JP6872771B2 - 共振器及びフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、共振器及びフィルタに関する。

無線基地局のタワー・マウント・アンプ（ＴＭＡ）内に設けられるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）には、送信信号と、リモート・チルト・ユニット（ＲＥＴ）などを設定するＡＩＳＧ（Antenna Interface Standard Group）信号とを重畳してアンテナへ送信することや、直流（ＤＣ）をバイパスすることが求められることがある。

特許文献１には、共振器間を結合させる結合素子を設定する位置を可変にするように、結合素子を保持する結合素子ソケットに結合素子が挿入可能な複数の挿入口を設けるとともに、結合素子に向けて押し込むことで結合素子の位置を変更して共振器間の結合量を調整するスクリューを備えるフィルタが記載されている。

特許文献２には、複数の共振器で構成され、その内において共振器の共振体同士を電気的に結合させた分波器が記載されている。

中国特許出願公開第１０５８４６０２０号明細書 中国実用新案第２８５９８３３号明細書

ところで、直流成分を通さない様に設計されるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）においては、共振体と共振体の近傍に配置された結合部材とで構成された電界結合型のバンドパスフィルタを用いる。このような形式のフィルタでは、共振体と結合部材との間隔で結合量を設定するが、機械特性上、これらの間隔は固定されたものが多い。
一方、共振体と結合部材との間隔は、耐電圧特性にも大きく関連する。特に、結合量を密にしようとした場合は共振体と結合部材との間隔を狭くする必要があり、その様な場合、耐電圧特性が劣化するため、共振体と結合部材との間隔を変更しづらかった。よって、フィルタの電気特性の変更（調整）が難しかった。
また、共振体と結合部材との間隔を固定とした場合、その電気特性が部材の加工精度に依存することになり、高い歩留まりが得られにくかった。
本発明は、電気特性の変更が容易な共振器などを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明が適用される共振器は、予め定められた波長で共振する共振体と、共振体と容量結合する容量結合部材と、共振体及び容量結合部材に容量結合するとともに、共振体に対する容量又は容量結合部材に対する容量が変更可能な容量変更部材と、を備え、容量変更部材は、一端部及び他端部が基準電位に接続されるとともに、共振体又は容量結合部材に対する距離が変更可能である。
また、容量変更部材は、一端部から他端部までの長さが、波長の１／２に設定されていることを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される共振器は、それぞれが予め定められた波長で共振する第１の共振体及び第２の共振体と、第１の共振体と容量結合する第１の容量結合部材と、第２の共振体と容量結合する第２の容量結合部材と、第１の共振体、第２の共振体、第１の容量結合部材及び第２の容量結合部材に容量結合し、第１の共振体、第２の共振体、第１の容量結合部材及び第２の容量結合部材の少なくとも一つに対する容量が変更可能な容量変更部材と、を備え、第１の容量結合部材及び第２の容量結合部材が、第１の共振体と第２の共振体との間に配置されるとともに、互いに電気的に接続されていることを特徴とすることができる。
このような共振器において、容量変更部材は、第１の共振体及び第１の容量結合部材に容量結合し、第１の共振体に対する容量又は第１の容量結合部材に対する容量が変更可能な第１の容量変更部材と、第２の共振体及び第２の容量結合部材に容量結合し、第２の共振体に対する容量又は第２の容量結合部材に対する容量が変更可能な第２の容量変更部材とであることを特徴とすることができる。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用されるフィルタは、それぞれが予め定められた波長で共振するとともに、列状に配置された複数の共振器と、複数の共振器の一端部の共振器に接続され、信号が入力される入力端子と、複数の共振器の他端部の共振器に接続され、信号が出力される出力端子と、を備え、一端部の共振器は、共振体と共振体と容量結合する容量結合部材と、を有し、他端部の共振器は、他の共振体と他の共振体と容量結合する他の容量結合部材と、を有し、共振体及び容量結合部材と容量結合し、共振体又は容量結合部材に対する容量が変更可能な容量変更部材であって、一端部及び他端部が基準電位に接続されるとともに、共振体又は容量結合部材に対する距離が変更可能である容量変更部材と、他の共振体及び他の容量結合部材と容量結合し、他の共振体又は他の容量結合部材に対する容量が変更可能な他の容量変更部材であって、一端部及び他端部が基準電位に接続されるとともに、他の共振体又は他の容量結合部材に対する距離が変更可能である他の容量変更部材と、の少なくともいずれか一方を有することを特徴とする。

本発明によれば、電気特性の変更が容易なフィルタなどが提供できる。

第１の実施の形態が適用されるフィルタの構成の一例を示す図である。 共振器を詳細に説明する図である。（ａ）は、上面図、（ｂ）は側面図である。 共振器の等価回路である。（ａ）は、共振器、（ｂ）は、フィルタである。 共振器における群遅延時間を示す図である。 第１の実施の形態が適用される共振器において、結合ループと共振体及び結合部材との距離を変えた場合の群遅延時間を示す図である。 第２の実施の形態が適用されるフィルタの構成の一例を示す図である。 第２の実施の形態が適用されるフィルタから二個の共振器を抜き出した図である。 二個の共振器における群遅延時間を示した図である。 二個の共振器の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
ここでは、フィルタの一例として、電界結合型のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を説明する。しかし、フィルタは、電界結合型であれば、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に限らない。なお、電界結合型を容量結合型と表記することがある。

［第１の実施の形態］
（フィルタ１）
図１は、第１の実施の形態が適用されるフィルタ１の構成の一例を示す図である。
第１の実施の形態が適用されるフィルタ１は、４つの共振器１１、１２、１３、１４を備える。これらの共振器１１、１２、１３、１４は、これらの共振器１１、１２、１３、１４がそれぞれ備える筐体７１、７２、７３、７４が連続するように、列状に接続されている。筐体７１、７２、７３、７４が連続して構成された筐体７０は、断面が四辺形（後述する図２（ａ）、（ｂ）に示すように側面７１ａ、７１ｃ、下面７１ｂ、上面７１ｄで囲われている）で、両端部が閉じている。筐体７０は、導電性の材料で構成され、電磁界に対するシールド（電気壁）を構成する。すなわち、フィルタ１は、キャビティ構造を有している。
なお、図１は、フィルタ１の筐体７０の上側の面を除いて、内部を見た図である。
そして、フィルタ１は、図１が上面側から見た図となるように設置されてもよく、他の向きに設置されてもよい。例えば、長手方向が垂直になるように設置されてもよい。

共振器１１は、共振体２１、共振体２１と対向して配置された結合部材３１、及び、共振体２１及び結合部材３１に電界結合（容量結合）する結合ループ４１を備える。
また、共振器１１は、結合部材３１に接続される接続部品５１及び接続部品５１に接続される入力端子６１を備える。
さらに、共振器１１は、共振体２１、結合部材３１、結合ループ４１、接続部品５１及び入力端子６１を収容する筐体７０の一部である筐体７１を備える。

共振器１２は、共振体２２及び共振体２２を収容する筐体７２を備える。
共振器１３は、共振体２３及び共振体２３を収容する筐体７３を備える。

共振器１４は、共振体２４、共振体２４と対向して配置された結合部材３２、及び、共振体２４及び結合部材３２に電界結合（容量結合）する結合ループ４２を備える。
また、共振器１４は、結合部材３２に接続される接続部品５２及び接続部品５２に接続された入力端子６２を備える。
さらに、共振器１４は、共振体２４、結合部材３２、結合ループ４２、接続部品５２及び出力端子６２を収容する筐体７４を備える。

共振器１１、１２、１３、１４をそれぞれ区別しない場合は、共振器１０と表記する。
共振体２１、２２、２３、２４をそれぞれ区別しない場合は、共振体２０と表記する。
結合部材３１、３２をそれぞれ区別しない場合は、結合部材３０と表記する。なお、結合部材３０は、容量結合部材の一例である。
結合ループ４１、４２をそれぞれ区別しない場合は、結合ループ４０と表記する。結合ループは、容量変更部材の一例である。
接続部品５１、５２をそれぞれ区別しない場合は、接続部品５０と表記する。
そして、筐体７１、７２、７３、７４を一まとめにした場合の他、それぞれを区別しない場合に、筐体７０と表記することがある。

共振体２１、２２、２３、２４は、導電性の部材で構成されている。そして、共振体２１、２２、２３、２４は、それぞれ予め定められた波長（周波数）で共振するように設定されている。そして、共振体２１、２２、２３、２４は、筐体７０内において、列状に配列されている。
結合部材３１、３２は、導電性の部材で構成され、一例として円盤状の外形を有している。そして、結合部材３１は、平らな面が共振体２１に対向するように配置されている。そして、結合部材３１は、対向して配置された共振体２１を介して、共振体２１、２２、２３、２４と電気的に結合する。ここでの電気的な結合は、電界結合（容量結合）である。
同様に、結合部材３２は、平らな面が共振体２４に対向するように配置されている。そして、結合部材３２は、対向して配置された共振体２４を介して、共振体２１、２２、２３、２４と電気的に結合する。ここでの電気的な結合も、電界結合（容量結合）である。

なお、結合部材３１、３２の平面形状は、円でなくともよく、多角形であってもよい。また、図のような平面形状ではなく、線状であってもよい。なお、円であると、電界が集中することが抑制される。

結合ループ４１、４２は、導電性の部材で構成され、両端が筐体７０に接続されることでループを形成している。
接続部品５１、５２は、導電性の部材で構成されている。接続部品５１は、信号を入力端子６１から結合部材３１へ伝搬し、接続部品５２は、信号を結合部材３２から出力端子６２へ伝搬する。
入力端子６１及び出力端子６２は、例えば、コネクタである。入力端子６１では、コネクタの内導体（芯線）が接続部品５１に接続され、コネクタの外導体が筐体７１に接続されている。そして、コネクタの内導体と外導体とは、直流的に絶縁されている。同様に、出力端子６２では、コネクタの内導体（芯線）が接続部品５２に接続され、コネクタの外導体が筐体７４に接続されている。そして、コネクタの内導体と外導体とは、直流的に絶縁されている。

筐体７０を構成する筐体７１、７２、７３、７４を説明する。
筐体７１は、共振器１２側が閉じられていない。そして、筐体７１は、共振器１２側の反対側が閉じられている。ただし、入力端子６１は、閉じられた筐体７１の外側から内側の接続部品５１に接続するように設けられている。
筐体７２、７３は、それぞれが共振体２２、２３の側面を覆っている。筐体７２と筐体７３との間には、導電性の部材で構成された隔壁７５が設けられている。そして、隔壁７５には、共振体２２と共振体２３とを電気的に結合させるための開口７６が設けられている。ここでの、電気的な結合は、磁界結合である。なお、筐体７２の共振器１１側には、隔壁がなく、筐体７３の共振器１４側にも、隔壁がない。
さらに、筐体７４は、筐体７１と同様に、共振器１３側が閉じられていない。そして、筐体７４は、共振器１３側の反対側が閉じられている。ただし、出力端子６２は、閉じられた筐体７４の外側から内側の接続部品５２に接続するように設けられている。
そして、図２（ａ）、（ｂ）に示す側面７１ａ、７１ｃ、下面７１ｂ、上面７１ｄも導電性材料で構成されており、全体としてキャビティ構造となっている。

なお、共振器１２と共振器１３との間の隔壁７５を削除してもよく、共振器１１と共振器１２との間、又は／及び、共振器１３と共振器１４との間に、隔壁７５と同様な隔壁を設けてもよい。隔壁は、フィルタ１の電気特性との関係において、設ければよい。

上記における導電性の部材には、導電率の高いアルミニウム、銅、真鍮などが適用できる。また、アルミニウム、銅、真鍮に銀などがメッキされたものが適用できる。

フィルタ１は、共振器１１、１２、１３、１４がそれぞれ単体として構成され（作製され）、これらの共振器１１、１２、１３、１４が接続されて構成されてもよい（組み立てられてもよい）。また、筐体７０が全体として構成され（作製され）、筐体７０の内部に共振体２１、２２、２３、２４、結合部材３１、３２などを構成されてもよい（組み立てられてもよい）。なお、いずれの場合も、筐体７０（筐体７１、７２、７３、７４）の一部が取り外し可能になっていて、組み立てを容易にしていてもよい。

なお、共振体２１、２２、２３、２４、結合部材３１、３２及び結合ループ４１、４２の構成は、後述する図２において詳述する。
なお、共振器１１が一端部の共振器の一例、共振器１４が他端部の共振器の一例である。結合部材３１が容量結合部材の一例、結合部材３２が他の容量結合部材の一例、結合ループ４１が容量変更部材の一例、結合ループ４２が他の容量変更部材の一例である。

フィルタ１の動作を説明する。
そして、筐体７０（筐体７１、７２、７３、７４）、入力端子６１であるコネクタの外導体及び出力端子６２であるコネクタの外導体は、基準電位、例えば接地電位（ＧＮＤ）に設定されている。

フィルタ１の入力端子６１に信号が入力する。すると、信号は、接続部品５１及び結合部材３１に伝搬する。そして、信号は、結合部材３１から、電界（容量）結合した共振体２１を介して、共振体２２、２３、２４に入力する。
その際、共振体２１、２２、２３、２４のそれぞれと共振する波長のみが伝搬する。
さらに、伝搬した信号は、共振体２４と容量結合する結合部材３２に入力する。そして、接続部品５２を伝搬して、出力端子６２から出力する。

すなわち、フィルタ１は、入力端子６１に入力する信号から、共振体２１、２２、２３、２４のそれぞれと共振する波長（共振波長）の信号のみを通過させ、出力端子６２から出力する。この際、共振体２１、２２、２３、２４のそれぞれの共振波長を、通過させたい波長の範囲に合わせて設定すると、通過させたい波長の範囲（バンド）の信号を通過するバンドパスフィルタとなる。

なお、結合ループ４１は、共振体２１及び結合部材３１に対向して設けられている。そして、結合ループ４１と共振体２１及び／又は結合部材３１との間の距離が変更（調整）されることで、結合ループ４１と共振体２１及び／又は結合部材３１との間の容量が変更される。そして、共振器１１における結合量が変更される。すなわち、共振器１１の電気特性が変更される。
同様に、結合ループ４２は、共振体２４及び結合部材３２に対向して設けられている。そして、結合ループ４２と共振体２４及び／又は結合部材３２との間の距離が変更（調整）されることで、結合ループ４２と共振体２４及び／又は結合部材３２との間の容量が変更される。そして、共振器１４における結合量が変更される。すなわち、共振器１４の電気特性が変更される。
このようにして、フィルタ１の電気特性が変更される。
これについては、後に詳述する。

以上説明したように、結合部材３１と共振体２１とが電界（容量）結合し、共振体２４と結合部材３２とが電界（容量）結合しているので、フィルタ１においては、直流成分（ＤＣ）がカットされている。

（共振器１１）
図２は、共振器１１を詳細に説明する図である。図２（ａ）は、上面図、図２（ｂ）は側面図である。図２（ａ）、（ｂ）では、筐体７１のそれぞれの面を、側面７１ａ、７１ｃ、下面７１ｂ、上面７１ｄとする。さらに、筐体７１の入力端子６１が設けられる面を側面７１ｅとする。そして、図２（ａ）では、図１と同様に筐体７１の上面７１ｄを除いて示している。また、図２（ｂ）では、図２（ａ）の紙面において、筐体７１の側面７１ａを除いて示している。
なお、図４、５に示す群遅延時間の評価は、共振器１１は、筐体７１で囲まれているとして行った。そこで、共振器１２側に側面７１ｆがあるとした。よって、図２（ａ）、（ｂ）では、側面７１ｆを表記している。

共振体２１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、断面が長方形で、角が丸められた棒状の部材である。そして、棒状の部材が中空になるように、長方形の中央部が、円形の空洞となっている。空洞は、棒状の共振体２１を長手方向に貫いて設けられている。共振体２１の断面形状は、角が丸められた長方形でなくともよく、多角形であってもよい。

そして、共振体２１の一方の端部が、筐体７１の下面７１ｂに電気的（直流的）に接続（ショート）されている。共振体２１の他方の端部は、解放（オープン）されている。前述したように、筐体７１は、基準電位に設定されている。
棒状の部材である共振体２１は、筐体７１で囲まれた管内での波長λｇの１／４（１／４λｇ）に設定されている。なお、波長λｇに対する周波数ｆｇは、管内での周波数ｆｇである。
すなわち、共振体２１は、ショート端とオープン端までの長さが１／４λｇである波長で共振する。
なお、他の共振体２２、２３、２４も同様である。
ここでは、共振体２０を中空の棒状の部材としたが、他の形状の部材としてもよい。

そして、共振体２１の長方形の断面における長手方向側の一面が、円盤状の結合部材３１の平らな面と対向する。

結合ループ４１は、例えば、線状の部材であって、ここでは曲げることが容易な線状の導電性材料で構成されている。そして、結合ループ４１は、一端部及び他端部が筐体７１の下面７１ｂに接続されている。すなわち、結合ループ４１は、両端が基準電位に設定されている。そして、結合ループ４１の長さは、通過させたい周波数の管内波長に対しておおよそ１／２λｇに設定される。
そして、結合ループ４１は、共振体２１及び結合部材３１と電界（容量）結合するように設定されている。すなわち、結合部材３１側において、下面７１ｂから立ち上がる結合ループ４１の一端部は、結合部材３１の中央部にまで立ち上がり、結合部材３１（共振体２１と反対側の面）に沿うように側面７１ｃに向かうように曲げられる。次に、結合部材３１を過ぎるまで下面７１ｂに平行に進み、結合部材３１を過ぎると共振体２１に向かうように曲げられる。そして、共振体２１の側面に沿うように、下面７１ｂに平行に進む。そして、共振体２１の側面の途中において、下面７１ｂに向かって曲げられている。結合ループ４１の他端部が下面７１ｂに接続される。
すなわち、図２（ａ）に示すように、結合ループ４１は、下面７１ｂに平行な部分がＬ字状になっている。

結合ループ４１は、基準電位に接続されて端部間の長さが１／２λｇであると、電磁結合でなく、電界（容量）結合する。
なお、結合ループ４１は、共振体２１及び結合部材３１と電界（容量）結合するように設けられればよい。よって、結合ループ４１は、Ｌ字状の部分が下面７１ｂに平行でなくてもよい。また、結合ループ４１は、図２（ａ）、（ｂ）に示した形状でなくともよく、他の形状であってもよい。

そして、結合ループ４１は、線状の導電性材料で構成されているため、共振体２１及び結合部材３１との距離を後から変更することが可能である。すなわち、結合ループ４１の下面７１ｂに接続されていない側（Ｌ字状の部分）を、共振体２１及び結合部材３１の側に押して変形させることで、共振体２１及び結合部材３１との距離が近くなるようにしたり、共振体２１及び結合部材３１の側から離すように変形させることで、共振体２１及び結合部材３１との距離を遠くしたりできる。
すなわち、共振器１１を組み立てた後に、電気特性を見ながら、一時的に上面７１ｄを外すなどして、結合ループ４１を変形させることで、共振体２１又は／及び結合部材３１との間の容量を変更することが可能となるため、共振器１１における結合量を変更することが可能となる。これにより、各部材の加工精度や組立精度のばらつきにより電気特性にばらつきが生じても、線状の導電性材料を変形させるという比較的容易な方法で、電気特性を変更することが可能となる。

図３は、共振器１１及びフィルタ１の等価回路である。図３（ａ）は、共振器１１、図３（ｂ）は、フィルタ１である。
共振器１１は、図３（ａ）に示すように、共振器１１は、共振体２１に対して、容量が固定のコンデンサＣ１と容量が可変のコンデンサＣ２とが並列に接続されている。コンデンサＣ１は、共振体２１と結合部材３１との間の容量であり、コンデンサＣ２は、結合ループ４１を介した、共振体２１と結合部材３１との間の容量である。
入力端子６１に入力した信号は、結合部材３１に伝搬し、コンデンサＣ１を介して共振体２１に伝搬する。同様に、入力端子６１に入力した信号は、結合ループ４１で構成されるコンデンサＣ２を介して共振体２１に伝搬する。

結合ループ４１と共振体２１又は／及び結合部材３１との距離を変更することにより、コンデンサＣ２の容量が変更される。これにより、共振器１１における結合量が変更される。

フィルタ１は、図３（ｂ）に示すように、共振器１１、１２、１３、１４が列状に並ぶ。そして、共振器１４は、共振器１１と同様な構造であるが、信号の進む向きに対して逆の構造になっている。そして、共振器１４は、入力端子６１の代わりに、出力端子６２に接続されている。
例えば、移動体通信においては、ケーブルの配線工事を省力化するために、移相器等を制御するためのＡＩＳＧ信号を高周波用の同軸ケーブルに重畳させることがある。この様な場合を示したのが、図３（ｂ）である。ＡＩＳＧ信号は高周波用の同軸ケーブルに重畳させる場合、２ＭＨｚ程度のＡＭ波に変調される。この信号波は、フィルタ１の通過する信号に比べて、低い周波数であるため、入力端子６１部分から分離されて、フィルタ１とは別の経路で、出力端子６２部分に送信される。そして、フィルタ１を通過した信号に加えられる。すなわち、ＡＩＳＧ信号は、フィルタ１の通過帯域に属さない周波数であるため、インダクタンスＬ１、Ｌ２を介して、フィルタ１とは別の（異なる）経路で送信される。なお、インダクタンスＬ１、Ｌ２は、ＡＩＳＧ信号より高い周波数の信号（例えばフィルタ１を通過する信号）の通過を抑制するために設けられている。
ここでは、ＡＩＳＧ信号がフィルタ１を通過した信号に加えられるとしたが、そのままＡＩＳＧ信号の制御装置などに送信されてもよい。

図４は、共振器１１における群遅延時間を示した図である。一般に、結合量は群遅延時間で評価できるため、ここでは群遅延時間を用いて説明する。図４では、第１の実施の形態が適用される結合ループ４１を有する共振器１１（結合ループ有）と第１の実施の形態が適用されない結合ループ４１の無い共振器１１（結合ループ無）とを示している。縦軸は、群遅延時間（ｎｓ）、横軸は、予め定められた周波数ｆｇ（波長λｇ）で規格化した周波数（ｆ／ｆｇ）である。
なお、結合ループ４１の無い共振器１１とは、図２（ａ）、（ｂ）において、結合ループ４１を除いたものである。すなわち、結合ループ４１の無い共振器１１の他の構成は、図２（ａ）、（ｂ）に示した共振器１１と同様である。
図４に示すように、結合ループ４１を有する共振器１１は、結合ループ４１の無い共振器１１に比べて、周波数ｆｇの近傍において群遅延時間が小さくなっている。これは、共振器１１における結合量が増加したことを示している。つまり、共振器１１は、結合ループ４１を有することで、結合量が増加する。結合ループ４１を有する共振器１１は、結合が密（密結合）であり、結合ループ４１を有しない共振器１１は結合が疎（疎結合）である。
したがって、結合ループ４１を有する場合は、結合ループ４１を有しない場合に比べて共振体２１と結合部材３１の距離を広く設定することが可能である。これにより、耐電力特性も向上する。

図５は、第１の実施の形態が適用される共振器１１において、結合ループ４１と共振体２１及び結合部材３１との距離を変えた場合の群遅延時間を示す図である。ここでは、図２（ａ）に示すように、結合ループ４１と共振体２１との距離、及び、結合ループ４１と結合部材３１との距離を、ともにΔｔ変更している。なお、図２（ａ）に示すように、Δｔは、結合ループ４１と共振体２１及び結合部材３１との距離が小さくなる（近づく）方向を＋、大きく（遠ざかる）方向を−としている。なお、±のΔｔは、結合ループ４１のＬ字状の部分を動かして設定している。

図５に示すように、Δｔが＋である（近づく）場合は、Δｔが０である場合に比べて、周波数ｆｇの近傍において群遅延時間が短くなっている。これは、共振器１１における結合量が増加したこと（結合が密になったこと）を示している。
一方、Δｔが−である（遠ざかる）場合は、Δｔが０である場合に比べて、周波数ｆｇの近傍において群遅延時間が長くなっている。これは、共振器１１における結合量が減少したこと（結合が疎になったこと）を示している。

以上説明したように、結合ループ４１と共振体２１及び結合部材３１との距離を変えることにより、共振器１１における結合量が変更される。すなわち、共振器１１の電気特性が変更される。
ここでは、共振体２１及び結合部材３１の両方に対して、結合ループ４１との距離を変化させたが、共振体２１又は結合部材３１の一方に対して、結合ループ４１との距離を変化させてもよいし、結合ループ４１の一部分を折り曲げるなど、変形させてもよい。求めたい結合量になるように、共振体２１又は／及び結合部材３１に対する結合ループ４１の距離を設定すればよい。
なお、説明を省略するが、共振器１４についても同様である。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態が適用されるフィルタ１は、図１に示した第１の実施の形態が適用されるフィルタ１と共振器１２、共振器１３の構成が異なる。
図６は、第２の実施の形態が適用されるフィルタ１の構成の一例を示す図である。
第２の実施の形態が適用されるフィルタ１は、第１の実施の形態が適用されるフィルタ１と同様に、４つの共振器１１、１２、１３、１４を備える。これらの共振器１１、１２、１３、１４は、これらの共振器１１、１２、１３、１４がそれぞれ備える筐体７１、７２、７３、７４が連続するように、列状に接続されている。筐体７１、７２、７３、７４が連続して構成された筐体７０は、断面が四辺形（第１の実施の形態と同様に、両側面、下面、上面で囲まれている。）で、両端部が閉じている。筐体７０は、導電性の材料で構成され、電磁界に対するシールド（電気壁）を構成する。すなわち、フィルタ１は、キャビティ構造を有している。
なお、図６は、フィルタ１の筐体７０の上側の面を除いて、内部を見た図である。

共振器１１、１４など、図１に示した第１の実施の形態のフィルタ１と同様の部分は、同じ符号を付して説明を省略する。そして、第１の実施の形態のフィルタ１と異なる共振器１２、１３を説明する。
共振器１２は、図１に示した第１の実施の形態のフィルタ１における共振器１２と同様に、共振体２２を備える。そして、共振器１２は、共振器１１及び共振器１４と同様に、結合部材３３、結合ループ４３を備える。さらに、共振器１２は、結合部材３３に接続された接続部品５３を備える。
また、共振器１３は、図１に示した第１の実施の形態のフィルタ１における共振器１３と同様に、共振体２３を備える。そして、共振器１３は、共振器１１及び共振器１４と同様に、結合部材３４、結合ループ４４を備える。さらに、共振器１３は、結合部材３３に接続された接続部品５４を備える。

ここで、共振体２２が第１の共振体の一例、共振体２３が第２の共振体の一例、結合部材３３が第１の容量結合部材の一例、結合部材３４が第２の容量結合部材の一例、結合ループ４３が第１の容量変更部材の一例、結合ループ４４が第２の容量変更部材の一例である。

そして、結合部材３３は、共振器１３側から共振体２２に対向するように設けられ、共振体２２と結合部材３３とは、電界（容量）結合している。さらに、結合ループ４３は、共振体２２及び結合部材３３に対して電界（容量）結合する位置に設けられるとともに、共振体２２又は／及び結合部材３３との距離が変更可能になっている。
同様に、結合部材３４は、共振器１２側から共振体２３に対向するように設けられ、共振体２３と結合部材３４とは、電界（容量）結合している。さらに、結合ループ４４は、共振体２３及び結合部材３４に対して電界（容量）結合する位置に設けられるとともに、共振体２３又は／及び結合部材３４との距離が変更可能になっている。
さらに、結合部材３３と結合部材３４とは、それぞれに接続された接続部品５３、５４により接続されている。接続部品５３、５４は、共振器１２、１３間の隔壁７５に設けられた開口７６を貫いて接続されている。
なお、接続部品５３、５４は、別部品としたが一個の部品であってもよい。

以上説明したように、第２の実施の形態では、共振器１２、１３間を、結合部材３３、３４及び接続部品５３、５４で結合させるとともに、結合ループ４３、４４により結合量を変更する。すなわち、結合量は、結合ループ４３と共振器１２又は／及び結合部材３３との距離により変更される。同様に、結合量は、結合ループ４４と共振器１３又は／及び結合部材３４との距離により変更される。なお、結合ループ４３と共振器１２又は／及び結合部材３３との距離と、結合ループ４４と共振器１３又は／及び結合部材３４との距離との両方を変更してもよく、いずれか一方を変更してもよい。

図７は、図６に示した第２の実施の形態が適用されるフィルタ１から二個の共振器１２、１３を抜き出した図である。
なお、後述する図８に示す二個の共振器１２、１３間の結合量を評価した状態を示すために、図７に示す共振器１２、１３は、図６における共振器１１側及び共振器１４側が筐体で囲まれているとした。

図８は、結合した二個の共振器１２、１３における群遅延時間を示した図である。図８では、第２の実施の形態が適用される共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ有）と、第２の実施の形態が適用されない共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ無）とを示している。縦軸は、群遅延時間（ｎｓ）、横軸は、予め定められた周波数ｆｇ（波長λｇ）で規格化した周波数（ｆ／ｆｇ）である。なお、共振体２２と結合部材３３との間隔、ならびに共振体２３と結合部材３４との間隔は一定としている。

第２の実施の形態が適用される共振器１２、１３は、結合部材３３、３４、接続部品５３、５４、結合ループ４３、４４を備える。よって、図８では、「結合部材有、結合ループ有」と表記する。
一方、第２の実施の形態が適用されない共振器１２、１３は、結合部材３３、３４、接続部品５３、５４を備えるが、結合ループ４３、４４を備えない。よって、図８では、「結合部材有、結合ループ無」と表記する。

図８に示すように、第２の実施の形態が適用される共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ有）では、第２の実施の形態が適用されない共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ無）に比べ、分離して現れる二つの周波数の間隔が広い。これは、第２の実施の形態が適用される共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ有）が、第２の実施の形態が適用されない共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ無）に比べ、共振器１２、１３間の結合量が大きいことを示している。すなわち、共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ有）は、結合が密（密結合）であり、共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ無）は、結合が疎（疎結合）である。

また、第２の実施の形態が適用される共振器１２、１３（結合部材有、結合ループ有）では、結合ループ４３と共振器１２又は／及び結合部材３３との距離と、結合ループ４４と共振器１３又は／及び結合部材３４との距離との両方、又は、いずれか一方を変更することにより、共振器１２、１３間の結合量が変更される。このようにして、接続された二個の共振器１０における電気特性が変更される。
なお、接続された二個の共振器１０も共振器と表記することがある。

図９は、二個の共振器１２、１３の変形例を示す図である。図８では、共振器１２及び結合部材３３に電界（容量）結合する結合ループ４３と、共振器１３及び結合部材３４に電界（容量）結合する結合ループ４４とが設けられていた。
図９に示す共振器１２、１３の変形例では、共振器１２、結合部材３３、共振器１３及び結合部材３４に結合する結合ループ４５が設けられている。
なお、結合ループ４５は、前述したように、基準電位に接続された二個の端部間における長さが１／２λｇに設定される。よって、長さが１／２λｇの結合ループ４５で、共振器１２、結合部材３３、共振器１３及び結合部材３４に対する結合が得られにくい場合には、図７に示したように、共振器１２、１３のそれぞれに結合ループ４３、４４をそれぞれ設けることがよい。

なお、第１の実施の形態において、結合ループ４０を一例として線状の導電性材料として説明した。結合ループ４０は、線状の導電性材料とする他、板状や棒状の部材を折り曲げて構成してもよく、削り出して構成してもよい。結合ループ４０が、共振体２０又は／及び結合部材３０に対する距離が共振器１１を組み立てた後に変更可能であればよい。
そして、筐体７０に長穴を設け、結合ループ４０をその長穴に固定してもよい。長穴の範囲内において固定位置を変更することで、結合ループ４０が、共振体２０又は／及び結合部材３０に対する距離により、容量が変更可能になる。すなわち、共振器１０における結合量が変更可能となる。

第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、結合ループ４０と共振体２０又は／及び結合部材３０との距離を変更することで、結合ループ４０と共振体２０又は／及び結合部材３０との間の容量を変更した。距離の代わりに、結合ループ４０と共振体２０又は／及び結合部材３０とが対面する面積を変更してもよい。例えば、結合ループ４０を板状の部材として、ねじることで、共振体２０及び結合部材３０に対向する面積を変更してもよい。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形を行っても構わない。

１…フィルタ、１０、１１、１２、１３、１４…共振器、２０、２１、２２、２３、２４…共振体、３０、３１、３２、３３、３４…結合部材、４０、４１、４２、４３、４４、４５…結合ループ、５０、５１、５２、５３、５４…接続部品、６１…入力端子、６２…出力端子、７０、７１、７２、７３、７４…筐体、７５…隔壁、７６…開口、λｇ…波長、ｆｇ…周波数

Claims (5)

1. 予め定められた波長で共振する共振体と、
   前記共振体と容量結合する容量結合部材と、
   前記共振体及び前記容量結合部材に容量結合するとともに、当該共振体に対する容量又は当該容量結合部材に対する容量が変更可能な容量変更部材と、を備え、
   前記容量変更部材は、
   一端部及び他端部が基準電位に接続されるとともに、前記共振体又は前記容量結合部材に対する距離が変更可能である
   共振器。
2. 前記容量変更部材は、前記一端部から前記他端部までの長さが、前記波長の１／２に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
3. それぞれが予め定められた波長で共振する第１の共振体及び第２の共振体と、
   前記第１の共振体と容量結合する第１の容量結合部材と、
   前記第２の共振体と容量結合する第２の容量結合部材と、
   前記第１の共振体、前記第２の共振体、前記第１の容量結合部材及び前記第２の容量結合部材に容量結合し、当該第１の共振体、当該第２の共振体、当該第１の容量結合部材及び当該第２の容量結合部材の少なくとも一つに対する容量が変更可能な容量変更部材と、を備え、
   前記第１の容量結合部材及び前記第２の容量結合部材が、前記第１の共振体と前記第２の共振体との間に配置されるとともに、互いに電気的に接続されていることを特徴とする共振器。
4. 前記容量変更部材は、
   前記第１の共振体及び前記第１の容量結合部材に容量結合し、当該第１の共振体に対する容量又は当該第１の容量結合部材に対する容量が変更可能な第１の容量変更部材と、
   前記第２の共振体及び前記第２の容量結合部材に容量結合し、当該第２の共振体に対する容量又は当該第２の容量結合部材に対する容量が変更可能な第２の容量変更部材と
   であることを特徴とする請求項３に記載の共振器。
5. それぞれが予め定められた波長で共振するとともに、列状に配置された複数の共振器と、
   複数の前記共振器の一端部の共振器に接続され、信号が入力される入力端子と、
   複数の前記共振器の他端部の共振器に接続され、信号が出力される出力端子と、を備え、
   前記一端部の共振器は、
   共振体と当該共振体と容量結合する容量結合部材と、を有し、
   前記他端部の共振器は、
   他の共振体と当該他の共振体と容量結合する他の容量結合部材と、を有し、
   前記共振体及び前記容量結合部材と容量結合し、当該共振体又は当該容量結合部材に対する容量が変更可能な容量変更部材であって、一端部及び他端部が基準電位に接続されるとともに、当該共振体又は当該容量結合部材に対する距離が変更可能である当該容量変更部材と、
   前記他の共振体及び前記他の容量結合部材と容量結合し、当該他の共振体又は当該他の容量結合部材に対する容量が変更可能な他の容量変更部材であって、一端部及び他端部が基準電位に接続されるとともに、当該他の共振体又は当該他の容量結合部材に対する距離が変更可能である当該他の容量変更部材と、の少なくともいずれか一方を有する
   ことを特徴とするフィルタ。

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