JP6080538B2 - フィルタ回路 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、無線通信機器やレーダー装置などに搭載され、マイクロ波帯やミリ波帯などの信号の通過量の低損失化を図るとともに、吸収する帯域の複数帯域化を図ることが可能なフィルタ回路に関するものである。

例えば、無線通信機器やレーダー装置などに搭載されて、マイクロ波帯やミリ波帯の信号を取り扱う高周波装置では、所望の周波数帯域の信号を通過させて、不要な周波数帯域の信号を吸収する機能を備えたフィルタ回路が用いられる。
例えば、特許文献１に開示されているフィルタ回路では、帯域通過フィルタ（１）の通過帯域外の周波数成分が、帯域通過フィルタの入力側（出力側）で開放となる位置（帯域通過フィルタの入力側から帯域通過フィルタを見たインピーダンスが開放となる位置）に帯域通過フィルタ（１）の通過帯域外の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタ（２）を配置して、帯域通過フィルタ（２）の出力側にて、帯域通過フィルタ（２）の特性インピーダンスで終端することにより、帯域通過フィルタ（１）の通過帯域外の周波数成分を吸収させるようにしている。

ここで、インピーダンスが開放となる位置は、一般的にインピーダンスが開放となる長さの線路を配置することで実現することができる。
ただし、帯域通過フィルタの通過帯域外の周波数成分の反射位相は管理（制御）が困難である。また、インピーダンスが開放となる長さは、特定の周波数成分に対して波長倍の長さである。
このため、帯域通過フィルタの通過帯域外の周波数成分が入力側で開放となる位置において、インピーダンスが開放となる周波数成分は、通常、１つの周波数成分となり、任意の複数の周波数成分に対してインピーダンスを開放させることができない。

通常、周波数成分（１）を通過させて、周波数成分（１）以外の周波数成分を反射させる帯域通過フィルタと、周波数成分（２）を反射させて、周波数成分（２）以外の周波数成分（周波数成分（１）を含む）を通過させる帯域阻止フィルタとを比べると、周波数成分（１）の挿入損失は、帯域阻止フィルタより帯域通過フィルタの方が大きい。
したがって、特許文献１に開示されているフィルタ回路では、通過帯域の周波数成分の挿入損失が大きくなることが想定される。

特許文献１に開示されているフィルタ回路では、通過帯域の周波数成分が入力側で開放になっていないため、通過帯域の周波数成分が帯域通過フィルタに入り、その帯域通過フィルタの後段に配置されている通過帯域外の周波数成分を吸収する終端部で、通過帯域の周波数成分が吸収される。
よって、吸収可能な不要周波数帯域の信号に限定があり、また、所望の周波数帯域の信号の挿入損失が大きくなる。

特開第４６４３８４５号（段落番号［０００５］）

従来のフィルタ回路は以上のように構成されているので、任意の１つの周波数成分を吸収することができるが、複数の周波数成分を吸収することができない。また、所望の周波数成分の挿入損失が大きくなってしまう課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の周波数成分を吸収することができるとともに、所望の周波数成分の挿入損失を小さくすることができるフィルタ回路を得ることを目的とする。

この発明に係るフィルタ回路は、入力ポートから入力される信号を分岐する信号分岐部と、信号分岐部により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポートに通過させる一方、その信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分を反射させるフィルタであって、第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分が入力側で開放となる第１のフィルタと、信号分岐部により分岐された信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分を終端器に通過させる一方、その信号に含まれている第１の周波数成分を反射させるフィルタであって、第１の周波数成分が入力側で開放となる第２のフィルタとから構成されているものである。

この発明によれば、信号分岐部により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポートに通過させる一方、その信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分を反射させるフィルタであって、第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分が入力側で開放となる第１のフィルタと、信号分岐部により分岐された信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分を終端器に通過させる一方、その信号に含まれている第１の周波数成分を反射させるフィルタであって、第１の周波数成分が入力側で開放となる第２のフィルタとを備えるように構成したので、複数の周波数成分を吸収することができるとともに、所望の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるフィルタ回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるフィルタ回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるフィルタ回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるフィルタ回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態５によるフィルタ回路のフィルタ回路３を示す分解斜視図である。 図５の誘電体基板４１の上面４２を示す上面図である。 図５の誘電体基板５１の下面５２を示す下面図である。 図７のＡ−Ａにおけるフィルタ回路３の断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフィルタ回路を示す構成図である。
図１において、入力ポート１は信号を入力するポートである。
信号分岐部２はフィルタ回路３，５の入力側に配置されており、入力ポート１から入力される信号を分岐する分岐経路である。
フィルタ回路３は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポート４に通過させる一方、その信号に含まれている第２〜第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の周波数成分を反射させるフィルタであって、第２〜第Ｎの周波数成分が入力側で開放となる第１のフィルタである。

フィルタ回路５は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２〜第Ｎの周波数成分を終端器６に通過させる一方、その信号に含まれている第１の周波数成分を反射させるフィルタであって、第１の周波数成分が入力側で開放となる第２のフィルタである。
終端器６はフィルタ回路５を通過してきた第２〜第Ｎの周波数成分を吸収するために設けられている。

次に動作について説明する。
入力ポート１から入力された信号は、信号分岐部２によって分岐されて、フィルタ回路３，５の入力側に出力されるが、フィルタ回路５は、第１の周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第１の周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路５及び終端器６を見た負荷が開放となり、フィルタ回路５及び終端器６が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分は、フィルタ回路５には入力されずに、フィルタ回路３だけに入力される。
フィルタ回路３は、第１の周波数成分を出力ポート４に通過させるフィルタであるため、第１の周波数成分は、フィルタ回路３を通過して、出力ポート４から出力される。

一方、フィルタ回路３は、第２〜第Ｎの周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第２〜第Ｎの周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路３及び出力ポート４（出力ポート４の負荷）を見た負荷が開放となり、フィルタ回路３及び出力ポート４が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２〜第Ｎの周波数成分は、フィルタ回路３には入力されずに、フィルタ回路５だけに入力される。
フィルタ回路５は、第２〜第Ｎの周波数成分を終端器６に通過させるフィルタであるため、第２〜第Ｎの周波数成分は、フィルタ回路５を通過して、終端器６に出力される。これにより、第２〜第Ｎの周波数成分は、終端器６で吸収される。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポート４に通過させる一方、その信号に含まれている第２〜第Ｎの周波数成分を反射させるフィルタであって、第２〜第Ｎの周波数成分が入力側で開放となるフィルタ回路３と、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２〜第Ｎの周波数成分を終端器６に通過させる一方、その信号に含まれている第１の周波数成分を反射させるフィルタであって、第１の周波数成分が入力側で開放となるフィルタ回路５とを備えるように構成したので、不要な複数の周波数成分である第２〜第Ｎの周波数成分を吸収することができるとともに、所望の周波数成分である第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる効果を奏する。

なお、この実施の形態１では、終端器６で吸収される第２〜第Ｎの周波数成分の周波数は任意であり、第１の周波数成分の挿入損失が小さいフィルタ特性を得ることができるが、例えば、第２〜第Ｎの周波数成分のそれぞれを、第１の周波数成分の２〜Ｎの整数倍に選択し、図１のフィルタ回路を増幅器の後段に設けた場合、所望信号となる増幅器の基本波を低損失に通過させて、不要信号となる増幅器の２〜Ｎ倍高調波（基本波の整数倍）を吸収させることができる。特に、基本波成分のみならず高調波成分についても整合をとることで高効率化を図った増幅器の後段に、実施の形態１に係るフィルタ回路を設けた場合、２〜Ｎ倍高調波の負荷を一定にすることが出来る。
このため、増幅器の安定した動作、通信機やレーダー装置内の不要共振や高調波出力の低減が可能になる。

この実施の形態１では、終端器６が第２〜第Ｎの周波数成分を吸収するものを示したが、終端器６と同等の負荷を持つ回路をフィルタ回路５の後段に接続することで、第２〜第Ｎの周波数成分を吸収するようにしてもよい。例えば、終端器６と同等の負荷を持つ回路が出力ポートやアンテナ素子であっても良い。
なお、図１のフィルタ回路は、平面回路で構成することが可能である。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるフィルタ回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。図２では、フィルタ回路３の内部構成を示している。
フィルタ回路３の主線路１１は一端が信号分岐部２と接続されて、他端が出力ポート４に接続されている。

共振器１２は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポート４に通過させる一方、その信号に含まれている第２の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタであり、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の結合線路から構成されている。
共振器１２を構成している結合線路の線路長１３は、第２の周波数成分に対して、略０．２５λ（λは波長）の奇数倍である。
なお、共振器１２は、信号分岐部２から見て開放となる位置、即ち、信号分岐部２からの距離１４が、第２の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍になる位置に配置されている。ただし、距離１４は、実装上、様々な条件により変化する。

共振器１５は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポート４に通過させる一方、その信号に含まれている第３の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタであり、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の結合線路から構成されている。
共振器１５を構成している結合線路の線路長１６は、第３の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍である。
なお、共振器１５は、信号分岐部２から見て開放となる位置、即ち、信号分岐部２からの距離１７が、第３の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍になる位置に配置されている。ただし、距離１７は、実装上、様々な条件により変化する。

次に動作について説明する。
入力ポート１から入力された信号は、信号分岐部２によって分岐されて、フィルタ回路３，５の入力側に出力されるが、フィルタ回路５は、第１の周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第１の周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路５及び終端器６を見た負荷が開放となり、フィルタ回路５及び終端器６が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分は、フィルタ回路５には入力されずに、フィルタ回路３だけに入力される。

フィルタ回路３は、第１の周波数成分を通過させて、第２の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器１２と、第１の周波数成分を通過させて、第３の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器１５とから構成されているため、第１の周波数成分は、フィルタ回路３を通過して、出力ポート４から出力される。
なお、フィルタ回路３を構成している共振器１２，１５は、第２，３の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタであるため、帯域通過フィルタで構成される場合と比べて、第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる。

一方、フィルタ回路３を構成している共振器１２，１５は、第２，３の周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第２，３の周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路３及び出力ポート４（出力ポート４の負荷）を見た負荷が開放となり、フィルタ回路３及び出力ポート４が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２，３の周波数成分は、フィルタ回路３には入力されずに、フィルタ回路５だけに入力される。
フィルタ回路５は、第２，３の周波数成分を終端器６に通過させるフィルタであるため、第２，３の周波数成分は、フィルタ回路５を通過して、終端器６に出力される。これにより、第２，３の周波数成分は、終端器６で吸収される。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、フィルタ回路３が、一端が信号分岐部２と接続されて、他端が出力ポート４に接続されている主線路１１と、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の共振器１２，１５とから構成されており、共振器１２，１５の長さ１３，１６及び短絡位置（信号分岐部２から共振器１２，１５までの距離１４，１７）が、反射させる第２，３の周波数成分に応じて決定されているので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する他に、第１の周波数成分の挿入損失を更に小さくすることができる効果を奏する。

また、信号分岐部２から共振器１２，１５までの距離１４，１７は、所望の周波数成分である第１の周波数成分や他の共振器と無関に設定することが可能であるため、信号分岐部２から共振器１２，１５を見たときに、第２，３の周波数成分が開放であるような構成を容易に構築することができる。

なお、この実施の形態２では、終端器６で吸収される第２，３の周波数成分の周波数は任意であり、第１の周波数成分の挿入損失が小さいフィルタ特性を得ることができるが、例えば、第２〜第３の周波数成分のそれぞれを、第１の周波数成分の２〜３の整数倍に選択し、図２のフィルタ回路を増幅器の後段に設けた場合、所望信号となる増幅器の基本波を低損失に通過させて、不要信号となる増幅器の２倍高調波（基本波の２倍）と３倍高調波（基本波の３倍）を吸収させることができる。特に、基本波成分のみならず高調波成分についても整合をとることで高効率化を図った増幅器の後段に、実施の形態２に係るフィルタ回路を設けた場合、２〜３倍高調波の負荷を一定にすることが出来る。
このため、増幅器の安定した動作、通信機やレーダー装置内の不要共振や高調波出力の低減が可能になる。

この実施の形態２では、終端器６が第２，３の周波数成分を吸収するものを示したが、終端器６と同等の負荷を持つ回路をフィルタ回路５の後段に接続することで、第２，３の周波数成分を吸収するようにしてもよい。例えば、終端器６と同等の負荷を持つ回路が出力ポートやアンテナ素子であっても良い。
また、この実施の形態２では、フィルタ回路３が、第２，３の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器１２，１５を実装しているものを示したが、例えば、第４の周波数成分を反射させる共振器、第５の周波数成分を反射させる共振器や第Ｎの周波数成分を反射させる共振器を追加することで、終端器６で吸収される周波数成分を増やすようにしてもよい。

なお、図２のフィルタ回路は、平面回路で構成することが可能であるが、主線路１１の裏面グラウンドに抜き穴を設けるなどして、共振器（抜き穴からなる共振器）を追加するようにしてもよい。
また、図２のフィルタ回路を多層基板で構成して、主線路１１の裏面グラウンドとは逆の異なる層に共振器を追加するようにしてもよい。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３によるフィルタ回路を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。図３では、フィルタ回路３の内部構成を示している。
共振器１８は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポート４に通過させる一方、その信号に含まれている第２の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタであり、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の結合線路から構成されている。
共振器１８を構成している結合線路の線路長１９は、第２の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍である。
共振器１８は、共振器１２と一緒に２段のフィルタを構成するため、共振器１２の短絡位置と共振器１８の短絡位置との距離が距離２０であり、共振器１２は、信号分岐部２から２段のフィルタを見て開放となる位置（信号分岐部２からの距離が距離１４である位置）に配置されている。

共振器２１は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポート４に通過させる一方、その信号に含まれている第４の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタであり、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の結合線路から構成されている。
共振器２１を構成している結合線路の線路長２２は、第４の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍である。
なお、共振器２１は、信号分岐部２から見て開放となる位置、即ち、信号分岐部２からの距離２３が、第４の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍になる位置に配置されている。ただし、距離２３は、実装上、様々な条件により変化する。

次に動作について説明する。
２段のフィルタを構成する共振器１８と、第４の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器２１とが追加されている点以外は、上記実施の形態２と同様である。
共振器１８を追加することで第２の周波数成分の吸収量を増やすことができ、共振器２１を追加することで第４の周波数成分を吸収することができるようになる。

なお、図３のフィルタ回路は、平面回路で構成することが可能であるが、主線路１１の裏面グラウンドに抜き穴を設けるなどして、共振器（抜き穴からなる共振器）を追加するようにしてもよい。
また、図３のフィルタ回路を多層基板で構成して、主線路１１の裏面グラウンドとは逆の異なる層に共振器を追加するようにしてもよい。

実施の形態４．
この実施の形態４では、第１の周波数成分が、第２〜第Ｎの周波数成分の間の周波数でない場合に適用するフィルタ回路について説明する。
図４はこの発明の実施の形態４によるフィルタ回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。図４では、フィルタ回路５の内部構成を示している。

伝送線路３１は信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分が入力側で開放となる位相に調整されている位相調整用の伝送線路である。
伝送線路３１の線路長３２は、第１の周波数成分に対して、多段の先端短絡スタブ３３と終端器３の負荷が開放となる長さ、即ち、多段の先端短絡スタブ３３の電気的な短絡点と信号分岐部２との距離が略０．２５λとなるような長さである。ただし、線路長３２は、実装上、様々な条件により変化する。

多段の先端短絡スタブ３３は一端が伝送線路３１の他端と接続されて、他端が終端器６と接続されており、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２〜第Ｎの周波数成分を終端器６に通過させる一方、その信号に含まれている第１の周波数成分を反射させる広帯域な帯域通過フィルタである。
なお、各々の先端短絡スタブ３３の長さは、第２〜第Ｎの周波数成分の中心周波数に対して、略０．２５λである。
また、各々の先端短絡スタブ３３の配置位置は、第２〜第Ｎの周波数成分の中心周波数に対して、略０．２５λの間隔で配置される。

次に動作について説明する。
入力ポート１から入力された信号は、信号分岐部２によって分岐されて、フィルタ回路３，５の入力側に出力されるが、フィルタ回路５を構成している伝送線路３１の線路長３２が、第１の周波数成分に対して、多段の先端短絡スタブ３３と終端器３の負荷が開放となる長さに設定されている。
このため、第１の周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路５及び終端器６を見た負荷が開放となり、フィルタ回路５及び終端器６が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分は、フィルタ回路５には入力されずに、フィルタ回路３だけに入力される。
フィルタ回路３は、第１の周波数成分を出力ポート４に通過させるフィルタであるため、第１の周波数成分は、フィルタ回路３を通過して、出力ポート４から出力される。

一方、フィルタ回路３は、第２〜第Ｎの周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第２〜第Ｎの周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路３及び出力ポート４（出力ポート４の負荷）を見た負荷が開放となり、フィルタ回路３及び出力ポート４が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２〜第Ｎの周波数成分は、フィルタ回路３には入力されずに、フィルタ回路５だけに入力される。
フィルタ回路５を構成している多段の先端短絡スタブ３３は、第２〜第Ｎの周波数成分を終端器６に通過させる帯域通過フィルタであるため、第２〜第Ｎの周波数成分は、フィルタ回路５を通過して、終端器６に出力される。これにより、第２〜第Ｎの周波数成分は、終端器６で吸収される。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、フィルタ回路５が、一端が信号分岐部２と接続されており、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分が入力側で開放となる位相に調整されている位相調整用の伝送線路３２と、一端が伝送線路３２の他端と接続されて、他端が終端器６と接続されている多段の先端短絡スタブ３３とから構成されており、各々の先端短絡スタブ３３の長さ及び先端短絡スタブ３３の配置間隔が、反射させる第２〜第Ｎの周波数成分に応じて決定されているので、上記実施の形態１と同様に、不要な複数の周波数成分である第２〜第Ｎの周波数成分を吸収することができるとともに、所望の周波数成分である第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる効果を奏する。

なお、伝送線路３１の線路長３２は、第２〜第Ｎの周波数成分と無関係に設定することが可能であるため、信号分岐部２からフィルタ回路５を見たときに、第２〜第Ｎの周波数成分が開放であるような構成を容易に構築することができる。
また、多段の先端短絡スタブ３３を用いて、第２〜第Ｎの周波数成分を終端器６に通過させるフィルタ回路５を構成しているので、容易に広帯域な通過特性を得ることができる。

この実施の形態４によれば、終端器６で吸収される第２〜第Ｎの周波数成分の周波数は任意であり、第１の周波数成分の挿入損失が小さいフィルタ特性を得ることができるが、例えば、第２〜第Ｎの周波数成分のそれぞれを、第１の周波数成分の２〜Ｎの整数倍に選択し、図４のフィルタ回路を増幅器の後段に設けた場合、所望信号となる増幅器の基本波を低損失に通過させて、不要信号となる増幅器の２〜Ｎ倍高調波（基本波の整数倍）を吸収させることができる。特に、基本波成分のみならず高調波成分についても整合をとることで高効率化を図った増幅器の後段に、実施の形態４に係るフィルタ回路を設けた場合、２〜Ｎ倍高調波の負荷を一定にすることが出来る。
このため、増幅器の安定した動作、通信機やレーダー装置内の不要共振や高調波出力の低減が可能になる。
図４のフィルタ回路は、平面回路で構成することが可能である。

この実施の形態４では、終端器６が第２〜第Ｎの周波数成分を吸収するものを示したが、終端器６と同等の負荷を持つ回路をフィルタ回路５の後段に接続することで、第２〜第Ｎの周波数成分を吸収するようにしてもよい。例えば、終端器６と同等の負荷を持つ回路が出力ポートやアンテナ素子であっても良い。
また、この実施の形態４では、多段の先端短絡スタブ３３を用いて、フィルタ回路５を構成しているものを示したが、第１の周波数成分を通過させて、第２〜第Ｎの周波数成分を反射させるものであればよく、例えば、多段の両端開放結合線路からなる帯域通過フィルタを用いるようにしてもよい。

この実施の形態４では、多段の先端短絡スタブ３３が帯域通過フィルタであるものを示したが、第１の周波数成分が第２〜第Ｎの周波数成分より低い場合には、第１の周波数成分を通過させて、第２〜第Ｎの周波数成分を反射させる高域通過フィルタを用いて、フィルタ回路５を構成してもよい。
また、第１の周波数成分が第２〜第Ｎの周波数成分より高い場合には、第１の周波数成分を通過させて、第２〜第Ｎの周波数成分を反射させる低域通過フィルタを用いて、フィルタ回路５を構成してもよい。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５によるフィルタ回路のフィルタ回路３を示す分解斜視図である。
また、図６は図５の誘電体基板４１の上面４２を示す上面図であり、図７は図５の誘電体基板５１の下面５２を示す下面図である。
さらに、図８は図７のＡ−Ａにおけるフィルタ回路３の断面図である。
図５〜図８において、図２及び図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。

１層のプリント基板である誘電体基板４１の上面４２（第１の面）には、フィルタ回路３を構成する主線路１１や共振器１２，１５などが形成されており、誘電体基板４１の下面４３（第２の面）には、地導体が形成されている。
プリント基板である誘電体基板５１の下面５２には、フィルタ回路３を構成する共振器２１などが形成されており、誘電体基板５１の上面５３には、地導体が形成されている。
１層の誘電体基板４１と１層の誘電体基板５１は、複数のはんだボール６０によって、電気的かつ物理的に接続されたスタック構造をなしており、誘電体基板４１，５１が多層プリント基板を構成している。

共振器１２，１５の短絡部は、ビア４４によって、下面４３に形成されている地導体と短絡されており、また、誘電体基板４１の上面４２の両サイドに形成されている地導体４５も、ビア４４によって、下面４３に形成されている地導体と短絡されている。
また、はんだボール６０の接続位置４６がビア４４の間の領域に配置されている。
ここでは、共振器１２，１５の短絡部が、ビア４４によって、下面４３に形成されている地導体と短絡されている例を示しているが、スルーホールによって、下面４３に形成されている地導体と短絡されているようにしてもよい。

共振器２１の短絡部は、ビア５４（または、スルーホール）によって、上面５３に形成されている地導体と短絡されており、また、誘電体基板５１の下面５２の両サイドに形成されている地導体５５も、ビア５４によって、上面５３に形成されている地導体と短絡されている。
また、はんだボール６０の接続位置５６がビア５４の間の領域に配置されている。

次の動作について説明する。
この実施の形態５では、図６に示すように、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の共振器１２，１５が誘電体基板４１の上面４２に形成されており、共振器１２は、第１の周波数成分を通過させて、第２の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである。
また、共振器１５は、第１の周波数成分を通過させて、第３の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである。

共振器１２を構成している結合線路の線路長１３は、上記実施の形態２，３と同様に、第２の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍である。
また、共振器１２は、信号分岐部２から見て開放となる位置、即ち、信号分岐部２からの距離１４が、第２の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍になる位置に配置されている。ただし、距離１４は、実装上、様々な条件により変化する。
共振器１５を構成している結合線路の線路長１６は、上記実施の形態２，３と同様に、第３の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍である。
また、共振器１５は、信号分岐部２から見て開放となる位置、即ち、信号分岐部２からの距離１７が、第３の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍になる位置に配置されている。ただし、距離１７は、実装上、様々な条件により変化する。

この実施の形態５では、図７に示すように、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の共振器２１が誘電体基板５１の下面５２に形成されており、共振器２１は、第１の周波数成分を通過させて、第４の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである。
共振器２１を構成している結合線路の線路長２２は、上記実施の形態３と同様に、第４の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍である。
また、共振器２１は、信号分岐部２から見て開放となる位置、即ち、信号分岐部２からの距離２３が、第４の周波数成分に対して、略０．２５λの奇数倍になる位置に配置されている。ただし、距離２３は、実装上、様々な条件により変化する。

なお、共振器１２，１５の短絡部は、ビア４４によって、誘電体基板４１の下面４３に形成されている地導体と短絡されており、共振器２１の短絡部は、ビア５４によって、誘電体基板５１の上面５３に形成されている地導体と短絡されている。
したがって、この実施の形態５のフィルタ回路は、上記実施の形態３のフィルタ回路と同様に動作する。
具体的には、以下の通りである。

入力ポート１から入力された信号は、信号分岐部２によって分岐されて、フィルタ回路３，５の入力側に出力されるが、フィルタ回路５は、第１の周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第１の周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路５及び終端器６を見た負荷が開放となり、フィルタ回路５及び終端器６が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分は、フィルタ回路５には入力されずに、フィルタ回路３だけに入力される。

フィルタ回路３は、第１の周波数成分を通過させて、第２の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器１２と、第１の周波数成分を通過させて、第３の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器１５と、第１の周波数成分を通過させて、第４の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器２１とから構成されているため、第１の周波数成分は、フィルタ回路３を通過して、出力ポート４から出力される。
フィルタ回路３を構成している共振器１２，１５，２１は、第２，３，４の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタであるため、帯域通過フィルタで構成される場合と比べて、第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる。

また、主線路１１と共振器２１の間が空気であるため、多層基板で構成されている場合と比べて、誘電正接による損失を小さくすることができる。
この実施の形態５では、１層の誘電体基板４１と誘電体基板５１が、複数のはんだボール６０によってスタック構造をなしているが、通常、単層基板の誘電正接は、多層基板の誘電正接より小さくすることができるため、第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる。

一方、フィルタ回路３を構成している共振器１２，１５，２１は、第２，３，４の周波数成分が入力側で開放となるように構成されている。
このため、第２，３，４の周波数成分は、信号分岐部２からフィルタ回路３及び出力ポート４（出力ポート４の負荷）を見た負荷が開放となり、フィルタ回路３及び出力ポート４が、電気的には接続していないことと同等になる。
したがって、信号分岐部２により分岐された信号に含まれている第２，３，４の周波数成分は、フィルタ回路３には入力されずに、フィルタ回路５だけに入力される。
フィルタ回路５は、第２，３，４の周波数成分を終端器６に通過させるフィルタであるため、第２，３，４の周波数成分は、フィルタ回路５を通過して、終端器６に出力される。これにより、第２，３，４の周波数成分は、終端器６で吸収される。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、主線路１１及び共振器１２，１５が１層のプリント基板である誘電体基板４１の上面４２に形成されており、共振器１２，１５の短絡部がビア４４によって、誘電体基板４１の下面４３に形成されている地導体と短絡されているように構成したので、上記実施の形態２と同様に、不要な複数の周波数成分である第２，３の周波数成分を吸収することができるとともに、所望の周波数成分である第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる効果を奏する。

また、この実施の形態５によれば、主線路１１と結合する片方短絡片方開放線路の共振器２１が誘電体基板５１の下面５２に形成されており、１層の誘電体基板４１と誘電体基板５１が複数のはんだボール６０によってスタック構造をなしているように構成したので、不要な複数の周波数成分である第４の周波数成分を吸収することができるとともに、所望の周波数成分である第１の周波数成分の挿入損失を小さくすることができる効果を奏する。

また、信号分岐部２から共振器１２，１５，２１までの距離１４，１７，２３は、所望の周波数成分である第１の周波数成分や他の共振器と無関に設定することが可能であるため、信号分岐部２から共振器１２，１５，２１を見たときに、第２，３，４の周波数成分が開放であるような構成を容易に構築することができる。

この実施の形態５では、終端器６で吸収される第２，３，４の周波数成分の周波数は任意であり、第１の周波数成分の挿入損失が小さいフィルタ特性を得ることができるが、例えば、第２〜第４の周波数成分のそれぞれを、第１の周波数成分の２〜４の整数倍に選択し、この実施の形態５のフィルタ回路を増幅器の後段に設けた場合、所望信号となる増幅器の基本波を低損失に通過させて、不要信号となる増幅器の２〜４倍高調波（基本波の２〜４倍）を吸収させることができる。特に、基本波成分のみならず高調波成分についても整合をとることで高効率化を図った増幅器の後段に、実施の形態５に係るフィルタ回路を設けた場合、２〜４倍高調波の負荷を一定にすることが出来る。
このため、増幅器の安定した動作、通信機やレーダー装置内の不要共振や高調波出力の低減が可能になる。

この実施の形態５では、終端器６が第２，３，４の周波数成分を吸収するものを示したが、終端器６と同等の負荷を持つ回路をフィルタ回路５の後段に接続することで、第２，３，４の周波数成分を吸収するようにしてもよい。例えば、終端器６と同等の負荷を持つ回路が出力ポートやアンテナ素子であっても良い。
また、この実施の形態５では、フィルタ回路３が、第２，３，４の周波数成分を反射させる帯域阻止フィルタである共振器１２，１５，２１を実装しているものを示したが、例えば、第５の周波数成分を反射させる共振器、第６の周波数成分を反射させる共振器や第Ｎの周波数成分を反射させる共振器を追加することで、終端器６で吸収される周波数成分を増やすようにしてもよい。

この実施の形態５では、第４の周波数成分を反射させる共振器２１を誘電体基板４１ではなく、誘電体基板５１の下面５２に形成し、１層の誘電体基板４１と誘電体基板５１が複数のはんだボール６０によってスタック構造をなしているものを示したが、誘電体基板４１の下面４３に形成されている地導体おいて、抜き穴を設けることにより、共振器２１（抜き穴からなる共振器）を形成するようにしてもよい。
この場合、誘電体基板４１と誘電体基板５１を多層化することなく、１層の誘電体基板４１において、共振器１２，１５，２１を実装しているフィルタ回路３を構成することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 入力ポート、２ 信号分岐部、３ フィルタ回路（第１のフィルタ）、４ 出力ポート、５ フィルタ回路（第２のフィルタ）、６ 終端器、１１ 主線路、１２ 共振器（帯域阻止フィルタ）、１３ 共振器１２を構成している結合線路の線路長、１４ 信号分岐部２から共振器１２までの距離、１５ 共振器（帯域阻止フィルタ）、１６ 共振器１５を構成している結合線路の線路長、１７ 信号分岐部２から共振器１５までの距離、１８ 共振器（帯域阻止フィルタ）、１９ 共振器１８を構成している結合線路の線路長、２０ 共振器１２の短絡位置と共振器１８の短絡位置との距離、２１ 共振器（帯域阻止フィルタ）、２２ 共振器２１を構成している結合線路の線路長、２３ 信号分岐部２から共振器２１までの距離、３１ 伝送線路（位相調整用の伝送線路）、３２ 伝送線路３１の線路長、３３ 多段の先端短絡スタブ、４１ 誘電体基板（プリント基板）、４２ 誘電体基板４１の上面（第１の面）、４３ 誘電体基板４１の下面（第２の面）、４４ ビア、４５ 地導体、４６ はんだボール６０の接続位置、５１ 誘電体基板（プリント基板）、５２ 誘電体基板５１の下面、５３ 誘電体基板５１の上面、５４ ビア、５５ 地導体、５６ はんだボール６０の接続位置、６０ はんだボール。

Claims (12)

1. 入力ポートから入力される信号を分岐する信号分岐部と、
   上記信号分岐部により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポートに通過させる一方、上記信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分を反射させるフィルタであって、第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分が入力側で開放となる第１のフィルタと、
   上記信号分岐部により分岐された信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分を終端器に通過させる一方、上記信号に含まれている第１の周波数成分を反射させるフィルタであって、第１の周波数成分が入力側で開放となる第２のフィルタと
   を備えたフィルタ回路。
2. 上記第１のフィルタは、２以上の帯域阻止フィルタを備えており、
   上記各々の帯域阻止フィルタは、上記信号分岐部により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分を出力ポートに通過させる一方、上記信号に含まれている第２の周波数成分から第Ｎの周波数成分の中で、少なくとも１以上の周波数成分を反射させるフィルタであって、上記反射させる周波数成分が上記第１のフィルタの入力側で開放となる位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のフィルタ回路。
3. 上記各々の帯域阻止フィルタは、
   一端が上記信号分岐部と接続されて、他端が上記出力ポートに接続されている主線路と、
   上記主線路と結合する片方短絡片方開放線路の共振器とを備えており、
   上記共振器の長さ及び短絡位置が、上記反射させる周波数成分に応じて決定されている
   ことを特徴とする請求項２記載のフィルタ回路。
4. 上記第２のフィルタは、帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ又は高域通過フィルタから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
5. 上記第２の周波数成分から上記第Ｎの周波数成分のそれぞれが、上記第１の周波数成分の２〜Ｎ倍であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
6. 上記第２のフィルタは、
   一端が信号分岐部と接続されており、上記信号分岐部により分岐された信号に含まれている第１の周波数成分が入力側で開放となる位相に調整されている位相調整用の伝送線路と、
   一端が上記伝送線路の他端と接続されて、他端が上記第２の周波数成分から上記第Ｎの周波数成分の負荷を持つ回路と接続されており、上記第２の周波数成分から上記第Ｎの周波数成分を反射させる、帯域通過フィルタ、高域通過フィルタ又は低域通過フィルタとを備えている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
7. 上記第２の周波数成分から上記第Ｎの周波数成分の負荷を持つ回路が終端器であることを特徴とする請求項６記載のフィルタ回路。
8. 上記第１のフィルタが１層のプリント基板に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のフィルタ回路。
9. 上記主線路及び上記共振器が１層のプリント基板の第１の面に形成されており、上記共振器の短絡部がビア又はスルーホールによって、上記プリント基板の第２の面に形成されている地導体と短絡されていることを特徴とする請求項３記載のフィルタ回路。
10. 上記プリント基板の第２の面における地導体に抜き穴からなる共振器が形成されていることを特徴とする請求項９記載のフィルタ回路。
11. 上記主線路及び上記共振器が第１の面に形成されている１層のプリント基板が、一方の面に共振器が形成されている別のプリント基板と多層化されていることを特徴とする請求項９記載のフィルタ回路。
12. 上記１層のプリント基板と上記別のプリント基板とがはんだボールによってスタック構造をなしていることを特徴とする請求項１１記載のフィルタ回路。

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