JP5787108B2 - 誘電体線路および電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数の電磁波を伝搬させる誘電体線路、およびそれを含む電子部品に関する。

近年、近距離無線通信や移動体通信に、マイクロ波帯、特に１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯が多く利用されている。これらの通信に用いられる通信装置には、小型化、薄型化が強く求められ、その通信装置に用いられる電子部品にも小型化、薄型化が強く求められている。

一般的に、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯の高周波信号の伝送には、同軸線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等、導体と誘電体を組み合わせた構造の伝送線路が用いられている。

通信装置に用いられる電子部品には、バンドパスフィルタのように、共振器を含むものがある。この共振器には、分布定数線路を用いたものや、インダクタとキャパシタを用いたもの等があるが、いずれも伝送線路を含んでいる。共振器には、無負荷Ｑ値が大きいことが求められる。共振器の無負荷Ｑ値は、共振器における損失を小さくすることによって大きくすることができる。

伝送線路の損失には、誘電体損、導体損および放射損がある。信号の周波数が高くなるほど、表皮効果が顕著になって、導体損は顕著に増大する。共振器における損失は、ほとんど導体損に起因する。そのため、共振器の無負荷Ｑ値を大きくするためには、導体損を小さくすることが効果的である。導体損を小さくして共振器の無負荷Ｑ値を大きくする技術としては、特許文献１，２に記載された技術が知られている。

特許文献１には、対称型ストリップライン共振器において、一対の接地導体間に、互いに誘電体を介して隔てられた複数枚のストリップ導体を接地導体に平行に配置することによって、ストリップ導体の導体損を低減して、共振器の無負荷Ｑ値を大きくする技術が記載されている。

特許文献２には、ストリップライン電極を有する共振器において、ストリップライン電極を、誘電体層と導体層が交互に積層された多層部と導体とを有する多層電極とし、多層部を構成する各層の面が接地電極の面に対して垂直になるように配置することによって、ストリップライン電極の導体損を低減して、共振器の無負荷Ｑ値を大きくする技術が記載されている。

一方、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波を伝搬させる伝送線路としては、誘電体線路が知られている。例えば、特許文献３には、平行に配置された２つの平行導体板の間に高誘電率テープを配置し、２つの平行導体板と高誘電率テープの間に、低誘電率材料よりなる充填誘電体を配置して構成された伝送線路が記載されている。この伝送線路では、電磁波の電界は充填誘電体内に分布する。特許文献３には、実際に作製された伝送線路が、３０ＧＨｚ〜６０ＧＨｚの周波数帯で低分散な特性であることが記載されている。

なお、特許文献４には、ＧＨｚ周波数帯でも優れた磁気特性を有する磁性誘電体材料が記載されている。

特開平４−４３７０３号公報 特開平１０−１３１１２号公報 特開２００７−２３５６３０号公報 特開２０１３−４５８５９号公報

前述のように、従来の１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯用の伝送線路は、導体と誘電体を組み合わせた構造のものである。この伝送線路では、特許文献１，２に記載された技術のように導体の表面積を大きくする等の対策を行っても、導体損を大幅に小さくすることは困難である。そのため、この伝送線路を用いた共振器では、無負荷Ｑ値を大きくすることには限界がある。

一方、前述のように、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波を伝搬させる誘電体線路は知られているが、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯の電磁波を伝搬させる誘電体線路は知られていない。

電磁波の波長は、周波数に反比例する。１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯の電磁波の波長は、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波の波長の５倍から５０倍程度になる。一般的に、従来の誘電体線路の大きさは、伝搬させる電磁波の波長が長くなるほど大きくなる。そのため、仮に、従来の誘電体線路を用いて、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯用の共振器等の電子部品を構成しようとしても、電子部品が大型化して、実用的な電子部品を実現することができない。

なお、誘電体線路を伝搬する電磁波の波長は、誘電体の波長短縮効果により、真空中を伝搬する電磁波の波長よりも短くなる。しかし、従来の誘電体線路では、大幅な波長短縮効果は得られない。例えば、特許文献３には、充填誘電体の比誘電率は例えば４以下であることが記載されている。比誘電率を４とすると、波長短縮率は０．５である。そのため、従来の誘電体線路を用いても、誘電体の波長短縮効果による電子部品の大幅な小型化はできない。

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、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる誘電体線路、およびそれを含む電子部品を提供することにある。

本発明の誘電体線路は、第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部と、第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部とを備えている。線路部は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。周囲誘電体部は、線路部における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部の周囲に存在する。第１の比誘電率は、１０００以上である。第２の比誘電率は、第１の比誘電率よりも小さい。なお、本出願において、比誘電率とは、複素比誘電率の実部を言う。また、本発明における線路部は、電磁波を一方向に伝搬させるものに限らず、例えば進行波と反射波のように、互いに反対方向に進む２つの電磁波を伝搬させるものであってもよい。

本発明の誘電体線路において、第１の比誘電率は、５０万以下であってもよい。また、第２の比誘電率は、第１の比誘電率の１／１０以下であってもよい。

また、本発明の誘電体線路において、周囲誘電体部の少なくとも一部は、１．０２以上の比透磁率を有していてもよい。この場合、周囲誘電体部の少なくとも一部の比透磁率は、３０以下であってもよい。なお、本出願において、比透磁率とは、複素比透磁率の実部を言う。

また、本発明の誘電体線路において、前記断面における線路部の形状は、円形であってもよいし、四角形であってもよい。

本発明の電子部品は、本発明の誘電体線路を含むものである。本発明の電子部品は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有する共振器を備えていてもよい。この共振器は、本発明の誘電体線路を用いて構成されている。

本発明の誘電体線路および電子部品では、線路部を構成する第１の誘電体の第１の比誘電率は１０００以上であり、周囲誘電体部を構成する第２の誘電体の第２の比誘電率は第１の比誘電率よりも小さい。これにより、線路部が、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させることが可能になる。従って、本発明によれば、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる誘電体線路、およびそれを含む電子部品を実現することが可能になるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。 図１におけるＡ方向から見た電子部品を示す側面図である。 図１に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。 図１に示した電子部品の回路構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。 図５におけるＡ方向から見た電子部品を示す側面図である。 図５に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。 図８に示した電子部品の平面図である。 図８に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。 図１１に示した電子部品の平面図である。 図１１に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。 第１のシミュレーションで設計した第１の電子部品の斜視図である。 図１４に示した第１の電子部品の平面図である。 第１のシミュレーションで設計した第２の電子部品の斜視図である。 図１６に示した第２の電子部品の平面図である。 図１４に示した第１の電子部品の反射減衰特性を示す特性図である。 図１６に示した第２の電子部品の反射減衰特性を示す特性図である。 第２のシミュレーションの結果を示す特性図である。 第３のシミュレーションの結果を示す特性図である。 第４のシミュレーションの結果を示す説明図である。 本発明の第５の実施の形態に係る電子部品の平面図である。 図２３に示した電子部品の斜視図である。 図２３に示した電子部品の回路構成を示す回路図である。 図２３に示した電子部品の周波数特性を示す特性図である。 本発明の第６の実施の形態に係る電子部品の斜視図である。 図２７に示した電子部品の内部を示す斜視図である。 図２８に示した電子部品のキャパシタ部を示す斜視図である。 図２８に示した電子部品の１つの共振器部分の内部を示す斜視図である。 図３０に示した共振器部分と２つの区画シールド層とを示す斜視図である。 図３０に示した共振器部分の正面図である。 図３０に示した共振器部分の側面図である。 図２８に示した電子部品の回路構成を示す回路図である。 図２７に示した電子部品の通過減衰特性の一例を示す特性図である。 図３０に示した共振器部分の特性を示す特性図である。

［第１の実施の形態］
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。始めに、図１ないし図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品の構造について説明する。図１は、本実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。図２は、図１におけるＡ方向から見た電子部品を示す側面図である。図３は、図１に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。

図１ないし図３に示したように、本実施の形態に係る電子部品１は、本実施の形態に係る誘電体線路２を含んでいる。誘電体線路２は、第１の比誘電率Ｅ１を有する第１の誘電体よりなる線路部１０と、第２の比誘電率Ｅ２を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部２０とを備えている。線路部１０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。周囲誘電体部２０は、線路部１０における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部１０の周囲に存在する。本実施の形態では、特に、上記断面において、周囲誘電体部２０は、線路部１０の外周全体に接している。第１の比誘電率Ｅ１は、１０００以上である。第２の比誘電率Ｅ２は、第１の比誘電率Ｅ１よりも小さい。

本実施の形態では、線路部１０は円柱形状を有している。線路部１０における電磁波の伝搬方向は、円柱の中心軸方向である。周囲誘電体部２０は直方体形状を有している。線路部１０における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部１０の形状は円形であり、周囲誘電体部２０の形状は長方形である。ここで、図１に示したように、上記断面における周囲誘電体部２０の形状である長方形の長辺に平行な方向をＸ方向と定義し、この長方形の短辺に平行な方向をＹ方向と定義する。また、線路部１０における電磁波の伝搬方向、すなわち線路部１０の形状である円柱の中心軸方向をＺ方向と定義する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。図３は、線路部１０における電磁波の伝搬方向すなわちＺ方向に直交する断面を示している。

周囲誘電体部２０は、Ｚ方向の両端に位置する上面２０ａおよび下面２０ｂと、Ｘ方向の両端に位置する２つの側面２０ｃ，２０ｄと、Ｙ方向の両端に位置する２つの側面２０ｅ，２０ｆとを有している。

周囲誘電体部２０の少なくとも一部は、磁性を有する誘電体すなわち磁性誘電体によって構成されていてもよい。言い換えると、周囲誘電体部２０の少なくとも一部は、１より大きい比透磁率を有していてもよい。この場合、周囲誘電体部２０の少なくとも一部（磁性誘電体）の比透磁率は、１．０２以上であることが好ましい。なお、周囲誘電体部２０の少なくとも一部を構成する磁性誘電体は、第２の誘電体の少なくとも一部である。従って、磁性誘電体は、前述の第２の比誘電率Ｅ２を有している。

本実施の形態では、特に、周囲誘電体部２０の全体が、１種類の第２の誘電体によって構成されている。従って、周囲誘電体部２０の全体が、同じ比誘電率と同じ比透磁率を有している。上記の１種類の第２の誘電体は、磁性を有さない誘電体すなわち比透磁率が１の誘電体でもよいし、磁性誘電体でもよい。

電子部品１は、更に、それぞれ周囲誘電体部２０の上面２０ａ、下面２０ｂ、側面２０ｅ，２０ｆに配置された導体層３，４，５，６を備えている。導体層３のＸ方向の長さは、上面２０ａのＸ方向の長さよりも小さい。導体層３のＹ方向の長さは、上面２０ａのＹ方向の長さと等しい。導体層３は、上面２０ａの一部のみを覆っている。導体層４のＸ方向の長さは、下面２０ｂのＸ方向の長さよりも小さい。導体層４のＹ方向の長さは、下面２０ｂのＹ方向の長さと等しい。導体層４は、下面２０ｂの一部のみを覆っている。導体層５は、側面２０ｅの全体を覆い、導体層３，４に電気的に接続されている。導体層６は、側面２０ｆの全体を覆い、導体層３，４に電気的に接続されている。導体層３，４，５，６は、グランドに接続される。

電子部品１は、更に、導体層４に対して所定の間隔をあけて対向するように周囲誘電体部２０の内部に配置された導体層７を備えている。導体層４と導体層７の間には、周囲誘電体部２０の一部が介在している。

線路部１０のＺ方向の一端は、導体層７に接続されている。導体層７は、周囲誘電体部２０の側面２０ｃに露出した端部７ａを有している。線路部１０のＺ方向の他端は、導体層３に接続されている。

導体層３，４，５，６，７は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属によって構成されている。なお、電子部品１は、導体層３の代わりに、第１の比誘電率Ｅ１を有する誘電体よりなる誘電体層を備えていてもよい。

次に、図４の回路図を参照して、本実施の形態に係る電子部品１の回路構成について説明する。本実施の形態に係る電子部品１は、並列に接続されたインダクタ３１とキャパシタ３２とを有する共振器３０と、入出力端子３３とを備えている。インダクタ３１の一端とキャパシタ３２の一端は、入出力端子３３に電気的に接続されている。インダクタ３１の他端とキャパシタ３２の他端は、グランドに電気的に接続されている。インダクタ３１とキャパシタ３２は、並列共振回路を構成している。共振器３０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有している。

共振器３０は、誘電体線路２を用いて構成されている。より具体的に説明すると、共振器３０を構成するインダクタ３１が、誘電体線路２の線路部１０によって構成されている。キャパシタ３２は、図１に示した導体層４，７と、その間の周囲誘電体部２０の一部によって構成されている。入出力端子３３は、図１に示した導体層７の端部７ａによって構成されている。なお、周囲誘電体部２０の側面２０ｃに、導体層７の端部７ａに接続された導体層を設け、この導体層を入出力端子３３としてもよい。

次に、本実施の形態に係る誘電体線路２および電子部品１の作用について説明する。導体層７の端部７ａによって構成された入出力端子３３には、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数を含む任意の周波数の電力が供給される。この電力に起因して、導体層７に接続された線路部１０に電磁波が励起される。線路部１０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。線路部１０が伝搬させる電磁波の１つ以上の周波数は、共振器３０の共振周波数を含む。共振器３０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数で共振する。入出力端子３３の電位は、入出力端子３３に供給される電力の周波数が共振周波数と一致するときに最大値になり、入出力端子３３に供給される電力の周波数が共振周波数から離れるに従って減少する。

本実施の形態では、線路部１０を構成する第１の誘電体の第１の比誘電率Ｅ１は１０００以上であり、周囲誘電体部２０を構成する第２の誘電体の第２の比誘電率Ｅ２は第１の比誘電率Ｅ１よりも小さい。１０００以上という第１の比誘電率Ｅ１の値は、５０ＧＨｚ程度のミリ波帯の電磁波を伝搬させる従来の誘電体線路に用いられる誘電体の比誘電率に比べて、非常に大きい。第１の比誘電率Ｅ１の値を、このような大きな値にすることにより、線路部１０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させることが可能になる。

第１の比誘電率Ｅ１が大きくなるほど、電磁波が線路部１０の内部を伝搬しやすくなると共に、線路部１０の波長短縮効果が大きくなって共振器３０の共振周波数を低下させやすくなる。そのため、理論上は、第１の比誘電率Ｅ１に上限はない。ただし、第１の比誘電率Ｅ１が５０万以上になると、上記の効果はほぼ一定になる。この観点から、第１の比誘電率Ｅ１は、５０万以下であることが好ましい。

第１の比誘電率Ｅ１よりも小さい第２の比誘電率Ｅ２を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部２０は、電磁波を線路部１０に集中させる機能を有する。この機能が効果的に発揮されるように、第２の比誘電率Ｅ２は、第１の比誘電率Ｅ１の１／１０以下であることが好ましい。

第２の誘電体が磁性誘電体である場合には、第２の誘電体が磁性を有さない場合に比べて、誘電体線路２のインダクタンスを大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数を低くすることが可能になる。また、磁性誘電体の比透磁率が大きくなるほど、誘電体線路２のインダクタンスをより大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数をより低くすることが可能になる。ただし、磁性誘電体の比透磁率が大きくなるほど、周囲誘電体部２０における磁性体の損失が大きくなる。そのため、周囲誘電体部２０を構成する磁性誘電体の比透磁率は、３０以下であることが好ましい。

第１の誘電体を構成する誘電体材料の例としては、チタン酸バリウム、またはチタン酸バリウムを含む金属酸化物材料、例えばチタン酸バリウムストロンチウムやチタン酸バリウムカルシウムを挙げることができる。これらの誘電体材料によれば、１０００以上の第１の比誘電率Ｅ１を有する第１の誘電体を実現することができる。

第２の誘電体が磁性を有さない場合における第２の誘電体を構成する誘電体材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂や、アルミナ等のセラミックや、ガラスや、これらの複合材料を挙げることができる。これらの誘電体材料によれば、第１の比誘電率Ｅ１の１／１０以下の第２の比誘電率Ｅ２を有する第２の誘電体を実現することができる。

第２の誘電体が磁性誘電体である場合における第２の誘電体を構成する誘電体材料としては、上述のような磁性を有さない誘電体材料中に磁性体粒子を分散させたものを用いることができる。この場合、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯における磁性体粒子の磁気損失を小さくするために、磁性体粒子の粒径を、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯における表皮深さ以下、具体的には、１００ｎｍ以下に小さくすることが好ましい。また、磁性体粒子を扁平形状にし、誘電体材料中に配向分散させることにより、磁性誘電体の比透磁率を大きくすることが可能である。更に、特許文献４に記載されているように、磁性体粒子が凝集した異方形状を有する集合体を、誘電体材料中に配向分散させることによっても、磁性誘電体の比透磁率を大きくすることが可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる誘電体線路２を実現することができる。また、本実施の形態によれば、誘電体線路２を含む電子部品１を実現することができる。この電子部品１は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる部分を有している。本実施の形態に係る電子部品１は、特に、誘電体線路２を用いて構成された共振器３０を備えている。この共振器３０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有している。

［第２の実施の形態］
次に、図５ないし図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品について説明する。図５は、本実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。図６は、図５におけるＡ方向から見た電子部品を示す側面図である。図７は、図５に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。

本実施の形態に係る誘電体線路２および電子部品１では、周囲誘電体部２０の構成が第１の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態では、周囲誘電体部２０は、磁性誘電体によって構成された磁性誘電体部２１と、磁性を有さない誘電体によって構成された非磁性誘電体部２２とを含んでいる。磁性誘電体部２１は、線路部１０における電磁波の伝搬方向すなわちＺ方向に直交する断面において、線路部１０の周囲に存在する。本実施の形態では、特に、上記断面において、磁性誘電体部２１は、線路部１０の外周全体に接している。磁性誘電体部２１の形状は、例えば円筒形状である。非磁性誘電体部２２は、上記断面において、磁性誘電体部２１の周囲に存在している。

磁性誘電体部２１と非磁性誘電体部２２は、第１の実施の形態で説明した第２の比誘電率Ｅ２を有している。磁性誘電体部２１は、１より大きい比透磁率を有している。磁性誘電体部２１の比透磁率は、１．０２以上であることが好ましい。周囲誘電体部２０が磁性誘電体部２１を含むことにより、周囲誘電体部２０の全体が磁性を有さない場合に比べて、誘電体線路２のインダクタンスを大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数を低くすることが可能になる。また、磁性誘電体部２１の比透磁率が大きくなるほど、誘電体線路２のインダクタンスをより大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数をより低くすることが可能になる。ただし、磁性誘電体部２１の比透磁率が大きくなるほど、磁性誘電体部２１における磁性体の損失が大きくなる。そのため、磁性誘電体部２１の比透磁率は、３０以下であることが好ましい。

磁性誘電体部２１を構成する磁性誘電体の材料の例は、第１の実施の形態で説明した通りである。非磁性誘電体部２２を構成する誘電体の材料の例は、第１の実施の形態において説明した、第２の誘電体が磁性を有さない場合における第２の誘電体を構成する誘電体材料の例と同じである。

本実施の形態に係る誘電体線路２および電子部品１のその他の構成は、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態に係る誘電体線路２および電子部品１の作用および効果は、第１の実施の形態において、周囲誘電体部２０を構成する第２の誘電体が磁性誘電体である場合と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、図８ないし図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品について説明する。図８は、本実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。図９は、図８に示した電子部品の平面図である。図１０は、図８に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。

図８ないし図１０に示したように、本実施の形態に係る電子部品５１は、本実施の形態に係る誘電体線路５２を含んでいる。誘電体線路５２は、第１の比誘電率Ｅ１を有する第１の誘電体よりなる線路部６０と、第２の比誘電率Ｅ２を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部７０と、接地導体８０とを備えている。線路部６０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。周囲誘電体部７０は、線路部６０における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部６０の周囲に存在する。本実施の形態では、特に、上記断面において、周囲誘電体部７０は、線路部６０の外周全体に接している。第１の実施の形態と同様に、第１の比誘電率Ｅ１は、１０００以上である。第２の比誘電率Ｅ２は、第１の比誘電率Ｅ１よりも小さい。

周囲誘電体部７０は直方体形状を有している。ここで、図８に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。周囲誘電体部７０は、Ｚ方向の両端に位置する上面７０ａおよび下面７０ｂと、Ｘ方向の両端に位置する２つの側面７０ｃ，７０ｄと、Ｙ方向の両端に位置する２つの側面７０ｅ，７０ｆとを有している。

本実施の形態では、線路部６０は、Ｘ方向に長い板状であり、周囲誘電体部７０の内部に埋め込まれている。線路部６０は、周囲誘電体部７０の上面７０ａに向いた上面と、周囲誘電体部７０の下面７０ｂに向いた下面とを有している。線路部６０における電磁波の伝搬方向は、Ｘ方向である。図１０は、線路部６０における電磁波の伝搬方向すなわちＸ方向に直交する断面を示している。この断面において、線路部６０の形状は四角形、特に長方形であり、周囲誘電体部７０の形状も長方形である。

接地導体８０は、周囲誘電体部７０の下面７０ｂに配置されている。接地導体８０は、側面７０ｃと下面７０ｂとの間の稜線から離れた位置から、側面７０ｄと下面７０ｂとの間の稜線の位置まで延びている。

周囲誘電体部７０の少なくとも一部は、第１の実施の形態で説明した磁性誘電体によって構成されていてもよい。言い換えると、周囲誘電体部７０の少なくとも一部は、１より大きい比透磁率を有していてもよい。この場合、周囲誘電体部７０の少なくとも一部（磁性誘電体）の比透磁率は、１．０２以上であることが好ましい。なお、周囲誘電体部７０の少なくとも一部を構成する磁性誘電体は、第２の誘電体の少なくとも一部である。従って、磁性誘電体は、前述の第２の比誘電率Ｅ２を有している。

本実施の形態では、特に、周囲誘電体部７０の全体が、１種類の第２の誘電体によって構成されている。従って、周囲誘電体部７０の全体が、同じ比誘電率と同じ比透磁率を有している。上記の１種類の第２の誘電体は、磁性を有さない誘電体すなわち比透磁率が１の誘電体でもよいし、磁性誘電体でもよい。

電子部品５１は、更に、周囲誘電体部７０の側面７０ｄに配置された導体層５３を備えている。導体層５３は、側面７０ｄの全体を覆い、接地導体８０に電気的に接続されている。接地導体８０と導体層５３は、グランドに接続される。接地導体８０と導体層５３は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属によって構成されている。

線路部６０は、Ｘ方向の一方の端に位置して周囲誘電体部７０の側面７０ｃに露出した端部６０ａを有している。端部６０ａとは反対側の線路部６０の端部は、導体層５３に接続されている。

本実施の形態に係る誘電体線路５２の構造は、マイクロストリップ線路の構造に類似している。本実施の形態に係る誘電体線路５２がマイクロストリップ線路と異なる点は、マイクロストリップ線路における導体線路の代わりに第１の誘電体よりなる線路部６０を備えている点である。

本実施の形態に係る電子部品５１は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有する共振器を備えている。この共振器は、誘電体線路５２を用いて構成されている。より具体的に説明すると、本実施の形態に係る誘電体線路５２は、マイクロストリップ線路と同様に分布定数線路として機能する。そして、この誘電体線路５２によって、先端短絡１／４波長共振器が構成されている。この先端短絡１／４波長共振器は、並列共振回路と等価である。従って、本実施の形態における共振器である先端短絡１／４波長共振器の等価回路は、図４に示したようになる。以下、本実施の形態における共振器を、第１の実施の形態と同様に符号３０を付して表す。本実施の形態では、線路部６０の端部６０ａが、先端短絡１／４波長共振器の開放端および図４における入出力端子３３を構成している。なお、周囲誘電体部７０の側面７０ｃに、線路部６０の端部６０ａに接続された導体層を設け、この導体層を入出力端子３３としてもよい。あるいは、周囲誘電体部７０の内部に、下端が線路部６０における端部６０ａの近傍の部分に接続され、上端が周囲誘電体部７０の上面７０ａに露出するスルーホールを設け、このスルーホールの上端を入出力端子３３としてもよい。端部６０ａとは反対側の線路部６０の端部は、導体層５３に接続されて、先端短絡１／４波長共振器の短絡端を構成している。

本実施の形態における第１の比誘電率Ｅ１、第２の比誘電率Ｅ２および磁性誘電体の比透磁率のそれぞれの好ましい範囲と、第１の誘電体、第２の誘電体および磁性誘電体のそれぞれの材料の例は、第１の実施の形態と同じである。

次に、本実施の形態に係る誘電体線路５２および電子部品５１の作用について説明する。線路部６０の端部６０ａによって構成された入出力端子３３には、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数を含む任意の周波数の電力が供給される。この電力に起因して、線路部６０に電磁波が励起される。線路部６０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる。線路部６０が伝搬させる電磁波の１つ以上の周波数は、共振器３０の共振周波数を含む。この共振器３０は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数で共振する。入出力端子３３の電位は、入出力端子３３に供給される電力の周波数が共振周波数と一致するときに最大値になり、入出力端子３３に供給される電力の周波数が共振周波数から離れるに従って減少する。

第２の誘電体が磁性誘電体である場合には、第２の誘電体が磁性を有さない場合に比べて、誘電体線路５２のインダクタンスを大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数を低下させることが可能になる。本実施の形態に係る誘電体線路５２および電子部品５１のその他の作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第４の実施の形態］
次に、図１１ないし図１３を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品について説明する。図１１は、本実施の形態に係る誘電体線路および電子部品を示す斜視図である。図１２は、図１１に示した電子部品の平面図である。図１３は、図１１に示した誘電体線路の断面を示す断面図である。

本実施の形態に係る誘電体線路５２および電子部品５１では、周囲誘電体部７０の構成が第３の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態では、周囲誘電体部７０は、磁性誘電体によって構成された磁性誘電体部７１と、磁性を有さない誘電体によって構成された非磁性誘電体部７２とを含んでいる。磁性誘電体部７１は、線路部６０における電磁波の伝搬方向すなわちＸ方向に直交する断面において、線路部６０の周囲に存在する。本実施の形態では、特に、上記断面において、磁性誘電体部７１は、線路部６０の外周全体に接している。上記断面において、磁性誘電体部７１の外縁の形状は、例えば長方形である。非磁性誘電体部７２は、上記断面において、磁性誘電体部７１の周囲に存在している。

磁性誘電体部７１と非磁性誘電体部７２は、第１の実施の形態で説明した第２の比誘電率Ｅ２を有している。磁性誘電体部７１は、１より大きい比透磁率を有している。磁性誘電体部７１の比透磁率は、１．０２以上であることが好ましい。また、磁性誘電体部７１の比透磁率は、３０以下であることが好ましい。磁性誘電体部７１を構成する磁性誘電体の材料の例は、第１の実施の形態で説明した通りである。非磁性誘電体部７２を構成する誘電体の材料の例は、第１の実施の形態において説明した、第２の誘電体が磁性を有さない場合における第２の誘電体を構成する誘電体材料の例と同じである。

本実施の形態に係る誘電体線路５２および電子部品５１のその他の構成は、第３の実施の形態と同様である。また、本実施の形態に係る誘電体線路５２および電子部品５１の作用および効果は、第３の実施の形態において、周囲誘電体部７０を構成する第２の誘電体が磁性誘電体である場合と同様である。

以下、本発明の誘電体線路に関して行った第１ないし第４のシミュレーションの結果について説明する。

［第１のシミュレーション］
始めに、第１のシミュレーションについて説明する。第１のシミュレーションでは、それぞれ本発明の誘電体線路を用いて構成された第１および第２の電子部品を設計した。第１の電子部品は、１ＧＨｚの共振周波数を有する第１の共振器を備えている。第２の電子部品は、１０ＧＨｚの共振周波数を有する第２の共振器を備えている。

初めに、図１４および図１５を参照して、第１の電子部品１０１について説明する。図１４は、第１の電子部品１０１の斜視図である。図１５は、第１の電子部品１０１の平面図である。第１の電子部品１０１の構成は、基本的には、図１に示した第１の実施の形態に係る電子部品１と同じである。なお、図１５では、導体層３を省略している。

第１の電子部品１０１における各部の寸法は、以下の通りである。図１４に示したように、線路部１０のＺ方向の長さは３ｍｍである。周囲誘電体部２０のＸ方向の長さとＹ方向の長さは、それぞれ４．５ｍｍと３．２ｍｍである。図１５に示したように、Ｚ方向に直交する断面における線路部１０の直径は１ｍｍである。Ｚ方向から見て、導体層４と導体層７が重なる領域は長方形である。この領域のＸ方向の長さとＹ方向の長さは、それぞれ０．８５ｍｍと２．２ｍｍである。導体層４と導体層７の間隔は０．０３ｍｍである。線路部１０のＺ方向の長さに比べて、導体層７の厚みと、導体層４と導体層７の間隔は、十分に小さいため、周囲誘電体部２０のＺ方向の長さは約３ｍｍである。

第１の電子部品１０１において、線路部１０を構成する第１の誘電体の第１の比誘電率Ｅ１は１０００である。第１の誘電体の誘電正接は０．００１である。周囲誘電体部２０を構成する第２の誘電体の第２の比誘電率Ｅ２は１０である。第２の誘電体の比透磁率は２０である。導体層４，７とその間の周囲誘電体部２０の一部によって構成されたキャパシタ３２（図４参照）のキャパシタンスは、５．７９２ｐＦである。第１の共振器は、インダクタ３１とキャパシタ３２によって構成されている。インダクタ３１は、線路部１０によって構成されている。

次に、図１６および図１７を参照して、第２の電子部品１０２について説明する。図１６は、第２の電子部品１０２の斜視図である。図１７は、第２の電子部品１０２の平面図である。第２の電子部品１０２の構成は、基本的には、図１に示した第１の実施の形態に係る電子部品１と同じである。なお、図１７では、導体層３を省略している。

第２の電子部品１０２における各部の寸法は、以下の通りである。図１６に示したように、線路部１０のＺ方向の長さは１．５ｍｍである。周囲誘電体部２０のＸ方向の長さとＹ方向の長さは、それぞれ４．５ｍｍと３．２ｍｍである。図１７に示したように、Ｚ方向に直交する断面における線路部１０の直径は０．６ｍｍである。Ｚ方向から見て、導体層４と導体層７が重なる領域は長方形である。この領域のＸ方向の長さとＹ方向の長さは、それぞれ０．２５ｍｍと１ｍｍである。導体層４と導体層７の間隔は０．０３ｍｍである。線路部１０のＺ方向の長さに比べて、導体層７の厚みと、導体層４と導体層７の間隔は、十分に小さいため、周囲誘電体部２０のＺ方向の長さは約１．５ｍｍである。

第２の電子部品１０２において、線路部１０を構成する第１の誘電体の第１の比誘電率Ｅ１は１０００である。第１の誘電体の誘電正接は０．００１である。周囲誘電体部２０を構成する第２の誘電体の第２の比誘電率Ｅ２は１０である。第２の誘電体の比透磁率は１である。導体層４，７とその間の周囲誘電体部２０の一部によって構成されたキャパシタ３２（図４参照）のキャパシタンスは、０．８５１ｐＦである。第２の共振器は、インダクタ３１とキャパシタ３２によって構成されている。インダクタ３１は、線路部１０によって構成されている。

図１８は第１の電子部品１０１の反射減衰特性を示している。図１８において、横軸は周波数、縦軸は反射減衰量である。図１８に示したように、第１の電子部品１０１の反射減衰特性では、１ＧＨｚにおいて反射減衰量が極大値をとっている。このことから、第１の電子部品１０１の第１の共振器は、１ＧＨｚの共振周波数を有することが分かる。また、このことから、第１の電子部品１０１の線路部１０が、少なくとも１ＧＨｚの周波数の電磁波を伝搬させることが可能であることが分かる。

図１９は第２の電子部品１０２の反射減衰特性を示している。図１９において、横軸は周波数、縦軸は反射減衰量である。図１９に示したように、第２の電子部品１０２の反射減衰特性では、１０ＧＨｚにおいて反射減衰量が極大値をとっている。このことから、第２の電子部品１０２の第２の共振器は、１０ＧＨｚの共振周波数を有することが分かる。また、このことから、第２の電子部品１０２の線路部１０が、少なくとも１０ＧＨｚの周波数の電磁波を伝搬させることが可能であることが分かる。

また、第１のシミュレーションの結果から、電子部品における各部の寸法や、第１の比誘電率Ｅ１や、第２の比誘電率Ｅ２や、第２の誘電体の比透磁率を調整することによって、１ＧＨｚと１０ＧＨｚの間の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる線路部１０と、この線路部１０を含み、１ＧＨｚと１０ＧＨｚの間の共振周波数を有する共振器を備えた電子部品を実現できることは明らかである。

第１の電子部品１０１と第２の電子部品１０２では、線路部１０を構成する第１の誘電体の第１の比誘電率Ｅ１は１０００である。第１の比誘電率Ｅ１が大きくなるほど、電磁波が線路部１０の内部を伝搬しやすくなる。そのため、第１の比誘電率Ｅ１が１０００以上であれば、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させる線路部１０と、この線路部１０を含み、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有する共振器を備えた電子部品を実現できることは明らかである。

［第２のシミュレーション］
次に、第２のシミュレーションについて説明する。第２のシミュレーションでは、第１の実施の形態に係る電子部品１における線路部１０の形状、第１の比誘電率Ｅ１、第２の比誘電率Ｅ２、および共振器３０の共振周波数の関係を調べた。第２のシミュレーションでは、第２の比誘電率Ｅ２と線路部１０の形状が異なる５つの電子部品１のモデルＡ〜Ｅを用いた。モデルＡ〜Ｅにおける第２の比誘電率Ｅ２とＺ方向に直交する断面における線路部１０の直径Ｄと線路部１０のＺ方向の長さＬを、下記の表１に示す。第１の誘電体と第２の誘電体の比透磁率は、いずれも１である。

第２のシミュレーションでは、モデルＡ〜Ｅについて、第１の誘電率Ｅ１と共振器３０の共振周波数との関係を調べた。なお、キャパシタ３２のキャパシタンスは３ｐＦとした。第２のシミュレーションの結果を、図２０に示す。図２０において、横軸は第１の比誘電率Ｅ１であり、縦軸は共振器３０の共振周波数である。

図２０に示した結果から、線路部１０が大きくなるほど、また、第１の誘電率Ｅ１が大きくなるほど、共振周波数が低くなることが分かる。ただし、第１の比誘電率Ｅ１が５０万以上になると、線路部１０の大きさに関わらず、共振周波数はほぼ一定になる。そのため、第１の比誘電率Ｅ１は、５０万以下であることが好ましい。

［第３のシミュレーション］
次に、第３のシミュレーションについて説明する。第３のシミュレーションでは、第２の実施の形態に係る電子部品１に関して、第１の比誘電率Ｅ１、磁性誘電体部２１の比透磁率、共振器３０の共振周波数、および共振器３０の無負荷Ｑ値の関係を調べた。第３のシミュレーションで用いた電子部品１のモデルでは、Ｚ方向に直交する断面における線路部１０の直径を１５０μｍとし、Ｚ方向に直交する断面における磁性誘電体部２１の厚みを２５μｍとし、Ｚ方向に直交する断面における磁性誘電体部２１の外周の直径を２００μｍとし、線路部１０のＺ方向の長さを４６０μｍとし、キャパシタ３２のキャパシタンスを３ｐＦとした。また、第２の比誘電率Ｅ２を７５とし、第１の誘電体の誘電正接と磁性誘電体部２１の誘電正接をいずれも０．００１とした。第３のシミュレーションの結果を、下記の表２に示す。なお、ここでは、磁性誘電体部２１の比透磁率を記号μで表す。また、周囲誘電体部２０の全体が磁性を有さない場合を、便宜上、磁性誘電体部２１の比透磁率μが１．０である場合として表している。

第３のシミュレーションでは、第３のシミュレーションで用いた電子部品１のモデルにおける線路部１０の代わりに、線路部１０と同じ形状でＡｇよりなる導体線路部を設け、磁性誘電体部２１の比透磁率を１．０とした比較例のモデルについても、共振器の共振周波数と共振器の無負荷Ｑ値を求めた。比較例のモデルでは、共振器の共振周波数は４．５２ＧＨｚであり、共振器の無負荷Ｑ値は１３０．９であった。

表２に示した第１の比誘電率Ｅ１と磁性誘電体部２１の比透磁率μの条件のときに、第３のシミュレーションで用いた電子部品１のモデルでは、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数と、比較例のモデルにおける無負荷Ｑ値よりも大きい無負荷Ｑ値が得られている。

図２１は、第３のシミュレーションの結果の一部、具体的には、第１の比誘電率Ｅ１が５，０００である場合についての磁性誘電体部２１の比透磁率μと共振器３０の共振周波数との関係を示している。図２１において、横軸は磁性誘電体部２１の比透磁率μであり、縦軸は共振器３０の共振周波数である。図２１では、第１の比誘電率Ｅ１が５，０００である場合についての磁性誘電体部２１の比透磁率μと共振周波数との関係を、複数の三角の点とそれらを結ぶ曲線で表している。また、図２１では、比較例のモデルにおける共振器の共振周波数を一点鎖線で示している。

表２および図２１から、第３のシミュレーションで用いた電子部品１のモデルでは、第１の比誘電率Ｅ１が５，０００であるとき、磁性誘電体部２１の比透磁率μが１．０２以上であれば、１０ＧＨｚ以下の共振周波数が得られることが分かる。また、表２および図２１から、磁性誘電体部２１の比透磁率μが大きくなるほど、共振周波数が低くなることが分かる。従って、磁性誘電体部２１の比透磁率μが大きいほど、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有する共振器３０を備えた電子部品１を実現しやすくなる。ただし、磁性誘電体部２１の比透磁率μが大きくなるほど、磁性誘電体部２１における磁性体の損失が大きくなる。磁性誘電体部２１の比透磁率μは、最大で３０程度あれば十分である。

［第４のシミュレーション］
次に、第４のシミュレーションについて説明する。第４のシミュレーションでは、第１および第２の実施の形態に係る誘電体線路２における線路部１０の近傍の磁界強度を調べた。図２２の（ａ）〜（ｅ）は、異なる条件の５つの誘電体線路２のモデルを示している。（ａ）〜（ｄ）に示した４つのモデルは、第１の実施の形態に係る誘電体線路２のモデルである。（ａ）〜（ｄ）に示した４つのモデルでは、Ｚ方向に直交する断面における線路部１０の直径を１５０μｍとし、第２の比誘電率Ｅ２を７とし、周囲誘電体部２０の透磁率を１とした。また、（ａ）〜（ｄ）に示した４つのモデルでは、第１の比誘電率Ｅ１を、それぞれ、１，０００、２，０００、５，０００、１０，０００とした。また、（ａ）〜（ｄ）に示した４つのモデルでは、いずれも、第１の誘電体の誘電正接を０．００１とした。

図２２の（ｅ）に示したモデルは、第２の実施の形態に係る誘電体線路２のモデルである。図２２の（ｅ）に示したモデルでは、Ｚ方向に直交する断面における線路部１０の直径を１５０μｍとし、Ｚ方向に直交する断面における磁性誘電体部２１の厚みを２５μｍとし、Ｚ方向に直交する断面における磁性誘電体部２１の外周の直径を２００μｍとした。また、図２２の（ｅ）に示したモデルでは、第１の比誘電率Ｅ１を１０，０００とし、第１の誘電体の誘電正接を０．００１とし、第２の比誘電率Ｅ２を７とし、磁性誘電体部２１の比透磁率μを５とした。

図２２の（ａ）〜（ｅ）には、線路部１０の近傍の１２点の位置における磁界強度を矢印で示している。矢印の大きさは、磁界強度が大きいほど大きい。図２２の（ａ）〜（ｄ）に示したように、第１の比誘電率Ｅ１が大きくなるほど、線路部１０の近傍の磁界強度が大きくなっている。このことから、第１の比誘電率Ｅ１が大きくなるほど、誘電体線路２のインダクタンスを大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数を低くすることが可能になることが分かる。

また、図２２の（ｄ）と（ｅ）から、周囲誘電体部２０が磁性誘電体部２１を含むことにより、周囲誘電体部２０の全体が磁性を有さない場合に比べて、線路部１０の近傍の磁界強度が大きくなることが分かる。このことから、周囲誘電体部２０の少なくとも一部が磁性を有することにより、誘電体線路２のインダクタンスを大きくすることが可能になり、これにより、共振器３０の共振周波数を低くすることが可能になることが分かる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品について説明する。図２３は、本実施の形態に係る電子部品の平面図である。図２４は、図２３に示した電子部品の斜視図である。

本実施の形態に係る電子部品２００は、２つの共振器を含むバンドパスフィルタを実現している。電子部品２００は、上面を有する誘電体基板２０１と、この誘電体基板２０１の上面上に配置された４つの導体層２１１，２１２，２１３，２１４を備えている。誘電体基板２０１の比誘電率は、２．６である。

導体層２１１，２１２は、いずれも一方向に長く、この一方向に並ぶように配置されている。導体層２１１，２１２の間には、所定の大きさの間隙２１０が形成されている。ここで、導体層２１１，２１２が並ぶ方向をＸ方向と定義し、誘電体基板２０１の上面に平行でＸ方向に直交する方向をＹ方向と定義する。導体層２１３，２１４は、導体層２１１，２１２を挟むように、導体層２１１，２１２のＹ方向の両側に配置されている。

導体層２１３は、導体層２１１，２１２に対して一定の間隔をあけて配置されている。導体層２１４は、導体層２１１，２１２に向いた側部２１４ａを有している。この側部２１４ａは、側部２１４ａに向いた導体層２１１の側部に対して第１の間隔をあけて対向する第１の部分２１４ａ１と、側部２１４ａに向いた導体層２１２の側部に対して第２の間隔をあけて対向する第２の部分２１４ａ２と、第１の部分２１４ａ１と第２の部分２１４ａ２の間に位置する第３の部分２１４ａ３とを有している。第３の部分２１４ａ３は、側部２１４ａに向いた導体層２１１，２１２の側部に対して第３の間隔をあけて対向している。第１の間隔と第２の間隔の大きさは等しい。第３の間隔の大きさは、第１および第２の間隔の大きさよりも大きい。

誘電体基板２０１および導体層２１１，２１２，２１３，２１４は、コプレーナ線路を構成している。導体層２１３，２１４は、グランドに接続される。導体層２１１，２１２は、高周波信号を伝送する。

電子部品２００は、更に、２つの誘電体ブロック２２１，２３１と、２つのチップ状のキャパシタ２２２，２３２を備えている。誘電体ブロック２２１，２３１は、いずれもＹ方向に長い直方体形状を有している。誘電体ブロック２２１のＹ方向の一端の近傍の部分は、導体層２１４の上面のうち、側部２１４ａの第３の部分２１４ａ３の近傍の部分に接し、誘電体ブロック２２１のＹ方向の他端の近傍の部分は、導体層２１１の上面に接している。誘電体ブロック２３１のＹ方向の一端の近傍の部分は、導体層２１４の上面のうち、側部２１４ａの第３の部分２１４ａ３の近傍の部分に接し、誘電体ブロック２３１のＹ方向の他端の近傍の部分は、導体層２１２の上面に接している。キャパシタ２２２は、導体層２１１と導体層２１３とを接続している。キャパシタ２３２は、導体層２１２と導体層２１３とを接続している。キャパシタ２２２，２３２のキャパシタンスは、いずれも０．６ｐＦである。

誘電体ブロック２２１，２３１のＹ方向の長さは、いずれも１．６ｍｍである。Ｙ方向に直交する誘電体ブロック２２１，２３１の断面の形状は、いずれも、一辺の長さが０．５ｍｍの正方形である。誘電体ブロック２２１，２３１は、いずれも、チタン酸バリウムストロンチウムによって形成されている。誘電体ブロック２２１，２３１は、本実施の形態に係る誘電体線路における線路部を構成する。誘電体ブロック２２１，２３１の比誘電率、すなわち第１の比誘電率Ｅ１は、いずれも１０００である。誘電体ブロック２２１，２３１における電磁波の伝搬方向はＹ方向である。誘電体ブロック２２１，２３１における電磁波の伝搬方向すなわちＹ方向に直交する断面において、誘電体ブロック２２１，２３１の形状は四角形である。

電子部品２００は、更に、第２の比誘電率Ｅ２を有する第２の誘電体よりなる図示しない周囲誘電体部を備えている。この周囲誘電体部は、誘電体ブロック２２１，２３１における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、誘電体ブロック２２１，２３１の周囲に存在する。周囲誘電体部を構成する第２の誘電体は、誘電体材料であってもよいし、空気であってもよい。電子部品２００は、誘電体ブロック２２１と周囲誘電体部とによって構成された誘電体線路と、誘電体ブロック２３１と周囲誘電体部とによって構成された誘電体線路とを備えている。

図２５は、図２３に示した電子部品２００の回路構成を示す回路図である。電子部品２００は、入力端２４１と、出力端２４２と、共振器２２０，２３０と、キャパシタ２４０とを備えている。共振器２２０は、並列に接続された誘電体ブロック２２１とキャパシタ２２２によって構成されている。共振器２３０は、並列に接続された誘電体ブロック２３１とキャパシタ２３２によって構成されている。誘電体ブロック２２１，２３１は、それぞれインダクタとして機能する。

入力端２４１は、導体層２１１によって構成されている。誘電体ブロック２２１の一端とキャパシタ２２２の一端は、入力端２４１（導体層２１１）に接続されている。誘電体ブロック２２１の他端は、グランド（導体層２１４）に接続されている。キャパシタ２２２の他端は、グランド（導体層２１３）に接続されている。

出力端２４２は、導体層２１２によって構成されている。誘電体ブロック２３１の一端とキャパシタ２３２の一端は、出力端２４２（導体層２１２）に接続されている。誘電体ブロック２３１の他端は、グランド（導体層２１４）に接続されている。キャパシタ２３２の他端は、グランド（導体層２１３）に接続されている。

キャパシタ２４０は、導体層２１１，２１２と、これらの間の間隙２１０とによって構成されている。キャパシタ２４０の一端は入力端２４１（導体層２１１）に接続され、キャパシタ２４０の他端は出力端２４２（導体層２１２）に接続されている。

共振器２２０と共振器２３０は、電磁界結合している。この電磁界結合は、誘電体ブロック２２１，２３１間の誘導結合と、キャパシタ２４０による容量結合とを含む。

実際に共振器２２０，２３０を作製したところ、共振器２２０，２３０の共振周波数は７．０４ＧＨｚ、無負荷Ｑ値は９８．６であった。共振器２２０，２３０と比較するために、誘電体ブロック２２１の代わりにＡｇよりなる導体層によって構成されたインダクタを設け、このインダクタとキャパシタ２２２とによって構成された比較例の共振器も作製した。この比較例の共振器の共振周波数は５．８６ＧＨｚ、無負荷Ｑ値は６０．４であった。このように、本実施の形態によれば、比較例の共振器に比べて無負荷Ｑ値が大きい共振器を実現できることが確認された。

図２６は、図２３に示した電子部品２００の周波数特性を示す特性図である。図２６において、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。図２６において、記号Ｓ１を付した曲線は、電子部品２００の通過減衰特性を示し、記号Ｓ２を付した曲線は、電子部品２００の反射減衰特性を示している。図２６から、電子部品２００がバンドパスフィルタを実現していることが分かる。このバンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数は７．８ＧＨｚであり、通過帯域幅は０．６ＧＨｚである。なお、バンドパスフィルタの通過帯域は、通過減衰特性Ｓ１における減衰量が３ｄＢ以下となる周波数範囲である。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態に係る誘電体線路および電子部品について説明する。図２７は、本実施の形態に係る電子部品の斜視図である。図２８は、図２７に示した電子部品の内部を示す斜視図である。図２７に示したように、本実施の形態に係る電子部品３００は、直方体形状を有している。ここで、図２７に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。電子部品３００は、Ｚ方向の両端に位置する上面３００ａおよび下面３００ｂと、Ｘ方向の両端に位置する２つの側面３００ｃ，３００ｄと、Ｙ方向の両端に位置する２つの側面３００ｅ，３００ｆとを有している。図２７に示したように、電子部品３００のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の寸法は、それぞれ例えば、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．３５ｍｍである。

図２８に示したように、電子部品３００は、インダクタ部３１０とキャパシタ部３５０とを備えている。図２９は、キャパシタ部３５０を示す斜視図である。インダクタ部３１０は、キャパシタ部３５０の上に配置されている。図２７に示したように、電子部品３００は、更に、インダクタ部３１０とキャパシタ部３５０を覆う絶縁材料よりなる被覆層３０９を備えている。

電子部品３００は、側面３００ｃに露出した入力端子３０１（図２８および図２９参照）と、側面３００ｄに露出した出力端子３０２と、側面３００ｅ，３００ｆに露出したグランド端子３０３，３０４（図２９参照）と、上面３００ａに露出した外部シールド層３０５と、下面３００ｂに露出したグランド層３０６とを備えている。入力端子３０１、出力端子３０２、グランド端子３０３，３０４、外部シールド層３０５およびグランド層３０６は、導体によって構成されている。グランド端子３０３，３０４は、グランド層３０６に電気的に接続されている。インダクタ部３１０は、Ｘ方向に並べて配置された６つの誘電体線路を含んでいる。この６つの誘電体線路については、後で詳しく説明する。

図２９に示したように、キャパシタ部３５０は、グランド層３０６の上方に配置された６つのキャパシタ用導体層３５１を有している。６つのキャパシタ用導体層３５１は、Ｘ方向に並べて配置されている。入力端子３０１に最も近いキャパシタ用導体層３５１は、入力端子３０１に電気的に接続されている。出力端子３０２に最も近いキャパシタ用導体層３５１は、出力端子３０２に電気的に接続されている。

キャパシタ部３５０は、更に、グランド層３０６と６つのキャパシタ用導体層３５１の間に配置された５つのキャパシタ用導体層３５２を有している。Ｚ方向から見たときに、１つのキャパシタ用導体層３５２は、隣接する２つのキャパシタ用導体層３５１に重なるように配置されている。

キャパシタ部３５０は、更に、グランド層３０６と６つのキャパシタ用導体層３５１と５つのキャパシタ用導体層３５２を保持する誘電体基板３５３を有している。誘電体基板３５３の比誘電率は、例えば１００である。誘電体基板３５３の比透磁率は１である。

インダクタ部３１０における１つの誘電体線路と、その下に位置するキャパシタ部３５０の一部とを合わせた部分を、共振器部分３６０と呼ぶ。電子部品３００は、Ｘ方向に並べて配置された６つの共振器部分３６０を備えている。

図３０は、１つの共振器部分３６０の内部を示す斜視図である。図３０は、特に、出力端子３０２に最も近い共振器部分３６０を示している。図３０に示したように、誘電体線路３１１は、線路部３１２と、この線路部３１２の周囲に存在する周囲誘電体部３１３とを有している。線路部３１２は、周囲誘電体部３１３に埋め込まれている。周囲誘電体部３１３は、直方体形状を有している。Ｘ方向から見た線路部３１２の全体の形状は、ミアンダ形状である。線路部３１２における電磁波の伝搬方向は、線路部３１２が延びる方向である。周囲誘電体部３１３は、線路部３１２における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部３１２の周囲に存在する。本実施の形態では、特に、上記断面において、周囲誘電体部３１３は、線路部３１２の外周全体に接している。また、上記断面において、線路部３１２の形状は四角形、特に長方形である。

線路部３１２は、第１の比誘電率Ｅ１を有する第１の誘電体によって構成されている。本実施の形態において、第１の比誘電率Ｅ１は例えば５００，０００であり、第１の誘電体の誘電正接は例えば０．００１である。周囲誘電体部３１３は、第２の比誘電率Ｅ２を有する第２の誘電体によって構成されている。本実施の形態において、第２の比誘電率Ｅ２は例えば２０であり、第２の誘電体の誘電正接は例えば０．００１である。また、第２の誘電体の比透磁率は、例えば１〜２３の範囲内である。

１つの共振器部分３６０は、１つのキャパシタ用導体層３５１を含んでいる。線路部３１２の一端はキャパシタ用導体層３５１に接続されている。また、１つの共振器部分３６０は、線路部３１２の他端とグランド層３０６とを接続する導体部３５４を含んでいる。導体部３５４は、誘電体基板３５３内に埋め込まれている。

図３０に示したように、共振器部分３６０のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の寸法は、それぞれ例えば、０．１５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．３５ｍｍである。

電子部品３００は、隣接する２つの共振器部分３６０の間と、Ｘ方向の両端に位置する２つの共振器部分３６０のそれぞれの外側の面に配置された複数の区画シールド層３６１を備えている。図３１は、１つの共振器部分３６０と、その両側に位置する２つの区画シールド層３６１とを示している。

図３２は、Ｘ方向から見た共振器部分３６０の正面図である。図３３は、Ｙ方向から見た共振器部分３６０の側面図である。図３２に示したように、Ｘ方向から見た線路部３１２の幅は、例えば３０μｍである。また、図３３に示したように、Ｙ方向から見た線路部３１２の厚みは、例えば５μｍである。

図３４は、電子部品３００の回路構成を示す回路図である。電子部品３００は、入力端子３０１と、出力端子３０２と、６つの共振器３７１〜３７６と、６つのキャパシタ３８１〜３８６と、２つのインダクタ３８８，３８９とを備えている。６つの共振器３７１〜３７６のうちの、隣接する任意の２つの共振器は、電磁界結合している。

共振器３７１は、インダクタ３７１Ｌ１，３７１Ｌ２とキャパシタ３７１Ｃによって構成されている。インダクタ３７１Ｌ１，３７１Ｌ２の各一端は、入力端子３０１に接続されている。キャパシタ３７１Ｃの一端は、インダクタ３７１Ｌ２の他端に接続されている。インダクタ３７１Ｌ１は、入力端子３０１に最も近い線路部３１２によって構成されている。インダクタ３７１Ｌ２は、入力端子３０１に最も近いキャパシタ用導体層３５１によって構成されている。キャパシタ３７１Ｃは、入力端子３０１に最も近いキャパシタ用導体層３５１と、グランド層３０６と、それらの間の誘電体基板３５３の一部によって構成されている。

共振器３７２は、インダクタ３７２Ｌとキャパシタ３７２Ｃによって構成されている。共振器３７３は、インダクタ３７３Ｌとキャパシタ３７３Ｃによって構成されている。共振器３７４は、インダクタ３７４Ｌとキャパシタ３７４Ｃによって構成されている。共振器３７５は、インダクタ３７５Ｌとキャパシタ３７５Ｃによって構成されている。

インダクタ３７２Ｌ，３７３Ｌ，３７４Ｌ，３７５Ｌは、入力端子３０１に最も近い線路部３１２および出力端子３０２に最も近い線路部３１２を除く４つの線路部３１２によって構成されている。キャパシタ３７２Ｃ，３７３Ｃ，３７４Ｃ，３７５Ｃは、入力端子３０１に接続されたキャパシタ用導体層３５１および出力端子３０２に接続されたキャパシタ用導体層３５１を除く４つのキャパシタ用導体層３５１と、グランド層３０６と、それらの間の誘電体基板３５３の一部によって構成されている。

共振器３７６は、インダクタ３７６Ｌ１，３７６Ｌ２とキャパシタ３７６Ｃによって構成されている。インダクタ３７６Ｌ１，３７６Ｌ２の各一端は、出力端子３０２に接続されている。キャパシタ３７６Ｃの一端は、インダクタ３７６Ｌ２の他端に接続されている。インダクタ３７６Ｌ１は、出力端子３０２に最も近い線路部３１２によって構成されている。インダクタ３７６Ｌ２は、出力端子３０２に最も近いキャパシタ用導体層３５１によって構成されている。キャパシタ３７６Ｃは、出力端子３０２に最も近いキャパシタ用導体層３５１と、グランド層３０６と、それらの間の誘電体基板３５３の一部によって構成されている。

キャパシタ３８１の一端は、インダクタ３７１Ｌ１，３７１Ｌ２の各一端に接続されている。キャパシタ３８１の他端は、インダクタ３７２Ｌとキャパシタ３７２Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８２の一端は、インダクタ３７２Ｌとキャパシタ３７２Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８２の他端は、インダクタ３７３Ｌとキャパシタ３７３Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８３の一端は、インダクタ３７３Ｌとキャパシタ３７３Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８３の他端は、インダクタ３７４Ｌとキャパシタ３７４Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８４の一端は、インダクタ３７４Ｌとキャパシタ３７４Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８４の他端は、インダクタ３７５Ｌとキャパシタ３７５Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８５の一端は、インダクタ３７５Ｌとキャパシタ３７５Ｃの各一端に接続されている。キャパシタ３８５の他端は、インダクタ３７６Ｌ１，３７６Ｌ２の各一端に接続されている。

キャパシタ３８１〜３８５は、５つのキャパシタ用導体層３５２と、６つのキャパシタ用導体層３５１と、それらの間の誘電体基板３５３の一部によって構成されている。キャパシタ３８１〜３８５の各々は、１つのキャパシタ用導体層３５２と、その両側に位置する２つのキャパシタ用導体層３５１と、それらの間の誘電体基板３５３の一部によって構成されている。

インダクタ３８８の一端は、インダクタ３７１Ｌ１，３７２Ｌ，３７３Ｌ，３７４Ｌ，３７５Ｌ，３７６Ｌ１の各他端に接続されている。インダクタ３８８の他端は、グランドに接続されている。インダクタ３８９の一端は、キャパシタ３７１Ｃ，３７２Ｃ，３７３Ｃ，３７４Ｃ，３７５Ｃ，３７６Ｃの各他端に接続されている。インダクタ３８９の他端は、グランドに接続されている。インダクタ３８８，３８９は、グランド層３０６によって構成されている。

キャパシタ３８６の一端は入力端子３０１に接続され、キャパシタ３８６の他端は出力端子３０２に接続されている。キャパシタ３８６は、入力端子３０１に最も近い線路部３１２と出力端子３０２に最も近い線路部３１２との間に発生する分布容量によって構成されている。

電子部品３００は、６段擬似楕円関数型バンドパスフィルタを実現している。図３５は、シミュレーションによって求めた電子部品３００の通過減衰特性の一例を示す特性図である。図３５において、横軸は周波数、縦軸は通過減衰量である。この例では、周囲誘電体部３１３を構成する第２の誘電体の比透磁率を２３とし、キャパシタ３７１Ｃ〜３７６Ｃのキャパシタンスをそれぞれ１．４ｐＦとしている。図３５に示した例では、電子部品３００は、通過帯域の中心周波数が２．４３ＧＨｚのバンドパスフィルタを実現している。

次に、本実施の形態における共振器部分３６０に関して行った第５のシミュレーションについて説明する。この第５のシミュレーションでは、周囲誘電体部３１３を構成する第２の誘電体の比透磁率および誘電正接と、共振器部分３６０によって構成された共振器の共振周波数および無負荷Ｑ値との関係を調べた。第５のシミュレーションで用いた共振器部分３６０のモデルＭ１〜Ｍ４において、第２の誘電体の比透磁率および誘電正接以外の条件は、前述の例示の通りである。

第５のシミュレーションの結果を下記の表３と図３６に示す。図３６において、横軸は共振器の共振周波数であり、縦軸は無負荷Ｑ値である。第５のシミュレーションでは、第５のシミュレーションで用いた共振器部分３６０のモデルにおける線路部３１２の代わりに、線路部３１２と同じ形状でＡｇよりなる導体線路部を設け、周囲誘電体部３１３の比透磁率を１．０とした比較例のモデルについても、共振器の共振周波数と共振器の無負荷Ｑ値を求めた。比較例のモデルでは、共振器の共振周波数は３．５９ＧＨｚであり、共振器の無負荷Ｑ値は２２であった。図３６では、比較例のモデルにおける共振周波数と無負荷Ｑ値を白抜きの四角の点で表し、モデルＭ１〜Ｍ４における共振周波数と無負荷Ｑ値を、塗りつぶした四角の点で表している。モデルＭ１〜Ｍ４における無負荷Ｑ値は、いずれも、比較例のモデルにおける無負荷Ｑ値よりも大きくなっている。図３６中の矢印は、モデルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の順に無負荷Ｑ値が大きくなっていくことを表している。

表３および図３６から、第５のシミュレーションで用いた共振器部分３６０のモデルでは、周囲誘電体部３１３の比透磁率が大きくなるほど、共振周波数が低くなると共に無負荷Ｑ値が大きくなることが分かる。従って、周囲誘電体部３１３の比透磁率が大きいほど、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有し、無負荷Ｑ値が大きい共振器を実現しやすくなる。また、表３および図３６から、第２の誘電体の誘電正接を小さくすることにより、共振器の無負荷Ｑ値を大きくすることができることが分かる。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、周囲誘電体部が磁性誘電体部と非磁性誘電体部とを含む場合、磁性誘電体部は、線路部における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、線路部の外周全体のうちの一部にのみ接するように設けられていてもよい。また、本発明の電子部品は、本発明の誘電体線路を用いて構成された共振器を備えたものに限らず、本発明の誘電体線路を含むものであればよい。例えば、本発明の電子部品は、それぞれ本発明の誘電体線路を用いて構成されたアンテナ、方向性結合器、整合回路、変成器等の、共振器以外の回路を備えたものであってもよい。

１…電子部品、２…誘電体線路、１０…線路部、２０…周囲誘電体部、２１…磁性誘電体部、２２…非磁性誘電体部。

Claims (8)

1. 第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる線路部と、
   第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなる周囲誘電体部とを備えた誘電体線路であって、
   前記線路部は、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の１つ以上の周波数の電磁波を伝搬させ、
   前記周囲誘電体部は、前記線路部における電磁波の伝搬方向に直交する断面において、前記線路部の周囲に存在し、
   前記第１の比誘電率は、１０００以上であり、
   前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率よりも小さく、
   前記周囲誘電体部の少なくとも一部は、１．０２以上の比透磁率を有することを特徴とする誘電体線路。
2. 前記第１の比誘電率は、５０万以下であることを特徴とする請求項１記載の誘電体線路。
3. 前記第２の比誘電率は、前記第１の比誘電率の１／１０以下であることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体線路。
4. 前記周囲誘電体部の少なくとも一部の前記比透磁率は、３０以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の誘電体線路。
5. 前記断面における前記線路部の形状は、円形であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の誘電体線路。
6. 前記断面における前記線路部の形状は、四角形であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の誘電体線路。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の誘電体線路を含むことを特徴とする電子部品。
8. １ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有する共振器を備え、前記共振器は、前記誘電体線路を用いて構成されていることを特徴とする請求項７記載の電子部品。

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