JP4661762B2 - フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の無線通信機器に適した小型のフィルタ、特に平衡端子を備えたフィルタに関する。

例えば携帯電話機等の無線通信機器に用いられるフィルタには小型化および低損失化の要求がある。そのため、フィルタを構成する共振器にも、小型化および低損失化が求められている。ここで、平衡端子を備えたフィルタとして、例えば不平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが知られている。このようなフィルタとして、バランを使用するものがある。バランは、不平衡信号（アンバランス信号）と平衡信号（バランス信号）とを相互変換するものである。なお、不平衡信号を伝送する線路では、ある基準電位（通常、グランド電位）に対する１本の信号線の電位により信号が伝送される。平衡信号を伝送する線路では、一対の信号線間の電位差により信号が伝送される。平衡信号は、一対の信号線間を伝送する各信号の位相が互いに１８０°異なり、かつ振幅がほぼ等しければ、一般にバランス特性に優れた状態といえる。

図２３は、バランの一般的な構造を示している。このバランは、１／２波長（λ／２）共振器２０１と、第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３とを備えている。１／２波長共振器２０１は、両端が開放（オープン）端とされ、一方の開放端に不平衡入力端子２１１が接続されている。第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３のそれぞれの短絡（ショート）端が、１／２波長共振器２０１の各開放端に対向するように１／２波長共振器２０１に対向して配置されている。第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３のそれぞれの開放端には、平衡出力端子２１２，２１３が接続され、一対の平衡出力端子が形成されている。

この構造を有するバランとして、特許文献１および特許文献２に記載の積層型バラントランスがある。特許文献１および特許文献２では、各共振器をスパイラル状の導体の線路パターンで形成し、その導体の線路パターンを複数の誘電体基板上に形成して積層構造にすることで、小型化を図っている。また、特許文献３および特許文献４には、平衡出力型のバンドパスフィルタとして、１／２波長共振器を用いた積層型バンドパスフィルタが記載されている。
特開２００２−１９０４１３号公報 特開２００３−００７５３７号公報 特開２００５−０４５４４７号公報 特開２００５−０８０２４８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の積層型バラントランスでは、全体の大きさが１／２波長共振器の大きさ（動作周波数の１／２波長の大きさ）によって制限されてしまい、小型化が困難である。また特許文献１および特許文献２には、各共振器をスパイラル構造にすることも開示されているが、その場合には線路間の不要な結合や物理的な配置のバランスが理想状態から崩れる等の理由で、平衡出力したときの振幅バランスや位相バランスが崩れ、所望の特性が得られないという問題もある。特許文献３および特許文献４に記載の積層型バンドパスフィルタについても同様に、基本的に１／２波長共振器を用いているので、全体の大きさが１／２波長共振器の大きさによって制限されてしまい、小型化が困難である。

また、フィルタでは、所望とする通過帯域以外の信号成分が良好に除去されていることが望ましい。一方で、フィルタの入力側または出力側には、信号の増幅回路を接続する場合がある。しかしながら、一般に増幅回路は、入力する信号が大信号になると非線形性特性が現れ、増幅する信号の周波数の、２倍、３倍、４倍、５倍、…の高調波の信号が出力信号に現れてしまう。こうした不要な信号があると、それに余分な電力が消費されてしまい、電力の効率が悪くなる。また、こうした不要な信号を外に出すのは法律で規制されているため、信号が外部に出ないようにしなければいけない。こうした増幅回路の歪成分を抑える手法として、例えば遅延回路や方向性結合器を用いて、歪成分が逆位相で打ち消しあうような回路構成を採用する手法がある。しかしながら、遅延回路や方向性結合器を用いると、回路全体のサイズが大きくなってしまう。

また、平衡信号が入力または出力されるフィルタでは、入力または出力側においてコモンモードの帯域外成分が重畳された場合であっても、平衡信号（ディファレンシャルモード）の帯域外成分のみならず、コモンモードの帯域外成分も良好に除去されることが望ましい。

また平衡端子を備えたフィルタにおいて、平衡端子には通常、ＩＣ（集積回路）等の他の回路が接続される。例えば携帯電話機等では、ＩＣ化された差動増幅回路が接続される。このＩＣ等を駆動するための電源電圧として直流電圧が必要とされる。この場合、平衡信号に対して直流的なバイアス電圧を印加しておくことで、平衡端子からＩＣ等へ電源電圧を供給することができる。このため、平衡端子が接続された共振器がバイアス電圧を印加可能な構成とされていることが望ましい。そのためには、出力側の共振器がグランド電極に対して直流的に繋がっていない状況にしなければならない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、平衡信号の入力または出力が可能で、通過帯域外の不要な信号成分を良好に除去することができる小型化されたフィルタを提供することにある。

本発明の第１の観点に係るフィルタは、互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、差動増幅器とを備え、差動増幅器の入力側または出力側のいずれか一方の側に一対の平衡端子が接続され、一対の１／４波長共振器が、インターディジタル結合していないときの１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有し、かつ、フィルタとしての通過周波数が第２の共振周波数ｆ₂に設定されているものである。
本発明の第２の観点に係るフィルタは、互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、第１の共振器に電磁結合された第２の共振器と、第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、第２の共振器に接続された他の一対の平衡端子と、差動増幅器と、他の差動増幅器とを備え、差動増幅器の入力側に一対の平衡端子が接続されると共に、他の差動増幅器の出力側に他の一対の平衡端子が接続され、一対の１／４波長共振器が、インターディジタル結合していないときの１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ ₀ としたとき、単体での共振周波数ｆ ₀ よりも高い第１の共振周波数ｆ ₁ で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ ₀ よりも低い第２の共振周波数ｆ ₂ で共振する第２の共振モードとを有し、かつ、フィルタとしての通過周波数が第２の共振周波数ｆ ₂ に設定され、第１の共振器と第２の共振器とが第２の共振周波数ｆ ₂ で電磁結合されているものである。

本発明の第１または第２の観点に係るフィルタでは、第１の共振器が、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成とされていることで、小型化が容易となる。ここで、一対の１／４波長共振器をインターディジタル型で、かつ強く結合させると、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ₀（インターディジタル結合させていないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）に対し周波数が高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと、共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れ、共振周波数が２つに分離する。この場合において、物理的な長さに対応する共振周波数ｆ₀よりも周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を、フィルタとしての通過周波数（動作周波数）に設定することで、フィルタとしての通過周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも小型化が図られる。また、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードは、一対の１／４波長共振器で互いに逆相となる励振モードなので、バランス特性に優れたものとなる。また、周波数の低い第２の共振モードでは、各共振器に同方向に電流ｉが流れ、擬似的に導体厚みが増えることで、導体損失が少なくなる。

このような２つの共振モードを有する場合、一対の平衡端子が接続された位置において、周波数が高い第１の共振モードはコモンモードに対応し、周波数の低い第２の共振モードはディファレンシャルモードに対応する。一方、差動増幅器は、差動信号（平衡信号）を増幅するものであるため、コモンモードの信号が入力されても増幅されない性質を持つ。このため、差動増幅器の入力側に一対の平衡端子を接続した構成の場合には、まず、第１の共振器の作用により、通過周波数帯域では（周波数の低い第２の共振モードの作用により）平衡信号が差動増幅器に入力されると共に、通過周波数よりも高周波側では（周波数の高い第１の共振モードの作用により）コモンモードの信号が差動増幅器に入力される。しかし、差動増幅器はコモンモードの信号を増幅しないので、高周波成分は除去される。結果的に、通過周波数帯域の平衡信号のみが良好に伝送される。
逆に、差動増幅器の出力側に一対の平衡端子を接続した構成の場合には、入力信号のうち、平衡信号のみが差動増幅器で増幅され、コモンモードの信号は入力されても増幅されない。第１の共振器には、差動増幅器によって増幅された平衡信号のみが一対の平衡端子を介して入力される。この場合において、通過周波数に対する高調波ひずみの（平衡信号の）信号成分が差動増幅器から出力されたとしても、第１の共振器では、通過周波数よりも高周波側では（周波数の高い第１の共振モードの作用により）コモンモードの信号のみを伝送するので、その平衡信号の高調波ひずみの信号成分は通過できず、結果的に、通過周波数帯域の平衡信号のみが良好に伝送される。

本発明の第１または第２の観点に係るフィルタにおいて、第１の共振器は、回転対称軸を有し全体として回転対称な構造とされ、一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において第１の共振器に接続されていることが好ましい。
このような構成とすることで、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。

本発明の第１の観点に係るフィルタにおいて、一対の１／４波長共振器は、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合されており、一対の１／４波長共振器の短絡端同士を導通する接続導体と、接続導体に接続され、差動増幅器に電源電圧の供給を行う直流電圧印加端子とをさらに備えている。
この場合において、「他端が共振時に短絡端として機能する」とは、他端がグランド電位に接続されているということではなく、共振時における電界分布をみたときに、他端が少なくとも共振時に交流的にゼロ電位となっていること（すなわち他端において共振時に共振周波数成分がゼロ電位となっていること）を意味する。この場合、直流的なバイアス電圧が印加されていたとしても、交流的にゼロ電位となっていれば短絡端として機能する。
また、この場合において、「インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器」とは、一方の１／４波長共振器の開放端と他方の１／４波長共振器の共振時における短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器の共振時における短絡端と他方の１／４波長共振器の開放端とが対向するように配置されることで、互いに電磁結合された共振器のことをいう。

この構成の場合には、第１の共振器における一対の１／４波長共振器の短絡端同士が接続導体により導通され、その接続導体に直流電圧印加端子が接続されて直流電圧が供給される。ここで、一対の１／４波長共振器をインターディジタル結合させるためには通常、各１／４波長共振器の一端を開放端、他端を短絡端にするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位に落としている。しかしながら、物理的にグランド電位に落とすと、グランド電極に電圧がかかってしまい、負荷側に電力を供給できない。一方、各１／４波長共振器はグランド電極に接続されていなくとも、共振時には一端が開放端、他端が交流的にゼロ電位となる。本発明の第１の観点に係るフィルタでは、この共振時の性質を利用することで、第１の共振器における一対の１／４波長共振器の他端をグランド電極に接続することなく、共振時に等価的にインターディジタル結合がなされる。この場合、他端がグランド電極に接続されていないので、一対の１／４波長共振器の他端（短絡端）間に直流電圧印加端子を接続することで、一対の１／４波長共振器に直流電圧が供給される。これにより、一対の平衡端子に流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧が印加され、一対の平衡端子を介して差動増幅器に電源電圧の供給が可能となる。

また、本発明の第１の観点に係るフィルタにおいて、互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、第１の共振器に電磁結合された第２の共振器をさらに備え、第１の共振器と第２の共振器とが第２の共振周波数ｆ₂で電磁結合されていても良い。

この場合において、第２の共振器に接続された他の一対の平衡端子と、他の差動増幅器とをさらに備え、差動増幅器の入力側に一対の平衡端子が接続されると共に、他の差動増幅器の出力側に他の一対の平衡端子が接続され、全体として平衡入力−平衡出力型の構成とされていても良い。

本発明の第１または第２の観点に係るフィルタによれば、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を有し、コモンモードに対応する周波数が高い第１の共振モードとディファレンシャルモードに対応する周波数の低い第２の共振モードとの２つの共振モードを有する構成とすると共に、フィルタとしての通過周波数を第２の共振モードとし、かつ、一対の平衡端子を介して差動増幅器と第１の共振器との間で平衡信号の入力または出力を行うようにしたので、平衡信号の入力または出力が可能で、通過帯域外の不要な信号成分を良好に除去することができる。また、第１の共振器をインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成するようにしたので、小型化が容易となる。

特に、本発明の第１の観点に係るフィルタによれば、一対の１／４波長共振器の共振時における短絡端同士を接続導体により導通し、その接続導体に直流電圧印加端子を接続するようにしたので、第１の共振器における一対の１／４波長共振器に直流電圧を供給することが可能となる。これにより、一対の平衡端子に流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧を印加し、一対の平衡端子を介して差動増幅器に対して電源電圧として直流電圧を供給することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］

まず、本発明の第１の実施の形態に係るフィルタについて説明する。
図１は、本実施の形態に係るフィルタの第１の基本構成を示している。図２は、本実施の形態に係るフィルタの第２の基本構成を示している。本実施の形態に係るフィルタは、第１の共振器１と、第２の共振器２と、第２の共振器２に接続された不平衡端子３と、第１の共振器１に接続された一対の平衡端子４Ａ，４Ｂと、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに接続された差動増幅器７とを備えている。差動増幅器７は、差動信号（平衡信号）を増幅するものであり、一対の入力端子７Ａ，７Ｂと、一対の出力端子７Ｃ，７Ｄとを有している。

図１の構成例では、差動増幅器７の入力側（一対の入力端子７Ａ，７Ｂ）が、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに接続されることにより、不平衡端子３を入力端子として、全体として不平衡入力−平衡出力型のフィルタが構成されている。一方、図２の構成例では、差動増幅器７の出力側（一対の出力端子７Ｃ，７Ｄ）が、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに接続されることにより、不平衡端子３を出力端子として、全体として平衡入力−不平衡出力型のフィルタが構成されている。

第１および第２の共振器１，２は、ＴＥＭ（Transverse Electro Magnetic）線路により構成されている。ＴＥＭ線路は、例えばストリップラインなどの導体パターンや誘電体基板内部に形成された貫通導体などで構成することができる。なお、ＴＥＭ線路とは、電界および磁界が共に電磁波の進行方向に垂直な断面内にのみ存在する電磁波（ＴＥＭ波）を伝送する伝送線路である。

第１の共振器１は、互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０を有している。第１の共振器１は、回転対称軸５を有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の１／４波長共振器１０，２０のうち、一方の１／４波長共振器１０には一方の平衡端子４Ａが接続され、他方の１／４波長共振器２０には他方の平衡端子４Ｂが接続されている。一対の平衡端子４Ａ，４Ｂは、回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置において、一対の１／４波長共振器１０，２０に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。

なお、インターディジタル結合とは、一対の１／４波長共振器１０，２０の一端を開放端、他端を短絡端とし、一方の１／４波長共振器１０の開放端と他方の１／４波長共振器２０の短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器１０の短絡端と他方の１／４波長共振器２０の開放端とが対向するように配置して一対の１／４波長共振器１０，２０を電磁結合させることをいう。

第２の共振器２も第１の共振器１と同様に、互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器３０，４０を有している。他の一対の１／４波長共振器３０，４０のうちの１つに不平衡端子３が接続されている。他の一対の１／４波長共振器３０，４０も一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、回転対称軸６を有し、全体的に回転対称な構造とされていても良い。

一対の１／４波長共振器１０，２０は、後述するように、共振時に強いインターディジタル結合がなされていることで、第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと第１の共振周波数ｆ₁よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。より詳しくは、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器１０，２０の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有している。そして、動作周波数（フィルタとしての通過周波数）が第２の共振周波数ｆ₂となるように構成されている。

第２の共振器２における他の一対の１／４波長共振器３０，４０も同様に、２つの共振モードを有し、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で動作するように構成されている。そして、このフィルタは、第１の共振器１と第２の共振器２とが、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂で共振し、電磁結合するように構成されている。これにより、第２の共振周波数ｆ₂を通過帯域とした、不平衡入力−平衡出力型、または平衡入力−不平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。

次に、本実施の形態に係るフィルタの作用を説明する。
まず、第１および第２の共振器１，２を構成するインターディジタル結合した一対の１／４波長共振器の共振モードについて説明する。まず、図５および図６を参照して、同じ周波数で共振する共振器を２つ結合させた場合の共振モードを考える。共振器同士の距離が離れているときは、共振器同士は全く結合しないので同じ周波数に共振ピークは重なるが、共振器同士を近づけていくと電波の飛び移りが起こるため、共振器は単独で共振することはなくなり、２つの共振器が混じりあった混成共振モードを形成し、共振ピークが２つに分裂する。ここで、混成共振モードにおける２つの共振モードを、第１の共振モード（モード１）と第２の共振モード（モード２）とすると、共振器同士の結合が弱い場合、分裂の度合いが小さいので、図５に示すように、２つの共振モードでの共振ピークの裾野は重なってしまう。このとき、低い共振モードである第２の共振モードの共振周波数ｆ₂では、第１の共振モードの共振ピークが重なっているため、第１の共振モードの成分を少し含んだ状態となっている。しかし、強く結合したときには、共振ピークが離れるので、図６に示すように、第２の共振モードが共振する周波数ｆ₂では、第１の共振モードの成分が全く無い状態を作り出すことができる。言い換えると、共振器同士の結合を強くさせることで、共振モードの純度を高めることができることを意味する。

本実施の形態におけるインターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１０，２０では、共振状態を２つの固有な共振モードに分けることができる。なお、第２の共振器２を構成する他の一対の１／４波長共振器３０，４０についても同様である。図３は、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１０，２０における第１の共振モードを示し、図４は、その第２の共振モードを示している。なお、図３および図４において、破線で示した曲線は、各共振器における電界Ｅの分布を示している。また、図３および図４では、一対の１／４波長共振器１０，２０の共振時の状態を示しており、他端をグランドの状態としているが、これは交流的なゼロ電位であることを意味している。

第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器１０，２０のそれぞれにおいて開放端側から短絡端側に電流ｉが流れ、それぞれに流れる電流ｉの向きが逆方向となる。この第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器１０，２０で電磁波が同相に励振されている。この第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器全体の物理的な回転対称軸に対して互いに回転対称な位置では、電界Ｅの位相と振幅とが同じになる。すなわち、第１の共振モードはコモンモードに対応する。一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを回転対称な位置に接続すれば、第１の共振モードでは一対の平衡端子４Ａ，４Ｂからコモンモードの信号が出力される。

一方、第２の共振モードでは、一方の１／４波長共振器１０では開放端側から短絡端側に電流ｉが流れると共に、他方の１／４波長共振器２０では短絡端側から開放端側に電流ｉが流れ、それぞれに流れる電流ｉの向きが同方向となる。すなわち、この第２の共振モードでは、電界Ｅの分布を見ても分かるように、一対の１／４波長共振器１０，２０で電磁波が逆相に励振されている。この第２の共振モードでは、一対の１／４波長共振器全体の物理的な回転対称軸に対して互いに回転対称な位置で、電界Ｅの位相が１８０°異なり、振幅の絶対値は同じとなる。すなわち、第２の共振モードはディファレンシャルモードに対応する。一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを回転対称な位置に接続すれば、第２の共振モードでは一対の平衡端子４Ａ，４Ｂから、振幅バランスと位相バランスとが共に良好な平衡信号を取り出すことができる。

ところで、図５および図６を参照して説明したように、十分に強く結合された２つの共振器では、２つの共振モードを周波数的に完全に分離することができる。すなわち、一対の１／４波長共振器１０，２０において、インターディジタル結合を非常に強くしてやれば、平衡信号が出てくる第２の共振モードと、不平衡信号が出てくる第１の共振モードとを周波数的に完全に分離することができる。したがって、フィルタとしての通過周波数を第２の共振モードの共振周波数にｆ₂に設定すれば、より良好な平衡信号が得られる。

図７は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０における共振周波数の分布状態を示している。インターディジタル結合の特徴として、第１の共振周波数ｆ₁と第２の共振周波数ｆ₂との中間の共振周波数ｆ₀は、線路の物理的な長さによって決まる１／４波長で共振した場合の周波数（インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）となる。したがって、周波数の低い第２の共振周波数ｆ₂を通過周波数に設定することで、通過周波数を共振周波数ｆ₀に設定した場合よりも共振器全体を小型化することができる。例えば２．４ＧＨｚ帯を通過周波数としたフィルタを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。さらに、第２の共振モードでは、結合を強くした場合、一対の１／４波長共振器１０，２０を仮想的に１つの導体とみなした状態と同等の磁界分布が得られ、仮想的に導体厚が厚くなり、導体損失を少なくすることができる利点がある。

また、インターディジタル結合では、結合が強ければ強いほど２つの共振モードは分裂し、第２の共振モードの共振周波数ｆ₂が下がり、第１の共振モードの共振周波数ｆ₁が上がる。これにより、第２の共振モードを通過帯域とした場合に、高次の共振モードを周波数的に離れさせることができる。なおかつ、その高い周波数の共振モードは、振幅バランスの取れたコモンモードに相当する。

このような特徴を持つ一対の１／４波長共振器１０，２０を有する第１の共振器１と差動増幅器７とを組み合わせることにより、図１および図２の構成例でそれぞれ、以下の作用が得られる。

図１の構成例に係るフィルタでは、不平衡端子３から入力された不平衡信号が、第１および第２の共振器１，２の共振作用によりフィルタリングされ、そのフィルタリングされた信号が一対の平衡端子４Ａ，４Ｂから出力される。差動増幅器７の入力側には、通過周波数帯域では（周波数の低い第２の共振モードの作用により）平衡信号が入力される。通過周波数よりも高周波側では（周波数の高い第１の共振モードの作用により）コモンモードの信号が差動増幅器７に入力される。しかし、差動増幅器７はコモンモードの信号を増幅しないので、高周波成分は除去される。結果的に、通過周波数帯域の平衡信号のみが良好に伝送される。

図２の構成例に係るフィルタでは、差動増幅器７を介して一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに平衡信号が入力される。ここで、差動増幅器７では、入力信号のうち、平衡信号のみが増幅され、コモンモードの信号は入力されても増幅されない。第１の共振器１には、差動増幅器７によって増幅された平衡信号のみが一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを介して入力される。その平衡信号が第１および第２の共振器１，２の共振作用によりフィルタリングされ、不平衡端子３から不平衡信号として出力される。この場合において、通過周波数に対する高調波ひずみの（平衡信号の）信号成分が差動増幅器７から出力されたとしても、第１および第２の共振器１，２では、通過周波数よりも高周波側では（周波数の高い第１の共振モードの作用により）コモンモードの信号のみを伝送するので、その平衡信号の高調波ひずみの信号成分は通過できず、結果的に、通過周波数帯域の平衡信号のみが良好に伝送される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０を有し、コモンモードに対応する周波数が高い第１の共振モードとディファレンシャルモードに対応する周波数の低い第２の共振モードとの２つの共振モードを有する構成とすると共に、フィルタとしての通過周波数を第２の共振モードとし、かつ、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを介して差動増幅器７と第１の共振器１との間で平衡信号の入力または出力を行うようにしたので、平衡信号の入力または出力が可能で、通過帯域外の不要な信号成分を良好に除去することができる。また、第１および第２の共振器１，２をインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０および３０，４０で構成するようにしたので、小型化が容易となる。
［第１の実施の形態の具体的な構成例］

以下、第１の実施の形態に係るフィルタの共振器部分の具体的な構成例を説明する。以下の構成例において、図１に示した基本構成に対応する部分には同一の符号を付す。

図８および図９（Ａ），（Ｂ）は、その具体的な構成例を示している。図９（Ａ），（Ｂ）は、図８における内部層を分解して示している。図９（Ａ）は下層側の構成を示し、図９（Ｂ）は上層側の構成を示している。この構成例は、誘電体材料よりなる略直方体形状の誘電体ブロックを備え、その誘電体ブロックを多層構造としたものである。誘電体ブロックの内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器１０，２０および他の一対の１／４波長共振器３０，４０と、不平衡端子３と、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂとが内部層として形成されている。このような構造は、例えば、シート状の誘電体基板を複数用意し、各線路部分をそのシート状の誘電体基板上に導体の線路パターンで形成して、そのシート状の誘電体基板を重ね合わせた積層構造にすることで実現できる。なお、誘電体ブロックの対向する２つの側面はグランド電極１０１，１０２とされている。

この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０および他の一対の１／４波長共振器３０，４０それぞれ、直線状の導体の線路パターンで形成されている。一対の１／４波長共振器１０，２０はそれぞれ別々の平面内に積層され、対向配置されている。同様に、他の一対の１／４波長共振器３０，４０もそれぞれ別々の平面内に積層され、対向配置されている。一方の１／４波長共振器１０の一端は開放端とされ、その開放端側に一方の平衡端子４Ａとなる導体の線路パターンが直線状に形成されている。他端は、側面のグランド電極１０２に接続され、短絡端とされている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の一端が開放端とされ、その開放端側に他方の平衡端子４Ｂとなる導体の線路パターンが直線状に形成されている。他端は、側面のグランド電極１０１に接続され、短絡端とされている。また、他の一対の１／４波長共振器３０，４０における一方の１／４波長共振器３０の一端は開放端とされ、他端は、側面のグランド電極１０１に接続され、短絡端とされている。また、他方の１／４波長共振器４０の一端は開放端とされ、その開放端側に不平衡端子３となる導体の線路パターンが直線状に形成されている。他端は、側面のグランド電極１０２に接続され、短絡端とされている。

この構成例において、各部の寸法は、図８および図９（Ａ），（Ｂ）に示したとおりである。なお、誘電体ブロック内部の誘電率は７．５となっている。また、一対の１／４波長共振器１０，２０は、２０μｍの間隔で対向配置され、インターディジタル結合されている。他の一対の１／４波長共振器３０，４０も同様に、２０μｍの間隔で対向配置され、インターディジタル結合されている。

この構成例において、図１０に示したように、不平衡端子３をポート１、一方の平衡端子４Ａをポート３、他方の平衡端子４Ｂをポート２とする。この場合におけるＳパラメータ特性を、図１１に示す。図１１の横軸は周波数、縦軸は減衰量を示す。Ｓ１１は、ポート１に信号を入力したときに反射してポート１に戻ってくる信号の割合を示す。Ｓ２１は、ポート１に信号を入力したときにポート２に伝送される信号の割合を示す。Ｓ３１は、ポート１に信号を入力したときにポート３に伝送される信号の割合を示す。また、図１２に、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂ間に出力される信号の位相差（Ｓ２１−Ｓ３１）を示す。図１２から分かるように、通過周波数付近では、位相差が１８０度になっているが、それよりも高周波側では、位相差が０度になっている。すなわち、通過周波数付近で平衡信号（ディファレンシャルモード）が伝送され、それよりも高周波側では、不平衡信号（コモンモード）が伝送されている。

ここで、各モードの伝送割合をより詳しく調べるために、図１３に示したようなポートの変換を行う。通常のＳパラメータは、以下のマトリクスで表される。

ポート２，３に代えて、ディファレンシャルモードの信号を伝達するポートｄとコモンモードの信号を伝達するポートｃとを導入する。この場合のＳパラメータＳ’は、通常のＳパラメータを用いて、以下のマトリクスのように変換できる。ここで、例えばＳｄ１は、ポート１から入力された信号がディファレンシャルモードの信号に変換されポートｄに伝送される割合を表し、Ｓｃ１は、ポート１から入力された信号がコモンモードの信号に変換されポートｃに伝送される割合を表している。

この変換されたＳパラメータ特性を計算した結果を、図１４に示す。図１４の横軸は周波数、縦軸は減衰量を示す。図１４のグラフから分かるように、通過周波数より高い周波数では、コモンモードの信号が伝送していることが分かる。このようなコモンモードの信号は、差動増幅器７を組み合わせることで、除去することができる。すなわち、図８および図９（Ａ），（Ｂ）に示した共振器を、図１に示したように差動増幅器７と組み合わせることで、平衡信号のみを良好に伝送することができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上記第１の実施の形態に係るフィルタと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１５は、本実施の形態に係るフィルタの第１の基本構成を示している。図１５の構成例は、図１の構成例に対し、第１の共振器１を構成する一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を接続導体８により導通すると共に、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃを接続したものである。通常、インターディジタル結合とは、図１に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０の一端を開放端、他端を短絡端とし、一方の１／４波長共振器１０の開放端と他方の１／４波長共振器２０の短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器１０の短絡端と他方の１／４波長共振器２０の開放端とが対向するように配置して一対の１／４波長共振器１０，２０を電磁結合させることをいう。このため通常、他端を短絡端とするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位（０Ｖ）に落としている。しかしながら、実使用上、インターディジタル結合させるためには、他端がグランド電位になっている必要はなく、交流的にゼロ電位となっていれば良い。一方、共振時の動作共振周波数においては、一対の１／４波長共振器１０，２０はグランド電極に接続されていなくとも、他端が交流的にゼロ電位となる（共振時に共振周波数成分がゼロ電位となる）。すなわち、共振時の動作共振周波数においては、自動的に他端が短絡端として機能する。本実施の形態においては、この性質により、一対の１／４波長共振器１０，２０がインターディジタル結合されている。

なお、本実施の形態において、「他端が共振時に短絡端として機能する」とは、他端がグランド電位に接続されているということではなく、共振時における電界分布をみたときに、他端が少なくとも共振時に交流的にゼロ電位となっていること（すなわち他端において共振時に共振周波数成分がゼロ電位となっていること）を意味する。この場合、直流的なバイアス電圧が印加されていたとしても、交流的にゼロ電位となっていれば短絡端として機能する。また、「インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器」とは、一方の１／４波長共振器１０の開放端と他方の１／４波長共振器２０の共振時における短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器１０の共振時における短絡端と他方の１／４波長共振器２０の開放端とが対向するように配置されることで、互いに電磁結合された共振器のことをいう。

なお、図１６に第２の基本構成として示したように、第２の共振器２を構成する他の一対の１／４波長共振器３０，４０も、第１の共振器１における一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、他端（共振時における短絡端）同士を接続導体９により導通して、他端をグランド電極に接続することなくインターディジタル結合させるような構造であっても良い。この場合には、他の一対の１／４波長共振器３０，４０は一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合される。

本実施の形態に係るフィルタでは、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が接続導体８により導通され、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃが接続されて直流電圧が供給される。ここで、一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル結合させるためには通常、図１に示したように、各１／４波長共振器の一端を開放端、他端を短絡端にするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位に落としている。しかしながら、物理的にグランド電位に落とすと、直流電圧を供給したときに電力がグランドで消費されてしまい、負荷に電力が伝わらない。一方、上述したように各１／４波長共振器はグランド電極に接続されていなくとも、共振時には一端が開放端、他端が交流的にゼロ電位となる。本実施の形態では、この共振時の性質を利用することで、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端をグランド電極に接続することなく、共振時に等価的にインターディジタル結合がなされる。この場合、他端がグランド電極に接続されていないので、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端（短絡端）間に直流電圧印加端子４Ｃを接続することで、電力がグランドで消費されず、一対の１／４波長共振器１０，２０に直流電圧が供給される。これにより、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧が印加され、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを介して差動増幅器７や図示しない外部の回路に対して電源電圧の供給が可能となる。

なお、その他の作用・効果は、上記第１の実施の形態と同様である。また、図２の構成例に対しても、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を接続導体８により導通すると共に、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃを接続するようにしても良い。
［第２の実施の形態の具体的な構成例］

以下、本実施の形態に係るフィルタの共振器部分の具体的な構成例を説明する。以下の構成例において、図１５または図１６に示した基本構成に対応する部分には同一の符号を付す。
＜第１の具体的な構成例＞

図１７および図１８は、本実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示している。図１７は内部層を省略し、外観部分のみを斜視透視して示している。図１８は、図１７で省略した内部層を分解して示している。この構成例は図１５の基本構成に対応している。このフィルタは、図１７に示したように、誘電体材料よりなる略直方体形状の誘電体ブロック６１を備え、その誘電体ブロック６１を多層構造としたものである。誘電体ブロック６１の内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、第２の共振器２を構成する他の一対の１／４波長共振器３０，４０と、不平衡端子３と、第１の共振器１を構成する一対の１／４波長共振器１０，２０と、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂと、後述のシールド電極７１，７２および７３，７４とが内部層として形成されている。誘電体ブロック６１の第１の側面には、直流電圧印加端子４Ｃとなる直流電圧印加用の外部端子電極が形成されている。また、誘電体ブロック６１の第１の側面において、直流電圧印加用の外部端子電極の両側には、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが接続される平衡端子用の外部端子電極６２，６３が形成されている。さらに、誘電体ブロック６１の第２および第３の側面にはそれぞれ、接続導体８の一部となる接続用の外部端子電極６４，６５が形成されている。誘電体ブロック６１の第２および第３の側面にはまた、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端を基準電圧（グランド電圧）に保つための「基準電圧印加端子」となる基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３が形成されている。さらに、誘電体ブロック６１の第４の側面には、不平衡端子３が接続される不平衡端子用の外部端子電極８１が形成されている。

この構成例では、図１８に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０が略直線状の導体の線路パターンで形成されている。そして、一方の１／４波長共振器１０の一端が開放端とされ、その開放端に一方の平衡端子４Ａとなる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その一方の平衡端子４Ａとなる直線状の導体の線路パターンが、誘電体ブロック６１の第１の側面にある一方の外部端子電極６２まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の一端が開放端とされ、その開放端に他方の平衡端子４Ｂとなる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その平衡端子４Ｂとなる直線状の導体の線路パターンが、誘電体ブロック６１の第１の側面にある他方の外部端子電極６３まで延在して導通されている。

また、一方の１／４波長共振器１０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端が、誘電体ブロック６１の第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端が、誘電体ブロック６１の第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４まで延在して導通されている。

また、他の一対の１／４波長共振器３０，４０も略直線状の導体の線路パターンで形成されている。一対の１／４波長共振器１０，２０における一方の１／４波長共振器１０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０における他方の１／４波長共振器４０とが、同一平面内で並列的に配置されている。また、一対の１／４波長共振器１０，２０における他方の１／４波長共振器２０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０における一方の１／４波長共振器３０とが、同一平面内で並列的に配置されている。

他の一対の１／４波長共振器３０，４０における他方の１／４波長共振器４０の一端は開放端とされ、その開放端に不平衡端子３となる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その不平衡端子３となる直線状の導体の線路パターンが、誘電体ブロック６１の第４の側面にある不平衡端子用の外部端子電極８１まで延在して導通されている。また、他方の１／４波長共振器４０の他端が短絡端とされ、その短絡端が、誘電体ブロック６１の第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３まで延在して導通されている。同様に、一方の１／４波長共振器３０の一端が開放端、他端が短絡端とされ、その短絡端が、誘電体ブロック６１の第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２まで延在して導通されている。

この構成例に係るフィルタはさらに、一対の１／４波長共振器１０，２０からの電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極７１，７２を備えている。シールド電極７１は、一対の１／４波長共振器１０，２０に対して上層側に積層され、シールド電極７２は下層側に積層されている。上層側のシールド電極７１には、第１の引き出し電極７１Ａ、第２の引き出し電極７１Ｂおよび第３の引き出し電極７１Ｃが設けられている。同様に、下層側のシールド電極７２にも、第１の引き出し電極７２Ａ、第２の引き出し電極７２Ｂおよび第３の引き出し電極７２Ｃが設けられている。シールド電極７１，７２の第１の引き出し電極７１Ａ，７２Ａは、誘電体ブロック６１の第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４まで延在して導通されている。第２の引き出し電極７１Ｂ，７２Ｂは、誘電体ブロック６１の第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５まで延在して導通されている。第３の引き出し電極７１Ｃ，７２Ｃは、誘電体ブロック６１の第１の側面部分の直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。

このフィルタはまた、他の一対の１／４波長共振器３０，４０からの電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極７３，７４を備えている。シールド電極７３は、他の一対の１／４波長共振器３０，４０に対して上層側に積層され、シールド電極７４は下層側に積層されている。一対の１／４波長共振器１０，２０の上層側のシールド電極７１と他の一対の１／４波長共振器３０，４０の上層側のシールド電極７３とが、同一平面内で並列的に配置されている。また、一対の１／４波長共振器１０，２０の下層側のシールド電極７２と他の一対の１／４波長共振器３０，４０の下層側のシールド電極７４とが、同一平面内で並列的に配置されている。

他の一対の１／４波長共振器３０，４０の上層側のシールド電極７３には、第１の引き出し電極７３Ａ、および第２の引き出し電極７３Ｂが設けられている。同様に、下層側のシールド電極７４にも、第１の引き出し電極７４Ａ、および第２の引き出し電極７２Ｂが設けられている。シールド電極７３，７４の第１の引き出し電極７３Ａ，７４Ａは、誘電体ブロック６１の第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２まで延在して導通されている。第２の引き出し電極７３Ｂ，７４Ｂは、誘電体ブロック６１の第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３まで延在して導通されている。

この構成例では、第１の共振器１において、一方の１／４波長共振器１０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５を介してシールド電極７１，７２に導通される。また、他方の１／４波長共振器２０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４を介してシールド電極７１，７２に導通される。これにより、接続用の外部端子電極６４，６５およびシールド電極７１，７２を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、シールド電極７１，７２が接続導体８の機能を兼ねている。そして、さらにシールド電極７１，７２が第３の引き出し電極７１Ｃ，７２Ｃを介して直流電圧印加端子４Ｃに導通されることで、直流電圧が印加される。

また、この構成例では、第２の共振器２において、一方の１／４波長共振器３０の他端（短絡端）が、第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２を介してシールド電極７３，７４に導通される。また、他方の１／４波長共振器４０の他端（短絡端）が、第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３を介してシールド電極７３，７４に導通される。これにより、基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３およびシールド電極７３，７４を介して他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、外部端子電極８２，８３、およびシールド電極７１，７２が、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士を接続する接続導体９（図１６）の機能を兼ねている。そして、基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３が図示しないグランド電極に接続されることで、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の他端がグランド電位となる。

なお、この構成例では、第１の共振器１において上下のシールド電極７１，７２の双方を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通するようにしたが、どちらか一方のみを介して短絡端同士を導通するようにしても良い。第１の共振器１についても同様である。
＜第２の具体的な構成例＞

図１９および図２０は、本実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示している。図１９は内部層を省略し、外観部分のみを斜視透視して示している。図２０は、図１９で省略した内部層を分解して示している。この構成例は図１６の基本構成に対応している。図１７および図１８に示した第１の具体的な構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０のシールド電極７１，７２と他の一対の１／４波長共振器３０，４０のシールド電極７３，７４とが別々に形成され、それら別々のシールド電極を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士と他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士とを別々に導通していた。これに対し、本構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０とでシールド電極を共通化し、その共通のシールド電極を介して各１／４波長共振器の短絡端同士を共通接続したものである。すなわち、このフィルタは、図２０に示したように、上層側に共通のシールド電極９１を備え、下層側に共通のシールド電極９２を備えている。また、図１９に示したように、図１７の構成例における誘電体ブロック６１の第２の側面の外部端子電極６４，８２が共通化され、第２の側面に単一の外部端子電極９３が形成されている。同様に、図１７の構成例における誘電体ブロック６１の第３の側面の外部端子電極６５，８３が共通化され、第３の側面に単一の外部端子電極９４が形成されている。

上層側のシールド電極９１には、第１の引き出し電極９１Ａ、第２の引き出し電極９１Ｂおよび第３の引き出し電極９１Ｃ、ならびに第４の引き出し電極９１Ｄおよび第５の引き出し電極９１Ｅが設けられている。同様に、下層側のシールド電極９２にも、第１の引き出し電極９２Ａ、第２の引き出し電極９２Ｂおよび第３の引き出し電極９２Ｃ、ならびに第４の引き出し電極９２Ｄおよび第５の引き出し電極９２Ｅが設けられている。シールド電極９１，９２の第１の引き出し電極９１Ａ，９２Ａおよび第４の引き出し電極９１Ｄ，９２Ｄは、誘電体ブロック６１の第２の側面部分の外部端子電極９３まで延在して導通されている。第２の引き出し電極９１Ｂ，９２Ｂおよび第５の引き出し電極９１Ｅ，９２Ｅは、誘電体ブロック６１の第３の側面部分の外部端子電極９４まで延在して導通されている。第３の引き出し電極９１Ｃ，９２Ｃは、誘電体ブロック６１の第１の側面部分の直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。

この構成例では、第１の共振器１における一方の１／４波長共振器１０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の外部端子電極９４を介してシールド電極９１，９２に導通される。同様に、第１の共振器１における他方の１／４波長共振器４０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の外部端子電極９４を介してシールド電極９１，９２に導通される。また、第１の共振器１における他方の１／４波長共振器２０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の外部端子電極９３を介してシールド電極９１，９２に導通される。同様に、第２の共振器２における一方の１／４波長共振器３０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の外部端子電極９３を介してシールド電極９１，９２に導通される。

これにより、外部端子電極９３，９４およびシールド電極９１，９２を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通されると共に、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、シールド電極９１，９２が、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通する接続導体８の機能を兼ねていると共に、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士を導通する他の接続導体９の機能を兼ねている。そして、さらにシールド電極９１，９２が第３の引き出し電極９１Ｃ，９２Ｃを介して直流電圧印加端子４Ｃに導通されることで、直流電圧が印加される。

なお、この構成例では、上下のシールド電極９１，９２の双方を介して各１／４波長共振器の短絡端同士を導通するようにしたが、どちらか一方のみを介して短絡端同士を導通するようにしても良い。
［その他の実施の形態］

本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、第１の共振器１と第２の共振器２との間の中間段に、さらに他の共振器が設けられていても良い。この場合、中間段の共振器の構成は、第１および第２の共振器１，２と同様、互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成することができる。

また、上記各実施の形態では、第１および第２の共振器１，２がそれぞれ、一対の１／４波長共振器を１組のみ有している場合について説明したが、第１および第２の共振器１，２がそれぞれ、複数組の一対の１／４波長共振器で構成されていても良い。

図２１は、第１の共振器１を複数組の一対の１／４波長共振器で構成した構成例を示している。なお、図２１の構成例では、図１５に示した構成例と同様、一対の１／４波長共振器の短絡端同士を接続導体８により導通すると共に、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃを接続している。この構成例では、第１の共振器１が、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０との２組の共振器を備えている。一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０は、例えば、互いに対向するように同一方向に積層配置される。他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０も、一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合されている。なお、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とは互いに電磁結合されているが、この構成例の場合、隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、その結果、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が３組形成されているとも考えることができる。すなわち、上層側から１／４波長共振器１０，２０によって第１の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器２０，１１０によって第２の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器１１０，１２０によって第３の一対の１／４波長共振器が形成されているとも考えることができる。

この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とを含めた全体としての構造部分で回転対称軸５を有し、全体として回転対称な構造とされている。この構成例において、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂの一方の端子４Ａと他方の端子４Ｂとが、回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置においていずれか２つの１／４波長共振器に接続されていることが好ましい。例えば最上層の１／４波長共振器１０に一方の端子４Ａが接続され、最下層の１／４波長共振器１２０に他方の端子４Ｂを接続すれば良い。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。

また、上記各実施の形態では、不平衡入力−平衡出力型、または平衡入力−不平衡出力型のフィルタを例に説明したが、本発明は、入出力端双方を平衡端子にした平衡入力−平衡出力型のフィルタにも適用可能である。

図２２は、平衡入力−平衡出力型のフィルタの基本構成を示している。この構成例は第２の共振器２側が平衡入力型の構成となっている点を除いて、図１に示したフィルタと同様の構成となっている。この構成例は、図１の構成例に対して不平衡端子３に代えて他の一対の平衡端子３Ａ，３Ｂを備えている。また、他の一対の平衡端子３Ａ，３Ｂに接続された他の差動増幅器１７０を備えている。他の差動増幅器１７０は、差動増幅器７と同様、差動信号（平衡信号）を増幅するものであり、一対の入力端子１７０Ａ，１７０Ｂと、一対の出力端子１７０Ｃ，１７０Ｄとを有している。この構成例では、他の差動増幅器１７０の出力側（一対の出力端子１７０Ｃ，１７０７Ｄ）が、他の一対の平衡端子３Ａ，３Ｂに接続されることにより、全体として、平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。

本発明の第１の実施の形態に係るフィルタの第１の基本構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るフィルタの第２の基本構成を示す構成図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器の第１の共振モードを示す説明図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器の第２の共振モードを示す説明図である。 結合度が弱い場合の２つの共振器の共振モードを示す説明図である。 結合度が強い場合の２つの共振器の共振モードを示す説明図である。 インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器における共振周波数の分布状態を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係るフィルタの共振器部分の具体的な構成例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るフィルタの共振器部分の具体的な構成例を示す平面図である。 図８に示した具体的な構成例に係るフィルタにおける入出力ポートの定義を示す説明図である。 図８に示した具体的な構成例に係るフィルタにおけるＳパラメータを示す特性図である。 図８に示した具体的な構成例に係るフィルタにおける位相特性を示す特性図である。 入出力ポートの変換の定義を示す説明図である。 変換されたＳパラメータを示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第１の基本構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の基本構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示す分解斜視図である。 本発明のその他の実施の形態に係るフィルタの基本構成を示す構成図である。 本発明のその他の実施の形態に係るフィルタの他の基本構成を示す構成図である。 従来のバランの基本構造を示す構成図である。

符号の説明

１…第１の共振器、２…第２の共振器、３…不平衡端子、４Ａ，４Ｂ…平衡端子、４Ｃ…直流電圧印加端子、５，６…回転対称軸、７，１７０…差動増幅器、８，９…接続導体、１０，２０，３０，４０…１／４波長共振器、７１，７２，７３，７４，９１，９２…シールド電極、９３，９４…接続層。

Claims (8)

1. 一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器、を少なくとも１組有する第１の共振器と、
   前記第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、
   差動増幅器と、
   前記一対の１／４波長共振器の短絡端同士を導通する接続導体と、
   前記接続導体に接続され、前記差動増幅器に電源電圧の供給を行う直流電圧印加端子と
   を備え、
   前記差動増幅器の入力側または出力側のいずれか一方の側に前記一対の平衡端子が接続され、
   前記一対の１／４波長共振器が、インターディジタル結合していないときの前記１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ₀としたとき、前記単体での共振周波数ｆ₀よりも高い第１の共振周波数ｆ₁で共振する第１の共振モードと前記単体での共振周波数ｆ₀よりも低い第２の共振周波数ｆ₂で共振する第２の共振モードとを有し、かつ、フィルタとしての通過周波数が前記第２の共振周波数ｆ₂に設定されている
   ことを特徴とするフィルタ。
2. 前記第１の共振器は、回転対称軸を有し全体として回転対称な構造とされ、
   前記一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、前記回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において前記第１の共振器に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記一対の平衡端子が接続された位置において、
   前記第１の共振モードはコモンモードであり、
   前記第２の共振モードはディファレンシャルモードである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ。
4. 互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、前記第１の共振器に電磁結合された第２の共振器をさらに備え、
   前記第１の共振器と前記第２の共振器とが前記第２の共振周波数ｆ₂で電磁結合されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフィルタ。
5. 前記第２の共振器に接続された他の一対の平衡端子と、
   他の差動増幅器とをさらに備え、
   前記差動増幅器の入力側に前記一対の平衡端子が接続されると共に、前記他の差動増幅器の出力側に前記他の一対の平衡端子が接続され、
   全体として平衡入力−平衡出力型の構成とされている
   ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
6. 互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、
   互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、前記第１の共振器に電磁結合された第２の共振器と、
   前記第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、
   前記第２の共振器に接続された他の一対の平衡端子と、
   差動増幅器と、
   他の差動増幅器とを備え、
   前記差動増幅器の入力側に前記一対の平衡端子が接続されると共に、前記他の差動増幅器の出力側に前記他の一対の平衡端子が接続され、
   前記一対の１／４波長共振器が、インターディジタル結合していないときの前記１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ ₀ としたとき、前記単体での共振周波数ｆ ₀ よりも高い第１の共振周波数ｆ ₁ で共振する第１の共振モードと前記単体での共振周波数ｆ ₀ よりも低い第２の共振周波数ｆ ₂ で共振する第２の共振モードとを有し、かつ、フィルタとしての通過周波数が前記第２の共振周波数ｆ ₂ に設定され、
   前記第１の共振器と前記第２の共振器とが前記第２の共振周波数ｆ ₂ で電磁結合されている
   ことを特徴とするフィルタ。
7. 前記第１の共振器は、回転対称軸を有し全体として回転対称な構造とされ、
   前記一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、前記回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において前記第１の共振器に接続されている
   ことを特徴とする請求項６に記載のフィルタ。
8. 前記一対の平衡端子が接続された位置において、
   前記第１の共振モードはコモンモードであり、
   前記第２の共振モードはディファレンシャルモードである
   ことを特徴とする請求項６または７に記載のフィルタ。

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