導体5の近傍に限ってみれば、pが0でない場合
のTMモードは平行伝搬モードとみなすことができる。
従って、当該モードにおいても上記平行伝搬モードと同
様に薄膜誘電体30−kの膜厚xakと誘電率εsを設定
することにより、規格化表面抵抗Rsk+1を低減させるこ
とができる。
In the above description, the TM mode dielectric resonator R1 is TM 110 mode, TM 210 mode or T mode.
Although it was performed when resonating in the M 010 mode, the principle described above is valid in all TM modes generally represented by TM mnp , as shown below . here,
The letters m, n, and p displayed after the letters TM are defined by how many times π the phase changes in the φ, r, and z directions of the cylindrical coordinate system. First, in the case of p = 0, that is, in the TM mode generally represented by TM mn0 , the main TM mode resonator 210 and the sub TM mode resonators 201 to 4 are arranged in the thickness direction of the thin film conductors 1 to 5. Is a parallel propagation mode having an electric field parallel to and a magnetic field orthogonal to the thickness direction of the thin film conductors 1 to 5, and the above-described principle can be applied as it is. In the TM mode when p is not 0, the electromagnetic fields of the sub TM mode resonators 201 to 204 are parallel propagation modes, and the main TM mode resonator 210 is in the dielectric substrate in the vicinity of the thin film conductor 5. Then, it has an electric field parallel to the thickness direction of the thin film conductor 5 and a magnetic field orthogonal to the thickness direction of the thin film conductor 5. That is, as far as the vicinity of the thin film conductor 5 is concerned, the TM mode when p is not 0 can be regarded as a parallel propagation mode.
Therefore, also in this mode, the normalized surface resistance Rs k + 1 can be reduced by setting the film thickness x ak and the dielectric constant ε s of the thin film dielectric 30-k as in the parallel propagation mode.

【0120】次に、k=1のときの規格化表面インピー
ダンスZs1について詳述する。薄膜導体1の規格化導体
膜厚ξ1が1より十分大きいときの規格化表面インピー
ダンスZs1は、数34を用いると数85のように表わす
事ができる。ここで、規格化導体膜厚ξ1が1より十分
大きいときとは、規格化導体膜厚ξ1≧3のことをい
う。
Next, the standardized surface impedance Zs 1 when k = 1 will be described in detail. The normalized surface impedance Zs 1 when the normalized conductor film thickness ξ 1 of the thin film conductor 1 is sufficiently larger than 1 can be expressed by the following formula 85 using formula 34. Here, when the normalized conductor film thickness ξ 1 is sufficiently larger than 1, it means that the normalized conductor film thickness ξ 1 ≧ 3.

【0121】[0121]

【数86】Z1=1+j[Equation 86] Z 1 = 1 + j

【0122】数86から明らかなように、薄膜導体1の
規格化表面抵抗Rs1と規格化リアクタンスXs1はともに
1となり一致する。薄膜導体1の規格化導体膜厚ξ1
1より十分大きいとき、すなわち規格化導体膜厚ξ1
3のときには、k≧1のときのすべてのkについて数5
5乃至数60は成り立つ。従って、3より大きい規格化
導体膜厚ξ1を初期値として与えることによって数55
乃至数60を用いてすべてのkについて規格化表面抵抗
Rskを最小にする規格化導体膜厚ξkと規格化誘電体膜
厚xkを求めることができる。
As is clear from the equation (86), both the normalized surface resistance Rs 1 and the normalized reactance Xs 1 of the thin film conductor 1 are 1 and coincide with each other. When the normalized conductor film thickness ξ 1 of the thin film conductor 1 is sufficiently larger than 1 , that is, the normalized conductor film thickness ξ 1
When 3, the number 5 for all k when k ≧ 1
The numbers 5 to 60 hold. Therefore, by giving a normalized conductor film thickness ξ 1 larger than 3 as an initial value,
From Equation 60, the standardized conductor film thickness ξ k and the standardized dielectric film thickness x k that minimize the standardized surface resistance Rs k can be obtained for all k.

【0123】規格化導体膜厚ξ1が1より十分大きくな
いとき、すなわち規格化導体膜厚ξ1<3のときには、
規格化表面抵抗Rs1と規格化表面リアクタンスXs1をそ
れぞれ数32に数34と数35を代入して得られる規格
化表面インピーダンスZskの実数部と虚数部から求め、
さらに、k=2としたときの数50とk=1としたとき
の数36を用いて薄膜誘電体30−1の規格化誘電体膜
厚x1を求めることになる。
When the normalized conductor film thickness ξ 1 is not sufficiently larger than 1, that is, when the normalized conductor film thickness ξ 1 <3,
The normalized surface resistance Rs 1 and the normalized surface reactance Xs 1 are obtained from the real and imaginary parts of the normalized surface impedance Zs k obtained by substituting the equations 34 and 35 into the equation 32, respectively.
Further, the normalized dielectric film thickness x 1 of the thin film dielectric 30-1 is obtained by using the equation 50 when k = 2 and the equation 36 when k = 1.

【0124】表1は薄膜導体1の規格化導体膜厚ξ1
∞としたときに規格化表面抵抗Rskが最小になるための
規格化導体膜厚ξkを積層数30まで求め、その結果と
規格化表面抵抗RskであるtanhξkとQ上昇率RQであ
る1/tanhξkの計算結果とともに表にしたものであ
る。
[0124] Table 1 is determined to stacking number 30 normalized conductor film thickness xi] k for normalizing surface resistance Rs k is minimized when the normalized conductor film thickness xi] 1 of the thin conductor 1 was ∞, its together with the results and is Tanhkushi k and Q increase rate RQ is normalized surface resistance Rs k of 1 / tanhξ k calculation result is obtained by the table.

【0125】[0125]

【表1】 ────────────────────────────────── k ξk Rsk=tanhξk RQ=1/tanhξk ────────────────────────────────── 1 ∞ 1.00000 1.00000 2 0.78539 0.65579 1.52486 3 0.58043 0.52298 1.91210 4 0.48186 0.44773 2.23345 5 0.42096 0.39774 2.51416 6 0.37856 0.36145 2.76656 7 0.34684 0.33357 2.99782 8 0.32196 0.31128 3.21248 9 0.30177 0.29293 3.41367 10 0.28496 0.27749 3.60366 11 0.27068 0.26426 3.78412 12 0.25835 0.25275 3.95636 13 0.24757 0.24263 4.12142 14 0.23803 0.23363 4.28011 15 0.22952 0.22557 4.43313 16 0.22186 0.21829 4.58103 17 0.21491 0.21167 4.72432 18 0.20859 0.20561 4.86338 19 0.20279 0.20005 4.99858 20 0.19745 0.19492 5.13021 21 0.19250 0.19016 5.25855 22 0.18792 0.18574 5.38383 23 0.18364 0.18161 5.50627 24 0.17965 0.17774 5.62604 25 0.17590 0.17411 5.74331 26 0.17238 0.17069 5.85823 27 0.16907 0.16747 5.97095 28 0.16593 0.16443 6.08157 29 0.16297 0.16154 6.19022 30 0.16016 0.15880 6.29700 ──────────────────────────────────[Table 1] ────────────────────────────────── k ξ k Rs k = tanh ξ k RQ = 1 / tanhξ k ────────────────────────────────── 1 ∞ 1.0000 1.000 002 2 0.78539 0. 65579 1.524486 3 0.58043 0.552298 1.91210 4 0.448186 0.447773 2.23345 5 0.42096 0.393774 2.551416 6 0.37856 0.336145 2.76656 7 0.34684 0. 33357 2.99782 8 0.32196 0.31128 3.212248 9 0.30177 0.229293 3.41367 10 0.28496 0.27749 3.60366 11 0.27068 0.264326 3.78412 12 0.25835 0.38. 25 275 3.953636 13 0.24757 0.224263 4.12142 14 0.23803 0.233363 4.28011 15 0.222952 0.222557 4.43313 16 0.222186 0.221829 0.458103 17 0.21491. 21167 4.72432 18 0.20859 0.20561 4.86338 19 0.20279 0.20005 4.99858 20 0.17945 0.19492 5.123021 21 0.19250 0.191016 5.25855 22.0.18792 0.021. 18574 5.38383 23 0.18364 0.18161 5.50627 24 0.17965 0.177774 5.660425 25.17590 0.17411 5.74331 26 0.17238 0.17069 5.85823 27.0.1690 6747 5.97095 28 0.16593 0.16443 6.08157 29 0.16297 0.16154 6.19022 30 0.161016 0.18880 6.29700 ───────────────── ──────────────────

【0126】また、表2は薄膜導体1の規格化導体膜厚
ξ1をπ/2としたときに規格化表面抵抗Rskが最小に
なるための規格化導体膜厚ξkを積層数30まで求め、
その結果と規格化表面抵抗RskであるtanhξkとQ上昇
率RQである1/tanhξkの計算結果とともに表にした
ものである。
[0126] Further, Table 2 normalized conductor film thickness several stacked xi] k 30 for normalizing the surface resistance Rs k is minimized when the normalized conductor film thickness xi] 1 of the thin-film conductor 1 and [pi / 2 Up to
The results are shown in the table together with the calculated results of the normalized surface resistance Rs k tanh ξ k and the Q increase rate RQ 1 / tanh ξ k .

【0127】[0127]

【表2】 ────────────────────────────────── k ξk Rsk=tanhξk RQ=1/tanhξk ────────────────────────────────── 1 π/2 0.91715 1.09033 2 0.74221 0.63047 1.58609 3 0.56252 0.50985 1.96135 4 0.47149 0.43940 2.27578 5 0.41401 0.39187 2.55184 6 0.37348 0.35703 2.80086 7 0.34292 0.33008 3.02949 8 0.31882 0.30844 3.24206 9 0.29918 0.29056 3.44153 10 0.28278 0.27547 3.63006 11 0.26881 0.26251 3.80927 12 0.25672 0.25122 3.98042 13 0.24613 0.24128 4.14452 14 0.23675 0.23243 4.30236 15 0.22837 0.22448 4.45461 16 0.22082 0.21730 4.60183 17 0.21397 0.21077 4.74448 18 0.20773 0.20479 4.88297 19 0.20200 0.19929 5.01764 20 0.19671 0.19422 5.14879 21 0.19183 0.18951 5.27668 22 0.18729 0.18513 5.40154 23 0.18305 0.18104 5.52358 24 0.17910 0.17721 5.64298 25 0.17539 0.17361 5.75991 26 0.17190 0.17022 5.87451 27 0.16861 0.16703 5.98692 28 0.16550 0.16400 6.09725 29 0.16256 0.16114 6.20563 30 0.15977 0.15842 6.31214 ──────────────────────────────────[Table 2] ────────────────────────────────── k ξ k Rs k = tanh ξ k RQ = 1 / tanhξ k ────────────────────────────────── 1 π / 2 0.91715 1.09033 2 0.74221 0.63047 1.58609 3 0.562552 0.50985 1.96135 4 0.47149 0.43940 2.27578 5 0.41401 0.39187 2.555184 6 0.373348 0.35703 2.800867 0.334292. 0.33008 3.02949 8 0.31882 0.30844 3.24206 9 0.29918 0.209056 3.4453 10 0.228278 0.227547 3.63006 11 0.26881 0.26251 380927 12 0.25672. 0. 5122 3.98042 13 0.24613 0.24128 4.14452 14 0.267575 0.232443 4.236336 15 0.22837 0.222448 4.45461 16 0.02208 0.221730 460183 17 0.213397 0. 21077 4.744448 18 0.20773 0.20479 4.88297 19 0.20200 0.199929 5.01764 20 0.19671 0.194422 5.14879 21 0.1919183 0.18951 5.27666822 0.18729. 18513 540154 23 0.18305 0.18104 5.52358 24 0.17910 0.177721 5.64298 25 0.17539 0.173361 5.7591 26 0.117190 0.170222 5.87451 27 0.16861. 0.16703 5.998692 28 0.165550 0.16400 6.09725 29 0.16256 0.161614 6.20563 30 0.15977 0.15842 6.31214 ─────────────── ────────────────────

【0128】表1,表2から以下のことが分かる。 (a)規格化表面抵抗Rskが最小になるための規格化導
体膜厚ξkは、k≧2ではすべて1より小さくなり、か
つkが大きいほど規格化導体膜厚ξkは小さくなる。 (b)kが大きいほど規格化表面抵抗Rskの最小値は小
さくできる。 (c)kが大きいほどQ上昇率RQは大きくできる。
The following can be seen from Tables 1 and 2. (A) The normalized conductor film thickness ξ k for minimizing the normalized surface resistance Rs k is smaller than 1 when k ≧ 2, and the larger k is, the smaller the normalized conductor film thickness ξ k is. (B) The larger k is, the smaller the minimum value of the normalized surface resistance Rs k can be. (C) The larger k is, the larger the Q increase rate RQ can be.

【0129】以上のようにして、上記薄膜積層電極6の
表面抵抗が最小になるように薄膜導体1乃至5の導体膜
厚ξa1乃至ξa5と薄膜誘電体30−1乃至30−4の
誘電体膜厚xa1乃至xa4を設定することができる。
As described above, the conductor film thicknesses ξa 1 to ξa 5 of the thin film conductors 1 to 5 and the dielectrics of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4 are set so that the surface resistance of the thin film laminated electrode 6 is minimized. The body thickness x a1 to x a4 can be set.

【0130】また、同様にして上記薄膜積層電極E6の
表面抵抗が最小になるように薄膜導体E1乃至E5の導
体膜厚ξae1乃至ξae5と薄膜誘電体30−1乃至30
−4の誘電体膜厚xae1乃至xae4を設定することができ
る。
Similarly, the conductor film thicknesses ξa e1 to ξa e5 of the thin film conductors E1 to E5 and the thin film dielectrics 30-1 to 30 are set so that the surface resistance of the thin film laminated electrode E6 is minimized.
Dielectric thickness x ae1 to x AE4 -4 can be set.

【0131】以上のように構成された第1の実施例のT
Mモード誘電体共振器装置の動作について以下に説明す
る。
T of the first embodiment constructed as described above
The operation of the M-mode dielectric resonator device will be described below.

【0132】主TMモード共振器210が共振周波数を
有する高周波信号で励振されたとき、最下層の薄膜導体
5は、上記主TMモード共振器210の共振エネルギー
の一部を上側の薄膜導体4に透過する。各薄膜導体1乃
至4はそれぞれ、より下側の薄膜誘電体を介して入射し
た上記共振エネルギーの一部をより上側の薄膜導体に透
過する。これによって、上記副TMモード共振器201
乃至4は上記主TMモード共振器210と等しい周波数
で共振しており、各導体薄膜1乃至5の上側表面近傍と
下側表面近傍では互いに逆方向の対面する2つの高周波
電流(以下、対面する2つの高周波電流という。)が流
れている。すなわち、各薄膜導体2乃至5の膜厚が表皮
深さδ0よりも薄いために、対面する2つの高周波電流
は干渉し、一部を残して互いに相殺される。一方、各薄
膜誘電体30−1乃至30−4には、電磁界によって変
位電流が生じ、隣接する薄膜導体の表面に高周波電流を
生じさせる。さらに、上記各薄膜誘電体30−1乃至3
0−4の各誘電体膜厚xa1乃至xa4を、上記主TMモー
ド共振器210と上記各副TMモード共振器201乃至
204の電磁界が実質的に同相になるように構成してい
るので、上記各薄膜導体1乃至5に流れる高周波電流は
実質的に互いに同位相となる。これによって、上記各薄
膜導体1乃至5において同位相で流れる高周波電流は、
実効的に表皮深さを増大させる。
When the main TM mode resonator 210 is excited by a high frequency signal having a resonance frequency, the thin film conductor 5 in the lowermost layer transfers a part of the resonance energy of the main TM mode resonator 210 to the upper thin film conductor 4. To Penetrate. Each of the thin film conductors 1 to 4 transmits a part of the resonance energy incident through the lower thin film dielectric to the upper thin film conductor. Accordingly, the sub TM mode resonator 201 is provided.
Nos. 4 to 4 resonate at the same frequency as the main TM mode resonator 210, and two high-frequency currents facing each other (hereinafter, facing each other) in the vicinity of the upper surface and the lower surface of the conductor thin films 1 to 5 are opposite to each other. Two high-frequency currents) are flowing. That is, since the film thickness of each of the thin film conductors 2 to 5 is thinner than the skin depth δ 0 , the two high-frequency currents that face each other interfere with each other and are partially canceled by each other. On the other hand, in each of the thin film dielectrics 30-1 to 30-4, a displacement current is generated by the electromagnetic field, and a high frequency current is generated on the surface of the adjacent thin film conductor. Furthermore, each of the thin film dielectrics 30-1 to 30-3
Each dielectric thickness x a1 to x a4 0-4, the electromagnetic field of the main TM-mode resonator 210 and the respective sub-TM mode resonators 201 to 204 are configured to be substantially in phase Therefore, the high frequency currents flowing through the thin film conductors 1 to 5 are substantially in phase with each other. As a result, the high frequency currents flowing in the same phase in each of the thin film conductors 1 to 5 are
Effectively increases the skin depth.

【0133】図11は、TMモード誘電体共振器R1が
TM110モードで共振したときの薄膜導体5の表面にお
ける電流分布を示す平面図である。図11に示すよう
に、TMモード誘電体共振器R1がTM110モードで共
振したときの電流71は、薄膜導体5の外周上の点10
1から上記点101に対向する薄膜導体5の外周上の点
102に向かって流れる。ここで、上記電流71のうち
上記外周円の中心を通る電流71以外の電流71は、図
11に示すように外側に湾曲して流れる。
FIG. 11 is a plan view showing the current distribution on the surface of the thin film conductor 5 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 110 mode. As shown in FIG. 11, the current 71 when the TM-mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 110 mode is the point 10 on the outer periphery of the thin-film conductor 5.
1 to a point 102 on the outer circumference of the thin film conductor 5 facing the point 101. Here, among the currents 71, the currents 71 other than the current 71 passing through the center of the outer circumference circle flow outwardly as shown in FIG.

【0134】図12は、TMモード誘電体共振器R1が
TM210モードで共振したときの薄膜導体5の表面にお
ける電流分布を示す平面図である。図12に示すよう
に、TMモード誘電体共振器R1がTM210モードで共
振したときの電流71は、薄膜導体5の外周上の互いに
対向する2つの点105,106から、上記2つの点1
05,106と上記外周円の中心を中心として90度だ
け隔てた上記外周円上の点103,104に向かって、
それぞれ内側に湾曲して流れる。
FIG. 12 is a plan view showing a current distribution on the surface of the thin film conductor 5 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 210 mode. As shown in FIG. 12, the current 71 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 210 mode is calculated from two points 105 and 106 on the outer circumference of the thin film conductor 5 which face each other.
05, 106 and points 103, 104 on the outer circumference circle separated by 90 degrees from the center of the outer circumference circle,
Each bends inward and flows.

【0135】図13は、TMモード誘電体共振器R1が
TM010モードで共振したときの薄膜導体5の表面にお
ける電流分布を示す平面図である。図13に示すように
TMモード誘電体共振器R1がTM010モードで共振し
たときの電流71は、薄膜導体5の外周円の放射方向に
流れる。ここで、上述のいずれのモードにおいても、上
記電流71の方向は、共振することにより振動する電界
と磁界に応じて逆転する。
FIG. 13 is a plan view showing the current distribution on the surface of the thin film conductor 5 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 010 mode. As shown in FIG. 13, the current 71 when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 010 mode flows in the radial direction of the outer circumference circle of the thin film conductor 5. Here, in any of the above modes, the direction of the current 71 is reversed according to the electric field and the magnetic field that oscillate due to resonance.

【0136】また、上述のいずれのTMモードにおいて
も、TMモード誘電体共振器R1が共振したとき、上記
主TMモード共振器と上記各副TMモード共振器201
乃至204は、同じモードで共振し、薄膜導体1乃至4
においても同様の電流分布を有する。そして、上記主T
Mモード共振器210と上記各副TMモード共振器20
1乃至204の電磁界が実質的に同相になるように構成
しているので、それぞれのモードにおいて、薄膜導体1
乃至4の各上面では互いに同じ方向に電流が流れ、薄膜
導体1乃至4の各下面では互いに同じ方向に電流が流れ
る。そして、上述のように各導体薄膜1乃至5の上側表
面近傍と下側表面近傍では互いに逆方向の対面する2つ
の高周波電流が流れている。
Further, in any of the above TM modes, when the TM mode dielectric resonator R1 resonates, the main TM mode resonator and each sub TM mode resonator 201.
To 204 resonate in the same mode, and thin film conductors 1 to 4
Also has a similar current distribution. And the above main T
M-mode resonator 210 and each sub-TM-mode resonator 20 described above
Since the electromagnetic fields 1 to 204 are configured to be substantially in phase, the thin film conductor 1 can be used in each mode.
Currents flow in the same directions on the upper surfaces of the thin film conductors 1 to 4, and currents flow in the same directions on the lower surfaces of the thin film conductors 1 to 4. Then, as described above, two high-frequency currents facing each other in opposite directions flow near the upper surface and the lower surface of each of the conductor thin films 1 to 5.

【0137】また、本実施例においては、より上層の薄
膜導体ほど導体膜厚が厚く設定されており、より上層の
薄膜導体にゆくにつれて、高周波電流の振幅が増加す
る。これによって、実効的に表皮深さを最も増加させる
ように動作する。さらに、最上層の薄膜導体1は、表皮
深さよりも厚い表皮深さのπ/2倍に設定されているの
で、薄膜導体自身の表皮深さを実効的に増加させるよう
に動作する一方、上記共振エネルギーが自由空間に放射
されないように遮蔽している。
Further, in the present embodiment, the conductor film thickness is set to be thicker in the upper layer thin film conductor, and the amplitude of the high frequency current increases as it goes to the upper layer thin film conductor. This effectively operates to maximize the skin depth. Furthermore, since the uppermost thin-film conductor 1 is set to be π / 2 times the skin depth thicker than the skin depth, it operates so as to effectively increase the skin depth of the thin-film conductor itself. The resonance energy is shielded so as not to be radiated into free space.

【0138】本発明者は、本発明の効果を確認するため
に以下に示す円形TM010モード誘電体共振器を試作し
て評価した。薄膜導体kの層数で表した積層数nは薄膜
積層電極6,E6とも2層の場合と、薄膜積層電極6,
E6とも5層の場合の2種類について試作して評価し
た。また、比較として両面とも8μmの導体を形成した
従来例の円形TM010モード誘電体共振器を試作して評
価した。表3は試作した円形TM010モード誘電体共振
器の薄膜積層電極6,E6の薄膜導体と薄膜誘電体の膜
厚の設定値である。また、表3にはさらに、膜厚を設定
したときの実効導電率と実効導電率上昇率も示してい
る。表4は、表3に示した各膜厚に設定したときの円形
TM010モード誘電体共振器の無負荷Qと実効導電率と
実効導電率上昇率の測定値を示している。ここで、上記
円形TM010モード誘電体共振器では、各薄膜導体の膜
厚は互いに等しく、各薄膜誘電体の膜厚は互いに等しく
なるように設定した。また、誘電体基板10には、上面
と下面がR面になるようにカットされた直径が50.8
mm、厚さが0.33mmの単結晶サファイアを用い
た。さらに、薄膜誘電体には比誘電率が4.3であるS
iO2を、薄膜導体には、導電率が4.93×107S/
mである銅を用いた。また、上記円形TM010モード誘
電体共振器の共振周波数は3.0GHzになるように設
定した。
The present inventor prototyped and evaluated the following circular TM 010 mode dielectric resonator in order to confirm the effect of the present invention. The number of laminated layers n represented by the number of layers of the thin film conductor k is 2 when both the thin film laminated electrodes 6 and E6 are two layers.
Two types of E6 each having 5 layers were experimentally manufactured and evaluated. Further, as a comparison, a circular TM 010 mode dielectric resonator of a conventional example in which a conductor having a thickness of 8 μm is formed on both surfaces was prototyped and evaluated. Table 3 shows the set values of the film thickness of the thin film laminated electrodes 6 and E6 of the prototype circular TM010 mode dielectric resonator and the film thickness of the thin film dielectric. Further, Table 3 also shows the effective conductivity and the effective conductivity increase rate when the film thickness is set. Table 4 shows measured values of the no-load Q, the effective conductivity, and the effective conductivity increase rate of the circular TM 010 mode dielectric resonator when the film thicknesses shown in Table 3 are set. Here, in the circular TM 010 mode dielectric resonator, the film thickness of each thin film conductor is set to be equal to each other, and the film thickness of each thin film dielectric is set to be equal to each other. Also, the dielectric substrate 10 has a diameter of 50.8 cut so that the upper surface and the lower surface become R surfaces.
A single crystal sapphire having a thickness of 0.3 mm and a thickness of 0.33 mm was used. In addition, the thin-film dielectric has an S with a relative dielectric constant of 4.3.
The conductivity of TiO 2 in the thin film conductor is 4.93 × 10 7 S /
Copper that is m was used. The resonance frequency of the circular TM010 mode dielectric resonator was set to 3.0 GHz.

【0139】[0139]

【表3】 ─────────────────────────────────── 積層数 導体膜厚ξa 誘電体膜厚xa 実効導電率 実効導電率上昇率 n (μm) (μm) (×107S/m) (倍) ─────────────────────────────────── 単層 8.0 ─ 4.93 1.00 2層 0.97 0.92 12.40 2.52 5層 0.69 0.56 29.38 5.96 ───────────────────────────────────[Table 3] ─────────────────────────────────── Number of laminated layers Conductor film thickness ξa Dielectric film thickness x a Effective conductivity Increase in effective conductivity n (μm) (μm) (× 10 7 S / m) (times) ──────────────────────── ──────────── Single layer 8.0 ─ 4.93 1.00 2 layers 0.97 0.92 12.40 2.52 5 layers 0.69 0.56 29.385 .96 ───────────────────────────────────

【0140】[0140]

【表4】 ─────────────────────────────────── 積層数 無負荷Q 実効導電率 実効導電率上昇率 n (×107S/m) (倍) ─────────────────────────────────── 単層 302 4.93 1.00 2層 453 11.07 2.25 5層 678 24.81 5.03 ───────────────────────────────────[Table 4] ─────────────────────────────────── Number of layers No load Q Effective conductivity Effective conductivity Rate of increase n (× 10 7 S / m) (times) ─────────────────────────────────── Single Layer 302 4.93 1.00 2 layer 453 11.07 2.25 5 layer 678 24.81 5.03 ──────────────────────── ───────────

【0141】上記TM010モード誘電体共振器の無負荷
Qの測定値は、2層及び5層の場合でそれぞれ理論値の
95%,92%の値を得た。また、表4から明らかなよ
うに、従来例である単層の場合に比較して、実効的な導
電率の上昇率は、2層の場合で2.25倍、5層の場合
で5.03倍になり、ほぼ積層数nに比例した実効導電
率の上昇率が得られることがわかる。
The measured values of the unloaded Q of the TM 010 mode dielectric resonator were 95% and 92% of the theoretical values for the two-layer and five-layer structures, respectively. Further, as is clear from Table 4, the effective rate of increase in conductivity is 2.25 times in the case of the two layers and is 5.25 in the case of the five layers as compared with the case of the conventional single layer. It is found that the effective conductivity is increased by a factor of 03, which is approximately proportional to the number of stacked layers n.

【0142】以上の第1の実施例のTMモード誘電体共
振器R1によれば、上記薄膜積層電極6,E6を備えた
ので、実効的に表皮深さを増大させ、導体損失及び表面
抵抗を従来に比較して大幅に低減することができる。こ
れによって、極めて大きな無負荷Qの誘電体共振器を実
現することができる。また、無負荷Qを高くすることが
できるので、所望の無負荷Qを得る場合の誘電体基板1
0の厚さを従来例に比較して薄くすることができる。
According to the TM mode dielectric resonator R1 of the first embodiment described above, since the thin film laminated electrodes 6 and E6 are provided, the skin depth is effectively increased, and the conductor loss and the surface resistance are reduced. It can be significantly reduced as compared with the conventional one. As a result, a very large unloaded Q dielectric resonator can be realized. Further, since the no-load Q can be increased, the dielectric substrate 1 for obtaining a desired no-load Q
The thickness of 0 can be reduced as compared with the conventional example.

【0143】以上の第1の実施例のTMモード誘電体共
振器装置は、上記TMモード誘電体共振器R1を備えて
いるので無負荷Qを高くすることができ、上記キャビテ
ィー40を備えているので、放射損失が小さくでき無負
荷Qをさらに高くできるとともに、上記TMモード誘電
体共振器の電磁界が外部の回路の電磁界と結合すること
を防ぐことができ、共振周波数を安定させることができ
る。
Since the TM mode dielectric resonator device of the first embodiment described above is provided with the TM mode dielectric resonator R1, the unloaded Q can be increased and the cavity 40 is provided. Since the radiation loss can be reduced and the unloaded Q can be further increased, it is possible to prevent the electromagnetic field of the TM mode dielectric resonator from coupling with the electromagnetic field of an external circuit, and stabilize the resonance frequency. You can

【0144】<第2の実施例>図5は、本発明に係る第
2の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の斜視図であ
る。上記第2の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置
は、図1のTMモード誘電体共振器R1と同様に構成さ
れた4つのTMモード誘電体共振器R1a,R1b,R
1c,R1dと、一端で上記TMモード誘電体共振器R
1aと容量結合し他端が入力端子22aであるマイクロ
ストリップラインM22と、一端で上記TMモード誘電
体共振器R1dと容量結合し他端が出力端子21aであ
るマイクロストリップラインM21とを備え、互いに隣
接する2つのTMモード誘電体共振器R1a,R1b,
R1c,R1dが電磁的に結合するように構成されたこ
とを特徴とする。
<Second Embodiment> FIG. 5 is a perspective view of a high frequency band pass filter device according to a second embodiment of the present invention. The high-frequency bandpass filter device according to the second embodiment has four TM-mode dielectric resonators R1a, R1b, and R having the same structure as the TM-mode dielectric resonator R1 shown in FIG.
1c, R1d and the TM mode dielectric resonator R at one end
1a and a microstripline M21 having the other end serving as an input terminal 22a, and a microstripline M21 having one end capacitively coupled with the TM mode dielectric resonator R1d and the other end serving as an output terminal 21a. Two adjacent TM mode dielectric resonators R1a, R1b,
It is characterized in that R1c and R1d are configured to be electromagnetically coupled.

【0145】以下、図面を用いて第2の実施例の高周波
帯域通過フィルタ装置の構成を詳細に説明する。図5に
示すように誘電体基板20の上面に図1の薄膜積層電極
6と同様に構成されかつ所定の直径を有する4つの薄膜
積層電極6a,6b,6c,6dが上記誘電体基板20
の長手方向に互いに所定の間隔で形成される。また、図
6に示すように、誘電体基板20の下面には、上記薄膜
積層電極6a,6b,6c,6dに対向してそれぞれ薄
膜積層電極E6a,E6b,E6c,E6dが形成され
る。これによって、上記薄膜積層電極6a,6b,6
c,6dと薄膜積層電極E6a,E6b,E6c,E6
dとによって挟設される誘電体基板20によってそれぞ
れ所定の共振周波数を有するTMモード誘電体共振器R
1a,R1b,R1c,R1dが構成される。そして、
互いに隣接するTMモード誘電体共振器R1aとTMモ
ード誘電体共振器R1bは電磁的に結合し、互いに隣接
するTMモード誘電体共振器R1bとTMモード誘電体
共振器R1cは電磁的に結合し、互いに隣接するTMモ
ード誘電体共振器R1cとTMモード誘電体共振器R1
dは電磁的に結合する。
The configuration of the high frequency bandpass filter device of the second embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. As shown in FIG. 5, on the upper surface of the dielectric substrate 20, four thin film laminated electrodes 6a, 6b, 6c, 6d which have the same structure as the thin film laminated electrode 6 of FIG.
Are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction. Further, as shown in FIG. 6, thin film laminated electrodes E6a, E6b, E6c, E6d are formed on the lower surface of the dielectric substrate 20 so as to face the thin film laminated electrodes 6a, 6b, 6c, 6d, respectively. Thereby, the thin film laminated electrodes 6a, 6b, 6
c, 6d and thin film laminated electrodes E6a, E6b, E6c, E6
TM mode dielectric resonators R each having a predetermined resonance frequency by the dielectric substrate 20 sandwiched by d and
1a, R1b, R1c, R1d are configured. And
The TM mode dielectric resonator R1a and the TM mode dielectric resonator R1b adjacent to each other are electromagnetically coupled, and the TM mode dielectric resonator R1b and the TM mode dielectric resonator R1c adjacent to each other are electromagnetically coupled, TM mode dielectric resonator R1c and TM mode dielectric resonator R1 which are adjacent to each other
d is electromagnetically coupled.

【0146】また、上記誘電体基板20の上面には、上
記薄膜積層電極6aから所定の間隔だけ離れてストリッ
プ導体22が形成され、上記薄膜積層電極6dから所定
の間隔だけ離れてストリップ導体21が形成される。さ
らに、上記誘電体基板20の下面には、薄膜積層電極E
6a,E6b,E6c,E6dの側面と下面を含む全面
に接地導体23が形成される。ここで、図6に示すよう
に、薄膜積層電極E6a,E6b,E6c,E6dの側
面には、薄膜導体E2,E3,E4,E5と接地導体2
3とが電気的に導通しないように、それぞれ誘電体膜1
23a,123b,123c,123dを介して接地導
体23が形成される。これによって、上記誘電体基板2
0が上記ストリップ導体22と上記接地導体23によっ
て挟設されてマイクロストリップラインM22が構成さ
れる。上記マイクロストリップラインM22の一端は上
記TMモード誘電体共振器R1aと容量結合し、他端は
入力端子22aになる。また、上記誘電体基板20が上
記ストリップ導体21と上記接地導体23によって挟設
されてマイクロストリップラインM21が構成される。
上記マイクロストリップラインM21の一端は上記TM
モード誘電体共振器R1dと容量結合し、他端は出力端
子21aになる。
A strip conductor 22 is formed on the upper surface of the dielectric substrate 20 at a predetermined distance from the thin film laminated electrode 6a, and a strip conductor 21 is formed at a predetermined distance from the thin film laminated electrode 6d. It is formed. Further, the thin film laminated electrode E is formed on the lower surface of the dielectric substrate 20.
The ground conductor 23 is formed on the entire surface including the side surfaces and the lower surfaces of 6a, E6b, E6c, and E6d. Here, as shown in FIG. 6, the thin film conductors E2, E3, E4, E5 and the ground conductor 2 are provided on the side surfaces of the thin film laminated electrodes E6a, E6b, E6c, E6d.
3 so that they are not electrically connected to each other.
The ground conductor 23 is formed via 23a, 123b, 123c, and 123d. Thereby, the dielectric substrate 2
0 is sandwiched by the strip conductor 22 and the ground conductor 23 to form a microstrip line M22. One end of the microstrip line M22 is capacitively coupled with the TM mode dielectric resonator R1a, and the other end serves as an input terminal 22a. The dielectric substrate 20 is sandwiched by the strip conductor 21 and the ground conductor 23 to form a microstrip line M21.
One end of the microstrip line M21 has the TM
It is capacitively coupled to the mode dielectric resonator R1d, and the other end becomes the output terminal 21a.

【0147】以上のように構成された第2の実施例の高
周波帯域通過フィルタ装置において、上記入力端子22
aから所定の周波数を有する高周波信号を入力すると、
上記高周波信号は上記マイクロストリップラインM22
を伝送して、上記TMモード誘電体共振器R1aに容量
結合して上記TMモード誘電体共振器R1aを励振して
共振させる。上記TMモード誘電体共振器R1aの共振
エネルギーは、上記TMモード誘電体共振器R1bに電
磁的に結合して上記TMモード誘電体共振器R1bを励
振して共振させる。上記TMモード誘電体共振器R1b
の共振エネルギーは、上記TMモード誘電体共振器R1
cに電磁的に結合して上記TMモード誘電体共振器R1
cを励振して共振させる。上記TMモード誘電体共振器
R1cの共振エネルギーは、上記TMモード誘電体共振
器R1dに電磁的に結合して上記TMモード誘電体共振
器R1dを励振して共振させる。上記TMモード誘電体
共振器R1dの共振エネルギーは、上記マイクロストリ
ップラインM21の一端と容量結合し、上記マイクロス
トリップラインM21に上記入力された高周波信号と同
じ周波数を有する高周波信号を励起する。上記マイクロ
ストリップラインM21は、当該高周波信号を伝送して
上記高周波信号を上記出力端子21aから出力する。
In the high frequency band pass filter device of the second embodiment constructed as described above, the input terminal 22
When a high frequency signal having a predetermined frequency is input from a,
The high frequency signal is the microstrip line M22.
Is transmitted and capacitively coupled to the TM mode dielectric resonator R1a to excite and resonate the TM mode dielectric resonator R1a. The resonance energy of the TM-mode dielectric resonator R1a is electromagnetically coupled to the TM-mode dielectric resonator R1b to excite and resonate the TM-mode dielectric resonator R1b. The TM mode dielectric resonator R1b
Of the TM mode dielectric resonator R1.
The TM mode dielectric resonator R1 electromagnetically coupled to c
Excit c to resonate. The resonance energy of the TM mode dielectric resonator R1c is electromagnetically coupled to the TM mode dielectric resonator R1d to excite and resonate the TM mode dielectric resonator R1d. The resonance energy of the TM mode dielectric resonator R1d is capacitively coupled to one end of the microstrip line M21 to excite a high frequency signal having the same frequency as the high frequency signal input to the microstrip line M21. The microstrip line M21 transmits the high frequency signal and outputs the high frequency signal from the output terminal 21a.

【0148】以上の第2の実施例の高周波帯域通過フィ
ルタ装置は、従来例に比較して無負荷Qを高くすること
ができるTMモード誘電体共振器R1a,R1b,R1
c,R1dを用いて構成しているので、通過帯域の損失
を小さくできかつ阻止帯域の減衰量を大きくできる。ま
た、所定の通過帯域の損失と所定の阻止帯域の減衰特性
が与えられたとき、従来例に比較して誘電体基板20の
厚さを薄くすることができるので高周波帯域通過フィル
タ装置を薄く構成することができる。
The high-frequency bandpass filter device according to the second embodiment described above has the TM mode dielectric resonators R1a, R1b, R1 capable of increasing the unloaded Q as compared with the conventional example.
Since c and R1d are used, the loss in the pass band can be reduced and the attenuation in the stop band can be increased. Further, when a predetermined pass band loss and a predetermined stop band attenuation characteristic are given, the thickness of the dielectric substrate 20 can be made thinner than in the conventional example, so that the high frequency band pass filter device is made thin. can do.

【0149】<変形例>図7は本発明に係る変形例の高
周波帯域通過フィルタ装置の断面図である。上記変形例
の高周波帯域通過フィルタ装置は、第2の実施例の高周
波帯域通過フィルタ装置に比較して、薄膜積層電極E6
a,E6b,E6c,E6d及び接地導体23,24に
かえて、上記誘電体基板20の下面の全面に薄膜積層電
極E6eを形成したことを特徴とする。
<Modification> FIG. 7 is a sectional view of a high frequency band pass filter device according to a modification of the invention. The high-frequency bandpass filter device according to the above modification has a thin film laminated electrode E6 as compared with the high-frequency bandpass filter device according to the second embodiment.
A thin film laminated electrode E6e is formed on the entire lower surface of the dielectric substrate 20 in place of a, E6b, E6c, E6d and the ground conductors 23, 24.

【0150】上記薄膜積層電極E6eは、上記薄膜積層
電極6と同様に、薄膜導体E1e,E2e,E3e,E
4e,E5eと薄膜誘電体E30−1e,E30−2
e,E30−3e,E30−4eとが交互に積層されて
構成される。
The thin film laminated electrode E6e is similar to the thin film laminated electrode 6 in the thin film conductors E1e, E2e, E3e and E.
4e, E5e and thin film dielectrics E30-1e, E30-2
e, E30-3e, and E30-4e are alternately laminated.

【0151】以上のように構成された変形例の高周波帯
域通過フィルタ装置は、上記第2の実施例の高周波帯域
通過フィルタ装置と同様の動作をし同様の効果を有する
とともに、上記薄膜積層電極をE6a,E6b,E6
c,E6d及び接地導体23,24を個別に形成するこ
とがないので、簡単な工程で形成することができる。
The high-frequency bandpass filter device of the modified example configured as described above operates in the same manner as the high-frequency bandpass filter device of the second embodiment and has the same effect. E6a, E6b, E6
Since c, E6d and the ground conductors 23, 24 are not formed individually, they can be formed by a simple process.

【0152】以上の第1と第2の実施例及び変形例で
は、薄膜導体1,E1の膜厚ξa1,ξae1を共振周波
数の表皮深さδ0のπ/2倍になるように形成したが、
本発明はこれに限らず、好ましい範囲である1.14≦
ξ1≦2.75の範囲の任意の値になるように形成して
も良い。これによって、規格化表面抵抗Rs1は1より小
さくすることができる。すなわち、規格化導体膜厚ξ1
を1.14≦ξ1≦2.75の範囲内の値に設定するこ
とによって、そのときの薄膜積層電極6,E6の表面抵
抗RAs1を、薄膜導体1,E1の導体膜厚ξa1,ξa
1が表皮深さδ0に比べて十分厚いときの表面抵抗より
小さくすることができる。さらに、本発明はこれに限ら
ず、導体膜厚ξa1,ξae1を表皮深さδ0に比べて十
分大きい任意の値に設定しても良い。この場合積層数を
増やすことによって本実施例と同様の効果を奏する。
In the above-described first and second embodiments and modifications, the film thicknesses ξa 1 and ξae 1 of the thin film conductors 1 and E1 are formed to be π / 2 times the skin depth δ 0 of the resonance frequency. However,
The present invention is not limited to this, and the preferable range of 1.14 ≦
It may be formed to have an arbitrary value in the range of ξ 1 ≦ 2.75. As a result, the standardized surface resistance Rs 1 can be made smaller than 1. That is, the normalized conductor film thickness ξ 1
Is set to a value within the range of 1.14 ≦ ξ 1 ≦ 2.75, the surface resistance RAs 1 of the thin film laminated electrodes 6 and E6 at that time is set to the conductor film thickness ξa 1 of the thin film conductors 1 and E1, ξa
It can be made smaller than the surface resistance when e 1 is sufficiently thicker than the skin depth δ 0 . Further, the present invention is not limited to this, and the conductor film thicknesses ξa 1 and ξae 1 may be set to arbitrary values sufficiently larger than the skin depth δ 0 . In this case, the same effect as that of this embodiment can be obtained by increasing the number of laminated layers.

【0153】以上の第1と第2の実施例及び変形例で
は、薄膜積層電極6,E6は、薄膜導体を5層、薄膜誘
電体を4層で構成したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、さらに多くの層を積層しても良いし、少な
い層で構成しても良い。層数を増やせば表面抵抗は低減
され、層数を少なくすると小型にかつ安価にできる。
In the first and second embodiments and the modifications described above, the thin film laminated electrodes 6 and E6 are composed of five layers of thin film conductors and four layers of thin film dielectrics, but the present invention is not limited to this. It is not limited to this, and more layers may be laminated or fewer layers may be formed. If the number of layers is increased, the surface resistance is reduced, and if the number of layers is reduced, the size and cost can be reduced.

【0154】以上の第1と第2の実施例及び変形例で
は、上記薄膜積層電極6,E6とも積層電極で形成した
が、本発明はこれに限らず、どちらか一方を薄膜積層電
極で形成するようにしてもよい。
In the first and second embodiments and the modifications described above, the thin film laminated electrodes 6 and E6 are both formed of laminated electrodes, but the present invention is not limited to this, and one of them is formed of a thin film laminated electrode. You may do it.

【0155】以上の第1と第2の実施例及び変形例で
は、最上層以外の導体膜厚ξakは、上層程厚くなるよ
うに設定したが、本発明はこれに限らず使用周波数の表
皮深さよりも薄ければ、最上層以外の膜厚を等しくして
も良いし、厚い薄膜導体と薄い薄膜導体とを不規則に積
層しても良い。
[0155] The above first and the second embodiments and modifications, the conductor thickness Kushiei k other than the top layer has been set to be as thick as the upper layer, of the present invention is the frequency used is not limited to this skin If it is thinner than the depth, the film thickness other than the uppermost layer may be made equal, or thick thin film conductors and thin thin film conductors may be laminated irregularly.

【0156】以上の第1と第2の実施例及び変形例で
は、上記薄膜積層電極6,E6,6a,6b,6c,6
d,E6a,E6b,E6c,E6dは、円形になるよ
うに形成したが、本発明はこれに限らず、楕円形、正方
形等の他の形状にしてもよい。以上の第1の実施例で
は、誘電体基板10の側面には、オリフラ101を設け
たが、本発明はこれに限らず、オリフラ101を設けて
いない誘電体基板を用いて構成してもよい。
In the above-mentioned first and second embodiments and modifications, the thin film laminated electrodes 6, E6, 6a, 6b, 6c, 6 are formed.
Although d, E6a, E6b, E6c, and E6d are formed to have a circular shape, the present invention is not limited to this and may have other shapes such as an elliptical shape and a square shape. In the first embodiment described above, the orientation flat 101 is provided on the side surface of the dielectric substrate 10, but the present invention is not limited to this, and a dielectric substrate without the orientation flat 101 may be used. .

【0157】[0157]

【発明の効果】本発明に係る請求項1記載のTMモード
誘電体共振器は、上記誘電体基板を挟設する一対の電極
のうちの少なくとも一方の電極は、薄膜導体と薄膜誘電
体とを交互に積層することによって構成された薄膜積層
電極にてなる。これによって、上記一方の電極の導体損
失及び表面抵抗を従来に比較して低減することができ、
従来例に比較して高い無負荷Qを有するTMモード誘電
体共振器を提供することができる。また、無負荷Qを従
来例に比較して高くすることができるので、所望の無負
荷Qを得る場合の上記誘電体基板の厚さを従来例に比較
して薄くすることができ、従来例に比較して薄型のTM
モード誘電体共振器を提供することができる。
In the TM mode dielectric resonator according to claim 1 of the present invention, at least one of the pair of electrodes sandwiching the dielectric substrate has a thin film conductor and a thin film dielectric. It is a thin film laminated electrode formed by alternately laminating. Thereby, it is possible to reduce the conductor loss and the surface resistance of the one electrode as compared with the conventional one,
It is possible to provide a TM mode dielectric resonator having a high unloaded Q as compared with the conventional example. Further, since the no-load Q can be made higher than that of the conventional example, the thickness of the dielectric substrate when obtaining a desired no-load Q can be made thinner than that of the conventional example. Thin TM compared to
A mode dielectric resonator can be provided.

【0158】請求項2記載のTMモード誘電体共振器
は、請求項1記載のTMモード誘電体共振器において、
上記一対の電極のうち一方の電極は上記薄膜積層電極で
あって、上記薄膜積層電極は、少なくとも1つの副TM
モード共振器が積層されてなる。そして、上記主TMモ
ード共振器の電磁界と上記副TMモード共振器の電磁界
とが互いに実質的に同相となるように上記各薄膜誘電体
の膜厚と誘電率を設定し、上記薄膜導体のうち上記誘電
体基板から最も離れて形成される薄膜導体以外の各薄膜
導体の膜厚を上記共振周波数の表皮深さより薄く設定し
ている。これによって、上記各薄膜導体において同位相
で流れる高周波電流は、実効的に表皮深さを増大させ
る。従って、上記一方の電極の導体損失及び表面抵抗を
従来に比較して大幅に低減することができ、無負荷Qの
大きいTMモード誘電体共振器を提供することができ
る。また、無負荷Qを高くすることができるので、所望
の無負荷Qを得る場合の上記誘電体基板の厚さを従来例
に比較して薄くすることができ、従来例に比較して薄型
のTMモード誘電体共振器を提供することができる。
A TM mode dielectric resonator according to a second aspect is the TM mode dielectric resonator according to the first aspect,
One of the pair of electrodes is the thin film laminated electrode, and the thin film laminated electrode is at least one sub-TM.
The mode resonators are laminated. Then, the film thickness and the dielectric constant of each thin film dielectric are set so that the electromagnetic field of the main TM mode resonator and the electromagnetic field of the sub TM mode resonator are substantially in phase with each other. Of these, the film thickness of each thin film conductor other than the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is set to be thinner than the skin depth of the resonance frequency. As a result, the high frequency currents flowing in the same phase in each of the thin film conductors effectively increase the skin depth. Therefore, the conductor loss and the surface resistance of the one electrode can be significantly reduced as compared with the conventional one, and a TM mode dielectric resonator having a large unloaded Q can be provided. Further, since the no-load Q can be increased, the thickness of the dielectric substrate when obtaining a desired no-load Q can be made thinner than that of the conventional example, and can be made thinner than that of the conventional example. A TM mode dielectric resonator can be provided.

【0159】請求項3記載のTMモード誘電体共振器
は、請求項1記載のTMモード誘電体共振器において、
上記一対の電極はともに上記薄膜積層電極であって、上
記各薄膜積層電極はそれぞれ、上記薄膜誘電体を挟設す
る1対の上記薄膜導体によって構成される少なくとも1
つの副TMモード共振器が積層されてなる。そして、上
記主TMモード共振器の電磁界と、上記誘電体基板の一
方の面に形成された第1の薄膜積層電極の上記副TMモ
ード共振器の電磁界とが互いに実質的に同相となり、か
つ上記主TMモード共振器の電磁界と、上記誘電体基板
の他方の面に形成された第2の薄膜積層電極の上記副T
Mモード共振器の電磁界とが互いに実質的に同相となる
ように上記各薄膜誘電体の膜厚と誘電率を設定し、上記
第1の薄膜積層電極において上記誘電体基板から最も離
れて形成される薄膜導体以外の薄膜導体の膜厚を上記共
振周波数の表皮深さより薄く設定され、かつ上記第2の
薄膜積層電極において上記誘電体基板から最も離れて形
成される薄膜導体以外の薄膜導体の膜厚を上記共振周波
数の表皮深さより薄く設定している。これによって、上
記一対の電極の導体損失及び表面抵抗をともに従来に比
較して大幅に低減することができ、請求項2記載のTM
モード誘電体共振器よりさらに大きい無負荷Qを有する
TMモード誘電体共振器を提供することができる。ま
た、無負荷Qを高くすることができるので、所望の無負
荷Qを得る場合の上記誘電体基板の厚さを請求項2記載
のTMモード誘電体共振器に比較して薄くすることがで
きる。
A TM mode dielectric resonator according to a third aspect is the TM mode dielectric resonator according to the first aspect.
Both of the pair of electrodes are the thin film laminated electrodes, and each of the thin film laminated electrodes is composed of at least one pair of the thin film conductors sandwiching the thin film dielectric.
One sub TM mode resonator is laminated. The electromagnetic field of the main TM mode resonator and the electromagnetic field of the sub TM mode resonator of the first thin film laminated electrode formed on one surface of the dielectric substrate are substantially in phase with each other, The electromagnetic field of the main TM mode resonator and the sub-T of the second thin film laminated electrode formed on the other surface of the dielectric substrate.
The film thickness and the dielectric constant of each of the thin film dielectrics are set so that the electromagnetic field of the M-mode resonator is substantially in phase with each other, and the thin film dielectrics are formed farthest from the dielectric substrate in the first thin film laminated electrode. Of the thin film conductors other than the thin film conductor other than the thin film conductor that is formed farthest from the dielectric substrate in the second thin film laminated electrode. The film thickness is set to be thinner than the skin depth of the resonance frequency. Thereby, both the conductor loss and the surface resistance of the pair of electrodes can be significantly reduced as compared with the conventional one.
A TM mode dielectric resonator having an unloaded Q larger than that of the mode dielectric resonator can be provided. Further, since the unloaded Q can be increased, the thickness of the dielectric substrate when obtaining a desired unloaded Q can be reduced as compared with the TM mode dielectric resonator according to claim 2. .

【0160】請求項4記載のTMモード誘電体共振器
は、請求項1乃至3のうちの1つに記載のTMモード誘
電体共振器において、上記誘電体基板から最も離れて形
成される薄膜導体の膜厚を上記共振周波数における表皮
深さのπ/2倍に設定している。これによって、上記誘
電体基板から最も離れて形成される薄膜導体の膜厚を上
記共振周波数における表皮深さのπ/2倍以外の膜厚に
設定したTMモード誘電体共振器に比べると大きい無負
荷Qを有するTMモード誘電体共振器を提供することが
できる。また、所望の無負荷Qを得る場合の上記誘電体
基板の厚さを、上記誘電体基板から最も離れて形成され
る薄膜導体の膜厚を上記共振周波数における表皮深さの
π/2倍以外の膜厚に設定したTMモード誘電体共振器
に比較して薄くすることができるので、上記TMモード
誘電体共振器を薄く構成することができる。
A TM mode dielectric resonator according to claim 4 is the TM mode dielectric resonator according to any one of claims 1 to 3, wherein the thin film conductor is formed farthest from the dielectric substrate. Is set to π / 2 times the skin depth at the resonance frequency. As a result, the film thickness of the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is larger than that of the TM mode dielectric resonator in which the film thickness is set to a film thickness other than π / 2 times the skin depth at the resonance frequency. A TM mode dielectric resonator having a load Q can be provided. In addition, the thickness of the dielectric substrate for obtaining a desired no-load Q is set to the thickness of the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate other than π / 2 times the skin depth at the resonance frequency. Since the thickness can be made thinner than that of the TM mode dielectric resonator set to the film thickness of, the TM mode dielectric resonator can be made thin.

【0161】請求項5記載のTMモード誘電体共振器
は、請求項1乃至4のうちの1つに記載のTMモード誘
電体共振器において、上記誘電体基板に接して形成され
る薄膜導体から上記誘電体基板から最も離れて形成され
る薄膜導体までの上記各薄膜導体の膜厚を、上記誘電体
基板から離れて形成される薄膜導体の膜厚ほど厚く設定
している。これによって、上記誘電体基板から離れて形
成される薄膜導体の膜厚ほど厚くなるように設定されて
いないTMモード誘電体共振器に比較して無負荷Qの高
いTMモード誘電体共振器を提供することができる。ま
た、所望の無負荷Qを得る場合の上記誘電体基板の厚さ
を、上記誘電体基板から離れて形成される薄膜導体の膜
厚ほど厚くなるように設定されていないTMモード誘電
体共振器に比較して薄くすることができるので、上記T
Mモード誘電体共振器を薄く構成することができる。
The TM mode dielectric resonator according to claim 5 is the TM mode dielectric resonator according to any one of claims 1 to 4, wherein the thin film conductor is formed in contact with the dielectric substrate. The film thickness of each thin film conductor from the dielectric substrate to the thin film conductor formed farthest away is set thicker as the film thickness of the thin film conductor formed farther from the dielectric substrate. As a result, a TM mode dielectric resonator having a high unloaded Q is provided as compared with a TM mode dielectric resonator that is not set to be as thick as the thickness of the thin film conductor formed apart from the dielectric substrate. can do. Further, the thickness of the dielectric substrate for obtaining a desired no-load Q is not set to be as thick as the thickness of the thin film conductor formed apart from the dielectric substrate. Since it can be made thinner than
The M-mode dielectric resonator can be made thin.

【0162】請求項6記載のTMモード誘電体共振器装
置は、請求項1乃至5のうちの1つに記載のTMモード
誘電体共振器と、上記TMモード誘電体共振器を上記共
振周波数で励振したときに生じる電磁界をキャビティー
内に閉じ込めるためのキャビティーとを備える。これに
よって、上記TMモード誘電体共振器の電磁界を上記キ
ャビティー内に閉じ込めるので、放射損失を小さくする
ことができ、キャビティーを備えていないTMモード誘
電体共振器に比較して、無負荷Qの大きいTMモード誘
電体共振器装置を提供することができる。
A TM mode dielectric resonator device according to a sixth aspect of the present invention is the TM mode dielectric resonator according to any one of the first to fifth aspects, and the TM mode dielectric resonator at the resonance frequency. A cavity for confining an electromagnetic field generated when excited in the cavity. As a result, the electromagnetic field of the TM mode dielectric resonator is confined in the cavity, so that the radiation loss can be reduced, and no load is applied as compared with the TM mode dielectric resonator having no cavity. A TM mode dielectric resonator device having a large Q can be provided.

【0163】請求項7記載の高周波帯域通過フィルタ装
置は、互いに隣接する2つのTMモード誘電体共振器が
電磁的に結合する、請求項1乃至6のうちの1つに記載
の少なくとも1つのTMモード誘電体共振器と、上記T
Mモード誘電体共振器に高周波信号を入力する入力端子
と、上記TMモード誘電体共振器から出力される高周波
信号を出力する出力端子とを備えている。これによっ
て、通過帯域の損失が小さく、阻止帯域の減衰量が大き
い高周波帯域通過フィルタ装置を提供することができ
る。また、所定の通過帯域の損失と所定の阻止帯域の減
衰特性が与えられたとき、従来例に比較して上記誘電体
基板の厚さを薄くすることができるので高周波帯域通過
フィルタ装置を薄く構成することができる。
According to a seventh aspect of the high frequency band pass filter device, at least one TM according to any one of the first to sixth aspects, wherein two TM mode dielectric resonators adjacent to each other are electromagnetically coupled. Mode dielectric resonator and the above-mentioned T
The M-mode dielectric resonator has an input terminal for inputting a high-frequency signal and an output terminal for outputting a high-frequency signal output from the TM-mode dielectric resonator. As a result, it is possible to provide a high-frequency bandpass filter device having a small loss in the passband and a large attenuation in the stopband. Further, when a predetermined pass band loss and a predetermined stop band attenuation characteristic are given, the thickness of the dielectric substrate can be made smaller than that of the conventional example, so that the high frequency band pass filter device is made thin. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る第1の実施例のTMモード誘電
体共振器装置の一部破断斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a TM mode dielectric resonator device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のTMモード誘電体共振器装置のA−
A’についての断面図である。
2 is an A- of the TM mode dielectric resonator device of FIG.
It is sectional drawing about A '.

【図3】 図1における薄膜積層電極6と誘電体基板1
0の等価回路を示す回路図である。
FIG. 3 is a diagram showing a thin film laminated electrode 6 and a dielectric substrate 1 in FIG.
It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of 0.

【図4】 (a)は使用周波数の表皮深さより厚い一層
の導体における厚さ方向の電流の振幅を示すグラフであ
り、(b)は図1の薄膜積層電極6における厚さ方向の
電流の振幅を示すグラフである。
4 (a) is a graph showing the amplitude of the current in the thickness direction in a single-layer conductor thicker than the skin depth at the operating frequency, and FIG. 4 (b) is a graph showing the current in the thickness direction in the thin film laminated electrode 6 of FIG. It is a graph which shows an amplitude.

【図5】 本発明に係る第2の実施例の高周波帯域通過
フィルタ装置の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a high frequency bandpass filter device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 図5の高周波帯域通過フィルタ装置のB−
B’についての断面図である。
6 is a B- of the high frequency band pass filter device of FIG.
It is sectional drawing about B '.

【図7】 本発明に係る変形例の高周波帯域通過フィル
タ装置の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a modified high frequency band pass filter device according to the present invention.

【図8】 (a)は、TMモード誘電体共振器R1がT
110モードで共振したときの薄膜導体5と薄膜導体E
5によって挟設された誘電体基板10の横断面における
電界分布を示す断面図であり、(b)は、TMモード誘
電体共振器R1がTM110モードで共振したときの当該
横断面における磁界分布を示す断面図である。
FIG. 8 (a) shows that the TM mode dielectric resonator R1 has T
Thin film conductor 5 and thin film conductor E when resonating in M 110 mode
5B is a cross-sectional view showing an electric field distribution in the cross section of the dielectric substrate 10 sandwiched by 5 and FIG. 6B is a magnetic field distribution in the cross section when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 110 mode. FIG.

【図9】 (a)は、TMモード誘電体共振器R1がT
210モードで共振したときの薄膜導体5と薄膜導体E
5によって挟設された誘電体基板10の横断面における
電界分布を示す断面図であり、(b)は、TMモード誘
電体共振器R1がTM210モードで共振したときの当該
横断面における磁界分布を示す断面図である。
FIG. 9 (a) shows that the TM mode dielectric resonator R1 has T
Thin film conductor 5 and thin film conductor E when resonating in M 210 mode
5B is a cross-sectional view showing an electric field distribution in a cross section of the dielectric substrate 10 sandwiched by 5 and FIG. 6B is a magnetic field distribution in the cross section when the TM mode dielectric resonator R1 resonates in the TM 210 mode. FIG.

【図10】 (a)は、TMモード誘電体共振器R1が
TM010モードで共振したときの薄膜導体5と薄膜導体
E5によって挟設された誘電体基板10の横断面におけ
る電界分布を示す断面図であり、(b)は、TMモード
誘電体共振器R1がTM010モードで共振したときの当
該横断面における磁界分布を示す断面図である。
FIG. 10A is a cross-sectional view showing an electric field distribution in a cross section of a dielectric substrate 10 sandwiched by a thin film conductor 5 and a thin film conductor E5 when a TM mode dielectric resonator R1 resonates in a TM 010 mode. It is a figure and (b) is sectional drawing which shows the magnetic field distribution in the said cross section when TM mode dielectric resonator R1 resonates in TM010 mode.

【図11】 図1のTMモード誘電体共振器R1がTM
011モードで共振したときの薄膜導体5の表面における
電流分布を示す平面図である。
11 is a TM mode dielectric resonator R1 of FIG.
11 is a plan view showing a current distribution on the surface of the thin film conductor 5 when resonating in the 011 mode.

【図12】 図1のTMモード誘電体共振器R1がTM
210モードで共振したときの薄膜導体5の表面における
電流分布を示す平面図である。
FIG. 12 is a TM mode dielectric resonator R1 of FIG.
FIG. 8 is a plan view showing a current distribution on the surface of the thin film conductor 5 when resonating in 210 mode.

【図13】 図1のTMモード誘電体共振器R1がTM
010モードで共振したときの薄膜導体5の表面における
電流分布を示す平面図である。
FIG. 13 is a TM mode dielectric resonator R1 of FIG.
FIG. 6 is a plan view showing a current distribution on the surface of the thin film conductor 5 when resonating in the 010 mode.

【図14】 (a)は、図1の空気層を含む薄膜導体1
の厚さ方向の分布定数型等価回路の回路図であり、
(b)は、(a)の分布定数型等価回路を集中定数型に
変換した集中定数型等価回路の回路図である。
14 (a) is a thin film conductor 1 including the air layer of FIG.
Is a circuit diagram of a distributed constant type equivalent circuit in the thickness direction of
FIG. 6B is a circuit diagram of a lumped constant type equivalent circuit obtained by converting the distributed constant type equivalent circuit of FIG.

【図15】 図1の薄膜導体1の規格化表面抵抗Rs1
規格化導体膜厚ξ1の関係を示したグラフである。
15 is a graph showing the relationship between the normalized surface resistance Rs 1 and the normalized conductor film thickness xi] 1 of the thin-film conductor 1 of FIG.

【図16】 (a)は、図1の薄膜積層電極における薄
膜導体kの厚さ方向の分布定数型等価回路の回路図であ
り、(b)は、(a)の分布定数型等価回路を集中定数
型に変換した集中定数型等価回路の回路図である。
16A is a circuit diagram of a distributed constant type equivalent circuit in the thickness direction of the thin film conductor k in the thin film laminated electrode of FIG. 1, and FIG. 16B is a distributed constant type equivalent circuit of FIG. It is a circuit diagram of a lumped constant type equivalent circuit converted into a lumped constant type.

【図17】 図1の薄膜積層電極6のQ上昇率RQを規
格化導体膜厚ξkとリアクタンスXwで表した3次元グ
ラフである。
17 is a three-dimensional graph showing the Q increase rate RQ of the thin film laminated electrode 6 of FIG. 1 by the normalized conductor film thickness ξ k and the reactance Xw.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R1,R1a,R1b,R1c,R1d,R10a,R
10b,R10c,R10d…TMモード誘電体共振
器、 1,2,3,4,5,E1,E2,E3,E4,E5,
E1e,E2e,E3e,E4e,E5e…薄膜導体、 6,E6,6a,6b,6c,6d,E6a,E6b,
E6c,E6d,E6e…薄膜積層電極、 10,20…誘電体基板、 21,22…ストリップ導体、 23…接地導体、 30−1,30−2,30−3,30−4,E30−
1,E30−2,E30−3,E30−4,E30−1
e,E30−2e,E30−3e,E30−4e…薄膜
誘電体、 40…ケース、 201,202,203,204,211,212,2
13,214…副TMモード共振器、 210…主TMモード共振器。
R1, R1a, R1b, R1c, R1d, R10a, R
10b, R10c, R10d ... TM mode dielectric resonator, 1, 2, 3, 4, 5, E1, E2, E3, E4, E5
E1e, E2e, E3e, E4e, E5e ... Thin film conductor, 6, E6, 6a, 6b, 6c, 6d, E6a, E6b,
E6c, E6d, E6e ... Thin film laminated electrode, 10, 20 ... Dielectric substrate, 21, 22 ... Strip conductor, 23 ... Ground conductor, 30-1, 30-2, 30-3, 30-4, E30-
1, E30-2, E30-3, E30-4, E30-1
e, E30-2e, E30-3e, E30-4e ... Thin film dielectric, 40 ... Case, 201, 202, 203, 204, 211, 212, 2
13, 214 ... Sub TM mode resonator, 210 ... Main TM mode resonator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 則文 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平8−167804(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 7/10 H01P 1/20 H01P 3/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Norifumi Matsui No. 26-10 Tenjin Tenjin, Nagaokakyo City, Kyoto Prefecture Murata Manufacturing Co., Ltd. (56) Reference JP-A-8-167804 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01P 7/10 H01P 1/20 H01P 3/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 誘電体基板を所定の形状を有する一対の
電極によって挟設して構成され、所定の共振周波数を有
するTMモード誘電体共振器において、 上記一対の電極のうち一方の電極は、薄膜導体と薄膜誘
電体とを交互に積層することによって構成された薄膜積
層電極であって、 上記薄膜積層電極は、上記薄膜誘電体を挟設する一対の
上記薄膜導体によって構成される少なくとも1つの副T
Mモード共振器が積層されてなり、 上記誘電体基板に接して形成される薄膜導体と他方の電
極とによって上記誘電体基板が挟設されて構成される主
TMモード共振器をその共振周波数と同一の上記共振周
波数で励振したときに生じる電磁界と、上記副TMモー
ド共振器をその共振周波数と同一の上記共振周波数で励
振したときに生じる電磁界とが互いに実質的に同相とな
るように上記各薄膜誘電体の膜厚と誘電率を設定し、 上記薄膜導体のうち上記誘電体基板から最も離れて形成
される薄膜導体以外の各薄膜導体の膜厚を上記共振周波
数の表皮深さより薄くして上記主TMモード共振器の電
磁界と上記副TMモード共振器の電磁界とが互いに結合
しかつ互いに隣接する副TMモード共振器の電磁界がそ
れぞれ結合するように設定したことを特徴とするTMモ
ード誘電体共振器。
1. A TM mode dielectric resonator having a dielectric substrate sandwiched by a pair of electrodes having a predetermined shape, and having a predetermined resonance frequency, wherein one electrode of the pair of electrodes is A thin film laminated electrode constituted by alternately laminating a thin film conductor and a thin film dielectric, wherein the thin film laminated electrode comprises at least one thin film conductor sandwiching the thin film dielectric. Vice T
A main TM mode resonator, which is formed by stacking M-mode resonators and in which the dielectric substrate is sandwiched by the thin film conductor formed in contact with the dielectric substrate and the other electrode, An electromagnetic field generated when excited at the same resonance frequency and an electromagnetic field generated when excited at the same resonance frequency as the resonance frequency of the sub-TM mode resonator are substantially in phase with each other. By setting the film thickness and the permittivity of each thin film dielectric, the film thickness of each thin film conductor other than the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate among the above thin film conductors is made thinner than the skin depth of the resonance frequency. The electromagnetic field of the main TM mode resonator and the electromagnetic field of the sub TM mode resonator are coupled to each other, and the electromagnetic fields of the sub TM mode resonators adjacent to each other are coupled to each other. TM mode dielectric resonator according to symptoms.
【請求項2】 誘電体基板を所定の形状を有する一対の
電極によって挟設して構成され、所定の共振周波数を有
するTMモード誘電体共振器において、 上記一対の電極はともに、薄膜導体と薄膜誘電体とを交
互に積層することによって構成された薄膜積層電極であ
って、 上記各薄膜積層電極はそれぞれ、上記薄膜誘電体を挟設
する一対の上記薄膜導体によって構成される少なくとも
1つの副TMモード共振器が積層されてなり、 上記各薄膜積層電極の薄膜導体のうちで上記誘電体基板
に接して形成される2つの薄膜導体によって上記誘電体
基板が挟設されて構成される主TMモード共振器をその
共振周波数と同一の上記共振周波数で励振したときに生
じる電磁界と、上記誘電体基板の一方の面に形成された
第1の薄膜積層電極の上記副TMモード共振器をその共
振周波数と同一の上記共振周波数で励振したときに生じ
る電磁界とが互いに実質的に同相となり、かつ上記主T
Mモード共振器の電磁界と、上記誘電体基板の他方の面
に形成された第2の薄膜積層電極の上記副TMモード共
振器をその共振周波数と同一の上記共振周波数で励振し
たときに生じる電磁界とが互いに実質的に同相となるよ
うに上記各薄膜誘電体の膜厚と誘電率を設定し、 上記第1の薄膜積層電極において上記誘電体基板から最
も離れて形成される薄膜導体以外の薄膜導体の膜厚を上
記共振周波数の表皮深さより薄くして上記主TMモード
共振器の電磁界と上記第1の薄膜積層電極の上記副TM
モード共振器の電磁界とが互いに結合しかつ上記第1の
薄膜積層電極における互いに隣接する副TMモード共振
器の電磁界が結合するように設定され、かつ上記第2の
薄膜積層電極において上記誘電体基板から最も離れて形
成される薄膜導体以外の薄膜導体の膜厚を上記共振周波
数の表皮深さより薄くして上記主TMモード共振器の電
磁界と上記第2の薄膜積層電極の上記副TMモード共振
器の電磁界とが互いに結合しかつ上記第2の薄膜積層電
極における互いに隣接する副TMモード共振器の電磁界
が結合するように設定したことを特徴とするTMモード
誘電体共振器。
2. A TM mode dielectric resonator having a dielectric substrate sandwiched by a pair of electrodes having a predetermined shape and having a predetermined resonance frequency, wherein the pair of electrodes are both a thin film conductor and a thin film. A thin film laminated electrode constituted by alternately laminating dielectrics, wherein each thin film laminated electrode is at least one sub-TM composed of a pair of the thin film conductors sandwiching the thin film dielectric. A main TM mode in which mode resonators are stacked, and the dielectric substrate is sandwiched by two thin film conductors formed in contact with the dielectric substrate among the thin film conductors of the thin film laminated electrodes. An electromagnetic field generated when the resonator is excited at the same resonance frequency as the resonance frequency, and the sub-TM module of the first thin film laminated electrode formed on one surface of the dielectric substrate. And the electromagnetic field generated when the resonator is excited at the same resonance frequency as the resonance frequency, and the main T
This occurs when the electromagnetic field of the M-mode resonator and the sub-TM-mode resonator of the second thin film laminated electrode formed on the other surface of the dielectric substrate are excited at the same resonance frequency as the resonance frequency. The film thickness and the dielectric constant of each of the thin film dielectrics are set so that the electromagnetic field is substantially in phase with each other, except for the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate in the first thin film laminated electrode. The thickness of the thin film conductor is made thinner than the skin depth of the resonance frequency, and the electromagnetic field of the main TM mode resonator and the sub TM of the first thin film laminated electrode are
The electromagnetic fields of the mode resonators are coupled to each other and the electromagnetic fields of the sub-TM mode resonators adjacent to each other in the first thin film laminated electrode are set to be coupled to each other, and the dielectric constant is set in the second thin film laminated electrode. The film thickness of the thin film conductors other than the thin film conductor formed farthest from the body substrate is made thinner than the skin depth of the resonance frequency, and the electromagnetic field of the main TM mode resonator and the sub TM of the second thin film laminated electrode are set. A TM mode dielectric resonator, wherein the electromagnetic fields of the mode resonator are coupled to each other and the electromagnetic fields of the sub TM mode resonators adjacent to each other in the second thin film laminated electrode are coupled to each other.
【請求項3】 上記誘電体基板から最も離れて形成され
る薄膜導体の膜厚を上記共振周波数における表皮深さの
π/2倍に設定したことを特徴とする請求項1又は2に
記載のTMモード誘電体共振器。
3. The film thickness of the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is set to π / 2 times the skin depth at the resonance frequency, according to claim 1 or 2. TM mode dielectric resonator.
【請求項4】 上記誘電体基板に接して形成される薄膜
導体から上記誘電体基板から最も離れて形成される薄膜
導体までの上記各薄膜導体の膜厚を、上記誘電体基板か
ら離れて形成される薄膜導体の膜厚ほど厚くしたことを
特徴とする請求項1乃至3のうちの1つに記載のTMモ
ード誘電体共振器。
4. The film thickness of each thin film conductor from the thin film conductor formed in contact with the dielectric substrate to the thin film conductor formed farthest from the dielectric substrate is formed apart from the dielectric substrate. The TM mode dielectric resonator according to any one of claims 1 to 3, wherein the film thickness of the thin film conductor is increased.
【請求項5】 請求項1乃至4のうちの1つに記載のT
Mモード誘電体共振器と、 上記TMモード誘電体共振器を上記共振周波数で励振し
たときに生じる電磁界をキャビティー内に閉じ込めるた
めのキャビティーとを備えたことを特徴とするTMモー
ド誘電体共振器装置。
5. T according to one of claims 1 to 4.
A TM mode dielectric having an M mode dielectric resonator and a cavity for confining an electromagnetic field generated when the TM mode dielectric resonator is excited at the resonance frequency in the cavity. Resonator device.
【請求項6】 互いに隣接する2つのTMモード誘電体
共振器が電磁的に結合する、請求項1乃至4のうちの1
つに記載の少なくとも1つのTMモード誘電体共振器
と、 上記TMモード誘電体共振器に高周波信号を入力する入
力端子と、 上記TMモード誘電体共振器から出力される高周波信号
を出力する出力端子とを備えたことを特徴とする高周波
帯域通過フィルタ装置。
6. One of claims 1 to 4, wherein two TM mode dielectric resonators adjacent to each other are electromagnetically coupled.
And at least one TM mode dielectric resonator, an input terminal for inputting a high frequency signal to the TM mode dielectric resonator, and an output terminal for outputting a high frequency signal output from the TM mode dielectric resonator. A high-frequency bandpass filter device comprising:
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US6281763B1 (en) 1997-01-28 2001-08-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric resonator, dielectric filter, dielectric duplexer, and method for manufacturing dielectric resonator
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