JP7021552B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、誘電体共振器、ならびに複数の誘電体共振器を含む誘電体フィルタに関する。

現在、第５世代移動通信システム（以下、５Ｇと言う。）の規格化が進められている。５Ｇでは、周波数帯域を拡大するために、１０ＧＨｚ以上の周波数帯域、特に、１０～３０ＧＨｚの準ミリ波帯や３０～３００ＧＨｚのミリ波帯の利用が検討されている。

通信装置に用いられる電子部品には、複数の共振器を含むバンドパスフィルタがある。１０ＧＨｚ以上の周波数帯域に用いられるバンドパスフィルタとしては、複数の誘電体共振器を含む誘電体フィルタが有望である。

一般的に、誘電体共振器は、誘電体よりなる共振器本体部と、共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、シールド部とを備えている。周囲誘電体部は、共振器本体部を構成する誘電体よりも比誘電率が小さい誘電体によって構成されている。シールド部は、共振器本体部とシールド部との間に周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように共振器本体部の周囲に配置され、電磁界を閉じ込める機能を有する。

特許文献１には、誘電体基体と、誘電体基体に埋設された複数の誘電体共振器と、外導体膜とを含む誘電体フィルタが記載されている。外導体膜は、誘電体基体の外面の一部を覆っている。特許文献１における複数の誘電体共振器の各々は、上記の共振器本体部に対応する。特許文献１における誘電体基体と外導体膜は、それぞれ、上記の周囲誘電体部とシールド部に対応する。

誘電体共振器に求められる性能の一つには、温度の変化に伴う共振周波数の変化が小さいこと、すなわち共振周波数の温度係数が小さいことが挙げられる。

特許文献２と特許文献３には、共振器本体部を構成するのに用いられる誘電体材料であって、共振周波数の温度係数の絶対値が小さい材料が記載されている。なお、特許文献２，３に記載されている共振周波数の温度係数は、誘電体材料の共振周波数の温度係数のことであり、誘電体共振器の共振周波数とは異なる。

特開２００６－２３８０２７号公報 国際公開第２０１２／０８６７４０号 特開２００５－２００２６９号公報

特許文献２，３には、金属ケース内に共振器本体部が設けられ、金属ケースと共振器本体部の間は空気で満たされた構造の誘電体共振器または誘電体フィルタが記載されている。特許文献２，３に記載された誘電体材料は、このような構造の誘電体共振器または誘電体フィルタにおける共振器本体部を構成するのに適したものである。

しかし、共振器本体部の周囲に、空気以外の誘電体材料よりなる周囲誘電体部が存在する構造の誘電体共振器では、共振器本体部を構成する誘電体材料の共振周波数の温度係数の絶対値を小さくしただけでは、必ずしも、誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値が小さくなるとは限らないという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値を小さくすることができるようにした誘電体共振器および誘電体フィルタを提供することにある。

本発明の第１の観点の誘電体共振器は、第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる共振器本体部と、第１の比誘電率よりも小さい第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなり、共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、導体よりなるシールド部とを備えている。シールド部は、共振器本体部とシールド部との間に周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように、共振器本体部の周囲に配置されている。２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数と２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の一方は正の値であり、他方は負の値である。

第１の観点の誘電体共振器において、２５～８５℃における誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値は、２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値および２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値よりも小さくてもよい。

また、第１の観点の誘電体共振器において、２５～８５℃における誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値は、３３ｐｐｍ／℃以下であってもよいし、１０ｐｐｍ／℃以下であってもよい。

また、第１の観点の誘電体共振器において、共振器本体部は、シールド部に接していなくてもよい。

本発明の第１の観点の誘電体フィルタは、複数の誘電体共振器を含んでいる。また、第１の観点の誘電体フィルタは、それぞれ第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなり、複数の誘電体共振器に対応する複数の共振器本体部と、第１の比誘電率よりも小さい第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなり、複数の共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、導体よりなるシールド部とを備えている。シールド部は、複数の共振器本体部とシールド部との間に周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように、複数の共振器本体部の周囲に配置されている。複数の誘電体共振器の各々は、それに対応する複数の共振器本体部のうちの１つと周囲誘電体部の少なくとも一部とシールド部によって構成されている。２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数と２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の一方は正の値であり、他方は負の値である。

第１の観点の誘電体フィルタにおいて、複数の共振器本体部の各々は、シールド部に接していなくてもよい。

本発明の第２の観点の誘電体共振器は、第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなる共振器本体部と、第１の比誘電率よりも小さく且つ１よりも大きい第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなり、共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、導体よりなるシールド部とを備えている。シールド部は、共振器本体部とシールド部との間に周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように、共振器本体部の周囲に配置されている。２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値と２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値は、いずれも３３ｐｐｍ／℃以下である。

第２の観点の誘電体共振器において、２５～８５℃における誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値は、３３ｐｐｍ／℃以下であってもよい。

また、第２の観点の誘電体共振器において、２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値と２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値は、いずれも１０ｐｐｍ／℃以下であってもよい。この場合、２５～８５℃における誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であってもよい。

また、第２の観点の誘電体共振器において、共振器本体部は、シールド部に接していなくてもよい。

本発明の第２の観点の誘電体フィルタは、複数の誘電体共振器を含んでいる。また、第２の観点の誘電体フィルタは、それぞれ第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなり、複数の誘電体共振器に対応する複数の共振器本体部と、第１の比誘電率よりも小さく且つ１よりも大きい第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなり、複数の共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、導体よりなるシールド部とを備えている。シールド部は、複数の共振器本体部とシールド部との間に周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように、複数の共振器本体部の周囲に配置されている。複数の誘電体共振器の各々は、それに対応する複数の共振器本体部のうちの１つと周囲誘電体部の少なくとも一部とシールド部によって構成されている。２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値と２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値は、いずれも３３ｐｐｍ／℃以下である。

第２の観点の誘電体フィルタにおいて、複数の共振器本体部の各々は、シールド部に接していなくてもよい。

本発明の第１の観点の誘電体共振器および誘電体フィルタ、ならびに本発明の第２の観点の誘電体共振器および誘電体フィルタによれば、第１の誘電体の共振周波数の温度係数と第２の誘電体の共振周波数の温度係数が所定の要件を満たすことにより、誘電体共振器の共振周波数の温度係数の絶対値を小さくすることが可能になるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタの内部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタの内部を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタの内部を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタの等価回路を示す回路図である。 図１に示した周囲誘電体部における１層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における２層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における３層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における４層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における５層目ないし８層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における９層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における１０層目ないし３０層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における３１層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 図１に示した周囲誘電体部における３２層目の誘電体層のパターン形成面を示す平面図である。 第１の実施例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示す特性図である。 第１の比較例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示す特性図である。 第２の実施例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示す特性図である。 第３の実施例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示す特性図である。 第３の比較例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示す特性図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１ないし図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る誘電体フィルタの内部を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る誘電体フィルタの内部を示す側面図である。図３は、本実施の形態に係る誘電体フィルタの内部を示す平面図である。図４は、本実施の形態に係る誘電体フィルタの等価回路を示す回路図である。

本実施の形態に係る誘電体フィルタ１は、バンドパスフィルタの機能を有している。図４に示したように、誘電体フィルタ１は、第１の入出力ポート５Ａと、第２の入出力ポート５Ｂと、複数の誘電体共振器と、第１の入出力ポート５Ａと第２の入出力ポート５Ｂとを容量結合させるためのキャパシタＣ１０とを備えている。複数の誘電体共振器の各々は、本実施の形態に係る誘電体共振器である。

キャパシタＣ１０は、第１の入出力ポート５Ａに接続された第１端と第２の入出力ポート５Ｂに接続された第２端とを有し、第１の入出力ポート５Ａと第２の入出力ポート５Ｂとの間に設けられている。

複数の誘電体共振器は、回路構成上第１の入出力ポート５Ａと第２の入出力ポート５Ｂの間に設けられ、回路構成上隣接する２つの誘電体共振器が磁気結合するように構成されている。なお、本出願において、「回路構成上」という表現は、物理的な構成における配置ではなく、回路図上での配置を指すために用いている。

本実施の形態では特に、図４に示したように、誘電体フィルタ１が４個の誘電体共振器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを備えている例を示す。誘電体共振器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、回路構成上、第１の入出力ポート５Ａ側からこの順に配置されている。誘電体共振器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、誘電体共振器２Ａ，２Ｂが回路構成上隣接して磁気結合し、誘電体共振器２Ｂ，２Ｃが回路構成上隣接して磁気結合し、誘電体共振器２Ｃ，２Ｄが回路構成上隣接して磁気結合するように構成されている。誘電体共振器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの各々は、インダクタンスとキャパシタンスを有している。

以下、回路構成上第１の入出力ポート５Ａに最も近い誘電体共振器２Ａを第１の入出力段共振器２Ａとも言い、回路構成上第２の入出力ポート５Ｂに最も近い誘電体共振器２Ｄを第２の入出力段共振器２Ｄとも言う。また、回路構成上第１の入出力段共振器２Ａと第２の入出力段共振器２Ｄの間に位置する２つの誘電体共振器２Ｂ，２Ｃを、中間共振器２Ｂ，２Ｃとも言う。

図４に示したように、誘電体フィルタ１は、更に、第１の移相器１１Ａと第２の移相器１１Ｂを備えている。第１の移相器１１Ａと第２の移相器１１Ｂの各々は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせるものである。以下、第１の移相器１１Ａと第２の移相器１１Ｂの各々における位相の変化量を位相変化量と言う。

第１の移相器１１Ａは、回路構成上第１の入出力ポート５Ａと第１の入出力段共振器２Ａの間に設けられている。第１の移相器１１Ａは、第１の入出力段共振器２Ａに対して容量結合するように構成されている。図４において、符号Ｃ１１Ａを付したキャパシタの記号は、第１の移相器１１Ａと第１の入出力段共振器２Ａの間の容量結合を表している。

第２の移相器１１Ｂは、回路構成上第２の入出力ポート５Ｂと第２の入出力段共振器２Ｄの間に設けられている。第２の移相器１１Ｂは、第２の入出力段共振器２Ｄに対して容量結合するように構成されている。図４において、符号Ｃ１１Ｂを付したキャパシタの記号は、第２の移相器１１Ｂと第２の入出力段共振器２Ｄの間の容量結合を表している。

また、図１ないし図３に示したように、誘電体フィルタ１は、第１および第２の入出力ポート５Ａ，５Ｂ、誘電体共振器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ、キャパシタＣ１０および第１および第２の移相器１１Ａ，１１Ｂを構成するための構造体２０を備えている。

構造体２０は、それぞれ第１の比誘電率εｒ１を有する第１の誘電体よりなり、複数の誘電体共振器に対応する複数の共振器本体部と、第１の比誘電率εｒ１よりも小さい第２の比誘電率εｒ２を有する第２の誘電体よりなり、複数の共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部４とを含んでいる。第１の誘電体と第２の誘電体は、例えばセラミックである。本実施の形態では特に、構造体２０は、４個の誘電体共振器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに対応する４個の共振器本体部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを含んでいる。

以下、第１の入出力段共振器２Ａに対応する共振器本体部３Ａを第１の入出力段共振器本体部３Ａとも言い、第２の入出力段共振器２Ｄに対応する共振器本体部３Ｄを第２の入出力段共振器本体部３Ｄとも言う。また、中間共振器２Ｂ，２Ｃに対応する共振器本体部３Ｂ，３Ｃを中間共振器本体部３Ｂ，３Ｃとも言う。

本実施の形態では、周囲誘電体部４は、積層された複数の誘電体層からなる積層体によって構成されている。ここで、図１ないし図３に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、複数の誘電体層の積層方向（図１では上側に向かう方向）を、Ｚ方向とする。

周囲誘電体部４は、外面を有する直方体形状をなしている。周囲誘電体部４の外面は、Ｚ方向における互いに反対側に位置する下面４ａおよび上面４ｂと、下面４ａと上面４ｂを接続する４つの側面４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆとを含んでいる。側面４ｃ，４ｄは、Ｙ方向における互いに反対側に位置している。側面４ｅ，４ｆは、Ｘ方向における互いに反対側に位置している。

図１に示した例では、共振器本体部３Ａ～３Ｄの各々は、中心軸がＺ方向に向いた円柱形状を有している。しかし、共振器本体部３Ａ～３Ｄの各々の形状は、円柱形状に限られず、例えば四角柱形状であってもよい。また、共振器本体部３Ａ～３Ｄの各々は、それぞれ第１の誘電体よりなる複数本の棒状部材の集合体によって構成されていてもよい。

共振器本体部３Ａ～３Ｄは、共振器本体部３Ａ，３Ｂが磁気結合し、共振器本体部３Ｂ，３Ｃが磁気結合し、共振器本体部３Ｃ，３Ｄが磁気結合するように構成されている。

図１に示したように、構造体２０は、更に、それぞれ導体よりなる分離導体層６とシールド部７を含んでいる。

分離導体層６は、共振器本体部３Ａ～３Ｄが存在する領域とキャパシタＣ１０が存在する領域とを分離する。

シールド部７は、共振器本体部３Ａ～３Ｄとシールド部７との間に周囲誘電体部４の少なくとも一部が介在するように、共振器本体部３Ａ～３Ｄの周囲に配置されている。

本実施の形態では、分離導体層６は、シールド部７の一部を兼ねている。シールド部７は、分離導体層６とシールド導体層７２と接続部７１とを含んでいる。なお、図３では、シールド導体層７２を省略している。

分離導体層６とシールド導体層７２は、周囲誘電体部４の内部において、Ｚ方向に互いに離れた位置に配置されている。分離導体層６は、周囲誘電体部４の下面４ａの近くに配置されている。シールド導体層７２は、周囲誘電体部４の上面４ｂの近くに配置されている。共振器本体部３Ａ～３Ｄは、構造体２０内における、分離導体層６とシールド導体層７２との間の領域に配置されている。共振器本体部３Ａ～３Ｄの各々は、分離導体層６に最も近い下端面と、シールド導体層７２に最も近い上端面とを有している。

接続部７１は、分離導体層６とシールド導体層７２を電気的に接続している。接続部７１は、複数のスルーホール列７１Ｔを含んでいる。複数のスルーホール列７１Ｔの各々は、直列に接続された２つ以上のスルーホールを含んでいる。分離導体層６、シールド導体層７２および接続部７１は、共振器本体部３Ａ～３Ｄを囲むように配置されている。共振器本体部３Ａ～３Ｄの各々は、シールド部７に接していない。

図１および図３に示したように、第１の入出力段共振器本体部３Ａと第２の入出力段共振器本体部３Ｄは、中間共振器本体部３Ｂ，３Ｃのいずれをも介することなく物理的に隣接している。共振器本体部３Ａ，３Ｄは、周囲誘電体部４の側面４ｃの近傍において、Ｘ方向に並んでいる。共振器本体部３Ｂ，３Ｃは、周囲誘電体部４の側面４ｄの近傍において、Ｘ方向に並んでいる。

図１に示したように、構造体２０は、更に、それぞれ導体よりなる仕切り部８、グランド層９および接続部１２を含んでいる。

仕切り部８は、第１の入出力段共振器本体部３Ａと第２の入出力段共振器本体部３Ｄの間に磁気結合が生じないようにするためのものである。仕切り部８は、第１の入出力段共振器本体部３Ａと第２の入出力段共振器本体部３Ｄの間を通過するように設けられている。仕切り部８は、分離導体層６とシールド導体層７２を電気的に接続している。仕切り部８は、複数のスルーホール列８Ｔを含んでいる。複数のスルーホール列８Ｔの各々は、直列に接続された２つ以上のスルーホールを含んでいる。

グランド層９は、周囲誘電体部４の下面４ａに配置されている。接続部１２は、グランド層９と分離導体層６を電気的に接続している。接続部１２は、複数のスルーホール列１２Ｔを含んでいる。複数のスルーホール列１２Ｔの各々は、直列に接続された２つ以上のスルーホールを含んでいる。

Ｚ方向から見たグランド層９、分離導体層６およびシールド導体層７２の形状は、いずれも矩形である。

図１に示したように、構造体２０は、更に、それぞれ導体よりなる結合調整部１３，１４，１５を含んでいる。

結合調整部１３は、共振器本体部３Ａ，３Ｂの間の磁気結合の大きさを調整するためのものである。結合調整部１４は、共振器本体部３Ｂ，３Ｃの間の磁気結合の大きさを調整するためのものである。結合調整部１５は、共振器本体部３Ｃ，３Ｄの間の磁気結合の大きさを調整するためのものである。結合調整部１３，１４，１５の各々は、分離導体層６とシールド導体層７２を電気的に接続している。

図１に示した例では、結合調整部１３は、１つのスルーホール列１３Ｔを含んでいる。結合調整部１４は、複数のスルーホール列１４Ｔを含んでいる。結合調整部１５は、１つのスルーホール列１５Ｔを含んでいる。スルーホール列１３Ｔ，１４Ｔ，１５Ｔの各々は、直列に接続された２つ以上のスルーホールを含んでいる。

誘電体共振器２Ａは、共振器本体部３Ａと周囲誘電体部４の少なくとも一部とシールド部７によって構成されている。誘電体共振器２Ｂは、共振器本体部３Ｂと周囲誘電体部４の少なくとも一部とシールド部７によって構成されている。誘電体共振器２Ｃは、共振器本体部３Ｃと周囲誘電体部４の少なくとも一部とシールド部７によって構成されている。誘電体共振器２Ｄは、共振器本体部３Ｄと周囲誘電体部４の少なくとも一部とシールド部７によって構成されている。

本実施の形態では、誘電体共振器２Ａ～２Ｄの各々の共振モードは、ＴＭモードである。誘電体共振器２Ａ～２Ｄによって発生する電磁界は、共振器本体部３Ａ～３Ｄの内部および外部に存在する。シールド部７は、共振器本体部３Ａ～３Ｄの外部の電磁界を、シールド部７によって囲まれた領域内に閉じ込める機能を有する。

次に、図５ないし図１３を参照して、周囲誘電体部４を構成する複数の誘電体層と、この複数の誘電体層に形成された複数の導体層および複数のスルーホールの構成の一例について説明する。この例では、周囲誘電体部４は、積層された３２層の誘電体層を有している。以下、この３２層の誘電体層を、下から順に１層目ないし３２層目の誘電体層と呼ぶ。また、１層目ないし３２層目の誘電体層を符号３１～６２で表す。図５ないし図１２において、複数の小さな円は複数のスルーホールを表している。

図５は、１層目の誘電体層３１のパターン形成面を示している。誘電体層３１のパターン形成面には、グランド層９と、第１の入出力ポート５Ａを構成する導体層３１１と、第２の入出力ポート５Ｂを構成する導体層３１２が形成されている。グランド層９には、２つの円形の孔９ａ，９ｂが形成されている。導体層３１１は孔９ａの内側に配置され、導体層３１２は孔９ｂの内側に配置されている。

また、誘電体層３１には、導体層３１１に接続されたスルーホール３１Ｔ１と、導体層３１２に接続されたスルーホール３１Ｔ２が形成されている。誘電体層３１には、更に、複数のスルーホール列１２Ｔの一部を構成する複数のスルーホール１２Ｔ１が形成されている。図５において、スルーホール３１Ｔ１，３１Ｔ２以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール１２Ｔ１である。複数のスルーホール１２Ｔ１は、グランド層９に接続されている。

図６は、２層目の誘電体層３２のパターン形成面を示している。誘電体層３２のパターン形成面には、それぞれＸ方向に長い導体層３２１，３２２が形成されている。導体層３２１，３２２の各々は、互いに反対側に位置する第１端と第２端を有している。導体層３２１の第１端と導体層３２２の第１端は、互いに対向している。導体層３２１における第１端の近傍部分には、図５に示したスルーホール３１Ｔ１が接続されている。導体層３２２における第１端の近傍部分には、図５に示したスルーホール３１Ｔ２が接続されている。

また、誘電体層３２には、導体層３２１における第２端の近傍部分に接続されたスルーホール３２Ｔ１と、導体層３２２における第２端の近傍部分に接続されたスルーホール３２Ｔ２が形成されている。誘電体層３２には、更に、複数のスルーホール列１２Ｔの一部を構成する複数のスルーホール１２Ｔ２が形成されている。図６において、スルーホール３２Ｔ１，３２Ｔ２以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール１２Ｔ２である。複数のスルーホール１２Ｔ２には、図５に示した複数のスルーホール１２Ｔ１が接続されている。

図７は、３層目の誘電体層３３のパターン形成面を示している。誘電体層３３のパターン形成面には、Ｘ方向に長い導体層３３１が形成されている。導体層３３１の一部は、誘電体層３２を介して導体層３２１における第１端の近傍部分に対向している。導体層３３１の他の一部は、誘電体層３２を介して導体層３２２における第１端の近傍部分に対向している。

また、誘電体層３３には、スルーホール３３Ｔ１，３３Ｔ２と、複数のスルーホール列１２Ｔの一部を構成する複数のスルーホール１２Ｔ３が形成されている。スルーホール３３Ｔ１，３３Ｔ２には、それぞれ図６に示したスルーホール３２Ｔ１，３２Ｔ２が接続されている。図７において、スルーホール３３Ｔ１，３３Ｔ２以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール１２Ｔ３である。複数のスルーホール１２Ｔ３には、図６に示した複数のスルーホール１２Ｔ２が接続されている。

図８は、４層目の誘電体層３４のパターン形成面を示している。誘電体層３４のパターン形成面には、分離導体層６が形成されている。分離導体層６には、２つの矩形の孔６ａ，６ｂが形成されている。

また、誘電体層３４には、スルーホール３４Ｔ１，３４Ｔ２が形成されている。誘電体層３４には、更に、それぞれスルーホール列８Ｔ，１３Ｔ，１４Ｔ，１５Ｔ，７１Ｔの一部を構成するスルーホール８Ｔ１，１３Ｔ１，１４Ｔ１，１５Ｔ１，７１Ｔ１が形成されている。図８において、スルーホール３４Ｔ１，３４Ｔ２，８Ｔ１，１３Ｔ１，１４Ｔ１，１５Ｔ１以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール７１Ｔ１である。

スルーホール３４Ｔ１は孔６ａの内側に配置され、スルーホール３４Ｔ２は孔６ｂの内側に配置されている。スルーホール３４Ｔ１，３４Ｔ２には、それぞれ図７に示したスルーホール３３Ｔ１，３３Ｔ２が接続されている。

図８において、スルーホール３４Ｔ１，３４Ｔ２以外の全てのスルーホールは、分離導体層６に接続されている。分離導体層６は、矩形の外縁を有している。複数のスルーホール７１Ｔ１は、分離導体層６のうち、外縁の近傍の部分に接続されている。

図９は、５層目ないし８層目の誘電体層３５～３８のパターン形成面を示している。誘電体層３５～３８の各々には、スルーホール３５Ｔ１，３５Ｔ２が形成されている。誘電体層３５～３８の各々には、更に、それぞれスルーホール列８Ｔ，１３Ｔ，１４Ｔ，１５Ｔ，７１Ｔの一部を構成するスルーホール８Ｔ２，１３Ｔ２，１４Ｔ２，１５Ｔ２，７１Ｔ２が形成されている。図９において、スルーホール３５Ｔ１，３５Ｔ２，８Ｔ２，１３Ｔ２，１４Ｔ２，１５Ｔ２以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール７１Ｔ２である。

５層目の誘電体層３５に形成されたスルーホール３５Ｔ１，３５Ｔ２，８Ｔ２，１３Ｔ２，１４Ｔ２，１５Ｔ２，７１Ｔ２には、それぞれ図８に示したスルーホール３４Ｔ１，３４Ｔ２，８Ｔ１，１３Ｔ１，１４Ｔ１，１５Ｔ１，７１Ｔ１が接続されている。誘電体層３５～３８では、上下に隣接する同じ符号のスルーホール同士が互いに接続されている。

図１０は、９層目の誘電体層３９のパターン形成面を示している。誘電体層３９のパターン形成面には、導体層３９１，３９２が形成されている。導体層３９１，３９２には、それぞれ８層目の誘電体層３８に形成されたスルーホール３５Ｔ１，３５Ｔ２が接続されている。

また、誘電体層３９には、それぞれスルーホール列８Ｔ，１３Ｔ，１４Ｔ，１５Ｔ，７１Ｔの一部を構成するスルーホール８Ｔ３，１３Ｔ３，１４Ｔ３，１５Ｔ３，７１Ｔ３が形成されている。図１０において、スルーホール８Ｔ３，１３Ｔ３，１４Ｔ３，１５Ｔ３以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール７１Ｔ３である。

誘電体層３９に形成されたスルーホール８Ｔ３，１３Ｔ３，１４Ｔ３，１５Ｔ３，７１Ｔ３には、それぞれ８層目の誘電体層３８に形成されたスルーホール８Ｔ２，１３Ｔ２，１４Ｔ２，１５Ｔ２，７１Ｔ２が接続されている。

図１１は、１０層目ないし３０層目の誘電体層４０～６０のパターン形成面を示している。誘電体層４０～６０の各々には、それぞれスルーホール列８Ｔ，１３Ｔ，１４Ｔ，１５Ｔ，７１Ｔの一部を構成するスルーホール８Ｔ４，１３Ｔ４，１４Ｔ４，１５Ｔ４，７１Ｔ４が形成されている。図１１において、スルーホール８Ｔ４，１３Ｔ４，１４Ｔ４，１５Ｔ４以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール７１Ｔ４である。

１０層目の誘電体層４０に形成されたスルーホール８Ｔ４，１３Ｔ４，１４Ｔ４，１５Ｔ４，７１Ｔ４には、それぞれ図１０に示したスルーホール８Ｔ３，１３Ｔ３，１４Ｔ３，１５Ｔ３，７１Ｔ３が接続されている。誘電体層４０～６０では、上下に隣接する同じ符号のスルーホール同士が互いに接続されている。

共振器本体部３Ａ～３Ｄは、誘電体層４０～６０を貫通するように設けられている。図１０に示した導体層３９１は、誘電体層３９を介して共振器本体部３Ａの下端面に対向している。図１０に示した導体層３９２は、誘電体層３９を介して共振器本体部３Ｄの下端面に対向している。

図１２は、３１層目の誘電体層６１のパターン形成面を示している。誘電体層６１には、それぞれスルーホール列８Ｔ，１３Ｔ，１４Ｔ，１５Ｔ，７１Ｔの一部を構成するスルーホール８Ｔ５，１３Ｔ５，１４Ｔ５，１５Ｔ５，７１Ｔ５が形成されている。図１２において、スルーホール８Ｔ５，１３Ｔ５，１４Ｔ５，１５Ｔ５以外の複数のスルーホールは、全てスルーホール７１Ｔ５である。

誘電体層６１に形成されたスルーホール８Ｔ５，１３Ｔ５，１４Ｔ５，１５Ｔ５，７１Ｔ５には、それぞれ３０層目の誘電体層６０に形成されたスルーホール８Ｔ４，１３Ｔ４，１４Ｔ４，１５Ｔ４，７１Ｔ４が接続されている。

図１３は、３２層目の誘電体層６２のパターン形成面を示している。誘電体層６２のパターン形成面には、シールド導体層７２が形成されている。シールド導体層７２には、図１２に示したスルーホール８Ｔ５，１３Ｔ５，１４Ｔ５，１５Ｔ５，７１Ｔ５が接続されている。

周囲誘電体部４は、図５に示した誘電体層３１のパターン形成面が周囲誘電体部４の下面４ａになるように、誘電体層３１～６２が積層されて構成されている。

図４に示したキャパシタＣ１０は、図７に示した導体層３３１と、図６に示した導体層３２１，３２２と、これらの間の誘電体層３２とによって構成されている。キャパシタＣ１０は、構造体２０内における、分離導体層６とグランド層９との間の領域に配置されている。前述の通り、共振器本体部３Ａ～３Ｄは、構造体２０内における、分離導体層６とシールド導体層７２との間の領域に配置されている。このように、分離導体層６は、共振器本体部３Ａ～３Ｄが存在する領域とキャパシタＣ１０が存在する領域とを分離している。

接続部１２を構成する複数の複数のスルーホール列１２Ｔのうちの一部のスルーホール列１２Ｔは、キャパシタＣ１０を構成する導体層３２１，３２２，３３１を囲うように配置されている。

図２に示したように、導体層３２１と導体層３９１は、直列に接続されたスルーホール３２Ｔ１，３３Ｔ１，３４Ｔ１，３５Ｔ１からなるスルーホール列１１ＡＴによって接続されている。また、導体層３２２と導体層３９２は、直列に接続されたスルーホール３２Ｔ２，３３Ｔ２，３４Ｔ２，３５Ｔ２からなるスルーホール列１１ＢＴによって接続されている。

第１の移相器１１Ａは、導体層３２１とスルーホール列１１ＡＴによって構成されている。第２の移相器１１Ｂは、導体層３２２とスルーホール列１１ＢＴによって構成されている。

導体層３９１は、誘電体層３９を介して共振器本体部３Ａの下端面に対向している。これにより、第１の移相器１１Ａと第１の入出力段共振器２Ａの間の容量結合Ｃ１１Ａが実現されている。導体層３９２は、誘電体層３９を介して共振器本体部３Ｄの下端面に対向している。これにより、第２の移相器１１Ｂと第２の入出力段共振器２Ｄの間の容量結合Ｃ１１Ｂが実現されている。

なお、周囲誘電体部４は、誘電体層３１，３２，３３を含まずに、誘電体層３４～６２からなる積層体によって構成されていてもよい。この場合、誘電体層３１，３２，３３を構成する誘電体の比誘電率は、共振器本体部３Ａ～３Ｄを構成する第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１以上であってもよい。

次に、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１の製造方法について説明する。この製造方法は、後に焼成されて構造体２０となる焼成前積層体を作製する工程と、焼成前積層体を焼成して構造体２０を完成させる工程とを含んでいる。

焼成前積層体を作製する工程では、まず、複数の誘電体層３１～６２となる複数の焼成前のセラミックシートを作製する。次に、複数のスルーホールが形成された誘電体層に対応するセラミックシートに、複数の焼成前のスルーホールを形成する。また、１つ以上の導体層が形成された誘電体層に対応するセラミックシートに、１つ以上の焼成前の導体層を形成する。以下、複数の焼成前のスルーホールと１つ以上の焼成前の導体層の少なくとも一方が形成された後のセラミックシートを焼成前シートと言う。

焼成前積層体を作製する工程では、次に、図１１に示した誘電体層４０～６０に対応する複数の焼成前シートを積層して、焼成前積層体の一部を形成する。次に、この焼成前積層体の一部に、共振器本体部３Ａ～３Ｄを収容するための４つの収容部を形成する。次に、この４つの収容部に共振器本体部３Ａ～３Ｄを収容する。次に、上記焼成前積層体の一部と、焼成前積層体の残りの部分を構成する複数の焼成前シートとを積層して、焼成前積層体を完成させる。

本実施の形態に係る誘電体フィルタ１は、バンドパスフィルタの機能を有している。誘電体フィルタ１は、通過帯域が例えば１０～３０ＧＨｚの準ミリ波帯または３０～３００ＧＨｚのミリ波帯に存在するように設計および構成される。なお、通過帯域は、例えば、挿入損失の最小値から３ｄＢだけ挿入損失が大きくなる２つの周波数の間の周波数帯域である。また、誘電体共振器２Ａ～２Ｄの各々は、共振周波数ｆ０が例えば１０～３０ＧＨｚの準ミリ波帯または３０～３００ＧＨｚのミリ波帯に存在するように設計および構成される。誘電体フィルタ１の通過帯域の中心周波数ｆｃは、誘電体共振器２Ａ～２Ｄの各々の共振周波数ｆ０に依存し、この共振周波数ｆ０に近い。

次に、本実施の形態に係る誘電体共振器２Ａ～２Ｄおよび誘電体フィルタ１の特徴について説明する。本実施の形態では、共振器本体部３Ａ～３Ｄは第１の誘電体によって構成され、周囲誘電体部４は第２の誘電体によって構成されている。２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ１Ｈと、２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ２Ｈの一方は正の値であり、他方は負の値である。

また、本実施の形態では、－４０～２５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ１Ｌと、－４０～２５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ２Ｌの一方は正の値であり、他方は負の値である。

ここで、第１および第２の誘電体を含む誘電体材料の共振周波数の温度係数について説明する。まず、基準温度Ｔrefにおける誘電体材料の共振周波数をｆrefとし、所定の温度Ｔｒにおける誘電体材料の共振周波数をｆｒとする。また、基準温度Ｔrefから温度Ｔｒまでの温度範囲における誘電体材料の共振周波数の温度係数を記号ｔｆで表す。共振周波数の温度係数ｔｆは、下記の式（１）で表される。

ｔｆ＝[(ｆｒ－ｆref)／{ｆref(Ｔｒ－Ｔref)}]×１０⁶（ｐｐｍ／℃） …（１）

温度係数ｔｆ１Ｈは、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを８５℃として、式（１）から求められる第１の誘電体の共振周波数の温度係数である。同様に、温度係数ｔｆ２Ｈは、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを８５℃として、式（１）から求められる第２の誘電体の共振周波数の温度係数である。

また、温度係数ｔｆ１Ｌは、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを－４０℃として、式（１）から求められる第１の誘電体の共振周波数の温度係数である。同様に、温度係数ｔｆ２Ｌは、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを－４０℃として、式（１）から求められる第２の誘電体の共振周波数の温度係数である。

比誘電率や共振周波数が未知の誘電体材料について、本実施の形態における第１の誘電体または第２の誘電体の要件を満たすか否かを判別するためには、その誘電体材料の比誘電率や共振周波数を測定する必要がある。この場合、誘電体材料の比誘電率や共振周波数の測定方法としては、例えば、国際規格ＩＥＣ６１３３８－１－３（１９９９）で規格化されている２誘電体共振器法または国際規格ＩＥＣ６１７８８－７（２００２）で規格化されている１誘電体共振器法を用いることができる。

以下、誘電体共振器２Ａ～２Ｄのうちの任意の１つを誘電体共振器２と言い、１つの誘電体共振器２に対応する１つの共振器本体部を共振器本体部３と言う。本実施の形態では、２５～８５℃における誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数ｔｆ０Ｈと、－４０～２５℃における誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数ｔｆ０Ｌを、以下のように定義する。

温度係数ｔｆ０Ｈは、式（１）におけるｆrefを、基準温度Ｔrefにおける誘電体共振器２の共振周波数ｆ０に置き換え、式（１）におけるｆｒを、所定の温度Ｔｒにおける誘電体共振器２の共振周波数ｆ０に置き換え、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを８５℃として、式（１）から求められる値である。

温度係数ｔｆ０Ｌは、式（１）におけるｆrefを、基準温度Ｔrefにおける誘電体共振器２の共振周波数ｆ０に置き換え、式（１）におけるｆｒを、所定の温度Ｔｒにおける誘電体共振器２の共振周波数ｆ０に置き換え、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを－４０℃として、式（１）から求められる値である。

また、本実施の形態では、２５～８５℃における誘電体フィルタ１の通過帯域の中心周波数ｆｃの温度係数ｔｆｃＨと、－４０～２５℃における誘電体フィルタ１の通過帯域の中心周波数ｆｃの温度係数ｔｆｃＬを、以下のように定義する。

温度係数ｔｆｃＨは、式（１）におけるｆrefを、基準温度Ｔrefにおける中心周波数ｆｃに置き換え、式（１）におけるｆｒを、所定の温度Ｔｒにおける中心周波数ｆｃに置き換え、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを８５℃として、式（１）から求められる値である。

温度係数ｔｆｃＬは、式（１）におけるｆrefを、基準温度Ｔrefにおける中心周波数ｆｃに置き換え、式（１）におけるｆｒを、所定の温度Ｔｒにおける中心周波数ｆｃに置き換え、基準温度Ｔrefを２５℃とし、所定の温度Ｔｒを－４０℃として、式（１）から求められる値である。

誘電体共振器２には、温度の変化に伴う共振周波数ｆ０の変化が小さいこと、すなわち、温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値および温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値が小さいことが求められる。

また、誘電体フィルタ１には、温度の変化に伴う通過帯域の中心周波数ｆｃの変化が小さいこと、すなわち、温度係数ｔｆｃＨの絶対値および温度係数ｔｆｃＬの絶対値が小さいことが求められる。

本実施の形態では、前述の通り、温度係数ｔｆ１Ｈと温度係数ｔｆ２Ｈの一方は正の値であり、他方は負の値である。これにより、本実施の形態によれば、温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値および温度係数ｔｆｃＨの絶対値を小さくすることが可能である。また、本実施の形態では、温度係数ｔｆ１Ｌと温度係数ｔｆ２Ｌの一方は正の値であり、他方は負の値である。これにより、本実施の形態によれば、温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値および温度係数ｔｆｃＬの絶対値を小さくすることが可能である。

以下、温度係数ｔｆ１Ｈと温度係数ｔｆ２Ｈの一方を正の値とし、他方を負の値とすることによって温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値を小さくすることが可能である理由について説明する。

まず、誘電体共振器２の共振周波数ｆ０は、誘電体共振器２の電気長に依存する。誘電体共振器２によって発生する電磁界は、共振器本体部３の内部および外部に存在する。そのため、誘電体共振器２の電気長は、共振器本体部３を構成する第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１と、周囲誘電体部４を構成する第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２とによって変化する。従って、誘電体共振器２の共振周波数ｆ０は、比誘電率εｒ１，εｒ２によって変化する。具体的には、共振周波数ｆ０は、比誘電率εｒ１が大きくなると低くなり、比誘電率εｒ１が小さくなると高くなる。同様に、共振周波数ｆ０は、比誘電率εｒ２が大きくなると低くなり、比誘電率εｒ２が小さくなると高くなる。

一方、第１の誘電体の共振周波数は第１の比誘電率εｒ１によって変化し、第２の誘電体の共振周波数は第２の比誘電率εｒ２によって変化する。具体的には、第１の誘電体の共振周波数は、比誘電率εｒ１が大きくなると低くなり、比誘電率εｒ１が小さくなると高くなる。同様に、第２の誘電体の共振周波数は、比誘電率εｒ２が大きくなると低くなり、比誘電率εｒ２が小さくなると高くなる。

従って、ある温度変化が生じたときに、第１の誘電体の共振周波数が高くなるということは、第１の比誘電率εｒ１が小さくなるということであり、これは、誘電体共振器２に対して共振周波数ｆ０を高くするように作用する。逆に、ある温度変化が生じたときに、第１の誘電体の共振周波数が低くなるということは、第１の比誘電率εｒ１が大きくなるということであり、これは、誘電体共振器２に対して共振周波数ｆ０を低くするように作用する。

同様に、ある温度変化が生じたときに、第２の誘電体の共振周波数が高くなるということは、第２の比誘電率εｒ２が小さくなるということであり、これは、誘電体共振器２に対して共振周波数ｆ０を高くするように作用する。逆に、ある温度変化が生じたときに、第２の誘電体の共振周波数が低くなるということは、第２の比誘電率εｒ２が大きくなるということであり、これは、誘電体共振器２に対して共振周波数ｆ０を低くするように作用する。

従って、温度係数ｔｆ１Ｈと温度係数ｔｆ２Ｈの一方を正の値とし、他方を負の値とすることによって、２５℃から８５℃への温度変化に対する共振周波数ｆ０の変化を抑制すること、すなわち、温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値を小さくすることが可能である。

同じ理由から、温度係数ｔｆ１Ｌと温度係数ｔｆ２Ｌの一方を正の値とし、他方を負の値とすることによって、２５℃から－４０℃への温度変化に対する共振周波数ｆ０の変化を抑制すること、すなわち、温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値を小さくすることが可能である。

また、誘電体フィルタ１の通過帯域の中心周波数ｆｃは、誘電体共振器２の共振周波数ｆ０に依存する。そのため、温度係数ｔｆ１Ｈと温度係数ｔｆ２Ｈの一方を正の値とし、他方を負の値とすることによって、温度係数ｔｆｃＨの絶対値を小さくすることが可能である。同様に、温度係数ｔｆ１Ｌと温度係数ｔｆ２Ｌの一方を正の値とし、他方を負の値とすることによって、温度係数ｔｆｃＬの絶対値を小さくすることが可能である。

温度係数ｔｆ０Ｈは、温度係数ｔｆ１Ｈと温度係数ｔｆ２Ｈの間の値になる。また、温度係数ｔｆ０Ｌは、温度係数ｔｆ１Ｌと温度係数ｔｆ２Ｌの間の値になる。そのため、本実施の形態によれば、ｔｆ１Ｈ，ｔｆ２Ｈ，ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｌの絶対値が大きくても、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨ，ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値を小さくすることが可能である。

温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値は、温度係数ｔｆ１Ｈの絶対値および温度係数ｔｆ２Ｈの絶対値よりも小さいことが好ましい。また、温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値は、温度係数ｔｆ１Ｌの絶対値および温度係数ｔｆ２Ｌの絶対値よりも小さいことが好ましい。

次に、温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値と温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値の好ましい範囲について説明する。まず、温度の変化に伴う誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の変化率の上限の目標値を０．２％とする。２５℃から８５℃への温度変化に対する共振周波数ｆ０の変化率を０．２％とすると、温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値は約３３ｐｐｍ／℃になる。また、２５℃から－４０℃への温度変化に対する共振周波数ｆ０の変化率を０．２％とすると、温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値は約３０ｐｐｍ／℃になる。そのため、温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値は３３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値は３０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値と温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。

本実施の形態に係る誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数は、第１の誘電体の共振周波数の温度係数と第２の誘電体の共振周波数の温度係数とに依存する。このような誘電体共振器２では、第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値を小さくしただけでは、必ずしも、誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数の絶対値が小さくなるとは限らない。また、第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値を小さくしようとすると、第１の誘電体として用いることのできる材料が限られてくる。そのため、比誘電率やＱ値等、第１の誘電体の共振周波数の温度係数以外の特性が犠牲になり、その結果、誘電体共振器２の特性が犠牲になる場合がある。

本実施の形態によれば、第１の誘電体として用いることのできる材料の選択の自由度が増すため、誘電体共振器２の特性を犠牲にすることなく、誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数の絶対値を小さくすることが可能になる。

以下、シミュレーションによる第１の実施例の誘電体フィルタと第１および第２の比較例の誘電体フィルタについて説明する。第１の実施例の誘電体フィルタは、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１の例である。第１および第２の比較例の誘電体フィルタは、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌが本実施の形態における第１および第２の誘電体の要件を満たしてない点を除いて、第１の実施例の誘電体フィルタと同じである。

第１の実施例では、第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１は４０であり、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌはいずれも１２０ｐｐｍ／℃である。また、第１の実施例では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は７．４３であり、温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌはいずれも－６５ｐｐｍ／℃である。

第１の実施例では、温度係数ｔｆ０Ｈは３．２ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆ０Ｌは２．１ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＨは－４．４ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＬは－２．７ｐｐｍ／℃であった。

第１の実施例における上述の複数の温度特性の値を、以下の表１にまとめて示す。

図１４は、第１の実施例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示している。図１４において、横軸は周波数を示し、縦軸は挿入損失を示している。また、図１４において、点線は－４０℃における特性を示している。また、２つの実線のうち、細い方は２５℃における特性を示し、太い方は８５℃における特性を示している。

第１の比較例では、第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１は４０であり、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌはいずれも－６５ｐｐｍ／℃である。また、第１の比較例では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は７．４３であり、温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌはいずれも－６５ｐｐｍ／℃である。このように、第１の比較例では、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌは、いずれも負の値であり、且つ第１の実施例における温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌと等しい。

第１の比較例では、温度係数ｔｆ０Ｈは－６４．６ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆ０Ｌは－６５．４ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＨは－５２．９ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＬは－６６．９ｐｐｍ／℃であった。

第１の比較例における上述の複数の温度特性の値を、以下の表２にまとめて示す。

図１５は、第１の比較例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示している。図１５において、横軸は周波数を示し、縦軸は挿入損失を示している。図１５では、図１４と同様に、－４０℃における特性と、２５℃における特性と、８５℃における特性を、それぞれ、点線と細い実線と太い実線で示している。

第２の比較例では、第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１は４０であり、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌはいずれも１２０ｐｐｍ／℃である。また、第２の比較例では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は７．４３であり、温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌはいずれも１２０ｐｐｍ／℃である。このように、第２の比較例では、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌは、いずれも正の値であり、且つ第１の実施例における温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌと等しい。

第２の比較例では、温度係数ｔｆ０Ｈは１２１．３ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆ０Ｌは１１８．６ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＨは１２２．８ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＬは１０４．７ｐｐｍ／℃であった。

第２の比較例における上述の複数の温度特性の値を、以下の表３にまとめて示す。

第１の比較例と第２の比較例では、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨの値は温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ２Ｈの値に近く、温度係数ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの値は温度係数ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｌの値に近い。そのため、第１の比較例と第２の比較例では、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨの絶対値は、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ２Ｈの絶対値と同程度に大きく、温度係数ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値は、温度係数ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｌの絶対値と同程度に大きい。

これに対し、第１の実施例では、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨ，ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値は、いずれも１０ｐｐｍ／℃以下の小さな値である。このシミュレーションの結果からも、本実施の形態によれば、ｔｆ１Ｈ，ｔｆ２Ｈ，ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｌの絶対値が大きくても、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨ，ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値を小さくすることが可能であることが分かる。

以下、第１の誘電体として用いることのできる第１の誘電体材料の具体例と、第２の誘電体として用いることのできる第２の誘電体材料の具体例について説明する。第１の誘電体は、例えば、第１の誘電体材料の具体例を主成分として含む。第２の誘電体は、例えば、第２の誘電体材料の具体例を主成分として含む。主成分とは、５０重量％以上の成分を言う。

始めに、第１の誘電体の温度係数ｔｆ１Ｈが正の値で、第２の誘電体の温度係数ｔｆ２Ｈが負の値である場合における第１および第２の誘電体材料の具体例について説明する。この場合、第１の誘電体材料の共振周波数の温度係数は正の値であり、第２の誘電体材料の共振周波数の温度係数は負の値である。

共振周波数の温度係数が正の値である第１の誘電体材料の具体例としては、ＢａＯ－Ｎｄ₂Ｏ₃－ＴｉＯ₂系の低温焼成セラミックを挙げることができる。この材料の比誘電率は、例えば、４．６ＧＨｚにおいて７８．３である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば４０ｐｐｍ／℃である。

共振周波数の温度係数が正の値である第１の誘電体材料の他の具体例としては、ＺｎＯ－ＴｉＯ₂系の低温焼成セラミックを挙げることができる。この材料の比誘電率は、例えば、６．９ＧＨｚにおいて３８である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば１２０ｐｐｍ／℃である。

共振周波数の温度係数が負の値である第２の誘電体材料の具体例としては、Ｍｇ₂ＳｉＯ₄の組成の低温焼成セラミックを挙げることができる。この材料の比誘電率は、例えば、１６ＧＨｚにおいて７．４３である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば－６８ｐｐｍ／℃である。

次に、第１の誘電体の温度係数ｔｆ１Ｈが負の値で、第２の誘電体の温度係数ｔｆ２Ｈが正の値である場合における第１および第２の誘電体材料の具体例について説明する。この場合、第１の誘電体材料の共振周波数の温度係数は負の値であり、第２の誘電体材料の共振周波数の温度係数は正の値である。

共振周波数の温度係数が負の値である第１の誘電体材料の具体例としては、０．７（Ｎａ_1/2Ｌａ_1/2）ＴｉＯ₃－０．３（Ｌｉ_1/2Ｓｍ_1/2）ＴｉＯ₃の組成のセラミックを挙げることができる。この材料の比誘電率は、例えば、３ＧＨｚにおいて１１７である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば－１９ｐｐｍ／℃である。

共振周波数の温度係数が正の値である第２の誘電体材料の具体例としては、０．８４Ａｌ₂Ｏ₃－０．１６ＴｉＯ₂の組成のセラミックに４重量％のＭｇＯ－ＣａＯ－ＳｉＯ₂－Ａｌ₂Ｏ₃系ガラスを添加した材料が挙げられる。この材料の比誘電率は、例えば、１１～１３ＧＨｚにおいて９．４である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば約１０ｐｐｍ／℃である。

以下、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１のその他の特徴について説明する。誘電体フィルタ１は、回路構成上隣接する２つの誘電体共振器が磁気結合するように構成された４個の誘電体共振器２Ａ～２Ｄと、第１の入出力ポート５Ａと第２の入出力ポート５Ｂとを容量結合させるためのキャパシタＣ１０とを備えている。このような構成の誘電体フィルタ１によれば、挿入損失の周波数特性において、通過帯域よりも低く通過帯域に近い周波数領域である第１の通過帯域近傍領域に第１の減衰極を生じさせ、通過帯域よりも高く通過帯域に近い周波数領域である第２の通過帯域近傍領域に第２の減衰極を生じさせることができる。なお、第１および第２の減衰極を生じさせるためには、誘電体共振器の数は、４個に限らず偶数個であればよい。

また、誘電体フィルタ１では、第１および第２の移相器１１Ａ，１１Ｂの各々における位相変化量を調整することにより、誘電体フィルタ１の挿入損失の周波数特性を調整することができる。第１および第２の移相器１１Ａ，１１Ｂの各々における位相変化量は、第１および第２の移相器１１Ａ，１１Ｂの各々の長さを変えることによって変えることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、第１の誘電体と第２の誘電体の要件が、第１の実施の形態とは異なる。

本実施の形態では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は、１よりも大きい。また、本実施の形態では、２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ１Ｈの絶対値と、２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ２Ｈの絶対値は、いずれも、３３ｐｐｍ／℃以下である。温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ２Ｈの正負の符号は、同じでもよいし異なっていてもよい。温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ２Ｈの絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。

２５～８５℃における誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値は、３３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。その理由は、第１の実施の形態において説明した通りである。温度係数ｔｆ０Ｈの絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。

また、本実施の形態において、－４０～２５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ１Ｌの絶対値と、－４０～２５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ２Ｌの絶対値は、３０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。温度係数ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｌの正負の符号は、同じでもよいし異なっていてもよい。温度係数ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｌの絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。

－４０～２５℃における誘電体共振器２の共振周波数ｆ０の温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値は、３０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。その理由は、第１の実施の形態において説明した通りである。温度係数ｔｆ０Ｌの絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。

本実施の形態では、温度係数ｔｆ１Ｈの絶対値と温度係数ｔｆ２Ｈの絶対値がいずれも３３ｐｐｍ／℃以下であることにより、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨの絶対値を、約３３ｐｐｍ／℃以下の小さな値にすることができる。また、温度係数ｔｆ１Ｈの絶対値と温度係数ｔｆ２Ｈの絶対値がいずれも１０ｐｐｍ／℃以下である場合には、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨの絶対値を、約１０ｐｐｍ／℃以下の小さな値にすることができる。

また、本実施の形態において、温度係数ｔｆ１Ｌの絶対値と温度係数ｔｆ２Ｌの絶対値がいずれも３０ｐｐｍ／℃以下である場合には、温度係数ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値を、約３０ｐｐｍ／℃以下の小さな値にすることができる。また、温度係数ｔｆ１Ｌの絶対値と温度係数ｔｆ２Ｌの絶対値がいずれも１０ｐｐｍ／℃以下である場合には、温度係数ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値を、約１０ｐｐｍ／℃以下の小さな値にすることができる。

以下、シミュレーションによる第２および第３の実施例の誘電体フィルタと第３の比較例の誘電体フィルタについて説明する。第２および第３の実施例の誘電体フィルタは、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１の例である。第３の比較例の誘電体フィルタは、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌ，ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌが本実施の形態における第１および第２の誘電体の要件を満たしてない点を除いて、第２および第３の実施例の誘電体フィルタと同じである。

第２の実施例では、第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１は４０であり、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌはいずれも－５ｐｐｍ／℃である。また、第２の実施例では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は７．４３であり、温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌはいずれも－５ｐｐｍ／℃である。

第２の実施例では、温度係数ｔｆ０Ｈは－５．０ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆ０Ｌは－５．０ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＨは－７．９ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＬは－６．５ｐｐｍ／℃であった。

第２の実施例における上述の複数の温度特性の値を、以下の表４にまとめて示す。

図１６は、第２の実施例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示している。図１６において、横軸は周波数を示し、縦軸は挿入損失を示している。図１６では、図１４と同様に、－４０℃における特性と、２５℃における特性と、８５℃における特性を、それぞれ、点線と細い実線と太い実線で示している。ただし、図１６において、これらの３つの線は、ほとんど重なっている。

第３の実施例では、第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１は４０であり、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌはいずれも－３０ｐｐｍ／℃である。また、第３の実施例では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は７．４３であり、温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌはいずれも－３０ｐｐｍ／℃である。

第３の実施例では、温度係数ｔｆ０Ｈは－２９．８ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆ０Ｌは－３０．２ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＨは－３１．０ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＬは－２６．２ｐｐｍ／℃であった。

第３の実施例における上述の複数の温度特性の値を、以下の表５にまとめて示す。

図１７は、第３の実施例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示している。図１７において、横軸は周波数を示し、縦軸は挿入損失を示している。図１７では、図１４と同様に、－４０℃における特性と、２５℃における特性と、８５℃における特性を、それぞれ、点線と細い実線と太い実線で示している。

第３の比較例では、第１の誘電体の第１の比誘電率εｒ１は４０であり、温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌはいずれも－５ｐｐｍ／℃である。また、第３の比較例では、第２の誘電体の第２の比誘電率εｒ２は７．４３であり、温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌはいずれも－６５ｐｐｍ／℃である。

第３の比較例では、温度係数ｔｆ０Ｈは－４２．６ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆ０Ｌは－４３．４ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＨは－３８．３ｐｐｍ／℃であり、温度係数ｔｆｃＬは－４７．２ｐｐｍ／℃であった。

第３の比較例における上述の複数の温度特性の値を、以下の表６にまとめて示す。

図１８は、第３の比較例の誘電体フィルタの挿入損失の周波数特性を示している。図１８において、横軸は周波数を示し、縦軸は挿入損失を示している。図１８では、図１４と同様に、－４０℃における特性と、２５℃における特性と、８５℃における特性を、それぞれ、点線と細い実線と太い実線で示している。

第３の比較例から、第２の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌの絶対値が大きいと、第１の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌの絶対値を小さくしただけでは、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨ，ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値を小さくすることができないことが分かる。

これに対し、本実施の形態では、第２および第３の実施例からも分かるように、第１の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ１Ｈ，ｔｆ１Ｌの絶対値と、第２の誘電体の共振周波数の温度係数ｔｆ２Ｈ，ｔｆ２Ｌの絶対値の両方を小さくすることによって、温度係数ｔｆ０Ｈ，ｔｆｃＨ，ｔｆ０Ｌ，ｔｆｃＬの絶対値を小さくすることができる。

以下、第１の誘電体として用いることのできる第１の誘電体材料の具体例と、第２の誘電体として用いることのできる第２の誘電体材料の具体例について説明する。第１の誘電体は、例えば、第１の誘電体材料の具体例を主成分として含む。第２の誘電体は、例えば、第２の誘電体材料の具体例を主成分として含む。

第１の誘電体材料の具体例としては、Ｂａ_0.3Ｓｒ_0.7（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃の組成のセラミックを挙げることができる。この材料の比誘電率は、例えば、１０ＧＨｚにおいて４０である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば約－５ｐｐｍ／℃である。

第２の誘電体材料の具体例としては、０．７５ＭｇＡｌ₂Ｏ₄－０．２５ＴｉＯ₂の組成のセラミックを挙げることができる。この材料の比誘電率は、例えば、７．５ＧＨｚにおいて１０．７である。また、この材料の２５～８５℃における共振周波数の温度係数は、例えば約－１２ｐｐｍ／℃である。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１の誘電体として用いることのできる第１の誘電体材料と第２の誘電体として用いることのできる第２の誘電体材料は、各実施の形態において例示したものに限らず、特許請求の範囲の要件を満たすものであればよい。

１…誘電体フィルタ、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…誘電体共振器、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…共振器本体部、４…周囲誘電体部、５Ａ…第１の入出力ポート、５Ｂ…第１の入出力ポート、６…分離導体層、７…シールド部、８…仕切り部、１１Ａ…第１の移相器、１１Ｂ…第２の移相器、２０…構造体。

Claims (11)

1. 複数の誘電体共振器を含む誘電体フィルタであって、
   それぞれ第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなり、前記複数の誘電体共振器に対応する複数の共振器本体部と、
   前記第１の比誘電率よりも小さい第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなり、前記複数の共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、
   導体よりなるシールド部とを備え、
   前記シールド部は、前記複数の共振器本体部と前記シールド部との間に前記周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように、前記複数の共振器本体部の周囲に配置され、
   前記複数の共振器本体部は、前記シールド部によって囲まれた１つの領域内に配置され、
   前記複数の誘電体共振器の各々は、それに対応する前記複数の共振器本体部のうちの１つと前記周囲誘電体部の少なくとも一部と前記シールド部によって構成され、
   ２５～８５℃における前記第１の誘電体の共振周波数の温度係数と２５～８５℃における前記第２の誘電体の共振周波数の温度係数の一方は正の値であり、他方は負の値であることを特徴とする誘電体フィルタ。
2. ２５～８５℃における前記複数の誘電体共振器の各々の共振周波数の温度係数の絶対値は、前記２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値および前記２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の誘電体フィルタ。
3. ２５～８５℃における前記複数の誘電体共振器の各々の共振周波数の温度係数の絶対値は、３３ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体フィルタ。
4. ２５～８５℃における前記複数の誘電体共振器の各々の共振周波数の温度係数の絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の誘電体フィルタ。
5. 前記複数の共振器本体部の各々は、前記シールド部に接していないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の誘電体フィルタ。
6. 複数の誘電体共振器を含む誘電体フィルタであって、
   それぞれ第１の比誘電率を有する第１の誘電体よりなり、前記複数の誘電体共振器に対応する複数の共振器本体部と、
   前記第１の比誘電率よりも小さく且つ１よりも大きい第２の比誘電率を有する第２の誘電体よりなり、前記複数の共振器本体部の周囲に存在する周囲誘電体部と、
   導体よりなるシールド部とを備えた誘電体共振器であって、
   前記シールド部は、前記複数の共振器本体部と前記シールド部との間に前記周囲誘電体部の少なくとも一部が介在するように、前記複数の共振器本体部の周囲に配置され、
   前記複数の共振器本体部は、前記シールド部によって囲まれた１つの領域内に配置され、
   前記複数の誘電体共振器の各々は、それに対応する前記複数の共振器本体部のうちの１つと前記周囲誘電体部の少なくとも一部と前記シールド部によって構成され、
   ２５～８５℃における前記第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値と２５～８５℃における前記第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値は、いずれも３３ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする誘電体フィルタ。
7. ２５～８５℃における前記複数の誘電体共振器の各々の共振周波数の温度係数の絶対値は、３３ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項６記載の誘電体フィルタ。
8. 前記２５～８５℃における第１の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値と前記２５～８５℃における第２の誘電体の共振周波数の温度係数の絶対値は、いずれも１０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項６記載の誘電体フィルタ。
9. ２５～８５℃における前記複数の誘電体共振器の各々の共振周波数の温度係数の絶対値は、１０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項８記載の誘電体フィルタ。
10. 前記複数の共振器本体部の各々は、前記シールド部に接していないことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の誘電体フィルタ。
11. 前記周囲誘電体部は、積層された複数の誘電体層からなる積層体によって構成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の誘電体フィルタ。

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