JP6514741B2 - バンドパスフィルタ及び多段バンドパスフィルタ - Google Patents
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Description
バンドパスフィルタとしては、中空導波管で共振器を形成し、それぞれの共振器を電磁界結合させる構造が用いられている(例えば特許文献1を参照)。また、誘電体基体の上面及び下面にそれぞれ導体層を形成し、スルーホールを介してこの上下面を電気的に接続して導波路を形成する誘電体導波路(SIW)を用いた共振器もバンドパスフィルタとして注目されている(例えば特許文献2および非特許文献1を参照)。
しかしながら、特許文献1が開示するような中空導波管を用いる場合、共振器が大きくて重いため扱いづらいことがある。
特許文献2では、共振器を形成するビアホールの周囲にスロットを形成することで、誘電体基板の一面上の導体層と電気的に分離したパッドが形成されることが開示される。そして、このパッドと導体層とをボンディングワイヤなどで接続することでフィルタ特性を調整することが開示されている。
しかしながら、特許文献2に記載の技術では、具体的に共振周波数をどのように変化可能であるかについて開示されておらず、高い調整精度が求められる場合に対応できないおそれがある。
しかしながら、非特許文献1に記載の技術では、接続角度の変化に対して共振周波数の変化が大きいため、共振周波数の微調整ができないおそれがある。
本発明の第1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を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るバンドパスフィルタ1の構成を模式的に示した斜視図である。図2の(a)はバンドパスフィルタ1の構成を模式的に示した上面図であり、図2の(b)は図2(a)のA−A線に沿う断面図である。図3は、バンドパスフィルタ1のスロット6の上面図である。なお、図2においては、ポスト壁の構成について図1よりも簡略的に示している。
貫通孔51はマスクを用いたエッチング法などにより形成することができる。貫通孔51の開口径としては例えば作製のしやすさの観点から50〜200μmが挙げられる。
導体層3(第1導体層)は、基板2の上面2aに、開口10を有して形成されている。導体層3は、スロット6(後述)を除いて、基板2の上面2aの全面を覆う。
導体層3は、主部11と、内側導体部12と、接続部13とを備えている。
主部11は、開口10を囲んで形成された領域である。開口10は平面視において円形状に形成されている。主部11は、開口10の外側の領域であり、開口10の内周縁から基板2の上面2aの外周縁に至る領域である。
12aは内側導体部12の基端(X方向の一方の端)である。12bは内側導体部12の先端(X方向の他方の端、すなわち基端12aとは反対の端)である。
接続部13の幅は、例えば導体柱52(図2(a)参照)の直径程度かそれよりも小さくてよい。
接続部13は、主部11および内側導体部12を形成して、必要な共振周波数の調整量を見積もった後で形成してもよい。接続部13は、導体層3と同時に形成されてもよい。
距離r1がポスト壁5の寸法L2の2%以上であることによって、共振周波数の調整を有効に行うことができる。距離r1がポスト壁5の寸法L2の100%以下であることによって、共振周波数の変動幅を抑制し、微調整が可能となる。
なお、ポスト壁5の中央C1は、例えば平面視におけるポスト壁5の重心(例えば矩形状のポスト壁5の対角線の交点)である。
角度θを変化させた際の共振周波数の変化は、基板の貫通孔にビア導体を形成した場合の共振周波数のばらつきよりも小さくなる。そのため、バンドパスフィルタ1を用いれば、誘電体導波路(SIW)を製造した後であっても接続部13の位置を調整することで共振周波数の微調整が可能になる。よって、目標精度が高い場合にも対応できるバンドパスフィルタを提供することができる。
導体層3、4が銅薄膜である場合、その厚さは1μm〜40μmであることが好ましい。導体層3、4の厚さが1μm以上であると損失を抑制でき、40μm以下であると、導体層3、4の形成が容易となる。導体層3、4は、例えば銅めっき法などにより形成することができる。
ポスト壁5は、平面視においてスロット6を囲んで形成されている。
なお、開口部7は導体柱52の並列方向の中央部に形成されていなくてもよく、一方の第1壁部5aに寄った位置に形成されていてもよい。
図4は、バンドパスフィルタ1の第1の変形例であるバンドパスフィルタ1Aのスロット6Aの上面図である。なお、以降の説明において、すでに説明した構成と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図4に示すように、バンドパスフィルタ1Aでは、内側導体部12Aは接続部13と同じ幅(Y方向の寸法)を有し、X方向に延在している。
バンドパスフィルタ1Aでは、バンドパスフィルタ1(図3参照)と同様に、接続部13の角度θを変化させることで、共振周波数を微調整することができる。
図5は、バンドパスフィルタ1の第2の変形例であるバンドパスフィルタ1Bのスロット6Bの上面図である。
図5に示すように、バンドパスフィルタ1Bでは、内側導体部12Bは、接続部13に比べて広い幅(Y方向の寸法)を有する矩形状(例えば長方形状)である。内側導体部12Bは、長辺方向をX方向に向けて形成されている。バンドパスフィルタ1Bは、内側導体部12Bの形状以外はバンドパスフィルタ1(図3参照)と同様としてよい。
バンドパスフィルタ1Bでも、距離r2、および接続部13の角度θを変化させることで、共振周波数を微調整することができる。
図6は、バンドパスフィルタ1の第3の変形例であるバンドパスフィルタ1Cのスロット6Cの上面図である。
図6に示すように、バンドパスフィルタ1Cでは、開口10Cは矩形状(例えば長方形状)である。バンドパスフィルタ1Cは、開口10Cの形状以外はバンドパスフィルタ1A(図4参照)と同様としてよい。
バンドパスフィルタ1Cでも、距離r2、および接続部13の角度θを変化させることで、共振周波数を微調整することができる。
図7は、バンドパスフィルタ1の第4の変形例であるバンドパスフィルタ1Dのスロット6Dの上面図である。
図7に示すように、バンドパスフィルタ1Dでは、接続部13Dが金属配線部(ワイヤ)によって形成されている。接続部13Dは、平面視においてX方向に沿って形成されている。接続部13Dの基端13Daは主部11に接続され、先端13Dbは内側導体部12に接続されている。バンドパスフィルタ1Dは、接続部13に代えて接続部13Dが設けられていること以外はバンドパスフィルタ1(図3参照)と同様としてよい。
バンドパスフィルタ1Dでも、距離r1、および接続部13の角度θを変化させることで、共振周波数を微調整することができる。
図8は、バンドパスフィルタ1の第5の変形例であるバンドパスフィルタ101の断面図である。
図8に示すように、バンドパスフィルタ101では、スロット6及び導体層3が誘電体層8で覆われている。誘電体層8は、導体層9によって覆われている。
誘電体層8の材料としては、塗布性、誘電率などの観点から、例えばポリイミドが挙げられる。導体層9は銅めっき法により形成することができる。その他の構成は、第1実施形態のバンドパスフィルタ1と同様としてよい。
なお、バンドパスフィルタは、誘電体層を覆う導体層がない構成も可能である。
本発明の第2実施形態に係る多段バンドパスフィルタ201の構成について、図9を用いて説明する。なお、第1実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図9に示すように、多段バンドパスフィルタ201は、第1実施形態に係るバンドパスフィルタ1が3つ並列して構成される。多段バンドパスフィルタ201では、各バンドパスフィルタ1の一対の第1壁部5aはそれぞれ同一直線状に設けられる。また隣り合うバンドパスフィルタ1の第2壁部5bは共有される。
図9では、各バンドパスフィルタ1の開口部7の幅は一定であるが、これに限定されない。要求される共振周波数に応じて開口部7の幅が異なっていてもよい。さらに、図9では、高周波信号の伝搬方向(X方向)における第2壁部5bの間隔も一定であるが、これに限定されない。要求される共振周波数に応じて第2壁部5bの間隔がそれぞれ異なっていてもよい。
径差dは50μmとした。角度θは0°、90°、180°、270°の4条件とした。距離r1は100μm、150μm、200μmの3条件とした。結果を表1に示す。
導体層の開口および内側導体部の平面視形状は、円形状、矩形状に限らない。導体層の開口および内側導体部の平面視形状は、例えば楕円形状であってもよいし、矩形状以外の多角形状(三角形状、五角形状、六角形状など)であってもよい。
平面視におけるポスト壁の形状は、矩形状に限らない。ポスト壁の平面視形状は、例えば矩形状以外の多角形状(三角形状、五角形状、六角形状など)でもよいし、円形状、楕円形状等であってもよい。
接続部は、主部および内側導体部と一体的に形成されていてもよいし、主部および内側導体部とは別体であってもよい。
Claims (3)
- 第1面及び前記第1面に対向する第2面を有し、誘電体材料で形成される基板と、
前記第1面を覆い、開口を有して形成された第1導体層と、
前記第2面を覆う第2導体層と、
前記第1面から前記第2面に向かって前記基板を貫通し、前記第1導体層および前記第
2導体層と電気的に接続された複数の導体柱で形成され、平面視において前記開口を囲む
ように配置されたポスト壁と、を備え、
前記第1導体層は、前記開口を囲む主部と、前記開口内に前記主部から隔てられて形成
された内側導体部と、前記主部と前記内側導体部とを電気的に接続する接続部とを有し、
前記主部、前記内側導体部及び前記接続部によって区画されたスロットを有する、
バンドパスフィルタ。 - 前記開口は、円形状とされ、
前記内側導体部は、円形状とされ、
前記スロットがC形状とされている、請求項1に記載のバンドパスフィルタ。 - 前記内側導体部の基端から先端までの距離は、平面視における前記ポスト壁の中央と、
前記中央から最も近い前記導体柱の中心との距離に対して2%〜100%の範囲にある、
請求項1または2に記載のバンドパスフィルタ。
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