JP5217947B2 - 高周波機能素子構造及び高周波機能部品 - Google Patents

Description

本発明は、フィルターやアンテナとして使用できる高周波機能素子構造及び高周波機能部品に関し、さらに詳しくは、高周波での信号伝送を広帯域に亘って制御することができる小型フィルターや、小型アンテナとして使用できる高周波機能素子構造の構造に関する。

従来、マイクロ波回路やミリ波回路などで特定の周波数成分をフィルタリングしたい場合、ステップ型フィルターやスタブ型フィルターがよく用いられる。ステップ型フィルターは、特性インピーダンスの大きい線路と小さい線路がステップ状に交互に接続された構造であり、また、スタブ型フィルターは、適切な長さで終端が開放（あるいは短絡）するスタブ線路を適切な間隔で主線路に接続した構造である。これらの各フィルターにおいて、フィルター特性の中心周波数をｆｏとすると、各フィルターにおける区間線路の長さは、例えばｆｏに対応する伝送線路波長の１／４で設計される。このように各フィルターを設計すると、ｆｏ付近の周波数成分の伝送を阻止することができる。

なお、本願発明とは課題も構造も異なっているが、関連する技術文献について以下に簡単に説明する。

下記特許文献１に記載の高周波回路用パッケージは、増幅器、ミクサ、発信器等高周波回路を収納するパッケージの入出力接続部の特性改良に関するものであって、外部回路との接続部に位置するストリップ線路パターンの隣にグランドパターンと側面スルーホールで接続された上面グランドパターンを設け、外部回路との入出力グランド接続をこのグランドパターンで行えるように構成されている。この高周波回路用パッケージは、誘電体基板の上面にストリップ線路パターンとグランドパターンからなるスロット線路が形成されており、そのグランドパターンは側面スルーホールを介して下面のグランドパターンと接続し、さらに、外部回路の信号とグランドがストリップ線路パターンとグランドパターンにそれぞれ接続することによって、パッケージと外部回路を接続することができる、とされている。ここで、このストリップ線路パターンとグランドパターンの長さを変えることにより、信号をフィルタリングできる可能性のあることが、同文献の請求項４，５から推定される。

下記特許文献２に記載の光スイッチは、光集積回路において導波された光波の強度及び導波される光路の選択を電気的に制御する光スイッチに関するものであって、光スイッチの電極部であるスロット線路に外部からマイクロストリップ線路を経てスイッチング電気信号を供給できるよう構成されている。この光スイッチは、信号源の出力同軸線路との接続が容易で、しかも電気的に整合状態でスイッチング電気信号を効率よく供給でき、低電力で超高速スイッチング動作が可能になる、とされている。

下記非特許文献１に記載の光変調器は、高効率な導波形光変調器を目指し、逆スロット線路を光スイッチの電極部として用いることで、光波と変調波の完全整合を実現し、１０ＧＨｚ帯での実験によりその有効性を示したものである。

なお、下記特許文献３には、平面導体と接地平面導体とを、誘電体基板を貫通して形成されたビアコンタクトを介して接続する技術が記載されている。

特開平９−２１４０７５号公報 特開昭６１−１２１０４３号公報 特開２０００ー２２４０６号公報 米山務ら、「逆スロット線路を用いた速度整合導波形光変調器」電子情報通信学会論文誌(C-I)、Vol.J75-C-I、No.6、p.452-453(1992).

しかしながら、上記特許文献１の技術では、上面グランドパターンの長さは波長の１／２や１／４の整数倍であり、上記背景技術ですでに説明した従来のステップ型フィルターやスタブ型フィルターの区間線路の長さと同様である。したがって、この特許文献１においても、広い周波数帯域でパッケージと外部回路間の信号伝送をフィルタリングすることは困難であろう。

また、上記特許文献２の光スイッチにおいては、一方のマイクロストリップ線路からスロット線路を介してもう一方のマイクロストリップ線路へ信号を伝送する場合に、二つのマイクロストリップ線路とスロット線路の特性インピーダンスをそれぞれ５０Ωに設計することで整合状態にすることができるとされているが、広い周波数帯域で二つのマイクロストリップ線路間の信号伝送をフィルタリングする技術については記載されていない。

また、上記非特許文献１の光変調器において、一方の同軸線路から逆スロット線路を介してもう一方の同軸線路へ信号を伝送する場合を考えたとき、広い周波数帯域で二つの同軸線路間の信号伝送を阻止する方法についての記載はない。また、同軸線路と逆スロット線路との接続構造にステップ型フィルターを用いているため、広帯域特性を有していないことは明らかであり、また、同軸線路を用いているため小形化に適していない。さらに、スリットがある導体層の地板側とは反対側（ＬＮ基板がある側）の領域に接続構造があり、接続構造の不連続部などで発生する不要な表面波や放射波がこのオープンエリアの領域に漏洩しやすいため、広帯域に渡って二つの同軸線路間の信号伝送をフィルタリングすることは困難と考えられる。

また、上記背景技術の欄で示したステップ型フィルターやスタブ型フィルターは、構造が簡便で実用的なフィルター特性が得られるという長所を有するが、所望のフィルター特性は基本的に設計周波数（ｆｏ）付近でしか得られず、大幅な広帯域化が困難である。また、実用的なフィルター特性を得るためには、区間線路を複数接続する多段化の必要があり、小形化に適しているとはいえないという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高周波での信号伝送を広帯域に亘って制御することができる小型フィルターや、小型アンテナとして使用できる、高周波機能素子構造及び高周波機能部品を提供することにある。

本発明者は、研究過程において、特定の素子構造が小型高周波フィルターとして好適であることを見出し、さらにそうした素子構造が小型アンテナとしても利用可能であることを見出して、以下の本発明を完成させた。以下において、第１の観点に係る発明は主に小型高周波フィルターに関するものであり、第２の観点に係る発明は主に小型アンテナに関するものであるが、素子構造として共通する特徴を備えてなるものである。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造は、第１導体層にスリットが形成されてなるスロット線路と、前記スロット線路の伝送方向に対して直交成分の電界を有する方向に延在し、前記スロット線路を横切って形成された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と所定の間隔を隔てて平行に配置され、前記スロット線路を横切って形成された第２伝送線路と、前記第１伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する第１接続構造と、前記第２伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する第２接続構造と、前記第１導体層に対向するように配置され、少なくとも前記第１接続構造から前記第２接続構造に渡る前記スロット線路を覆うように形成された第２導体層と、前記第１導体層と前記第２導体層とで挟まれる誘電体層と、を有することを特徴とする。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記第１導体層と前記第２導体層との間隔が、前記スロット線路の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値よりも小さいように構成する。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記第１導体層と前記第２導電層とが、導電体からなる連結手段又は導電体と誘電体との複合体からなる連結手段を介して接続されているように構成する。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記第１導体層と対向するように、前記第２導体層の反対面に第２の誘電体層を挟んで配置され、少なくとも前記第１接続構造から前記第２接続構造に渡る前記スロット線路を覆うように形成された第３導電層を有するように構成する。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記第１導体層と前記第３導電層とが、導電体からなる連結手段又は導電体と誘電体との複合体からなる連結手段を介して接続されているように構成する。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記第１伝送線路と前記第２伝送線路のうちの少なくとも一方をストリップ線路であるように構成してもよいしコプレーナ線路であるように構成してもよい。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記誘電体層の厚さは、伝送信号の波長の１／２０〜１／２であることが好ましい。

本発明の高周波機能部品は、上記本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造と、該高周波機能素子構造を構成する第１伝送線路に接続する第１ポートと、該高周波機能素子構造を構成する第２伝送線路に接続する第２ポートと、を有することを特徴とする。

本発明の高周波機能部品の好ましい態様として、前記第１ポート及び前記第２ポートを除き、周囲を導電性材料で覆ってなるように構成する。

本発明の第２の観点に係る高周波機能素子構造は、第１導体層にスリットが形成されてなるスロット線路と、前記スロット線路の伝送方向に対して直交成分の電界を有する方向に延在し、前記スロット線路を横切って形成された伝送線路と、前記伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する接続構造と、前記第１導体層に対向するように配置され、少なくとも前記接続構造が横切るスロット線路を覆うように形成された第２導体層と、前記第１導体層と前記第２導体層とで挟まれる誘電体層と、を有することを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記第１導体層と前記第２導体層との間隔が、前記スロット線路の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値以上で、かつ該伝送モードが持つ位相定数と周囲媒質中の電磁波の位相定数とが等しい閾値よりも小さいように構成する。

本発明の第２の観点に係る高周波機能素子構造の好ましい態様として、前記伝送線路と所定の間隔を隔てて平行に配置され、前記スロット線路を横切って形成された第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する第２の接続構造と、をさらに有し、前記第２導電層が、少なくとも前記接続構造から前記第２の接続構造に渡る前記スロット線路を覆うように形成されているように構成する。

本発明の高周波機能部品は、上記本発明の第２の観点に係る高周波機能素子構造と、該高周波機能素子構造を構成する伝送線路に接続するポートと、を有することを特徴とする。

本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、スロット線路を形成する第１導体層と、その第１導体層に誘電体層を介して対向するように配置された第２導体層とを有し、スロット線路の伝送方向に適度な距離をおいてそのスロット線路の伝送方向に直交する二つの伝送線路（第１伝送線路と第２伝送線路）がそれぞれスロット線路を渡って第１導体層に接続するように構成されているので、そのスロット線路の伝送モードをカットオフ状態に近づけることができ、二つの伝送線路間の信号伝送を広帯域に亘って阻止することができる。その結果、カットオフ状態のスロット線路では、二つの伝送線路間の伝送波を波長よりも十分短い距離しか伝送させないようにすることが可能となり、こうした原理を用いた本発明の高周波機能素子構造は小型化に適するものとなる。

また、本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、第１導体層と第２導体層との間隔が、スロット線路の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値よりも小さいので、その伝送モードは遮断状態であり、したがって、この遮断状態で用いる高周波機能素子構造は、フィルターとして好ましく適用できる。

また、本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、第１導体層とその第１導体層に対向配置される第２導体層とを、導電体からなる連結手段又は導電体と誘電体との複合体からなる連結手段を介して接続するので、スロット線路の伝送モードを狭い領域に閉じ込めることができ、より完全にスロット線路をカットオフ状態に近づけることができ、伝送波の阻止特性を向上させることができる。

また、本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、さらに第３導電層を設けたり、その第３導電層と第１導体層とを導電体からなる連結手段又は導電体と誘電体との複合体からなる連結手段を介して接続したりしてもよく、その結果、スロット線路の伝送モードを狭い領域に閉じ込めることができ、より完全にスロット線路をカットオフ状態に近づけることができ、伝送波の阻止特性を向上させることができる。

また、本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、二つの伝送線路については、よく知られたコプレーナ線路としてもストリップ線路としてもよく、低コストで製造可能な簡便な構造のフィルターとすることができる。

以上、本発明の第１の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、第１伝送線路と第２伝送線路との間の伝送信号をフィルタリングすることができ、高周波信号伝送を広帯域に亘って阻止する小型化に適した高周波フィルター構造を提供できる。

本発明の第２の観点に係る高周波機能素子構造及び高周波機能部品によれば、スロット線路を形成する第１導体層と、その第１導体層に誘電体層を介して対向するように配置された第２導体層とを有し、スロット線路の伝送方向に適度な距離をおいてそのスロット線路の伝送方向に直交する伝送線路がスロット線路を渡って第１導体層に接続するように構成されているので、これらの構造を特定すれば、例えば第１導体層と第２導体層との間隔が、スロット線路の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値以上で、かつ伝送モードが持つ位相定数と周囲媒質中の電磁波の位相定数とが等しい閾値よりも小さいようにすれば、そのスロット線路を漏れ波アンテナとして適用でき、小型化に適したアンテナ構造を提供できる。

以下、本発明の高周波機能素子構造及び高周波機能部品について、図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、以下に示す各実施形態に限定されるものではなく、その特徴を含む範囲で種々の変形が可能である。

本発明は、フィルターやアンテナとして使用できる高周波機能素子構造及び高周波機能部品に係るものであり、フィルターとして構成する場合とアンテナとして構成する場合とで多少構成は異なるが、いずれも共通する特徴を有している。

最初に、フィルターとして用いる場合の本発明に係る高周波機能素子構造の基本的な構成を、図１を例にして図１中の符号を用いて説明する。本発明の高周波機能素子構造１０Ａは、第１導体層１にスリットが形成されてなるスロット線路２と、スロット線路２の伝送方向ｙに対して直交成分の電界を有する方向ｘに延在し、スロット線路２を横切って形成された第１伝送線路３と、第１伝送線路３と所定の間隔を隔てて平行に配置され、スロット線路２を横切って形成された第２伝送線路４と、第１伝送線路３を、スロット線路１を横切った側の第１導体層１に接続する第１接続構造５と、第２伝送線路４を、スロット線路２を横切った側の第１導体層１に接続する第２接続構造６と、第１導体層１に対向するように配置され、少なくとも第１接続構造５から第２接続構造６に渡るスロット線路２を覆うように形成された第２導体層７と、第１導体層１と第２導体層７とで挟まれる誘電体層８と、を有している。

上記したフィルターの基本構成からなる高周波機能素子構造１０Ａは、スロット線路２を形成する第１導体層１と、その第１導体層１に誘電体層８を介して対向するように配置された第２導体層７とを有し、スロット線路２の伝送方向ｙに適度な距離をおいてそのスロット線路２の伝送方向（ｙ軸方向）に直交する二つの伝送線路（第１伝送線路３と第２伝送線路４）がそれぞれスロット線路２を渡って第１導体層１に接続するように構成されている。こうした構成により、スロット線路２の伝送モードを制御することができ、二つの伝送線路３，４間の信号伝送を広帯域に亘って阻止することができる。その結果、カットオフ状態（遮断状態）のスロット線路では、二つの伝送線路３，４間の伝送波を波長よりも十分短い距離しか伝送させないようにすることが可能となる。このような原理を用いた本発明の高周波機能素子構造は小型化に適したフィルターとなる。

一方、アンテナとして用いる場合の本発明に係る高周波機能素子構造の基本的な構成は、図１に示す高周波機能素子構造１０Ａから第２伝送線路４と第２接続構造とを省くことによって構成できる。すなわち、アンテナとして用いる場合の高周波機能素子構造を図１を参照して説明すれば、第１導体層１にスリットが形成されてなるスロット線路２と、スロット線路２の伝送方向ｙに対して直交成分の電界を有する方向ｘに延在し、スロット線路２を横切って形成された伝送線路（第１伝送線路）３と、伝送線路３を、スロット線路１を横切った側の第１導体層１に接続する接続構造（第１接続構造）５と、第１導体層１に対向するように配置され、少なくとも接続構造５が横切るスロット線路２を覆うように形成された第２導体層７と、第１導体層１と第２導体層７とで挟まれる誘電体層８と、を有している。

上記したアンテナの基本構成からなる高周波機能素子構造は、スロット線路２を形成する第１導体層１と、その第１導体層１に誘電体層８を介して対向するように配置された第２導体層７とを有し、スロット線路２の伝送方向ｙに適度な距離をおいてそのスロット線路２の伝送方向（ｙ軸方向）に直交する伝送線路（第１伝送線路）３がスロット線路２を渡って第１導体層１に接続するように構成されている。こうした構成により、伝送線路３の伝送波を広帯域に亘って放射することができ、放射状態のスロット線路２とすることができるので、このような原理を用いた本発明の高周波機能素子構造は小型化に適したアンテナとなる。

また、アンテナとして構成される高周波機能素子構造は、図１に示す第２伝送線路４と第２接続構造とをさらに備えていてもよい。具体的には、図１に示す形態と同様、伝送線路３と所定の間隔を隔てて平行に配置され、スロット線路２を横切って形成された第２伝送線路４と、第２伝送線路４を、スロット線路２を横切った側の第１導体層１に接続する第２接続構造６とをさらに有し、第２導電層については、図１と同様、少なくとも第１接続構造５から第２接続構造６に渡るスロット線路２を覆うように形成されているように構成する。こうした構成により、放射状態のスロット線路２では、二つの伝送線路３，４の伝送波を放射させることでその伝送量を制御することができるので、このような原理を用いた本発明の高周波機能素子構造は小型化に適したアンテナとなる。

次に、高周波機能素子構造をフィルターとして使用できる場合とアンテナとして使用できる場合とについて説明する。図２は、スロット線路構造の基本的な断面構造図であり、スロット線路を有した第１導体層と、第２導体層と、第１導体層及び第２導体層の間に挟まれた誘電体層で構成されている。図３は、図２のスロット線路構造において、スロット線路の位相定数に対する誘電体層厚の影響（周波数：一定）を示す説明図である。図４は、図２のスロット線路構造において、スロット線路の位相定数に対する周波数の影響（誘電体層厚：一定）を示す説明図である。

図３に示すように、スロット線路の伝送モードは、「閾値１」を境にして位相定数を持たない領域（遮断領域）と位相定数を持つ領域（伝送可能領域）とに分かれる。閾値１は誘電体層厚ｈ（第１導体層と第２導電層との間隔と同じ。）であるので、誘電体層厚ｈを閾値１よりも薄くすることにより、スロット線路の伝送モードを遮断状態とすることができ、フィルターとして使用できる。異なる周波数について同様に評価することにより、特定の範囲の周波数に対するフィルターとして用いることができる。本発明の高周波機能素子構造において、誘電体層厚ｈが閾値１よりも薄くなるように図２のスロット線路構造のパラメータを設定し、構造設計することが望ましく、その結果、スロット線路の伝送モードが遮断状態となり、フィルターとして好ましく使用できる。

また、図４に示すように、スロット線路の伝送モードは、「閾値２」を境にして位相定数を持たない領域（遮断領域）と位相定数を持つ領域（伝送可能領域）とに分かれる。閾値２は周波数であるので、周波数を閾値２よりも小さくすることにより、スロット線路の伝送モードを遮断状態とすることができ、フィルターとして使用できる。異なる誘電体層厚ｈについて同様に評価することにより、特定の範囲の誘電体層厚ｈに対するフィルターとして用いることができる。上記同様、本発明の高周波機能素子構造において、周波数を閾値２よりも小さくなるように図２のスロット線路構造のパラメータを設定し、構造設計することが望ましく、その結果、スロット線路の伝送モードが遮断状態となり、フィルターとして好ましく使用できる。

したがって、フィルターとして使用できる高周波機能素子構造は、第１導体層１と第２導体層７との間隔（誘電体層厚ｈと同じ。）が、スロット線路２の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値（図３では閾値１、図４では閾値２。）よりも小さいように構成する。このように構成することにより、その伝送モードは遮断状態であり、そのスロット線路２をフィルターとして好ましく使用できる。

なお、フィルターとして使用できる高周波機能素子構造においては、図１に示すように、スロット線路２の伝送方向に適度な距離をおいてそのスロット線路２の伝送方向に直交する二つの伝送線路（第１伝送線路３と第２伝送線路４）がそれぞれスロット線路２を渡って第１導体層１に接続するように構成されているので、そのスロット線路２の伝送モードをカットオフ状態に近づけることができ、二つの伝送線路３，４間の信号伝送を広帯域に亘って阻止することができ、しかも、そのカットオフ状態のスロット線路では、二つの伝送線路間の伝送波を波長よりも十分短い距離しか伝送させないようにすることが可能となる。本発明の高周波機能素子構造はこうした構造を有するが、さらに、第１導体層１と第２導体層７との間隔（誘電体層厚ｈと同じ。）が、スロット線路２の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値（図３では閾値１、図４では閾値２。）よりも小さいように構成することにより、フィルターとして好ましく使用できる。

また、図４に示すように、スロット線路の位相定数と、周囲媒質中の電磁波の位相定数とに着目すれば、「閾値３」を境にして、スロット線路の位相定数が周囲媒質中の電磁波の位相定数を越える。したがって、閾値２以上で閾値３よりも小さい伝送可能な周波数領域では、スロット線路の位相定数が周囲媒質中の電磁波の位相定数よりも小さいため、漏れ波アンテナの基本原理に従い、スロット線路を伝送する電磁波が放射し易くなる。よって、閾値２以上でかつ閾値３よりも小さい周波数範囲では、スロット線路を漏れ波アンテナとして適用できる。本発明の高周波機能素子構造において、周波数を閾値２以上で閾値３未満となるように図２のスロット線路構造のパラメータを設定し、構造設計することが望ましく、その結果、スロット線路がアンテナとしての適用領域となり、漏れ波アンテナとして好ましく使用できる。

したがって、アンテナとして使用できる高周波機能素子構造は、第１導体層１と第２導体層７との間隔（誘電体層厚ｈと同じ。）が、スロット線路２の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値（図４の閾値２。）以上で、かつ伝送モードが持つ位相定数と周囲媒質中の電磁波の位相定数とが等しい閾値（図４の閾値３。）よりも小さいように構成する。このように構成することにより、その伝送モードは伝送可能領域で且つ放射状態であるので、スロット線路２を漏れ波アンテナとして好ましく使用できる。

以下に、本発明の高周波機能素子構造及び高周波機能部品について、第１から第８の実施形態を挙げて具体的に説明する。以下においては、フィルターについての実施形態を主に説明し、アンテナについてはその変形例として最後に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ａは基本構成として説明した上記の通りであるが、言い換えると、第１導体層１と、第２導体層７と、第１導体層１及び第２導体層７の間に挟まれた誘電体層８とで構成され、その第１導体層１はスロット線路２と第１伝送線路３と第２伝送線路４とを有するように複数の導電パターン（１ａ〜１ｄ）で構成され、その第２導体層７はスロット線路２の伝送方向に沿って少なくともそのスロット線路２を覆うように、誘電体層８を介して配置されている。

第１導体層１には、一定方向（図１中ではｙ軸方向）に一定幅で延びるスリットが形成されており、そのスリットはスロット線路２を構成している。さらにその第１導体層１には、スロット線路２の伝送方向ｙに対して直交成分の電界を有する方向（ｘ軸方向）に延在するとともにスロット線路２を横切って形成された第１伝送線路３と、その第１伝送線路３と所定の間隔を隔てて平行に配置され、スロット線路２を横切って形成された第２伝送線路４と、が形成されている。すなわち、スロット線路２が延びる方向（伝送方向）と、第１伝送線路３及び第２伝送線路４が延びる方向（伝送方向）とは直角になっている。この第１伝送線路３と第２伝送線路４は、スロット線路２が延びる方向に所定の距離を隔てて平行に形成されており、いずれもスロット線路２を横切るように形成されている。

第１伝送線路３と第２伝送線路４は、図１の例では、いずれもコプレーナ線路として第１導体層１に形成されている。コプレーナ線路からなる第１伝送線路３と第２伝送線路４は、一定幅のスリット内に中心導体であるストリップ導体３’、４’が形成された構造である。このストリップ導体３’，４’は、その一端側がスロット線路２を横断し、その横断下側の端部がそれぞれ第１接続構造５及び第２接続構造６として導電パターン１ａ（第１導体層１を構成する複数の導電パターンの一つ。）に接続されている。こうした接続により、第１接続構造５は、第１伝送線路３とスロット線路２との接続構造となり、第２接続構造６は、第２伝送線路４とスロット線路２との接続構造となる。なお、図１の例では、第１導体層１をエッチング加工することにより、スロット線路２、第１伝送線路３及び第２伝送線路３を形成するので、それらの接続構造５，６は第１導体層１をエッチング加工によって容易に形成できる。

第１伝送線路３を構成するストリップ導体３’の一端側は、スロット線路２を横断した後の導電パターン１ａに上記第１接続構造５の態様で接続されている。また、第２伝送線路４を構成するストリップ導体４’の一端側も、スロット線路２を横断した後の導電パターン１ａに接地導体として上記第２接続構造６の態様で接続されている。図１の例では、いずれのストリップ導体３’，４’も共通する導電パターン１ａに接続しているが、別個の導電パターンに接続するものであってもよい。また、それぞれのストリップ導体３’，４’の他方側は、例えば、トランジスタやＩＣなどに接続されている。

なお、図１では、第１伝送線路３と第２伝送線路４として、二つのコプレーナ線路を有する構造例を示しているが、第１伝送線路３と第２伝送線路４の組合せは、同じ構造のコプレーナ線路でも異なる構造のコプレーナ線路でもよく、また、コプレーナ線路と図１１以降で説明するストリップ線路との組合せであってもよい。また、コプレーナ線路とスロット線路とが直交する上記接続構造は、図示のように２つであってもよいし、それ以上（３以上）であってもよい。

第１導体層１の材質は特に限定されず、一般的に用いられている各種の導電材料（例えば銅、アルミニウム、等）が用いられる。第１導体層１の厚さも特に限定されないが、通常は０．０１〜０．１ｍｍの範囲内で形成されている。スロット線路２を構成するスリットの幅も任意に設定されるものであるが、通常は１ｍｍ以下の範囲内で形成されている。第１伝送線路３と第２伝送線路４を構成するスリットの幅及びそのスリット内に形成されるストリップ導体３’，４’も任意に設定されるものであるが、通常、スリットの幅は３ｍｍ以下の範囲内で形成され、そのスリット内に形成されるストリップ導体３’，４’の幅はスリットの幅よりも狭く、例えば１ｍｍ以下の範囲内で形成されている。なお、ここで示した各数値範囲は、本発明の技術思想を過度に限定するものではなく、他の要件との関係で上記以外の数値範囲をとることもあり得る。こうした第１導体層１は、銅張り基板が有する銅層をエッチング加工したものであってもよいし、誘電体層８（所定厚さの誘電体を含む。）の一方の面にスパッタリング法や蒸着法などの薄膜プロセスで形成したものであってもよい。

第２導体層７は、誘電体層８を介して第１導体層１に対向するように平行に配置され、第１接続構造５から第２接続構造６に渡るスロット線路２を誘電体層８を介して覆うように形成されている。この第２導体層７は、少なくとも、第１接続構造５から第２接続構造６に渡るスロット線路２ａを覆うように設けられていればよく、さらにそれ以上の長さで設けられていてもよく、例えば、第１接続構造５から見て第２接続構造６とは反対側に延びるスロット線路２ｂを覆っていてもよいし、第２接続構造６から見て第１接続構造５とは反対側に延びるスロット線路２ｃを覆っていてもよい。このように設けた第２導体層７により、それらの方向に延びるスロット線路２ｂ，２ｃに伝送されるスロット線路モードについてもカットオフ状態となり、それらの方向への伝送信号の漏洩を抑制することができる。

第２導体層７の材質も特に限定されず、第１導体層１と同様、一般的に用いられている各種の導電材料（例えば銅、アルミニウム、等）が用いられる。また、スロット線路２や接続構造５，６が見えるように透過又は半透明の導電層（例えばＩＴＯ等の透明導電材料）であってもよい。第２導体層７の厚さも特に限定されないが、第１導体層１と同様、通常は０．０１〜０．１ｍｍの範囲内で形成されている。第２導体層７の幅は、スロット線路２を覆うことができる幅であればよいが、スロット線路２の幅の５〜１０倍の範囲内であることが好ましい。なお、ここで示した各数値範囲は、本発明の技術思想を過度に限定するものではなく、他の要件との関係で上記以外の数値範囲をとることもあり得る。こうした第２導体層７は、銅張り基板が有する銅層をエッチング加工したものであってもよいし、誘電体層８（所定厚さの誘電体を含む。）の一方の面にスパッタリング法や蒸着法などの薄膜プロセスで形成したものであってもよい。

誘電体層８は、第１導体層１と第２導体層７とで挟まれている。この誘電体層８は、プリント回路基板を構成する樹脂基板や、スパッタリング法や蒸着法などの薄膜プロセスで形成された各種の誘電体材料（樹脂材料、複合酸化物、複合化合物等）で構成することができる。また、第２導電層７と同様、透明又は半透明の誘電体層であってもよく、その結果、スロット線路２や接続構造５，６が見え易くなる。透明又は半透明の誘電体層としては、ガラス、プラスティック等の誘電材料からなる層とすることが好ましい。上記の誘電体層８の厚さは特に限定されないが、通常、０．０１〜１ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、誘電体層８を構成する誘電性材料の誘電率は、１〜１０程度のものが用いることができる。なお、ここで示した各数値範囲は、本発明の技術思想を過度に限定するものではなく、他の要件との関係で上記以外の数値範囲をとることもあり得る。

次に、第１伝送線路３と第２伝送線路４との間の信号伝送をフィルタリング（阻止）する原理について説明する。

誘電体層８の厚さが伝送信号波長よりも十分薄い場合、第１導体層１と第２導体層７とからなる平行平板導波管構造では、水平方向の電界成分を持つ伝送モードは広帯域でカットオフ状態となる。主要な電界成分が水平方向であるスロット線路モードの電磁界と、先の平行平板導波管構造における水平方向の電界成分を持つ伝送モードの電磁界とは、スロット線路２近傍でよく似ており、両者の電磁界は結合していると見なすことができる。したがって、スロット線路モードについても、広帯域でカットオフ状態となる。ちなみに、平行平板導波管構造における第１導体層１と第２導体層７との間隔が伝送信号波長の１／２以上の場合、平行平板導波管構造における水平方向の電界成分を持つ伝送モードは、カットオフではなく伝送可能となる。図１の例では、コプレーナ線路（第１伝送線路３と第２伝送線路４）からスロット線路２への入射波はスロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播が阻止される。ちなみに、第１誘電体層１の厚さが薄いほど（具体的には、１ｍｍ以下程度）、より高い周波数（例えば、〜５０ＧＨｚ）までカットオフ状態とすることができる。

なお、本発明において、伝送信号波長として１〜１０ｍｍの範囲とした場合に、上記の「誘電体層８の厚さが伝送信号の波長よりも十分薄い場合」とは、例えば波長が１０ｍｍ程度である場合は、誘電体層８の厚さはその１／２〜１／２０程度に薄いことを意味している。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｂは、図１に示した高周波機能素子構造１０Ａにおいて、第１導体層１（導電パターン１ａ〜１ｄ）と第２導電層７とをピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａによって連結させたものである。この連結手段１１ａは、（銅、アルミニウム）等の導電材料で構成されていることが好ましく、その形状としては、例えば直径０．０５〜０．５ｍｍ程度で高さ０．０１〜１ｍｍ程度のピン又はヴィア形状であることが好ましい。このピン又はヴィア形状の導電体は、積層基板プロセス等によって誘電体層８内に作製される。連結手段１１ａを備えた高周波機能素子構造１０Ｂにおいては、不要な伝送モードの発生を抑制するため、スリット縁部から各連結手段１１ａまでの距離はそれぞれ等しいことが望ましく、その距離としては例えば１〜１０ｍｍ程度を例示できる。

こうした第２の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｂは、上記第１の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａよりも、スロット線路モードを閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる。したがって、コプレーナ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る高周波機能素子構造で用いるピン又はヴィア形状からなる連結手段の他の一例を示す模式的な斜視図である。図６に示す連結手段１１ｂは、図５で示したピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａと同様の形状であるが、図６に示すように、導電体１２の一部を厚さの薄いディスク状誘電体１３に置き換えた複合体からなるものである。

導電体１２としては、上記第２の実施形態と同様、（銅、アルミニウム）等の導電材料で構成されていることが好ましく、誘電体１３としては、テフロン（登録商標）、ポリイミド、セラミック、樹脂等の誘電材料で構成されていることが好ましい。なお、連結手段１１ｂ全体の形状としては、例えば直径０．０５〜０．５ｍｍ程度で高さ０．０１〜１ｍｍ程度のピン又はヴィア形状の複合体であることが好ましい。薄いディスク状の誘電体１３は、等価的にキャパシタとして働く。したがって、誘電体１３は、そうした機能を発揮できるように誘電率と厚さが設定されることが好ましく、例えば誘電率が１〜１０程度で厚さが０．０１ｍｍ以下のテフロン（登録商標）、ポリイミド、セラミック、樹脂等からなる誘電体１３を用いることが好ましい。誘電体１３は、連結手段１１ｂのどの位置に設けられていてもよく、例えば図６に示すように第２導電層７に接続する側に設けられていてもよいし、また、第１導体層１の側でもよいし、高さ方向の中間部分に設けられていてもよい。このピン又はヴィア形状の複合体は、積層基板プロセス等によって誘電体層８内に作製される。なお、連結手段１１ｂを設けるスリット縁部からの位置は、上記第２の実施形態の連結手段１１ａと同様である。

連結手段１１ｂを用いた第３の実施形態に係る高周波機能素子構造（図示しない）は、スロット線路２を構成するスリットを挟んだ両側にある第１導体層１の導体パターン（導電パターン１ａと導体パターン１ｂ。図５を参照。）と第２導電層７とを、複合体（導電体１２と誘電体１３）からなる連結手段１１ｂによって連結させたものである。こうした第３の実施形態に係る高周波機能素子構造（図示しない）は、上記第２の実施形態の高周波機能素子構造１０Ｂに比べ、第１導体層１と第２導電層７とをＡＣ（交流）的に導通させつつ、ＤＣ（直流）的に絶縁することができる。これにより、この高周波機能素子構造をバイアスチョークとして使用することができる。

なお、この第３の実施形態に係る高周波機能素子構造は、上記第２の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｂと同様、スロット線路モードを閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる点では共通し、したがって、コプレーナ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｃは、図１に示した高周波機能素子構造１０Ａにおいて、第１導体層１と第２導電層７とを板形状の導電体からなる連結手段１１ｃによって連結させたものである。この連結手段１１ｃは、既述の連結手段１１ａと同様、（銅、アルミニウム）等の導電材料で構成されていることが好ましく、その形状としては、例えば厚さ０．０１〜０．１ｍｍ程度で高さ０．０１〜１ｍｍ程度の板形状であることが好ましい。この板形状の導電体は、めっき等によって誘電体層８内に作製される。連結手段１１ｃを備えた高周波機能素子構造１０Ｃにおいては、不要な伝送モードの発生を抑制するため、スリット縁部から各連結手段１１ｃまでの距離はそれぞれ等しいことが望ましく、その距離としては例えば１〜１０ｍｍ程度を例示できる。

こうした第３の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｃは、板形状の導電体からなる連結手段１１ｃを用いているので、上記第１，第２の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａ，１０Ｂよりも、スロット線路モードをより一層閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる。したがって、コプレーナ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態に係る高周波機能素子構造で用いる板形状からなる連結手段の他の一例を示す模式的な斜視図である。図８に示す連結手段１１ｄは、図７で示した板形状の導電体からなる連結手段１１ｃと同様の形状であるが、導電体１２’の一部を高さの低い誘電体１３’に置き換えたものである。

既述の連結手段１１ｂと同様、導電体１２’としては、（銅、アルミニウム）等の導電材料で構成されていることが好ましく、誘電体１３’としては、テフロン（登録商標）、ポリイミド、セラミック、樹脂等の誘電材料で構成されていることが好ましい。なお、連結手段１１ｄ全体の形状としては、例えば厚さ０．０１〜０．１ｍｍ程度で高さ０．０１〜１ｍｍ程度の板形状の複合体であることが好ましい。高さの低い誘電体１３’は、図６に示した連結手段１１ｂと同様、等価的にキャパシタとして働く。したがって、誘電体１３’は、そうした機能を発揮できるように誘電率と厚さが設定されることが好ましく、例えば誘電率が１〜１０程度で厚さが０．０１ｍｍ以下のテフロン（登録商標）、ポリイミド、セラミック、樹脂等からなる誘電体１３’を用いることが好ましい。誘電体１３’は、連結手段１１ｄのどの位置に設けられていてもよく、例えば図８に示すように第２導電層７に接続する側に設けられていてもよいし、また、第１導体層１の側でもよいし高さ方向の中間部分に設けられていてもよい。この板形状の複合体は、めっき等によって誘電体層８内に作製される。なお、連結手段１１ｄを設けるスリット縁部からの位置は、上記第４の実施形態の連結手段１１ｃと同様である。

連結手段１１ｄを用いた第３の実施形態に係る高周波機能素子構造（図示しない）は、第１導体層１と第２導電層７とを板形状の複合体（導電体１２’と誘電体１３’）からなる連結手段１１ｄによって連結させたものである。こうした第５の実施形態に係る高周波機能素子構造（図示しない）は、上記第４の実施形態の高周波機能素子構造１０Ｃに比べ、第１導体層１と第２導電層７とをＡＣ（交流）的に導通させつつ、ＤＣ（直流）的に絶縁することができる。これにより、本フィルターをバイアスチョークとして使用することができる。

なお、この第５の実施形態に係る高周波機能素子構造は、上記第４の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｃと同様、スロット線路モードをより一層閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる点では共通し、したがって、コプレーナ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｄは、図１に示した高周波機能素子構造１０Ａにおいて、第１導体層１の下に誘電体層２１を挟んで第３導体層２２を追加したものである。

第２導体層２２は、誘電体層２１を介して第１導体層１に対向するように平行に配置され、第１接続構造５から第２接続構造６に渡るスロット線路２を誘電体層２１を介して覆うように形成されている。この第３導体層２２は、第１の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ａの第２導電層７と同様、少なくとも、第１接続構造５から第２接続構造６に渡るスロット線路２ａを下面側から覆うように誘電体層２１を介して設けられていればよく、さらにそれ以上の長さで設けられていてもよく、例えば、第１接続構造５から見て第２接続構造６とは反対側に延びるスロット線路２ｂを覆っていてもよいし、第２接続構造６から見て第１接続構造５とは反対側に延びるスロット線路２ｃを覆っていてもよい。通常は、スロット線路２を中央にして第２導電層７と対向するように設けられている。このように設けた第３導体層２２により、それらの方向に延びるスロット線路２ｂ，２ｃに伝送されるスロット線路モードについてもカットオフ状態となり、それらの方向への伝送信号の漏洩を抑制することができる。

第３導体層２２の材質も特に限定されず、第１導体層１や第２導電層７と同様、一般的に用いられている各種の導電材料（例えば銅、アルミニウム、等）が用いられる。また、第２導電層７と同様、スロット線路２や接続構造５，６が見えるように透過性の導電材料（例えばＩＴＯ等の透明導電材料）であってもよい。第３導体層２２の厚さも特に限定されないが、第１導体層１や第２導電層７と同様、通常は０．０１〜０．１ｍｍの範囲内で形成されている。第３導体層２２の幅は、スロット線路２を覆うことができる幅であればよいが、スロット線路２の幅の５〜１０倍の範囲内であることが好ましい。通常は、第２導電層７と同じ材料、同じ形状、スロット線路２を中央にして対向する同じ位置に形成されていることが好ましい。なお、ここで示した各数値範囲は、本発明の技術思想を過度に限定するものではなく、他の要件との関係で上記以外の数値範囲をとることもあり得る。こうした第３導体層２２は、銅張り基板が有する銅層をエッチング加工したものであってもよいし、誘電体層２１（所定厚さの誘電体を含む。）の一方の面にスパッタリング法や蒸着法などの薄膜プロセスで形成したものであってもよい。

誘電体層２１（第２誘電体層２１ということもある。）は、第１導体層１と第３導体層２２とで挟まれている。この誘電体層２２は、誘電体層８（第１誘電体層８ということもある。）と同様、プリント回路基板を構成する樹脂基板や、スパッタリング法や蒸着法などの薄膜プロセスで形成された各種の誘電体材料（樹脂材料、複合酸化物、複合化合物等）で構成することができる。また、第１誘電体層８と同様、透明又は半透明の誘電体層であってもよく、その結果、スロット線路２や接続構造５，６が見え易くなる。透明又は半透明の誘電体層としては、ガラス、プラスティック等の誘電材料からなる層とすることが好ましい。誘電体層２１の厚さは特に限定されないが、通常、０．０１〜１ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、誘電体層２１を構成する誘電性材料の誘電率は、１〜１０程度のものが用いることができる。通常は、誘電体層８（第１誘電体層８）と同じ材料、同じ形状、スロット線路２を間にして対向する同じ位置に同じ厚さで形成されていることが好ましい。なお、ここで示した各数値範囲は、本発明の技術思想を過度に限定するものではなく、他の要件との関係で上記以外の数値範囲をとることもあり得る。なお、こうした構成からなる高周波機能素子構造１０Ｄにおいては、不要な伝送モードの発生を抑制するため、第１導体層１から見て第２導電層７側の誘電体層８と第３導電層２２側の誘電体層２１との厚さ及び誘電率はそれぞれ等しいことが望ましい。

以上、第６の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｄは、上記した第１の実施形態の場合と同様、スロット線路モードの主要な電界成分である水平方向電界と第２導体層７及び第３導体層２２が平行で、かつ第１誘電体層８及び第２誘電体層２１の厚さが伝送信号の波長よりも十分薄いため、スロット線路モードは広帯域でカットオフ状態となる。この場合、第１の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ａよりもスロット線路モードを閉じ込めた状態になるため、より完全に近いカットオフ状態となる。したがって、コプレーナ線路からスロット線路への入射波はスロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播が阻止される。

なお、本発明において、伝送信号波長として１〜１０ｍｍの範囲とした場合に、上記の「第１誘電体層８及び第２誘電体層２１の厚さが伝送信号の波長よりも十分薄い場合」とは、例えば波長が１０ｍｍ程度である場合は、第１誘電体層８及び第２誘電体層２１の厚さはその１／１０〜１／２０程度に薄いことを意味している。

（第７の実施形態）
図１０は、本発明の第７の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｅは、図９に示した高周波機能素子構造１０Ｄにおいて、第１導体層１と第２導電層７をピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａ（図５で説明したものと同じ。）によって連結させるとともに、第１導体層１と第２導電層２２もピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａ（図５で説明したものと同じ。）によって連結させたものである。この連結手段１１ａについては、導電体の作製方法も含めて上記第２の実施形態のところで説明したものと同様なのでここではその説明を省略する。第１導体層１と第２導電層７、及び、第１導体層１と第３導電層２２を接続する連結手段１１ａを備えた高周波機能素子構造１０Ｅにおいては、不要な伝送モードの発生を抑制するため、スリット縁部から各連結手段１１ａまでの距離はそれぞれ等しいことが望ましく、その距離としては例えば１〜１０ｍｍ程度を例示できる。

こうした第７の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｅは、上記第６の実施形態の高周波機能素子構造１０Ｄよりも、スロット線路モードを閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる。したがって、コプレーナ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

なお、明らかであるため図は省略するが、上記した第２の実施形態から第３，４，５の実施形態に拡張したように、この第７の実施形態においても、連結手段の形態については同様の技術的な拡張を行うことができる。つまり、導電体からなる連結手段から、導電体と誘電体で構成さえた複合体からなる連結手段としてもよいし、板形状の連結手段としてもよい。これらの連結手段の詳しい内容についても、各実施の形態のところで説明したものと同様であるので、ここではその説明を省略する。

（第８の実施形態）
図１１は、本発明の第８の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｆは、図１に示した第１の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａにおいて、コプレーナ線路として設けられた第１伝送線路３と第２伝送線路４を、ストリップ線路からなる第１伝送線路３と第２伝送線路４に変更した形態である。それ以外の各構成は第１の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａと同じであるので、共通する構成についてはその説明を省略する。

この実施形態の第１伝送線路３と第２伝送線路４は、図１の第１の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａとは異なり、ストリップ線路で構成されている。ストリップ線路は、誘電体層８を形成する際に、その誘電体層８中に作り込まれる。具体的には、第１導体層１をエッチング加工等してスロット線路２を形成した後、誘電体層を途中まで形成し、その後、ストリップ導体３”，４”を形成した後、そのストリップ導体３”，４”を覆うようにさらに誘電体層を形成して所定の厚さの誘電体層８を形成する。こうして形成したストリップ導体３”，４”を含むストリップ線路は、それぞれ第１伝送線路３と第２伝送線路４を構成する。

ストリップ導体３”，４”は、図１で示した第１の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａと同様、スロット線路２の伝送方向ｙに対して直交成分の電界を有する方向（ｘ軸方向）に延在して第１伝送線路３と第２伝送線路４となる。このとき、スロット線路２が延びる方向（伝送方向）と第１伝送線路３及び第２伝送線路４が延びる方向（伝送方向）とは直角になっている。この第１伝送線路３と第２伝送線路４は、スロット線路２が延びる方向に所定の距離を隔てて平行に形成されており、いずれもスロット線路２を横切るように形成されている。

ストリップ導体３”，４”は、スロット線路２を横断し、ピン又はヴィア形状の接続手段２３を介して第１導体層１（具体的には、第１導体層１を構成する複数の導電パターンの一つである導電パターン１ａ。）に接続されている。ここで、ストリップ導体３”を接続手段２３を介して接続する構造が第１接続構造５であり、ストリップ導体４”を接続手段２３を介して接続する構造が第２接続構造６である。

こうした接続手段２３により、第１伝送線路３を構成するストリップ導体３”の一端側は、スロット線路２を横断した後の導電パターン１ａに上記第１接続構造５の態様で接続され、また、第２伝送線路４を構成するストリップ導体４”の一端側も、スロット線路２を横断した後の導電パターン１ａに接地導体として上記第２接続構造６の態様で接続されている。図１１の例では、いずれのストリップ導体３”，４”もピン又はヴィア形状の接続手段２３を介して共通する導電パターン１ａに接続しているが、接続する導電パターンは別個の導電パターンであってもよい。また、それぞれのストリップ導体３”，４”の他方側は、後述の図１５のところで説明するように、例えばトランジスタやＩＣなどに接続されている。なお、接続手段２３は、図５で示したピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａと同様のものとすることができ、その連結手段１１ａと同様に作製することができる。

図１１では、第１伝送線路３と第２伝送線路４として、二つのストリップ線路を有する構造例を示しているが、第１伝送線路３と第２伝送線路４の組合せは、同じ構造のストリップ線路でも異なる構造のストリップ線路でもよく、また、ストリップ線路と図１等で説明したコプレーナ線路との組合せであってもよい。また、ストリップ線路とスロット線路とが直交する上記接続構造は、図示のように２つであってもよいし、それ以上（３以上）であってもよい。

こうした第８の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｆは、上記第１の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａ等と同様、スロット線路モードの主要な電界成分である水平方向電界と第２導体層７とが平行で、かつ第１誘電体層１の厚さが伝送波長よりも十分薄いため、スロット線路モードは広帯域でカットオフ状態となる。したがって、ストリップ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波はスロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播が阻止される。

（第９の実施形態）
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｇは、図１１に示した高周波機能素子構造１０Ｆにおいて、第１導体層１（導電パターン１ａ〜１ｄ）と第２導電層７とをピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａによって連結させたものである。この関係は、第１伝送線路３と第２伝送線路４が、コプレーナ線路であるかストリップ線路であるかの違いはあれ、いわば第１の実施形態と第２の実施形態との関係と同じであるので、連結手段１１ａについては既述の通りであるのでその説明は省略する。

こうした第９の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｇは、上記第８の実施形態の高周波機能素子構造１０Ｆよりも、スロット線路モードを閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる。したがって、ストリップ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

なお、連結手段１１ａは、図５で示したピン又はヴィア形状の導電体であってもよいし、図６で示したピン又はヴィア形状の複合体であってもよいし、図７に示した板形状の導電体であってもよいし、図８に示した板形状の複合体であってもよい。図５〜図８に示す各連結手段の作製方法及び各連結手段を設けることにより奏される効果も、既に説明したのと同様であるのでここではその説明を省略する。

（第１０の実施形態）
図１３は、本発明の第１０の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｈは、図１１に示した高周波機能素子構造１０Ｆおいて、第１導体層１の下に誘電体層２１を挟んで第３導体層２２を追加したものである。この関係は、第１伝送線路３と第２伝送線路４が、コプレーナ線路であるかストリップ線路であるかの違いはあれ、いわば第１の実施形態と第６の実施形態との関係と同じであるので、第３導電層２２と誘電体層２１（第２誘電体層２１）については既述の通りであるのでその説明を省略する。

以上、第１０の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｈは、上記した実施形態の場合と同様、スロット線路モードの主要な電界成分である水平方向電界と第２導体層７及び第３導体層２２が平行で、かつ第１誘電体層８及び第２誘電体層２１の厚さが伝送信号の波長よりも十分薄いため、スロット線路モードは広帯域でカットオフ状態となる。この場合、第８の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｆよりもスロット線路モードを閉じ込めた状態になるため、より完全に近いカットオフ状態となる。したがって、ストリップ線路からスロット線路への入射波はスロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播が阻止される。

（第１１の実施形態）
図１４は、本発明の第１１の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１０Ｉは、図１３に示した高周波機能素子構造１０Ｈにおいて、第１導体層１と第２導電層７をピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａ（図５で説明したものと同じ。）によって連結させるとともに、第１導体層１と第２導電層２２もピン又はヴィア形状の導電体からなる連結手段１１ａ（図５で説明したものと同じ。）によって連結させたものである。この連結手段１１ａについては、導電体の作製方法も含めて上記第２の実施形態のところで説明したものと同様なのでここではその説明を省略する。

こうした第１１の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｉは、上記第１０の実施形態の高周波機能素子構造１０Ｈよりも、スロット線路モードを閉じ込めた状態となるため、より完全に近いカットオフ状態とすることができる。したがって、ストリップ線路である第１伝送線路３と第２伝送線路４からスロット線路２への入射波は、スロット線路モードに変換されるものの、スロット線路モードが広帯域に亘ってカットオフ状態であるため、結局その伝播を阻止することができる。

（第１２の実施の形態）
図１５は、本発明の第１２の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式図である。この高周波機能素子構造１０Ｊは、第１の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ａにおいて、ｙ軸方向に延びるスロット線路２の終端を、第１導体層１を構成する導電パターン（１ａ，１ｃ及び１ａ，１ｄ）に短絡した構造である。図１５では、スロット線路２の両側の終端を短絡しているが、一端のみを短絡してもよい。また、このような終端構造のスロット線路１は、第２〜第１１の実施形態のいずれにも適用することができる。

こうした第１２の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｊは、スロット線路２におけるスリット両側の第１導体層１が分割されているだけではなく、第１導体層１を分割していない一つの導体とすることができ、設計の自由度向上に寄与することができる。

（第１３の実施形態）
図１６は、本発明の第１３の実施形態に係る高周波機能部品を示す模式的な斜視図（Ａ）及び左側面図（Ｂ）である。この実施形態は、コプレーナ線路を有する第６の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｄをディスクリート化して高周波機能部品２０Ａとした構造である。この高周波機能部品２０Ａは、図１６（Ａ）において、その上面の全面には第２導体層７が形成され、下面の全面には第３導体層２１が形成されている。図１６（Ａ）の左側の矢印から見たときに見える高周波機能部品２０Ａの左側面図（図１６（Ｂ））に示すように、第１及び第２伝送線路３，４であるコプレーナ線路に接続するための第１ポート２４及び第２ポート２５がそれぞれ設けられている。また、各ポート２４，２５の周囲には、コプレーナ線路の接地導体に導通する導電性材料２６が設けられている。

こうした構成からなる高周波機能部品２０Ａによれば、多層基板内に高周波機能素子構造を作り込んでおく必要がなく、部品として実装することができる
その結果、設計の自由度を大きくすることができる。なお、こうした部品化は、上記した第１〜第１２の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａ〜１０Ｊのいずれにも適用することができる。

（第１４の実施形態）
図１７は、本発明の第１４の実施形態に係る高周波機能部品の他の一例を示す模式的な左側面図である。これは、第１３の実施形態に係る高周波機能部品２０Ａにおいて、別のポート形状の例を示したものである。このポート形状は、コプレーナ線路の接地導体に導通する導電性材料２６が、コプレーナ線路の接地導体である導電パターン１ｂ，１ｄ（図１６（Ａ）参照）に直接的に接続できる構造となっている。なお、こうした部品化は、上記した第１〜第１２の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａ〜１０Ｊのいずれにも適用することができる。

（第１５の実施形態）
図１８は、本発明の第１５の実施形態に係る高周波機能部品を示す模式的な斜視図（Ａ）及び左側面図（Ｂ）である。この実施形態は、ストリップ線路を有する第１０の実施形態に係る高周波機能素子構造１０Ｈをディスクリート化して高周波機能部品２０Ｂとした構造である。この高周波機能部品２０Ｂは、図１８（Ａ）において、その上面の全面には第２導体層７が形成され、下面の全面には第３導体層２１が形成されている。図１８（Ａ）の左側の矢印から見たときに見える高周波機能部品２０Ｂの左側面図（図１８（Ｂ））に示すように、第１及び第２伝送線路３，４であるストリップ線路に接続するための第１ポート２４及び第２ポート２５がそれぞれ設けられている。また、各ポート２４，２５の周囲には、ストリップ線路の接地導体に導通する導電性材料２７が設けられている。

こうした構成からなる高周波機能部品２０Ｂによれば、多層基板内に高周波機能素子構造を作り込んでおく必要がなく、部品として実装することができる
その結果、設計の自由度を大きくすることができる。なお、こうした部品化は、上記した第１〜第１２の実施形態の高周波機能素子構造１０Ａ〜１０Ｊのいずれにも適用することができる。

（従来の実施形態）
図１９は、従来の第１の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１００Ａは、ストリップ導体１０１、接地導体１０２、誘電体層１０３からなるマイクロストリップ線路を有し、そのストリップ導体１０１の幅がステップ状に変化している。例えば、幅が太い区間１０４と狭い区間１０５のそれぞれのストリップ導体長を、阻止させたい伝送波長の１／４とする。また、マイクロストリップ線路の両端をそれぞれ第１ポート１０６、第２ポート１０７とする。

こうした構成とすることで、特性インピーダンスがステップ状に変化するため、阻止させたい伝送波長を持つ伝送波は、第１ポート１０６と第２ポート１０７との間でその伝送が阻止される。

図２０は、従来の第２の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。この高周波機能素子構造１００Ｂは、ストリップ導体１０１、接地導体１０２、誘電体層１０３からなるマイクロストリップ線路を有し、ストリップ導体１０１に複数のスタブ１０８が接続されている。例えば、スタブ長、及び隣り合うスタブ間のストリップ導体長を、阻止させたい伝送波長の１／４とする。また、マイクロストリップ線路の両端をそれぞれ第１ポート１０６、第２ポート１０７とする。

以上の構成とすることで、ポートインピーダンスが特性インピーダンスと大きく異なるために伝送波が反射され、第１ポート１０６と第２ポート１０７との間の信号伝送が阻止される。

以上の２つの従来例では、阻止させたい伝送波長付近でしか伝送波を十分に阻止することができず、大幅な広帯域化が難しいという問題がある。また、実用的な阻止特性を得るためには、図１９ではステップを多段化する必要があり、また図２０ではスタブを複数設ける必要があることが一般的であり、小型化が難しいという問題がある。

（アンテナとして使用する場合の実施形態）
本発明の高周波機能素子構造をアンテナとして使用する場合の実施形態は、図２〜図４の説明欄で説明したように、図１に示す形態から、第２伝送線路４と第２接続構造６とを省いたものが基本構造となる。すなわち、図１等で示す符号を用いて表せば、第１導体層１にスリットが形成されてなるスロット線路２と、スロット線路２の伝送方向に対して直交成分の電界を有する方向に延在し、スロット線路２を横切って形成された伝送線路３と、伝送線路３を、スロット線路２を横切った側の第１導体層１に接続する接続構造５と、第１導体層１に対向するように配置され、少なくとも接続構造５が横切るスロット線路２を覆うように形成された第２導体層７と、第１導体層１と第２導体層７とで挟まれる誘電体層８とを有する。

この高周波機能素子構造においては、第１導体層１と第２導体層７との間隔（誘電体層８の厚さと同じ。）が、スロット線路２の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値以上で、かつ伝送モードが持つ位相定数と周囲媒質中の電磁波の位相定数とが等しい閾値よりも小さいように構成されていることが好ましい。

また、この高周波機能素子構造においては、伝送線路３と所定の間隔を隔てて平行に配置され、スロット線路２を横切って形成された第２の伝送線路４と、第２の伝送線路４を、スロット線路２を横切った側の第１導体層１に接続する第２の接続構造６とをさらに有し、第２導電層７が、少なくとも接続構造５から第２の接続構造６に渡るスロット線路２を覆うように形成されているように構成してもよい。すなわち、図１に示す第２伝送線路と第２接続構造とは不要であるが、あっても構わない。

また、この高周波機能素子構造を備えた高周波機能部品は、本発明に係る高周波機能素子構造と、その高周波機能素子構造を構成する伝送線路３に接続するポート２４とを有する。上記のように、第２伝送線路と第２接続構造がない場合は、当然、ポートは一つであり、２つは不要となる。

なお、アンテナとして使用する場合は、図９に示す第６の実施形態、図１３に示す第１０の実施形態、図１６に示す第１３の実施形態、及び図１８に示す第１５の実施形態が備える第３導体層は、アンテナ機能を阻害するので不要である。また、図１３に示す第１０の実施形態、及び図１８に示す第１５の実施形態で説明したように、周囲を導体で覆うこともアンテナ機能を阻害するので不要である。

本発明の第１の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 スロット線路構造の基本的な断面構造図である。 図２のスロット線路構造において、スロット線路の位相定数に対する誘電体層厚の影響（周波数：一定）を示す説明図である。 図２のスロット線路構造において、スロット線路の位相定数に対する周波数の影響（誘電体層厚：一定）を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る高周波機能素子構造で用いるピン又はヴィア形状からなる連結手段の他の一例を示す模式的な斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る高周波機能素子構造で用いる板形状からなる連結手段の他の一例を示す模式的な斜視図である。 本発明の第６の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第７の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第８の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第９の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１０の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１１の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１２の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１３の実施形態に係る高周波機能部品を示す模式的な斜視図（Ａ）及び左側面図（Ｂ）である。 本発明の第１４の実施形態に係る高周波機能部品の他の一例を示す模式的な左側面図である。 本発明の第１５の実施形態に係る高周波機能部品を示す模式的な斜視図（Ａ）及び左側面図（Ｂ）である。 従来技術の第１の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。 従来技術の第２の実施形態に係る高周波機能素子構造を示す模式的な斜視図である。

符号の説明

１ 第１導体層
１ａ〜１ｄ 導電パターン
２ スロット線路
２ａ，２ｂ，２ｃ 各領域のスロット線路
３ 第１伝送線路
３’，３” ストリップ導体
４ 第２伝送線路
４’，４” ストリップ導体
５ 第１接続構造
６ 第２接続構造
７ 第２導体層
８ 誘電体層（第１誘電体層）
１０Ａ〜１０Ｉ 高周波機能素子構造
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 連結手段
１２，１２’ 導電体
１３，１３’ 誘電体
２０Ａ，２０Ｂ 高周波機能部品
２１ 第３導電層
２２ 誘電体層（第２誘電体層）
２３ 接続手段
２４ 第１ポート
２５ 第２ポート
２６ コプレーナ線路の接地導体に導通する導電材料
２７ ストリップ線路の接地導体に導通する導電材料

Claims (12)

1. 第１導体層にスリットが形成されてなるスロット線路と、
   前記スロット線路の伝送方向に対して直交成分の電界を有する方向に延在し、前記スロット線路を横切って形成された第１伝送線路と、
   前記第１伝送線路と所定の間隔を隔てて平行に配置され、前記スロット線路を横切って形成された第２伝送線路と、
   前記第１伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する第１接続構造と、
   前記第２伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する第２接続構造と、
   前記第１導体層に対向するように配置され、少なくとも前記第１接続構造から前記第２接続構造に渡る前記スロット線路を覆うように形成された第２導体層と、
   前記第１導体層と前記第２導体層とで挟まれる誘電体層と、を有し、
   前記第１導体層と前記第２導体層との間隔が、前記スロット線路の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値よりも小さく、
   フィルターとして使用されることを特徴とする高周波機能素子構造。
2. 前記第１導体層と前記第２導電層とが、導電体からなる連結手段又は導電体と誘電体との複合体からなる連結手段を介して接続されている、請求項１に記載の高周波機能素子構造。
3. 前記第１導体層と対向するように、前記第２導体層の反対面に第２の誘電体層を挟んで配置され、少なくとも前記第１接続構造から前記第２接続構造に渡る前記スロット線路を覆うように形成された第３導電層を有する、請求項１又は２に記載の高周波機能素子構造。
4. 前記第１導体層と前記第３導電層とが、導電体からなる連結手段又は導電体と誘電体との複合体からなる連結手段を介して接続されている、請求項３に記載の高周波機能素子構造。
5. 前記第１伝送線路と前記第２伝送線路のうちの少なくとも一方がストリップ線路である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波機能素子構造。
6. 前記第１伝送線路と前記第２伝送線路のうちの少なくとも一方がコプレーナ線路である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波機能素子構造。
7. 前記誘電体層の厚さは、伝送信号の波長の１／２０〜１／２である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波機能素子構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波機能素子構造と、該高周波機能素子構造を構成する第１伝送線路に接続する第１ポートと、該高周波機能素子構造を構成する第２伝送線路に接続する第２ポートと、を有することを特徴とする高周波機能部品。
9. 前記第１ポート及び前記第２ポートを除き、周囲を導電性材料で覆ってなる、請求項８に記載の高周波機能部品。
10. 第１導体層にスリットが形成されてなるスロット線路と、
    前記スロット線路の伝送方向に対して直交成分の電界を有する方向に延在し、前記スロット線路を横切って形成された伝送線路と、
    前記伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する接続構造と、
    前記第１導体層に対向するように配置され、少なくとも前記接続構造が横切るスロット線路を覆うように形成された第２導体層と、
    前記第１導体層と前記第２導体層とで挟まれる誘電体層と、を有し、
    前記第１導体層と前記第２導体層との間隔が、前記スロット線路の伝送モードにおいて、位相定数を持たない領域と位相定数を持つ領域との閾値以上で、かつ該伝送モードが持つ位相定数と周囲媒質中の電磁波の位相定数とが等しい閾値よりも小さく、
    アンテナとして使用されることを特徴とする高周波機能素子構造。
11. 前記伝送線路と所定の間隔を隔てて平行に配置され、前記スロット線路を横切って形成された第２の伝送線路と、
    前記第２の伝送線路を、前記スロット線路を横切った側の第１導体層に接続する第２の接続構造と、をさらに有し、
    前記第２導電層が、少なくとも前記接続構造から前記第２の接続構造に渡る前記スロット線路を覆うように形成されている、請求項１０に記載の高周波機能素子構造。
12. 請求項１０又は１１に記載の高周波機能素子構造と、該高周波機能素子構造を構成する伝送線路に接続するポートと、を有することを特徴とする高周波機能部品。
    

Images