JP2005269012A

JP2005269012A - フィルタ

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Publication number: JP2005269012A
Application number: JP2004075976A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fukunaga; 達也福永
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29
Also published as: WO2005091427A1

Abstract

【課題】折返し導波管型導波路を利用しつつ平面視状態の外形を小形化する。
【解決手段】誘電体層Ａ１を挟んで互いに対向して配設された導体層１５，１７および導体層１５，１７を導通させる導通体ＴＨによって構成された導体壁で囲まれて多層基板ＰＣ内に形成された導波管型導波路Ｂ１と、導体層１７，２１および導体層１７，２１間を導通させる導通体ＴＨによって構成された導体壁で囲まれて多層基板内ＰＣに導波管型導波路Ｂ１に沿って形成された導波管型導波路Ｂ２とを備え、各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２は、長さ方向に沿った同一方向側の端部がそれぞれ閉塞されると共に各端部において導体層１７に配設された結合窓３１を介して互いに連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばマイクロ波やミリ波などの電磁波（高周波信号）を対象とする折返し導波路構造を備えたフィルタに関するものである。

折返し導波路の構造として、特開平９−１９９９０１号公報に開示された折返し導波管が知られている。この折返し導波管によれば、方形導波管を折り返して構成したことにより、小形で安定した性能のアンテナを構成することが可能となっている。
特開平９−１９９９０１号公報（第１，７頁、第１図）

ところで、近年では、移動体通信技術等の進歩により、通信に利用される電波の周波数帯域がＧＨｚ帯のような高周波域に拡がり、通信に利用される通信機器の小形化も進んでいる。このため、この種の通信機器において使用される高周波用のフィルタに対して、さらなる小形化への対応が求められている。このうち、小形化の要求に対しては、上記公報に開示の折返し導波管の構成を採用することにより、フィルタの占有面積を低減して対応することも考えられる。しかしながら、上記公報に開示の折返し導波管では、方形導波管を使用するため、要求を十分に満足させ得る小形化の達成が困難であるという問題点が存在する。

一方、最近では、誘電体層を挟んで配設された一対のグランド電極と、この各グランド電極間に配設されてこれらを導通させるスルーホール（導通体）とを用いて構成されて、電磁波を伝搬可能な導波管型導波路が開発されており、この導波管型導波路を利用することによってフィルタの大幅な小形化が実現されている。ところで、本願発明者は、フィルタをさらに小形化すべく、この導波管型導波路を利用したフィルタに上記公報に開示の折返し導波管の構成を適用することを考えた。この場合、折返し導波管型導波路を構成する一方の導波管型導波路と、他方の導波管型導波路とを、共通の一対のグランド電極間に形成する構成を採用することを検討した。しかしながら、この構成では、グランド電極を平面視した状態において各導波管型導波路が並設されることになるため、この折返し導波管型導波路を用いたフィルタを多層基板内に形成した際のフィルタの平面視外形が大きくなるという課題が存在する。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、折返し導波管型導波路を利用しつつ平面視状態の外形を小形化し得るフィルタを提供することを主目的とする。

本発明に係るフィルタは、誘電体層を挟んで互いに対向して配設された第１および第２のグランド電極並びに当該各グランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて多層基板内に形成された第１の導波管型導波路と、前記第１および第２のグランド電極のうちの一方のグランド電極、誘電体層を挟んで当該一方のグランド電極に対向して配設された第３のグランド電極、並びに当該一方のグランド電極および当該第３のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて前記多層基板内に前記第１の導波管型導波路に沿って形成された第２の導波管型導波路とを備え、前記各導波管型導波路は、長さ方向に沿った同一方向側の端部がそれぞれ閉塞されると共に当該各端部において前記一方のグランド電極に配設された結合窓を介して互いに連結されている。

この場合、前記各導波管型導波路については、前記同一方向側の端部を除く他の部位において、前記一方のグランド電極に配設された他の結合窓を介して互いに連結することができる。

また、本発明に係るフィルタは、誘電体層を挟んで互いに対向して配設された第１および第２のグランド電極並びに当該各グランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて多層基板内に形成された第１の導波管型導波路と、前記第１および第２のグランド電極のうちの一方のグランド電極、誘電体層を挟んで当該一方のグランド電極に対向して配設された第３のグランド電極、並びに当該一方のグランド電極および当該第３のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて前記多層基板内に前記第１の導波管型導波路に沿って形成された第２の導波管型導波路と、前記第１および第２のグランド電極のうちの他方のグランド電極、前記第３のグランド電極、並びに当該他方のグランド電極および当該第３のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて前記多層基板内に形成されると共に前記各導波管型導波路における長さ方向に沿った同一方向側の端部に配設された共振器とを備え、前記各導波管型導波路は、前記同一方向側の端部が前記共振器を介して互いに連結されている。

この場合、前記各導波管型導波路については、前記一方のグランド電極に配設された結合窓を介して互いに連結させることができる。

また、前記第１および第２のグランド電極のうちの他方のグランド電極と同層に配設されると共に前記第１の導波管型導波路に接続されて電磁波を当該第１の導波管型導波路に入力する入力線路と、前記第３のグランド電極と同層であって前記一方のグランド電極を挟んで前記入力線路に対向して配設されると共に前記第２の導波管型導波路に接続されて当該第２の導波管型導波路からの前記電磁波を出力する出力線路とを備え、前記入力線路および前記出力線路については、前記一方のグランド電極に形成された結合窓を介して互いに結合させることができる。

また、本発明に係るフィルタは、グランド電極と誘電体層とを交互に複数積層して構成された多層基板内に一対の導波管型導波路が配設され、前記各導波管型導波路は、前記誘電体層を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極と、当該一対のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁とで囲まれて形成された共振器を前記多層基板の積層方向に沿って複数積み重ねて構成されると共に、相互間に位置する前記導体壁を共有して互いに平行な状態で配設され、かつ、前記積層方向に沿った同一方向側の端部において互いの前記共振器同士が相互間に位置する前記導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結されて構成されている。

この場合、前記各導波管型導波路を構成して前記各端部における前記共振器以外の前記共振器同士については、相互間に位置する前記導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結することができる。

また、本発明に係るフィルタは、グランド電極と誘電体層とを交互に複数積層して構成された多層基板内に一対の導波管型導波路が配設されると共に当該各導波管型導波路における当該多層基板の積層方向に沿った同一方向側の各端部に共振器が配設され、前記共振器は、前記誘電体層を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極と、当該一対のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁とで囲まれて形成され、前記各導波管型導波路は、前記誘電体層を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極と、当該一対のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁とで囲まれて形成された共振器を当該多層基板の積層方向に沿って複数積み重ねて構成されると共に、相互間に位置する前記導体壁を共有して互いに平行な状態で配設され、かつ、当該共振器が前記各端部に配設された前記共振器を介して互いに連結することによって互いに連結されている。

この場合、前記各導波管型導波路を構成する前記各共振器同士については、相互間に位置する前記導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結することができる。

本発明に係るフィルタによれば、第１の導波管型導波路および第２の導波管型導波路を備え、長さ方向に沿った同一方向側の端部をそれぞれ閉塞し、かつこの端部において一方のグランド電極に配設された結合窓を介して互いに連結されるように各導波管型導波路を構成したことにより、第１および第２の導波管型導波路が平面視状態において互いに重なり合う折返し型の導波管型導波路を多層基板内に構成することができる。したがって、グランド電極を平面視した状態でのフィルタの外形を十分に小形化することができる。

また、本発明に係るフィルタによれば、同一方向側の端部を除く他の部位において、一方のグランド電極に配設された他の結合窓を介して各導波管型導波路を互いに連結したことにより、電磁波に対する複数の伝搬経路（マルチパス経路）が形成される結果、減衰極を形成することができる。したがって、この結合窓の形成位置や大きさを適宜設定することにより、所望の周波数特性のフィルタを実現することができる。

本発明に係るフィルタによれば、第１の導波管型導波路、第２の導波管型導波路、および共振器を備え、同一方向側の端部が共振器を介して互いに連結されるように各導波管型導波路を構成したことにより、グランド電極を平面視した状態において、第１の導波管型導波路上に第２の導波管型導波路を折り返して重ねた状態で両導波管型導波路を多層基板内に形成することができる。したがって、グランド電極を平面視した状態での外形を十分に小形化することができる。

また、本発明に係るフィルタによれば、一方のグランド電極に配設された結合窓を介して各導波管型導波路を互いに連結したことにより、電磁波に対する複数の伝搬経路（マルチパス経路）が形成される結果、減衰極を形成することができる。したがって、この結合窓の形成位置や大きさを適宜設定することにより、所望の周波数特性のフィルタを実現することができる。

さらに、本発明に係るフィルタによれば、一方のグランド電極に形成された結合窓を介して入力線路と出力線路とを互いに結合したことにより、電磁波に対する複数の伝搬経路（マルチパス経路）を入力線路と出力線路との間に形成して、新たな減衰極を形成することができる。したがって、さまざまな周波数特性のフィルタを実現することができる。

本発明に係るフィルタによれば、多層基板内に一対の導波管型導波路を配設し、この各導波管型導波路については、一対のグランド電極と導体壁とで囲まれて形成された共振器を多層基板の積層方向に沿って複数積み重ねると共に、相互間に位置する導体壁を共有して互いに平行な状態で配設し、かつ、積層方向に沿った同一方向側の端部において互いの共振器同士が相互間に位置する導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結して構成したことにより、グランド電極に対して直交する方向に沿って第１および第２の導波管型導波路を多層基板内に形成することができる。このため、グランド電極を平面視した状態において第１および第２の導波管型導波路同士を重ねることはできないものの、平面視した状態での各導波管型導波路自体の外形を十分に小形化することができる。したがって、グランド電極を平面視した状態でのフィルタの外形を十分小形化することができる。

また、本発明に係るフィルタによれば、各導波管型導波路を構成する共振器のうちの各端部における共振器以外の共振器同士について、相互間に位置する導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結したことにより、電磁波に対する複数の伝搬経路（マルチパス経路）が形成される結果、減衰極を形成することができる。したがって、この結合窓の形成位置や大きさを適宜設定することにより、所望の周波数特性のフィルタを実現することができる。

本発明に係るフィルタによれば、多層基板内に一対の導波管型導波路と共振器とを配設し、この共振器については、一対のグランド電極と導体壁とで囲んで形成し、各導波管型導波路については、一対のグランド電極と導体壁とで囲まれて形成された共振器を多層基板の積層方向に沿って複数積み重ねると共に、相互間に位置する導体壁を共有して互いに平行な状態で配設し、かつ、共振器が各端部に配設された共振器を介して互いに連結することによって互いに連結したことにより、グランド電極に対して直交する方向に沿って第１および第２の導波管型導波路を多層基板内に形成することができる。このため、グランド電極を平面視した状態において第１および第２の導波管型導波路同士を重ねることはできないものの、平面視した状態での各導波管型導波路自体の外形を十分に小形化することができる。さらに、グランド電極を平面視した状態において、多層基板の積層方向に沿った同一方向側の各端部に配設された共振器の占有面積の範囲内に各導波管型導波路を含ませることができるため、その共振器を設けた構成であっても外形の大形化を回避することができる。したがって、グランド電極を平面視した状態でのフィルタの外形を十分小形化することができる。

また、本発明に係るフィルタによれば、各導波管型導波路を構成する各共振器同士について、相互間に位置する導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結したことにより、電磁波に対する複数の伝搬経路（マルチパス経路）が形成される結果、減衰極を形成することができる。したがって、この結合窓の形成位置や大きさを適宜設定することにより、所望の周波数特性のフィルタを実現することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るフィルタの好適な形態について説明する。

最初に、本発明に係るフィルタの構成について、図面を参照して説明する。

フィルタ１は、図１に示すように、入力線路２、複数（一例として４つ）の共振器３，４，５，６、および出力線路７を備え、多層基板（一例として５層基板）ＰＣ内に形成されている。なお、図１では、説明の理解を容易にするために、後述する導通体や導体層を、その一部を切り欠いたり、省略したりした状態で表している。

多層基板ＰＣは、図１，２に示すように、第１の誘電体層Ａ１、第１の誘電体層Ａ１の表面（同図中の上面。第１のプレーンＰ１）上に形成された第１の導体層１１、第１の誘電体層Ａ１の裏面（同図中の下面。第２のプレーンＰ２）上に形成された第２〜第５の導体層１２，１３，１４，１５、第２の誘電体層Ａ２、第２の誘電体層Ａ２の裏面（同図中の下面。第３のプレーンＰ３）上に形成された第６および第７の導体層１６，１７、第３の誘電体層Ａ３、第３の誘電体層Ａ３の裏面（同図中の下面。第４のプレーンＰ４）上に形成された第８〜第１１の導体層１８，１９，２０，２１、第４の誘電体層Ａ４、および第４の誘電体層Ａ４の裏面（同図中の下面。第５のプレーンＰ５）上に形成された第１２の導体層２２が、この順序で積層されて構成されている。この場合、第２〜第４の導体層１２〜１４は、第３の導体層１３を中心として互いに平行に配設され、第１の誘電体層Ａ１の中心側に位置するそれぞれの端部が第５の導体層１５に接続されている。第６の導体層１６は、第２の誘電体層Ａ２の中心側に位置する端部が第７の導体層１７に接続されている。第８〜第１０の導体層１８〜２０は、第９の導体層１９を中心として互いに平行に配設され、第３の誘電体層Ａ３の中心側に位置するそれぞれの端部が第１１の導体層２１に接続されている。

第１の導体層１１は、第１の誘電体層Ａ１を挟んで第２〜第４の導体層１２〜１４と対向する位置に配設されている。第６の導体層１６は、第２の誘電体層Ａ２を挟んで第２〜第４の導体層１２〜１４と対向すると共に、第３の誘電体層Ａ３を挟んで第８〜第１０の導体層１８〜２０と対向する位置に配設されている。第７の導体層１７は、第２の誘電体層Ａ２を挟んで第５の導体層１５と対向すると共に、第３の誘電体層Ａ３を挟んで第１１の導体層２１と対向する位置に配設されている。第１２の導体層２２は、第４の誘電体層Ａ４を挟んで第８〜第１０の導体層１８〜２０と対向する位置に配設されている。また、第２のプレーンＰ２上の各導体層１２〜１４は、それぞれ、第４のプレーンＰ４上の各導体層１８〜２０と同一形状に形成されると共に、第３のプレーンＰ３上に形成された第６の導体層１６を挟んで各導体層１８〜２０と対向している。また、第２のプレーンＰ２上の第５の導体層１５は、第４のプレーンＰ４上の導体層２１と同一形状に形成されると共に、第３のプレーンＰ３上に形成された第７の導体層１７を挟んで導体層２１と対向している。

また、第１の導体層１１と、第２のプレーンＰ２上に形成された第２〜第５の導体層１２，１３，１４，１５とは、図１，２に示すように、第１の誘電体層Ａ１を貫通すると共に第１の導体層１１の３辺（多層基板ＰＣ内部の３辺）に沿って配設された複数の導通体（メタライズされたスルーホールまたはビアホール）ＴＨによって互いに導通させられている。第６の導体層１６および第７の導体層１７は、第６の導体層１６における入力線路２の先端に対向する部位を除く周縁に沿って、かつ第２の誘電体層Ａ２を貫通して配設された複数の導通体ＴＨによって、第２、第４および第５の導体層１２，１４，１５にそれぞれ導通させられている。また、第８、第１０および第１１の導体層１８，２０，２１は、図２に示すように、第２のプレーンＰ２と第３のプレーンＰ３との間に配設された導通体ＴＨと同じように配列された複数の導通体ＴＨによって、第６および第７の導体層１６，１７の周縁と導通させられている。第１２の導体層２２と、第４のプレーンＰ４上に形成された第８〜第１１の導体層１８，１９，２０，２１とは、第４の誘電体層Ａ４を貫通すると共に第１２の導体層２２の３辺（多層基板ＰＣ内部の３辺）に沿って配設された複数の導通体ＴＨによって互いに導通させられている。この場合、各誘電体層Ａ１〜Ａ４に配設された各導通体ＴＨによって互いに導通させられた第１の導体層１１、第２の導体層１２、第４〜第８の導体層１４〜１８、第１０〜１２の導体層２０〜２２は、これらのうちの少なくとも１つが接地されることにより、それぞれがグランド電位に規定されてグランド電極を構成する。これらグランド電極のうちの、第７の導体層１７が本発明における第１および第２のグランド電極のうちの一方（第２のグランド電極）に相当し、第５の導体層１５が本発明における第１および第２のグランド電極のうちの他方（第１のグランド電極）に相当する。また、第１１の導体層２１が本発明における第３のグランド電極に相当する。

また、各誘電体層Ａ１〜Ａ４に配設（配列）された各導通体ＴＨは、伝搬する電磁波が漏洩しないように、その間隔が所定値以下（例えば電磁波の波長の１／４以下）に設定されており、擬似的な導体壁として機能する。なお、第３の導体層１３を挟んで配設された第２の導体層１２および第４の導体層１４と、第９の導体層１９を挟んで配設された第８の導体層１８および第１０の導体層２０も、それぞれに接続された各導通体ＴＨと共に擬似的な導体壁の一部を構成する。

入力線路２は、第５の導体層１５と同層に形成された第３の導体層１３によって構成（配設）されると共に、各誘電体層Ａ１，Ａ２を介して、各導体層１１，１６と、第２および第４の導体層１２，１４およびこれらの導体層１２，１４に接続された複数の導通体ＴＨで構成される擬似的な一対の導体壁とで挟まれることにより、ＴＥＭモードの電磁波を伝送するコプレーナ線路に形成されている。この場合、入力線路２は、導波管型導波路Ｂ１に接続されて電磁波を導波管型導波路Ｂ１に入力する。また、第２の誘電体層Ａ２を挟んで互いに対向して配設された第５の導体層１５および第７の導体層１７と、これらの導体層１５，１７を導通させる複数の導通体ＴＨで構成される導体壁とで囲まれた領域は、ＴＥモードの電磁波を伝搬する導波管型導波路Ｂ１（本発明における第１の導波管型導波路）を構成する。また、導波管型導波路Ｂ１の内部には、第２の誘電体層Ａ２を貫通して配設されて各導体層１５，１７を導通させる複数（本例では２本）の導通体ＴＨ１が配設されている。これにより、導波管型導波路Ｂ１は各導通体ＴＨ１によって区画された２つの領域をその内部に備えた構成となり、入力線路２側の領域が共振器３を構成し、他方の領域が共振器４を構成する。

同様にして、第３の誘電体層Ａ３を挟んで互いに対向して配設された第７の導体層１７および第１１の導体層２１と、各導体層１７，２１を導通させる複数の導通体ＴＨで構成される導体壁とで囲まれた領域は、ＴＥモードの電磁波を伝搬する導波管型導波路Ｂ２（本発明における第２の導波管型導波路）を構成する。また、導波管型導波路Ｂ２の内部には、第３の誘電体層Ａ３を貫通して配設されて各導体層１７，２１を導通させる複数（本例では２本）の導通体ＴＨ２が配設されている。これにより、導波管型導波路Ｂ２は各導通体ＴＨ２によって区画された２つの領域をその内部に備えた構成となり、第９の導体層１９側の領域が共振器６を構成し、他方の領域が共振器５を構成する。また、多層基板ＰＣの積層方向に対して互いに上下に位置する共振器４および共振器５は、第７の導体層１７（つまりＨ面）に設けられた結合窓（一例として磁気的結合窓）３１を介して互いに連結されている。この場合、結合窓３１は、一例としてＨ面結合窓として形成されている。出力線路７は、第１１の導体層２１と同層に形成された第９の導体層１９によって構成（配設）されると共に、各誘電体層Ａ３，Ａ４を介して、各導体層１６，２２と、第８および第１０の導体層１８，２０およびこれらの導体層１８，２０に接続された複数の導通体ＴＨで構成される擬似的な一対の導体壁とで挟まれることにより、ＴＥＭモードの電磁波を伝送するコプレーナ線路に形成されている。この場合、出力線路７は、導波管型導波路Ｂ２に接続されて電磁波を導波管型導波路Ｂ２から出力する。なお、各導体層１１，２２は、一例として、それらの面積を、第２および第４の導体層１２，１４（第８および第１０の導体層１８，２０）を覆うに必要最低限の広さに形成したが、少なくともこの面積以上に形成されていればよく、例えば、図２に示す第１のプレーンＰ１および第５のプレーンＰ５の全域に亘る広さに形成することもできる。

以上のように、多層基板ＰＣの積層方向に沿って、出力線路７の上方に入力線路２を積層し、共振器６の上に共振器３を積層し、かつ共振器５の上に共振器４を積層した構成を採用したことにより、フィルタ１は、多層基板ＰＣの積層方向に沿って第７の導体層１７を共有した状態で互いに重なるように積層されると共に長さ方向（入力線路２および出力線路７の長さ方向と平行な方向）に沿った同一方向側の端部（図１，２中の右方向の端部）が導通体ＴＨによる導体壁でそれぞれ閉塞された導波管型導波路Ｂ１および導波管型導波路Ｂ２を備えると共に、各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２がこの端部において結合窓３１を介して互いに連結されることによって全体として折返し型の導波管型導波路として形成された構成を備えている。また、このフィルタ１では、両導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２が、第３のプレーンＰ３を基準面として、ほぼ面対称に形成されている。

次に、フィルタ１の動作について、図３，４を参照して説明する。なお、図３では、理解を容易にするために、上述した擬似的な導体壁を構成する各導通体ＴＨの一部および各導体層１２，１４，１８，２０の図示を省略している。

このフィルタ１では、同図に示すように、ＴＥＭモードの電磁波Ｗ１が入力線路２に入力された際に、この電磁波Ｗ１は、ＴＥモードの電磁波Ｗ２として共振器３に入力する。次いで、電磁波Ｗ２は、結合窓として機能する各導通体ＴＨ１，ＴＨ１間の隙間を経由して共振器４に伝搬される。その後、電磁波Ｗ２は、結合窓３１を経由して共振器５に伝搬され、さらに、結合窓として機能する各導通体ＴＨ２，ＴＨ２間の隙間を経由して共振器６に伝搬された後に、ＴＥＭモードの電磁波Ｗ３として出力線路７から出力される。この際に、各共振器３，４，５，６では、その構造に応じた共振周波数帯域の電磁波Ｗ２のみが通過し、共振周波数帯域外の電磁波は入力側に反射される。したがって、フィルタ１は、例えば、図５に示すような特性を備えた帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）として機能する。なお、図５では、実線が電磁波の通過特性を示し、破線が電磁波の反射特性を示している。この点に関して、後述する図７でも同様である。

このように、このフィルタ１によれば、第２の誘電体層Ａ２を挟んで互いに対向して配設された各導体層１５，１７およびこの各導体層１５，１７間を導通させる複数の導通体ＴＨで囲まれた導波管型導波路Ｂ１と、第３の誘電体層Ａ３を挟んで互いに対向して配設された各導体層１７，２１およびこの各導体層１７，２１間を導通させる複数の導通体ＴＨで囲まれた導波管型導波路Ｂ２とを多層基板ＰＣの積層方向に沿って積層すると共に、結合窓３１を介して両導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を同一方向側の端部で互いに連結したことにより、複数（このフィルタ１では２つ）の導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２が平面視状態において互いに重なり合う折返し型の導波管型導波路を構成することができる。したがって、導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２が重なり合う分、多層基板ＰＣの積層方向に対して直交する方向に沿って各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を平面的に配設する従来の構成と比較して、フィルタ１を平面視した際（積層方向から見た際）の面積（外形）を十分に小さく（約半分に）することができる。また、このフィルタ１によれば、入力線路２および出力線路７を多層基板ＰＣ内に形成したことにより、多層基板ＰＣ単体で入出力部を有するフィルタを構成することができる。

なお、本発明は、上記した構成に限定されない。例えば、上記のフィルタ１では、５層の多層基板ＰＣを用いて、その内部に２つの導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を多層基板ＰＣの積層方向に沿って積層して形成した例を挙げて説明したが、６層以上の多層基板ＰＣを用いて、その内部に３つ以上の導波管型導波路を積層方向に沿って積層して形成し、各導波管型導波路を結合窓で連結する構成を採用することもできる。

また、上記の構成では、入力線路２から入力した電磁波Ｗ１のうちの結合窓３１を通過した電磁波Ｗ２のみが出力線路７から出力される構成（つまり、電磁波の伝搬経路が１つの構成）を例に挙げて説明したが、例えば、図６に示すフィルタ１Ａのように、結合窓３１の他に、第６の導体層１６における入力線路２と出力線路７とで挟まれた領域（他の部位）に他の結合窓３２を配設して、この結合窓３２を介して入力線路２と出力線路７とを互いに結合させる構成を採用することもできる。つまり、複数の伝搬経路（いわゆるマルチパス）を有するフィルタを構成することができる。この構成を採用することにより、入力線路２から入力した電磁波Ｗ１のうちの、結合窓３２を通過することなく導波管型導波路Ｂ１から結合窓３１および導波管型導波路Ｂ２を経由して出力線路７まで伝搬する電磁波Ｗ２と、結合窓３２を通過して出力線路７に伝搬する電磁波Ｗ４との間に位相差を生じさせることができ、しかも結合窓３１，３２の大きさや形成位置を調整することによってこの位相差を調整することができる。したがって、これらの電磁波Ｗ２，Ｗ４の位相差を１８０度に設定することにより、各電磁波Ｗ２，Ｗ４の一部同士を打ち消し合わせることができるため、フィルタ１に減衰極を形成することができる。この減衰極を形成したフィルタ１Ａの周波数特性を図７に示す。同図に示す周波数特性から明らかなように、結合窓３１と共に結合窓３２を配設したことにより、通過周波数帯域の低周波側に減衰極が形成されて、結合窓３１のみを形成したフィルタ１の周波数特性（図５参照）と比較して、通過周波数帯域の低周波側における減衰の立ち下がりを一層急峻に調整することができる。したがって、このような結合窓３２の形成位置や大きさを適宜設定することにより、所望の周波数特性のフィルタを実現することができる。なお、他の結合窓３２としては、上述した部位以外に配設することもできる。例えば、図８に示すフィルタ１Ｂのように、第７の導体層１７における共振器３と共振器６とで挟まれた領域に結合窓３２を配設することもできる。また、この結合窓３２を２つ以上配設することもできる。なお、図６，８に示すフィルタ１Ａ，１ｂについては、フィルタ１と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略している。

また、上記の構成では、導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を、その長さ方向に沿った同一方向側の端部において第７の導体層１７（各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２が共有する導体層）に形成した結合窓３１を介して直接連結した構成について説明したが、結合窓３１を第７の導体層１７に形成する構成に代えて、図９，１０に示すフィルタ１Ｃのように、導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２の長さ方向に沿った同一方向側の端部に配設した共振器３３を備え、共振器３３を介して両導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を連結して構成することもできる。なお、フィルタ１Ｃは、その基本構成がフィルタ１とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。このフィルタ１Ｃでは、各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２の同一方向側の端部（図９，１０中の右方向の端部）の前方において、第５の導体層１５および第１１の導体層２１をさらに同方向に延出させ、かつ第５の導体層１５および第１１の導体層２１における各延出部位の周縁（共振器４，５に接する縁部を除く）に沿って各延出部位間を導通させる複数の導通体ＴＨを配設することにより、第５の導体層１５および第１１の導体層２１における各延出部位と、複数の導通体ＴＨで構成される導体壁とで共振器３３が構成されている。この場合、共振器３３の厚みは、共振器４，５の各厚みの合計と同じになる。また、共振器３３と各共振器４，５との各境界部分には導通体ＴＨ３，ＴＨ４がそれぞれ複数配設され、共振器３３と各共振器４，５とは、結合窓として機能する各導通体ＴＨ３，ＴＨ４間の隙間を経由して互いに連結されている。

このフィルタ１Ｃでは、図１０に示すように、ＴＥＭモードの電磁波Ｗ１が入力線路２に入力された際に、この電磁波Ｗ１は、ＴＥモードの電磁波Ｗ２として共振器３に入力する。次いで、電磁波Ｗ２は、結合窓として機能する導通体ＴＨ１間の隙間を経由して共振器４に伝搬され、さらに結合窓として機能する導通体ＴＨ３間の隙間を経由して共振器３３に伝搬される。共振器３３に伝搬した電磁波Ｗ２は、結合窓として機能する導通体ＴＨ４間の隙間を経由して共振器５に伝搬され、さらに結合窓として機能する導通体ＴＨ２間の隙間を経由して共振器６に伝搬された後に、ＴＥＭモードの電磁波Ｗ３として出力線路７から出力される。このフィルタ１Ｃでも、フィルタ１と比較して共振器３３の分だけ外形が大型化するものの、各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２が平面視状態で互いに重なり合うため、その外形を十分に小形化することができる。

また、このフィルタ１Ｃにおいても、上記したフィルタ１Ａと同様にして、第６の導体層１６における入力線路２と出力線路７とで挟まれた領域に上記した他の結合窓３２を配設する（例えば、位置ＰＯ１に配設する）構成を採用することもできるし、上記したフィルタ１Ｂと同様にして、第７の導体層１７における共振器３と共振器６とで挟まれた領域に他の結合窓３２を配設する（例えば、位置ＰＯ２に配設する）こともできる。さらに、フィルタ１Ｃにおいて、第７の導体層１７における共振器４と共振器５とで挟まれた領域に他の結合窓３２を配設する（例えば、位置ＰＯ３に配設する）こともできる。これらの構成のうちの少なくとも１つを採用することにより、フィルタ１Ｃをベースとして、複数の伝搬経路（いわゆるマルチパス）を有して、減衰極が形成されたフィルタを構成することができる。このように構成することで、新たな減衰極を形成することができる結果、さまざまな周波数特性のフィルタを実現することができる。

また、上記したフィルタ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、多層基板ＰＣ内に導体層と平行に各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を配設する構成を採用したが、導体層に対して直交する方向に沿って多層基板ＰＣ内に導波管型導波路を配設することによっても、小形のフィルタを多層基板ＰＣ内に構成することができる。

フィルタ１Ｄは、図１１，１２に示すように、入力線路２、導波管型導波路Ｂ３を構成する２つの共振器４１，４２、導波管型導波路Ｂ４を構成する２つの共振器４３，４４、および出力線路７を備え、多層基板（一例として４層基板）ＰＣ１内に形成されている。なお、同図では、説明の理解を容易にするために、後述する導通体を省略した状態で表している。また、フィルタ１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

多層基板ＰＣ１は、図１２に示すように、第１の誘電体層Ａ１、第１の誘電体層Ａ１の表面（同図中の上面。第１のプレーンＰ１）上に形成された導体層５１、第１の誘電体層Ａ１の裏面（同図中の下面。第２のプレーンＰ２）上に形成された３つの導体層５２，５３，５４、第２の誘電体層Ａ２、第２の誘電体層Ａ２の裏面（同図中の下面。第３のプレーンＰ３）上に形成された３つの導体層５５，５６，５７、第３の誘電体層Ａ３、および第３の誘電体層Ａ３の裏面（同図中の下面。第４のプレーンＰ４）上に形成された２つの導体層５８，５９が、この順序で積層されて構成されている。この場合、各導体層５１，５２，５５は、互いの平面形状が同一に設定されると共に、導体層５２に対して各導体層５１，５５がそれぞれ対向するようにして配設されている。また、導体層５６，５７は、導体層５５の両側に配設されると共に、それぞれの端部が導体層５５における一対の対向辺（図１１において、斜め左上および斜め右下の対向辺）のほぼ中央部位にそれぞれ接続されている。また、各導体層５３，５８は互いに対向して配設されると共に、導体層５６が各導体層５３，５８間に配設されている。また、各導体層５４，５９は互いに対向して配設されると共に、導体層５７が各導体層５４，５９間に配設されている。

また、各導体層５１，５２のそれぞれの周縁（四辺）には、第１の誘電体層Ａ１を貫通して両導体層５１，５２を導通させる複数の導通体（図示せず）が配設されている。また、各導体層５２，５５のそれぞれの周縁（四辺）にも、導体層５５における各導体層５６，５７が接続された部位およびその近傍を除き、第２の誘電体層Ａ２を貫通して両導体層５５，５２を導通させる複数の導通体（図示せず）が配設されている。また、各導体層５３，５８における導体層５６の長さ方向と平行な各縁部にも、第２の誘電体層Ａ２および第３の誘電体層Ａ３を貫通して両導体層５３，５８を導通させる複数の導通体（図示せず）が配設されている。同様にして、各導体層５４，５９における導体層５７の長さ方向と平行な各縁部にも、第２の誘電体層Ａ２および第３の誘電体層Ａ３を貫通して両導体層５４，５９を導通させる複数の導通体（図示せず）が配設されている。これらの各導通体は、その間隔が所定値以下（例えば電磁波の波長の１／４以下）に設定されて擬似的な導体壁として機能する。また、各導体層５１〜５９は、これらのうちの少なくとも１つが接地されることにより、それぞれがグランド電位に規定されてグランド電極を構成する。

また、導体層５５の中央部分には、図１１，１２に示すように、第２の誘電体層Ａ２を貫通して導体層５２，５５を導通させる複数の導通体ＴＨ５が、導体層５６，５７の長さ方向と直交する方向に沿って一列に配設されている。各導通体ＴＨ５もまた、その間隔が所定値以下（例えば電磁波の波長の１／４以下）に設定されて擬似的な導体壁として機能する。これにより、導体層５２、導体層５５、および両導体層５２，５５の周縁に形成された導通体による導体壁で囲まれた領域が導通体ＴＨ５で２分されることにより、この領域内に共振器４１および共振器４４が形成される。一方、導体層５１の中央部分には、同図に示すように、第１の誘電体層Ａ１を貫通して導体層５１，５２を導通させる複数（同図では一例として２本）の導通体ＴＨ６が、導体層５６，５７の長さ方向と直交する方向に沿って一列に配設されている。これにより、導体層５１、導体層５２、および両導体層５１，５２の周縁に形成された導通体による導体壁で囲まれた領域が導通体ＴＨ６で２分されることにより、この領域内に共振器４２および共振器４３が形成される。この場合、導通体ＴＨ６の隙間が、両共振器４２，４３を連結する結合窓として機能する。また、各共振器４１，４２は、導体層５２における互いに共有する部位に形成された結合窓６０を介して連結されることにより、全体として一つの導波管型導波路Ｂ３を構成する。また、各共振器４３，４４は、導体層５２における互いに共有する部位に形成された結合窓６１を介して連結されて、全体として他の一つの導波管型導波路Ｂ４を構成する。したがって、各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４は、積層方向に沿った同一方向側（図１２中の上方向側）の端部に位置する互いの共振器４２，４３同士が導通体ＴＨ６の隙間（本発明における導体壁に形成された結合窓）を介して連結されて構成されている。以上の構成要素を有するこのフィルタ１Ｄでは、両導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４が、導通体ＴＨ５，ＴＨ６の形成面を基準として、ほぼ面対称に形成されている。

入力線路２は、導体層５６によって構成されると共に、各誘電体層Ａ２，Ａ３を介して、各導体層５３，５８、および各導体層５３，５８を導通させる導通体で構成された擬似的な一対の導体壁で挟まれることにより、ＴＥＭモードの電磁波を伝送するコプレーナ線路に形成されている。出力線路７は、導体層５７によって構成されると共に、各誘電体層Ａ２，Ａ３を介して、各導体層５４，５９、および各導体層５４，５９を導通させる導通体で構成された擬似的な一対の導体壁で挟まれることにより、入力線路２と同様に、ＴＥＭモードの電磁波を伝送するコプレーナ線路に形成されている。

このフィルタ１Ｄでは、図１１，１２に示すように、ＴＥＭモードの電磁波Ｗ１が入力線路２に入力された際に、この電磁波Ｗ１は、ＴＥモードの電磁波Ｗ２として共振器４１に入力する。次いで、電磁波Ｗ２は、結合窓６０を経由して共振器４２に伝搬され、さらに導通体ＴＨ６間の隙間を経由して共振器４３に伝搬される。その後、電磁波Ｗ２は、結合窓６１を経由して共振器４４に伝搬された後、ＴＥＭモードの電磁波Ｗ３として出力線路７から出力される。

このように、このフィルタ１Ｄによれば、各導体層５１〜５９に対して直交する方向に沿って一対の導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４を多層基板ＰＣ１内に形成することができる。このため、各導体層５１〜５９を平面視した状態において、各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４同士を重ねることはできないものの、導波管型導波路Ｂ３を構成する共振器４１と共振器４２とを重なることができ、かつ導波管型導波路Ｂ４を構成する共振器４３と共振器４４とを重ねることができる。したがって、平面視した状態での各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４自体の外形を小さくすることができる結果、フィルタ１Ｄを十分に小形化することができる。

また、このフィルタ１Ｄをベースとして、図１３に示すように、一部の導通体ＴＨ５を取り除くなどして導通体ＴＨ５によって形成された導体壁に結合窓６２を形成することにより、フィルタ１Ａ，１Ｂと同様の複数の伝搬経路（いわゆるマルチパス）を有するフィルタ１Ｅを構成することができる。

さらに、このフィルタ１Ｄをベースとして、図１４に示すように、各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４の積層方向に沿った同一方向側の各端部（同図中の上端部）において、各共振器４２，４３と導体層５１を共有した状態で別の共振器６３を配設することにより、この共振器６３を介して一対の導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４が折り返した状態で連結される構成のフィルタ１Ｆを実現することもできる。なお、フィルタ１Ｄと同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。この場合、５層基板としての多層基板ＰＣ２を使用し、共振器６３は、導体層５１、誘電体層Ａ１の上に積層された誘電体層Ａ０の上面（プレーンＰ０）に導体層５１と対向して配設された導体層６４、および誘電体層Ａ０を貫通するように導体層６４の周縁に配設された複数の図示しない導通体（擬似的な導体壁を構成する）で囲まれて構成されている。また、導体層５１における共振器４２と共振器６３との共有部位、および共振器４３と共振器６３との共有部位には、結合窓６５，６６がそれぞれ形成されている。

このフィルタ１Ｆでは、同図に示すように、共振器４１内のＴＥモードの電磁波Ｗ２は、結合窓６０、共振器４２、導通体ＴＨ６間の隙間、共振器４３、結合窓６１を経由して共振器４４に達する伝搬経路と、結合窓６０、共振器４２、結合窓６５、共振器６３、結合窓６６、共振器４３、結合窓６１を経由して共振器４４に達する伝搬経路の２つの経路を伝搬する。したがって、フィルタ１Ｆは、複数（２つ）の伝搬経路（いわゆるマルチパス）を有するフィルタとして機能する。さらに、このフィルタ１Ｆでは、導通体ＴＨ５に結合窓を形成することにより、３つ目の伝搬経路を形成することもできる。一方、各導通体ＴＨ５，ＴＨ６の間隔を、例えば電磁波Ｗ２の波長の１／４以下に設定することにより、フィルタ１Ｆをベースとして、マルチパスを有しないフィルタを実現することもできる。

このフィルタ１Ｆによれば、導体層６４（グランド電極）を平面視した状態において導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４同士を重ねることはできないものの、平面視した状態での各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４自体の外形を十分に小形化することができる。さらに、導体層６４を平面視した状態において、共振器６３の占有面積の範囲内に各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４を含ませることができるため、共振器６３を設けた構成であっても、導体層６４（グランド電極）を平面視した状態におけるフィルタ１Ｆの大形化を回避して、十分小形化することができる。

なお、上記したフィルタ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆでは、２つの共振器で各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を構成した例について説明したが、各導波管型導波路Ｂ１〜Ｂ４を３つ以上の共振器で構成することもできるのは勿論である。また、各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を同数の共振器で構成した例について説明したが、例えば導波管型導波路Ｂ１を２個の共振器で構成すると共に、導波管型導波路Ｂ２を３個の共振器で構成する等、各導波管型導波路Ｂ１，Ｂ２を異なる数の共振器で構成することもできる。同様にして、各導波管型導波路Ｂ３，Ｂ４についても、各々を異なる数の共振器で構成することができる。また、入力線路２および出力線路７をコプレーナ線路で形成した例について上記したが、マイクロストリップ線路やストリップ線路で形成することもできる。

フィルタ１の構成を示す斜視図である。フィルタ１の分解斜視図である。フィルタ１の構成を簡略した斜視図である。図３に示すフィルタ１のＸ−Ｘ線断面図である。周波数と減衰量との関係を示すフィルタ１の周波数特性図である。フィルタ１Ａの構成および動作を説明するための断面図である。周波数と減衰量との関係を示すフィルタ１Ａの周波数特性図である。フィルタ１Ｂの構成および動作を説明するための断面図である。フィルタ１Ｃの構成を示す斜視図である。図９に示すフィルタ１ＣのＸ１−Ｘ１線断面図である。フィルタ１Ｄの構成を示す斜視図である。図１１に示すフィルタ１ＤのＸ２−Ｘ２線断面図である。フィルタ１Ｅの構成を示す斜視図である。フィルタ１Ｆの断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｆフィルタ
２入力線路
７出力線路
１１〜２２導体層
３１〜３２，６０〜６２，６５，６６結合窓
３３共振器
５１〜５９，６４導体層
Ａ０〜Ａ４誘電体層
Ｂ１〜Ｂ４導波管型導波路
ＰＣ，ＰＣ１，ＰＣ２多層基板

Claims

誘電体層を挟んで互いに対向して配設された第１および第２のグランド電極並びに当該各グランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて多層基板内に形成された第１の導波管型導波路と、
前記第１および第２のグランド電極のうちの一方のグランド電極、誘電体層を挟んで当該一方のグランド電極に対向して配設された第３のグランド電極、並びに当該一方のグランド電極および当該第３のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて前記多層基板内に前記第１の導波管型導波路に沿って形成された第２の導波管型導波路とを備え、
前記各導波管型導波路は、長さ方向に沿った同一方向側の端部がそれぞれ閉塞されると共に当該各端部において前記一方のグランド電極に配設された結合窓を介して互いに連結されているフィルタ。
前記各導波管型導波路は、前記同一方向側の端部を除く他の部位において、前記一方のグランド電極に配設された他の結合窓を介して互いに連結されている請求項１記載のフィルタ。
誘電体層を挟んで互いに対向して配設された第１および第２のグランド電極並びに当該各グランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて多層基板内に形成された第１の導波管型導波路と、
前記第１および第２のグランド電極のうちの一方のグランド電極、誘電体層を挟んで当該一方のグランド電極に対向して配設された第３のグランド電極、並びに当該一方のグランド電極および当該第３のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて前記多層基板内に前記第１の導波管型導波路に沿って形成された第２の導波管型導波路と、
前記第１および第２のグランド電極のうちの他方のグランド電極、前記第３のグランド電極、並びに当該他方のグランド電極および当該第３のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁で囲まれて前記多層基板内に形成されると共に前記各導波管型導波路における長さ方向に沿った同一方向側の端部に配設された共振器とを備え、
前記各導波管型導波路は、前記同一方向側の端部が前記共振器を介して互いに連結されているフィルタ。
前記各導波管型導波路は、前記一方のグランド電極に配設された結合窓を介して互いに連結されている請求項３記載のフィルタ。
前記第１および第２のグランド電極のうちの他方のグランド電極と同層に配設されると共に前記第１の導波管型導波路に接続されて電磁波を当該第１の導波管型導波路に入力する入力線路と、
前記第３のグランド電極と同層であって前記一方のグランド電極を挟んで前記入力線路に対向して配設されると共に前記第２の導波管型導波路に接続されて当該第２の導波管型導波路からの前記電磁波を出力する出力線路とを備え、
前記入力線路および前記出力線路は、前記一方のグランド電極に形成された結合窓を介して互いに結合している請求項１から４のいずれかに記載のフィルタ。
グランド電極と誘電体層とを交互に複数積層して構成された多層基板内に一対の導波管型導波路が配設され、
前記各導波管型導波路は、前記誘電体層を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極と、当該一対のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁とで囲まれて形成された共振器を前記多層基板の積層方向に沿って複数積み重ねて構成されると共に、相互間に位置する前記導体壁を共有して互いに平行な状態で配設され、かつ、前記積層方向に沿った同一方向側の端部において互いの前記共振器同士が相互間に位置する前記導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結されて構成されているフィルタ。
前記各導波管型導波路を構成して前記各端部における前記共振器以外の前記共振器同士は、相互間に位置する前記導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結されている請求項６記載のフィルタ。
グランド電極と誘電体層とを交互に複数積層して構成された多層基板内に一対の導波管型導波路が配設されると共に当該各導波管型導波路における当該多層基板の積層方向に沿った同一方向側の各端部に共振器が配設され、
前記共振器は、前記誘電体層を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極と、当該一対のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁とで囲まれて形成され、
前記各導波管型導波路は、前記誘電体層を挟んで互いに対向して配設された一対のグランド電極と、当該一対のグランド電極間を導通させる導通体によって構成された導体壁とで囲まれて形成された共振器を当該多層基板の積層方向に沿って複数積み重ねて構成されると共に、相互間に位置する前記導体壁を共有して互いに平行な状態で配設され、かつ、当該共振器が前記各端部に配設された前記共振器を介して互いに連結することによって互いに連結されているフィルタ。
前記各導波管型導波路を構成する前記各共振器同士は、相互間に位置する前記導体壁に形成された結合窓を介して互いに連結されている請求項８記載のフィルタ。