JP6474508B1 - バンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを実現すること。【解決手段】入力部（１０ａ）及び出力部（１０ｂ）を備えたポスト壁導波路型のバンドパスフィルタ（１）において、第１の距離（距離Ｘ１１）、第２の距離（図２には不図示）、第３の距離（距離Ｘ２１）、及び第４の距離（図２には不図示）は、ポスト間隔（ｄ）の１．５倍以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、ポスト壁導波路型のバンドパスフィルタに関する。

通過帯域内の電磁波を通過させると共に、通過帯域外の電磁波を遮断するバンドパスフィルタが広く用いられている。ミリ波帯で動作するバンドパスフィルタは、直列結合された複数の共振器を含む導波管又は導波路として実現されることが一般的である。

非特許文献１には、金属導波管型のバンドパスフィルタが開示されている。また、非特許文献２には、ポスト壁導波路型のバンドパスフィルタが開示されている。ポスト壁導波路型のバンドパスフィルタには、金属導波管型のバンドパスフィルタと比べて、安価であり、小型であり、軽量であるといった利点がある。

吉田和明、"マイクロ波フィルタの技術と応用"、日本無線技術技法 Ｎｏ．６４、２０１３年１２月 Y. Uemichi, O. Nukage, K. Nakamura, X. Han, R. Hosono, and S. Amakawa, "Compact and low-loss bandpass filter realized in silica-based post-wall waveguide for 60-GHz application", IEEE MTT-S IMS, ２０１５年５月

しかしながら、ポスト壁導波路型のバンドパスフィルタにおいては、後述するエッジ領域がバイパス導波路として機能することによって、通過帯域外の電磁波がバンドパスフィルタを通過するバイパス現象が起こり得ることを、本願発明者らは発見した。このようなバイパス現象が起こると、バンドパスフィルタのアイソレーション性能が劣化する。

ポスト壁導波路型のバンドパスフィルタにおいて起こり得るバイパス現象について、図６及び図７を参照してより具体的に説明すれば、以下のとおりである。なお、以下の説明においては、図示した座標系において、ｘ軸正方向を「右」、ｘ軸負方向を「左」、ｙ軸正方向を「前」、ｙ軸負方向を「後」、ｚ軸正方向を「上」、ｚ軸負方向を「下」と呼ぶ。

図６は、バンドパスフィルタ９の分解斜視図である。図６に示すように、バンドパスフィルタ９は、誘電体基板９１と、誘電体基板９１の上面に形成された上広壁９２ａと、誘電体基板９１の下面に形成された下広壁９２ｂと、誘電体基板９１の内部に形成されたポスト壁９３と、を備えている。ポスト壁９３は、柵状に並べられた導体ポストＰ１，Ｐ２，…の集合である。

図７は、バンドパスフィルタ９の平面図である。図７に示すように、ポスト壁９３は、右狭壁９３０ａ、左狭壁９３０ｂ、前狭壁９３０ｃ、及び後狭壁９３０ｄに加えて、６組の隔壁対９３１〜９３６を含んでいる。上下を広壁９２ａ，９２ｂ（不図示）で挟まれ、前後左右を狭壁９３０ａ〜９３０ｄに囲まれた直方体状の領域Ｄ１は、電磁波を導波する方形導波路として機能する。以下、この領域Ｄ１のことを、「導波領域」と呼ぶ。

導波領域Ｄ１は、６組の隔壁対９３１〜９３６によって７つの小領域Ｄ１１〜Ｄ１７に区画されている。小領域Ｄ１１には、電磁波を第１マイクロストリップ線路５から導波領域Ｄ１に入力するための入力部９０ａが形成されている。以下、この小領域Ｄ１１のことを、「入力領域」と呼ぶ。また、５個の小領域Ｄ１２〜Ｄ１６の各々は、共振器として機能する。以下、これらの小領域Ｄ１２〜Ｄ１６の各々のことを、「共振領域」と呼ぶ。また、小領域Ｄ１７には、電磁波を導波領域Ｄ１から第２マイクロストリップ線路６に出力するための出力部９０ｂが形成されている。以下、この小領域Ｄ１７のことを、「出力領域」と呼ぶ。

バンドパスフィルタ９においては、直列結合された５個の共振領域Ｄ１２〜Ｄ１６が、特定の通過帯域内の電磁波を選択的に通過させるチェビシェフ型のバンドパスフィルタとして機能する。このため、入力部９０ａを介して第１マイクロストリップ線路５から入力領域Ｄ１１へと入力された電磁波のうち、特定の通過帯域内の電磁波のみが、出力部９０ｂを介して出力領域Ｄ１７から第２マイクロストリップ線路６へと出力される。

ところが、このようなバンドパスフィルタ９においては、バイパス現象、すなわち、導波領域Ｄ１を介して第１マイクロストリップ線路５から第２マイクロストリップ線路６へと導波されるべき電磁波の一部が、導波領域Ｄ１の外部に存在するエッジ領域Ｄ２を介して第１マイクロストリップ線路５から第２マイクロストリップ線路６へと導波される現象が生じ得る。ここで、エッジ領域Ｄ２とは、図７に示すように、誘電体基板９１において、上広壁９２ａの外縁と下広壁９２ｂの外縁とに挟まれた領域近傍のことを指す。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタは、誘電体基板と、前記誘電体基板の第１主面に形成された第１広壁と、前記誘電体基板の第２主面に形成された第２広壁と、前記誘電体基板の内部に形成された第１ショート壁、第２ショート壁、第１側壁、及び第２側壁からなるポスト壁と、を備え、前記第１広壁、前記第２広壁、及び前記ポスト壁によって、前記誘電体基板の内部に複数の共振領域を含む導波領域が形成されたバンドパスフィルタにおいて、前記第１ショート壁の近傍に設けられた、前記導波領域に電磁波を入力するための入力部と、前記第２ショート壁の近傍に設けられた、前記導波領域から電磁波を出力するための出力部と、を更に備え、前記第１側壁の壁心から前記第１広壁及び前記第２広壁の各々の縁のうち前記第１側壁に沿った部分までの距離を、それぞれ、第１の距離及び第２の距離とし、前記第２側壁の壁心から前記第１広壁及び前記第２広壁の各々の縁のうち前記第２側壁に沿った部分までの距離を、それぞれ、第３の距離及び第４の距離として、前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の少なくとも一部区間において、前記第１側壁及び前記第２側壁を構成する複数の導体ポストのうち隣接する導体ポスト同士の中心間距離であるポスト間隔の１．５倍以下である、ことを特徴とする。

この構成によれば、導波領域の少なくとも一部区間において第１〜第４のうち少なくとも何れか１つの距離がポスト間隔の１．５倍以下であることによって、入力部から出力部に向かって第１広壁及び第２広壁の少なくとも何れか一方の縁に沿って伝搬する通過帯域外の電磁波を抑制することができる。したがって、本バンドパスフィルタは、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを実現することができる。

また、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいて、前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の全区間において前記ポスト間隔の１．５倍以下である、ことが好ましい。

この構成によれば、導波領域の少なくとも一部区間において、前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離がポスト間隔の１．５倍以下である場合と比較して、上述した通過帯域外の電磁波を確実に抑制することができる。したがって、本バンドパスフィルタは、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを確実に実現することができる。

また、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいて、前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の少なくとも一部区間において、前記ポスト間隔以下である、ことが好ましい。

この構成によれば、導波領域の少なくとも一部区間において、前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離がポスト間隔の１．５倍以下である場合と比較して、上述した通過帯域外の電磁波を更に確実に抑制することができる。したがって、本バンドパスフィルタは、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを更に確実に実現することができる。

また、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいて、前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の全区間において前記ポスト間隔以下である、ことが好ましい。

この構成によれば、上述した各態様に係るバンドパスフィルタと比較して、上述した通過帯域外の電磁波をより一層確実に抑制することができる。したがって、本バンドパスフィルタは、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタをより一層確実に実現することができる。

本発明の一態様によれば、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを実現することにある。

本発明の一実施形態に係るバンドパスフィルタの分解斜視図である。 図１に示すバンドパスフィルタの平面図である。 図１に示すバンドパスフィルタの断面図である。 図１に示すバンドパスフィルタの変形例の平面図である。 本発明の実施例群及び比較例群の透過特性を示すグラフである。 従来のバンドパスフィルタの分解斜視図である。 図６に示すバンドパスフィルタの平面図である。

〔実施形態〕
（バンドパスフィルタの構成）
本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタ１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、バンドパスフィルタ１の分解斜視図である。図２は、バンドパスフィルタ１の平面図である。図３の（ｂ）は、バンドパスフィルタ１の断面図である。なお、図１においては、バンドパスフィルタ１に接続されるマイクロストリップ線路５，６を併せて示している。また、図３に示す断面は、図２に示すＡ−Ａ’線におけるバンドパスフィルタ１の断面である。

バンドパスフィルタ１は、図１に示すように、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の上面に形成された上広壁１２ａと、誘電体基板１１の下面に形成された下広壁１２ｂと、誘電体基板１１の内部に形成されたポスト壁１３と、を備えている。誘電体基板１１の上面及び下面の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１主面及び第２主面の一態様である。

誘電体基板１１は、誘電体により構成された板状部材である。本実施形態においては、誘電体基板１１として、石英基板を用いている。ただし、誘電体基板１１の材料は、誘電体であればよく、石英に限定されない。例えば、誘電体基板１１の材料は、樹脂（例えば、テフロン（登録商標）系樹脂や液晶ポリマー樹脂など）であっても構わない。

なお、以下の説明においては、誘電体基板１１の表面を構成する６つの面のうち、面積が最も大きな２つの面を「主面」と呼ぶ。特に、これら２つの主面を区別する必要がある場合は、第１の主面を「上面」と呼び、第１の主面に対向する第２の主面を「下面」と呼ぶ。また、誘電体基板１１の表面を構成する６つの面のうち、主面以外の４つの面を「側面」と呼ぶ。特に、これら４つの側面を区別する必要がある場合には、第１の側面を「右側面」と呼び、第１の側面に対向する第２の側面を「左側面」と呼び、第１の側面及び第２の側面に直交する第３の側面を「前側面」と呼び、第３の側面に対向する第４の側面を「後側面」と呼ぶ。ただし、これらの呼称は、説明の便宜上のものであり、バンドパスフィルタ１の配置に制約を課すものではない。また、以下の説明においては、誘電体基板１１の左側面から右側面に向かう方向をｘ軸正方向とし、誘電体基板１１の後側面から前側面に向かう方向をｙ軸正方向とし、誘電体基板１１の下面から上面に向かう方向をｚ軸正方向とする直交座標系を利用する。

上広壁１２ａは、誘電体基板１１の上面に形成された長方形の膜状導体であり、下広壁１２ｂは、上広壁１２ａと対向するように、誘電体基板１１の下面に形成された長方形の膜状導体である。図１に示すように、上広壁１２ａの外縁を構成する４つの辺のうち右方（ｘ軸正方向側）の長辺を長辺１２ａ１と称し、左方（ｘ軸負方向側）の長辺を長辺１２ａ２と称し、前方（ｙ軸正方向側）の短辺を短辺１２ａ３と称し、後方（ｙ軸負方向側）の短辺を短辺１２ａ４と称する。同様に、下広壁１２ｂの外縁を構成する４つの辺のうち右方（ｘ軸正方向側）の長辺を長辺１２ｂ１と称し、左方（ｘ軸負方向側）の長辺を長辺１２ｂ２と称し、前方（ｙ軸正方向側）の短辺を短辺１２ｂ３と称し、後方（ｙ軸負方向側）の短辺を短辺１２ｂ４と称する。上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂの各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１広壁及び第２広壁の一態様である。上広壁１２ａの外縁及び下広壁１２ｂの外縁の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の１広壁の縁及び前記第２広壁の縁の一態様である。

本実施形態においては、上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂとして、銅膜を用いる。ただし、上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂの材料は、導体であればよく、銅に限定されない。例えば、上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂの材料は、銅以外の金属（例えば、アルミニウムや金など）であっても構わない。また、上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂは、十分な厚みを有する板状導体であっても構わない。

以下、ポスト壁１３の構成について、図１〜図３を参照して説明する。ポスト壁１３は、誘電体基板１１の内部に形成された複数の導体ポストＰ１，Ｐ２，…の集合である。各導体ポストＰｉ（ｉ＝１，２，…）は、図３に示すように、誘電体基板１１を上下に貫通する貫通孔の内壁を覆う膜状（円筒状）導体である（図３においては、導体ポストＰｉ一態様である導体ポスト１３３ａ１〜Ｐ１３３ａ３，Ｐ１３３ｂ１〜Ｐ１３３ｂ３を例示している）。各導体ポストＰｉの上端及び下端は、それぞれ、上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂに接触しており、各導体ポストＰｉは、上広壁１２ａと下広壁１２ｂとを短絡している。本実施形態においては、各導体ポストＰｉの材料として、銅を用いている。ただし、各導体ポストＰｉの材料は、導体であればよく、銅に限定されない。例えば、各導体ポストＰｉの材料は、銅以外の金属（例えば、アルミニウムや金など）であっても構わない。また、各導体ポストＰｉは、誘電体基板１１を上下に貫通する貫通孔に充填された塊状（円柱状）の導体であっても構わない。これらの導体ポストＰ１，Ｐ２，…は、柵状に並べられており、これらの導体ポストＰ１，Ｐ２，…により構成されるポスト壁１３は、ポスト間隔よりも十分に長い波長を有する電磁波を反射する導体壁として機能する。

ポスト壁１３は、図２に示すように、右狭壁１３０ａ、左狭壁１３０ｂ、前狭壁１３０ｃ、及び後狭壁１３０ｄに加えて、６組の隔壁対１３１〜１３６を含んでいる。なお、前狭壁１３０ｃ及び後狭壁１３０ｄは、ショート壁と呼ばれることもある。前狭壁１３０ｃ及び後狭壁１３０ｄの各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１ショート壁及び第２ショート壁の一態様である。

右狭壁１３０ａ及び左狭壁１３０ｂは、それぞれ、導体ポストＰ１，Ｐ２，…の部分集合であって、ｙ軸に沿って柵状に並べられた複数の導体ポストからなる。右狭壁１３０ａは、ｙｚ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも右側（ｘ軸正方向側）に配置されている。一方、左狭壁１３０ｂは、ｙｚ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも左側（ｘ軸負方向側）に配置されている。右狭壁１３０ａ及び左狭壁１３０ｂの各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１側壁及び第２側壁の一態様である。

前狭壁１３０ｃ及び後狭壁１３０ｄは、それぞれ、導体ポストＰ１，Ｐ２，…の部分集合であって、ｘ軸に沿って柵状に並べられた複数の導体ポストからなる。前狭壁１３０ｃは、ｚｘ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも前側（ｙ軸正方向側）に配置されている。一方、後狭壁１３０ｄは、ｚｘ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも後側（ｙ軸負方向側）に配置されている。

上下を広壁１２ａ，１２ｂで挟まれ、前後左右を狭壁１３０ａ〜１３０ｄに囲まれた直方体状の領域Ｄ１は、後述する入力部１０ａを介して入力された電磁波を導波する方形導波路として機能する。以下、この領域Ｄ１のことを、「導波領域」と呼ぶ。

第１隔壁対１３１は、第１右隔壁１３１ａ及び第１左隔壁１３１ｂにより構成される。第１右隔壁１３１ａ及び第１左隔壁１３１ｂは、それぞれ、導体ポストＰ１，Ｐ２，…の部分集合であって、ｘ軸に沿って柵状に並べられた複数（本実施形態においては２つ）の導体ポストからなる。第１右隔壁１３１ａは、前狭壁１３０ｃの後方において、ｚｘ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも右側（ｘ軸正方向側）に配置されている。一方、第１左隔壁１３１ｂは、前狭壁１３０ｃの後方において、ｚｘ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも左側（ｘ軸負方向側）に配置されている。前狭壁１３０ｃから第１右隔壁１３１ａまでの距離と前狭壁１３０ｃから第１左隔壁１３１ｂまでの距離とは、互いに一致している。また、第１右隔壁１３１ａの左端（ｘ軸負方向側の端部）と第１左隔壁１３１ｂの右端（ｘ軸正方向側の端部）とは、互いに離間している。

第２隔壁対１３２は、第２右隔壁１３２ａ及び第２左隔壁１３２ｂにより構成される。第２右隔壁１３２ａ及び第２左隔壁１３２ｂは、それぞれ、導体ポストＰ１，Ｐ２，…の部分集合であって、ｘ軸に沿って柵状に並べられた複数（本実施形態においては３つ）の導体ポストからなる。第２右隔壁１３２ａは、第１右隔壁１３１ａの後方において、ｚｘ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも右側（ｘ軸正方向側）に配置されている。一方、第２左隔壁１３２ｂは、第１左隔壁１３１ｂの後方において、ｚｘ面と平行に、誘電体基板１１の中心よりも左側（ｘ軸負方向側）に配置されている。前狭壁１３０ｃから第２右隔壁１３２ａまでの距離と前狭壁１３０ｃからから第２左隔壁１３２ｂまでの距離とは、互いに一致している。また、第２右隔壁１３２ａの左端（ｘ軸負方向側の端部）と第２左隔壁１３２ｂの右端（ｘ軸正方向側の端部）とは、互いに離間している。

第３隔壁対１３３は、第２隔壁対１３２の後方において、第２隔壁対１３２と同様に構成されている。第４隔壁対１３４は、第３隔壁対１３３の後方において、第２隔壁対１３２と同様に構成されている。第５隔壁対１３５は、第４隔壁対１３４の後方において、第２隔壁対１３２と同様に構成されている。第６隔壁対１３６は、第５隔壁対１３５の後方において、第１隔壁対１３１と同様に構成されている。これら６組の隔壁対１３１〜１３６は、ｙ軸に沿って等間隔に並べられている。

上述した導波領域Ｄ１は、これら６組の隔壁対１３１〜１３６によって、７つの小領域Ｄ１１〜Ｄ１７に区画される。

導波領域Ｄ１のうち、前後を前狭壁１３０ｃと第１隔壁対１３１とで挟まれた小領域Ｄ１１には、入力部１０ａが形成されている。入力部１０ａは、上広壁１２ａに形成された開口１０ａ１と、開口１０ａ１を通って誘電体基板１１に挿入されたブラインドビア１０ａ２と、により構成されている。ブラインドビア１０ａ２は、上広壁１２ａからも下広壁１２ｂからも絶縁されている。ブラインドビア１０ａ２は、図１に示すように、第１マイクロストリップ線路５の誘電体層５１を貫通して、第１マイクロストリップ線路５の信号ライン５２と接続される。この場合、第１マイクロストリップ線路５を導波された電磁波は、入力部１０ａを介して小領域Ｄ１１に入力される。以下、この小領域Ｄ１１のことを、「入力領域」と呼ぶ。ブラインドビア１０ａ２は、誘電体基板１１を貫通しておらず、その一方の端部（ｚ軸負方向側の端部）が誘電体基板１１の内部に位置することを除いて、各導体ポストＰｉと同様に構成されている。

導波領域Ｄ１のうち、前後を第１隔壁対１３１と第２隔壁対１３２とで挟まれた小領域Ｄ１２は、第１共振器として機能する。以下、この小領域Ｄ１２のことを、「第１共振領域」と呼ぶ。第１共振領域Ｄ１２は、第１右隔壁１３１ａと第１左隔壁１３１ｂとの間の隙間を結合窓として、上述した入力領域Ｄ１１と結合している。

導波領域Ｄ１のうち、前後を第２隔壁対１３２と第３隔壁対１３３とで挟まれた小領域Ｄ１３は、第２共振器として機能する。以下、この小領域Ｄ１３のことを、「第２共振領域」と呼ぶ。第２共振領域Ｄ１３は、第２右隔壁１３２ａと第２左隔壁１３２ｂとの間の隙間を結合窓として、上述した第１共振領域Ｄ１２と結合している。

導波領域Ｄ１のうち、前後を第３隔壁対１３３と第４隔壁対１３４とで挟まれた小領域Ｄ１４は、第３共振器として機能する。以下、この小領域Ｄ１４のことを、「第３共振領域」と呼ぶ。第３共振領域Ｄ１４は、第３右隔壁１３３ａと第３左隔壁１３３ｂとの間の隙間を結合窓として、上述した第２共振領域Ｄ１３と結合している。

導波領域Ｄ１のうち、前後を第４隔壁対１３４と第５隔壁対１３５とで挟まれた小領域Ｄ１５は、第４共振器として機能する。以下、この小領域Ｄ１５のことを、「第４共振領域」と呼ぶ。第４共振領域Ｄ１５は、第４右隔壁１３４ａと第４左隔壁１３４ｂとの間の隙間を結合窓として、上述した第３共振領域Ｄ１４と結合している。

導波領域Ｄ１のうち、前後を第５隔壁対１３５と第６隔壁対１３６とで挟まれた小領域Ｄ１６は、第５共振器として機能する。以下、この小領域Ｄ１６のことを、「第５共振領域」と呼ぶ。第５共振領域Ｄ１６は、第５右隔壁１３５ａと第５左隔壁１３５ｂとの間の隙間を結合窓として、上述した第４共振領域Ｄ１５と結合している。

導波領域Ｄ１のうち、前後を第６隔壁対１３６と後狭壁１３０ｄとで挟まれた小領域Ｄ１７には、出力部１０ｂが形成されている。出力部１０ｂは、上広壁１２ａに形成された開口１０ｂ１と、開口１０ｂ１を通って誘電体基板１１に挿入されたブラインドビア１０ｂ２と、により構成されている。ブラインドビア１０ｂ２は、上広壁１２ａからも下広壁１２ｂからも絶縁されている。ブラインドビア１０ｂ２は、図１に示すように、第２マイクロストリップ線路６の誘電体層６１を貫通して、第２マイクロストリップ線路６の信号ライン６２と接続される。この場合、小領域Ｄ１７を導波された電磁波は、出力部１０ｂを介して第２マイクロストリップ線路６に出力される。以下、この小領域Ｄ１７のことを、「出力領域」と呼ぶ。出力領域Ｄ１７は、第６右隔壁１３６ａと第６左隔壁１３６ｂとの間の隙間を結合窓として、上述した第５共振領域Ｄ１６と結合している。ブラインドビア１０ｂ２は、ブラインドビア１０ａ２と同一に構成されている。

バンドパスフィルタ１においては、直列結合された５個の共振領域Ｄ１２〜Ｄ１６が、特定の通過帯域内の電磁波を選択的に通過させるチェビシェフ型のバンドパスフィルタとして機能する。このため、入力部１０ａを介して第１マイクロストリップ線路５から入力領域Ｄ１１へと入力された電磁波のうち、特定の通過帯域内の電磁波のみが、出力部１０ｂを介して出力領域Ｄ１７から第２マイクロストリップ線路６へと出力される。

なお、本実施形態においては、導波領域Ｄ１を６組の隔壁対１３１〜１３６で区画することによって、５個の共振領域Ｄ１２〜Ｄ１５を含むバンドパスフィルタを実現しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、ｎを３以上の任意の自然数として、導波領域Ｄ１をｎ組の隔壁対で区画することによって、ｎ−１個の共振領域を含むバンドパスフィルタを実現することができる。例えば、（１）導波領域Ｄ１を３組の隔壁対で区画することによって、２個の共振領域を含むバンドパスフィルタを実現してもよいし、（２）導波領域Ｄ１を４組の隔壁対で区画することによって、３個の共振領域を含むバンドパスフィルタを実現してもよいし、（３）導波領域Ｄ１を５組の隔壁対で区画することによって、４個の共振領域を含むバンドパスフィルタを実現してもよい。

また、本実施形態においては、第１マイクロストリップ線路５を導波された電磁波をバンドパスフィルタ１に入力するために、入力部１０ａを開口１０ａ１とブラインドビア１０ａ２とにより実現しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、導波管を導波された電磁波をバンドパスフィルタ１に入力するために、入力部１０ａを開口１０ａ１のみにより実現しても構わない。この場合、開口１０ａ１の形状及びサイズは、導波管の出力開口の形状及びサイズに応じて決められる。なお、コプレーナ線路を導波された電磁波をバンドパスフィルタ１に入力する場合には、本実施形態と同様、入力部１０ａを開口１０ａ１とブラインドビア１０ａ２とにより構成すればよい。

同様に、本実施形態においては、バンドパスフィルタ１を通過した電磁波を第２マイクロストリップ線路６に出力するために、出力部１０ｂを開口１０ｂ１とブラインドビア１０ｂ２とにより実現しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、バンドパスフィルタ１を通過した電磁波を導波管に出力するために、出力部１０ｂを開口１０ｂ１のみにより実現しても構わない。この場合、開口１０ｂ１の形状及びサイズは、導波管の入力開口の形状及びサイズに応じて決められる。なお、バンドパスフィルタ１を通過した電磁波をコプレーナ線路に入力する場合には、本実施形態と同様、出力部１０ｂを開口１０ｂ１とブラインドビア１０ｂ２とにより構成すればよい。

また、バンドパスフィルタ１は、第３共振領域Ｄ１４の中央を通り、且つ、ｚｘ面に平行な面を対称面として、鏡映対称な構造を有する。したがって、（１）入力部１０ａを含む入力領域Ｄ１１と出力部１０ｂを含む出力領域Ｄ１７とは同じ構造であり、（２）共振領域Ｄ１２と共振領域Ｄ１６とは同じ構造であり、（３）共振領域Ｄ１３と共振領域Ｄ１５とは同じ構造であり、共振領域Ｄ１４は、上記対称面に対して鏡映対称な構造を有する。

このように、バンドパスフィルタ１は、入力部１０ａからみた場合の構造と、出力部１０ｂからみた場合の構造とが等価である。したがって、バンドパスフィルタ１においては、電磁波を入力ポートとして入力部１０ａ及び出力部１０ｂの何れを採用した場合であっても同じ機能を発揮する。

（バンドパスフィルタの特徴）
バンドパスフィルタ１において注目すべきは、導波領域Ｄ１の全区間である区間Ｓ_１において、距離Ｘ１１，Ｘ２１の各々がポスト間隔ｄの１．５倍以下であることである。図２に示したバンドパスフィルタ１は、距離Ｘ１１，Ｘ２１の各々がポスト間隔ｄ以下となるように構成されている。このように、距離Ｘ１１，Ｘ２１の各々は、ポスト間隔ｄ以下であることが更に好ましい。

距離Ｘ１１，Ｘ２１の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１の距離及び第３の距離の一態様である。距離Ｘ１１は、右狭壁１３０ａの壁心（図２に示すＢ−Ｂ’線）から上広壁１２ａの外縁のうち右狭壁１３０ａに沿った部分、すなわち長辺１２ａ１（図２に示すＣ−Ｃ’線）までの距離である。距離Ｘ２１は、左狭壁１３０ｂの壁芯（図２に示すＤ−Ｄ’線）から上広壁１２ａの外縁のうち左狭壁１３０ｂに沿った部分、すなわち長辺１２ａ２（図２に示すＥ−Ｅ’線）までの距離である。

本実施形態においては、上広壁１２ａと下広壁１２ｂとは合同であり、且つ、平面視した場合にそれぞれの外縁が一致するように配置されている（図１参照）。したがって、図２において下広壁１２ｂは図示されていないものの、長辺１２ｂ１の位置は、長辺１２ａ１の位置（すなわちＣ−Ｃ’線の位置）と一致しており、長辺１２ｂ２の位置は、長辺１２ａ２の位置（Ｅ−Ｅ’線の位置）と一致している。したがって、右狭壁１３０ａの壁心から下広壁１２ｂの外縁のうち右狭壁１３０ａに沿った部分、すなわち長辺１２ｂ１までの距離Ｘ１２は距離Ｘ１１に等しい。また、左狭壁１３０ｂの壁芯から下広壁１２ｂの外縁のうち左狭壁１３０ｂに沿った部分、すなわち長辺１２ｂ２までの距離Ｘ２２はＸ２１に等しい。距離Ｘ１２，Ｘ２２の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第２の距離及び第４の距離の一態様である。

ポスト間隔ｄは、右狭壁１３０ａ及び左狭壁１３０ｂを構成する複数の導体ポストのうち隣接する導体ポスト同士の中心間距離である。本実施形態においては、右狭壁１３０ａ及び左狭壁１３０ｂの各々に共通するポスト間隔ｄとして、ｄ＝２００μｍを採用している。また、本実施形態においては、距離Ｘ１１（Ｘ１２），Ｘ２１（Ｘ２２）としてＸ１１（Ｘ１２），Ｘ２１（Ｘ２２）＝２００μｍを採用している。すなわち、距離Ｘ１１（Ｘ１２），Ｘ２１（Ｘ２２）の各々は、ポスト間隔ｄを下回る。

以上のように、バンドパスフィルタ１は、導波領域Ｄ１の全区間である区間Ｓ_１において、距離Ｘ１１（Ｘ１２），Ｘ２１（Ｘ２２）の両方がポスト間隔ｄの１．５倍以下であることによって、入力部１０ａから出力部１０ｂに向かって上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂの外縁に沿って伝搬する通過帯域外の電磁波を抑制することができる。したがって、バンドパスフィルタ１は、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを実現することができる。

また、区間Ｓ_１において、距離Ｘ１１（Ｘ１２），Ｘ２１（Ｘ２２）の両方がポスト間隔ｄ以下であることによって、上述した通過帯域外の電磁波をより一層抑制することができる。したがって、バンドパスフィルタ１は、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタをより一層確実に実現することができる。

なお、バンドパスフィルタ１は、区間Ｓ_１において、距離Ｘ１１、距離Ｘ１２、距離Ｘ２１、及び距離Ｘ２２の全てがポスト間隔ｄを下回るように構成されている。しかし、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいては、区間Ｓ_１において、距離Ｘ１１、距離Ｘ１２、距離Ｘ２１、及び距離Ｘ２２の全てがポスト間隔ｄを下回る必要はない。本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいては、区間Ｓ_１において、距離Ｘ１１、距離Ｘ１２、距離Ｘ２１、及び距離Ｘ２２のうち少なくとも何れか１つの距離が、ポスト間隔ｄの１．５倍以下となるように構成されていればよく、ポスト間隔ｄ以下となるように構成されていれば更に好ましい。

（変形例）
本発明の一実施形態に係るバンドパスフィルタ１においては、導波領域Ｄ１の少なくとも一部区間において距離Ｘ１１（Ｘ１２），Ｘ２１（Ｘ２２）がポスト間隔ｄの１．５倍以下となるように構成されていれば、入力部１０ａと出力部１０ｂとの間において生じ得るバイパス現象を抑制することができる。バンドパスフィルタ１に対してこの変形を施したバンドパスフィルタ１Ａについて、図４を用いて説明する。図４は、バンドパスフィルタ１の変形例であるバンドパスフィルタ１Ａの平面図である。

図４に示すように、バンドパスフィルタ１Ａが備えている上広壁１２ａＡは、バンドパスフィルタ１が備えている上広壁１２ａと比較して、その幅を広げられている。そのうえで、上広壁１２ａＡの区間Ｓ_１４には、切り欠き１２ａＡ５が長辺１２ａＡ１からｘ軸負方向へ向かって形成されており、且つ、切り欠き１２ａＡ６が長辺１２ａＡ２からｘ軸正方向へ向かって形成されている。上広壁１２ａＡにおいて、区間Ｓ１のうち区間Ｓ_１４を除いた区間における距離Ｘ１１，Ｘ２１を距離Ｘ１１_１，Ｘ２１_１とし、区間Ｓ_１４における距離Ｘ１１，Ｘ２１を距離Ｘ１１_２，Ｘ２１_２とする。区間Ｓ_１４は、導波領域Ｄ１のうち第３共振領域Ｄ１４に対応する区間である。したがって、区間Ｓ_１４は、区間Ｓ１の一部区間である。

バンドパスフィルタ１Ａにおいては、Ｘ１１_１，Ｘ２１_１＞Ｘ１１_２，Ｘ２１_２であり、距離Ｘ１１_２，Ｘ２１_２は、何れもポスト間隔ｄの１．５倍以下である。本変形例では、距離Ｘ１１_２，Ｘ２１_２として、Ｘ１１_２，Ｘ２１_２＝２００μｍを採用している。すなわち、距離Ｘ１１_２，Ｘ２１_２は、何れもポスト間隔ｄ以下である。このように、本変形例においても、距離Ｘ１１_２，Ｘ２１_２は、何れもポスト間隔ｄ以下であることが更に好ましい。

なお、本変形例においても、上広壁１２ａと下広壁１２ｂとは合同であり、且つ、平面視した場合にそれぞれの外縁が一致するように配置されている。したがって、図４において下広壁１２ｂは図示されていないものの、距離Ｘ１２（距離Ｘ１２_１，Ｘ１２_２）及び距離Ｘ２２（距離Ｘ２２_１，Ｘ２２_２）の各々は、距離Ｘ１１（距離Ｘ１１_１，Ｄ１１_２）及び距離Ｘ２１（距離Ｘ２１_１，Ｘ２１_２）に等しい。

以上のように、バンドパスフィルタ１Ａは、区間Ｓ_１のうち一部区間である区間Ｓ_１４において、Ｘ１１_２（Ｘ１２_２），Ｘ２１_２（Ｘ２２_２）の両方がポスト間隔ｄの１．５倍以下であることによって、上述した通過帯域外の電磁波を抑制することができる。したがって、バンドパスフィルタ１は、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを実現することができる。

また、区間Ｓ_１４において、距離Ｘ１１_２（Ｘ１２_２），Ｘ２１_２（Ｘ２２_２）の両方がポスト間隔ｄ以下であることによって、上述した通過帯域外の電磁波を確実に抑制することができる。したがって、バンドパスフィルタ１は、バイパス現象が生じ難いポスト壁導波路型のバンドパスフィルタを確実に実現することができる。
なお、バンドパスフィルタ１は、区間Ｓ_１４において、距離Ｘ１１、距離Ｘ１２、距離Ｘ２１、及び距離Ｘ２２の全てがポスト間隔ｄを下回るように構成されている。しかし、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいては、区間Ｓ_１４において、距離Ｘ１１、距離Ｘ１２、距離Ｘ２１、及び距離Ｘ２２の全てがポスト間隔ｄを下回る必要はない。本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいては、区間Ｓ_１４において、距離Ｘ１１、距離Ｘ１２、距離Ｘ２１、及び距離Ｘ２２のうち少なくとも何れか１つの距離が、ポスト間隔ｄの１．５倍以下となるように構成されていればよく、ポスト間隔ｄ以下となるように構成されていれば更に好ましい。

〔実施例〕
次に、図２に示したバンドパスフィルタ１の構成をモデルとして用い透過特性をシミュレーションした。以下において、透過係数（Ｓ２１ともいう）の周波数依存性のことを透過特性と称する。

バンドパスフィルタ１において、距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２としてＸ１１＝Ｘ１２＝Ｘ２１＝Ｘ２２＝２００μｍを採用したモデルを第１の実施例とし、Ｘ１１＝Ｘ１２＝Ｘ２１＝Ｘ２２＝３００μｍを採用したモデルを第２の実施例とする。これらの実施例群では、ポスト間隔ｄとしてｄ＝２００μｍを採用している。したがって、第１の実施例の距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２は、ポスト間隔ｄ以下であり、第２の実施例の距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２は、ポスト間隔ｄの１．５倍以下である。

まず、第１の実施例及び第２の実施例に共通する設計パラメータについて説明する。各実施例は、Ｅバンドに含まれるローバンド（７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下の帯域）を通過帯域とするように設計されている。

各実施例は、誘電体基板１１として厚さが５２０μｍである石英基板を採用している。誘電体基板１１の２つの主面上には、厚さが１０μｍである銅製の導体膜が形成されている。これらの導体膜の各々は、上広壁１２ａ及び下広壁１２ｂとして機能する。

また、各実施例において、ポスト壁を構成する右狭壁１３０ａ、左狭壁１３０ｂ、前狭壁１３０ｃ、後狭壁１３０ｄ、及び６組の隔壁対１３１〜１３６における導体ポストの各々は、誘電体基板１１を貫通する貫通ビアの内壁に銅製の導体膜を形成することによって構成されている。また、これらの導体ポストの直径は１００μｍであり、ポスト間隔ｄは２００μｍである。上述したように、ポスト間隔ｄは、隣接する導体ポスト同士の中心間距離である（例えば図３参照）。

また、各実施例において、第１マイクロストリップ線路５を構成する誘電体層５１、及び、第２マイクロストリップ線路６を構成する誘電体層６１として、厚さが１７．５μｍであるポリイミド樹脂を採用している。

また、各実施例において、入力部１０ａを構成する開口１０ａ１は、直径３４０μｍの円形である。また、ブラインドビア１０ａ２は、誘電体基板１１に形成されたブラインドビアの内壁に銅製の導体膜を形成することによって構成されている。また、出力部１０ｂを構成する開口１０ｂ１は、直径３４０μｍの円形である。また、ブラインドビア１０ｂ２は、誘電体基板１１に形成されたブラインドビアの内壁に銅製の導体膜を形成することによって構成されている。

また、各実施例において、誘電体層５１の上側の表面上には、銅製の帯状薄膜からなる信号ライン５２が形成されている。信号ライン５２の端部のうちブラインドビア１０ａ２に接する端部には、直径２００μｍであり、円形のランドが形成されている。このランドは、開口１０ａ１の内部であって、且つ、平面視したときにブラインドビア１０ａ２と重なる位置に形成されている。また、誘電体層６１の上側の表面上には、銅製の帯状薄膜からなる信号ライン６２が形成されている。信号ライン６２の端部のうちブラインドビア１０ｂ２に接する端部には、直径２００μｍであり、円形のランドが形成されている。このランドは、開口１０ｂ１の内部であって、且つ、平面視したときにブラインドビア１０ｂ２と重なる位置に形成されている。

（比較例）
上述した実施例群に対する比較例群として、図６及び図７に示したバンドパスフィルタ９の構成、すなわち、距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２としてポスト間隔ｄの１．５倍を上回る距離を採用した構成をシミュレーションのためのモデルとして用いた。図６は、バンドパスフィルタ９の分解斜視図である。図７は、バンドパスフィルタ９の平面図である。

本比較例群では、距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２としてポスト間隔ｄの１．５倍を上回る距離を採用した点を除いて、上述した実施例群のバンドパスフィルタ１と同一の設計パラメータを採用した。距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２として、Ｘ１１＝Ｘ１２＝Ｘ２１＝Ｘ２２＝４００μｍを採用したモデルを第１の比較例とし、Ｘ１１＝Ｘ１２＝Ｘ２１＝Ｘ２２＝５００μｍを採用したモデルを第２の比較例とし、Ｘ１１＝Ｘ１２＝Ｘ２１＝Ｘ２２＝６００μｍを採用したモデルを第３の比較例とし、Ｘ１１＝Ｘ１２＝Ｘ２１＝Ｘ２２＝８００μｍを採用したモデルを第４の比較例とした。

（透過特性）
以上のように、距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２を２００μｍ以上８００μｍ以下の範囲で変化させた結果、各バンドパスフィルタ１及び各バンドパスフィルタ９について図５に示す透過特性が得られた。図５は、上述した実施例群及び比較例群の透過特性を示すグラフである。

図５に示すように、第１〜第４の比較例であるバンドパスフィルタ９に関しては、低周波側の遮断帯域（６５ＧＨｚ近傍）において透過係数が大きくなることが分かった。この透過係数の増大は、バイパス現象に起因するものと考えられる。

それに対して、第１，第２の実施例であるバンドパスフィルタ１に関しては、低周波側の遮断帯域（６５ＧＨｚ近傍）における透過係数の増大がよく抑制されていることが分かった。この透過係数の抑制は、距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ２１，Ｘ２２がポスト間隔ｄの１．５倍以下であることによってバイパス現象が抑制されたためと考えられる。

なお、本実施例群においては、Ｅバンドのうちローバンド（７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下の帯域）を通過帯域とするようにバンドパスフィルタ１を設計した。しかし、これらのバンドパスフィルタ１は、本発明の一例に過ぎず、他の帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタにも本発明の構成を適用可能である。たとえば、Ｅバンドのうちハイバンド（８１Ｇｈｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域）を通過帯域とするバンドパスフィルタにも本発明の構成を適用可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１Ａ バンドパスフィルタ
１１ 誘電体基板
１２ａ，１２ａＡ 上広壁
１２ａ１，１２ａ２，１２ｂ１，１２ｂ２，１２ａＡ１，１２ａＡ２ 長辺
１２ｂ 下広壁
１３ ポスト壁
１３０ａ 右狭壁（第１側壁）
１３０ｂ 左狭壁（第２側壁）
１３０ｃ 前狭壁（第１ショート壁）
１３０ｄ 後狭壁（第２ショート壁）

Claims (4)

1. 誘電体基板と、前記誘電体基板の第１主面に形成された第１広壁と、前記誘電体基板の第２主面に形成された第２広壁と、前記誘電体基板の内部に形成された第１ショート壁、第２ショート壁、第１側壁、及び第２側壁であって、各々が複数の導体ポストにより構成された第１ショート壁、第２ショート壁、第１側壁、及び第２側壁からなるポスト壁と、を備え、前記第１広壁、前記第２広壁、及び前記ポスト壁によって、前記誘電体基板の内部に複数の共振領域を含む導波領域が形成されたバンドパスフィルタにおいて、
   前記第１ショート壁の近傍に設けられた、前記導波領域に電磁波を入力するための入力部と、
   前記第２ショート壁の近傍に設けられた、前記導波領域から電磁波を出力するための出力部と、を更に備え、
   前記第１側壁の壁心から前記第１広壁の縁のうち前記第１側壁の前記壁心に略平行な部分までの距離のうち最短距離を第１の距離とし、
   前記第１側壁の壁心から前記第２広壁の縁のうち前記第１側壁の前記壁心に略平行な部分までの距離のうち最短距離を第２の距離とし、
   前記第２側壁の壁心から前記第１広壁の縁のうち前記第２側壁の前記壁心に略平行な部分までの距離のうち最短距離を第３の距離とし、
   前記第２側壁の壁心から前記第２広壁の縁のうち前記第２側壁の前記壁心に略平行な部分までの距離のうち最短距離を第４の距離として、
   前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の少なくとも一部区間において、前記第１側壁及び前記第２側壁を構成する複数の導体ポストのうち隣接する導体ポスト同士の中心間距離であるポスト間隔の１．５倍以下である、
   ことを特徴とするバンドパスフィルタ。
2. 前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の全区間において前記ポスト間隔の１．５倍以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
3. 前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の少なくとも一部区間において、前記ポスト間隔以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
4. 前記第１〜第４の距離のうち少なくとも何れか１つの距離は、前記導波領域の全区間において前記ポスト間隔以下である、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のバンドパスフィルタ。

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