WO2021106442A1 - 分布定数フィルタ、分布定数線路共振器、およびマルチプレクサ - Google Patents

分布定数フィルタ、分布定数線路共振器、およびマルチプレクサ Download PDF

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WO2021106442A1
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distributed constant
resonator
constant line
distributed
lines
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PCT/JP2020/039652
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田口 義規
尾仲 健吾
多田 斉
康雄 山田
宗禎 山本
永井 智浩
圭一 広瀬
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • H01P1/20327Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20336Comb or interdigital filters
    • H01P1/20345Multilayer filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/08Strip line resonators

Definitions

  • the present invention relates to a distributed constant filter, a distributed constant line resonator, and a multiplexer including the distributed constant filter.
  • Patent Document 1 discloses a filter including four resonant elements. Each of the four resonant elements has a structure in which microstrip lines open at both ends are bent, and is approximately an integral multiple of half a wavelength within the frequency range defined by the center frequency of the filter and the bandwidth of the filter. It has an electric length that becomes.
  • Patent Document 2 discloses a symmetric stripline resonator including a plurality of laminated strip conductors. At each of the ends of the strip conductors, the strip conductors are connected to each other by through holes. As a result, in a symmetric stripline resonator, signals can be advantageously input in phase to both strip conductors.
  • a distributed constant filter corresponds to a signal having a very short wavelength, such as a millimeter wave signal, it is necessary to form a distributed constant line resonator with a very small conductor.
  • the characteristics of the distributed constant filter may deteriorate due to variations in the formation accuracy of through holes (via conductors) in the distributed constant line resonator or variations in position accuracy.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce manufacturing variations in a distributed constant line resonator and deterioration of characteristics of a distributed constant filter due to the manufacturing variations.
  • the distributed constant filter includes at least one resonator and a first ground electrode. At least one resonator is not grounded. The first ground electrode faces at least one resonator in the first direction. Each of the at least one resonator is a distributed constant line resonator. Each of the at least one resonator includes a plurality of distributed constant lines and via conductors. A plurality of distributed constant lines are stacked in the first direction. The via conductor extends in the first direction. Each of the plurality of distributed constant lines is connected to the via conductor only at one end of both ends of the distributed constant line.
  • the distributed constant line resonator includes a plurality of distributed constant lines and a via conductor.
  • the plurality of distributed constant lines are stacked in the first direction and are not grounded.
  • the via conductor extends in the first direction.
  • Each of the plurality of distributed constant lines is connected to the via conductor only at one end of both ends of the distributed constant line.
  • each of the plurality of distributed constant lines is connected to the via conductor at only one end of both ends of the distributed constant line, whereby a distributed constant line resonator can be manufactured. Deterioration of the characteristics of the distribution constant filter due to variation can be reduced.
  • each of the plurality of distributed constant lines is connected to the via conductor at only one end of both ends of the distributed constant line, thereby reducing manufacturing variation. be able to.
  • FIG. 1 It is an external perspective view of the distribution constant filter which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 It is a figure which viewed the distribution constant filter of FIG. 1 from the Z-axis direction in a plan view. It is a figure which viewed the distribution constant filter of FIG. 1 from the X-axis direction in a plan view. It is a figure which shows the plurality of electrodes formed in the distribution constant filter of FIG. It is a perspective view of the inside of the dielectric substrate of the distribution constant filter which concerns on Comparative Example 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 1 It is an external perspective view of the distribution constant filter which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a plan view of the distribution constant filter according to the fourth modification of the first embodiment from the Y-axis direction. It is an external perspective view of the distribution constant filter which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a perspective view of the distribution constant filter which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of FIG. It is a perspective view of the distribution constant filter which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 18 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high-frequency signal is passed through the distributed constant line resonator in FIG. 18 in the odd mode, viewed from the X-axis direction.
  • FIG. 18 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high frequency signal is passed through the distributed constant line resonator in FIG. 18 in the even mode from the X-axis direction.
  • FIG. 18 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high frequency signal is passed through the distributed constant line resonator in FIG. 18 in the even mode from the X-axis direction.
  • FIG. 16 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high-frequency signal is passed through the distributed constant line resonator in FIG. 16 in the odd mode, viewed from the X-axis direction.
  • FIG. 16 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high frequency signal is passed through the distributed constant line resonator in FIG. 16 in the even mode from the X-axis direction.
  • It is a perspective view of the distribution constant filter which concerns on the modification of Embodiment 3.
  • It is sectional drawing of the antenna module which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is an equivalent circuit diagram of a duplexer which is an example of a multiplexer which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a plurality of electrodes forming the duplexer of FIG. 25.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the distribution constant filter 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the distribution constant filter 1 of FIG. 1 from the Z-axis direction.
  • FIG. 3 is a plan view of the distribution constant filter 1 of FIG. 1 from the X-axis direction.
  • FIG. 4 is a diagram showing a plurality of electrodes formed inside the distribution constant filter 1 of FIG. In FIGS. 1 to 4, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are orthogonal to each other. The same applies to FIGS. 5, 10, 11, 13, 13 to 23, 24, and 26, which will be described later.
  • the distribution constant filter 1 has, for example, a rectangular parallelepiped shape.
  • the distributed constant filter 1 includes a dielectric substrate 100, a distributed constant line resonator 131 (first resonator), a distributed constant line resonator 132 (third resonator), and a distributed constant line resonator 133 (fourth resonance). Instrument), distributed constant line resonator 134 (fourth resonator), ground electrode 121 (first ground electrode), ground electrode 122 (second ground electrode), ground conductor portion 150, and coupling electrode 120.
  • the input / output terminal P11 (first terminal) and the input / output terminal P12 (second terminal) are provided.
  • the dielectric substrate 100 is formed by laminating a plurality of dielectric layers in the Z-axis direction (first direction).
  • the outermost surface of the dielectric substrate 100 perpendicular to the Z-axis direction is referred to as an upper surface UF1 and a lower surface BF1.
  • the top surface UF1 and the bottom surface BF1 face each other in the Z-axis direction.
  • the planes parallel to the Z-axis direction the planes parallel to the ZX plane are referred to as side surfaces F11 and F13.
  • the planes parallel to the YZ plane are referred to as side surfaces F12 and F14.
  • a ground electrode 121 is formed on the bottom surface BF1.
  • the ground electrode 121 covers the bottom surface BF1.
  • a ground electrode 122 is arranged on the upper surface UF1.
  • the ground electrode 122 covers the upper surface UF1.
  • Input / output terminals P11 and P12 are exposed on the side surfaces F14 and F13, respectively.
  • the ground conductor portion 150 includes a plurality of via conductors V10.
  • the distributed constant line resonators 131 to 134 are arranged between the ground electrodes 121 and 122, and are surrounded by a plurality of via conductors V10. Each of the plurality of via conductors V10 connects the ground electrode 121 and 122.
  • the distributed constant line resonators 131 to 134 are strip lines sandwiched between the ground electrodes 121 and 122 in the Z-axis direction.
  • Each of the distributed constant line resonators 131 to 134 is not grounded. Both ends of each of the distributed constant line resonators 131 to 134 are open ends where the voltage can change.
  • the maximum length of the path through which a signal can pass in each of the distributed constant line resonators 131 to 134 is half of the wavelength (specific wavelength) in the dielectric substrate 100 of the desired signal that can pass through the distributed constant filter 1. It is 1. That is, each of the distributed constant line resonators 131 to 134 is a ⁇ / 2 resonator.
  • the distributed constant filter 1 is a four-stage distributed constant filter formed from four ⁇ / 2 resonators.
  • the number of stages (number of resonators) of the distributed constant filter 1 may be two stages, three stages, or five or more stages.
  • the wavelength of the signal in the dielectric substrate 100 is shorter than the wavelength of the signal in vacuum depending on the magnitude of the dielectric constant of the dielectric substrate 100.
  • the distributed constant line resonator 131 includes a plurality of distributed constant lines 141 and a via conductor V11.
  • a plurality of distributed constant lines 141 are stacked in the Z-axis direction.
  • the via conductor V11 extends in the Z-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 131 is formed of an end portion 1311 (first end portion), an end portion 1312 (second end portion), and an intermediate portion 1313.
  • the intermediate portion 1313 extends in the Y-axis direction (second direction) and connects the end portions 1311 and 1312.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 141 is connected to the via conductor V11 at the end portion 1312.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 141 may be connected to the via conductor V11 at the end portion 1311.
  • the length (width) w11 of the end portion 1311 and the width w12 of the end portion 1312 in the X-axis direction (third direction) are longer than the width w13 of the intermediate portion 1313.
  • the width w12 may be the same as or different from the width w11.
  • the distributed constant line resonator 134 includes a plurality of distributed constant lines 144 and a via conductor V14.
  • a plurality of distributed constant lines 144 are stacked in the Z-axis direction.
  • the via conductor V14 extends in the Z-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 134 is formed of an end portion 1341 (first end portion), an end portion 1342 (second end portion), and an intermediate portion 1343.
  • the intermediate portion 1343 extends in the Y-axis direction and connects the end portions 1341 and 1342.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 144 is connected to the via conductor V14 at the end 1342.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 144 may be connected to the via conductor V14 at the end 1341.
  • the structure of the distributed constant line resonator 134 is substantially line symmetric with the structure of the distributed constant line resonator 131 with respect to the axis of symmetry parallel to the Y axis. Similar to the distributed constant line resonator 131, the width of the end 1341 and the width of the end 1342 are longer than the width of the intermediate 1343.
  • the distributed constant line resonator 132 includes a plurality of distributed constant lines 142 and a via conductor V12.
  • the plurality of distributed constant lines 142 are stacked in the Z-axis direction.
  • the via conductor V12 extends in the Z-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 132 is formed of an end portion 1321 (first end portion), an end portion 1322 (second end portion), and an intermediate portion 1323.
  • the intermediate portion 1323 extends in the Y-axis direction and connects the end portions 1321 and 1322.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 142 is connected to the via conductor V12 at the end 1322.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 142 may be connected to the via conductor V12 at the end 1321.
  • the width w21 of the end 1321 and the width w22 of the end 1322 are longer than the width w23 of the intermediate 1313.
  • the width w22 may be the same as or different from the width w21
  • the distributed constant line resonator 133 includes a plurality of distributed constant line 143 and a via conductor V13.
  • a plurality of distributed constant lines 143 are stacked in the Z-axis direction.
  • the via conductor V13 extends in the Z-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 133 is formed of an end portion 1331 (first end portion), an end portion 1332 (second end portion), and an intermediate portion 1333.
  • the intermediate portion 1333 extends in the Y-axis direction and connects the end portions 1331 and 1332.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 143 is connected to the via conductor V13 at the end portion 1332.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 143 may be connected to the via conductor V12 at the end 1331.
  • the structure of the distributed constant line resonator 133 is substantially axisymmetric with the structure of the distributed constant line resonator 132 with respect to the axis of symmetry parallel to the Y axis. Similar to the distributed constant line resonator 132, the width of the end 1331 and the width of the end 1332 are longer than the width of the intermediate 1333.
  • the potentials (polarities) of the plurality of distributed constant line resonators match by connecting the plurality of distributed constant lines of the distributed constant line resonator to each other. .. Therefore, the resonance modes of the currents flowing through each of the plurality of distributed constant lines can be matched. As a result, the directions in which currents flow can be matched in each of the plurality of distributed constant lines. Further, in the distributed constant filter 1, since one via conductor is required to match the directions of the currents flowing through each of the plurality of distributed constant line resonators 131 to 134, the via conductor is formed. It is possible to reduce the manufacturing variation due to the above.
  • each of the distributed constant line resonators 131 to 134 is an SIR (Stepped Impedance Resonator) in which the impedance of the distributed constant line resonator changes in steps. Since each of the distributed constant line resonators 131 to 134 is SIR, the frequency (resonance frequency) of the fundamental wave at which the distributed constant line resonator resonates can be set to 1/2 or less of the secondary resonance frequency. As a result, each of the distributed constant line resonators 131 to 134 can be miniaturized, and the higher-order resonance frequency of the unnecessary wave can be relatively far from the resonance frequency.
  • SIR Steppped Impedance Resonator
  • the distributed constant line resonators 131 and 134 face each other in the X-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 131 is bent to the opposite side of the distributed constant line resonator 134 at the ends 1311, 1312 of the distributed constant line resonator 131.
  • the distributed constant line resonator 134 is bent at the ends 1341 and 1342 on the opposite side of the distributed constant line resonator 131.
  • the distance between the intermediates 1313 and 1343 in the X-axis direction is shorter than the distance between the ends 1311 and 1341 and the distance between the ends 1312 and 1342, respectively.
  • the magnetic field strength is strongest at the intermediate portions 1313 and 1343, and the electric field strength is strongest at the end portions 1311, 1341 and the end portions 1312 and 1342.
  • the magnetic field coupling between the intermediate portions 1313 and 1343 is the electric field coupling between the end portions 1311, 1341 and the electric field coupling between the end portions 1312 and 1342. Stronger and more dominant than each of them.
  • the distributed constant line resonators 132 and 133 face each other in the X-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 132 is bent toward the distributed constant line resonator 133 at the end 1321.
  • the distributed constant line resonator 133 is bent toward the distributed constant line resonator 132 at the end portion 1331.
  • the distance between the ends 1321 and 1331 and the distance between the ends 1322 and 1332 in the X-axis direction is shorter than the distance between the intermediate portions 1323 and 1333.
  • the distance between the ends 1322 and 1332 in the X-axis direction is longer than the distance between the ends 1321 and 1331.
  • the coupling electrode 120 located between the ends 1322 and 1332 enhances the electric field coupling that occurs between the ends 1322 and 1332.
  • the electric field coupling between the ends 1321 and 1331 and the electric field coupling between the ends 1322 and 1332 occur between the intermediate portions 1323 and 1333, respectively. Stronger and more dominant than magnetic field coupling.
  • the electric field coupling may be dominant in the distributed constant line resonators 131 and 134, and the magnetic field coupling may be dominant in the distributed constant line resonators 132 and 133.
  • Each of the input / output terminals P11 and P12 is electrically connected to the ends 1312 and 1342, respectively.
  • the signal input to the input / output terminal P11 is output from the input / output terminal P12.
  • the signal input to the input / output terminal P12 is output from the input / output terminal P11.
  • the case where the two circuit elements are electrically connected includes the case where the two circuit elements are directly connected and the case where the two circuit elements are electrically coupled.
  • each of the input / output terminals P11 and P12 faces the ends 1312 and 1342 in the Z-axis direction, respectively, and is electrically coupled.
  • the ends 1311 and 1322 face each other in the Y-axis direction and are electrically connected.
  • the ends 1341 and 1332 face each other in the Y-axis direction and are electrically connected.
  • FIG. 5 is a perspective view of the inside of the dielectric substrate of the distribution constant filter 10 according to Comparative Example 1 of the first embodiment.
  • the configuration of the distributed constant filter 10 is such that the distributed constant line resonators 131 to 134 in FIG. 4 are replaced with the distributed constant line resonators 11 to 14, respectively. Other than these, the description is the same, so the description will not be repeated.
  • each of the distributed constant line resonators 11 to 14 is formed from one distributed constant line.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of distributed constant lines stacked in the distributed constant line resonator (number of layers) and the ratio of the unloaded Q value, which is an index of the steepness of the distributed constant line resonator. ..
  • the ratio of the no-load Q value corresponding to each number of layers is shown when the no-load Q value of the distributed constant line resonator 11 shown in FIG. 5 is 1.
  • the ratio of the unloaded Q values corresponding to the number of layers 5 is the ratio of the unloaded Q values of the distributed constant line resonator 131 shown in FIG.
  • the no-load Q value of the distributed constant line resonator increases as the number of layers increases.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of layers and the coupling coefficient of the electric field coupling.
  • the coupling coefficient corresponding to the number of stacks of 1 is the coupling coefficient of the electric field coupling between the distributed constant line resonators 11 and 12 shown in FIG. 5, and the coupling coefficient corresponding to the number of stacks of 5 is FIG. It is a coupling coefficient of the electric field coupling between the distributed constant line resonators 131 and 132 shown in.
  • the coupling coefficient of the electric field coupling between the distributed constant line resonators increases.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the number of layers and the coupling coefficient of magnetic field coupling.
  • the magnetic field coupling corresponding to the number of layers 1 is the coupling coefficient of the magnetic field coupling between the distributed constant line resonators 11 and 14 shown in FIG. 5, and the number of layers shown in FIG. 4 corresponds to 5.
  • the coupling coefficient is the coupling coefficient of the magnetic field coupling between the distributed constant line resonators 131 and 134.
  • the coupling coefficient of the magnetic field coupling between the distributed constant line resonators increases.
  • FIG. 9 is a diagram showing the passing characteristics (solid line) of the distribution constant filter 1 of FIG. 4 and the passing characteristics (dotted line) of the distribution constant filter 10 of FIG. 5 together.
  • the pass characteristic is the frequency characteristic of the insertion loss.
  • the amount of attenuation on the vertical axis of FIG. 9 increases in the downward direction from 0 dB. The same applies to FIG. 12, which will be described later.
  • the insertion loss of the distribution constant filter 1 is smaller than the insertion loss of the distribution constant filter 10 in the frequency band of 26 GHz to 30 GHz.
  • the no-load Q value of each distributed constant line resonator is increased by the laminated structure of a plurality of distributed constant lines, and as a result, low loss is realized.
  • the distributed constant filter 1 a case where the number of layers of the distributed constant line resonators 131 to 134 is equal has been described.
  • the number of layers of each of the distributed constant line resonators 131 to 134 may be different.
  • FIG. 10 is a perspective view of the electrodes inside the dielectric substrate of the distribution constant filter 1A according to the first modification of the first embodiment.
  • the distributed constant line resonators 132 and 133 in FIG. 4 were replaced with the distributed constant line resonator 132A (third resonator) and the distributed constant line resonator 133A (fourth resonator), respectively.
  • It is a configuration.
  • the configuration of the distributed constant line resonator 132A is such that the plurality of distributed constant lines 142 and the via conductor V12 in FIG. 4 are replaced with the plurality of distributed constant lines 142A and the via conductor V12A, respectively.
  • the configuration of the distributed constant line resonator 133A is such that the plurality of distributed constant lines 143 and the via conductor V13 in FIG. 4 are replaced with the plurality of distributed constant lines 143A and the via conductor V13A, respectively. Other than these, the explanation is not repeated because it is the same.
  • the number of layers of each of the plurality of distributed constant lines 142A and 143A is 10, and the number of layers of each of the plurality of distributed constant lines 141 and 144 is 5.
  • the unloaded Q values of the distributed constant line resonators 132A and 133A are larger than the unloaded Q values of the distributed constant line resonators 131 and 134, respectively.
  • FIG. 11 is a perspective view of the electrodes inside the dielectric substrate of the distribution constant filter 1B according to the second modification of the first embodiment.
  • the distributed constant line resonators 131 and 134 in FIG. 4 were replaced with the distributed constant line resonator 131B (first resonator) and the distributed constant line resonator 134B (second resonator), respectively.
  • It is a configuration.
  • the configuration of the distributed constant line resonator 131B is such that the plurality of distributed constant lines 141 and the via conductor V11 in FIG. 4 are replaced with the plurality of distributed constant lines 141B and the via conductor V11B, respectively.
  • the configuration of the distributed constant line resonator 134B is such that the plurality of distributed constant lines 1444 and the via conductor V14 in FIG. 4 are replaced with the plurality of distributed constant lines 144B and the via conductor V14B, respectively. Other than these, the explanation is not repeated because it is the same.
  • the number of layers of each of the plurality of distributed constant lines 141B and 144B is 10, and the number of layers of each of the plurality of distributed constant lines 142 and 143 is 5.
  • the unloaded Q value of each of the distributed constant line resonators 131B and 134B is larger than the respective unloaded Q value of the distributed constant line resonators 132 and 133.
  • FIG. 12 is a diagram showing the passing characteristics (solid line) of the distribution constant filter 1A of FIG. 10 and the passing characteristics (dotted line) of the distribution constant filter 1B of FIG. 11 together.
  • the insertion loss of the distributed constant filter 1A is smaller than the insertion loss of the distributed constant filter 1B in the pass band. Outside the passband, the amount of attenuation at the attenuation pole of the distribution constant filter 1A is greater than the attenuation at the attenuation pole of the distribution constant filter 1B. Therefore, the change in the insertion loss from the pass band to the outside of the pass band is steeper in the distribution constant filter 1A than in the distribution constant filter 1B. As a result, the signal filtering function of passing the signal in the pass band and not passing the signal outside the pass band is enhanced in the distribution constant filter 1A as compared with the distribution constant filter 1B.
  • the distributed constant filter 1A In the distributed constant filter 1A, the case where the number of layers of the distributed constant line resonators 131 and 134 is equal and the number of layers of each of the distributed constant line resonators 132A and 133A are equal has been described.
  • the number of layers of the distributed constant line resonators 131 and 134 may be different.
  • the number of layers of the distributed constant line resonators 132 and 133 may also be different.
  • FIG. 13 is a perspective view of the electrodes inside the dielectric substrate of the distribution constant filter 1C according to the third modification of the first embodiment.
  • the distributed constant line resonators 133A and 134 in FIG. 10 were replaced with the distributed constant line resonator 133C (first resonator) and the distributed constant line resonator 134C (second resonator), respectively.
  • It is a configuration.
  • the configuration of the distributed constant line resonator 133C is such that the plurality of distributed constant lines 143A and via conductor V13A in FIG. 10 are replaced by a plurality of distributed constant lines 143C and via conductor V13C, respectively.
  • the configuration of the distributed constant line resonator 134C is such that the plurality of distributed constant lines 144 and via conductor V14 in FIG. 10 are replaced with a plurality of distributed constant lines 144C and via conductor V14C, respectively. Other than these, the explanation is not repeated because it is the same.
  • the number of layers of the plurality of distributed constant lines 143C is 8, and the number of layers of the plurality of distributed constant lines 144C is 3.
  • the number of layers of each of the distributed constant line resonators 131 and 134C is different.
  • the number of layers of each of the distributed constant line resonators 132 and 133C is also different.
  • the number of layers of each of the plurality of distributed constant line resonators included in the distributed constant filter can be appropriately determined according to the limitation of the manufacturing cost, the limitation of the design area, or the desired characteristics. By reducing the number of layers, it is possible to reduce the manufacturing cost and manufacturing variation of the distribution constant filter. Further, since the distributed constant line resonator having a reduced number of layers has a low profile, the degree of freedom in layout of the distributed constant line resonator can be improved.
  • each of the distributed constant line resonators 131 to 134 is a strip line.
  • Each of the distributed constant line resonators 131 to 134 may be a microstrip line facing the ground electrode on one side in the Z-axis direction.
  • FIG. 14 is a plan view of the distribution constant filter 1D according to the fourth modification of the first embodiment from the Y-axis direction.
  • the configuration of the distribution constant filter 1D is such that the ground electrode 122 is removed from the distribution constant filter 1 of FIG.
  • the distribution constant filter 1D may have a configuration in which the ground electrode 121 is removed from the distribution constant filter 1.
  • the distribution constant filter 1D may have a configuration in which the plurality of via conductors V10 and the ground electrode 121 or 122 are removed from the distribution constant filter 1.
  • the distance h11 between each of the distributed constant line resonators 131 to 134 and the bottom surface BF1 and the distance h12 between the top surface UF1 may be equal or different. Further, the dielectric constant of the dielectric layer on which the distributed constant line resonators 131 to 134 are formed may be equal to the dielectric constant of the dielectric layer on which the distributed constant line resonators 131 to 134 are not formed. , May be different.
  • the distribution constant filter according to the first embodiment and the first to fourth modifications it is possible to reduce the deterioration of the characteristics of the distribution constant filter due to the manufacturing variation of the distribution constant line resonator.
  • the number of distributed constant line resonators included in the distributed constant filter according to the embodiment is not limited to four.
  • a distributed constant filter including two distributed constant line resonators will be described.
  • FIG. 17 is a sectional view taken along line XVII-XVII of FIG.
  • the distribution constant filter 2 has, for example, a rectangular parallelepiped shape.
  • the distributed constant filter 2 includes a dielectric substrate 200, distributed constant line resonators 231,232, a ground electrode 221 (first ground electrode), a ground electrode 222 (second ground electrode), and ground electrodes 211 to 214. It includes an input / output terminal P21 (first terminal) and an input / output terminal P22 (second terminal).
  • the dielectric substrate 200 of FIG. 15 is not shown in order to make it easier to see the distributed constant line resonators 231 and 232 formed inside the distributed constant filter 2.
  • FIGS. 18 and 23 regarding the non-illustration of the dielectric substrate 200.
  • the dielectric substrate 200 is formed by laminating a plurality of dielectric layers in the Z-axis direction (first direction).
  • Each of the distributed constant line resonators 231 and 232 extends in the X-axis direction (second direction) inside the dielectric substrate 200.
  • the length of the distributed constant line resonator 231 in the X-axis direction, the length in the Y-axis direction, and the length in the Z-axis direction are the length of the distributed constant line resonator 232 in the X-axis direction. It is the same as the length in the Y-axis direction and the length in the Z-axis direction, respectively.
  • the distributed constant line resonators 231 and 232 are juxtaposed in this order in the Y-axis direction (third direction) between the ground electrodes 221 and 222.
  • Each of the input / output terminals P21 and P22 is electrically connected to the distributed constant line resonators 231 and 232 via via conductors and line conductors (not shown).
  • the signal input to the input / output terminal P21 is output from the input / output terminal P22.
  • the signal input to the input / output terminal P22 is output from the input / output terminal P21.
  • the outermost surface of the distribution constant filter 2 perpendicular to the Z-axis direction is the upper surface UF2 and the lower surface BF2.
  • the upper surface UF2 and the lower surface BF2 face each other in the Z-axis direction.
  • the planes parallel to the ZX plane are referred to as side surfaces F21 and F23.
  • the planes parallel to the YZ plane are referred to as side surfaces F22 and F24.
  • Input / output terminals P21 and P22 and a ground electrode 221 are formed on the bottom surface BF2.
  • the input / output terminals P21, P22, and the ground electrode 221 are, for example, LGA (Land Grid Array) terminals in which planar electrodes are regularly arranged on the bottom surface BF2.
  • the bottom surface BF2 is connected to a circuit board (not shown).
  • a ground electrode 222 is arranged on the upper surface UF2.
  • the ground electrode 222 covers the upper surface UF2.
  • Ground electrodes 211 and 212 are arranged on the side surface F21.
  • the ground electrodes 211 and 212 are arranged apart from each other in the X-axis direction.
  • Each of the ground electrodes 211 and 122 is connected to the ground electrodes 221,222.
  • Ground electrodes 214 and 214 are arranged on the side surface F23.
  • the ground electrodes 213 and 214 are arranged apart from each other in the X-axis direction.
  • Each of the ground electrodes 213 and 214 is connected to the ground electrodes 221,222.
  • Ground electrodes are not formed on the side surfaces F22 and F24.
  • each of the distributed constant line resonators 231 and 232 are open ends where the voltage can change.
  • the length of each of the distributed constant line resonators 231 and 232 in the X-axis direction is half the wavelength of the desired signal that can pass through the distributed constant filter 2. That is, each of the distributed constant line resonators 231 and 232 is a ⁇ / 2 resonator.
  • the distributed constant filter 2 is a two-stage distributed constant filter formed from two ⁇ / 2 resonators. The number of stages of the distribution constant filter 2 may be 3 or more.
  • the distributed constant line resonators 231,232 include a plurality of distributed constant lines 241,242, respectively.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 241 extends in the X-axis direction and forms a distributed constant line having a normal in the Z-axis direction.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 241 is arranged on any one of the plurality of dielectric layers forming the dielectric substrate 200. That is, the plurality of distributed constant lines 241 are laminated with an interval corresponding to the thickness of the dielectric layer in the Z-axis direction. The distance between conductors adjacent to each other in the Z-axis direction in the plurality of distributed constant lines 241 does not have to be constant.
  • the plurality of distributed constant lines 242 are also arranged in the same manner as the plurality of distributed constant lines 241.
  • the distributed constant line resonators 231 and 232 include via conductors V21 and V22, respectively. At one end of the distributed constant line resonator 231, the plurality of distributed constant lines 241 are connected to each other by a via conductor V21. At one end of the distributed constant line resonator 232, the plurality of distributed constant lines 242 are connected to each other by a via conductor V22.
  • the distributed constant filter according to the second embodiment it is possible to reduce the deterioration of the characteristics of the distributed constant filter due to the manufacturing variation of the distributed constant line resonator.
  • the width of the conductor close to the outermost layer is made shorter than the width of the conductor close to the intermediate layer.
  • the plurality of distributed constant lines are viewed in a plan view from the extending direction of the distributed constant line resonator, the plurality of distributed constant lines form a shape in which the corners of a rectangle are rounded as a whole. Since the corners of the shape are not sharp, the electric field concentration is relaxed. According to the distribution constant filter according to the third embodiment, the conductor loss is reduced. As a result, the insertion loss can be improved.
  • FIG. 18 is a perspective view of the distribution constant filter 3 according to the third embodiment.
  • the configuration of the distributed constant filter 3 is such that the distributed constant line resonators 231 and 232 in FIG. 16 are replaced with the distributed constant line resonators 331 and 332, respectively. Other than this, the explanation is not repeated because it is the same.
  • the distributed constant line resonator 331 includes a plurality of distributed constant lines 341 and a via conductor V31.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 341 extends in the X-axis direction and forms a distributed constant line having a normal in the Z-axis direction.
  • Both ends of the distributed constant line resonator 331 are open ends where the voltage can change.
  • the plurality of distributed constant lines 341 are connected to each other by a via conductor V31.
  • the distributed constant line resonator 332 includes a plurality of distributed constant line 342 and a via conductor V32.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 342 extends in the X-axis direction and forms a distributed constant line having a normal in the Z-axis direction.
  • Both ends of the distributed constant line resonator 332 are open ends where the voltage can change.
  • the plurality of distributed constant lines 342 are connected to each other by the via conductor V32.
  • each of the distributed constant line resonators 331 and 332 in the X-axis direction is half the wavelength of the desired signal that can pass through the distributed constant filter 3. That is, each of the distributed constant line resonators 331 and 332 is a ⁇ / 2 resonator.
  • the distribution constant filter 3 is a two-stage distribution constant filter formed from two ⁇ / 2 resonators. The number of stages of the distribution constant filter 3 may be 3 or more.
  • the plurality of distributed constant lines 341 and 342 have a laminated structure similar to each other.
  • a laminated structure of a plurality of distributed constant lines 341 will be described.
  • the plurality of distributed constant lines 341 include a distributed constant line 3411 (first distributed constant line), a distributed constant line 3412 (second distributed constant line), a distributed constant line 3413 (third distributed constant line), and a distributed constant line. Includes 3414 (third distributed constant line).
  • the conductors included in the plurality of distributed constant lines 341 the conductors other than the distributed constant lines 3411 and 3412 are laminated between the distributed constant lines 3411 and the distributed constant lines 3412.
  • the width of the distributed constant line resonator 331 is the width w33 (specific length).
  • the width of each of the distributed constant lines 3413, 3414 and the conductors laminated between the distributed constant lines 3413 and 3414 is also the width w33.
  • the width of the distributed constant line 3411 is the width w31 ( ⁇ w33).
  • the width of the distributed constant line 3412 is the width w32 ( ⁇ w33).
  • the widths w31 and w32 may be different or equal.
  • the width of the distributed constant line arranged between the distributed constant line 3411 and the distributed constant line 3413 gradually increases as it approaches from the distributed constant line 3411 to 3413.
  • the width of the distributed constant line arranged between the distributed constant line 3412 and the distributed constant line 3414 gradually increases as it approaches from the distributed constant line 3412 to 3414.
  • FIG. 19 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high frequency signal is passed through the distributed constant line resonators 331 and 332 in FIG. 18 in the odd mode.
  • FIG. 20 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high-frequency signal is passed through the distributed constant line resonators 331 and 332 of FIG. 18 in the even mode from the X-axis direction.
  • the directions of the currents flowing through each of the distributed constant line resonators 331 and 332 are opposite, and in the even mode, the directions of the currents flowing through each of the distributed constant line resonators 331 and 332 are the same.
  • the plurality of distributed constant lines included in each of the distributed constant line resonators 331 and 332 form a shape in which the corners of a rectangle are rounded as a whole.
  • FIG. 21 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high frequency signal is passed through the distributed constant line resonators 231 and 232 in FIG. 16 in the odd mode.
  • FIG. 22 is a plan view of the distribution of the electric field strength in the simulation in which a high frequency signal is passed through the distributed constant line resonators 231 and 232 of FIG. 16 in the even mode from the X-axis direction.
  • the plurality of distributed constant lines included in each of the distributed constant line resonators 231 and 232 form a rectangle with sharp corners as a whole.
  • the shape formed by a plurality of distributed constant lines included in the distributed constant line as a whole may be circular.
  • the circle does not have to be a perfect circle, and includes an ellipse.
  • FIG. 23 is a perspective view of the distribution constant filter 3A according to the modified example of the third embodiment.
  • the configuration of the distribution constant filter 3A is such that the plurality of distribution constant lines 341 and 342 in FIG. 18 are replaced with 341A and 342A. Other than this, the explanation is not repeated because it is the same.
  • each of the plurality of distributed constant lines 341A and 342A forms a circle as a whole.
  • the plurality of distributed constant lines 341A include a distributed constant line 3431 (first distributed constant line), a distributed constant line 3432 (second distributed constant line), and a distributed constant line 3433 (third distributed constant line).
  • the conductors included in the plurality of distributed constant lines 341A the conductors other than the distributed constant lines 3431 and 3432 are laminated between the distributed constant line 3431 and the distributed constant line 3432.
  • the width of the distributed constant line 3433 is the width w33.
  • the width of the distributed constant line 3431 is the width w34 ( ⁇ w33).
  • the width of the distributed constant line 3432 is the width w35 ( ⁇ w33).
  • the widths w34 and w35 may be different or equal.
  • the width of the conductor arranged between the distributed constant line 3431 and the distributed constant line 3433 gradually increases as it approaches the distributed constant line 3431 to 3433.
  • the width of the conductor arranged between the distributed constant line 3432 and the distributed constant line 3433 gradually increases as it approaches the distributed constant line 3432 to 3433.
  • the distributed constant filter according to the third embodiment and the modified example it is possible to reduce the deterioration of the characteristics of the distributed constant filter due to the manufacturing variation of the distributed constant line resonator, and to realize low loss. it can.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the antenna module 4 according to the fourth embodiment.
  • the antenna module 4 includes a dielectric substrate 200A, a distributed constant line resonator 231A, a ground electrode 221A, and a via conductor V21A.
  • the dielectric substrate 200A is formed by laminating a plurality of dielectric layers in the Z-axis direction.
  • the distributed constant line resonator 231A extends in the X-axis direction inside the dielectric substrate 200A.
  • the distributed constant line resonator 231A includes a plurality of distributed constant line 241A.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 241A extends in the X-axis direction and forms a distributed constant line having a normal in the Z-axis direction.
  • Each of the plurality of distributed constant lines 241A is arranged on any one of the plurality of dielectric layers forming the dielectric substrate 200A. That is, the plurality of distributed constant lines 241A are laminated with an interval corresponding to the thickness of the dielectric layer in the Z-axis direction. In the plurality of distributed constant lines 241A, the distance between adjacent conductors in the Z-axis direction does not have to be constant.
  • the via conductor V21A penetrates the ground electrode 221A.
  • the via conductor V21A is insulated from the ground electrode 221A.
  • the via conductor V21A connects a plurality of distributed constant lines 241A to, for example, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit).
  • the plurality of distributed constant lines 241A transmit high frequency signals from the RFIC to the outside of the antenna module 4.
  • the plurality of distributed constant lines 241A receive a high frequency signal from the outside of the antenna module 4 and transmit the high frequency signal to the RFIC. That is, the distributed constant line 241 functions as an antenna element.
  • the antenna module according to the fourth embodiment it is possible to reduce the deterioration of the characteristics of the antenna module due to the manufacturing variation of the distributed constant line resonator, and to realize the reduction of the loss.
  • FIG. 25 is an equivalent circuit diagram of duplexer 5, which is an example of the multiplexer according to the fifth embodiment.
  • the duplexer 5 includes distribution constant filters 1E and 1F and a common terminal Pcom.
  • the distribution constant filter 1E includes a terminal P11E (first terminal) and a terminal P12E (second terminal).
  • the distribution constant filter 1F includes a terminal P11F (first terminal) and a terminal P12F (second terminal).
  • the common terminal Pcom is connected to the terminal P12E of the distribution constant filter 1E and is also connected to the terminal P11F of the distribution constant filter 1F.
  • the pass band of the distribution constant filter 1E is different from the pass band of the distribution constant filter 1F. That is, the size of the distribution constant filter 1E is different from the size of the distribution constant filter 1F.
  • FIG. 26 is a perspective view showing a plurality of electrodes forming the duplexer 5 of FIG. 25.
  • each of the distribution constant filters 1E and 1F of FIG. 25 is the distribution constant filter according to the first embodiment is shown.
  • the reference code obtained by removing the last alphabet from the reference code of each of the plurality of electrodes included in the distribution constant filters 1E and 1F indicates the electrode corresponding to the electrode among the plurality of electrodes shown in FIG. Since the structures of the distribution constant filters 1E and 1F are the same as those of the distribution constant filter 1 shown in FIG. 4, the description will not be repeated.
  • the terminals P12E and P11F are connected to the common terminal Pcom by the via conductor V50.
  • the distribution constant filter included in the multiplexer according to the fifth embodiment is not limited to the distribution constant filter according to the first embodiment, and the modifications 1 to 4 of the first embodiment, the second embodiment, and the second embodiment
  • the distribution constant filter according to the third form and the modified example may be used.
  • the number of distributed constant filters included in the multiplexer according to the fifth embodiment is not limited to 2, and may be 3 or more. That is, the multiplexer according to the fifth embodiment is not limited to the duplexer and the diplexer, and includes, for example, a triplexer, a quadplexer, or a pentaplexer.
  • the distribution constant filters 1E and 1F may be juxtaposed on a certain plane (for example, XY plane), or may be stacked in a direction orthogonal to the plane (for example, Z-axis direction).
  • the multiplexer according to the fifth embodiment it is possible to reduce the deterioration of the characteristics of the multiplexer due to the manufacturing variation of the distributed constant line resonator, and to realize the reduction of loss.
  • the via conductors that connect the plurality of distributed constant lines described above to each other do not need to be integrally formed.
  • a conductor connecting the two distributed constant lines to each other is formed for each of the two distributed constant lines adjacent to each other in the stacking direction of the plurality of dielectric layers, and the plurality of conductors formed at intervals of the plurality of distributed constant lines are the whole.
  • the via conductor may be formed as.
  • the plurality of conductors do not have to be completely overlapped when viewed in a plan view from the stacking direction, and for example, the central axes of the conductors may be staggered for each dielectric layer.

Landscapes

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

分布定数線路共振器における製造ばらつきおよび当該製造ばらつきによる分布定数フィルタの特性の劣化を低減する。分布定数フィルタ(2)は、共振器(231)と、第1接地電極(221)とを備える。共振器(231)は、接地されない。第1接地電極(221)は、第1方向(Z)において共振器(231)と対向する。共振器(231)は、分布定数線路共振器である。共振器(231)の各々は、複数の分布定数線路(241)と、ビア導体(V21)とを含む。複数の分布定数線路(241)は、第1方向(Z)に積層されている。ビア導体(V21)は、第1方向(Z)に延在する。複数の分布定数線路(241)の各々は、当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいてビア導体(V21)に接続されている。

Description

分布定数フィルタ、分布定数線路共振器、およびマルチプレクサ
 本発明は、分布定数フィルタ、分布定数線路共振器、および当該分布定数フィルタを含むマルチプレクサに関する。
 従来、分布定数フィルタが知られている。たとえば、特開2007-318271号公報(特許文献1)には、4つの共振素子を含むフィルタが開示されている。当該4つの共振素子の各々は、両端部開放のマイクロストリップ線路が折り曲げられた構造を有し、当該フィルタの中心周波数とフィルタの帯域幅から定義される周波数範囲内にてほぼ半波長の整数倍となる電気長を有する。
 分布定数フィルタの低損失化を実現する構成として、たとえば特開平4-43703号公報(特許文献2)には、積層された複数のストリップ導体を含む対称型ストリップライン共振器が開示されている。複数のストリップ導体の両端部の各々において、当該複数のストリップ導体はスルーホールによって互いに接続されている。その結果、対称型ストリップライン共振器においては、両ストリップ導体に対して、信号が同位相で有利に入力され得る。
特開2007-318271号公報 特開平4-43703号公報
 信号の波長が短くなるほど、当該信号に共振する分布定数線路共振器のサイズを小さくする必要がある。たとえばミリ波の信号のように、非常に短い波長を有する信号に分布定数フィルタを対応させるためには、分布定数線路共振器を非常に小型の導体によって形成する必要がある。その結果、分布定数線路共振器におけるスルーホール(ビア導体)の形成精度のばらつき、または位置精度のばらつきによって分布定数フィルタの特性が劣化し得る。
 本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は分布定数線路共振器における製造ばらつきおよび当該製造ばらつきによる分布定数フィルタの特性の劣化を低減することである。
 本発明の一局面に係る分布定数フィルタは、少なくとも1つの共振器と、第1接地電極とを備える。少なくとも1つの共振器は、接地されない。第1接地電極は、第1方向において少なくとも1つの共振器と対向する。少なくとも1つの共振器の各々は、分布定数線路共振器である。少なくとも1つの共振器の各々は、複数の分布定数線路と、ビア導体とを含む。複数の分布定数線路は、第1方向に積層されている。ビア導体は、第1方向に延在する。複数の分布定数線路の各々は、当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいてビア導体に接続されている。
 本発明の他の局面に係る分布定数線路共振器は、複数の分布定数線路と、ビア導体とを備える。複数の分布定数線路は、第1方向に積層され、接地されない。ビア導体は、第1方向に延在する。複数の分布定数線路の各々は、当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいてビア導体に接続されている。
 本発明に係る分布定数フィルタによれば、複数の分布定数線路の各々が当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいてビア導体に接続されていることにより、分布定数線路共振器の製造ばらつきによる分布定数フィルタの特性の劣化を低減することができる。
 本発明に係る分布定数線路共振器によれば、複数の分布定数線路の各々が当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいてビア導体に接続されていることにより、製造ばらつきを低減することができる。
実施の形態1に係る分布定数フィルタの外観斜視図である。 図1の分布定数フィルタをZ軸方向から平面視した図である。 図1の分布定数フィルタをX軸方向から平面視した図である。 図1の分布定数フィルタの内部に形成された複数の電極を示す図である。 実施の形態1の比較例1に係る分布定数フィルタの誘電体基板内部の斜視図である。 分布定数線路共振器において積層された分布定数線路の数(積層数)と当該分布定数線路共振器の急峻性の指標である無負荷Q値の比との関係を示す図である。 積層数と電界結合の結合係数との関係を示す図である。 積層数と磁界結合の結合係数との関係を示す図である。 図4の分布定数フィルタの通過特性(実線)および図5の分布定数フィルタの通過特性(点線)を併せて示す図である。 実施の形態1の変形例1に係る分布定数フィルタの誘電体基板内部の電極の斜視図である。 実施の形態1の変形例2に係る分布定数フィルタの誘電体基板内部の電極の斜視図である。 図10の分布定数フィルタの通過特性(実線)および図11の分布定数フィルタの通過特性(点線)を併せて示す図である。 実施の形態1の変形例3に係る分布定数フィルタの誘電体基板内部の電極の斜視図である。 実施の形態1の変形例4に係る分布定数フィルタをY軸方向から平面視した図である。 実施の形態2に係る分布定数フィルタの外観斜視図である。 実施の形態2に係る分布定数フィルタの斜視図である。 図15のXVII-XVII線断面図である。 実施の形態3に係る分布定数フィルタの斜視図である。 図18の分布定数線路共振器にoddモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。 図18の分布定数線路共振器にevenモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。 図16の分布定数線路共振器にoddモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。 図16の分布定数線路共振器にevenモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。 実施の形態3の変形例に係る分布定数フィルタの斜視図である。 実施の形態4に係るアンテナモジュールの断面図である。 実施の形態5に係るマルチプレクサの一例であるデュプレクサの等価回路図である。 図25のデュプレクサを形成する複数の電極を示す斜視図である。
 以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。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原則として繰り返さない。
 [実施の形態1]
 図1は、実施の形態1に係る分布定数フィルタ1の外観斜視図である。図2は、図1の分布定数フィルタ1をZ軸方向から平面視した図である。図3は、図1の分布定数フィルタ1をX軸方向から平面視した図である。図4は、図1の分布定数フィルタ1の内部に形成された複数の電極を示す図である。図1~図4において、X軸、Y軸、およびZ軸は互いに直交している。後に説明する図5、図10、図11、図13~図23、図24、および図26においても同様である。
 図1~図4を参照しながら、分布定数フィルタ1は、たとえば直方体状である。分布定数フィルタ1は、誘電体基板100と、分布定数線路共振器131(第1共振器)と、分布定数線路共振器132(第3共振器)と、分布定数線路共振器133(第4共振器)と、分布定数線路共振器134(第4共振器)と、接地電極121(第1接地電極)と、接地電極122(第2接地電極)と、接地導体部150と、結合電極120と、入出力端子P11(第1端子)と、入出力端子P12(第2端子)とを備える。
 図1を参照しながら、誘電体基板100は、複数の誘電体層がZ軸方向(第1方向)に積層されることによって形成されている。Z軸方向に垂直な誘電体基板100の最外層の面を上面UF1および底面BF1とする。上面UF1および底面BF1は、Z軸方向に対向している。Z軸方向に平行な面のうちZX平面と平行な面を側面F11およびF13とする。Z軸方向に平行な面のうちYZ平面と平行な面を側面F12およびF14とする。
 底面BF1には、接地電極121が形成されている。接地電極121は、底面BF1を覆っている。上面UF1には、接地電極122が配置されている。接地電極122は、上面UF1を覆っている。側面F14,F13には、入出力端子P11,P12がそれぞれ露出している。
 図2および図3を参照しながら、接地導体部150は、複数のビア導体V10を含む。分布定数線路共振器131~134は、接地電極121と122との間に配置されているとともに、複数のビア導体V10に囲まれている。複数のビア導体V10の各々は、接地電極121と122とを接続している。分布定数線路共振器131~134は、Z軸方向において接地電極121と122との挟まれているストリップラインである。
 分布定数線路共振器131~134の各々は、接地されていない。分布定数線路共振器131~134の各々の両端部は、電圧が変化し得る開放端である。分布定数線路共振器131~134の各々において信号が通過可能な経路の最大長さは、分布定数フィルタ1を通過可能な所望の信号の誘電体基板100内の波長(特定波長)の2分の1である。すなわち、分布定数線路共振器131~134の各々は、λ/2共振器である。分布定数フィルタ1は、4つのλ/2共振器から形成される4段の分布定数フィルタである。分布定数フィルタ1の段数(共振器の数)は、2段、あるいは3段であってもよいし、5段以上であってもよい。なお、誘電体基板100内の信号の波長は、誘電体基板100の誘電率の大きさに応じて、真空中の当該信号の波長よりも短縮される。
 図4も併せて参照しながら、分布定数線路共振器131は、複数の分布定数線路141と、ビア導体V11とを含む。複数の分布定数線路141は、Z軸方向に積層されている。ビア導体V11は、Z軸方向に延在している。分布定数線路共振器131は、端部1311(第1端部)と、端部1312(第2端部)と、中間部1313とから形成されている。中間部1313は、Y軸方向(第2方向)に延在し、端部1311と1312とを接続している。複数の分布定数線路141の各々は、端部1312においてビア導体V11に接続されている。複数の分布定数線路141の各々は、端部1311においてビア導体V11に接続されていてもよい。X軸方向(第3方向)における端部1311の長さ(幅)w11および端部1312の幅w12は、中間部1313の幅w13より長い。幅w12は、幅w11と同じでもよいし、異なっていてもよい。
 分布定数線路共振器134は、複数の分布定数線路144と、ビア導体V14とを含む。複数の分布定数線路144は、Z軸方向に積層されている。ビア導体V14は、Z軸方向に延在している。分布定数線路共振器134は、端部1341(第1端部)と、端部1342(第2端部)と、中間部1343とから形成されている。中間部1343は、Y軸方向に延在し、端部1341と1342とを接続している。複数の分布定数線路144の各々は、端部1342においてビア導体V14に接続されている。複数の分布定数線路144の各々は、端部1341においてビア導体V14に接続されていてもよい。分布定数線路共振器134の構造は、Y軸に平行な対称軸に関して分布定数線路共振器131の構造とほぼ線対称である。分布定数線路共振器131と同様に、端部1341の幅および端部1342の幅は、中間部1343の幅より長い。
 分布定数線路共振器132は、複数の分布定数線路142と、ビア導体V12とを含む。複数の分布定数線路142は、Z軸方向に積層されている。ビア導体V12は、Z軸方向に延在している。分布定数線路共振器132は、端部1321(第1端部)と、端部1322(第2端部)と、中間部1323とから形成されている。中間部1323は、Y軸方向に延在し、端部1321と1322とを接続している。複数の分布定数線路142の各々は、端部1322においてビア導体V12に接続されている。複数の分布定数線路142の各々は、端部1321においてビア導体V12に接続されていてもよい。端部1321の幅w21および端部1322の幅w22は、中間部1313の幅w23より長い。幅w22は、幅w21と同じでもよいし、異なっていてもよい。
 分布定数線路共振器133は、複数の分布定数線路143と、ビア導体V13とを含む。複数の分布定数線路143は、Z軸方向に積層されている。ビア導体V13は、Z軸方向に延在している。分布定数線路共振器133は、端部1331(第1端部)と、端部1332(第2端部)と、中間部1333とから形成されている。中間部1333は、Y軸方向に延在し、端部1331と1332とを接続している。複数の分布定数線路143の各々は、端部1332においてビア導体V13に接続されている。複数の分布定数線路143の各々は、端部1331においてビア導体V12に接続されていてもよい。分布定数線路共振器133の構造は、Y軸に平行な対称軸に関して分布定数線路共振器132の構造とほぼ線対称である。分布定数線路共振器132と同様に、端部1331の幅および端部1332の幅は、中間部1333の幅より長い。
 分布定数線路共振器131~134の各々の端部において、当該分布定数線路共振器の複数の分布定数線路が互いに接続されることにより、当該複数の分布定数線路各々の電位(極性)が一致する。そのため、当該複数の分布定数線路の各々を流れる電流の共振モードを一致させることができる。その結果、当該複数の分布定数線路の各々を電流が流れる方向を一致させることができる。また、分布定数フィルタ1においては、分布定数線路共振器131~134の各々の複数の分布定数線路を流れる電流の向きを一致させるために必要なビア導体が1つであるため、ビア導体の形成に伴う製造ばらつきを低減することができる。
 分布定数線路共振器131~134の各々においては、2つの端部よりも、中間部が細い。分布定数線路共振器131~134の各々は、当該分布定数線路共振器のインピーダンスがステップ状に変化するSIR(Stepped Impedance Resonator)である。分布定数線路共振器131~134の各々がSIRであることにより、当該分布定数線路共振器が共振する基本波の周波数(共振周波数)を2次共振周波数の1/2以下にすることができる。その結果、分布定数線路共振器131~134の各々を小型化することができるとともに、不要波の高次共振周波数を共振周波数から相対的に遠ざけることができる。
 分布定数線路共振器131と134とは、X軸方向において互いに対向している。分布定数線路共振器131は、分布定数線路共振器131の端部1311,1312において分布定数線路共振器134とは反対側に屈曲している。分布定数線路共振器134は、端部1341,1342において分布定数線路共振器131とは反対側に屈曲している。X軸方向における中間部1313と1343との間の距離は、端部1311と1341との間の距離および端部1312と1342との間の距離の各々よりも短い。磁界強度は中間部1313,1343で最も強くなり、電界強度は端部1311,1341および端部1312,1342で最も強くなる。その結果、分布定数線路共振器131,134においては、中間部1313と1343との間に生じる磁界結合が端部1311,1341の間で生じる電界結合および端部1312,1342の間で生じる電界結合の各々よりも強く、支配的である。
 分布定数線路共振器132と133とは、X軸方向において互いに対向している。分布定数線路共振器132は、端部1321において分布定数線路共振器133の側に屈曲している。分布定数線路共振器133は、端部1331において分布定数線路共振器132の側に屈曲している。X軸方向における端部1321と1331との間の距離および端部1322と1332との間の距離は、中間部1323と1333との間の距離よりも短い。X軸方向における端部1322と1332との間の距離は、端部1321と1331との間の距離よりも長い。しかし、端部1322と1332との間に配置されている結合電極120によって端部1322と1332との間に生じる電界結合が強められる。その結果、分布定数線路共振器132,133においては、端部1321,1331の間で生じる電界結合および端部1322,1332の間で生じる電界結合の各々が中間部1323と1333との間に生じる磁界結合よりも強く、支配的である。
 なお、分布定数線路共振器131,134において電界結合が支配的であるとともに、分布定数線路共振器132,133において磁界結合が支配的であってもよい。
 入出力端子P11,P12の各々は、端部1312,1342にそれぞれ電気的に接続されている。入出力端子P11に入力された信号は、入出力端子P12から出力される。入出力端子P12に入力された信号は、入出力端子P11から出力される。なお、2つの回路素子が電気的に接続されている場合には、当該2つの回路素子が直接接続されている場合、および当該2つの回路素子が電界結合している場合が含まれる。分布定数フィルタ1においては、入出力端子P11,P12の各々は、Z軸方向において端部1312,1342にそれぞれ対向し、電界結合している。
 端部1311と1322とは、Y軸方向において互い対向し、電界結合している。端部1341と1332とは、Y軸方向において互い対向し、電界結合している。
 図5は、実施の形態1の比較例1に係る分布定数フィルタ10の誘電体基板内部の斜視図である。分布定数フィルタ10の構成は、図4の分布定数線路共振器131~134が、分布定数線路共振器11~14にそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。図5に示されるように、分布定数線路共振器11~14の各々は、1つの分布定数線路から形成されている。
 図6は、分布定数線路共振器において積層された分布定数線路の数(積層数)と当該分布定数線路共振器の急峻性の指標である無負荷Q値の比との関係を示す図である。図6において、図5に示される分布定数線路共振器11の無負荷Q値を1とした場合の各積層数に対応する無負荷Q値の比が示されている。積層数が5に対応する無負荷Q値の比が図4に示される分布定数線路共振器131の無負荷Q値の比である。図6に示されるように、積層数が増加するほど分布定数線路共振器の無負荷Q値は増加する。
 図7は、積層数と電界結合の結合係数との関係を示す図である。図7において積層数が1に対応する結合係数が図5に示される分布定数線路共振器11と12との間の電界結合の結合係数であり、積層数が5に対応する結合係数が図4に示される分布定数線路共振器131と132との間の電界結合の結合係数である。図7に示されるように、積層数が増加するほど分布定数線路共振器間の電界結合の結合係数は増加する。
 図8は、積層数と磁界結合の結合係数との関係を示す図である。図7において積層数が1に対応する磁界結合が図5に示される分布定数線路共振器11と14との間の磁界結合の結合係数であり、図4に示される積層数が5に対応する結合係数が分布定数線路共振器131と134との間の磁界結合の結合係数である。図8に示されるように、積層数が増加するほど分布定数線路共振器間の磁界結合の結合係数は増加する。
 図9は、図4の分布定数フィルタ1の通過特性(実線)および図5の分布定数フィルタ10の通過特性(点線)を併せて示す図である。通過特性とは、挿入損失の周波数特性である。図9の縦軸の減衰量は、0dBから下に向かう方向に増加する。後に説明する図12においても同様である。図9に示されるように、26GHz~30GHzの周波数帯において、分布定数フィルタ1の挿入損失は、分布定数フィルタ10の挿入損失よりも小さい。分布定数フィルタ1においては、複数の分布定数線路の積層構造により各分布定数線路共振器の無負荷Q値が高められ、その結果、低損失化が実現されている。
 分布定数フィルタ1においては、分布定数線路共振器131~134各々の積層数が等しい場合について説明した。分布定数線路共振器131~134各々の積層数は、異なっていてもよい。
 図10は、実施の形態1の変形例1に係る分布定数フィルタ1Aの誘電体基板内部の電極の斜視図である。分布定数フィルタ1Aの構成は、図4の分布定数線路共振器132,133が分布定数線路共振器132A(第3共振器),分布定数線路共振器133A(第4共振器)にそれぞれ置き換えられた構成である。分布定数線路共振器132Aの構成は、図4の複数の分布定数線路142,ビア導体V12が複数の分布定数線路142A,ビア導体V12Aにそれぞれ置き換えられた構成である。分布定数線路共振器133Aの構成は、図4の複数の分布定数線路143,ビア導体V13が複数の分布定数線路143A,ビア導体V13Aにそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため説明を繰り返さない。
 図10に示されるように、複数の分布定数線路142A,143A各々の積層数は10であり、複数の分布定数線路141,144各々の積層数は5である。分布定数線路共振器132A,133Aの各々の無負荷Q値は、分布定数線路共振器131,134の各々の無負荷Q値よりも大きい。
 図11は、実施の形態1の変形例2に係る分布定数フィルタ1Bの誘電体基板内部の電極の斜視図である。分布定数フィルタ1Bの構成は、図4の分布定数線路共振器131,134が分布定数線路共振器131B(第1共振器),分布定数線路共振器134B(第2共振器)にそれぞれ置き換えられた構成である。分布定数線路共振器131Bの構成は、図4の複数の分布定数線路141,ビア導体V11が複数の分布定数線路141B,ビア導体V11Bにそれぞれ置き換えられた構成である。分布定数線路共振器134Bの構成は、図4の複数の分布定数線路144,ビア導体V14が複数の分布定数線路144B,ビア導体V14Bにそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため説明を繰り返さない。
 図11に示されるように、複数の分布定数線路141B,144B各々の積層数は10であり、複数の分布定数線路142,143各々の積層数は5である。分布定数線路共振器131B,134Bの各々の無負荷Q値は、分布定数線路共振器132,133の各々の無負荷Q値よりも大きい。
 図12は、図10の分布定数フィルタ1Aの通過特性(実線)および図11の分布定数フィルタ1Bの通過特性(点線)を併せて示す図である。図12に示されるように、通過帯域において、分布定数フィルタ1Aの挿入損失は、分布定数フィルタ1Bの挿入損失よりも小さい。通過帯域外において、分布定数フィルタ1Aの減衰極における減衰量は、分布定数フィルタ1Bの減衰極における減衰よりも大きい。そのため、通過帯域から通過帯域外に向かう挿入損失の変化が分布定数フィルタ1Bより分布定数フィルタ1Aの方が急峻となる。その結果、分布定数フィルタ1Aにおいて、通過帯域の信号は通過させ、通過帯域外の信号は通過させないという信号のフィルタリング機能が分布定数フィルタ1Bよりも高められている。
 入出力端子P11,P12にそれぞれ電気的に接続されている2つの分布定数線路共振器よりも、当該2つの分布定数線路共振器にそれぞれ電界結合していうる2つの分布定数線路共振器の無負荷Q値を向上させる方が、分布定数フィルタの性能を向上させることができる。
 分布定数フィルタ1Aにおいては、分布定数線路共振器131,134各々の積層数が等しいとともに、分布定数線路共振器132A,133A各々の積層数が等しい場合について説明した。分布定数線路共振器131,134各々の積層数は異なっていてもよい。分布定数線路共振器132,133各々の積層数も異なっていてもよい。
 図13は、実施の形態1の変形例3に係る分布定数フィルタ1Cの誘電体基板内部の電極の斜視図である。分布定数フィルタ1Cの構成は、図10の分布定数線路共振器133A,134が分布定数線路共振器133C(第1共振器),分布定数線路共振器134C(第2共振器)にそれぞれ置き換えられた構成である。分布定数線路共振器133Cの構成は、図10の複数の分布定数線路143A,ビア導体V13Aが複数の分布定数線路143C,ビア導体V13Cにそれぞれ置き換えられた構成である。分布定数線路共振器134Cの構成は、図10の複数の分布定数線路144,ビア導体V14が複数の分布定数線路144C,ビア導体V14Cにそれぞれ置き換えられた構成である。これら以外は同様であるため説明を繰り返さない。
 図13に示されるように、複数の分布定数線路143Cの積層数は8であり、複数の分布定数線路144Cの積層数は3である。分布定数線路共振器131,134C各々の積層数は異なっている。分布定数線路共振器132,133C各々の積層数も異なっている。
 製造コストの制限、設計領域の制限、または所望の特性に応じて、分布定数フィルタに含まれる複数の分布定数線路共振器の各々の積層数を適宜決定することができる。積層数の低減により、分布定数フィルタの製造コストおよび製造ばらつきを低減することができる。また、積層数が低減された分布定数線路共振器は低背化されるため、当該分布定数線路共振器に関するレイアウトの自由度を向上させることができる。
 分布定数フィルタ1においては、分布定数線路共振器131~134の各々がストリップラインである場合について説明した。分布定数線路共振器131~134の各々は、Z軸方向において一方側において接地電極と対向するマイクロストリップラインでもよい。
 図14は、実施の形態1の変形例4に係る分布定数フィルタ1DをY軸方向から平面視した図である。分布定数フィルタ1Dの構成は、図3の分布定数フィルタ1から接地電極122が除かれた構成である。分布定数フィルタ1Dは、分布定数フィルタ1から接地電極121が除かれた構成であってもよい。分布定数フィルタ1Dは、分布定数フィルタ1から複数のビア導体V10、および接地電極121または122が除かれた構成であってもよい。
 なお、分布定数線路共振器131~134の各々と底面BF1との距離h11と上面UF1との距離h12とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、分布定数線路共振器131~134が形成されている誘電体層の誘電率と、分布定数線路共振器131~134が形成されていない誘電体層の誘電率とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。
 以上、実施の形態1および変形例1~4に係る分布定数フィルタによれば、分布定数線路共振器の製造ばらつきによる分布定数フィルタの特性の劣化を低減することができる。
 実施の形態1では、4つの分布定数線路共振器を備える場合について説明した。実施の形態に係る分布定数フィルタが備える分布定数線路共振器の数は、4つに限定されない。以下では、2つの分布定数線路共振器を備える分布定数フィルタについて説明する。
 [実施の形態2]
 図15および図16は、実施の形態2に係る分布定数フィルタ2の斜視図である。図17は、図15のXVII-XVII線断面図である。図15~図17を参照しながら、分布定数フィルタ2は、たとえば直方体状である。分布定数フィルタ2は、誘電体基板200と、分布定数線路共振器231,232と、接地電極221(第1接地電極),接地電極222(第2接地電極)と、接地電極211~214と、入出力端子P21(第1端子)と、入出力端子P22(第2端子)とを備える。なお、図16においては、分布定数フィルタ2の内部に形成された分布定数線路共振器231,232を見易くするため、図15の誘電体基板200を図示していない。誘電体基板200の不図示について、図18および図23においても同様である。
 誘電体基板200は、複数の誘電体層がZ軸方向(第1方向)に積層されることによって形成されている。分布定数線路共振器231,232の各々は、誘電体基板200の内部においてX軸方向(第2方向)に延在している。分布定数線路共振器231のX軸方向の長さ、Y軸方向の長さ、およびZ軸方向の長さは、分布定数線路共振器232の分布定数線路共振器のX軸方向の長さ、Y軸方向の長さ、およびZ軸方向の長さとそれぞれ同じである。分布定数線路共振器231,232は、接地電極221と222との間において、Y軸方向(第3方向)にこの順に並置されている。
 入出力端子P21,P22の各々は、不図示のビア導体および線路導体を介して、分布定数線路共振器231,232にそれぞれ電気的に接続されている。入出力端子P21に入力された信号は、入出力端子P22から出力される。入出力端子P22に入力された信号は、入出力端子P21から出力される。
 Z軸方向に垂直な分布定数フィルタ2の最外層の面を上面UF2および底面BF2とする。上面UF2および底面BF2は、Z軸方向に対向している。Z軸方向に平行な面のうちZX平面と平行な面を側面F21およびF23とする。Z軸方向に平行な面のうちYZ平面と平行な面を側面F22およびF24とする。
 底面BF2には、入出力端子P21,P22、および接地電極221が形成されている。入出力端子P21,P22、および接地電極221は、たとえば底面BF2に平面電極が規則的に配置されたLGA(Land Grid Array)端子である。底面BF2は、不図示の回路基板に接続される。
 上面UF2には、接地電極222が配置されている。接地電極222は、上面UF2を覆っている。
 側面F21には、接地電極211,212が配置されている。接地電極211,212は、X軸方向に互いに離間して配置されている。接地電極211,212の各々は、接地電極221,222に接続されている。
 側面F23には、接地電極214,214が配置されている。接地電極213,214は、X軸方向に互いに離間して配置されている。接地電極213,214の各々は、接地電極221,222に接続されている。側面F22,F24には、接地電極が形成されていない。
 分布定数線路共振器231,232の各々の両端部は、電圧が変化し得る開放端である。分布定数線路共振器231,232の各々のX軸方向の長さは、分布定数フィルタ2を通過可能な所望の信号の波長の2分の1である。すなわち、分布定数線路共振器231,232の各々は、λ/2共振器である。分布定数フィルタ2は、2つのλ/2共振器から形成される2段の分布定数フィルタである。分布定数フィルタ2の段数は、3段以上であってもよい。
 分布定数線路共振器231,232は、複数の分布定数線路241,242をそれぞれ含む。複数の分布定数線路241の各々は、X軸方向に延在し、Z軸方向を法線とする分布定数線路を形成している。複数の分布定数線路241の各々は、誘電体基板200を形成する複数の誘電体層のいずれかに配置されている。すなわち、複数の分布定数線路241は、Z軸方向に誘電体層の厚み分の間隔を空けて積層されている。複数の分布定数線路241においてZ軸方向に隣接する導体の間隔は一定でなくてもよい。複数の分布定数線路242も、複数の分布定数線路241と同様に配置されている。
 分布定数線路共振器231,232は、ビア導体V21,V22をそれぞれ含む。分布定数線路共振器231の一方端部において、複数の分布定数線路241は、ビア導体V21によって互いに接続されている。分布定数線路共振器232の一方端部において、複数の分布定数線路242は、ビア導体V22によって互いに接続されている。
 以上、実施の形態2に係る分布定数フィルタによれば、分布定数線路共振器の製造ばらつきによる分布定数フィルタの特性の劣化を低減することができる。
 [実施の形態3]
 実施の形態2においては、分布定数線路共振器を形成する複数の分布定数線路の幅が一定である場合について説明した。当該分布定数線路共振器の延在方向から当該複数の分布定数線路を平面視すると、当該複数の分布定数線路は、全体として矩形を形成する。矩形のように尖った角部分を有する分布定数線路共振器に電流が流れると、当該角部分に電界集中が生じ易い。電界集中は、導体損失を生じさせるため、分布定数フィルタの挿入損失を悪化させる。
 そこで、実施の形態3においては、分布定数線路共振器を形成する複数の分布定数線路において、最外層に近い導体の幅を中間層に近い導体の幅よりも短くする。当該分布定数線路共振器の延在方向から当該複数の分布定数線路を平面視すると、当該複数の分布定数線路は、全体として矩形の角部が丸められた形状を形成する。当該形状においては角部が尖っていないため、電界集中が緩和される。実施の形態3に係る分布定数フィルタによれば、導体損失が低減される。その結果、挿入損失を改善することができる。
 図18は、実施の形態3に係る分布定数フィルタ3の斜視図である。分布定数フィルタ3の構成は、図16の分布定数線路共振器231,232が、分布定数線路共振器331,332にそれぞれ置き換えられた構成である。これ以外は同様であるため説明を繰り返さない。
 図18に示されるように、分布定数線路共振器331は、複数の分布定数線路341と、ビア導体V31とを含む。複数の分布定数線路341の各々は、X軸方向に延在し、Z軸方向を法線とする分布定数線路を形成している。
 分布定数線路共振器331の両端部は、電圧が変化し得る開放端である。分布定数線路共振器331の一方端部において、複数の分布定数線路341は、ビア導体V31によって互いに接続されている。
 分布定数線路共振器332は、複数の分布定数線路342と、ビア導体V32とを含む。複数の分布定数線路342の各々は、X軸方向に延在し、Z軸方向を法線とする分布定数線路を形成している。
 分布定数線路共振器332の両端部は、電圧が変化し得る開放端である。分布定数線路共振器332の一方端部において、複数の分布定数線路342は、ビア導体V32によって互いに接続されている。
 分布定数線路共振器331,332の各々のX軸方向の長さは、分布定数フィルタ3を通過可能な所望の信号の波長の2分の1である。すなわち、分布定数線路共振器331,332の各々は、λ/2共振器である。分布定数フィルタ3は、2つのλ/2共振器から形成される2段の分布定数フィルタである。分布定数フィルタ3の段数は、3段以上であってもよい。
 複数の分布定数線路341,342は互いに同様の積層構造を有する。以下では、複数の分布定数線路341の積層構造について説明する。
 複数の分布定数線路341は、分布定数線路3411(第1分布定数線路)と、分布定数線路3412(第2分布定数線路)と、分布定数線路3413(第3分布定数線路)と、分布定数線路3414(第3分布定数線路)とを含む。複数の分布定数線路341に含まれる導体のうち、分布定数線路3411および3412以外の導体は、分布定数線路3411と分布定数線路3412との間に積層されている。
 分布定数線路共振器331の幅は、幅w33(特定長さ)である。分布定数線路3413,3414および分布定数線路3413と3414との間に積層されている導体の各々の幅も幅w33である。
 分布定数線路3411の幅は、幅w31(<w33)である。分布定数線路3412の幅は、幅w32(<w33)である。幅w31とw32とは異なっていてもよいし、等しくてもよい。
 分布定数線路3411と分布定数線路3413との間に配置された分布定数線路の幅は、分布定数線路3411から3413に近づくにつれて徐々に長くなる。分布定数線路3412と分布定数線路3414との間に配置された分布定数線路の幅は、分布定数線路3412から3414に近づくにつれて徐々に長くなる。
 図19は、図18の分布定数線路共振器331,332にoddモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。図20は、図18の分布定数線路共振器331,332にevenモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。oddモードにおいては分布定数線路共振器331,332の各々を流れる電流の方向が逆となり、evenモードにおいては分布定数線路共振器331,332の各々を流れる電流の方向が同じとなる。図19および図20に示されるように、分布定数線路共振器331,332の各々に含まれる複数の分布定数線路は、全体として矩形の角部が丸められた形状を形成している。
 図21は、図16の分布定数線路共振器231,232にoddモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。図22は、図16の分布定数線路共振器231,232にevenモードにおいて高周波信号を流すシミュレーションにおける電界強度の分布を、X軸方向から平面視した図である。図21および図22に示されるように、分布定数線路共振器231,232の各々に含まれる複数の分布定数線路は、全体として角部分が尖った矩形を形成している。
 oddモードに関して図19および図21を比較するとともに、evenモードに関して図20および図22を比較すると、図21および図22において分布定数線路共振器231,232の各々の最外層の導体の両端部に生じている電界集中が、図19および図20の分布定数線路共振器331,332の最外層の導体においては分散されている。分布定数フィルタ3によれば、電界集中の緩和により導体損失が低減される。その結果、分布定数フィルタ2よりも挿入損失を改善することができる。
 分布定数線路に含まれる複数の分布定数線路が全体として形成する形状は、円形であってもよい。なお、円形は、真円である必要はなく、また楕円形も含む。
 図23は、実施の形態3の変形例に係る分布定数フィルタ3Aの斜視図である。分布定数フィルタ3Aの構成は、図18の複数の分布定数線路341,342が341A,342Aに置き換えられた構成である。これ以外は同様であるため説明を繰り返さない。
 図23に示されるように、X軸方向から複数の分布定数線路341A,342Aを平面視したとき、複数の分布定数線路341A,342Aの各々は、全体として円形を形成している。
 複数の分布定数線路341Aは、分布定数線路3431(第1分布定数線路)と、分布定数線路3432(第2分布定数線路)と、分布定数線路3433(第3分布定数線路)とを含む。複数の分布定数線路341Aに含まれる導体のうち、分布定数線路3431および3432以外の導体は、分布定数線路3431と分布定数線路3432との間に積層されている。
 分布定数線路3433の幅は、幅w33である。分布定数線路3431の幅は、幅w34(<w33)である。分布定数線路3432の幅は、幅w35(<w33)である。幅w34とw35とは異なっていてもよいし、等しくてもよい。
 分布定数線路3431と分布定数線路3433との間に配置された導体の幅は、分布定数線路3431から3433に近づくにつれて徐々に長くなる。分布定数線路3432と分布定数線路3433との間に配置された導体の幅は、分布定数線路3432から3433に近づくにつれて徐々に長くなる。
 以上、実施の形態3および変形例に係る分布定数フィルタによれば、分布定数線路共振器の製造ばらつきによる分布定数フィルタの特性の劣化を低減することができるとともに、低損失化を実現することができる。
 [実施の形態4]
 実施の形態4においては、積層された複数の分布定数線路がアンテナ素子として機能する構成について説明する。
 図24は、実施の形態4に係るアンテナモジュール4の断面図である。図24に示されるように、アンテナモジュール4は、誘電体基板200Aと、分布定数線路共振器231Aと、接地電極221Aと、ビア導体V21Aとを備える。
 誘電体基板200Aは、複数の誘電体層がZ軸方向に積層されることによって形成されている。分布定数線路共振器231Aは、誘電体基板200Aの内部においてX軸方向に延在している。
 分布定数線路共振器231Aは、複数の分布定数線路241Aを含む。複数の分布定数線路241Aの各々は、X軸方向に延在し、Z軸方向を法線とする分布定数線路を形成している。複数の分布定数線路241Aの各々は、誘電体基板200Aを形成する複数の誘電体層のいずれかに配置されている。すなわち、複数の分布定数線路241Aは、Z軸方向に誘電体層の厚み分の間隔を空けて積層されている。複数の分布定数線路241AにおいてZ軸方向に隣接する導体の間隔は一定でなくてもよい。
 ビア導体V21Aは、接地電極221Aを貫通している。ビア導体V21Aは、接地電極221Aから絶縁されている。ビア導体V21Aは、複数の分布定数線路241Aを、たとえばRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)に接続する。複数の分布定数線路241Aは、RFICからの高周波信号をアンテナモジュール4の外部に送信する。複数の分布定数線路241Aは、アンテナモジュール4の外部から高周波信号を受信して、当該高周波信号をRFICに伝達する。すなわち、分布定数線路241は、アンテナ素子として機能する。
 以上、実施の形態4に係るアンテナモジュールによれば、分布定数線路共振器の製造ばらつきによるアンテナモジュールの特性の劣化を低減することができるとともに、低損失化を実現することができる。
 [実施の形態5]
 実施の形態5においては、実施の形態1~3に係る分布定数フィルタを含むマルチプレクサについて説明する。
 図25は、実施の形態5に係るマルチプレクサの一例であるデュプレクサ5の等価回路図である。図25に示されるように、デュプレクサ5は、分布定数フィルタ1E,1Fと、共通端子Pcomとを備える。分布定数フィルタ1Eは、端子P11E(第1端子)と、端子P12E(第2端子)とを含む。分布定数フィルタ1Fは、端子P11F(第1端子)と、端子P12F(第2端子)とを含む。共通端子Pcomは、分布定数フィルタ1Eの端子P12Eに接続されているとともに、分布定数フィルタ1Fの端子P11Fに接続されている。分布定数フィルタ1Eの通過帯域は、分布定数フィルタ1Fの通過帯域と異なる。すなわち、分布定数フィルタ1Eのサイズは、分布定数フィルタ1Fのサイズと異なる。
 図26は、図25のデュプレクサ5を形成する複数の電極を示す斜視図である。図26においては、図25の分布定数フィルタ1E,1Fの各々が実施の形態1に係る分布定数フィルタである場合が示されている。分布定数フィルタ1E,1Fに含まれる複数の電極の各々の参照符号から最後のアルファベットを除いた参照符号は、図4に示される複数の電極のうち、当該電極が対応する電極を示す。分布定数フィルタ1E,1Fの各々の構造は、図4に示される分布定数フィルタ1と同様であるため、説明を繰り返さない。図26に示されるように、端子P12EおよびP11Fは、ビア導体V50によって共通端子Pcomに接続されている。
 なお、実施の形態5に係るマルチプレクサに含まれる分布定数フィルタは、実施の形態1に係る分布定数フィルタに限定されず、実施の形態1の変形例1~4、実施の形態2、ならびに実施の形態3および変形例に係る分布定数フィルタであってもよい。また、実施の形態5に係るマルチプレクサに含まれる分布定数フィルタの数は2に限定されず、3以上であってもよい。すなわち、実施の形態5に係るマルチプレクサは、デュプレクサおよびダイプレクサに限定されず、たとえばトリプレクサ、クアッドプレクサ、あるいはペンタプレクサを含む。さらに、分布定数フィルタ1E,1Fは、或る平面(たとえばXY平面)上に並置されてもよいし、当該平面に直交する方向(たとえばZ軸方向)に積層されてもよい。
 以上、実施の形態5に係るマルチプレクサによれば、分布定数線路共振器の製造ばらつきによるマルチプレクサの特性の劣化を低減することができるとともに、低損失化を実現することができる。
 なお、上記で説明した複数の分布定数線路を互いに接続するビア導体は、一体的に形成されている必要はない。複数の誘電体層の積層方向に隣接する2つの分布定数線路毎に当該2つの分布定数線路を互いに接続する導体が形成され、複数の分布定数線路の間隔毎に形成された複数の導体が全体として当該ビア導体を形成してもよい。当該複数の導体は、積層方向から平面視したときに完全に重なっている必要はなく、たとえば誘電体層毎に互い違いに当該導体の中心軸がずれていてもよい。
 今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わされて実施されることも予定されている。今回開示された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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
 1~3,1A~1F,4 アンテナモジュール、5 デュプレクサ、10 分布定数フィルタ、11,14,131~134,131E~134E,131F~134F,131B,132A,133A,133C,134B,134C,231,231A,232,331,332 分布定数線路共振器、100,200,200A 誘電体基板、120,120E,120F 結合電極、121,122,211~214,221,221A,222 接地電極、1311,1312,1321,1322,1331,1332,1341,1342 端部、1313,1323,1333,1343 中間部、141~144,141E~144E,141F~144F,141B,142A,143A,143C,144B,144C,241,241A,242,341,341A,342,342A 複数の分布定数線路、3411~3414,3431~3433 分布定数線路、150 接地導体部、BF1,BF2 底面、F11~F14,F21~F24 側面、P11,P11E,P11F,P12,P12E,P12F,P21,P22 入出力端子、UF1,UF2 上面、V10~V14,V11B,V11E~V14E,V11F~V14F,V12A,V13A,V13C,V14B,V14C,V21,V21A,V22,V22A,V31,V32,V50 ビア導体。

Claims (16)

  1.  接地されない少なくとも1つの共振器と、
     第1方向において前記少なくとも1つの共振器と対向する第1接地電極とを備え、
     前記少なくとも1つの共振器の各々は、分布定数線路共振器であり、
     前記少なくとも1つの共振器の各々は、
     前記第1方向に積層された複数の分布定数線路と、
     前記第1方向に延在するビア導体とを含み、
     前記複数の分布定数線路の各々は、当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいて前記ビア導体に接続されている、分布定数フィルタ。
  2.  前記複数の分布定数線路の各々の長さは、特定波長の1/2である、請求項1に記載の分布定数フィルタ。
  3.  接地される第2接地電極をさらに備え、
     前記少なくとも1つの共振器は、前記第1接地電極と前記第2接地電極との間に配置されている、請求項1または2に記載の分布定数フィルタ。
  4.  前記第1接地電極および前記第2接地電極とを接続し、前記少なくとも1つの共振器を囲むように配置された接地導体部をさらに備える、請求項3に記載の分布定数フィルタ。
  5.  前記複数の分布定数線路の各々は、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
     前記第1方向および前記第2方向の各々に直交する第3方向における前記少なくとも1つの共振器の各々の長さは、特定長さであり、
     前記複数の分布定数線路は、第1分布定数線路と、第2分布定数線路と、第3分布定数線路とを含み、
     前記複数の分布定数線路のうち、前記第1分布定数線路および前記第2分布定数線路以外の分布定数線路は、前記第1分布定数線路と前記第2分布定数線路との間に配置され、
     前記第3方向における前記第1分布定数線路および前記第2分布定数線路の各々の長さは、前記特定長さよりも短く、
     前記第3分布定数線路の長さは、前記特定長さである、請求項1~4のいずれか1項に記載の分布定数フィルタ。
  6.  前記少なくとも1つの共振器の各々は、第1端部と、第2端部と、前記第1端部と前記第2端部とを接続する中間部とから形成され、
     前記中間部は、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
     前記第1方向および前記第2方向の各々に直交する第3方向における前記第1端部および前記第2端部の各々の長さは、前記第3方向における前記中間部の長さより長い、請求項1~4のいずれか1項に記載の分布定数フィルタ。
  7.  第1端子および第2端子をさらに備え、
     前記少なくとも1つの共振器は、前記第3方向において互いに対向する第1共振器および第2共振器を含み、
     前記第1共振器の一方端部は、前記第1端子に電気的に接続され、
     前記第2共振器の一方端部は、前記第2端子に電気的に接続され、
     前記第1共振器は、前記第1共振器の両端部において前記第2共振器とは反対側に屈曲し、
     前記第2共振器は、前記第2共振器の両端部において前記第1共振器とは反対側に屈曲している、請求項6に記載の分布定数フィルタ。
  8.  前記第1共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数は、前記第2共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数と異なる、請求項7に記載の分布定数フィルタ。
  9.  前記少なくとも1つの共振器は、前記第3方向において互いに対向する第3共振器および第4共振器をさらに含み、
     前記第3共振器の一方端部は、前記第1共振器の他方端部と前記第1方向において対向し、
     前記第4共振器の一方端部は、前記第2共振器の他方端部と前記第1方向において対向し、
     前記第3共振器は、前記第3共振器の他方端部において前記第4共振器の側に屈曲し、
     前記第4共振器は、前記第4共振器の他方端部において前記第3共振器の側に屈曲し、
     前記第3共振器の他方端部は、前記第4共振器の他方端部と対向している、請求項7または8に記載の分布定数フィルタ。
  10.  前記第3共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数は、前記第4共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数と異なる、請求項9に記載の分布定数フィルタ。
  11.  前記第3共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数は、前記第1共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数および前記第2共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数の各々よりも多く、
     前記第4共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数は、前記第1共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数および前記第2共振器に含まれる複数の分布定数線路の積層数の各々よりも多い、請求項9または10に記載の分布定数フィルタ。
  12.  第1方向に積層され、接地されない複数の分布定数線路と、
     前記第1方向に延在するビア導体とを備え、
     前記複数の分布定数線路の各々は、当該分布定数線路の両端部のうち一方端部のみにおいて前記ビア導体に接続されている、分布定数線路共振器。
  13.  前記複数の分布定数線路の各々の長さは、特定波長の1/2である、請求項12に記載の分布定数線路共振器。
  14.  前記複数の分布定数線路の各々は、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
     前記第1方向および前記第2方向の各々に直交する第3方向における前記分布定数線路共振器の長さは、特定長さであり、
     前記複数の分布定数線路は、第1分布定数線路と、第2分布定数線路と、第3分布定数線路とを含み、
     前記複数の分布定数線路のうち、前記第1分布定数線路および前記第2分布定数線路以外の分布定数線路は、前記第1分布定数線路と前記第2分布定数線路との間に配置され、
     前記第3方向における前記第1分布定数線路および前記第2分布定数線路の各々の長さは、前記特定長さよりも短く、
     前記第3分布定数線路の長さは、前記特定長さである、請求項12または13に記載の分布定数線路共振器。
  15.  前記分布定数線路共振器は、第1端部と、第2端部と、前記第1端部と前記第2端部とを接続する中間部とから形成され、
     前記中間部は、前記第1方向と直交する第2方向に延在し、
     前記第1方向および前記第1方向の各々に直交する第3方向における前記第1端部および前記第2端部の各々の長さは、前記第3方向における前記中間部の長さより長い、請求項12または13に記載の分布定数線路共振器。
  16.  請求項1~11のいずれか1項に記載の複数の分布定数フィルタを備える、マルチプレクサ。
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