JP7635784B2 - 高周波回路および無線装置 - Google Patents

Description

本開示は、高周波回路および無線装置に関する。
この出願は、２０２０年８月７日に出願された日本出願特願２０２０－１３４３２９号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

特開２０１０－８７８３０号公報（特許文献１）は、ＳＩＲを多層基板に実装した無線装置を開示する。この無線装置では、２つのＳＩＲがそれぞれ、多層基板の異なる層に形成される。多層基板の積層方向から見たとき、２つのＳＩＲは重なるように形成される。

特開２０１０－８７８３０号公報

本開示の高周波回路は、導電体が形成された第１グランド層と、導電体が形成された第２グランド層と、第１の導電パターンが形成された導電パターン層とを備え、前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層は、積層されており、前記導電パターン層は、前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層の積層方向において、前記第２グランド層に形成された前記導電体までの距離が、前記第１グランド層に形成された前記導電体までの距離よりも長い領域である第１の領域を含み、前記第１の導電パターンの少なくとも一部分は、前記第１の領域に設けられる。

本開示の一態様は、高周波回路の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得たり、高周波回路を含む通信システムとして実現され得る。

図１は、導電パターンで形成されたフィルタを概略的に示す断面図である。 図２は、導電パターンで形成されたバンドパスフィルタの一例を概略的に示す平面図である。 図３は、本開示の実施の形態に係る無線装置の構成を示す平面図である。 図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線での断面図である。 図５は、本開示の実施の形態の変形例に係る無線装置の構成を示す平面図である。 図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線での断面図である。

無線装置は、たとえば受信した電波から特定の周波数帯の成分を抽出し、各種信号処理を行う。特定の周波数帯の信号波を抽出する手段として、フィルタがある。

フィルタには様々な種類がある一方で、無線装置の小型化の観点から、ステップインピーダンス共振器（ＳＩＲ：Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）がフィルタとして用いられることがある。ＳＩＲは、基板に形成された導電パターンにより構成されるパターンフィルタの一種であり、パターン幅の広い低インピーダンス部とパターン幅の狭い高インピーダンス部とを組み合わせた構成となっている。

［本開示が解決しようとする課題］
多層基板において、２つのＳＩＲを同一の層に形成する場合、双方のＳＩＲの配置スペースを確保するために、多層基板のサイズを大きくする必要がある。これに対し、特許文献１に記載の無線装置では、２つのＳＩＲが異なる層に形成される。したがって、多層基板のサイズを大きくする必要がなく、無線装置を小型にすることができる。

しかしながら、ＳＩＲを構成する導電パターンの幅は、ＳＩＲの周波数特性に深く関係する。そのため、特許文献１に記載の無線装置においても、設定すべきカットオフ周波数によっては導電パターンの幅が広くなり過ぎ、導電パターンの配置が困難になったり、無線装置が大きくなったりする。

これを解消するために導電パターンの幅を狭くすることが考えられるが、この場合ＳＩＲにおいて任意の特性インピーダンスに設定することが困難になったり、導電パターンの形成が困難になったりする。したがって、パターンフィルタにおいて、任意の特性インピーダンスを維持しつつ、カットオフ周波数または通過帯域幅等を自由に設計することは困難であった。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、パターンフィルタにおいて所望の特性インピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることが可能な高周波回路および無線装置を提供することである。

［本開示の効果］
本開示によれば、パターンフィルタにおいて所望の特性インピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施の形態の内容を列記して説明する。

（１）本開示の実施の形態に係る高周波回路は、導電体が形成された第１グランド層と、導電体が形成された第２グランド層と、第１の導電パターンが形成された導電パターン層とを備え、前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層は、積層されており、前記導電パターン層は、前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層の積層方向において、前記第２グランド層に形成された前記導電体までの距離が、前記第１グランド層に形成された前記導電体までの距離よりも長い領域である第１の領域を含み、前記第１の導電パターンの少なくとも一部分は、前記第１の領域に設けられる。

導電パターンによってフィルタを形成する場合、導電パターンの幅の大小に応じて、フィルタの特性インピーダンスおよび周波数特性が変化し、所望の特性が得られない場合がある。

これに対し、第１の導電パターンの少なくとも一部分が、第１の領域に設けられる構成により、第１の導電パターンからグランド層までの距離を長くすることができる。第１の導電パターンからグランド層までの距離を長くすれば、第１の導電パターンの特性インピーダンスは上昇する。そのため、第１の導電パターンの幅を広くすることによる第１の導電パターンの特性インピーダンスの低下分を、第１の導電パターンからグランド層までの距離を長くすることで相殺することができる。これにより、所望の特性インピーダンスを維持したまま第１の導電パターンの幅を広くすることができる。したがって、パターンフィルタにおいて所望のインピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

また、結合線路を有するＳＩＲを導電パターンによって形成する場合、広い通過帯域幅を実現しようとすれば、長い結合線路が必要になり、基板のサイズが大きくなる。通過帯域幅を維持しつつ結合線路の長さを短くしようとすれば、結合線路の結合度を強くする必要がある。結合度を強めるには、導電パターンの幅を広くすればよい。これにより、結合線路の長さを短くしつつ、所望の通過帯域幅に設定することができる。その一方で、導電パターンの幅を広くした分、ＳＩＲの特性インピーダンスは低下する。

これに対し、第１の導電パターンの少なくとも一部分が、第１の領域に設けられる構成により、第１の導電パターンの幅を広くすることによる第１の導電パターンの特性インピーダンスの低下分を、第１の導電パターンからグランド層までの距離を長くすることで相殺することができる。これにより、所望の特性インピーダンスを維持したまま結合線路の長さを短くすることができる。したがって、パターンフィルタにおいて所望のインピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

（２）前記導電パターン層には、前記第１の導電パターンとは別の第２の導電パターンがさらに形成されており、前記導電パターン層は、前記積層方向において、前記第１グランド層に形成された前記導電体までの距離が、前記第２グランド層に形成された前記導電体までの距離よりも長い領域である第２の領域を含み、前記第２の導電パターンは、前記第２の領域に設けられる構成であってもよい。

このような構成により、第１の領域に設けられた第１の導電パターンと、第２の領域に設けられた第２の導電パターンとでは、グランド層までの距離が異なる。そのため、同一の基板に形成された第１の導電パターンおよび第２の導電パターンにより、カットオフ周波数または通過帯域幅が大きく異なる２つのフィルタを構成することができる。したがって、装置設計の自由度をさらに向上させることができる。

（３）前記第１の導電パターンは、前記第１の領域および前記第２の領域にまたがって設けられる構成であってもよい。

このような構成により、導電パターン層において、第１の導電パターンが第１の領域および第２の領域にまたがって設けられた設計自由度の高いフィルタを設けることができる。

（４）前記第１の導電パターンは、第１のフィルタの一部を構成し、前記第２の導電パターンは、第２のフィルタの一部を構成し、前記第２のフィルタの比帯域は、前記第１のフィルタの比帯域よりも狭い構成であってもよい。

バンドパスフィルタにおいて、比帯域は、通過帯域幅を中心周波数で除した値で表される。比帯域の広いバンドパスフィルタでは長い結合線路が必要になり、比帯域の狭いバンドパスフィルタでは短い結合線路が必要になる。第２のフィルタの比帯域が、第１のフィルタの比帯域よりも狭い構成により、比帯域の広い第１のフィルタを構成する第１の導電パターンを、結合線路の長さを長くすることができる第１の領域に配置し、比帯域の狭い第２のフィルタを構成する第２の導電パターンを、結合線路の長さを短くすることができる第２の領域に配置することができるので、各フィルタにおいて所望の比帯域を実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

（５）前記第１の領域は、前記第１の導電パターンの特性インピーダンスが対象信号の周波数に対して一定値となるように設けられる構成であってもよい。

このような構成により、フィルタを含む対象信号の伝送路において、所望のインピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

本開示の実施の形態に係る無線装置は、上記高周波回路を備える。

このような構成により、無線装置において、パターンフィルタにおける所望の特性インピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

まず、本開示の高周波回路および無線装置の着想に至った経緯について説明する。

図１は、導電パターンで形成されたフィルタを概略的に示す断面図である。図１を参照して、フィルタ１００は、板状の誘電体層１００１の表面に形成された線状の導電パターン１００２と、誘電体層１００１の裏面に形成されたグランド層１００３とを備える。フィルタ１００は、マイクロストリップ線路構造のパターンフィルタである。フィルタ１００では、フィルタを構成するＬＣ回路の定数を導電パターンで置き換えている。具体的には、Ｌ（コイル）は高インピーダンスの導電パターンで置き換えられ、Ｃ（コンデンサ）は低インピーダンスの導電パターンで置き換えられる。

ここで、導電パターン１００２の特性インピーダンスには、主として、導電パターン１００２の幅Ｗと、導電パターン１００２からグランド層１００３までの距離Ｈとが影響する。距離Ｈが一定であるとすれば、幅Ｗが広いほど特性インピーダンスは低くなり、幅Ｗが狭いほど特性インピーダンスは高くなる。

一方、幅Ｗが一定であるとすれば、距離Ｈが長いほど特性インピーダンスは高くなり、距離Ｈが短いほど特性インピーダンスは低くなる。したがって、フィルタ１００の設計においては、導電パターン１００２の幅Ｗおよび距離Ｈを調整し、任意の特性インピーダンスを設定する。

しかしながら、導電パターン１００２の幅Ｗが広くなり過ぎると、基板上において導電パターン１００２を配置することがスペース上困難になり、フィルタ１００のサイズも大きくなる。他方、導電パターン１００２の幅Ｗが狭くなり過ぎると、導電パターン１００２を製造することが困難になる。したがって、フィルタ１００において設定しようとする導電パターン１００２の特性インピーダンスによっては、導電パターン１００２の所望の幅Ｗを実現することが困難となる場合がある。

図２は、導電パターンで形成されたバンドパスフィルタの一例を概略的に示す平面図である。図２を参照して、バンドパスフィルタ２００は、たとえば、幅Ｗ１の導電パターンで構成される低インピーダンス部２００１Ａ，２００１Ｂと、幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２の導電パターンで構成される高インピーダンス部２００２Ａ，２００２Ｂとを組み合わせて形成されるステップインピーダンス共振器（ＳＩＲ）である。高インピーダンス部２００２Ａと、高インピーダンス部２００２Ｂとは、わずかな隙間を空けて配置されることにより結合線路２００３を形成する。また、低インピーダンス部２００１Ａ，２００１Ｂおよび高インピーダンス部２００２Ａ，２００２Ｂは、すべて図１に示すような導電パターン１００２で形成されている。

低インピーダンス部２００１Ａ，２００１Ｂと高インピーダンス部２００２Ａ，２００２Ｂとでは、特性インピーダンスが異なる。ＳＩＲでは、低インピーダンス部２００１Ａ，２００１Ｂの幅および長さと、高インピーダンス部２００２Ａ，２００２Ｂの幅および長さとを調整することで、共振条件、すなわちカットオフ周波数を設定する。

一般に、バンドパスフィルタの結合線路は電磁界を通して結合されるが、図２に示すバンドパスフィルタ２００の結合線路２００３では電流を流して磁界による結合を強化するため、図１に示すようなグランド層１００３に接続している。

ここで、結合線路２００３の長さは、バンドパスフィルタにおける通過帯域幅に影響する。結合線路２００３が短いほど通過帯域幅は狭くなり、結合線路２００３が長いほど通過帯域幅は広くなる。したがって、結合線路２００３を有するＳＩＲを用いたバンドパスフィルタ２００の設計においては、結合線路２００３の長さを調整し、任意の通過帯域幅を設定する。

一方で、結合線路２００３が短くなり過ぎると、基板上において結合線路２００３を形成することが製造上困難になる。この場合、結合線路２００３を長くし、その分結合線路２００３の結合度を弱くすることが考えられる。結合線路２００３の結合度を弱めるには、導電パターンの幅を狭くする必要がある。しかしながら、導電パターンの幅を狭くすれば、特性インピーダンスが変わり、バンドパスフィルタのカットオフ周波数が設定値から外れることになる。

結合線路２００３が長くなり過ぎると、結合線路２００３を配置するスペースを確保するために基板のサイズが大きくなる。この場合、結合線路２００３を短くし、その分結合線路２００３の結合度を強くすることが考えられる。結合線路２００３の結合度を強めるには、導電パターンの幅を広くする必要がある。しかしながら、導電パターンの幅を広くすれば、特性インピーダンスが変わり、バンドパスフィルタのカットオフ周波数が設定値から外れることになる。

したがって、設定しようとする通過帯域幅によっては、結合線路２００３を所望の長さにすることが困難となる場合がある。

このように、従来技術では、導電パターンによってフィルタを形成しようとすれば、導電パターンの幅または結合線路の長さに制約があるため、所望のカットオフ周波数または通過帯域幅の実現が困難であった。このような経緯から本開示の無線装置は着想された。

以下、本開示の実施形態に係る高周波回路および無線装置について説明する。

図３は、本開示の実施の形態に係る無線装置の構成を示す平面図である。図３では、一例として、自動車に搭載される無線装置１を示している。

図３を参照して、無線装置１は、高周波回路２と、入出力端子１Ａと、テレビ用入出力端子１Ｂと、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）用入出力端子１Ｃと、ラジオ用入出力端子１Ｄとを備える。

入出力端子１Ａは、高周波ケーブル１Ｅを介して図示しないアンテナに接続される。アンテナは、たとえば自動車のフロントガラス、リアガラスまたはルーフパネル等に設置され、ＲＦ信号（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｉｇｎａｌ）を受信する。

テレビ用入出力端子１Ｂ、ＧＰＳ用入出力端子１Ｃおよびラジオ用入出力端子１Ｄはそれぞれ、対応の周波数帯域の無線信号を用いるサービスを提供可能な図示しない車載機と接続されている。たとえば、テレビ用入出力端子１Ｂは、テレビチューナー等のテレビに対応する車載機に接続され、ＧＰＳ用入出力端子１Ｃは、カーナビゲーション等のＧＰＳに対応する車載機に接続され、ラジオ用入出力端子１Ｄは、ラジオチューナー等のＡＭ／ＦＭラジオに対応する車載機に接続される。

高周波回路２は、入出力端子１Ａにおいて受けた電波をテレビ車載機用、ＧＰＳ車載機用およびラジオ車載機用に分波する。なお、高周波回路２は、テレビに対応する車載機およびＧＰＳに対応する車載機から送信されたＲＦ信号を合波して、入出力端子１Ａから出力する構成であってもよい。

図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線での断面図である。理解を容易にするため図４では、図３に示す平面図を、フィルタを除き破線で示している。

図４を参照して、高周波回路２は、多層基板１０により構成される。

［多層基板］
多層基板１０は、たとえばプリント配線板である。多層基板１０は、積層方向において主表面側から順に、導電パターン２０１が形成された層Ｌ１、誘電体層１０１Ａ、第１グランド層１０２、誘電体層１０１Ｂ、中間グランド層１０３、誘電体層１０１Ｃおよび第２グランド層１０４を含む。

導電パターン２０１が形成された層Ｌ１は、多層基板１０の主表面を構成し、導電パターン等を含む。以下、導電パターン２０１が形成された層を、導電パターン層と称する。導電パターン２０１は、第１の導電パターンの一例である。

誘電体層１０１Ａは、導電パターン層Ｌ１と第１グランド層１０２との間に配置され、導電パターン層Ｌ１と第１グランド層１０２とを絶縁する。誘電体層１０１Ａの材質は、たとえばガラスエポキシ樹脂である。後述する誘電体層１０１Ｂ，１０１Ｃも同様である。

第１グランド層１０２は、導電パターン層Ｌ１とは異なる層であり、導電パターン層Ｌ１よりも下層に位置する。多層基板１０では、第１グランド層１０２は、誘電体層１０１Ａと誘電体層１０１Ｂとの間に配置される。第１グランド層１０２は、たとえば銅箔等の薄い導電体が形成された層である。後述する中間グランド層１０３および第２グランド層１０４も同様である。第１グランド層１０２は、一部において導電体が削除された形状を有する。削除された部分は空洞となっている。

誘電体層１０１Ｂは、第１グランド層１０２と中間グランド層１０３との間に配置され、第１グランド層１０２と中間グランド層１０３とを絶縁する。

中間グランド層１０３は、誘電体層１０１Ｂと誘電体層１０１Ｃとの間に配置される。中間グランド層１０３は、一部において導電体が削除された形状を有する。削除された部分は空洞となっている。

誘電体層１０１Ｃは、中間グランド層１０３と第２グランド層１０４との間に配置され、中間グランド層１０３と第２グランド層１０４とを絶縁する。

第２グランド層１０４は、導電パターン層Ｌ１および第１グランド層１０２とは異なる層であり、第１グランド層１０２よりも下層に位置する。多層基板１０では、第２グランド層１０４は、誘電体層１０１Ｃの下方に配置され、多層基板１０の裏面を構成する。したがって、積層方向において、導電パターン層Ｌ１から第２グランド層１０４までの距離は、導電パターン層Ｌ１から第１グランド層１０２までの距離よりも長い。第２グランド層１０４は、平面視で概ね多層基板１０の全域にわたって設けられる。第２グランド層１０４は、第１グランド層１０２および中間グランド層１０３とビアで電気的に接続されている。

図３および図４を参照して、導電パターン層Ｌ１は、第１グランド層１０２、第２グランド層１０４および導電パターン層Ｌ１の積層方向において、第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離が、第１グランド層１０２に形成された導電体までの距離よりも短い領域である第１の領域１０５を含む。たとえば、第１の領域１０５は、多層基板１０における各層の積層方向において、第２グランド層１０４と対向する領域である。具体的には、第１の領域１０５は、平面視で長方形であり、導電パターン層Ｌ１に設けられた任意の大きさの領域である。図４に示すように、第１グランド層１０２および中間グランド層１０３において、第１の領域１０５に対応する領域には導電体は設けられず、空洞となっている。積層方向において第１の領域１０５の下方には、誘電体層１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃと、第２グランド層１０４とが配置されている。

導電パターン層Ｌ１は、第１グランド層１０２、第２グランド層１０４および導電パターン層Ｌ１の積層方向において、第１グランド層１０２に形成された導電体までの距離が、第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離よりも短い領域である第２の領域１０７を含む。たとえば、第２の領域１０７は、多層基板１０における各層の積層方向において、第１グランド層１０２と対向する領域である。具体的には、第２の領域１０７は、導電パターン層Ｌ１において、第１の領域１０５以外の領域である。第２の領域１０７は、導電パターン層Ｌ１において第１の領域１０５とは重複せず、別個の領域である。図４に示すように、第１グランド層１０２において、第２の領域１０７に対応する領域には導電体が設けられている。積層方向において第２の領域１０７の下方には、誘電体層１０１Ａと、第１グランド層１０２とが配置されている。

［フィルタ］
再び図３を参照して、多層基板１０の導電パターン層Ｌ１に形成された導電パターンは、フィルタの一部を構成する。多層基板１０では、導電パターン２０１は、テレビ用フィルタの一部を構成する。具体的には、テレビ用フィルタは、導電パターン２０１および第２グランド層１０４により構成される。テレビ用フィルタは、第１のフィルタの一例である。テレビ用フィルタは、たとえば通過帯域が４７０ＭＨｚ～７１０ＭＨｚとなるように設定される。この場合、テレビ用フィルタにおいて、通過帯域幅は２４０ＭＨｚ、中心周波数は５９０ＭＨｚおよび比帯域は０．４１となる。

導電パターン２０１は、低インピーダンス部２０１１，２０１２と、高インピーダンス部２０１３，２０１４とを含む。

低インピーダンス部２０１１，２０１２は、平面視で概ね長方形であり、間隔を空けて並んで配置される。

無線装置１はさらに、コンデンサ１Ｆ１，１Ｆ２を備える。低インピーダンス部２０１１は、コンデンサ１Ｆ１を介して、入出力端子１Ａに接続される。低インピーダンス部２０１２は、コンデンサ１Ｆ２を介して、テレビ用入出力端子１Ｂに接続される。

高インピーダンス部２０１３，２０１４は、低インピーダンス部２０１１，２０１２よりも導電パターンの幅が狭い。高インピーダンス部２０１３，２０１４における導電パターンの幅および長さと、低インピーダンス部２０１１，２０１２における導電パターンの幅および長さとは、所望のカットオフ周波数に合わせて適宜設定される。

高インピーダンス部２０１３，２０１４は、平面視で概ねＬ字型であり、低インピーダンス部２０１１，２０１２の間に並んで配置される。高インピーダンス部２０１３，２０１４の一部は、わずかな隙間を開けて平行に配置され、結合線路２０１６を形成する。結合線路２０１６において、高インピーダンス部２０１３，２０１４は、電磁気的に結合される。

低インピーダンス部２０１１，２０１２、高インピーダンス部２０１３，２０１４からなる共振器の長さは、通過帯域の中心周波数における波長の１／４の長さに設定される。ただし、共振器の長さは、通過帯域の中心周波数における波長の１／２の長さでもよい。

導電パターン２０１の少なくとも一部分は、第１の領域１０５に設けられ、第２グランド層１０４と電気的に接続される。たとえば、導電パターン２０１は、第１の領域１０５の領域内に配置されており、第１の領域１０５外には配置されていない。導電パターン２０１における結合線路２０１６は、導電パターン層Ｌ１に形成されたグランドパターン１０６に接続される。グランドパターン１０６には、１または複数のビア２０１７が設けられている。ビア２０１７は、グランドパターン１０６と第２グランド層１０４とを電気的に接続する。なお、図３中の「Ｌ４ ＧＮＤ」は、導電パターン２０１が、配線層としては第４層目に相当する第２グランド層１０４をリファレンスのグランドとしていることを意味している。

図３および図４に示すように、導電パターン層Ｌ１には、導電パターン２０１とは別の導電パターン２０２がさらに形成されている。導電パターン２０２は、第２の導電パターンの一例である。多層基板１０では、導電パターン２０２は、ＧＰＳ用フィルタの一部を構成する。具体的には、ＧＰＳ用フィルタは、導電パターン２０２および第１グランド層１０２により構成される。ＧＰＳ用フィルタは、第２のフィルタの一例である。

導電パターン２０２は、第２の領域１０７に設けられ、第１グランド層１０２と電気的に接続される。たとえば、導電パターン２０２は、第２の領域１０７の領域内に配置されており、第２の領域１０７外には配置されていない。ＧＰＳ用フィルタは、たとえば通過帯域が１５２５ＭＨｚ～１６２５ＭＨｚとなるように設定される。この場合、ＧＰＳ用フィルタにおいて、通過帯域幅は１００ＭＨｚ、中心周波数は１５７５ＭＨｚおよび比帯域は０．０６となる。すなわち、ＧＰＳ用フィルタの比帯域は、テレビ用フィルタの比帯域よりも狭い。

具体的には、導電パターン２０２は、低インピーダンス部２０２１，２０２２と、高インピーダンス部２０２３，２０２４とを含む。

低インピーダンス部２０２１，２０２２は、平面視で概ね長方形であり、直線状に間隔を空けて配置される。

無線装置１はさらに、コンデンサ１Ｆ３，１Ｆ４を備える。低インピーダンス部２０２１は、コンデンサ１Ｆ３を介して、入出力端子１Ａに接続される。低インピーダンス部２０２２は、コンデンサ１Ｆ４を介して、ＧＰＳ用入出力端子１Ｃに接続される。

高インピーダンス部２０２３，２０２４は、低インピーダンス部２０２１，２０２２よりも導電パターンの幅が狭い。高インピーダンス部２０２３，２０２４における導電パターンの幅および長さと、低インピーダンス部２０２１，２０２２における導電パターンの幅および長さとは、所望のカットオフ周波数に合わせて適宜設定される。

高インピーダンス部２０２３，２０２４は、平面視で概ねＬ字型であり、低インピーダンス部２０２１，２０２２の間に並んで配置される。高インピーダンス部２０２３，２０２４の一部は、わずかな隙間を開けて平行に配置され、結合線路２０２６を形成する。結合線路２０２６において、高インピーダンス部２０２３，２０２４は、電磁気的に結合される。

低インピーダンス部２０２１，２０２２、および高インピーダンス部２０２３，２０２４からなる共振器の長さは、通過帯域の中心周波数における波長の１／４の長さに設定される。ただし、共振器の長さは、通過帯域の中心周波数における波長の１／２の長さでもよい。

結合線路２０２６は、導電パターン層Ｌ１に形成されたグランドパターン１０８に接続される。グランドパターン１０８には、１または複数のビア２０２７が設けられている。ビア２０２７は、グランドパターン１０８と第１グランド層１０２とを電気的に接続する。なお、図３中の「Ｌ２ ＧＮＤ」は、導電パターン２０２が、配線層としては第２層目に相当する第１グランド層１０２をリファレンスのグランドとしていることを意味している。

高周波回路２は、さらに、第２の領域１０７において導電パターン２０２とは別の領域に設けられたラジオ用フィルタを備えている。一般に、ラジオ用フィルタはインダクタおよびコンデンサで構成されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）であるが、図３に示すラジオ用フィルタ２０３では、インダクタをコイルおよびパターンで構成し、ラジオ用入出力端子１Ｄに接続される。ラジオ用フィルタ２０３の電気回路は、周知の構成であるので詳細な説明は行わない。

このように、本実施の形態に係る高周波回路２および無線装置１では、導電パターン２０１が、第１の領域１０５に設けられる構成により、導電パターン２０１から第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離を長くすることができる。導電パターン２０１から第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離を長くすれば、導電パターン２０１の特性インピーダンスは上昇する。そのため、導電パターン２０１の幅を広くすることによる導電パターン２０１の特性インピーダンスの低下分を、導電パターン２０１から第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離を長くすることで相殺することができる。これにより、所望の特性インピーダンスを維持したまま導電パターン２０１の幅を広くすることができる。したがって、パターンフィルタにおいて所望のインピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

また、結合線路を有するＳＩＲを導電パターンによって形成する場合、導電パターン２０１が、第１の領域１０５に設けられる構成により、導電パターン２０１の幅を広くすることによる導電パターン２０１の特性インピーダンスの低下分を、導電パターン２０１から第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離を長くすることで相殺することができる。これにより、所望の特性インピーダンスを維持したまま結合線路２０１６を短くすることができる。したがって、パターンフィルタにおいて所望のインピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度を向上させることができる。

（変形例）
図５は、本開示の実施の形態の変形例に係る無線装置の構成を示す平面図である。図５に示す無線装置は、図３に示す無線装置と比べて、導電パターン２０１における低インピーダンス部２０１１，２０１２および第１の領域１０５が小さい。

図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線での断面図である。理解を容易にするため図６では、図５に示す平面図を、導電パターンを除き破線で示している。

図５および図６を参照して、変形例に係る無線装置１では、導電パターン２０１が、第１の領域１０５および第２の領域１０７にまたがって設けられる。具体的には、導電パターン２０１において、高インピーダンス部２０１３，２０１４が第１の領域１０５に設けられ、低インピーダンス部２０１１，２０１２が第２の領域１０７に設けられる。

この場合であっても、導電パターン２０１の一部分は、積層方向において第２グランド層１０４と対向する。そのため、導電パターン２０１とリファレンスグランドまでの距離を長くすることができ、所望の特性インピーダンスを実現しつつ、装置設計の自由度をさらに向上させることができる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

導電パターン層Ｌ１において、第１の領域１０５の位置は特に限定されるものではない。第１の領域１０５は、導電パターン２０１の特性インピーダンスが対象信号、すなわち入出力端子１Ａに接続されたアンテナにおいて受信されるＲＦ信号の周波数に対して一定値となるように設けられていればよい。たとえば、第１の領域１０５は、入出力端子１Ａに接続されたアンテナにおいて受信されるＲＦ信号の周波数変動に対する導電パターン２０１の特性インピーダンスの変動幅が５パーセント未満となるように設けられることが好ましく、当該変動幅が３パーセント未満となるように設けられることがより好ましく、当該変動幅が１パーセント未満となるように設けられることがさらに好ましい。

上述の説明では、高周波回路２がラジオ用フィルタ２０３を備えている場合について説明した。しかしながら、高周波回路２はラジオ用フィルタ２０３を備えていなくてもよい。

上述の説明では、導電パターン２０１を含むテレビ用フィルタおよび導電パターン２０２を含むＧＰＳ用フィルタが、結合線路を有するＳＩＲである場合について説明した。しかしながら、高周波回路２において、フィルタは、結合線路を有するＳＩＲに限定されない。フィルタは、単一線路で構成されるＳＩＲでもよいし、幅が一定の導体パターンで構成されるパターンフィルタであってもよい。当該フィルタは、多層基板１０の導電パターン層Ｌ１において幅が一定の導体パターンにより形成され、第２グランド層１０４と積層方向において対向する第１の領域１０５に設けられる。

上述の説明では、図３に示すように、導電パターン２０１，２０２が多層基板１０の主表面（フィルタが形成された層Ｌ１）に形成される場合について説明した。しかしながら、導電パターン２０１，２０２が形成される層はこれに限定されない。導電パターン２０１，２０２は、主表面よりも下層、すなわち多層基板１０の内層に形成されていてもよい。たとえば、図３に示す多層基板１０において、導電パターン層Ｌ１は主表面の１つ下層（図４では第１グランド層１０２が配置されている層）に配置されてもよい。この場合、第１グランド層は主表面の２つ下層（図４では中間グランド層１０３が配置されている層）に配置されてもよいし、主表面に配置されてもよい。また、第１グランド層が主表面に配置される場合、第２グランド層は主表面の２つ下層（図４では中間グランド層１０３が配置されている層）に配置されてもよい。第１グランド層１０２および第２グランド層１０４は共に導電パターン層Ｌ１よりも上層に配置されてもよいし、下層に配置されてもよい。また、第１グランド層１０２および第２グランド層１０４のうちの一方が導電パターン層Ｌ１よりも上層に配置され、他方が導電パターン層Ｌ１よりも下層に配置されてもよい。要するに、導電パターン層Ｌ１から第１グランド層１０２までの距離が、導電パターン層Ｌ１から第２グランド層１０４までの距離と異なっていればよく、導電パターン層Ｌ１、第１グランド層１０２および第２グランド層１０４の配置は、図３に示す例に限定されるものではない。

また、上述の説明では、図３に示すように、第１グランド層１０２が、一部において導電体が削除された形状を有する場合について説明した。しかしながら、第１グランド層１０２および中間グランド層１０３はこれに限定されない。たとえば、第１グランド層１０２および第２グランド層１０４のうちの一方が導電パターン層Ｌ１よりも上層に配置され、他方が導電パターン層Ｌ１よりも下層に配置され、かつ導電パターン層Ｌ１から第２グランド層１０４までの距離が導電パターン層Ｌ１から第１グランド層１０２までの距離よりも長い場合、第１グランド層１０２は、全面において導電体が形成された形状を有してもよい。この場合、導電パターン層Ｌ１は、全体が第１の領域１０５であり、第２の領域１０７を含まない。要するに、導電パターン層Ｌ１が、第２グランド層１０４に形成された導電体までの距離が、第１グランド層１０２に形成された導電体までの距離よりも長い領域である第１の領域１０５を含み、かつ導電パターン２０１の少なくとも一部分が当該第１の領域１０５に形成されていればよい。

上述の説明では、多層基板１０が中間グランド層１０３を含む場合について説明した。しかしながら、多層基板１０は第１グランド層１０２および第２グランド層１０４を含んでいればよく、中間グランド層１０３を含んでいなくてもよい。なお、多層基板１０が中間グランド層１０３を含む場合、多層基板１０は複数の中間グランド層１０３を含んでいてもよい。

上述の説明では、第１グランド層１０２が誘電体層１０１Ａ，１０１Ｂの間に配置され、第２グランド層１０４が多層基板１０の裏面に配置される場合について説明した。しかしながら、第１グランド層１０２および第２グランド層１０４の配置はこれに限定されない。第２グランド層１０４は、第１グランド層１０２よりも下層に配置されていればよい。

上述の説明では、無線装置１が自動車に搭載される場合について説明した。しかしながら、無線装置１はこれに限定されない。無線装置１は、自動車以外の輸送機器に搭載されていてもよいし、建物に設置されていてもよいし、携帯無線機であってもよい。要するに、無線装置１は、無線通信を行う機器であればよい。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
［付記１］
多層基板と、
前記多層基板において導電パターンにより形成されたフィルタと、
前記多層基板の前記フィルタが形成された層において導電パターンにより形成された結合線路を有するステップインピーダンス共振器とを備え、
前記多層基板は、
前記フィルタとは異なる層に配置された第１グランド層と、
前記フィルタおよび前記第１グランド層とは異なる層に配置された第２グランド層とを含み、
前記フィルタが形成された層から前記第２グランド層までの距離は、前記フィルタが形成された層から前記第１グランド層までの距離よりも長く、
前記フィルタが形成された層は、前記第２グランド層と積層方向において対向する第１の領域を含み、
前記ステップインピーダンス共振器は、前記第１の領域に設けられる、無線装置。

［付記２］
第１グランド層と前記第１グランド層とは異なる層に配置された第２グランド層とを含む多層基板と、
前記多層基板において前記第１グランド層および前記第２グランド層とは異なる層に配置され、導電パターンにより形成されたフィルタとを備え、
前記フィルタが形成された層から前記第２グランド層までの距離は、前記フィルタが形成された層から前記第１グランド層までの距離よりも長く、
前記フィルタが形成された層は、前記第２グランド層と積層方向において対向する第１の領域を含み、
前記フィルタは、前記第１の領域に設けられる、無線装置。

１ 無線装置
２ 高周波回路
１Ａ 入出力端子
１Ｂ テレビ用入出力端子
１Ｃ ＧＰＳ用入出力端子
１Ｄ ラジオ用入出力端子
１Ｅ 高周波ケーブル
１Ｆ１～１Ｆ４ コンデンサ
１０ 多層基板
Ｌ１ 導電パターンが形成された層（導電パターン層）
１００ フィルタ
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ 誘電体層
１０２ 第１グランド層
１０３ 中間グランド層
１０４ 第２グランド層
１０５ 第１の領域
１０６，１０８ グランドパターン
１０７ 第２の領域
１００１ 誘電体層
１００２ 導電パターン
１００３ グランド層
２００ バンドパスフィルタ
２０１ 導電パターン
２００１Ａ，２００１Ｂ 低インピーダンス部
２００２Ａ，２００２Ｂ 高インピーダンス部
２００３ 結合線路
２０１１，２０１２ 低インピーダンス部
２０１３，２０１４ 高インピーダンス部
２０１６ 結合線路
２０１７ ビア
２０２ 導電パターン
２０２１，２０２２ 低インピーダンス部
２０２３，２０２４ 高インピーダンス部
２０２６ 結合線路
２０２７ ビア
２０３ ラジオ用フィルタ

Claims (8)

1. 導電体である第１導電体が形成された第１グランド層と、
   導電体である第２導電体が形成された第２グランド層と、
   第１の導電パターンが形成された導電パターン層とを備え、
   前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層は、積層されており、
   前記導電パターン層から前記第２グランド層までの距離は、前記導電パターン層から前記第１グランド層までの距離よりも長く、
   前記導電パターン層は、前記第２導電体と対向する第１の領域と、前記第１導電体と対向する第２の領域とを含み、
   前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層の積層方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のうちの前記第１の領域との間の距離が最も短い前記導電体は、前記第２導電体であり、
   前記積層方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のうちの前記第２の領域との間の距離が最も短い前記導電体は、前記第１導電体であり、
   前記第１の導電パターンの少なくとも一部分は、前記第１の領域に設けられ、
   前記導電パターン層には、前記第１の導電パターンとは別の第２の導電パターンがさらに形成されており、
   前記第２の導電パターンは、前記第２の領域に設けられ、
   前記第１の導電パターンは、第１のフィルタの一部を構成し、
   前記第２の導電パターンは、第２のフィルタの一部を構成し、
   前記第２のフィルタの比帯域は、前記第１のフィルタの比帯域よりも狭い、高周波回路。
2. 前記第１の導電パターンは、前記第１の領域および前記第２の領域にまたがって設けられる、請求項１に記載の高周波回路。
3. 前記第１の領域は、前記第１の導電パターンの特性インピーダンスが対象信号の周波数に対して一定値となるように設けられる、請求項１または請求項２に記載の高周波回路。
4. 前記第１の導電パターンの少なくとも一部分の特性インピーダンスは、前記第１の領域から前記第２導電体までの距離によって決定され、
   前記第２の導電パターンの特性インピーダンスは、前記第２の領域から前記第１導電体までの距離によって決定される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高周波回路。
5. 前記積層方向において前記第１の領域に対向する前記第１グランド層の部分には、前記第１導電体が設けられない空洞が形成され、
   前記積層方向において前記第２の領域に対向する前記第１グランド層の部分には、前記第１導電体が形成される、請求項４に記載の高周波回路。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高周波回路を備える、無線装置。
7. 導電体である第１導電体が形成された第１グランド層と、
   導電体である第２導電体が形成された第２グランド層と、
   第１の導電パターンが形成された導電パターン層とを備え、
   前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層は、積層されており、
   前記導電パターン層から前記第２グランド層までの距離は、前記導電パターン層から前記第１グランド層までの距離よりも長く、
   前記導電パターン層は、前記第２導電体と対向する第１の領域と、前記第１導電体と対向する第２の領域とを含み、
   前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層の積層方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のうちの前記第１の領域との間の距離が最も短い前記導電体は、前記第２導電体であり、
   前記積層方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のうちの前記第２の領域との間の距離が最も短い前記導電体は、前記第１導電体であり、
   前記第１の導電パターンの少なくとも一部分は、前記第１の領域に設けられ、
   前記導電パターン層には、前記第１の導電パターンとは別の第２の導電パターンがさらに形成されており、
   前記第２の導電パターンは、前記第２の領域に設けられ、
   前記第１の導電パターンは、第１のフィルタの一部を構成し、
   前記第２の導電パターンは、第２のフィルタの一部を構成し、
   前記第２のフィルタの比帯域は、前記第１のフィルタの比帯域よりも狭く、
   前記第１のフィルタは、前記第１の導電パターンの一部により構成される低インピーダンス部と、前記第１の導電パターンの他の一部により構成される高インピーダンス部とを含むステップインピーダンス共振器である、高周波回路。
8. 導電体である第１導電体が形成された第１グランド層と、
   導電体である第２導電体が形成された第２グランド層と、
   第１の導電パターンが形成された導電パターン層とを備え、
   前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層は、積層されており、
   前記導電パターン層から前記第２グランド層までの距離は、前記導電パターン層から前記第１グランド層までの距離よりも長く、
   前記導電パターン層は、前記第２導電体と対向する第１の領域と、前記第１導電体と対向する第２の領域とを含み、
   前記第１グランド層、前記第２グランド層および前記導電パターン層の積層方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のうちの前記第１の領域との間の距離が最も短い前記導電体は、前記第２導電体であり、
   前記積層方向において、前記第１導電体および前記第２導電体のうちの前記第２の領域との間の距離が最も短い前記導電体は、前記第１導電体であり、
   前記第１の導電パターンの少なくとも一部分は、前記第１の領域に設けられ、
   前記導電パターン層には、前記第１の導電パターンとは別の第２の導電パターンがさらに形成されており、
   前記第２の導電パターンは、前記第２の領域に設けられ、
   前記第１の導電パターンは、第１のフィルタの一部を構成し、
   前記第２の導電パターンは、第２のフィルタの一部を構成し、
   前記第２のフィルタの比帯域は、前記第１のフィルタの比帯域よりも狭く、
   前記第１のフィルタは、前記第１の導電パターンの一部により構成される低インピーダンス部と、前記第１の導電パターンの他の一部により構成される高インピーダンス部とを含むステップインピーダンス共振器であり、
   前記高インピーダンス部は、前記第１の領域に設けられ、
   前記低インピーダンス部は、前記第２の領域に設けられる、高周波回路。
   

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