JPH08191208A - 高周波共振器の共振周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 回路の実装面積を大きくすることなく、実際
に製造工程上で精度よく共振周波数の調整を行うことが
できる高周波共振器の共振周波数調整方法を提供する。 【構成】 第１の伝送線路ＬＮ１０と、薄膜導体と薄膜
誘電体とを交互に積層することによって構成された少な
くとも１つのＴＥＭモードの第２の伝送線路ＬＮ１〜Ｌ
Ｎ４とを備え、第１の伝送線路と第２の伝送線路を伝搬
する電磁波の位相速度を互いに実質的に一致させるよう
に各薄膜誘電体の膜厚と誘電率を設定し、最上層以外の
薄膜導体の膜厚を使用周波数の表皮深さよりも薄くし
て、第１の伝送線路と第２の伝送線路の電磁界とが結合
するように設定され、かつ所定の寸法の高周波伝送線路
を備えた高周波共振器の共振周波数を、薄膜導体の膜厚
を変更することにより調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波、準ミリ波
又はミリ波の高周波帯において用いられる高周波共振器
の共振周波数調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波、準ミリ波又はミリ波
などの高周波帯においては、空胴共振器や誘電体共振器
などの共振器、又はそれらを利用したフィルタが多く使
用されていた。近年、電子部品の小型化が進む中、マイ
クロ波、準ミリ波又はミリ波などの高周波帯において
も、誘電体基板上に薄膜又は厚膜の技術を用いて電極や
誘電体膜を形成することによって得られる分布定数型や
集中定数型の共振器やフィルタが用いられるようになっ
てきた。上記分布定数型共振器・フィルタは、例えばマ
イクロストリップ線路にスタブを形成して、線路に並列
にキャパシタンスやインダクタンスを構成してＬＣフィ
ルタを実現するものや、例えば１／２波長のマイクロス
トリップ線路などの所定の寸法を有する伝送線路からな
る共振器や、当該共振器を２つ以上近接して設けて、結
合させることによってフィルタを構成するものなどがあ
る。また、集中定数型共振器・フィルタとしては、例え
ばマイクロストリップ線路を渦巻き状に形成したスパイ
ラルインダクタンス等の集中定数型のインダクタンス
と、ＭＩＭキャパシタやインターデジタルキャパシタ等
の集中定数型のキャパシタンスを組み合わせて作られる
共振器やフィルタなどがある。これらの共振器やフィル
タは、いずれも上記電極や誘電体膜の寸法又は面積を所
定の値に設定することによって、所定の共振周波数やフ
ィルタ特性を示すものである。

【０００３】しかし、薄膜又は厚膜の技術を用いて形成
される電極や誘電体膜は、公知のように一定の製造バラ
ツキを有する。従って、薄膜又は厚膜の技術を用いて製
造されるこれらの共振器やフィルタも、共振周波数や通
過特性などのフィルタ特性が一定のバラツキ幅を有して
製造される。そこで、従来は、インダクタンスとキャパ
シタンスを組み合わせて作る共振器やフィルタでは、イ
ンダクタンスやキャパシタンスを電気的に変化させ得る
素子、例えば、バラクターダイオードなどの周波数調整
用の素子を付加して、インダクタンス又はキャパシタン
スの値を変えることにより、共振周波数を調整してい
た。また、１／２波長のマイクロストリップ線路などの
所定の寸法を有する伝送線路をからなる共振器・フィル
タの場合、原理的には、伝送線路の長さ又は基板の誘電
率を変えれば共振周波数を変化させることはできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インダクタンスやキャパシタンスを電気的に変化させ得
る素子を用いる周波数調整方法は、周波数調整用の素子
を付加するために、実装面積が大きくなるという問題が
あった。また、インダクタンスやキャパシタンスを電気
的に変化させるための電源回路も必要になり、さらに実
装面積が大きくなり、かつ回路が複雑になるという問題
があった。さらに、伝送線路の長さ又は基板の誘電率を
変えて共振周波数を調整する方法は、実際に製造工程上
で行うことは困難であるという問題があった。その結
果、当該共振器・フィルタの製造時の製造バラツキは大
きかった。

【０００５】本発明の目的は以上の問題点を解決し、回
路の実装面積を大きくすることなく、実際に製造工程上
で精度よく高周波共振器の共振周波数の調整を行うこと
ができる高周波共振器の共振周波数調整方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の高周波共振器の共振周波数調整方法は、第１の伝送
線路と、薄膜導体と薄膜誘電体とを交互に積層すること
によって上記薄膜誘電体を挟設する１対の上記薄膜導体
によって構成された少なくとも１つのＴＥＭモードの第
２の伝送線路とを備え、上記第１の伝送線路を伝搬する
電磁波の位相速度と、上記第２の伝送線路を伝搬するＴ
ＥＭ波の位相速度とを互いに実質的に一致させるように
上記各薄膜誘電体の膜厚と誘電率を設定し、最上層以外
の薄膜導体の膜厚を使用周波数の表皮深さよりも薄くし
て、上記第１の伝送線路の電磁界と、上記第２の伝送線
路の電磁界とが互いに結合するように設定され、かつ所
定の寸法を有する高周波伝送線路を備えた高周波共振器
の共振周波数調整方法であって、上記薄膜導体のうちの
少なくとも１つの薄膜導体の膜厚を、上記高周波共振器
の共振周波数が所定の共振周波数になるように変更する
ことにより共振周波数を調整することを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法は、請求項１記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法において、上記薄膜導体のうちの最上層の薄膜
導体の膜厚を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の
共振周波数になるように変更することにより共振周波数
を調整することを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法は、請求項２記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法において、上記最上層の薄膜導体の上面に新た
な薄膜導体を形成することにより上記最上層の薄膜導体
の膜厚を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の共振
周波数になるように増加させて共振周波数を調整するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法は、請求項２記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法において、上記最上層の薄膜導体を上面から厚
さ方向に除去することにより上記最上層の薄膜導体の膜
厚を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の共振周波
数になるように減少させて共振周波数を調整することを
特徴とする。

【００１０】本発明に係る請求項５記載の高周波共振器
の共振周波数調整方法は、第１の伝送線路と、薄膜導体
と薄膜誘電体とを交互に積層することによって上記薄膜
誘電体を挟設する１対の上記薄膜導体によって構成され
た少なくとも１つのＴＥＭモードの第２の伝送線路とを
備え、上記第１の伝送線路を伝搬する電磁波の位相速度
と、上記第２の伝送線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度
とを互いに実質的に一致させるように上記各薄膜誘電体
の膜厚と誘電率を設定し、最上層以外の薄膜導体の膜厚
を使用周波数の表皮深さよりも薄くして、上記第１の伝
送線路の電磁界と、上記第２の伝送線路の電磁界とが互
いに結合するように設定され、かつ所定の寸法を有する
高周波伝送線路を備えた高周波共振器の共振周波数調整
方法であって、上記第２の伝送線路の側面に上記高周波
共振器の共振周波数が所定の共振周波数になるように誘
電体膜を形成することにより共振周波数を調整すること
を特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に係る請求項１記載の高周波共振器の共
振周波数調整方法において、上記薄膜導体のうちの少な
くとも１つの薄膜導体の膜厚を変更すると、上記第１の
伝送線路を伝搬する電磁波の位相速度と上記第２の伝送
線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度とが変化する。これ
によって、上記高周波共振器の共振周波数は変化する。

【００１２】請求項２記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法において、上記薄膜導体のうちの最上層の薄膜
導体の膜厚を変更すると、上記第１伝送線路を伝搬する
電磁波の位相速度と上記第２の伝送線路を伝搬するＴＥ
Ｍ波の位相速度とが変化する。これによって、上記高周
波共振器の共振周波数が変化する。ここで、最上層の薄
膜導体の膜厚を変化させることによる上記第１の伝送線
路を伝搬する電磁波の位相速度の変化と上記第２の伝送
線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度の変化は、最上層以
外の薄膜導体の膜厚を変化させたときの上記第１の伝送
線路を伝送する電磁波の位相速度と上記第２の伝送線路
を伝搬するＴＥＭ波の位相速度の変化に比べると大き
い。従って、上記最上層の薄膜導体の膜厚を変化させる
ことにより、上記最上層以外の薄膜導体の膜厚を変化さ
せる場合に比べると、高周波共振器の共振周波数を大き
く変化させることができる。

【００１３】請求項３記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法においては、上記最上層の薄膜導体の上面に新
たな薄膜導体を形成することにより上記最上層の薄膜導
体の膜厚を増加させて上記高周波共振器の共振周波数を
調整する。

【００１４】請求項４記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法においては、上記最上層の薄膜導体を上面から
厚さ方向に除去することにより上記最上層の薄膜導体の
膜厚を減少させて上記高周波共振器の共振周波数を調整
する。

【００１５】請求項５記載の高周波共振器の共振周波数
調整方法においては、上記第２の伝送線路の側面に誘電
体膜を形成することにより、上記高周波共振器が所定の
共振周波数を有する高周波信号で励振されたときに、上
記第２の伝送線路の側面に発生する漏洩電磁界のエネル
ギー量は、誘電体膜を形成していないときにおける第２
の伝送線路の側面に発生する漏洩電磁界のエネルギー量
に比べて変化する。これによって、第１の伝送線路を伝
搬する電磁波の位相速度と第２の伝送線路を伝搬するＴ
ＥＭ波の位相速度が変化する。従って、上記高周波共振
器の共振周波数は変化する。

【００１６】

【実施例】本発明に係る実施例の共振周波数調整方法
は、電磁界結合型薄膜積層伝送線路を用いた１／２波長
伝送線路型共振器の共振周波数調整方法であって、以下
の特徴を有する。当該共振周波数調整方法は、上記１／
２波長伝送線路型共振器を作成後、共振周波数を測定
し、上記共振周波数の測定結果に基づいて、上記電磁界
結合型薄膜積層伝送線路の最上層の薄膜導体１の上面に
新たな導体膜を形成することによって、上記１／２波長
伝送線路型共振器の共振周波数が所望の共振周波数にな
るように上記最上層の薄膜導体の膜厚を増加させて共振
周波数を調整することを特徴とする。

【００１７】＜原理＞以下、図面を参照して本発明に係
る共振周波数調整方法の原理を説明する。なお、添付図
面において同一のものについては同一の参照符号を付
す。図１は、電磁界結合型薄膜積層伝送線路を用いた１
／２波長伝送線路型共振器を用いたフィルタの斜視図で
ある。

【００１８】上記電磁界結合型薄膜積層伝送線路は、薄
膜導体１乃至５と薄膜誘電体３０−１乃至３０−４とが
交互に積層された構造を有する。当該電磁界結合型薄膜
積層伝送線路においては、薄膜導体５と、接地導体１１
と、薄膜導体５と接地導体１１間に挟設された誘電体基
板１０とによってＴＥＭモードのマイクロストリップ線
路（以下、主伝送線路という。）ＬＮ１０が構成される
一方、当該主伝送線路ＬＮ１０上に、それぞれ１つの薄
膜誘電体が１対の薄膜導体で挟設されてなる４個のＴＥ
Ｍモードのマイクロストリップ線路（以下、副伝送線路
という。）ＬＮ１乃至ＬＮ４が積層されている。図１及
び以下の図面においては、副伝送線路の参照符号を、そ
の副伝送線路の各誘電体に対して括弧の中に付してい
る。

【００１９】ここで、上記電磁界結合型薄膜積層伝送線
路は、（ａ）各薄膜誘電体３０−１乃至３０−４の誘電
体膜厚ｘ_a1乃至ｘ_a4と誘電率ε_sを所定の値に設定する
ことによって、主伝送線路ＬＮ１０と各副伝送線路ＬＮ
１乃至ＬＮ４を伝搬するＴＥＭ波の位相速度を互いに実
質的に一致させ、かつ（ｂ）各薄膜導体２乃至５の導体
膜厚ξａ₂乃至ξａ₅を、使用周波数の表皮深さδ₀より
も薄くなるように所定の膜厚に設定することによって、
互いに隣接する主伝送線路ＬＮ１０と副伝送線路ＬＮ
４，副伝送線路ＬＮ４と副伝送線路ＬＮ３，副伝送線路
ＬＮ３と副伝送線路ＬＮ２，副伝送線路ＬＮ２と副伝送
線路ＬＮ１間で各電磁界を互いに結合させる。これによ
り、主伝送線路ＬＮ１０に流れる高周波エネルギーを副
伝送線路ＬＮ４、ＬＮ３，ＬＮ２，ＬＮ１に移行させ、
各薄膜導体１乃至５においてそれぞれに高周波電流が流
れるように構成され、高周波による表皮効果を大幅に抑
圧するものである。

【００２０】以下、図１の１／２波長伝送線路型共振器
の構成を説明する。図１に示すように、裏面全面に接地
導体１１が形成された誘電体基板１０上に、長手方向の
長さがλｇ／２である帯形状の薄膜導体５が形成され
る。ここで、λｇは所望の共振周波数に対応する管内波
長である。以上のようにして、薄膜導体５と、接地導体
１１と、薄膜導体５と接地導体１１の間に挟設された誘
電体基板１０とによってマイクロストリップ線路にてな
る主伝送線路ＬＮ１０が構成される。次いで、上記薄膜
導体５上に、薄膜誘電体３０−４、薄膜導体４、薄膜誘
電体３０−３、薄膜導体３、薄膜誘電体３０−２、薄膜
導体２、薄膜誘電体３０−１、薄膜導体１の順で積層形
成される。ここで、以下のように副伝送線路ＬＮ１乃至
ＬＮ４が構成されている。 （ａ）薄膜誘電体３０−１が１対の薄膜導体１と薄膜導
体２によって挟設されて副伝送線路ＬＮ１が構成され
る。 （ｂ）薄膜誘電体３０−２が１対の薄膜導体２と薄膜導
体３によって挟設されて副伝送線路ＬＮ２が構成され
る。 （ｃ）薄膜誘電体３０−３が１対の薄膜導体３と薄膜導
体４によって挟設されて副伝送線路ＬＮ３が構成され
る。 （ｄ）薄膜誘電体３０−４が１対の薄膜導体４と薄膜導
体５によって挟設されて副伝送線路ＬＮ４が構成され
る。 なお、各薄膜導体１乃至５のそれぞれの膜厚は、導体膜
厚ξａ₁乃至ξａ₅とし、各薄膜誘電体３０−１乃至３０
−４のそれぞれの膜厚は、誘電体膜厚ｘ_a1乃至ｘ_a4とす
る。

【００２１】さらに、誘電体基板１０上に、入力端子用
導体１２が、薄膜導体５の長手方向の一端と所定のギャ
ップｇ１だけ離れかつ電磁的に互いに結合するように近
接して形成される一方、出力端子用導体１３が、薄膜導
体５の長手方向の他端と所定のギャップｇ２だけ離れか
つ電磁的に互いに結合するように近接して形成される。
なお、図１の１／２波長伝送線路型共振器を用いたフィ
ルタにおいては、入力端子用導体１２と薄膜導体５の一
端との結合と、出力端子用導体１３と薄膜導体５の他端
との結合とは、容量結合である。ここで、誘電体基板１
０は、例えばアルミナの単結晶であるサファイアにてな
り、薄膜誘電体３０−１乃至３０−４は、例えばＳｉＯ
₂にてなる。一方、接地導体１１及び薄膜導体１乃至５
は、例えばＣｕ、Ａｇ又はＡｕなどの電気的導電性を有
する導体にてなる。

【００２２】図２は、図１のＡ−Ａ′線の断面図であっ
て、以上のように構成された１／２波長伝送線路型共振
器において電界及び磁界分布を示す図である。ここで、
図２は断面図であるが、誘電体におけるハッチングを省
略している。また、図中実線の矢印は電界を示し、点線
の矢印は磁界を示す。図２に示すように、電界は、各薄
膜導体１乃至５の表面に対して垂直な方向でかつ互いに
同じ向きで分布する。一方、磁界は各薄膜導体１乃至５
の表面に対して平行な方向でかつ互いに同じ向きで分布
する。これによって、主伝送線路ＬＮ１０と副伝送線路
ＬＮ４乃至ＬＮ１の電磁界は互いに結合されていること
がわかる。

【００２３】以上のように構成された１／２波長伝送線
路型共振器の動作について以下に説明する。図３は、図
１の１／２波長伝送線路型共振器の動作を示すその長手
方向についての図式的な縦断面図であり、長手方向を厚
さ方向に比較して大幅に短縮して描いている。なお、図
３において、高周波電流を実線で示し、変位電流を点線
で示す。

【００２４】主伝送線路ＬＮ１０が所定の周波数を有す
る高周波信号で励振されたとき、図３に示すように、各
薄膜導体１乃至５はそれぞれ、より下側の薄膜誘電体を
介して入射した高周波電力の一部をより上側の薄膜導体
に透過するとともに、当該高周波信号のエネルギーの一
部をより下側の薄膜誘電体を介してより下側の薄膜導体
に反射している。そして、隣接する２つの薄膜導体によ
って挟設された各薄膜誘電体３０−１乃至３０−４内で
はそれぞれ、上記反射波と透過波とが共振しており、各
導体薄膜１乃至５の上側表面近傍と下側表面近傍では互
いに逆方向の対面する２つの高周波電流（以下、対面す
る２つの高周波電流という。）が流れている。すなわ
ち、薄膜導体２乃至５の膜厚が表皮深さδ₀よりも薄い
ために、対面する上記互いに逆方向の２つの高周波電流
は、薄膜誘電体を介して干渉し、一部を残して互いに相
殺される。一方、薄膜誘電体３０−１乃至３０−４に
は、電磁界によって変位電流が生じ、隣接する薄膜導体
の表面に高周波電流を生じさせる。さらに、上記各薄膜
誘電体３０−１乃至３０−４の各誘電体膜厚ｘ_a1乃至ｘ
_a4を、上記主伝送線路ＬＮ１０と上記各副伝送線路ＬＮ
１乃至ＬＮ４を伝搬する各ＴＥＭ波の位相速度が互いに
実質的に一致するように構成しているので、上記各薄膜
導体１乃至５に流れる高周波電流は実質的に互いに同位
相となる。これによって、上記各薄膜導体１乃至５にお
いて同位相で流れる高周波電流は、実効的に表皮深さを
増大させる。ここで、当該１／２波長伝送線路型共振器
においては、図３に示すように、当該線路の長手方向の
両端部で、変位電流は最大となり、中央部で最小とな
る。

【００２５】従って、当該共振器を所定の周波数を有す
る高周波信号で励振すると、高周波の電磁界エネルギー
は、各隣接する伝送線路の電磁界の結合によって、より
上の伝送線路に移行する一方、当該共振器の伝送線路の
長手方向に伝搬する。このとき、当該共振器は、実効的
により大きな表皮深さδ₀を有して、言い換えれば、よ
り小さい表面抵抗Ｒ_sを有して、上記ＴＥＭ波が伝搬し
て１／２波長線路の両端部で反射するため、共振状態と
なる。

【００２６】次に、図１の１／２波長伝送線路型共振器
の共振周波数と、上記薄膜導体１乃至５の導体膜厚ξａ
₁乃至ξａ₅の関係を説明する。

【００２７】まず、上記電磁界結合型薄膜積層伝送線路
の厚さ方向の等価回路を求め、図１の１／２波長伝送線
路型共振器の厚さ方向の等価回路を求める。

【００２８】図４（ａ）は、薄膜導体１乃至５（以下代
表して薄膜導体ｋという。）の厚さ方向の分布定数型等
価回路であって、図４（ａ）に示すように、損失抵抗を
含む分布定数回路にてなる。図４（ａ）の分布定数型等
価回路は、薄膜導体ｋの第１の面において仮想的に設け
られる２つの端子Ｔｋ−３，Ｔｋ−４と、薄膜導体ｋの
第２の面において仮想的に設けられる２つの端子Ｔｋ−
１，Ｔｋ−２との間に設けられる。当該分布定数型等価
回路の各単位回路は、厚さ方向と平行な方向に設けられ
る単位インダクタンスｌｄｘと、それぞれ厚さ方向と垂
直な方向に設けられた単位キャパシタンスｃｄｘと単位
コンダクタンスｇｄｘとの並列回路とを備え、当該並列
回路と上記単位インダクタンスｌｄｘとが逆Ｌ型に接続
されて構成される。そして、上記分布定数型等価回路
は、複数個の上記単位回路が厚さ方向に縦続に接続され
て構成される。ここで、単位インダクタンスｌｄｘと単
位キャパシタンスｃｄｘと単位コンダクタンスｇｄｘ
は、それぞれ数１、数２、数３で表される。数１，数
２，数３において、σは薄膜導体ｋの導電率、ε₀は真
空中の誘電率、μ₀は真空中の透磁率、ｄｘは薄膜導体
ｋの厚さ方向の微小長さ、ｙ_aは薄膜導体ｋの線路幅で
ある。また、β₀は共振周波数における主伝送線路ＬＮ
１０の位相定数であって、角周波数ω₀と誘電体基板１
０の誘電率ε_mを用いて次の数４で表される。またξａ_k
は薄膜導体ｋの膜厚である。ここで、薄膜導体１及至５
の導電率σと線路幅ｙ_aは、同じ値になるように設定さ
れる。

【００２９】

【数１】ｌｄｘ＝（μ₀／ｙ_aβ₀）ｄｘ

【数２】ｃｄｘ＝ε₀ｙ_aβ₀ｄｘ

【数３】ｇｄｘ＝σｙ_aβ₀ｄｘ

【数４】β₀＝ω₀√（μ₀ε_m）

【００３０】また、図４（ａ）の等価回路は、図４
（ｂ）の集中定数形等価回路に変換することができる。
当該集中定数型等価回路は、厚さ方向と平行な方向に設
けられた２つの複素インピーダンスＺＡ_kと、厚さ方向
と垂直な方向に設けられた複素アドミタンスＹＡ_kとが
Ｔ型に接続されて構成される。図４（ｂ）における複素
インピーダンスＺＡ_kと複素アドミタンスＹＡ_kは、薄膜
導体ｋの規格化導体膜厚ξ_kを用いて、それぞれ数５、
数６で表される。ここで、規格化導体膜厚ξ_kは、薄膜
導体ｋの導体膜厚ξａ_kを数７で表される表皮深さδ₀で
割った数８で定義される。

【００３１】

【数５】ＺＡ_k＝[(１＋ｊ)／（σδ₀ｙ_aβ₀）]・tanh
[(１＋ｊ)ξ_k／２]

【数６】ＹＡ_k＝[σδ₀ｙ_aβ₀／(１＋ｊ)]・sinh[(１＋
ｊ)ξ_k]

【数７】δ₀＝√(２／ω₀μ₀σ)

【数８】ξ_k≡ξａ_k／δ₀

【００３２】また、薄膜誘電体３０−ｋの誘電体損失
は、薄膜導体ｋの導体損失より十分小さいので、当該誘
電体損失は０とすることができる。従って、薄膜誘電体
３０−ｋの複素インピーダンスは数９で表されるリアク
タンスＷＡ_kのみで表わすことができる。ここで、数９
では、薄膜誘電体３０−１乃至３０−４（以下、代表し
て薄膜導体３０−ｋを付す。）の誘電体膜厚ｘ_aをそれ
ぞれ誘電体膜厚ｘ_a1乃至ｘ_a4（以下、代表してｘ_akを付
す。）として、数１０で表されるインダクタンスＬkと
数１１で表されるキャパシタンスＣkを用いている。こ
こで、数１１中のε_sは薄膜誘電体３０−ｋの誘電率で
あって、薄膜誘電体３０−１乃至３０−４はすべて同じ
値になるように設定される。

【００３３】

【数９】−ｊＷＡ_k＝ｊω₀Ｌk＋１／（ｊω₀Ｃk）

【数１０】Ｌk＝μ₀（ｘ_ak／ｙ_a）（１／β₀）

【数１１】Ｃk＝ε_S（ｙ_a／ｘ_ak）（１／β₀）

【００３４】従って、以上詳述した薄膜導体ｋの等価回
路と、誘電体薄膜３０−ｋのインダクタンスＬkとキャ
パシタンスＣkを用いると、上記電磁界結合型薄膜積層
伝送線路の等価回路は、図５のように表わすことができ
る。ここで、図５の等価回路は、空気層を含めた等価回
路である。従って、図５の等価回路は、上記電磁界結合
型薄膜積層伝送線路の最上層の薄膜導体１の上面に対応
する２つの端子Ｔ１−１，Ｔ１−２に数１２で表される
空気層のインピーダンスＺＡ_Lを備える。薄膜導体５の
下面に対応する端子Ｔ５−３に直列に接続されたインダ
クタンスＬ１０とキャパシタンスＣ１０は、それぞれ主
伝送線路ＬＮ１０の単位長さあたりのインダクタンスと
キャパシタンスである。また、図５において、ＺＡs₁乃
至ＺＡs₅は、薄膜導体１乃至５の端子Ｔ１−３乃至Ｔ５
−３とＴ１−４乃至Ｔ５−４から上層である空気層の方
向を見たときの表面インピーダンスである。以下代表し
て呼ぶときはＺＡs_kを付す。

【００３５】

【数１２】ＺＡ_L＝(１／ｙ_a)(１／β₀)√(μ₀／ε₀)

【００３６】次に、図５の等価回路を使用して、電磁界
結合型薄膜積層伝送線路の表面インピーダンスＺＡｓ_k
を求める。

【００３７】まず、数９を数１０で表されるインダクタ
ンスＬkと数１１で表されるキャパシタンスＣkを用いて
変形し、リアクタンスＷＡ_kを数１３のように表わす。

【００３８】

【数１３】ＷＡ_k＝（１／σδ₀）（１／ｙ_a）（２ｘ_ak
／δ₀）（ε_m／ε_s−１）

【００３９】また以上のようにして求めた数５、数６、
数１３を用いると表面インピーダンスＺＡs_kに関する漸
化式は次の数１４と数１５で与えられる。ここで数１４
はｋ＝１のときに成り立つ式であり、数１５はｋ≧２の
ときに成り立つ式である。

【００４０】

【数１４】 ＺＡs₁＝ＺＡ₁＋[ＹＡ₁＋(ＺＡ₁＋ＺＡ_L)^-1］^-1

【数１５】ＺＡs_k＝ＺＡ_k＋[ＹＡ_k＋(ＺＡ_k−jＷＡ_k-1
＋ＺＡs_k-1)^-1]^-1

【００４１】また、図１の１／２波長伝送線路型共振器
の共振周波数に対応する角周波数をω₀とすると、角周
波数ω₀における１rad あたりの表面抵抗ＲＡs₀は数１
６で表される。ここで、表面抵抗ＲＡs₀を規格化因子と
して選ぶと、規格化表面インピーダンスＺs_kは、数１４
と数１５を規格化して数１７と数１８の様に表わすこと
ができる。また、規格化複素インピーダンスＺ_kと規格
化複素アドミタンスＹ_kと規格化リアクタンスＷ_kと空気
層の規格化インピーダンスＺ_Lは、それぞれ数５，数
６，数１３，数１２を規格化してそれぞれ数１９，数２
０，数２１，数２２の様に表わすことができる。

【００４２】

【数１６】ＲＡs₀＝１／（σδ₀ｙ_aβ₀）

【数１７】Ｚs₁＝Ｚ₁＋[Ｙ₁＋(Ｚ₁＋Ｚ_L)^-1]^-1

【数１８】 Ｚs_k＝Ｚ_k＋[Ｙ_k＋(Ｚ_k−jＷ_k-1＋Ｚs_k-1)^-1]^-1

【数１９】Ｚ_k＝(１＋ｊ)・tanh[(１＋ｊ)ξ_k／２]

【数２０】Ｙ_k＝[１／(１＋ｊ)]・sinh[(１＋ｊ)ξ_k]

【数２１】Ｗ_k＝２ｘ_k（ε_m／ε_s−１）

【数２２】 Ｚ_L＝σδ₀√（μ₀／ε₀）＝√{２σ／(ω₀ε₀）}

【００４３】ここで、x_kは薄膜誘電体３０−ｋの規格化
された誘電体膜厚であり、次の数２３で定義される。さ
らに、規格化表面インピーダンスＺs_kは、規格化表面抵
抗Ｒs_kと規格化リアクタンスＸs_kを用いて数２４のよう
に表わすことができる。

【００４４】

【数２３】ｘ_k＝ｘ_ak／δ₀

【数２４】Ｚs_k＝Ｒs_k＋ｊＸs_k

【００４５】以上で規格化された規格化表面インピーダ
ンスＺs_kの漸化式である数１７と数１８が求められた。

【００４６】次に、表面インピーダンスＺs_kと共振周波
数の関係を示す。まず、公知のように、無損失な例えば
マイクロストリップ線路のようなＴＥＭモードの場合の
線路を伝搬する信号の位相速度ｖは、数２５で表わすこ
とができる。上記マイクロストリップ線路は、下面に接
地導体を備えた上面にストリップ導体が形成されて構成
される。ここで、Ｌはマイクロストリップ線路の単位長
さあたりのインダクタンスであり、Ｃはマイクロストリ
ップ線路の単位長さあたりのキャパシタンスである。ま
た、上記マイクロストリップ線路の等価回路は、上記イ
ンダクタンスＬと上記キャパシタンスＣを用いて、図６
のように表わすことができる。さらに、上記インダクタ
ンスＬと上記キャパシタンスＣは、ストリップ導体の導
体幅ｙ_a0と誘電体基板の厚さＨと誘電体基板の誘電率ε
を用いて、それぞれ数２６，数２７のように表わすこと
ができる。

【００４７】

【数２５】ｖ＝１／√（ＬＣ）

【数２６】Ｌ＝μ₀Ｈ／ｙ_a0

【数２７】Ｃ＝εｙ_a0／Ｈ

【００４８】次に、数５で表される複素インピーダンス
ＺＡ_kは、規格化導体膜厚ξ_k＜１のときには、数５の右
辺を数２８で表される近似式を用いて変形することがで
きる。従って、複素インピーダンスＺＡ_kは、数２９の
ように表すことができる。また、(１＋ｊ)×(１＋ｊ)＝
２ｊであるので、数２９は数３０のように変形すること
ができる。さらに、数３１で表される関係式を用いて数
３０の右辺を変形すると、複素インピーダンスＺＡ
_kは、数３２のように表すことができる。

【００４９】

【数２８】 tanh[(１＋ｊ)ξ_k／２]≒{(１＋ｊ)／２}tanhξ_ｋ

【数２９】ＺＡ_ｋ≒[(１＋ｊ)／（σδ₀ｙ_aβ₀）]{(１
＋ｊ)／２}tanhξ_k

【数３０】ＺＡ_k≒[ｊ／（σδ₀ｙ_aβ₀）]tanhξ_k

【数３１】１／σδ₀＝√｛ω₀μ₀／（２σ)｝＝(ω₀μ
₀／２)√{２／(ω₀μ₀σ)}＝ω₀μ₀δ₀／２

【数３２】 ＺＡ_k≒[ｊω₀μ₀δ₀／（２ｙ_aβ₀）]tanhξ_k

【００５０】また、規格化導体膜厚ξ_k＜１のときに
は、数６で表される複素アドミタンスＹＡ_kを、数３３
で表される近似式を用いて変形でき、複素アドミタンス
ＹＡ_kは数３４のように表すことができる。

【００５１】

【数３３】sinh[(１＋ｊ)ξ_k]≒(１＋ｊ)sinhξ_k

【数３４】ＹＡ_k≒σδ₀ｙ_aβ₀sinhξ_k

【００５２】数３２から明らかなように複素インピーダ
ンスＺＡ_kは、導体膜厚ξａ_kが表皮深さδ₀よりも小さ
い場合は、正のリアクタンス成分のみを有する。すなわ
ち、導体膜厚ξａ_kが表皮深さδ₀よりも小さい場合、複
素インピーダンスＺＡ_kは、インダクタンスとして動作
する。また、数３４から明らかなように、複素アドミタ
ンスＹ_kは、実数部、すなわちコンダクタンス成分のみ
を有する。以上のように電磁界結合型薄膜積層伝送線路
を用いた伝送線路では、最上層以外の薄膜導体は、使用
周波数の表皮深さより薄く設定されるので、薄膜導体ｋ
がインダクタンスとして働く。このとき、薄膜導体ｋが
インダクタンスとして働くことによるインダクタンスＬ
_xは、数２４の規格化表面リアクタンスＸｓ_kを用いて、
次の数３５のように表わすことができる。ここで、角周
波数ωは、図１の１／２波長伝送線路型共振器の所望の
共振周波数とは異なる実際の共振周波数に対応する角周
波数であって、導体膜厚ξａ_kや誘電体膜厚ｘ_akの値に
よって変化する量である。

【００５３】

【数３５】Ｌ_x＝Ｘｓ_k／ω

【００５４】従って、電磁界結合型薄膜積層伝送線路を
用いた伝送線路における位相速度ｖ_pは、インダクタン
スＬ１０とキャパシタンスＣ１０と数３５で表されるイ
ンダクタンスＬ_xを用いて、次の数３６で表わすことが
できる。

【００５５】

【数３６】ｖ_p＝１／√{(Ｌ１０＋Ｌ_x)Ｃ１０}

【００５６】ここで、インダクタンスＬ_xは、数１７乃
至数２１、数２３，２４及び数３５を以下のように考察
することにより、導体膜厚ξ_kと誘電体膜厚ｘ_kによって
変化することがわかる。すなわち、数１９と数２０から
規格化複素インピーダンスＺ_kと規格化複素アドミタン
スＹ_kは、規格化導体膜厚ξ_kの関数である。従って、規
格化導体膜厚ξ_kの値が変われば、それに伴い規格化複
素インピーダンスＺ_kと規格化複素アドミタンスＹ_kの値
も変化する。また、数１７と数１８から表面インピーダ
ンスＺs_kは、規格化複素インピーダンスＺ_kと規格化複
素アドミタンスＹ_kの関数である。従って、規格化複素
インピーダンスＺ_kと規格化複素アドミタンスＹ_kの値が
変化すると、それに伴い規格化表面インピーダンスＺs_k
の値は変化する。以上のことから、数２４で表される規
格化表面インピーダンスＺs_kの虚数部分である規格化表
面リアクタンスＸs_kは、規格化導体膜厚ξ_kが変化する
と変化する。さらに、規格化リアクタンスＷ_kは、数２
１のように誘電体膜厚ｘ_kの関数として表される。ま
た、数１８のように規格化表面インピーダンスＺs_kは、
規格化リアクタンスＷ_kの関数として表される。従っ
て、規格化表面インピーダンスＺs_kは、誘電体膜厚ｘ_k
の変化に伴い変化する。さらに、規格化リアクタンスＸ
ｓ_kは、誘電体膜厚ｘ_kの変化に伴い変化する。以上のこ
とから、数３５で表されるインダクタンスＬ_xは、導体
膜厚ξ_kと誘電体膜厚ｘ_kの値が変化すると、それに伴っ
て変化する。すなわち、数３６で表される位相速度ｖ_p
は、導体膜厚ξ_kと誘電体膜厚ｘ_kの値が変化すると、そ
れに伴って変化する。

【００５７】一方、上記位相速度ｖ_pは、公知のように
角周波数ωを位相定数βで割ったものとして次の数３７
で定義される。また、位相定数βは数３８のように定義
される。ここで、λｇ₁は角周波数ωを有する高周波信
号の伝送線路における管内波長であり、伝送線路中にお
ける１波長分の距離である。

【００５８】

【数３７】ｖ_p＝ω／β

【数３８】β＝２π／λｇ₁

【００５９】以上求めた数３６、数３７及び数３８から
電磁界結合型薄膜積層伝送線路を用いた１／２波長伝送
線路型共振器の角周波数ωは、次の数３９で表わすこと
ができる。

【００６０】

【数３９】 ω＝βｖ_p＝（２π／λｇ）／√{(Ｌ１０＋Ｌ_x)Ｃ１０}

【００６１】上述のように、導体膜厚ξ_k又は誘電体膜
厚ｘ_kが変化すると、それに伴いインダクタンスＬ_xは変
化する。従って、導体膜厚ξ_k又は誘電体膜厚ｘ_kが変化
すると、角周波数ωは変化する。

【００６２】以上詳述したように、図１の電磁界結合型
薄膜積層伝送線路を用いた１／２波長伝送線路型共振器
では、導体膜厚ξ_k又は誘電体膜厚ｘ_kの値を変化させる
ことによって、当該１／２波長伝送線路型共振器の共振
周波数に対応する角周波数ω、すなわち共振周波数を調
整することができる。

【００６３】また、本発明者は、以上の原理の確認のた
めに、以下のシミュレーションを行った。

【００６４】図７は、電磁界結合型薄膜積層伝送線路を
用いた１／２波長伝送線路型共振器において、最上層の
導体膜厚ξａ_１を変えたときの共振周波数の値の変化量
Δｆを示したグラフである。横軸は、薄膜導体１の導体
膜厚ξａ_１を示し、縦軸には、共振周波数の変化量Δｆ
を示す。ここで、上記共振周波数の変化量は、最上層の
導体膜厚ξａ_１の値が０．７８９μｍの時の共振周波数
を基準にした。図７から明らかなように、０．２μｍか
ら３．０μｍまでの間では、最上層の導体膜厚ξａ_１を
厚くするに従い共振周波数は大きくなることがわかる。
以上のことから、最上層の導体膜厚ξａ_１を、０．２μ
ｍから３．０μｍまで変化させることにより共振周波数
が、１．５ＭＨｚ調整できることがわかる。以上のシミ
ュレーションにおいて、最上層の導体膜厚ξａ_１以外の
構成は、次のように設定した。 （１）薄膜導体１乃至５の材質：導電率σ＝３．８２×
１０^７Ｓ／ｍのＡｌ（アルミニウム）。 （２）薄膜導体２乃至５の導体膜厚ξａ_２乃至ξａ_５：
０．７８９μｍ。 （３）薄膜誘電体１乃至４の材質：比誘電率ε_rs＝３．
８のＳｉＯ_２。 （４）薄膜誘電体１乃至４の誘電体膜厚ｘ_a１：１．１
８μｍ。 （５）誘電体基板１０の材質：比誘電率ε_rm＝９．９３
のサファイヤ。 （６）誘電体基板１０の厚さＨ：１００μｍ。 （７）薄膜導体１乃至５の長さ：４９．２１ｍｍ。 また、以上の構成により、薄膜導体１の導体膜厚ξａ_１
が０．７８９μｍのとき、上記１／２波長伝送線路型共
振器は、１．０ＧＨｚの周波数で共振する。

【００６５】また、図８は、図７における共振周波数の
変化量を共振周波数の変化率に換算して示したグラフで
ある。ここで、上記共振周波数の変化率は、薄膜導体１
の導体膜厚ξａ_１が０．７８９μｍのときの共振周波数
を基準にした。図６から明らかなように、薄膜導体１の
導体膜厚ξａ_１を０．２μｍから３．０μｍまで変化さ
せることにより、共振周波数を０．１５％変化させるこ
とができる。

【００６６】図９は、図７に示した最上層の導体膜厚ξ
ａ_１を変えることにより、共振周波数を変化させたとき
のＱ上昇率と最上層の導体膜厚ξａ_１の関係を示したグ
ラフである。横軸に最上層の導体膜厚ξａ_１を示し、縦
軸にＱ上昇率を示している。ここで、上記Ｑ上昇率は最
下層の薄膜導体５の下面から上面方向を見たときの表面
インピーダンスＺｓ₅の虚数部分である規格化表面抵抗
Ｒs₅の逆数で定義される。図９から明らかなように、Ｑ
上昇率ＲＱを１より大きく保ったまま共振周波数の調整
をすることができる。

【００６７】図１０は、別のシミュレーション結果を示
したグラフである。図１０のグラフには、最上層である
薄膜導体１の導体膜厚ξａ_１のみを変えたときの共振周
波数の変化量Δｆと、上から３層目の薄膜導体３の導体
膜厚ξａ_３のみを変えたときの共振周波数の変化量Δｆ
と、上から５層目のすなわち最下層の薄膜導体５の導体
膜厚ξａ_５のみを変えたときの共振周波数の変化量Δｆ
とを示している。ここで、上記共振周波数の変化量Δｆ
は、薄膜導体１乃至５の導体膜厚ξａ₁乃至ξａ₅をすべ
て、１．５８μｍに設定したときの共振周波数を基準に
して算出した。図１０から明らかなように、最上層の導
体膜厚ξａ_１を、０．２μｍから３μｍまで変化させた
ときの共振周波数の変化量Δｆは、１０ＭＨｚで最も大
きく、３層目の導体膜厚ξａ_３を、０．２μｍから３．
０μｍまで変化させたときの共振周波数の変化量Δｆ
は、１．６ＭＨｚであり、５層目の導体膜厚ξａ_５を、
０．２μｍから３．０μｍまで変化させたときの共振周
波数の変化量は、０．１７ＭＨｚである。以上のシミュ
レーションにおいて、変化させる薄膜導体以外の構成
は、次のように設定した。 （１）薄膜導体１乃至５の材質：導電率σ＝３．８２×
１０^７Ｓ／ｍのＡｌ（アルミニウム）。 （２）薄膜導体１乃至５の導体膜厚ξａ_１乃至ξａ_５：
１．５８μｍ。 （３）薄膜誘電体１乃至４の材質：比誘電率ε_rs＝３．
８のＳｉＯ_２。 （４）薄膜誘電体１乃至４の誘電体膜厚ｘ_a１：１．１
８μｍ。 （５）誘電体基板１０の材質：比誘電率ε_rm＝９．９３
のサファイヤ。 （６）誘電体基板１０の厚さＨ：１００μｍ。 （７）薄膜導体１乃至５の長さ：４９．２１ｍｍ。 また、以上の構成により、薄膜導体１乃至薄膜導体５の
導体膜厚ξａ_１乃至ξａ_５がすべて１．５８μｍのと
き、上記１／２波長伝送線路型共振器は、１．０ＧＨｚ
の周波数で共振する。

【００６８】また、本発明者は、上記１／２波長伝送線
路型共振器が製造されるときに用いられる微細加工プロ
セスの加工バラツキと、それに伴う共振周波数のずれと
の関係について簡単なシミュレーションを行った。例え
ば膜形成時に使用される蒸着法やスパッタリング法など
の薄膜形成方法によって形成される膜の厚み方向のバラ
ツキは、通常±１０％程度である。これをもとに、図７
に示した結果を得るために行ったシミュレーションと同
じ設定条件で、導体膜厚と誘電体膜厚を上記±１０％の
範囲で変化させて、シミュレーションを行った。その結
果、導体膜厚がすべて１０％薄くなったとした時の共振
周波数と、誘電体膜厚がすべて１０％厚くなったとした
ときの共振周波数の差が最も大きく、その値は１．１２
ＭＨｚであった。また、長手方向や幅方向の面方向のバ
ラツキは、膜厚と同程度であると仮定して、シミュレー
ションを行うと、共振周波数の変化は、０．３５ＭＨｚ
であった。以上の結果から、共振周波数を所定の値に設
定するためには、周波数調整量が約１．５ＭＨｚ必要で
あることがわかる。一方、上述のように図７に示したシ
ミュレーションの結果では、１．５ＭＨｚの共振周波数
の調整が可能であることが示されている。また、図９に
示した結果では、１０ＭＨｚの共振周波数の調整が可能
であることが示されている。以上の結果から、本発明に
係る共振周波数調整方法によれば、製造バラツキに起因
する共振周波数のずれを補正して、上記１／２波長伝送
線路型共振器の共振周波数を所定の共振周波数に設定す
ることができる。

【００６９】＜共振周波数調整方法＞本発明に係る実施
例の共振周波数調整方法は、薄膜導体と薄膜誘電体を交
互に積層することによって形成される電磁界結合型薄膜
積層線路を用いて構成された１／２波長伝送線路型共振
器の共振周波数の共振周波数調整方法である。上記共振
周波数調整方法では、まず、上記１／２波長伝送線路型
共振器が設定しようとする所定の共振周波数で共振する
ように各薄膜導体の膜厚と各薄膜誘電体の膜厚を計算す
る。そして、上記計算された各薄膜導体の膜厚と各薄膜
誘電体の膜厚に基づいて、接地導体１１を備えた誘電体
基板１０の上面に、例えば、公知の薄膜形成方法を用い
て、上記薄膜導体と上記薄膜誘電体を交互に形成して、
１／２波長伝送線路型共振器を作成する。ここで、最上
層以外の各薄膜導体ｋと各薄膜誘電体３０−ｋは、上記
計算された各膜厚になるように形成し、最上層の薄膜導
体１は、上記計算された薄膜導体１の膜厚より若干薄く
なるように形成する。そして、上記作成された１／２波
長伝送線路型共振器の共振周波数を測定し、上記測定さ
れた共振周波数と所定の共振周波数との差と上述の原理
又はシミュレーションの結果に基づいて上記最上層の薄
膜導体１の上面に形成する導体膜の膜厚を決定して、上
記薄膜形成方法を用いて、上記１／２波長伝送線路型共
振器の共振周波数が所定の共振周波数になるように上記
最上層の薄膜導体１の上面に導体膜を形成する。さら
に、必要に応じて、上記１／２波長伝送線路型共振器の
共振周波数を測定して上記最上層の薄膜導体１の上面に
導体膜を形成することを、上記１／２波長伝送線路型共
振器の共振周波数が所定の共振周波数になるまで繰り返
す。

【００７０】以上、本発明に係る実施例の共振周波数調
整方法においては、上記最上層の薄膜導体１の上面に新
たな薄膜導体を形成することにより上記最上層の薄膜導
体１の膜厚を増加させている。これによって、上記副伝
送線路ＬＮ１乃至ＬＮ４を伝搬するＴＥＭ波の位相速度
と上記主伝送線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度とが変
化して、上記１／２波長伝送線路型共振器の共振周波数
は変化する。以上のようにして、本発明に係る実施例の
共振周波数調整方法では、１／２波長伝送線路型共振器
の共振周波数の調整をすることができる。

【００７１】以上、本発明に係る実施例の共振周波数調
整方法によると、薄膜導体１の上面に所定の共振周波数
になるように、新たに導体膜を形成して周波数調整を行
っているので、周波数調整用の素子を付加することな
く、すなわち回路の実装面積を大きくすることなく、か
つ従来例に比較して精度よく製造工程上で共振周波数の
調整を行うことができる。

【００７２】本実施例では、所定の共振周波数になるよ
うに、最上層の薄膜導体１の上面に、新たに導体膜を形
成することによって共振周波数の調整を行ったが、本発
明はこれに限定されない。例えば、薄膜導体１を、上記
所定の共振周波数になるように計算された薄膜導体１の
膜厚より若干厚くなるように形成して、最上層の薄膜導
体１の一部を、エッチング方法等を用いて厚さ方向に除
去することにより、上記薄膜導体１の膜厚を、１／２波
長伝送線路型共振器の共振周波数が上記所定の共振周波
数になるように減少させて１／２波長伝送線路型共振器
の共振周波数を調整するようにしてもよい。上記エッチ
ング方法としては、例えば、ケミカルドライエッチング
や反応性イオンエッチングなどのドライエッチング又は
ウェットエッチングなどがある。以上のようにして共振
周波数の調整を行っても、本実施例と同様の効果を奏す
る。

【００７３】本実施例では、電磁界結合型薄膜積層伝送
線路を用いて１／２波長伝送線路型共振器を構成した
が、本発明はこれに限らず、例えば、１／４波長伝送線
路型共振器又は１波長伝送線路型共振器などの他の伝送
線路型共振器を用いてもよい。

【００７４】また、図１１は、誘電体基板１０の上面の
一方の長辺から他方の長辺まで連続してかつ上記誘電体
基板１０の上面と電磁界結合型薄膜積層伝送線路の側面
と上面の全面を覆うように誘電体膜４０を形成したとき
の１／２波長伝送線路型共振器の断面図である。以上の
ように、電磁界結合型薄膜積層伝送線路の上面と側面を
含む誘電体基板１０の上面の全面に渡って誘電体膜４０
を形成し、かつ誘電体膜４０の膜厚を変化させることに
より、１／２波長伝送線路型共振器の共振周波数を調整
することができる。ここで、上述のようにして、共振周
波数の調整ができるのは、以下の理由による。本実施例
の周波数調整方法の原理の説明において、上述したよう
に１／２波長伝送線路型共振器を所定の共振周波数を有
する高周波信号で励振すると、当該高周波信号の電磁界
エネルギーは各副伝送線路に移行する。そして当該電磁
界エネルギーの一部は、各副伝送線路の側面から外側に
漏れ出して、各副伝送線路の側面の近傍に漏洩電磁界を
発生する。また、電磁界結合型薄膜積層伝送線路の外側
に、図１１に示すような側面に接した誘電体膜４０を形
成したときの漏洩電磁界のエネルギー量は、誘電体膜４
０の誘電率が空気中の誘電率の値と異なるために、誘電
体膜４０を形成していないときの漏洩電磁界のエネルギ
ー量とは異なる。従って、誘電体膜４０の有無によっ
て、上記漏洩電磁界のエネルギー量は変化する。また、
上記漏洩電磁界のエネルギー量は誘電体膜４０の膜厚に
依存する。さらに、上記漏洩電磁界のエネルギーが変化
すると、これに対応して、各副伝送線路の位相速度が変
化する。またさらに、各副伝送線路の位相速度の変化に
対応して、電磁界結合型薄膜積層伝送線路を用いた１／
２波長伝送線路型共振器の共振周波数は変化する。従っ
て、電磁界結合型薄膜積層伝送線路の上面と側面に、当
該電磁界結合型薄膜積層線路が露出しないように連続的
に誘電体膜４０を形成し、かつその膜厚を変化させるこ
とにより、１／２波長伝送線路型共振器の共振周波数を
調整することができる。この際、上記誘電体膜４０は、
電磁界結合型薄膜積層伝送線路の側面のみに形成するよ
うにしてもよい。以上のような共振周波数調整方法によ
っても、本実施例と同様の効果を奏するとともに、以下
のような利点を有する。例えば、上記誘電体膜４０によ
って、電磁界結合型薄膜積層伝送線路を実装工程におい
て傷つけないように保護することができる。また、上記
電磁界結合型薄膜積層伝送線路が上記誘電体膜４０によ
って覆われていて薄膜導体ｋが直接大気に触れることが
ないので、大気中の腐食性ガスによる薄膜導体ｋの腐食
を防止することができる。

【００７５】

【発明の効果】本発明に係る高周波共振器の共振周波数
調整方法によれば、第１の伝送線路と、薄膜導体と薄膜
誘電体とを交互に積層することによって上記薄膜誘電体
を挟設する１対の上記薄膜導体によって構成された少な
くとも１つのＴＥＭモードの第２の伝送線路とを備え、
上記第１の伝送線路を伝搬する電磁波の位相速度と、上
記第２の伝送線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度とを互
いに実質的に一致させるように上記各薄膜誘電体の膜厚
と誘電率を設定し、最上層以外の薄膜導体の膜厚を使用
周波数の表皮深さよりも薄くして、上記第１の伝送線路
の電磁界と、上記第２の伝送線路の電磁界とが互いに結
合するように設定され、かつ所定の寸法を有する高周波
伝送線路を備えた高周波共振器において、上記薄膜導体
のうちの少なくとも１つの薄膜導体の膜厚を変更するこ
とにより、又は上記第２の伝送線路の側面に誘電体膜を
形成することにより、上記第１と第２の伝送線路を伝搬
する電磁波の位相速度を変化させて上記高周波共振器の
共振周波数を調整する。これによって、回路の実装面積
を大きくすることなく、実際に製造工程上で精度よく上
記高周波共振器の共振周波数の調整を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理を説明するための電磁界結合型
薄膜積層伝送線路を用いた１／２波長伝送線路型共振器
を用いたフィルタの斜視図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ′線の断面図であって、図１の
１／２波長伝送線路型共振器における電界と磁界分布を
示す断面図である。

【図３】 図１の１／２波長伝送線路型共振器の動作を
示すその長手方向についての図式的な縦断面図である。

【図４】 （ａ）は、図１の１／２波長伝送線路型共振
器における薄膜導体ｋの厚さ方向の分布定数型等価回路
の回路図であり、（ｂ）は、（ａ）の分布定数型等価回
路を集中定数型に変換した集中定数型等価回路の回路図
である。

【図５】 図１の１／２波長伝送線路型共振器における
電磁界結合型薄膜積層伝送線路の集中定数型等価回路の
回路図である。

【図６】 損失の無いマイクロストリップ線路の等価回
路を示す回路図である。

【図７】 図１の電磁界結合型薄膜積層伝送線路を用い
た１／２波長伝送線路型共振器において、最上層の導体
膜厚ξａ_１を変化させたときの共振周波数の変化量Δｆ
を示したグラフである。

【図８】 図７における共振周波数の変化量を共振周波
数の変化率に換算して、最上層の導体膜厚ξａ_１を変化
させたときの上記共振周波数の変化率を示したグラフで
ある。

【図９】 図７に示した最上層の導体膜厚ξａ_１を変え
ることにより、共振周波数を変化させたときのＱ上昇率
と最上層の導体膜厚ξａ_１の関係を示したグラフであ
る。

【図１０】 最上層である薄膜導体１の導体膜厚ξａ_１
のみを変えたときの共振周波数の変化量Δｆと、上から
３層目の薄膜導体３の導体膜厚ξａ_３のみを変えたとき
の共振周波数の変化量Δｆと、上から５層目の薄膜導体
５の導体膜厚ξａ_５のみを変えたときの共振周波数の変
化量Δｆとを示したグラフである。

【図１１】 図１の１／２波長伝送線路型共振器の共振
周波数を調整するために、電磁界結合型薄膜積層伝送線
路の上に誘電体膜４０を形成したときの１／２波長伝送
線路型共振器の断面図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５…薄膜導体、 １０…誘電体基板、 １１…接地導体、 １２…入力端子用導体、 １３…出力端子用導体、 ３０−１，３０−２，３０−３，３０−４…薄膜誘電
体、 ４０…誘電体膜、 ＬＮ１，ＬＮ２，ＬＮ３，ＬＮ４…副伝送線路、 ＬＮ１０…主伝送線路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の伝送線路と、 薄膜導体と薄膜誘電体とを交互に積層することによって
   上記薄膜誘電体を挟設する１対の上記薄膜導体によって
   構成された少なくとも１つのＴＥＭモードの第２の伝送
   線路とを備え、 上記第１の伝送線路を伝搬する電磁波の位相速度と、上
   記第２の伝送線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度とを互
   いに実質的に一致させるように上記各薄膜誘電体の膜厚
   と誘電率を設定し、最上層以外の薄膜導体の膜厚を使用
   周波数の表皮深さよりも薄くして、上記第１の伝送線路
   の電磁界と、上記第２の伝送線路の電磁界とが互いに結
   合するように設定され、かつ所定の寸法を有する高周波
   伝送線路を備えた高周波共振器の共振周波数調整方法で
   あって、 上記薄膜導体のうちの少なくとも１つの薄膜導体の膜厚
   を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の共振周波数
   になるように変更することにより共振周波数を調整する
   ことを特徴とする高周波共振器の共振周波数調整方法。
2. 【請求項２】 上記薄膜導体のうちの最上層の薄膜導体
   の膜厚を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の共振
   周波数になるように変更することにより共振周波数を調
   整することを特徴とする請求項１記載の高周波共振器の
   共振周波数調整方法。
3. 【請求項３】 上記最上層の薄膜導体の上面に新たな薄
   膜導体を形成することにより上記最上層の薄膜導体の膜
   厚を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の共振周波
   数になるように増加させて共振周波数を調整することを
   特徴とする請求項２記載の高周波共振器の共振周波数調
   整方法。
4. 【請求項４】 上記最上層の薄膜導体を上面から厚さ方
   向に除去することにより上記最上層の薄膜導体の膜厚
   を、上記高周波共振器の共振周波数が所定の共振周波数
   になるように減少させて共振周波数を調整することを特
   徴とする請求項２記載の高周波共振器の共振周波数調整
   方法。
5. 【請求項５】 第１の伝送線路と、 薄膜導体と薄膜誘電体とを交互に積層することによって
   上記薄膜誘電体を挟設する１対の上記薄膜導体によって
   構成された少なくとも１つのＴＥＭモードの第２の伝送
   線路とを備え、 上記第１の伝送線路を伝搬する電磁波の位相速度と、上
   記第２の伝送線路を伝搬するＴＥＭ波の位相速度とを互
   いに実質的に一致させるように上記各薄膜誘電体の膜厚
   と誘電率を設定し、最上層以外の薄膜導体の膜厚を使用
   周波数の表皮深さよりも薄くして、上記第１の伝送線路
   の電磁界と、上記第２の伝送線路の電磁界とが互いに結
   合するように設定され、かつ所定の寸法を有する高周波
   伝送線路を備えた高周波共振器の共振周波数調整方法で
   あって、 上記第２の伝送線路の側面に上記高周波共振器の共振周
   波数が所定の共振周波数になるように誘電体膜を形成す
   ることにより共振周波数を調整することを特徴とする高
   周波共振器の共振周波数調整方法。