WO2018096731A1

WO2018096731A1 - 誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、通信装置、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯシステム、及び誘電体導波管フィルタの調整方法

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Publication number: WO2018096731A1
Application number: PCT/JP2017/028152
Authority: WO
Inventors: 多田　斉; 実松平; 克人黒田; 小島　洋
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2018-05-31
Anticipated expiration: 2019-05-22

Abstract

誘電体導波管フィルタ（１ａ）は、表面に電極（５０）が形成された誘電体ブロック（４０）で構成された誘電体導波管フィルタであって、誘電体ブロック（４０）は、内部で電磁界の共振が生じる複数の共振部（１１、１２）と、共振部（１１、１２）の間に位置し、共振部（１１、１２）を結合する結合部（１７）と、を有し、結合部（１７）の表面に、電極（５０）が形成されていない誘電体露出部（６１）がある。共振部（１１、１２）は、ＥＶＥＮモードまたはＯＤＤモードで共振を生じるＴＥモードの共振器であってもよく、誘電体露出部（６１）は、結合部（１７）の何れか１つの共振モードでの結合に関与する部分に設けられる。

Description

誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、通信装置、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステム、及び誘電体導波管フィルタの調整方法

　本発明は誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、通信装置、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステム、及び誘電体導波管フィルタの調整方法に関する。

　従来、誘電体共振器の周波数調整について書かれた文献がある（例えば、特許文献１）。特許文献１は、誘電体ブロックに、複数のスリット（溝）により複数の共振部を構成した導波管フィルタを開示している。特許文献１には、スリットの形状（例えば幅や深さ）を用途に応じて変更し、導波管フィルタの電気的結合と帯域幅を制御し、ひいては導波管フィルタの性能特徴を制御できることが記載されている。

特開２０１１－２４４４５１号公報

　しかしながら、上記従来技術においては、誘電体導波管フィルタを製造した後に、通過帯域幅の調整を行うことは困難である。

　なぜならば、通過帯域幅を広くするためには、一般に、共振部と共振部との間に形成された溝部の深さを浅くする必要があるが、そもそも誘電体導波管フィルタを製造した後に、溝部の深さを浅くするのは不可能であるからである。

　さらに、通過帯域幅を狭くするためには、一般に、共振部と共振部との間に形成された溝部の深さを深くする必要があるが、誘電体導波管フィルタを製造した後では、共振部と共振部との間に形成された溝部には電極が形成されているため、溝部の深さをさらに深くする場合には、削った分の電極を再度形成し直さなくてはならず、工程が複雑になるからである。

　そこで、本発明は、誘電体導波管フィルタを製造した後であっても、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタ、当該誘電体導波管フィルタを用いた高周波フロントエンド回路、通信装置、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステム、及び誘電体導波管フィルタの調整方法を提供する。

　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る誘電体導波管フィルタは、表面に電極が形成された誘電体ブロックで構成された誘電体導波管フィルタであって、前記誘電体ブロックは、内部で電磁界の共振が生じる複数の共振部と、前記複数の共振部のうち少なくとも１対の隣接する共振部の間に位置し、前記隣接する共振部同士を結合する結合部と、を有し、前記結合部の表面に、前記電極が形成されていない誘電体露出部がある。

　誘電体導波管フィルタ内を、ＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モードで信号が伝搬するとき、伝搬する信号の周波数に応じて異なる共振モードが生じる。例えば、隣接する共振部に同相の電界が励振されるＥＶＥＮモード、及び逆相の電界が励振されるＯＤＤモードは、異なる共振モードの一例である。誘電体導波管フィルタの通過帯域幅は、異なる複数の共振モードの合成により得られる。

　そこで、上述の構成により、誘電体ブロックの結合部の表面に、誘電体露出部を設ける。誘電体露出部を、複数の共振モードのうち何れか１つの共振モードの結合に関与する部分に設けることで、当該共振モードの周波数が下がる。このようにして、特定の共振モードの周波数を調整することで、誘電体導波管フィルタの通過帯域幅が調整される。

　当該調整は、誘電体ブロックの結合部の表面に形成された電極の一部を単に剥がすだけで行うことができ、誘電体ブロックの形状を変更することは必須ではない。その結果、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタが得られる。

　また、前記誘電体露出部は、前記結合部の表面のうち、前記誘電体導波管フィルタが実装基板に実装される実装面と対向する天面と、前記天面と交差する側面と、の接続領域に形成されていてもよい。

　この構成によれば、前述したＥＶＥＮモード及びＯＤＤモードのうち、ＥＶＥＮモードでの結合に関与する電流の密度が優勢になる部分に誘電体露出部が形成されるので、ＥＶＥＮモードの周波数を下げつつ、ＯＤＤモードの周波数を維持できる。その結果、例えば、ＥＶＥＮモードの周波数がＯＤＤモードの周波数より低い場合、ＥＶＥＮモードの周波数とＯＤＤモードの周波数との差が大きくなり、誘電体導波管フィルタの帯域幅を広げる（言い換えれば、結合を強める）ことができる。

　また、前記誘電体露出部は、前記共振部の並び方向と略平行に延びる長尺形状であってもよい。

　この構成によれば、ＥＶＥＮモードで優勢となる電流と交差する方向に長い誘電体露出部を形成するので、ＥＶＥＮモードの周波数をより確実に下げることができる。

　また、前記誘電体露出部は、前記結合部の表面のうち、前記誘電体導波管フィルタが実装基板に実装される実装面と対向する天面の中央領域に形成されていてもよい。

　この構成によれば、前述したＥＶＥＮモード及びＯＤＤモードのうち、ＯＤＤモードでの結合に関与する電流の密度が優勢になる部分に誘電体露出部が形成されるので、ＯＤＤモードの周波数を下げつつ、ＥＶＥＮモードの周波数を維持できる。その結果、例えば、ＥＶＥＮモードの周波数がＯＤＤモードの周波数より低い場合、ＥＶＥＮモードの周波数とＯＤＤモードの周波数との差が小さくなり、誘電体導波管フィルタの帯域幅を狭める（言い換えれば、結合を弱める）ことができる。

　また、前記誘電体露出部は、前記共振部の並び方向と略垂直に延びる長尺形状であってもよい。

　この構成によれば、ＯＤＤモードで優勢となる電流と交差する方向に長い誘電体露出部を形成するので、ＯＤＤモードの周波数をより確実に下げることができる。

　また、前記誘電体ブロックは、溝、貫通孔、及び結合窓のうち少なくとも１つを有し、前記誘電体ブロックを信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、前記溝、前記貫通孔、及び前記結合窓の何れも有しない部分が前記共振部であり、前記溝、前記貫通孔、及び前記結合窓のうち少なくとも前記１つによって、前記共振部と比べて信号が通過可能な断面が狭められた部分が前記結合部であってもよい。

　この構成によれば、溝、貫通孔、及び結合窓により、誘電体ブロックに共振部と結合部とを設けることができる。

　また、前記結合部は、前記誘電体導波管フィルタが実装基板に実装される実装面と交差する側面を有し、前記複数の共振部のそれぞれは、ＴＥモードの共振器であり、前記実装面及び前記側面に交差し、かつ、前記１対の隣接する共振部の間にて向き合う対向側面を有し、前記誘電体露出部は、前記結合部の前記側面及び前記共振部の前記対向側面のうち少なくとも一方に設けられていてもよい。

　この構成によれば、ＥＶＥＮモードでの誘導性結合が強くなる部分に誘電体露出部が形成されるので、ＥＶＥＮモードの共振周波数を下げつつ、ＯＤＤモードの共振周波数を維持できる。その結果、例えば、ＥＶＥＮモードの共振周波数がＯＤＤモードの共振周波数より低い場合、ＥＶＥＮモードの共振周波数とＯＤＤモードの共振周波数との差が大きくなり、誘電体導波管フィルタの帯域幅を広げることができる。

　また、前記誘電体露出部は、前記結合部の前記側面に設けられていてもよい。

　この構成によれば、誘導性結合が強くなる結合部の側面に誘電体露出部を形成するので、ＥＶＥＮモードの共振周波数をより確実に下げることができる。

　また、前記誘電体露出部は、前記結合部の前記側面及び前記共振部の前記対向側面の両方に設けられていてもよい。

　この構成によれば、誘導性結合が強くなる結合部の側面及び共振部の対向側面に誘電体露出部を形成するので、ＥＶＥＮモードの共振周波数をより確実に下げることができる。

　また、前記誘電体ブロックには、前記共振部の並び方向及び前記実装面の垂直方向の両方に垂直な方向に深さを有する溝が設けられ、前記誘電体ブロックを信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、前記溝を有しない部分が前記共振部であり、前記溝によって、前記共振部と比べて信号が通過可能な断面が狭められた部分が前記結合部であり、前記溝の底面は、前記結合部の前記側面であり、前記溝の側面は、前記共振部の前記対向側面であってもよい。

　この構成によれば、上記溝により、誘電体ブロックに共振部の対向側面と結合部の側面とを設けることができる。

　また、前記溝の前記底面は、前記溝を断面視した場合に丸みを有していてもよい。

　この構成によれば、誘導性結合が強くなる部分である結合部の側面の露出面積を大きくすることができるので、ＥＶＥＮモードの共振周波数をより確実に下げることができる。

　また、前記誘電体露出部は、前記溝の前記底面の全てに設けられていてもよい。

　この構成によれば、誘導性結合が強くなる部分である結合部の側面の全部に誘電体露出部を形成するので、ＥＶＥＮモードの共振周波数をより確実に下げることができる。

　また、前記誘電体ブロックは、４以上の連なる前記共振部を備え、前記隣接する共振部の間のそれぞれには、前記誘電体露出部が形成された前記溝が設けられ、４以上の連なる前記共振部のうち、最外端の共振部と前記最外端の共振部に隣接する共振部との間に設けられた前記溝の前記誘電体露出部の露出面積は、前記最外端の共振部の内側にて隣接する共振部同士の間に設けられた前記溝の前記誘電体露出部の露出面積よりも大きくてもよい。

　この構成によれば、最外端の共振部と最外端の共振部に隣接する共振部との誘導性結合が、最外端の共振部の内側にて隣接する共振部同士の誘導性結合よりも強い誘電体導波管フィルタを提供することができる。

　前記複数の共振部のそれぞれは、個別の誘電体ブロックで構成されたＴＥモードの共振器であり、前記結合部は、前記１対の隣接する共振部の電界最大となる面同士の接合面を含み、前記誘電体露出部は、前記誘電体導波管フィルタの表面の前記誘電体ブロックの継ぎ目に設けられていてもよい。

　この構成によれば、電界最大となる面でＴＥモード共振器を結合させた誘電体フィルタにおいて、ＴＥモード共振器の接合面の端部に電極が形成されない誘電体露出部を設けている。これにより、共振部間に磁界による結合が新たに発生する。そのため隣接する共振部の主結合が容量性結合の場合、新たに発生した磁界結合によりこれを打ち消し弱めることができ、また主結合が誘導性結合の場合は、これを強めることができる。この調整は、共振部を張り合わせた後、すなわち誘電体導波管フィルタの製造後に行うことができる。

　前記複数の共振部は、所定平面に沿って配置された複数の第１共振部を含む第１共振部群と、前記所定平面に垂直な上下方向において、前記第１共振部群上に配置された１以上の第２共振部を含む第２共振部群と、を含み、前記上下方向に配置された前記第１共振部と前記第２共振部とは、電界最大となる面同士の接合面を含む結合部にて結合し、前記誘電体露出部は、前記第１共振部と前記第２共振部との結合部の表面に設けられていてもよい。

　この構成によれば、製造後の結合調整が可能で、かつ所定平面に沿った方向および垂直な方向に複数の共振部を配置することで小面積に多数の共振部を配置したコンパクトな誘電体導波管フィルタが得られる。

　前記接合面は、前記誘電体導波管フィルタの実装面と略平行に設けられていてもよい。また、前記接合面は、前記誘電体導波管フィルタの実装面と略垂直に設けられていてもよい。

　これらの構成によれば、製造後の結合調整が可能で、かつ実装配置の自由度が高い誘電体導波管フィルタが得られる。

　前記誘電体ブロックの表面は、前記誘電体露出部において窪んでいてもよい。

　この構成によれば、隣接する共振部間の磁界による結合が、窪んだ中空の空間を通してさらに強くなり、結合調整量をさらに大きくすることができる。

　本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、アンテナ素子に接続された、前述の誘電体導波管フィルタと、前記アンテナ素子へ送信する高周波送信信号を増幅する送信増幅回路と、前記アンテナ素子で受信した高周波受信信号を増幅する受信増幅回路と、前記送信増幅回路及び前記受信増幅回路と、前記誘電体導波管フィルタとの接続を切り替えるスイッチ回路と、を備える。

　本発明の一態様に係る高周波フロントエンド回路は、ＲＦ信号処理回路から出力される高周波送信信号を増幅する送信増幅回路と、高周波受信信号を増幅して前記ＲＦ信号処理回路へ出力する受信増幅回路と、前記ＲＦ信号処理回路と前記送信増幅回路との間、又は、前記ＲＦ信号処理回路と前記受信増幅回路との間に配置された、前述の誘電体導波管フィルタと、を備える。

　これらの構成によれば、前述の誘電体導波管フィルタの特徴である、通過帯域幅の調整が容易な高周波フロントエンド回路が得られる。

　本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続され、前記アンテナ素子で送信及び受信される高周波信号を増幅する、前述の高周波フロントエンド回路と、前記高周波フロントエンド回路に接続され、前記高周波信号とベースバンド信号との間の周波数変換を含む信号処理を行うＲＦ信号処理回路と、前記ＲＦ信号処理回路に接続され、前記ベースバンド信号を信号処理するベースバンド信号処理回路と、を備える。

　この構成によれば、前述の高周波フロントエンド回路が備える誘電体導波管フィルタの特徴である、通過帯域幅の調整が容易な通信装置が得られる。

　本発明の一態様に係るＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムは、行列状に配列された複数のパッチアンテナを含むアンテナと、パッチアンテナごとに前述の誘電体導波管フィルタと、を備える。

　この構成によれば、前述の誘電体導波管フィルタの特徴である、通過帯域幅の調整が容易なＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムが得られる。

　本発明の一態様に係る誘電体導波管フィルタの調整方法は、表面に電極が形成された誘電体ブロックで構成され、前記誘電体ブロックは、内部で電磁界の共振が生じる複数の共振部と、隣接する共振部の間に位置し、隣接する共振部同士を結合する結合部と、を有する誘電体導波管フィルタにおいて、前記結合部の表面に形成された前記電極の一部を除去するものである。

　この方法によれば、必ずしも誘電体ブロックの形状を変更しなくても、誘電体ブロックの結合部の表面に形成された電極の一部を単に剥がすだけで、容易に、誘電体導波管フィルタの周波数と帯域幅とを調整することができる。

　本発明によれば、誘電体導波管フィルタを製造した後であっても、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタ、当該誘電体導波管フィルタを用いた高周波フロントエンド回路、通信装置、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステム、及び当該誘電体導波管フィルタの調整方法が得られる。

図１は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２は、実施の形態１の比較例に係る高周波モジュールの構造の一例を示す分解斜視図である。図３は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。図４は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードを説明する概念図である。図５は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図６は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードを説明する概念図である。図７は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図８は、実施の形態１に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図９は、実施の形態１に係る誘電体露出部の施工例を示す斜視図である。図１０は、実施の形態１に係る誘電体導波管フィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。図１１は、実施の形態１に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図１２は、実施の形態１に係る誘電体露出部の施工例を示す斜視図である。図１３は、実施の形態１に係る誘電体導波管フィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。図１４は、実施の形態２の比較例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図１５は、実施の形態２の比較例に係る高周波モジュールの構造の一例を示す分解斜視図である。図１６は、実施の形態２の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードを説明する概念図である。図１７は、実施の形態２の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図１８は、実施の形態２の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードを説明する概念図である。図１９は、実施の形態２の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図２０は、実施の形態２に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２１は、実施の形態２に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２２は、実施の形態３に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２３は、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２４は、実施の形態４の比較例に係る高周波モジュールの構造の一例を示す分解斜視図である。図２５は、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。図２６は、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードを説明する概念図である。図２７Ａは、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す斜視図である。図２７Ｂは、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。図２８は、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードを説明する概念図である。図２９Ａは、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す斜視図である。図２９Ｂは、実施の形態４の比較例に係る誘電体導波管フィルタのＯＤＤモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。図３０は、実施の形態４に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図３１Ａは、実施の形態４に係る誘電体導波管フィルタの平面図である。図３１Ｂは、実施の形態４に係る誘電体導波管フィルタの側面図である。図３２は、実施の形態４に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。図３３Ａは、実施の形態４の変形例１に係る誘電体導波管フィルタの平面図である。図３３Ｂは、実施の形態４の変形例１に係る誘電体導波管フィルタの側面図である。図３４は、実施の形態６の変形例１に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。図３５Ａは、実施の形態４の変形例２に係る誘電体導波管フィルタの平面図である。図３５Ｂは、実施の形態４の変形例２に係る誘電体導波管フィルタの側面図である。図３６は、実施の形態４の変形例２に係る誘電体導波管フィルタのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。図３７は、実施の形態４の変形例３に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す図である。図３８は、実施の形態５に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図３９は、実施の形態５に係る共振部の磁界のシミュレーション結果を示す斜視図である。図４０は、実施の形態５に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す拡大斜視図である。図４１は、実施の形態５に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図４２は、実施の形態５の変形例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図４３は、実施の形態５の変形例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す分解斜視図である。図４４Ａは、実施の形態６に係る高周波フロントエンド回路および通信装置を示す回路図である。図４４Ｂは、実施の形態６の変形例１に係る高周波フロントエンド回路を示す回路図である。図４４Ｃは、実施の形態６の変形例２に係る高周波フロントエンド回路を示す回路図である。図４５Ａは、実施の形態７に係るＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムを示す回路図である。図４５Ｂは、実施の形態７に係るＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムのアンテナ装置の平面図である。

　（本発明の一態様を得るに至った第１の経緯）
　本発明の一態様を得るに至った第１の経緯について説明する。第１の経緯では、実施の形態１について説明する前に、本発明者が検討した一般的な誘電体導波管フィルタの構造及び周波数特性を、実施の形態１の比較例として説明する。

　図１は、実施の形態１の比較例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図であり、一般的な誘電体導波管フィルタを、実装面を下から見て示している。図１に示されるように、誘電体導波管フィルタ１は、表面に電極５０が形成された誘電体ブロック４０で構成され、誘電体ブロック４０には信号の伝搬方向と交差する方向に溝４０ａが形成されている。

　誘電体ブロック４０は、例えば、水晶又はセラミックなどの誘電体材料で構成され、溝４０ａは、例えば、ワイヤソーなどによる機械加工により設けられる。電極５０は、例えば、銀又は銅を含有する導電性ペーストの塗布、焼成により形成される。電極５０は、図１において、誘電体ブロック４０の表面の斜線で示した領域に配置され、白抜きの領域には配置されていない。

　誘電体ブロック４０を信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、溝４０ａを含まない部分が共振部１１、１２である。また、溝４０ａを含み、信号が通過可能な断面が共振部１１、１２より狭い部分が結合部１７である。共振部１１、１２は、内部で電磁界の共振を生じ、誘電体共振器として機能する。結合部１７は、共振部１１、１２を結合する。結合部１７は、溝によって構成された結合部の一例である。

　なお、本明細書において、結合部は、共振部と比べて、信号が通過可能な断面が狭い部分であり、必ずしも溝によって構成されるとは限らない。結合部は、例えば、後述する貫通孔、結合窓などによって構成されてもよい。

　共振部１１、１２には、信号の伝搬モードをＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モードとＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ）モードとの間で変換する入出力部２１、２２が、それぞれ設けられている。ここで、ＴＥモード及びＴＥＭモードは、それぞれ、誘電体導波管フィルタ１の内部及び外部での信号の伝搬モードである。入出力部２１、２２は、誘電体導波管フィルタ１の実装面に、特定の形状で配置された電極５０によって、構成される。

　図２は、実施の形態１の比較例に係る高周波モジュールの構造の一例を示す分解斜視図である。図２に示されるように、高周波モジュール８は、誘電体導波管フィルタ１を基板８０に実装してなる。基板８０の破線は、誘電体導波管フィルタ１の実装位置を表している。

　基板８０には、導体箔８１が敷設される。基板８０は、例えば、エポキシ、フェノールなどの樹脂で構成され、導体箔８１は、例えば、銅箔などで構成される。導体箔８１は、図２において、基板８０の表面の斜線で示した領域に配置され、白抜きの領域には配置されていない。

　導体箔８１は、主にグランドプレーンを構成し、誘電体導波管フィルタ１の入出力部２１、２２の対応位置では、コプレーナライン８２、８３を構成している。

　基板８０の導体箔８１と誘電体導波管フィルタ１の実装面における電極５０とを、はんだなどの導電性接合材で接合して、高周波モジュール８は構成される。高周波モジュール８を利用する応用回路は、基板８０のコプレーナライン８２、８３を介して、誘電体導波管フィルタ１に信号を入出力する。

　図３は、誘電体導波管フィルタ１の周波数特性の一例を示すグラフである。図３には、入出力部２１における反射特性、及び入出力部２１から入出力部２２を見た通過特性の、それぞれのシミュレーション結果が示されている。

　図３に示されるように、誘電体導波管フィルタ１の周波数特性は、２つの周波数ｆ１、ｆ２において、反射特性にノッチを有し通過特性にピークを有する。これにより、誘電体導波管フィルタ１は、周波数ｆ１、ｆ２に応じた通過帯域を有するバンドパスフィルタとして機能する。

　本発明者は、シミュレーションにより誘電体導波管フィルタ１の電磁界解析を行った結果、周波数ｆ１、ｆ２のそれぞれの信号に対し、次のような異なる共振モードによる結合が生じていることを見出した。

　図４は、周波数ｆ１の信号に対する誘電体導波管フィルタ１の共振モードを説明する図である。図４に示されるように、入出力部２１に印加された周波数ｆ１の信号は、共振部１１、１２に同相の交流電界Ｅ１、Ｅ２を励振して、誘電体導波管フィルタ１内を伝搬し、入出力部２２から出力される。本明細書では、隣接する共振部間に同相の交流電界が生じる共振モードをＥＶＥＮモードと言う。図４では、同相の交流電界Ｅ１、Ｅ２を同じ向きの矢印で表している。

　図５は、誘電体導波管フィルタ１のＥＶＥＮモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図５の点線で囲んだ部分に見られるように、結合部１７の表面を流れるＥＶＥＮモードの電流は、側面から天面にかけて共振部１１、１２の並び方向と略垂直な方向に優勢となる。ここで、天面とは、誘電体導波管フィルタ１が実装基板に実装される実装面と対向する面であり、側面とは、天面と交差する面である。図４では、結合部１７の表面においてＥＶＥＮモードで優勢となる電流Ｉ_ＥＶＥＮを太矢印で表している。誘電体導波管フィルタ１のＥＶＥＮモードでは、電流Ｉ_ＥＶＥＮが共振部１１、１２の結合に関与していると考えられる。

　図６は、周波数ｆ２の信号に対する誘電体導波管フィルタ１の共振モードを説明する図である。図６に示されるように、入出力部２１に印加された周波数ｆ２の信号は、共振部１１、１２に逆相の交流電界Ｅ１、Ｅ３を励振して、誘電体導波管フィルタ１内を伝搬し、入出力部２２から出力される。本明細書では、隣接する共振部間に逆相の交流電界が生じる共振モードをＯＤＤモードと言う。図６では、逆相の交流電界Ｅ１、Ｅ３を逆向きの矢印で表している。

　図７は、誘電体導波管フィルタ１のＯＤＤモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図７の点線で囲んだ部分に見られるように、結合部１７の表面を流れるＯＤＤモードの電流は、天面の中央付近で共振部１１、１２の並び方向と略平行な方向に優勢となる。図６では、結合部１７の表面においてＯＤＤモードで優勢となる電流Ｉ_ＯＤＤを太矢印で表している。誘電体導波管フィルタ１のＯＤＤモードでは、電流Ｉ_ＯＤＤが共振部１１、１２の結合に関与していると考えられる。

　本発明者は、上述した誘電体導波管フィルタ１における電流分布の分析結果に基づき、結合部１７の表面の特定の部分に電極５０が形成されていない誘電体露出部を設けることで、誘電体導波管フィルタの通過帯域幅を調整する技術を考案した。誘電体露出部は、結合部１７の表面において複数の共振モードのうち何れか１つの共振モードで電流密度が優勢になる部分に設けられる。

　以下、本発明の実施の形態に係る誘電体導波管フィルタについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。

　（実施の形態１）
　図８は、実施の形態１に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図８の誘電体導波管フィルタ１ａは、図１の誘電体導波管フィルタ１と比べて、結合部１７の表面に、電極５０が形成されていない誘電体露出部６１がある点が異なる。

　誘電体露出部６１は、図４の電流Ｉ_ＥＶＥＮが、図５の電流Ｉ_ＯＤＤと比べて、より優勢になる位置に設けられる。一例として、誘電体露出部６１は、結合部１７の天面と側面との接続領域に設けられる。ここで、天面と側面との接続領域とは、天面と側面との境界の近傍領域であり、例えば、天面を信号の伝搬方向と略直交する方向に３分割した両端部分と側面の全体とからなる領域であってもよい。

　図９は、誘電体露出部６１の施工例を示す斜視図である。誘電体露出部６１ａは、結合部１７の天面と側面との境界をドリルで切削し、電極５０を誘電体ブロック４０の一部とともに除去することによって形成されている。このように、誘電体露出部６１を形成する際、誘電体ブロック４０の一部が削れても構わない。なお、誘電体露出部６１は、ドリル加工に限らず、例えば、レーザー加工により電極５０のみを除去することによって形成されてもよい。

　図１０は、誘電体導波管フィルタ１ａの周波数特性の一例を示すグラフである。図１０には、図８の電極５０の配置に基づくシミュレーション結果を、調整後反射特性及び調整後通過特性として示している。また、比較のため、誘電体導波管フィルタ１の反射特性及び通過特性を再掲している。

　図１０に示されるように、誘電体導波管フィルタ１ａの周波数特性では、誘電体導波管フィルタ１の周波数特性と比べて、ＥＶＥＮモードの周波数がｆ１からｆ１ａへ低下するのに対し、ＯＤＤモードの周波数ｆ２は概ね維持される。そのため、誘電体導波管フィルタ１ａでは、誘電体導波管フィルタ１と比べて、ＥＶＥＮモードの周波数ｆ１ａとＯＤＤモードの周波数ｆ２との差が大きくなり、通過帯域幅が広がる（言い換えれば、共振部１１、１２間の結合が強まる）。

　誘電体露出部６１は、電流Ｉ_ＥＶＥＮが優勢になる位置に設けられるため、電流Ｉ_ＥＶＥＮを強く阻害する一方で、電流Ｉ_ＯＤＤには大きな影響を与えない。その結果、電流Ｉ_ＥＶＥＮは長い経路を通らざるを得なくなってＥＶＥＮモードの周波数ｆ１ａは下がり、ＯＤＤモードの周波数ｆ２は概ね維持されると考えられる。

　誘電体露出部６１は、図８に示されるように、共振部１１、１２の並び方向と略平行に延びる長尺形状であってもよい。これにより、図４の電流Ｉ_ＥＶＥＮと交差する方向に長い誘電体露出部６１が形成されるので、電流Ｉ_ＥＶＥＮをより確実に阻害し、ＥＶＥＮモードの周波数をより確実に下げることができる。

　このように、誘電体導波管フィルタ１ａでは、誘電体露出部６１により、ＥＶＥＮモードの周波数を選択的に調整し、通過帯域幅を広げることができる。

　同様の考え方で、通過帯域幅を狭めることもできる。

　図１１は、実施の形態１に係る誘電体導波管フィルタの構造の他の一例を示す斜視図である。図１１の誘電体導波管フィルタ１ｂは、図８の誘電体導波管フィルタ１ａと比べて、誘電体露出部６２の配置が異なる。

　誘電体露出部６２は、図５の電流Ｉ_ＯＤＤが、図４の電流Ｉ_ＥＶＥＮと比べて、より優勢になる位置に設けられる。一例として、誘電体露出部６２は、結合部１７の天面の中央領域に設けられる。ここで、天面の中央領域とは、例えば、天面を信号の伝搬方向と略直交する方向に３分割した中央の領域であってもよい。

　図１２は、誘電体露出部６２の施工例を示す斜視図である。誘電体露出部６２ａは、結合部１７の天面の中央をドリルで切削し、電極５０を誘電体ブロック４０の一部とともに除去することによって形成されている。このように、誘電体露出部６２を形成する際、誘電体ブロック４０の一部が削れても構わない。なお、誘電体露出部６２は、ドリル加工に限らず、例えば、レーザー加工により電極５０のみを除去することによって形成されてもよい。

　図１３は、誘電体導波管フィルタ１ｂの周波数特性の一例を示すグラフである。図１３には、図１１の電極５０の配置に基づくシミュレーション結果を、調整後反射特性及び調整後通過特性として示している。また、比較のため、誘電体導波管フィルタ１の反射特性及び通過特性を再掲している。

　図１３に示されるように、誘電体導波管フィルタ１ｂの周波数特性では、誘電体導波管フィルタ１の周波数特性と比べて、ＯＤＤモードの周波数がｆ２からｆ２ａへ低下するのに対し、ＥＶＥＮモードの周波数ｆ１は概ね維持される。そのため、誘電体導波管フィルタ１ｂでは、誘電体導波管フィルタ１と比べて、ＥＶＥＮモードの周波数ｆ１とＯＤＤモードの周波数ｆ２ａとの差が小さくなり、通過帯域幅が狭まる（言い換えれば、共振部１１、１２間の結合が弱まる）。

　誘電体露出部６２は、電流Ｉ_ＯＤＤが優勢になる位置に設けられるため、電流Ｉ_ＯＤＤを強く阻害する一方で、電流Ｉ_ＥＶＥＮには大きな影響を与えない。その結果、電流Ｉ_ＯＤＤは長い経路を通らざるを得なくなってＯＤＤモードの周波数ｆ２ａは下がり、ＥＶＥＮモードの周波数ｆ１は概ね維持されると考えられる。

　誘電体露出部６２は、図１１に示されるように、共振部１１、１２の並び方向と略垂直に延びる長尺形状であってもよい。これにより、図６の電流Ｉ_ＯＤＤと交差する方向に長い誘電体露出部６２が形成されるので、電流Ｉ_ＯＤＤをより確実に阻害し、ＯＤＤモードの周波数をより確実に下げることができる。

　このように、誘電体導波管フィルタ１ｂでは、誘電体露出部６２により、ＯＤＤモードの周波数を選択的に調整し、通過帯域幅を狭めることができる。

　以上説明したように、誘電体導波管フィルタ１ａ、１ｂによれば、特定の共振モードの周波数を調整することで、誘電体導波管フィルタの通過帯域幅が調整される。当該調整は、結合部１７の表面に形成された電極５０の一部を単に剥がすだけで行うことができ、誘電体ブロック４０の形状を変更することは必須ではない。その結果、例えば、量産工程で表面に電極を形成した後の多数の誘電体導波管フィルタの通過帯域幅を個別に調整することが実際的に可能になるなど、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタが得られる。

　（実施の形態２）
　実施の形態２では、誘電体ブロックに設けられた貫通孔によって共振部と結合部とが規定される誘電体導波管フィルタにおける通過帯域幅の調整について説明する。

　図１４は、実施の形態２の比較例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図であり、一般的な誘電体導波管フィルタを、実装面を下から見て示している。図１４に示されるように、誘電体導波管フィルタ２は、表面に電極５０が形成された誘電体ブロック４０で構成され、誘電体ブロック４０には貫通孔４０ｂが形成されている。

　電極５０は、図１４において、誘電体ブロック４０の表面の斜線で示した領域に配置され、白抜きの領域には配置されていない。誘電体導波管フィルタ２では、電極５０は、貫通孔４０ｂの内壁にも配置されている。

　誘電体ブロック４０を信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、貫通孔４０ｂを含まない部分が、共振部１１、１２である。また、貫通孔４０ｂを含み、信号が通過可能な断面が共振部１１、１２より狭い部分が結合部１８である。共振部１１、１２は、誘電体共振器として機能し、結合部１８は、共振部１１、１２を結合する。結合部１８は、貫通孔によって構成された結合部の一例である。

　図１５は、実施の形態２の比較例に係る高周波モジュールの構造の一例を示す分解斜視図である。図１５に示されるように、高周波モジュール９は、誘電体導波管フィルタ２を基板８０に実装してなる。基板８０の破線は、誘電体導波管フィルタ２の実装位置を表している。

　図１６は、誘電体導波管フィルタ２のＥＶＥＮモードを説明する図である。図４で説明した誘電体導波管フィルタ１のＥＶＥＮモードと同様、入出力部２１に印加された信号は、共振部１１、１２に同相の交流電界Ｅ１、Ｅ２を励振して、誘電体導波管フィルタ２内を伝搬し、入出力部２２から出力される。

　図１７は、誘電体導波管フィルタ２のＥＶＥＮモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図５の誘電体導波管フィルタ１のＥＶＥＮモードほど明確ではないが、図１７の点線で囲んだ部分に見られるように、結合部１８の表面を流れるＥＶＥＮモードの電流は、側面から天面にかけて共振部１１、１２の並び方向と略垂直な方向に優勢となる。図１６では、結合部１８の表面においてＥＶＥＮモードで優勢となる電流Ｉ_ＥＶＥＮを太矢印で表している。

　図１８は、誘電体導波管フィルタ２のＯＤＤモードを説明する図である。図６で説明した誘電体導波管フィルタ１のＯＤＤモードと同様、入出力部２１に印加された信号は、共振部１１、１２に逆相の交流電界Ｅ１、Ｅ３を励振して、誘電体導波管フィルタ２内を伝搬し、入出力部２２から出力される。

　図１９は、誘電体導波管フィルタ２のＯＤＤモードにおける電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図７の誘電体導波管フィルタ１のＯＤＤモードほど明確ではないが、図１９の点線で囲んだ部分に見られるように、結合部１８の表面を流れるＯＤＤモードの電流は、天面の貫通孔４０ｂの口部の両側で共振部１１、１２の並び方向と略平行な方向に優勢となる。図１８では、結合部１８の表面においてＯＤＤモードで優勢となる電流Ｉ_ＯＤＤを太矢印で表している。

　誘電体導波管フィルタ２における電流分布の分析に基づき、誘電体導波管フィルタ１の場合と同様、結合部１８の表面の特定の部分に電極５０が形成されていない誘電体露出部を設けることで、誘電体導波管フィルタ２の通過帯域幅を調整することができる。

　図２０は、実施の形態２に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２０の誘電体導波管フィルタ２ａは、図１４の誘電体導波管フィルタ２と比べて、結合部１８の表面に、電極５０が形成されていない誘電体露出部６１がある点が異なる。

　誘電体露出部６１は、図１６の電流Ｉ_ＥＶＥＮが、図１８の電流Ｉ_ＯＤＤと比べて、より優勢になる位置に設けられる。一例として、誘電体露出部６１は、結合部１８の天面と側面との接続領域に設けられる。ここで、天面と側面との接続領域とは、天面と側面との境界の近傍領域であり、例えば、天面を信号の伝搬方向と略直交する方向に３分割した両端部分と側面の全体とからなる領域であってもよい。

　誘電体露出部６１は、電流Ｉ_ＥＶＥＮが優勢になる位置に設けられるため、誘電体露出部６１と同様、ＥＶＥＮモードの周波数を下げ、ＯＤＤモードの周波数を維持すると考えられる。

　誘電体露出部６１は、図２０に示されるように、共振部１１、１２の並び方向と略平行に延びる長尺形状であってもよい。これにより、図１６の電流Ｉ_ＥＶＥＮと交差する方向に長い誘電体露出部６１が形成されるので、電流Ｉ_ＥＶＥＮをより確実に阻害し、ＥＶＥＮモードの周波数をより確実に下げることができる。

　このように、誘電体導波管フィルタ２ａでは、誘電体露出部６１により、ＥＶＥＮモードの周波数を選択的に調整し、通過帯域幅を広げることができる。

　図２１は、実施の形態２に係る誘電体導波管フィルタの構造の他の一例を示す斜視図である。図２１の誘電体導波管フィルタ２ｂは、図２０の誘電体導波管フィルタ２ａと比べて、誘電体露出部６２の配置が異なる。

　誘電体露出部６２は、図１８の電流Ｉ_ＯＤＤが、図１６の電流Ｉ_ＥＶＥＮと比べて、より優勢になる位置に設けられる。一例として、誘電体露出部６２は、結合部１８の天面の中央領域に設けられる。ここで、天面の中央領域とは、例えば、天面を信号の伝搬方向と略直交する方向に３分割した中央の領域から貫通孔４０ｂの口部を除いた領域であってもよい。

　誘電体露出部６２は、電流Ｉ_ＯＤＤが優勢になる位置に設けられるため、誘電体露出部６２と同様、ＯＤＤモードの周波数を下げ、ＥＶＥＮモードの周波数を維持すると考えられる。

　誘電体露出部６２は、図２１に示されるように、共振部１１、１２の並び方向と略垂直に延びる長尺形状であってもよい。これにより、図１８の電流Ｉ_ＯＤＤと交差する方向に長い誘電体露出部６２が形成されるので、電流Ｉ_ＯＤＤをより確実に阻害し、ＯＤＤモードの周波数をより確実に下げることができる。

　このように、誘電体導波管フィルタ２ｂでは、誘電体露出部６２により、ＯＤＤモードの周波数を選択的に調整し、通過帯域幅を狭めることができる。

　以上説明したように、誘電体導波管フィルタ２ａ、２ｂによれば、特定の共振モードの周波数を調整することで、誘電体導波管フィルタの通過帯域幅が調整される。当該調整は、結合部１８の表面に形成された電極５０の一部を単に剥がすだけで行うことができ、誘電体ブロック４０の形状を変更することは必須ではない。その結果、例えば、量産工程で表面に電極を形成した後の多数の誘電体導波管フィルタを個別に調整することが実際的に可能になるなど、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタが得られる。

　（実施の形態３）
　実施の形態３では、別体に設けた誘電体導波管フィルタを貼り合わせてなる誘電体導波管フィルタにおける通過帯域幅の調整について説明する。

　図２２は、実施の形態３に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図２２に示されるように、誘電体導波管フィルタ３は、別体に設けた誘電体導波管フィルタ３ａ、３ｂを貼り合わせて構成される。

　誘電体導波管フィルタ３ａは、表面に電極５１が形成された誘電体ブロック４１で構成され、誘電体ブロック４１には信号の伝搬方向（Ｙ方向）と交差する方向に溝４１ａが形成されている。誘電体ブロック４１を信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、溝４１ａを含まない部分が、共振部１３ａ、１３ｂ、１３ｃである。また、溝４１ａを含み、信号が通過可能な断面（ＸＺ面）が共振部１３ａ、１３ｂ、１３ｃのＸＺ断面より狭い部分が結合部１７である。共振部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、誘電体共振器として機能し、結合部１７は、共振部１３ａ、１３ｂ及び共振部１３ｂ、１３ｃをそれぞれ結合する。

　誘電体導波管フィルタ３ｂは、表面に電極５２が形成された誘電体ブロック４２で構成され、誘電体ブロック４２には信号の伝搬方向（Ｙ方向）と交差する方向に溝４２ａが形成されている。誘電体ブロック４２を信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、溝４２ａを含まない部分が、共振部１３ｄ、１３ｅ、１３ｆである。また、溝４２ａを含み、信号が通過可能な断面（ＸＺ面）が共振部１３ｄ、１３ｅ、１３ｆのＸＺ断面より狭い部分が結合部１７である。共振部１３ｄ、１３ｅ、１３ｆは、誘電体共振器として機能し、結合部１７は、共振部１３ｄ、１３ｅ及び共振部１３ｅ、１３ｆをそれぞれ結合する。

　共振部１３ｃ、１３ｄの接合面（ＹＺ面）に、共振部１３ｃ、１３ｄを結合する結合窓５３が設けられる。結合窓５３は、誘電体ブロック４１、４２の互いに対向する面に電極５１、５２を配置しない部分を設け、当該部分を接合することで形成される。共振部１３ｃ、１３ｄ間では、信号はＸ方向に伝搬し、結合窓５３は、共振部１３ｃ、１３ｄのＹＺ断面より狭い。

　誘電体ブロック４１、４２の共振部１３ｃ、１３ｄに対応する部分について言えば、当該部分を信号の伝搬方向（Ｘ方向）に区分した複数の部分のうち、結合窓５３を含まない部分が共振部１３ｃ、１３ｄである。また、結合窓５３を含み、信号が通過可能な断面（ＹＺ面）が共振部１３ｃ、１３ｄのＹＺ断面より狭い部分が結合部１９である。結合部１９は、結合窓によって構成された結合部の一例である。

　誘電体導波管フィルタ３ａ、３ｂを、例えば接着剤で貼り合わせることにより、共振部１３ａ～１３ｆをこの順に連結した誘電体導波管フィルタ３が構成される。

　図２２には、結合部１７、１９の各々における誘電体露出部６１、６２の配置の一例が示されている。

　誘電体露出部６１は、結合部１７、１９の各々の天面と側面との接続領域に設けられる。誘電体露出部６１は、隣接する共振部の並び方向と略平行に延びる長尺形状であってもよい。なお、図２２では、図示の簡明のため、誘電体露出部６１を、結合部１７、１９の各々の天面のみに示している。

　誘電体露出部６２は、結合部１７、１９の各々の天面の中央領域に設けられる。誘電体露出部６２は、隣接する共振部の並び方向と略垂直に延びる長尺形状であってもよい。

　誘電体導波管フィルタ３では、結合部１７、１９の各々において、誘電体露出部６１、６２の何れか一方を設けることによって、実施の形態１で説明した通過帯域幅の調整を行うことができる。前述したように、誘電体露出部６１を設けた場合、通過帯域幅は広がる（言い換えれば、隣接する共振部間の結合が強まる）。また、誘電体露出部６２を設けた場合、通過帯域幅は狭まる（言い換えれば、隣接する共振部間の結合が弱まる）。

　このように、誘電体導波管フィルタ３では、結合部１７、１９の各々に誘電体露出部６１、６２の何れか一方を設けることにより、ＥＶＥＮモード又はＯＤＤモードの周波数を選択的に調整し、通過帯域幅を調整できる。誘電体導波管フィルタ３に設けられた誘電体露出部６１、６２は、例えば、図９、図１２に示されるドリル加工痕や、図示していないレーザー加工痕として確認される。

　以上説明したように、誘電体導波管フィルタ３によれば、隣接する共振部のペアごとに特定の共振モードの周波数を調整することで、誘電体導波管フィルタの通過帯域幅が調整される。当該調整は、結合部１７、１９の表面に形成された電極５１、５２の一部を単に剥がすだけで行うことができ、誘電体ブロック４１、４２の形状を変更することは必須ではない。その結果、例えば、量産工程で表面に電極を形成した後の多数の誘電体導波管フィルタを個別に調整することが実際的に可能になるなど、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタが得られる。

　（本発明の一態様を得るに至った第２の経緯）
　本発明の一態様を得るに至った第２の経緯について説明する。第２の経緯では、実施の形態４について説明する前に、本発明者が検討した一般的な誘電体導波管フィルタの構造及び周波数特性を、比較例として説明する。

　図２３は、比較例に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図であり、一般的な誘電体導波管フィルタを、実装面７１を下から見て示している。図２３に示されるように、誘電体導波管フィルタ６は、表面に電極５０が形成された誘電体ブロック４３で構成され、誘電体ブロック４３には信号の伝搬方向と交差する方向に溝４３ａが形成されている。

　誘電体ブロック４３は、例えば、水晶又はセラミックなどの誘電体材料で構成され、溝４３ａは、例えば、ワイヤソーなどによる機械加工により設けられる。電極５０は、例えば、銀又は銅を含有する導電性ペーストの塗布、焼成により形成される。電極５０は、図２３において、誘電体ブロック４３の表面の斜線で示した領域に配置され、白抜きの領域には配置されていない。

　誘電体ブロック４３を信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、溝４３ａを含まない部分が共振部１１、１２である。また、溝４３ａを含み、信号が通過可能な断面が共振部１１、１２より狭い部分が結合部１７である。共振部１１、１２は、内部で電磁界の共振を生じ、ＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モードの誘電体共振器として機能する。結合部１７は、共振部１１、１２を結合する。結合部１７は、溝４３ａによって構成された結合部の一例である。

　共振部１１、１２には、信号の伝搬モードをＴＥモードとＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ）モードとの間で変換する入出力部２１、２２が、それぞれ設けられている。入出力部２１、２２は、誘電体導波管フィルタ６の実装面７１に、特定の形状で配置された電極５０によって、構成される。

　図２４は、比較例に係る高周波モジュールの構造の一例を示す分解斜視図である。図２４に示されるように、高周波モジュール８は、誘電体導波管フィルタ６を基板８０に実装してなる。基板８０の破線は、誘電体導波管フィルタ６の実装位置を表している。

　基板８０には、導体箔８１が敷設される。基板８０は、例えば、エポキシ、フェノールなどの樹脂で構成され、導体箔８１は、例えば、銅箔などで構成される。導体箔８１は、図２４において、基板８０の表面の斜線で示した領域に配置され、白抜きの領域には配置されていない。

　導体箔８１は、主にグランドプレーンを構成し、誘電体導波管フィルタ６の入出力部２１、２２の対応位置では、コプレーナライン８２、８３を構成している。

　基板８０の導体箔８１と誘電体導波管フィルタ６の実装面７１における電極５０とを、はんだなどの導電性接合材で接合して、高周波モジュール８は構成される。高周波モジュール８を利用する応用回路は、基板８０のコプレーナライン８２、８３を介して、誘電体導波管フィルタ６に信号を入出力する。

　図２５は、誘電体導波管フィルタ６の周波数特性の一例を示すグラフである。図２５には、入出力部２１における反射特性、及び入出力部２１から入出力部２２を見た通過特性の、それぞれのシミュレーション結果が示されている。

　図２５に示されるように、誘電体導波管フィルタ６の周波数特性は、２つの共振周波数ｆ１、ｆ２において、反射特性にノッチを有し通過特性にピークを有する。これにより、誘電体導波管フィルタ６は、共振周波数ｆ１、ｆ２に応じた通過帯域を有するバンドパスフィルタとして機能する。

　本発明者は、シミュレーションにより誘電体導波管フィルタ６の電磁界解析を行った結果、共振周波数ｆ１、ｆ２のそれぞれの信号に対し、次のような異なる共振モードによる結合が生じていることを見出した。

　図２６は、共振周波数ｆ１の信号に対する誘電体導波管フィルタ６の共振モードを説明する図である。図２６に示されるように、入出力部２１に印加された共振周波数ｆ１の信号は、共振部１１、１２に同相の交流電界Ｅ１、Ｅ２を励振して、誘電体導波管フィルタ６内を伝搬し、入出力部２２から出力される。本実施の形態では、隣接する共振部間に同相の交流電界が生じる共振モードをＥＶＥＮモードと言う。図２６では、同相の交流電界Ｅ１、Ｅ２を同じ向きの矢印で表している。

　図２７Ａは、誘電体導波管フィルタ６のＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す斜視図である。図２７Ｂは、誘電体導波管フィルタ６のＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図であり、誘電体導波管フィルタ６を平面視した場合の断面である。図２７Ｂの点線で囲んだ部分に見られるように、誘電体導波管フィルタ６内に発生するＥＶＥＮモードの磁界ベクトルは、共振部１１及び共振部１２のそれぞれの内部に表れ、特に、共振部１１及び１２を繋ぐ結合部１７の側面７３に沿って強く表れる。ここで、結合部１７の側面７３とは、誘電体導波管フィルタ６が実装基板に実装される実装面７１と交差する面である。図２６では、誘電体導波管フィルタ６のＥＶＥＮモードで強くなる磁界ベクトルＭｖを太矢印で表している。誘電体導波管フィルタ６のＥＶＥＮモードでは、磁界ベクトルＭｖが共振部１１、１２の結合に関与していると考えられる。

　図２８は、共振周波数ｆ２の信号に対する誘電体導波管フィルタ６の共振モードを説明する図である。図２８に示されるように、入出力部２１に印加された共振周波数ｆ２の信号は、共振部１１、１２に逆相の交流電界Ｅ１、Ｅ３を励振して、誘電体導波管フィルタ６内を伝搬し、入出力部２２から出力される。本実施の形態では、隣接する共振部間に逆相の交流電界が生じる共振モードをＯＤＤモードと言う。図２８では、逆相の交流電界Ｅ１、Ｅ３を逆向きの矢印で表している。

　図２９Ａは、誘電体導波管フィルタ６のＯＤＤモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す斜視図である。図２９Ｂは、誘電体導波管フィルタ６のＯＤＤモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図であり、誘電体導波管フィルタ６を平面視した場合の断面である。図２９Ｂに示すように、誘電体導波管フィルタ６内に発生するＯＤＤモードの磁界ベクトルは、共振部１１及び共振部１２のそれぞれの内部を互いに逆向きに周回するように表れる。また、結合部１７内におけるＯＤＤモードの磁界ベクトルは、共振部１１、１２の並び方向と略垂直な方向に表れる。誘電体導波管フィルタ６のＯＤＤモードでは、磁界ベクトルが共振部１１、１２の結合に関与しにくいと考えられる。

　本発明者は、上述した誘電体導波管フィルタ６における磁界の分析結果に基づき、誘電体導波管フィルタ６の特定の部分に電極５０が形成されていない誘電体露出部を設けることで、誘電体導波管フィルタの通過帯域幅を調整する技術を考案した。誘電体露出部は、誘電体導波管フィルタ６においてＥＶＥＮモードで磁界ベクトルが強く表れる部分に設けられる。

　（実施の形態４）
　図３０は、実施の形態６に係る誘電体導波管フィルタ６ａの構造の一例を示す斜視図である。図３１Ａは、誘電体導波管フィルタ６ａの平面図であり、誘電体導波管フィルタ６ａを平面視した場合の断面である。図３１Ｂは、誘電体導波管フィルタ６ａの側面図である。図３２は、誘電体導波管フィルタ６ａの磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。

　本実施の形態の誘電体導波管フィルタ６ａは、比較例の誘電体導波管フィルタ６と比べて、結合部１７の側面７３に、電極５０が形成されていない誘電体露出部６３がある点で異なる。

　図３０～図３１Ｂに示すように、誘電体導波管フィルタ６ａの誘電体ブロック４３には１対の溝４３ａが設けられている。溝４３ａは、共振部１１、１２の並び方向及び実装面７１の垂直方向の両方に垂直な方向に深さを有するように、誘電体ブロック４３に設けられている。言い換えれば、溝４３ａは、実装面７１と垂直な方向に沿って設けられ、誘電体ブロック４３を貫通している。

　誘電体露出部６３は、溝４３ａの底面と同じ面である結合部１７の側面７３に設けられている。結合部１７の側面７３は、前述したようにＥＶＥＮモードの磁界ベクトルＭｖが強く表れる場所である。本実施の形態では、誘電体露出部６３が側面７３の全面に設けられている。

　誘電体露出部６３は、結合部１７の側面７３をドリルで切削し、電極５０を誘電体ブロック４３の一部とともに除去することによって形成されている。このように、誘電体露出部６３を形成する際、誘電体ブロック４３の一部が削れても構わない。なお、誘電体露出部６３は、ドリル加工に限らず、例えば、レーザー加工により電極５０のみを除去することによって形成されてもよい。

　例えば、比較例の誘電体導波管フィルタ６では、結合部１７の側面７３に設けられた電極５０によって磁界ベクトルＭｖが制限される。それに対し、本実施の形態の誘電体導波管フィルタ６ａでは、結合部１７の側面７３に誘電体露出部６３が設けられており、図３２に示すように、結合部１７における磁界ベクトルの制限が緩和される。そのため、ＥＶＥＮモードでの誘導性結合を強くすることができる。

　誘電体露出部６３が設けられ誘導性結合が強くなった誘電体導波管フィルタ６ａは、比較例の誘電体導波管フィルタ６と比べてＥＶＥＮモードの共振周波数ｆ１が低下する。また、ＯＤＤモードの共振周波数ｆ２は概ね維持される。そのため、誘電体導波管フィルタ６ａでは、誘電体導波管フィルタ６と比べて、ＥＶＥＮモードとＯＤＤモードとの共振周波数の差（ｆ２－ｆ１）が大きくなり、通過帯域幅が広がる。

　以上説明したように、誘電体導波管フィルタ６ａによれば、結合部１７の側面７３に誘電体露出部６３を設けることで、誘電体導波管フィルタ６ａの通過帯域幅を調整することができる。当該調整は、結合部１７の側面７３に形成された電極５０の一部を単に剥がすだけで行うことができ、誘電体ブロック４３の形状を変更することは必須ではない。その結果、例えば、量産工程で表面に電極を形成した後の多数の誘電体導波管フィルタの通過帯域幅を個別に調整することが実際的に可能になるなど、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタが得られる。

　（実施の形態４の変形例１）
　図３３Ａは、実施の形態４の変形例１に係る誘電体導波管フィルタ６ｂの平面図であり、誘電体導波管フィルタ６ｂを平面視した場合の断面である。図３３Ｂは、誘電体導波管フィルタ６ｂの側面図である。図３４は、誘電体導波管フィルタ６ｂのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。

　変形例１の誘電体導波管フィルタ６ｂは、溝４３ａの底面（結合部１７の側面７３）が曲面状である。具体的には、溝４３ａを断面視した場合に、溝４３ａの底面が丸みを有している。誘電体露出部６３は、この丸みを有した底面の全面に設けられている。言い換えれば、溝４３ａを断面視した場合に、誘電体露出部６３は丸みを有しており、誘電体露出部６３の両端部の間には空間が形成されている。

　誘電体導波管フィルタ６ｂによれば、溝４３ａの底面に誘電体露出部６３を設けることで、誘電体導波管フィルタ６ｂの通過帯域幅を調整することができる。また、誘電体露出部６３が丸みを有しているので、図３４に示すように、誘電体露出部６３の両端部のうちの一方端部から空間を突き抜けて他方端部に至る磁界ベクトルが発生することになり、誘導性結合を大きくすることができる。この構造により、誘電体導波管フィルタ６ｂでは、実施の形態４の誘電体導波管フィルタ６ａに比べて、通過帯域幅を大きく調整することができる。

　（実施の形態４の変形例２）
　図３５Ａは、実施の形態４の変形例２に係る誘電体導波管フィルタ６ｃの平面図であり、誘電体導波管フィルタ６ｃを平面視した場合の断面である。図３５Ｂは、誘電体導波管フィルタ６ｃの側面図である。図３６は、誘電体導波管フィルタ６ｃのＥＶＥＮモードにおける磁界のシミュレーション結果を示す平面図である。

　変形例２の誘電体導波管フィルタ６ｃでは、誘電体露出部６３が、溝４３ａの底面だけでなく、溝４３ａの側面にも設けられている。具体的には、誘電体露出部６３が、溝４３ａの側面である共振部１１、１２の対向側面７５に設けられている。ここで、対向側面７５とは、実装面７１及び側面７３に交差し、かつ、１対の隣接する共振部１１、１２の間にて向き合う面である。言い換えれば、溝４３ａを断面視した場合に、誘電体露出部６３はＵ字状であり、誘電体露出部６３の両端部の間には空間が形成されている。

　誘電体導波管フィルタ６ｃによれば、溝４３ａの側面（共振部１１、１２の対向側面７５）に誘電体露出部６３を設けることで、誘電体導波管フィルタ６ｃの通過帯域幅を調整することができる。また、誘電体露出部６３が溝４３ａの側面に設けられているので、図３６に示すように、誘電体露出部６３の両端部のうちの一方端部から空間を突き抜けて他方端部に至る磁界ベクトルが発生することになり、誘導性結合を大きくすることができる。この構造により、誘電体導波管フィルタ６ｃでは、実施の形態４の誘電体導波管フィルタ６ａに比べて、通過帯域幅を大きく調整することができる。

　（実施の形態４の変形例３）
　図３７は、実施の形態４の変形例３に係る誘電体導波管フィルタ６ｄの構造の一例を示す図であり、誘電体導波管フィルタ６ｄを平面視した場合の断面である。図３７の（ａ）は、誘電体導波管フィルタ６ｄの全体図であり、図３７の（ｂ）は、（ａ）の一部拡大図である。

　変形例３の誘電体導波管フィルタ６ｄは、４以上の連なる共振部を有しており、隣接する共振部の間に設けられている誘電体露出部６３の露出面積が異なる。

　誘電体導波管フィルタ６ｄは、９つの共振部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、１１ｉを有している。誘電体導波管フィルタ６ｄは、表面に電極５０が形成された誘電体ブロック４３で構成され、誘電体ブロック４３には信号の伝搬方向と交差する方向に溝４３ａが形成されている。

　誘電体ブロック４３を信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、溝４３ａを含まない部分が共振部１１ａ～１１ｉである。また、溝４３ａを含み、信号が通過可能な断面が共振部１１ａ～１１ｉより狭い部分が結合部１７である。共振部１１ａ～１１ｉは、内部で電磁界の共振を生じ、ＴＥモードの誘電体共振器として機能する。結合部１７は、隣接する共振部１１ａ～１１ｉ同士を結合する。隣接する共振部１１ａ～１１ｉの間のそれぞれには、前述したように溝４３ａが設けられ、この溝４３ａに誘電体露出部６３が形成されている。

　共振部１１ａ及び共振部１１ｉには、信号の伝搬モードをＴＥモードとＴＥＭモードとの間で変換する入出力部２１、２２が、それぞれ設けられている。入出力部２１、２２は、誘電体導波管フィルタ６ｄの実装面７１に、特定の形状で配置された電極５０によって、構成される。

　本実施の形態では、溝４３ａの側面に設けられた誘電体露出部６３の露出面積が、隣接する共振器同士で異なる。具体的には、共振部１１ａ～１１ｉの並び方向において、一方の最外端の共振部１１ａから中央の共振部１１ｅに向かうに従って、上記露出面積が徐々に小さくなっている。また、中央の共振部１１ｅから他方の最外端の共振部１１ｉに向かうに従って、上記露出面積が徐々に大きくなっている。例えば、図３７の（ｂ）に示すように、共振部１１ａ、１１ｂの間の溝４３ａにおける誘電体露出部６３の深さをｄ１、共振部１１ｂ、１１ｃの間の溝４３ａにおける誘電体露出部６３の深さをｄ２、共振部１１ｃ、１１ｄの間の溝４３ａにおける誘電体露出部６３の深さをｄ３、共振部１１ｄ、１１ｅの間の溝４３ａにおける誘電体露出部６３の深さをｄ４とした場合に、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４となっている。

　すなわち、最外端の共振部１１ａと最外端の共振部１１ａに隣接する共振部１１ｂとの間に設けられた溝４３ａの誘電体露出部６３の露出面積は、最外端の共振部１１ａの内側にて隣接する共振部１１ｂ、１１ｃ同士の間に設けられた溝４３ａの誘電体露出部６３の露出面積よりも大きい。また、最外端の共振部１１ｉと最外端の共振部１１ｉに隣接する共振部１１ｈとの間に設けられた溝４３ａの誘電体露出部６３の露出面積は、最外端の共振部１１ｉの内側にて隣接する共振部１１ｈ、１１ｇ同士の間に設けられた溝４３ａの誘電体露出部６３の露出面積よりも大きい。

　本実施の形態によれば、例えば最外端の共振部１１ａと最外端の共振部１１ａに隣接する共振部１１ｂとの誘導性結合が、最外端の共振部１１ａの内側にて隣接する共振部１１ｂ、１１ｃ同士の誘導性結合よりも強い構造を有する誘電体導波管フィルタ６ｄを提供することができる。

　（実施の形態５）
　実施の形態４では、誘電体導波管フィルタの磁界が強く表れる部分に誘電体露出部を設けることにより、隣接する共振部間での結合を調整したが、誘電体露出部を設ける部分はこの例には限られない。例えば、誘電体導波管フィルタの電界が強く表れる部分に誘電体露出部を設けることにより、隣接する共振部間での結合を調整してもよい。

　実施の形態５では、個別の誘電体ブロックで構成されたＴＥモード共振器を複数結合した誘電体導波管フィルタにおいて、少なくとも１対の隣接するＴＥモード共振器が、電界最大となる面（以下、Ｅ面と言う）同士の接合面で結合している場合に、前記誘電体導波管フィルタの表面の前記誘電体ブロックの継ぎ目に誘電体露出部を設けた構成について説明する。

　図３８は、実施の形態４に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図３８に示されるように、誘電体導波管フィルタ７ａは、別体に設けた共振部１４ａ、１４ｂを貼り合わせて構成される。

　共振部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、表面に電極が形成された誘電体ブロック４４ａ、４４ｂで構成されたＴＥモード共振器である。ＴＥモード共振器、つまり共振部１４ａ、１４ｂの内部には次のような磁界ベクトルが生じる。

　図３９は、ＴＥモード共振器の磁界のシミュレーション結果を示す斜視図である。図３９に見られるように、ＴＥモード共振器では、ＸＹ面に沿った方向の磁界が強く表れるので、電界はＸＹ面において最大となる。このことから、共振部１４ａ、１４ｂは、電界最大となるＥ面同士の接合面で結合していることが分かる。言い換えれば、共振部１４ａ、１４ｂを結合する結合部は、電界最大となるＥ面同士の接合面を含んでいる。

　再び図３８を参照して、共振部１４ａ、１４ｂの接合面（ＸＹ面）の周縁部に、共振部１４ａ、１４ｂを結合する結合窓５４ａが設けられている。また、誘電体露出部６４が、誘電体導波管フィルタ７ａの表面の誘電体ブロック４４ａ、４４ｂの継ぎ目７６に設けられている。

　図４０は、誘電体露出部６４の詳細な形状の一例を示す拡大斜視図である。図４０に示されるように、誘電体露出部６４は、例えば、誘電体導波管フィルタ７ａの表面の継ぎ目７６をドリルで切削し、電極を誘電体ブロック４４ａ、４４ｂの一部とともに除去することによって形成されている。このように、誘電体露出部６４を形成する際、誘電体ブロック４４ａ、４４ｂの一部が削れても構わない。つまり、誘電体ブロック４４ａ、４４ｂの表面は、誘電体露出部６４において窪んでいてもよい。なお、誘電体露出部６４は、ドリル加工に限らず、例えば、レーザー加工により電極のみを除去することによって形成されてもよい。

　誘電体導波管フィルタにおける結合窓の位置は、図３８の例には限られない。

　図４１は、結合窓の設置位置が異なる誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。図４１の誘電体導波管フィルタ７ｂは、誘電体導波管フィルタ７ａと比べて、結合窓５４ｂが、共振部１４ａ、１４ｂの接合面（ＸＹ面）の中央部に設けられている点で相違する。誘電体露出部６４の形状は、誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂにおいて同一である。

　結合窓５４ａ、５４ｂの配置の相違により、誘電体導波管フィルタ７ａにおける共振部１４ａ、１４ｂ間の結合は誘導性であり、誘電体導波管フィルタ７ｂにおける共振部１４ａ、１４ｂ間の結合は容量性である。

　以上のように構成された誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂによれば、ＴＥモード共振器である共振部１４ａ、１４ｂの接合面の端部に誘電体露出部６４を設けることで、共振部１４ａ、１４ｂ間に磁界による結合が新たに発生する。これにより、共振部１４ａ、１４ｂ間の主結合が誘導性結合の場合（例えば、図３８の誘電体導波管フィルタ７ａ）、新たに発生した磁界により、誘導性結合を強めることができる。また、共振部１４ａ、１４ｂ間の主結合が容量性結合の場合（例えば、図４１の誘電体導波管フィルタ７ｂ）、新たに発生した磁界により、容量性結合を弱めることができる。

　このようにして、共振部間の結合量を、共振部を貼り合わせた後、つまり製造後に調整することができる。

　特に、誘電体ブロック４４ａ、４４ｂの表面が、誘電体露出部６４において窪んでいる場合、共振部１４ａ、１４ｂ間に磁界による結合は、窪みの空間を通してさらに強くなり、結合調整量をさらに大きくすることができる。

　なお、本実施の形態では、誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂの実装基板への取り付け方向は、特には限定しない。

　例えば、誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂの実装面を、共振部１４ａ、１４ｂの接合面と略平行なＸＹ面に設けてもよい。この場合、共振部１４ａ、１４ｂは、実装基板上に積層して配置され、共振部１４ａ、１４ｂの接合面は実装基板と略平行な方向に配置される。

　また、誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂの実装面を、共振部１４ａ、１４ｂの接合面と略垂直なＹＺ面またはＸＺ面に設けてもよい。この場合、共振部１４ａ、１４ｂは、実装基板上に平面的に配置され、共振部１４ａ、１４ｂの接合面は実装基板と略垂直な方向に配置される。

　このように、誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂの実装配置の自由度は高い。

　また、誘電体露出部６４を誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂの実装面の対面に設けてもよい。これにより、誘電体導波管フィルタ７ａ、７ｂを実装基板に取り付けた後でも、共振部間の結合量を容易に調整することができる。

　（実施の形態５の変形例１）
　実施の形態５の変形例１では、多数の共振部を結合した誘電体導波管フィルタにおいて、少なくとも１対の隣接する共振部が、電界最大となるＥ面同士を接合した接合面で結合されている構成例について説明する。

　図４２は、実施の形態５の変形例１に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す斜視図である。

　図４３は、実施の形態５の変形例１に係る誘電体導波管フィルタの構造の一例を示す分解斜視図である。

　図４２、図４３に示されるように、誘電体導波管フィルタ７ｃは、複数の共振部１５ａ～１５ｈと、共振部１５ａ、１５ｈにそれぞれ設けられた入出力部２３ａ、２３ｂを有する。共振部１５ａ、１５ｂ、１５ｇ、１５ｈはＸＹ面に沿って配置され、共振部１５ｄ、１５ｃ、１５ｆ、１５ｅはＺ方向において共振部１５ａ、１５ｂ、１５ｇ、１５ｈの上にそれぞれ配置されている。ここで、ＸＹ面が所定平面の一例であり、Ｚ方向が前記所定平面に垂直な上下方向の一例である。

　共振部１５ａ、１５ｂは、誘電体ブロック４５ａで構成され、溝によって構成された結合部にて結合されている。共振部１５ｃ、１５ｄは、誘電体ブロック４５ｂで構成され、溝によって構成された結合部にて結合されている。共振部１５ｅ、１５ｆは、誘電体ブロック４５ｃで構成され、溝によって構成された結合部にて結合されている。共振部１５ｇ、１５ｈは、誘電体ブロック４５ｄで構成され、溝によって構成された結合部にて結合されている。

　共振部１５ｂ、１５ｃは誘電体ブロック４５ａ、４５ｂに設けられた結合窓５５ａで構成された結合部にて結合されている。共振部１５ｄ、１５ｅは誘電体ブロック４５ｂ、４５ｃに設けられた結合窓５５ｂで構成された結合部にて結合されている。共振部１５ｆ、１５ｇは誘電体ブロック４５ｃ、４５ｄに設けられた結合窓５５ｃで構成された結合部にて結合されている。

　また、誘電体露出部６５ａ、６５ｂが、共振部１５ｂ、１５ｃの結合部の表面、すなわち、誘電体ブロック４５ａ、４５ｂの継ぎ目７７に設けられている。

　このように構成された誘電体導波管フィルタ７ｃによれば、製造後の結合調整が可能で、かつＸＹ平面に沿った方向およびＸＹ平面に垂直なＺ方向に複数の共振部を配置することで小面積に多数の共振部を配置したコンパクトな誘電体導波管フィルタが得られる。

　（実施の形態６）
　本実施の形態では、実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタを備える高周波フロントエンド回路１１０について説明する。

　図４４Ａは、実施の形態６に係る高周波フロントエンド回路１１０およびその周辺回路（通信装置）を示す回路図である。同図には、高周波フロントエンド回路１１０と、アンテナ素子１５０と、ＲＦ信号処理回路１９１と、ベースバンド信号処理回路１９２とが示されている。

　高周波フロントエンド回路１１０は、フィルタ１６１、１６２および１６３と、スイッチ回路１７０と、パワーアンプ回路１８１と、ローノイズアンプ回路１８２とを備える。

　パワーアンプ回路１８１は、ＲＦ信号処理回路１９１から出力された高周波送信信号を増幅し、スイッチ回路１７０およびフィルタ１６１を経由してアンテナ素子１５０に出力する送信増幅回路である。

　ローノイズアンプ回路１８２は、アンテナ素子１５０、フィルタ１６１およびスイッチ回路１７０を経由した高周波信号を増幅し、ＲＦ信号処理回路１９１へ出力する受信増幅回路である。

　フィルタ１６１は、アンテナ素子１５０に接続され、例えば、送信帯域および受信帯域の高周波信号を選択的に通過させるアンテナフィルタである。フィルタ１６２は、パワーアンプ回路１８１とＲＦ信号処理回路１９１との間に配置され、送信帯域の高周波信号を選択的に通過させる段間フィルタである。フィルタ１６３は、ローノイズアンプ回路１８２とＲＦ信号処理回路１９１との間に配置され、受信帯域の高周波信号を選択的に通過させる段間フィルタである。

　スイッチ回路１７０は、アンテナ素子１５０と送信信号経路および受信信号経路との接続を切り替えるスイッチである。

　ＲＦ信号処理回路１９１は、アンテナ素子１５０から受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をベースバンド信号処理回路１９２へ出力する。ＲＦ信号処理回路１９１は、例えば、ＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。また、ＲＦ信号処理回路１９１は、ベースバンド信号処理回路１９２から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号をパワーアンプ回路１８１へ出力する。

　ベースバンド信号処理回路１９２で処理された信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、または、音声信号として通話のために使用される。

　なお、高周波フロントエンド回路１１０は、フィルタ１６１、１６２および１６３、スイッチ回路１７０、パワーアンプ回路１８１、ならびにローノイズアンプ回路１８２の間に、他の回路素子を備えていてもよい。

　ここで、本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路１１０では、フィルタ１６１、１６２および１６３として、実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタを用いることができる。

　上記構成によれば、フィルタ１６１、１６２および１６３の通過帯域幅の調整が容易になるので、製造コストを低減しつつ高周波特性のばらつきが低減された高周波フロントエンド回路を実現することが可能となる。

　図４４Ｂは、実施の形態６の変形例１に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｂを示す回路図である。高周波フロントエンド回路１１０Ｂは、フィルタ１６１、１６２および１６３と、パワーアンプ回路１８１と、ローノイズアンプ回路１８２と、サーキュレータ１７１と、スイッチ回路１７２と、を備える。本変形例に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｂは、高周波フロントエンド回路１１０と比較して、送信信号経路および受信信号経路を切り替えるための構成が異なる。本変形例に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｂについて、高周波フロントエンド回路１１０と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

　サーキュレータ１７１は、アンテナ側端子、送信側端子、および受信側端子を有し、受信時には、アンテナ素子１５０から受信信号経路へ受信信号を選択的に伝搬させ、送信時には、送信信号経路からアンテナ素子１５０へ送信信号を選択的に伝搬させる回路素子である。

　スイッチ回路１７２は、サーキュレータ１７１と受信信号経路との接続を切り替えるスイッチである。送信時には、サーキュレータ１７１の受信側端子を終端抵抗で（５０Ω）終端させる。受信時には、サーキュレータ１７１の受信側端子をローノイズアンプ回路１８２に接続させる。

　上記回路構成により、高周波フロントエンド回路１１０Ｂは、時分割複信（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）方式のフロントエンド回路として適用される。

　ここで、本変形例に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｂでは、フィルタ１６１、１６２および１６３として、実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタを用いることができる。

　図４４Ｃは、実施の形態６の変形例２に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｃを示す回路図である。高周波フロントエンド回路１１０Ｃは、デュプレクサ１６４と、フィルタ１６２および１６３と、パワーアンプ回路１８１と、ローノイズアンプ回路１８２と、アイソレータ１７３と、を備える。本変形例に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｃは、高周波フロントエンド回路１１０と比較して、送信信号経路および受信信号経路を切り替えるための構成が異なる。本変形例に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｃについて、高周波フロントエンド回路１１０と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

　デュプレクサ１６４は、アンテナ端子、送信側端子、および受信側端子を有し、アンテナ端子と送信側端子との間に送信用フィルタを有し、アンテナ端子と受信側端子との間に受信用フィルタを有している。

　アイソレータ１７３は、デュプレクサ１６４の送信側端子とパワーアンプ回路１８１との間に配置され、送信信号をパワーアンプ回路１８１からデュプレクサ１６４への１方向に伝搬させる回路素子である。アイソレータ１７３は、例えば、サーキュレータの３端子のうちの１端子を５０Ω終端することで実現できる。

　上記回路構成により、高周波フロントエンド回路１１０Ｃは、周波数分割複信（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）方式のフロントエンド回路として適用される。

　ここで、本変形例に係る高周波フロントエンド回路１１０Ｃでは、デュプレクサ１６４の送信側フィルタおよび受信側フィルタならびにフィルタ１６２および１６３として、実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタを用いることができる。

　（実施の形態７）
　本実施の形態では、実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタを備えるＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムを例示する。

　５Ｇ（第５世代移動通信システム）で有望な無線伝送技術の１つは、ファントムセルとＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムとの組み合わせである。ファントムセルは、低い周波数帯のマクロセルと高い周波数帯のスモールセルとの間で通信の安定性を確保するための制御信号と、高速データ通信の対象であるデータ信号とを分離するネットワーク構成である。各ファントムセルにＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯのアンテナ装置が設けられる。Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムは、ミリ波帯等において伝送品質を向上させるための技術であり、各アンテナ素子から送信される信号を制御することで、当該アンテナ素子の指向性を制御する。また、Ｍａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムは、多数のアンテナ素子を用いるため、鋭い指向性のビームを生成することができる。ビームの指向性を高めることで高い周波数帯でも電波をある程度遠くまで飛ばすことができるとともに、セル間の干渉を減らして周波数利用効率を高めることができる。

　図４５Ａは、実施の形態７に係るＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムを示す回路図である。また、図４５Ｂは、実施の形態７に係るＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムのアンテナ装置の平面図である。

　図４５Ｂに示されたアンテナ装置１１１は、図４５Ａに示されたＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムで用いられる。アンテナ装置１１１は、行列状に配列された複数のパッチアンテナ１１２を備える。図４５Ａには、アンテナ装置１１１を含む高周波フロントエンド回路１１０Ａの構成を示す図である。この高周波フロントエンド回路１１０Ａは、本実施の形態に係るＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムである。

　パッチアンテナ１１２には、帯域通過型のフィルタ１６１ａ、１６１ｂおよび１６１ｃが接続されている。フィルタ１６１ａとパワーアンプ回路１８１ａおよびローノイズアンプ回路１８２ａとの間には、スイッチ回路１７０ａが接続されている。フィルタ１６１ｂとパワーアンプ回路１８１ｂおよびローノイズアンプ回路１８２ｂとの間には、スイッチ回路１７０ｂが接続されている。フィルタ１６１ｃとパワーアンプ回路１８１ｃおよびローノイズアンプ回路１８２ｃとの間には、スイッチ回路１７０ｃが接続されている。ローノイズアンプ回路１８２ａ、１８２ｂおよび１８２ｃは、ベースバンド信号処理回路１９２に接続されている。ベースバンド信号処理回路１９２とパワーアンプ回路１８１ａとの間には、帯域通過型のフィルタ１６２ａおよびミキサ１９４ａが接続されている。ベースバンド信号処理回路１９２とパワーアンプ回路１８１ｂとの間には、帯域通過型のフィルタ１６２ｂよびミキサ１９４ｂが接続されている。ベースバンド信号処理回路１９２とパワーアンプ回路１８１ｃとの間には、帯域通過型のフィルタ１６２ｃおよびミキサ１９４ｃが接続されている。ミキサ１９４ａ、１９４ｂおよび１９４ｃには、ローカルオシレータ１９３が接続されている。ローカルオシレータ１９３は、ミキサ１９４ａ～１９４ｃにおいて高い周波数へアップコンバート、低い周波数へダウンコンバートするための基準周波数を、ミキサ１９４ａ～１９４ｃへ出力する。

　フィルタ１６１ａ～１６１ｃは、送受信周波数帯域を通過させ、その他の周波数成分を除去する。スイッチ回路１７０ａ～１７０ｃは、送信信号と受信信号とを切り替える。フィルタ１６２ａ～１６２ｃは、送信信号の周波数帯域を通過させ、その他の周波数成分を除去する。

　フィルタ１６１ａ～１６１ｃおよび１６２ａ～１６２ｃとして、実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタを用いることができる。

　実施の形態１から５に係る誘電体導波管フィルタは、小型に構成できるので、パッチアンテナ１１２に接続されるフィルタ１６１ａ～１６１ｃを、パッチアンテナ１１２が形成される基板の裏面に配置してもよい。これにより、フィルタ１６１ａ～１６１ｃ付きのパッチアンテナ１１２を備えるアンテナ装置１１１が構成される。

　本実施の形態に係る高周波フロントエンド回路１１０Ａによれば、フィルタ１６１ａ～１６１ｃおよび１６２ａ～１６２ｃの通過帯域幅の調整が容易になるので、製造コストを低減しつつ高周波特性のばらつきが低減されたＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムを実現することが可能となる。

　以上、本発明の実施の形態に係る誘電体導波管フィルタ、高周波フロントエンド回路、通信装置、及びＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムについて説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

　本発明は、通過帯域幅の調整が容易な誘電体導波管フィルタとして、ミリ波帯移動体通信システムおよびＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステムなどの通信装置に広く利用できる。

　　　　１、１ａ、１ｂ、２、２ａ、２ｂ、３、３ａ、３ｂ、６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、７ａ、７ｂ、７ｃ　　誘電体導波管フィルタ
　　　　８、９　　高周波モジュール
　　　１１、１１ａ～１１ｉ、１２、１３ａ～１３ｆ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ～１５ｈ　　共振部
　　　１７～１９　　結合部
　　　２１、２２、２３ａ、２３ｂ　　入出力部
　　　４０～４３、４４ａ、４４ｂ、４５ａ～４５ｄ　　誘電体ブロック
　　　４０ａ～４３ａ　　溝
　　　４０ｂ　　貫通孔
　　　５０～５２　　電極
　　　５３、５４ａ、５４ｂ、５５ａ～５５ｃ　　結合窓
　　　６１、６１ａ、６２、６２ａ、６３、６４、６５ａ、６５ｂ　　誘電体露出部
　　　７１　　実装面
　　　７３　　結合部の側面（溝の底面）
　　　７５　　共振部の対向側面（溝の側面）
　　　７６、７７　　誘電体ブロックの継ぎ目
　　　８０　　基板
　　　８１　　導体箔
　　　８２、８３　　コプレーナライン
　　１１０、１１０Ａ～１１０Ｃ　　高周波フロントエンド回路
　　１１１　　アンテナ装置
　　１１２　　パッチアンテナ
　　１５０　　アンテナ素子
　　１６１、１６１ａ～１６１ｃ、１６２、１６２ａ～１６２ｃ、１６３　　フィルタ
　　１６４　　デュプレクサ
　　１７０、１７０ａ～１７０ｃ、１７２　　スイッチ回路
　　１７１　　サーキュレータ
　　１７３　　アイソレータ
　　１８１、１８１ａ～１８１ｃ　　パワーアンプ回路
　　１８２、１８２ａ～１８２ｃ　　ローノイズアンプ回路
　　１９１　　ＲＦ信号処理回路
　　１９２　　ベースバンド信号処理回路
　　１９３　　ローカルオシレータ
　　１９４ａ～１９４ｃ　　ミキサ

Claims

　表面に電極が形成された誘電体ブロックで構成された誘電体導波管フィルタであって、
　前記誘電体ブロックは、
　内部で電磁界の共振が生じる複数の共振部と、
　前記複数の共振部のうち少なくとも１対の隣接する共振部の間に位置し、前記隣接する共振部同士を結合する結合部と、を有し、
　前記結合部の表面に、前記電極が形成されていない誘電体露出部がある、
　誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記結合部の表面のうち、前記誘電体導波管フィルタが実装基板に実装される実装面と対向する天面と、前記天面と交差する側面と、の接続領域に形成されている、
　請求項１に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記共振部の並び方向と略平行に延びる長尺形状である、
　請求項１又は２に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記結合部の表面のうち、前記誘電体導波管フィルタが実装基板に実装される実装面と対向する天面の中央領域に形成されている、
　請求項１に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記共振部の並び方向と略垂直に延びる長尺形状である、
　請求項１又は４に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体ブロックは、溝、貫通孔、及び結合窓のうち少なくとも１つを有し、
　前記誘電体ブロックを信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、
　前記溝、前記貫通孔、及び前記結合窓の何れも有しない部分が前記共振部であり、
　前記溝、前記貫通孔、及び前記結合窓のうち少なくとも前記１つによって、前記共振部と比べて信号が通過可能な断面が狭められた部分が前記結合部である、
　請求項１から５の何れか１項に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記結合部は、前記誘電体導波管フィルタが実装基板に実装される実装面と交差する側面を有し、
　前記複数の共振部のそれぞれは、ＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モードの共振器であり、前記実装面及び前記側面に交差し、かつ、前記１対の隣接する共振部の間にて向き合う対向側面を有し、
　前記誘電体露出部は、前記結合部の前記側面及び前記共振部の前記対向側面のうち少なくとも一方に設けられている、
　請求項１に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記結合部の前記側面に設けられている、
　請求項７に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記結合部の前記側面及び前記共振部の前記対向側面の両方に設けられている、
　請求項７又は８に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体ブロックには、前記共振部の並び方向及び前記実装面の垂直方向の両方に垂直な方向に深さを有する溝が設けられ、
　前記誘電体ブロックを信号の伝搬方向に区分した複数の部分のうち、
　前記溝を有しない部分が前記共振部であり、
　前記溝によって、前記共振部と比べて信号が通過可能な断面が狭められた部分が前記結合部であり、
　前記溝の底面は、前記結合部の前記側面であり、
　前記溝の側面は、前記共振部の前記対向側面である、
　請求項７に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記溝の前記底面は、前記溝を断面視した場合に丸みを有している、
　請求項１０に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体露出部は、前記溝の前記底面の全てに設けられている、
　請求項１０又は１１に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体ブロックは、４以上の連なる前記共振部を備え、
　前記隣接する共振部の間のそれぞれには、前記誘電体露出部が形成された前記溝が設けられ、
　４以上の連なる前記共振部のうち、最外端の共振部と前記最外端の共振部に隣接する共振部との間に設けられた前記溝の前記誘電体露出部の露出面積は、前記最外端の共振部の内側にて隣接する共振部同士の間に設けられた前記溝の前記誘電体露出部の露出面積よりも大きい、
　請求項１０から１２の何れか１項に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記複数の共振部のそれぞれは、個別の誘電体ブロックで構成されたＴＥモードの共振器であり、
　前記結合部は、前記１対の隣接する共振部の電界最大となる面同士の接合面を含み、
　前記誘電体露出部は、前記誘電体導波管フィルタの表面の前記誘電体ブロックの継ぎ目に設けられている、
　請求項１に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記複数の共振部は、所定平面に沿って配置された複数の第１共振部を含む第１共振部群と、前記所定平面に垂直な上下方向において、前記第１共振部群上に配置された１以上の第２共振部を含む第２共振部群と、を含み、
　前記上下方向に配置された前記第１共振部と前記第２共振部とは、電界最大となる面同士の接合面を含む結合部にて結合し、
　前記誘電体露出部は、前記第１共振部と前記第２共振部との結合部の表面に設けられている、
　請求項１４に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記接合面は、前記誘電体導波管フィルタの実装面と略平行に設けられている、
　請求項１４又は１５に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記接合面は、前記誘電体導波管フィルタの実装面と略垂直に設けられている、
　請求項１４又は１５に記載の誘電体導波管フィルタ。
　前記誘電体ブロックの表面は、前記誘電体露出部において窪んでいる、
　請求項１４から１７の何れか１項に記載の誘電体導波管フィルタ。
　アンテナ素子に接続された、請求項１から１８の何れか１項に記載の誘電体導波管フィルタと、
　前記アンテナ素子へ送信する高周波送信信号を増幅する送信増幅回路と、
　前記アンテナ素子で受信した高周波受信信号を増幅する受信増幅回路と、
　前記送信増幅回路及び前記受信増幅回路と、前記誘電体導波管フィルタとの接続を切り替えるスイッチ回路と、
　を備える高周波フロントエンド回路。
　ＲＦ信号処理回路から出力される高周波送信信号を増幅する送信増幅回路と、
　高周波受信信号を増幅して前記ＲＦ信号処理回路へ出力する受信増幅回路と、
　前記ＲＦ信号処理回路と前記送信増幅回路との間、又は、前記ＲＦ信号処理回路と前記受信増幅回路との間に配置された、請求項１から１８の何れか１項に記載の誘電体導波管フィルタと、
　を備える高周波フロントエンド回路。
　アンテナ素子と、
　前記アンテナ素子に接続され、前記アンテナ素子で送信及び受信される高周波信号を増幅する、請求項１９又は２０に記載の高周波フロントエンド回路と、
　前記高周波フロントエンド回路に接続され、前記高周波信号とベースバンド信号との間の周波数変換を含む信号処理を行うＲＦ信号処理回路と、
　前記ＲＦ信号処理回路に接続され、前記ベースバンド信号を信号処理するベースバンド信号処理回路と、
　を備える通信装置。
　行列状に配列された複数のパッチアンテナを含むアンテナと、
　パッチアンテナごとに請求項１から１８のいずれか１項に記載の誘電体導波管フィルタと、
　を備えるＭａｓｓｉｖｅ　ＭＩＭＯシステム。
　表面に電極が形成された誘電体ブロックで構成された誘電体導波管フィルタの調整方法であって、
　前記誘電体ブロックは、
　　内部で電磁界の共振が生じる複数の共振部と、
　　前記複数の共振部のうち少なくとも１対の隣接する共振部の間に位置し、前記隣接する共振部同士を結合する結合部と、を有し、
　前記結合部の表面に形成された前記電極の一部を除去する、
　誘電体導波管フィルタの調整方法。