JP3575378B2 - デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波〜ミリ波帯の通信機において帯域フィルタとして用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波領域で用いられるバンドパスフィルタとして、デュアルモード・バンドパスフィルタが種々提案されている（ＭＩＮＩＡＴＵＲＥ ＤＵＡＬ ＭＯＤＥ ＭＩＣＲＯＳＴＲＩＰ ＦＩＬＴＥＲＳ， Ｊ．Ａ． Ｃｕｒｔｉｓ ａｎｄ Ｓ．Ｊ． Ｆｉｅｄｚｉｕｓｚｋｏ， １９９１ ＩＥＥＥ ＭＴＴ−Ｓ Ｄｉｇｅｓｔなど）。
【０００３】
図１２及び図１３は、従来のデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための各模式的平面図である。
図１２に示すバンドパスフィルタ２００では、誘電体基板（図示せず）上に円形の導電膜２０１が形成されている。この導電膜２０１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２０２及び入出力結合回路２０３が結合されている。そして、上記入出力結合回路２０３が配置されている部分に対して中心角４５°の角度をなす位置に、先端開放スタブ２０４が形成されている。これによって共振周波数が異なる２つの共振モードが結合され、バンドパスフィルタ２００は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作するように構成されている。
【０００４】
また、図１３に示すデュアルモード・バンドパスフィルタ２１０では、誘電体基板上に略正方形の導電膜２１１が形成されている。この導電膜２１１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２１２，２１３が結合されている。また、入出力結合回路２１３に対して１３５°の位置のコーナー部が欠落されている。欠落部分２１１ａを設けることにより、２つの共振モードの共振周波数が異ならされており、該２つのモードの共振が結合されて、バンドパスフィルタ２１０は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作する。
【０００５】
他方、円形の導電膜に代えて、円環状の導電膜を用いたデュアルモードフィルタも提案されている（特開平９−１３９６１２号公報、特開平９−１６２６１０号公報など）。すなわち、円環状のリング伝送路を用い、図１２に示したデュアルモード・バンドパスフィルタと同様に、中心角９０°の角度をなすように入出力結合回路を配置し、かつリング状伝送路の一部に先端開放スタブを設けてなるデュアルモードフィルタが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１２及び図１３に示した従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、１つの導電膜パターンを形成することにより２段のバンドパスフィルタを構成することができ、従ってバンドパスフィルタの小型化を図り得る。
【０００７】
しかしながら、円形や正方形の導電膜パターンにおいて、上記特定の角度を隔てて入出力結合回路を結合する構成を有するため、結合度を大きくすることができず、広い通過帯域を得ることができないという欠点があった。
【０００８】
また、図１２に示されているバンドパスフィルタでは、導電膜２０１が円形であり、図１２に示すバンドパスフィルタでは、導電膜２１１がほぼ正方形と形状が限定されている。従って、設計の自由度が低いという問題もあった。
【０００９】
また、上記バンドパスフィルタでは、円形や正方形の導電膜の寸法などにより周波数帯域が決定され、帯域を調整することが困難であった。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、小型化を図り得るだけでなく、結合度を大きくすることができ、さらに結合度や帯域の調整が容易であり、広い通過帯域を容易に実現することができ、さらに設計の自由度に優れたデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、誘電体基板と、誘電体基板の一方面または誘電体基板内に形成された金属膜と、前記金属膜と誘電体基板の少なくとも一部を介して厚み方向に重なり合うように配置されたグラウンド電極とを備え、２つの共振モードを結合させるために前記金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、前記金属膜と結合された入出力結合回路をさらに備えるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法であって、前記入出力結合回路が前記金属膜の外周縁とギャップを隔てられて容量結合により結合されている結合部と、該結合部に連ねられた入出力部とを有し、前記結合部の金属膜に対する位置を固定し、前記入出力部の前記結合部に連ねられている位置を金属膜の外周縁に沿う方向に移動させることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法である。
【００１２】
第２の発明は、誘電体基板と、誘電体基板の一方面または誘電体基板内に形成された金属膜と、前記金属膜と誘電体基板の少なくとも一部を介して厚み方向に重なり合うように配置されたグラウンド電極とを備え、２つの共振モードを結合させるために前記金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、前記金属膜と結合された入出力結合回路をさらに備えるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法であって、前記金属膜と入出力結合回路との間に配置された誘電体層をさらに備え、前記入出力結合回路が該誘電体層を介して金属膜と重なり合うように配置されており、それによって入出力結合回路が金属膜に容量結合されており、前記入出力結合回路が、前記金属膜に容量結合されている結合部と、結合部に連ねられた入出力部とを有し、前記結合部の金属膜に対する位置を固定し、前記入出力部の前記結合部に連ねられている位置を金属膜の外周縁に沿う方向に移動させることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための模式的平面図であり、図２は、その斜視図である。
デュアルモード・バンドパスフィルタ１は、矩形板状の誘電体基板２を有する。誘電体基板２は、本実施例では、誘電率εｒ＝２．５８のフッ素樹脂からなる。もっとも、本実施例及び以下の実施例において、誘電体基板を構成する誘電体材料については、フッ素樹脂に限らず、ＢＡＳ材などの適宜の誘電体材料を用いることができる。
【００１６】
上記誘電体基板２の厚みは特に限定されないが、本実施例では３５０μｍとされている。
誘電体基板２の上面２ａには、共振器を構成するための金属膜３が形成されている。金属膜３は、誘電体基板２上において部分的に形成されており、かつ該金属膜３は本実施例では菱形の形状を有する。また、金属膜３には、貫通孔３ａが形成されている。貫通孔３ａは長方形の平面形状を有し、その長さ方向が、金属膜３の長い方の対角線方向と平行とされている。
【００１７】
本実施例では、金属膜３は一辺の長さが１５ｍｍ、長い方の対角線の長さが２４ｍｍ、短い方の対角線の長さが１８ｍｍの菱形の形状を有する。貫通孔３ａは、長辺が９ｍｍ、短辺が０．２ｍｍとされており、貫通孔３ａの中心が金属膜３の中心と一致するように貫通孔３ａが形成されている。もっとも、金属膜３及び貫通孔３ａの大きさ並びに貫通孔３ａの位置については、上記に限定されず、所望とする中心周波数と帯域幅に応じて適宜変更し得る。
【００１８】
他方、誘電体基板２の下面には、全面にグラウンド電極４が形成されている。上記金属膜３には、大きい方の一方の内角を挟む一対の辺３ｂ，３ｃと所定のギャップを隔てて入出力結合回路５，６が配置されている。入出力結合回路５，６は、金属膜３と同じ金属からなる膜を誘電体基板２上に形成することにより構成されている。入出力結合回路５，６は、それぞれ、結合部５ａ，６ａと、入出力部５ｂ，６ｂとを有する。結合部５ａ，６ａは、図１では平行四辺形の形状を有するが、金属膜３の辺３ｂ，３ｃと平行な端縁５ｃ，６ｃを有する限り適宜の形状とされている。結合部５ａ，６ａの辺５ｃ，６ｃが、金属膜３の辺３ｂ，３ｃと所定のギャップｇを隔てて対向されており、それによって結合部５ａ，６ａが金属膜３と容量結合されている。
【００１９】
入出力部５ｂ，６ｂは、結合部５ａ，６ａに連ねられており、外部と電気的に接続される。
本実施例では、入出力結合回路５，６の一方とグラウンド電極４との間に入力電圧を印加することにより、入出力結合回路５，６の他方とグラウンド電極４との間で出力が取り出される。この場合、金属膜３が菱形の形状を有し、上記貫通孔３ａが形成されているので、発生する２つのモードの共振が結合されてデュアルモード・バンドパスフィルタとして動作する。
【００２０】
すなわち、入出力結合回路５，６の結合部５ａ，６ａの中心間を結ぶ仮想直線方向の共振モードと、該仮想直線と直交する方向のモードの共振が生じるが、上記仮想直線と直交する方向の共振電流は、貫通孔３ａで妨げられ、コイル装荷効果が発生し、該仮想直線と直交する方向の共振周波数が低周波側へ移動する。この貫通孔３ａの大きさを調整することにより、低周波側への移動量をコンロールすることにより、２つのモードの共振を結合させることができる。
【００２１】
本実施例のバンドパスフィルタの周波数特性の一例を図３に示す。図３において、実線Ａは反射特性を、破線Ｂは通過特性を示す。なお、図４以降のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性においても、同様に反射特性を実線Ａで、通過特性を破線Ｂで示すこととする。
【００２２】
図３から明らかなように、矢印Ｃで示す帯域が通過帯域であるバンドパスフィルタの構成されていることがわかる。すなわち、本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、上記金属膜３に貫通孔３ａを形成することにより、２つのモードの共振が結合されて、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性を得ることができる。
【００２３】
本実施例の減衰極の周波数調整方法では、上記デュアルモード・バンドパスフィルタ１において、入出力部５ｂ，６ｂが結合部５ａ，６ａに対して結合されている部分の位置を、金属膜３の辺３ｂ，３ｃに沿って移動させることにより、減衰極の周波数調整が行われる。これを、図４及び図５を参照して説明する。
【００２４】
なお、図３〜図５に示す周波数特性を得たデュアルモード・バンドパスフィルタでは、結合部５ａ，６ａは同じように構成されている。すなわち、結合部５ａ，６ａは、辺３ｂ，３ｃと０．１ｍｍのギャップｇを隔てた端縁５ｃ，６ｃを有し、端縁５ｃ，６ｃは、頂点３ｄとギャップｇを隔てられた端部５ｃ１ ，６ｃ１ から辺３ｂ，３ｃと平行に１３ｍｍの長さを有する。また、入出力部５ｂ，６ｂを結ぶ仮想線Ｘが辺３ｂ，３ｃと交差する位置Ｘ１ ，Ｘ２ が、頂点３ｄから５ｍｍ隔てられるように、入出力部５ｂ，６ｂと結合部５ａ，６ａとの結合点Ｙ１ ，Ｙ２ が選ばれている。
【００２５】
図４及び図５に示した周波数特性は、それぞれ、頂点３ｄから辺３ｂ，３ｃに沿って７ｍｍ及び９ｍｍ隔てられた位置に仮想線が位置するように入出力部５ｂ，６ｂの結合点が選ばれている。
【００２６】
図３〜図５を比較すれば明らかなように、上記のように入出力部５ｂ，６ｂの位置をずらせることにより、より具体的には、入出力部５ｂ，６ｂの結合部５ａ，６ａとの結合点を菱形の金属膜３の辺３ｂ，３ｃ方向に沿って移動させた場合であっても、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させることができることがわかる。また、上記結合点の位置を移動させることにより、減衰極の周波数を変え得ることがわかる。
【００２７】
すなわち、本実施例の減衰極の周波数調整方法では、上記のように結合部５ａ，６ａに対する入出力部５ｂ，６ｂの結合点の位置を変化させることにより、デュアルモード・バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数調整を行い得ることがわかる。
【００２８】
よって、誘電体基板上に同じ寸法の菱形の金属膜３及び貫通孔３ａを形成した後に、上記結合部５ａ，６ａと入出力部５ｂ，６ｂとの結合点Ｙ１ ，Ｙ２ の位置をずらせるようにしてこれらを形成することにより、所望とする周波数に減衰極を有するデュアルモード・バンドパスフィルタ１の得られることがわかる。従って、本実施例によれば、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整を容易に行い得る。
【００２９】
図６は、本発明には含まれない第１の参考例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図である。図６では、デュアルモード・バンドパスフィルタの誘電体基板（図示せず）上に形成された金属膜及び入出力結合回路のみが図示されており、第１の実施例の図１に相当する図が示されている。
【００３０】
なお、誘電体基板及び誘電体基板の下面に形成されたグラウンド電極については第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１と同様に構成されているため、第１の実施例の説明を援用することとする。
【００３１】
本参考例では、金属膜３及び貫通孔３ａは、第１の実施例と同様に構成されている。異なるところは、入出力結合回路１５，１６がコイルで構成されており、入出力結合回路１５，１６が直接金属膜３の辺３ｂ，３ｃに電気的に接続されている。
【００３２】
誘電体基板、金属膜３及び貫通孔３ａを第１の実施例と同じ寸法及び同じ材料で構成した。次に、上記入出力結合回路１５，１６の金属膜３の辺３ｂ，３ｃに対する接続点、すなわち結合点を、頂点３ｄから５ｍｍ、７ｍｍ及び９ｍｍの位置にそれぞれ設定し、３種類のデュアルモード・バンドパスフィルタ１を作製した。これらのデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を図７〜図９に示す。
【００３３】
図７〜図９から明らかなように、コイルから入出力結合回路１５，１６を直接金属膜３の辺３ｂ，３ｃに接続し、結合させることによっても、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させ得ることがわかる。また、この入出力結合回路１５，１６の結合点の位置を辺３ｂ，３ｃに沿って移動させることにより、減衰極の周波数を変えることができ、従って減衰極の周波数調整を容易に行い得ることがわかる。
【００３４】
第１の実施例では、結合部５ａ，６ａの位置を固定し、入出力部５ｂ，６ｂの位置を変更することにより、第１の参考例では、金属膜３の辺３ｂ，３ｃに直接コイルからなる入出力結合回路１５，１６を結合し、該結合点の位置を変更することにより減衰極の周波数調整が図られていた。
【００３５】
しかしながら、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法は第１の実施例や第１の参考例の方法に限定されるものではなく、入出力結合回路の構成及び結合方法によって、様々に変形することができる。
【００３６】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図である。
【００３７】
デュアルモード・バンドパスフィルタ２１では、金属膜３が、誘電体基板２２内に埋設されている。そして、誘電体基板２２の上面２２ａ上に、入出力結合回路２５，２６が形成されている。入出力結合回路２５，２６の結合部２５ａ，２６ａは、誘電体基板層を介して金属膜３と重なり合うように配置されている。すなわち、第１の実施例では、金属膜３と同一平面上に入出力結合回路が形成されており、結合部５ａ，６ａが金属膜３に容量結合されていたが、図１０に示すように、入出力結合回路２５，２６は金属膜３と異なる位置に形成されていてもよい。この場合においては、誘電体基板層を介して結合部２５ａ，２６ａが金属膜３と容量結合されている。
【００３９】
また、第１の実施例では、結合部５ａ，６ａを固定し、入出力部５ｂ，６ｂの位置をずらしたが、結合部５ａ，６ａの位置を辺３ｂ，３ｃに沿って移動させることにより減衰極の周波数調整を行うこともでき、両者を併用してもよい。同様に、第２の実施例においても、入出力結合回路２５，２６の結合部２５ａ，２６ａの位置を異ならせることにより、及び／または結合部２５ａ，２６ａに対する入出力部の結合位置をずらせることにより、減衰極の周波数調整を行い得る。
【００４０】
また、第２の実施例から明らかなように、本発明におけるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法が用いられ得るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、金属膜は誘電体基板の内部に埋設されていてもよい。また、入出力結合回路の位置についても、誘電体基板の上面に形成する必要は必ずしもなく、誘電体基板内に形成されていてもよい。さらに、特に図示はしないが、第１の実施例で示したグラウンド電極４についても、誘電体基板の下面に形成する必要は必ずしもなく、誘電体基板内に形成されていてもよい。
【００４１】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、第２の参考例に係る減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図である。
本参考例では、金属膜３が誘電体基板２内に埋設されており、誘電体基板４上にコイルからなる入出力結合回路３５，３６が形成されている。入出力結合回路３５，３６は、ビアホール電極３５ａ，３６ａを介して金属膜３に直接電気的に接続されている。
【００４２】
すなわち、第１の参考例では、コイルからなる入出力結合回路１５，１６が金属膜３と同一平面上において接続されていたが、第２の参考例のように、入出力結合回路３５，３６は金属膜３と異なる高さ位置に形成されていてもよい。第２の参考例においても、ビアホール電極３５ａ，３６ａの位置を異ならせることにより、すなわち金属膜３に対する入出力結合回路３５，３６の結合点の位置を変えることにより、第１の参考例と同様に減衰極の周波数を変化させ得る。
【００４３】
なお、第１，第２の実施例では、いずれも菱形の形状の金属膜３を用いたが、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法では、金属膜３の平面形状は菱形に限らず、正方形、長方形、三角形、他の多角形あるいはアトランダムな外周縁を有する形状など任意である。
【００４４】
【発明の効果】
第１，第２の発明によれば、誘電体基板に共振器を構成するための金属膜が形成されており、２つの共振モードが結合するように金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されているので、入出力結合回路の結合点の位置が限定されることなく、２つの共振モードを結合させてデュアルモード・バンドパスフィルタとしての帯域特性を得ることができる。
【００４５】
そして、第１の発明では、入出力結合回路が金属膜と容量結合により結合されている結合部と入出力部とを有し、入出力部を金属膜の外周縁とギャップを隔てて対向されている該外周縁に沿う方向に移動させることにより、容易に減衰極の周波数調整を行うことができる。
【００４７】
第２の発明では、金属膜と入出力結合回路との間に誘電体層が配置されており、入出力結合回路が誘電体層を介して金属膜と重なり合うように配置されて、入出力結合回路が金属膜に容量結合されている構造において、入出力部を上記誘電体層上において金属膜の外周縁に沿って移動させることにより、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数を容易に調整することができる。
【００４９】
従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器を構成する金属膜の形状に制約があったり、入出力結合回路の結合点の位置に制約があったのに対し、第１，第２の発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、このような制約がないため、デュアルモード・バンドパスフィルタの設計の自由度を大幅に高めることができる。しかも、金属膜の寸法や貫通孔の寸法を異ならせることに加えて、本発明のように入出力部の位置を異ならせることにより、減衰極の周波数を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図。
【図２】第１の実施例で用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタの斜視図。
【図３】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図４】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の位置をずらした場合の周波数特性を示す図。
【図５】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の結合部に対する結合点の位置をさらにずらした場合の周波数特性を示す図。
【図６】本発明の第１の参考例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図。
【図７】第１の参考例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図８】第１の参考例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の位置をずらした場合の周波数特性を示す図。
【図９】第１の参考例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の結合部に対する結合点の位置をさらにずらした場合の周波数特性を示す図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、第２の参考例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図。
【図１２】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの一例を説明するための模式的平面図。
【図１３】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの他の例を説明するための模式的平面図。
【符号の説明】
１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２…誘電体基板
３…金属膜
３ａ…貫通孔
３ｂ，３ｃ…辺（外周縁）
３ｄ…頂点
４…グラウンド電極
５，６…入出力結合回路
５ａ，６ａ…結合部
５ｂ，６ｂ…入出力部
１１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
１５，１６…入出力結合回路
２１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２５，２６…入出力結合回路
２５ａ，２６ａ…結合部
２５ｂ，２６ｂ…入出力部
３１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
３５，３６…入出力結合回路
３５ａ，３６ａ…ビアホール電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波〜ミリ波帯の通信機において帯域フィルタとして用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波領域で用いられるバンドパスフィルタとして、デュアルモード・バンドパスフィルタが種々提案されている（ＭＩＮＩＡＴＵＲＥ ＤＵＡＬ ＭＯＤＥ ＭＩＣＲＯＳＴＲＩＰ ＦＩＬＴＥＲＳ， Ｊ．Ａ． Ｃｕｒｔｉｓ ａｎｄ Ｓ．Ｊ． Ｆｉｅｄｚｉｕｓｚｋｏ， １９９１ ＩＥＥＥ ＭＴＴ−Ｓ Ｄｉｇｅｓｔなど）。
【０００３】
図１２及び図１３は、従来のデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための各模式的平面図である。
図１２に示すバンドパスフィルタ２００では、誘電体基板（図示せず）上に円形の導電膜２０１が形成されている。この導電膜２０１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２０２及び入出力結合回路２０３が結合されている。そして、上記入出力結合回路２０３が配置されている部分に対して中心角４５°の角度をなす位置に、先端開放スタブ２０４が形成されている。これによって共振周波数が異なる２つの共振モードが結合され、バンドパスフィルタ２００は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作するように構成されている。
【０００４】
また、図１３に示すデュアルモード・バンドパスフィルタ２１０では、誘電体基板上に略正方形の導電膜２１１が形成されている。この導電膜２１１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２１２，２１３が結合されている。また、入出力結合回路２１３に対して１３５°の位置のコーナー部が欠落されている。欠落部分２１１ａを設けることにより、２つの共振モードの共振周波数が異ならされており、該２つのモードの共振が結合されて、バンドパスフィルタ２１０は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作する。
【０００５】
他方、円形の導電膜に代えて、円環状の導電膜を用いたデュアルモードフィルタも提案されている（特開平９−１３９６１２号公報、特開平９−１６２６１０号公報など）。すなわち、円環状のリング伝送路を用い、図１２に示したデュアルモード・バンドパスフィルタと同様に、中心角９０°の角度をなすように入出力結合回路を配置し、かつリング状伝送路の一部に先端開放スタブを設けてなるデュアルモードフィルタが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１２及び図１３に示した従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、１つの導電膜パターンを形成することにより２段のバンドパスフィルタを構成することができ、従ってバンドパスフィルタの小型化を図り得る。
【０００７】
しかしながら、円形や正方形の導電膜パターンにおいて、上記特定の角度を隔てて入出力結合回路を結合する構成を有するため、結合度を大きくすることができず、広い通過帯域を得ることができないという欠点があった。
【０００８】
また、図１２に示されているバンドパスフィルタでは、導電膜２０１が円形であり、図１２に示すバンドパスフィルタでは、導電膜２１１がほぼ正方形と形状が限定されている。従って、設計の自由度が低いという問題もあった。
【０００９】
また、上記バンドパスフィルタでは、円形や正方形の導電膜の寸法などにより周波数帯域が決定され、帯域を調整することが困難であった。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、小型化を図り得るだけでなく、結合度を大きくすることができ、さらに結合度や帯域の調整が容易であり、広い通過帯域を容易に実現することができ、さらに設計の自由度に優れたデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、誘電体基板と、誘電体基板の一方面または誘電体基板内に形成された金属膜と、前記金属膜と誘電体基板の少なくとも一部を介して厚み方向に重なり合うように配置されたグラウンド電極とを備え、２つの共振モードを結合させるために前記金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、前記金属膜と結合された入出力結合回路をさらに備えるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法であって、前記入出力結合回路が前記金属膜の外周縁とギャップを隔てられて容量結合により結合されている結合部と、該結合部に連ねられた入出力部とを有し、前記結合部の金属膜に対する位置を固定し、前記入出力部の前記結合部に連ねられている位置を金属膜の外周縁に沿う方向に移動させることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法である。
【００１２】
第２の発明は、誘電体基板と、誘電体基板の一方面または誘電体基板内に形成された金属膜と、前記金属膜と誘電体基板の少なくとも一部を介して厚み方向に重なり合うように配置されたグラウンド電極とを備え、２つの共振モードを結合させるために前記金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、前記金属膜と結合された入出力結合回路をさらに備えるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法であって、前記金属膜と入出力結合回路との間に配置された誘電体層をさらに備え、前記入出力結合回路が該誘電体層を介して金属膜と重なり合うように配置されており、それによって入出力結合回路が金属膜に容量結合されており、前記入出力結合回路が、前記金属膜に容量結合されている結合部と、結合部に連ねられた入出力部とを有し、前記結合部の金属膜に対する位置を固定し、前記入出力部の前記結合部に連ねられている位置を金属膜の外周縁に沿う方向に移動させることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための模式的平面図であり、図２は、その斜視図である。
デュアルモード・バンドパスフィルタ１は、矩形板状の誘電体基板２を有する。誘電体基板２は、本実施例では、誘電率εｒ＝２．５８のフッ素樹脂からなる。もっとも、本実施例及び以下の実施例において、誘電体基板を構成する誘電体材料については、フッ素樹脂に限らず、ＢＡＳ材などの適宜の誘電体材料を用いることができる。
【００１６】
上記誘電体基板２の厚みは特に限定されないが、本実施例では３５０μｍとされている。
誘電体基板２の上面２ａには、共振器を構成するための金属膜３が形成されている。金属膜３は、誘電体基板２上において部分的に形成されており、かつ該金属膜３は本実施例では菱形の形状を有する。また、金属膜３には、貫通孔３ａが形成されている。貫通孔３ａは長方形の平面形状を有し、その長さ方向が、金属膜３の長い方の対角線方向と平行とされている。
【００１７】
本実施例では、金属膜３は一辺の長さが１５ｍｍ、長い方の対角線の長さが２４ｍｍ、短い方の対角線の長さが１８ｍｍの菱形の形状を有する。貫通孔３ａは、長辺が９ｍｍ、短辺が０．２ｍｍとされており、貫通孔３ａの中心が金属膜３の中心と一致するように貫通孔３ａが形成されている。もっとも、金属膜３及び貫通孔３ａの大きさ並びに貫通孔３ａの位置については、上記に限定されず、所望とする中心周波数と帯域幅に応じて適宜変更し得る。
【００１８】
他方、誘電体基板２の下面には、全面にグラウンド電極４が形成されている。上記金属膜３には、大きい方の一方の内角を挟む一対の辺３ｂ，３ｃと所定のギャップを隔てて入出力結合回路５，６が配置されている。入出力結合回路５，６は、金属膜３と同じ金属からなる膜を誘電体基板２上に形成することにより構成されている。入出力結合回路５，６は、それぞれ、結合部５ａ，６ａと、入出力部５ｂ，６ｂとを有する。結合部５ａ，６ａは、図１では平行四辺形の形状を有するが、金属膜３の辺３ｂ，３ｃと平行な端縁５ｃ，６ｃを有する限り適宜の形状とされている。結合部５ａ，６ａの辺５ｃ，６ｃが、金属膜３の辺３ｂ，３ｃと所定のギャップｇを隔てて対向されており、それによって結合部５ａ，６ａが金属膜３と容量結合されている。
【００１９】
入出力部５ｂ，６ｂは、結合部５ａ，６ａに連ねられており、外部と電気的に接続される。
本実施例では、入出力結合回路５，６の一方とグラウンド電極４との間に入力電圧を印加することにより、入出力結合回路５，６の他方とグラウンド電極４との間で出力が取り出される。この場合、金属膜３が菱形の形状を有し、上記貫通孔３ａが形成されているので、発生する２つのモードの共振が結合されてデュアルモード・バンドパスフィルタとして動作する。
【００２０】
すなわち、入出力結合回路５，６の結合部５ａ，６ａの中心間を結ぶ仮想直線方向の共振モードと、該仮想直線と直交する方向のモードの共振が生じるが、上記仮想直線と直交する方向の共振電流は、貫通孔３ａで妨げられ、コイル装荷効果が発生し、該仮想直線と直交する方向の共振周波数が低周波側へ移動する。この貫通孔３ａの大きさを調整することにより、低周波側への移動量をコンロールすることにより、２つのモードの共振を結合させることができる。
【００２１】
本実施例のバンドパスフィルタの周波数特性の一例を図３に示す。図３において、実線Ａは反射特性を、破線Ｂは通過特性を示す。なお、図４以降のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性においても、同様に反射特性を実線Ａで、通過特性を破線Ｂで示すこととする。
【００２２】
図３から明らかなように、矢印Ｃで示す帯域が通過帯域であるバンドパスフィルタの構成されていることがわかる。すなわち、本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、上記金属膜３に貫通孔３ａを形成することにより、２つのモードの共振が結合されて、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性を得ることができる。
【００２３】
本実施例の減衰極の周波数調整方法では、上記デュアルモード・バンドパスフィルタ１において、入出力部５ｂ，６ｂが結合部５ａ，６ａに対して結合されている部分の位置を、金属膜３の辺３ｂ，３ｃに沿って移動させることにより、減衰極の周波数調整が行われる。これを、図４及び図５を参照して説明する。
【００２４】
なお、図３〜図５に示す周波数特性を得たデュアルモード・バンドパスフィルタでは、結合部５ａ，６ａは同じように構成されている。すなわち、結合部５ａ，６ａは、辺３ｂ，３ｃと０．１ｍｍのギャップｇを隔てた端縁５ｃ，６ｃを有し、端縁５ｃ，６ｃは、頂点３ｄとギャップｇを隔てられた端部５ｃ１ ，６ｃ１ から辺３ｂ，３ｃと平行に１３ｍｍの長さを有する。また、入出力部５ｂ，６ｂを結ぶ仮想線Ｘが辺３ｂ，３ｃと交差する位置Ｘ１ ，Ｘ２ が、頂点３ｄから５ｍｍ隔てられるように、入出力部５ｂ，６ｂと結合部５ａ，６ａとの結合点Ｙ１ ，Ｙ２ が選ばれている。
【００２５】
図４及び図５に示した周波数特性は、それぞれ、頂点３ｄから辺３ｂ，３ｃに沿って７ｍｍ及び９ｍｍ隔てられた位置に仮想線が位置するように入出力部５ｂ，６ｂの結合点が選ばれている。
【００２６】
図３〜図５を比較すれば明らかなように、上記のように入出力部５ｂ，６ｂの位置をずらせることにより、より具体的には、入出力部５ｂ，６ｂの結合部５ａ，６ａとの結合点を菱形の金属膜３の辺３ｂ，３ｃ方向に沿って移動させた場合であっても、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させることができることがわかる。また、上記結合点の位置を移動させることにより、減衰極の周波数を変え得ることがわかる。
【００２７】
すなわち、本実施例の減衰極の周波数調整方法では、上記のように結合部５ａ，６ａに対する入出力部５ｂ，６ｂの結合点の位置を変化させることにより、デュアルモード・バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数調整を行い得ることがわかる。
【００２８】
よって、誘電体基板上に同じ寸法の菱形の金属膜３及び貫通孔３ａを形成した後に、上記結合部５ａ，６ａと入出力部５ｂ，６ｂとの結合点Ｙ１ ，Ｙ２ の位置をずらせるようにしてこれらを形成することにより、所望とする周波数に減衰極を有するデュアルモード・バンドパスフィルタ１の得られることがわかる。従って、本実施例によれば、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整を容易に行い得る。
【００２９】
図６は、本発明には含まれない第１の参考例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図である。図６では、デュアルモード・バンドパスフィルタの誘電体基板（図示せず）上に形成された金属膜及び入出力結合回路のみが図示されており、第１の実施例の図１に相当する図が示されている。
【００３０】
なお、誘電体基板及び誘電体基板の下面に形成されたグラウンド電極については第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１と同様に構成されているため、第１の実施例の説明を援用することとする。
【００３１】
本参考例では、金属膜３及び貫通孔３ａは、第１の実施例と同様に構成されている。異なるところは、入出力結合回路１５，１６がコイルで構成されており、入出力結合回路１５，１６が直接金属膜３の辺３ｂ，３ｃに電気的に接続されている。
【００３２】
誘電体基板、金属膜３及び貫通孔３ａを第１の実施例と同じ寸法及び同じ材料で構成した。次に、上記入出力結合回路１５，１６の金属膜３の辺３ｂ，３ｃに対する接続点、すなわち結合点を、頂点３ｄから５ｍｍ、７ｍｍ及び９ｍｍの位置にそれぞれ設定し、３種類のデュアルモード・バンドパスフィルタ１を作製した。これらのデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を図７〜図９に示す。
【００３３】
図７〜図９から明らかなように、コイルから入出力結合回路１５，１６を直接金属膜３の辺３ｂ，３ｃに接続し、結合させることによっても、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させ得ることがわかる。また、この入出力結合回路１５，１６の結合点の位置を辺３ｂ，３ｃに沿って移動させることにより、減衰極の周波数を変えることができ、従って減衰極の周波数調整を容易に行い得ることがわかる。
【００３４】
第１の実施例では、結合部５ａ，６ａの位置を固定し、入出力部５ｂ，６ｂの位置を変更することにより、第１の参考例では、金属膜３の辺３ｂ，３ｃに直接コイルからなる入出力結合回路１５，１６を結合し、該結合点の位置を変更することにより減衰極の周波数調整が図られていた。
【００３５】
しかしながら、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法は第１の実施例や第１の参考例の方法に限定されるものではなく、入出力結合回路の構成及び結合方法によって、様々に変形することができる。
【００３６】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図である。
【００３７】
デュアルモード・バンドパスフィルタ２１では、金属膜３が、誘電体基板２２内に埋設されている。そして、誘電体基板２２の上面２２ａ上に、入出力結合回路２５，２６が形成されている。入出力結合回路２５，２６の結合部２５ａ，２６ａは、誘電体基板層を介して金属膜３と重なり合うように配置されている。すなわち、第１の実施例では、金属膜３と同一平面上に入出力結合回路が形成されており、結合部５ａ，６ａが金属膜３に容量結合されていたが、図１０に示すように、入出力結合回路２５，２６は金属膜３と異なる位置に形成されていてもよい。この場合においては、誘電体基板層を介して結合部２５ａ，２６ａが金属膜３と容量結合されている。
【００３９】
また、第１の実施例では、結合部５ａ，６ａを固定し、入出力部５ｂ，６ｂの位置をずらしたが、結合部５ａ，６ａの位置を辺３ｂ，３ｃに沿って移動させることにより減衰極の周波数調整を行うこともでき、両者を併用してもよい。同様に、第２の実施例においても、入出力結合回路２５，２６の結合部２５ａ，２６ａの位置を異ならせることにより、及び／または結合部２５ａ，２６ａに対する入出力部の結合位置をずらせることにより、減衰極の周波数調整を行い得る。
【００４０】
また、第２の実施例から明らかなように、本発明におけるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法が用いられ得るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、金属膜は誘電体基板の内部に埋設されていてもよい。また、入出力結合回路の位置についても、誘電体基板の上面に形成する必要は必ずしもなく、誘電体基板内に形成されていてもよい。さらに、特に図示はしないが、第１の実施例で示したグラウンド電極４についても、誘電体基板の下面に形成する必要は必ずしもなく、誘電体基板内に形成されていてもよい。
【００４１】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、第２の参考例に係る減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図である。
本参考例では、金属膜３が誘電体基板２内に埋設されており、誘電体基板４上にコイルからなる入出力結合回路３５，３６が形成されている。入出力結合回路３５，３６は、ビアホール電極３５ａ，３６ａを介して金属膜３に直接電気的に接続されている。
【００４２】
すなわち、第１の参考例では、コイルからなる入出力結合回路１５，１６が金属膜３と同一平面上において接続されていたが、第２の参考例のように、入出力結合回路３５，３６は金属膜３と異なる高さ位置に形成されていてもよい。第２の参考例においても、ビアホール電極３５ａ，３６ａの位置を異ならせることにより、すなわち金属膜３に対する入出力結合回路３５，３６の結合点の位置を変えることにより、第１の参考例と同様に減衰極の周波数を変化させ得る。
【００４３】
なお、第１，第２の実施例では、いずれも菱形の形状の金属膜３を用いたが、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法では、金属膜３の平面形状は菱形に限らず、正方形、長方形、三角形、他の多角形あるいはアトランダムな外周縁を有する形状など任意である。
【００４４】
【発明の効果】
第１，第２の発明によれば、誘電体基板に共振器を構成するための金属膜が形成されており、２つの共振モードが結合するように金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されているので、入出力結合回路の結合点の位置が限定されることなく、２つの共振モードを結合させてデュアルモード・バンドパスフィルタとしての帯域特性を得ることができる。
【００４５】
そして、第１の発明では、入出力結合回路が金属膜と容量結合により結合されている結合部と入出力部とを有し、入出力部を金属膜の外周縁とギャップを隔てて対向されている該外周縁に沿う方向に移動させることにより、容易に減衰極の周波数調整を行うことができる。
【００４７】
第２の発明では、金属膜と入出力結合回路との間に誘電体層が配置されており、入出力結合回路が誘電体層を介して金属膜と重なり合うように配置されて、入出力結合回路が金属膜に容量結合されている構造において、入出力部を上記誘電体層上において金属膜の外周縁に沿って移動させることにより、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数を容易に調整することができる。
【００４９】
従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器を構成する金属膜の形状に制約があったり、入出力結合回路の結合点の位置に制約があったのに対し、第１，第２の発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、このような制約がないため、デュアルモード・バンドパスフィルタの設計の自由度を大幅に高めることができる。しかも、金属膜の寸法や貫通孔の寸法を異ならせることに加えて、本発明のように入出力部の位置を異ならせることにより、減衰極の周波数を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図。
【図２】第１の実施例で用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタの斜視図。
【図３】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図４】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の位置をずらした場合の周波数特性を示す図。
【図５】第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の結合部に対する結合点の位置をさらにずらした場合の周波数特性を示す図。
【図６】本発明の第１の参考例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図。
【図７】第１の参考例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図８】第１の参考例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の位置をずらした場合の周波数特性を示す図。
【図９】第１の参考例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて入出力部の結合部に対する結合点の位置をさらにずらした場合の周波数特性を示す図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、第２の参考例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法を説明するための模式的平面図及び部分切欠正面断面図。
【図１２】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの一例を説明するための模式的平面図。
【図１３】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの他の例を説明するための模式的平面図。
【符号の説明】
１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２…誘電体基板
３…金属膜
３ａ…貫通孔
３ｂ，３ｃ…辺（外周縁）
３ｄ…頂点
４…グラウンド電極
５，６…入出力結合回路
５ａ，６ａ…結合部
５ｂ，６ｂ…入出力部
１１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
１５，１６…入出力結合回路
２１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２５，２６…入出力結合回路
２５ａ，２６ａ…結合部
２５ｂ，２６ｂ…入出力部
３１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
３５，３６…入出力結合回路
３５ａ，３６ａ…ビアホール電極
Claims (2)
- 誘電体基板と、
誘電体基板の一方面または誘電体基板内に形成された金属膜と、
前記金属膜と誘電体基板の少なくとも一部を介して厚み方向に重なり合うように配置されたグラウンド電極とを備え、
２つの共振モードを結合させるために前記金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、
前記金属膜と結合された入出力結合回路をさらに備えるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法であって、
前記入出力結合回路が前記金属膜の外周縁とギャップを隔てられて容量結合により結合されている結合部と、該結合部に連ねられた入出力部とを有し、
前記結合部の金属膜に対する位置を固定し、前記入出力部の前記結合部に連ねられている位置を金属膜の外周縁に沿う方向に移動させることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法。 - 誘電体基板と、
誘電体基板の一方面または誘電体基板内に形成された金属膜と、
前記金属膜と誘電体基板の少なくとも一部を介して厚み方向に重なり合うように配置されたグラウンド電極とを備え、
２つの共振モードを結合させるために前記金属膜に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、
前記金属膜と結合された入出力結合回路をさらに備えるデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法であって、
前記金属膜と入出力結合回路との間に配置された誘電体層をさらに備え、前記入出力結合回路が該誘電体層を介して金属膜と重なり合うように配置されており、それによって入出力結合回路が金属膜に容量結合されており、
前記入出力結合回路が、前記金属膜に容量結合されている結合部と、結合部に連ねられた入出力部とを有し、
前記結合部の金属膜に対する位置を固定し、前記入出力部の前記結合部に連ねられている位置を金属膜の外周縁に沿う方向に移動させることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰極の周波数調整方法。
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