JP7360764B2 - 帯域通過フィルタ及びそれを備える高周波装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として、例えばマイクロ波乃至ミリ波帯で使用する帯域通過フィルタの構成に関する。

従来から、特に移動体通信や通信衛星などにおいては、高周波用フィルタに対して、大型化することなく、広帯域で低ロスかつ急峻な減衰特性を実現する要望が強まっている。そこで、小型のフィルタとして、マイクロストリップなどの伝送線路構造を用いるフィルタが提案されている。特許文献１は、この種のフィルタを開示する。

特許文献１の帯域通過フィルタは、マイクロストリップ線路で形成した共振素子を所定間隔で並べて構成した基板を囲むための、第１空間部と当該第１空間部の上方に連なって形成された第２空間部とを備える特殊形状のシールドケースを用いて、通過帯域以外の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧することで、これらの高周波信号の減衰特性の改善を図っている。

特開２０１１－９７３９３号公報 国際公開第２００９／１３３７１３号 特開２００２－１３５００３号公報

知られているように、マイクロストリップ線路で構成された共振器においては、高周波で励振されているとき、電流がマイクロストリップ線路の端に集中して流れることによる導体損失、及び基板絶縁体の誘電特性による誘電損失が大きい。このため、特許文献１の構成は、低ロス及び急峻なフィルタ特性を得ることが困難である。

ところで、共振器自体の損失の低減に関して、特許文献２では、誘電体基板の両面に形成された導体層と、当該導体層同士を短絡させるビアと、から構成される疑似誘電体導波管を用いるフィルタが提案されている。特許文献２の構成では、損失を好適に抑えるために、共振器を構成する基板が数ｍｍ程度の厚みを有することが望まれている。しかし、近年は、高周波対応、漏洩波対策等に有利な１ｍｍ以下の薄い基板の使用が主流となりつつあり、特許文献２の構成は必ずしも好適とはいえない。

用いる基板を薄くすることが可能なフィルタとして、特許文献３は、基板上に実装する導波管型誘電体フィルタを提案している。しかし、特許文献３は、導波管型誘電体フィルタの入出力電極と、基板上の信号線のフィルタへの入出力電極と、に同じ形状の導体パターンを形成する必要がある。従って、特許文献３の構成は、基板の厚みや材質の変更によって、適用する周波数帯域に対する基板の導体パターンの形状が変わり、導波管型誘電体フィルタの入出力電極の導体パターンの形状も上記に伴って変更する必要があって、汎用性が十分であるとはいえなかった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、低ロスかつ小型化を実現でき、汎用性が高い導波管型帯域通過フィルタを提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の帯域通過フィルタが提供される。即ち、この帯域通過フィルタは、第１金属ブロックと、第２金属ブロックと、回路基板と、を備える。前記第１金属ブロックには、第１凹部が形成されている。前記第１凹部は、開口形状がＨ字である開口部を有する。前記第２金属ブロックには、前記第１凹部と開口形状が同じ第２凹部が形成されている。前記回路基板は、前記第１凹部と前記第２凹部の前記開口部を対向させて前記第１金属ブロックと前記第２金属ブロックに挟み込まれる。この帯域通過フィルタには、前記第１凹部と前記第２凹部により、電磁波の共振空間が対をなして形成されるとともに、対をなす前記共振空間がトンネル部を介して接続される。前記回路基板は、前記共振空間内に挿入され、電力を供給する入力導体部及び出力導体部を有する。前記トンネル部の長さが通過周波数の波長の１／４以下である。

これにより、回路基板の厚み方向両側の空間を利用して、高いＱ値の導波管型共振器を構成でき、小型かつ広帯域で低ロスのフィルタを実現することができる。また、第１凹部と第２凹部を合わせた全体が、対の方向性結合器同士を組み合わせた形状となる。この結果、通過帯域以外の周波数に対する急峻な減衰特性を容易に実現できる。

前記の帯域通過フィルタにおいては、前記第１凹部及び第２凹部にそれぞれ対面する位置にある前記回路基板の導体の一部が除去されていることが好ましい。
前記の帯域通過フィルタにおいては、前記第１凹部及び第２凹部にそれぞれ対面する位置にある前記回路基板の一部が厚み方向に貫通していることが好ましい。

これにより、構成された共振器の共振モードによる電界の影響を回避することができ、回路基板の誘電正接による損失を低減することができる。

前記の帯域通過フィルタにおいては、前記第１凹部が有する第１の深さと前記第２凹部が有する第２の深さは同じであっても良い。

この場合、回路基板の厚み方向の両側の凹部の対称性が向上するので、第１金属ブロック及び第２金属ブロックとの間に回路基板が位置している部分からの漏洩波を減らすことができ、損失の低減及び安定な特性を実現することができる。
前記の帯域通過フィルタにおいては、前記第１凹部が有する第１の深さと前記第２凹部が有する第２の深さは互いに異なっていても良い。

前記の帯域通過フィルタにおいては、前記溝部は、メアンダ状に形成されていることが好ましい。

これにより、フィルタの小型化を実現しつつ、所望の通過帯域に対応する溝部の長さを確保することができる。

前記の帯域通過フィルタにおいては、前記第１凹部及び前記第２凹部のうち少なくとも一方について、その内部の全部又は一部に誘電体が充填されていることが好ましい。

これにより、フィルタの一層の小型化を図ることができる。

前記の帯域通過フィルタにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この帯域通過フィルタは、互いに接続されるフィルタ段を複数有する。それぞれの前記フィルタ段が、対をなす前記共振空間から構成される。

これにより、フィルタの多段接続によって、一層急峻な減衰特性を実現することができる。

本発明の第２の観点によれば、前記の帯域通過フィルタを備える高周波装置が提供される。

これにより、広帯域で低ロスのフィルタ特性を有する小型な高周波装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る導波管型フィルタの構成を示す斜視図。 導波管型フィルタを構成する各部を示す斜視図。 ＴＥ０１モードの共振器を示す模式図。 導波管型フィルタの構成を示す分解斜視図。 溝部の長手方向に沿って切った断面形状を示す概略図。 第２実施形態の導波管型フィルタの構成を示す分解斜視図。 第２実施形態の回路基板の貫通部を示す図。 第２実施形態の導波管型フィルタの溝部の長手方向に沿って切った断面形状を示す概略図。 第２実施形態の導波管型フィルタのシミュレーション結果を示すグラフ。 導波管型フィルタの変形例を示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る導波管型フィルタ（帯域通過フィルタ）１００の構成を示す斜視図である。図２は、導波管型フィルタ１００を構成する各部を示す斜視図である。図３は、ＴＥ０１モードの共振器を示す模式図である。図４は、導波管型フィルタ１００の構成を示す分解斜視図である。

図１に示す第１実施形態の導波管型フィルタ１００は、レーダ装置又は無線通信装置等の高周波装置に設けられており、特定の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）として構成されている。導波管型フィルタ１００は、主として、第１金属ブロック１と、第２金属ブロック２と、回路基板３と、から構成されている。第１金属ブロック１には第１凹部４が形成され、第２金属ブロック２には第２凹部５が形成されている。第１凹部４と第２凹部５とは開口同士が向かい合うように配置され、これにより、導波管型フィルタ１００の内部に、２つの共振空間Ｓが形成されている。

第１金属ブロック１は、金属を材料として、図２に示すように直方体のブロック状に形成されている。第１金属ブロック１には、第１凹部４が形成されている。第１金属ブロック１において回路基板３と対向する面には、第１凹部４の開口部４ａが形成されている。第１凹部４は、複数（本実施形態においては２つ）の溝部４１，４２と、接続部４３と、から構成されている。

それぞれの溝部４１，４２は、回路基板３の厚み方向で見たときに、細長い長方形の長辺の１つを省略したような形状となっている。第１金属ブロック１において回路基板３と対向する面にそれぞれの溝部４１，４２が形成する開口も、溝部４１，４２と同様の形状である。

詳細に説明すると、それぞれの溝部４１，４２の形状は、１つの長い直線部分と、その両端にそれぞれ垂直に接続する２つの短い直線部分と、を有する。それぞれの溝部４１，４２は、全体として見たとき、上記の長い直線部分の方向に細長いということができるので、以下の説明では、この方向を溝部４１，４２の長手方向と呼ぶことがある。２つの溝部４１，４２は、その長手方向が互いに平行となるように配置される。

それぞれの溝部４１，４２は、回路基板３の厚み方向で所定の深さＨ１を有するように形成されている。溝部４１，４２のそれぞれにおいては、図２に示すように、一方の端部から他方の端部までの経路長が、所望の通過周波数に相当する波長λの２分の１に等しくなっている。

溝部４１，４２は、図２に示すように、第１金属ブロック１の中心を通り、溝部４１，４２の長手方向に平行、かつ、当該溝部４１，４２の深さ方向に平行な仮想平面（中心面Ｐ１）に関して互いに対称となるように配置されている。回路基板３の厚み方向で見たときに、１対の溝部４１，４２は、長辺を省略した側が互いに反対を向くように配置されている。従って、開口部４ａは、２つのＣ字の開放側が中心面Ｐ１から遠い側を向くように互いに近接して配置されたような形状となっている。なお、当該２つの溝部４１，４２は、上記のように鏡像配置される代わりに、同じ向きで並べて配置されても良い。

溝部４１，４２は、接続部４３を介して互いに接続されている。接続部４３は、溝部４１，４２の長い直線部分の中央から長手方向一側に偏った位置同士を繋いでいる。接続部４３が２つの溝部４１，４２を接続する向きは、回路基板３の厚み方向と垂直であり、溝部４１，４２の長手方向と垂直である。接続部４３は、溝部４１，４２と同様に、第１金属ブロック１が回路基板３と対向する面を開放させるように形成されている。

接続部４３の長さ（２つの溝部４１，４２の間の部分の長さ）は、所望の通過周波数の波長λの１／４以下に設定されている。本実施形態において接続部４３の深さは、図２に示すように溝部４１，４２の深さＨ１より小さくなっている。これにより、接続部４３において、広帯域の伝搬特性を有するリッジ構造を構成することができる。ただし、接続部４３の深さは、溝部４１，４２の深さＨ１と等しくても良い。

第２金属ブロック２は、金属を材料として、図２に示すように直方体のブロック状に形成されている。第２金属ブロック２には、第２凹部５と、第１切欠部２１と、第２切欠部２２と、が形成されている。なお、図２では、開口の形状を分かり易く示すために、第２金属ブロック２は回路基板３と接合する側を上に向けた状態で描かれている。第２金属ブロック２において回路基板３と対向する面には、第２凹部５の開口部５ａが形成されている。第２凹部５は、第１凹部４と同じように、複数（本実施形態においては２つ）の溝部５１，５２と、接続部５３と、から構成されている。第２凹部５の開口部５ａの輪郭形状は、第１凹部４の開口部４ａの輪郭形状と同一となっている。

それぞれの溝部５１，５２は、第１金属ブロック１の溝部４１，４２と同様に、回路基板３の厚み方向で見たときに、細長い長方形の長辺の１つを省略したような形状となっている。第２金属ブロック２において回路基板３と対向する面にそれぞれの溝部５１，５２が形成する開口も、溝部５１，５２と同様の形状である。

それぞれの溝部５１，５２の形状は、１つの長い直線部分と、その両端にそれぞれ垂直に接続する２つの短い直線部分と、を有する。以下の説明では、長い直線部分の方向を、溝部５１，５２の長手方向と呼ぶことがある。２つの溝部５１，５２は、その長手方向が互いに平行となるように配置される。

それぞれの溝部５１，５２は、回路基板３の厚み方向で第１凹部４の溝部４１，４２の深さＨ１より大きな深さＨ２を有するように形成されている。溝部５１，５２のそれぞれにおいては、溝部４１，４２と同じように、一方の端部から他方の端部までの経路長が、所望の通過周波数に相当する波長λの２分の１に等しくなっている。

溝部５１，５２は、図２に示すように、第２金属ブロック２の中心を通り、溝部５１，５２の長手方向に平行、かつ、当該溝部５１，５２の深さ方向に平行な仮想平面（中心面Ｐ２）に関して互いに対称となるように配置されている。回路基板３の厚み方向で見たときに、１対の溝部５１，５２は、長辺を省略した側が互いに反対を向くように配置されている。従って、開口部５ａは、２つのＣ字の開放側が中心面Ｐ２から遠い側を向くように互いに近接して配置されたような形状となっている。なお、当該２つの溝部５１，５２は、上記のように鏡像配置される代わりに、同じ向きで並べて配置されても良い。

溝部５１，５２は、接続部５３を介して互いに接続されている。接続部５３は、溝部５１，５２の長い直線部分の中央から長手方向一側に偏った位置同士を繋いでいる。接続部５３が２つの溝部５１，５２を接続する向きは、回路基板３の厚み方向と垂直であり、溝部５１，５２の長手方向と垂直である。第１凹部４と第２凹部５とが対向するように第１金属ブロック１と第２金属ブロック２とを配置した状態において、この接続部５３は、第１金属ブロック１の接続部４３と対応するように配置される。接続部５３は、溝部５１，５２と同様に、第２金属ブロック２が回路基板３と対向する面を開放させるように形成されている。

接続部５３の長さ（２つの溝部５１，５２の間の部分の長さ）は、接続部４３の長さと等しくなっており、所望の通過周波数の波長の１／４以下に設定されている。本実施形態において接続部５３の深さは、図２に示すように、溝部５１，５２の深さＨ２より小さくなっている。これにより、接続部５３において、広帯域の伝搬特性を有するリッジ構造を構成することができる。ただし、接続部５３の深さは、溝部５１，５２の深さＨ２と等しくても良い。

このように形成された第１金属ブロック１及び第２金属ブロック２が、第１凹部４と第２凹部５のそれぞれの開口部４ａ，５ａが互いに向かい合うように配置される。これにより、回路基板３を挟んで対面する溝部４１と溝部５１とにより１つの共振空間Ｓが形成され、回路基板３を挟んで対面する溝部４２と溝部５２とによりもう１つの共振空間Ｓが形成される。また、回路基板３を挟んで対面する接続部４３と接続部５３とによりトンネル状の空間（トンネル部）が形成される。

対をなす共振空間Ｓ（方向性結合器）は、トンネル部を介して互いに接続される。この結果、図３に概念的に示すように、互いに接続している２つの共振空間Ｓから構成された無負荷Ｑが高い空洞共振器を構成することができる。また、接続部４３，５３から構成されたトンネル部の長さは所望の通過周波数の波長の１／４以下であるため、当該リッジ構造において互いの電磁波が干渉する。この結果、損失を低減し、小型かつ高性能な導波管型フィルタ１００を得ることができる。

第２金属ブロック２の第１切欠部２１及び第２切欠部２２は、回路基板３の厚み方向で見たときに、溝部５１，５２のそれぞれが有する２つの短い直線部分のうち接続部５３から遠い側の短い直線部分と、第２金属ブロック２の外部と、を接続するように形成されている。第１切欠部２１及び第２切欠部２２は、第２金属ブロック２が回路基板３と対向する面を開放させるように形成されている。第１切欠部２１及び第２切欠部２２は、上記の短い直線部分のうち、長い直線部分から遠い側の端部に接続している。

第１切欠部２１及び第２切欠部２２のそれぞれは、図１に示す状態において、後述の入力導体部３５及び出力導体部３６のそれぞれに対応する位置に配置されている。これにより、入力導体部３５及び出力導体部３６を、当該第１切欠部２１及び第２切欠部２２を介して、第２金属ブロック２と接触せずに共振空間Ｓの内部に挿入することができる。

このように、本実施形態では、入力導体部３５及び出力導体部３６を差し込むための第１切欠部２１及び第２切欠部２２が溝部５１，５２の一端側に設けられ、接続部５３が溝部５１，５２の他端側に設けられている。これにより、入力導体部３５から送信された電磁波は、共振空間Ｓ内で迂回して、出力導体部３６で受信される。

具体的には、入力導体部３５に電気信号を入力すると、入力導体部３５が電磁波を放射する。当該電磁波は、図２の太線に示すように、溝部４１，５１から構成された共振空間Ｓに沿って伝搬され、接続部４３，５３から構成されたトンネル部を介して、溝部４２，５２から構成された共振空間Ｓの内部に伝搬される。その後、電磁波は、溝部４２，５２から構成された共振空間Ｓに沿って、トンネル部側から出力導体部３６へ伝搬される。出力導体部３６は、この電磁波を捕らえ、それに応じた電気信号を出力する。

回路基板３は、厚みが１ｍｍ以下である両面基板から構成されている。回路基板３の厚み方向一方側の側面である第１面３１（図２の鎖線部分を参照）には、グランド部３３と、第１導体除去部３４と、が形成されている。回路基板３の厚み方向他方側の側面である第２面３２（図２の実線部分を参照）には、入力導体部３５と、出力導体部３６と、第２導体除去部３７と、が形成されている。入力導体部３５には、図示しない入力端子が電気的に接続され、出力導体部３６には、図示しない出力端子が電気的に接続される。なお、図２に鎖線で示す回路基板３は、図２の実線に示す回路基板３を表裏反転させた状態である。

グランド部３３は、回路基板３を構成する金属導体を露出するように構成されている。グランド部３３は、例えば金属導体箔からなり、回路基板３の４辺に沿って形成されている。当該グランド部３３の中央部に、第１導体除去部３４が形成されている。即ち、回路基板３の第１面３１の全面の金属導体を露出させ、中央部において所定範囲の金属導体を除去することによって、グランド部３３と、第１導体除去部３４と、が形成される。

第１導体除去部３４は、回路基板３の金属導体を取り除くことによって形成されている。従って、第１導体除去部３４の部分には、回路基板３の基材（ガラス、エポキシ等）のみが残されている。第１導体除去部３４は、第１凹部４の開口部４ａと同じ形状を有する。即ち、回路基板３の第１面３１のうち、第１金属ブロック１の上に回路基板３を配置した状態（図１を参照）で第１凹部４に対面する部分において、金属導体が除去されている。

入力導体部３５及び出力導体部３６は、金属導体箔から構成され、回路基板３の互いに対向する両辺のそれぞれから、中央部に向かって延びるように細長く形成されている。入力導体部３５及び出力導体部３６のそれぞれにおいて、共振空間Ｓに入っている部分の先端部は、上記のトンネル部から遠ざかる向きに短く垂直に折り曲げられている。

入力導体部３５と出力導体部３６とは、回路基板３の厚み方向で見た場合、図２に示す回路基板３の中心線Ｌ１に関して線対称になっている。入力導体部３５及び出力導体部３６は、先端が開放され、後述の第２導体除去部３７の内部に延びている。回路基板３の第２面３２に形成された当該入力導体部３５及び出力導体部３６のそれぞれと、第１面３１に形成されたグランド部３３と、からマイクロストリップ線路構造が構成されている。

入力導体部３５及び出力導体部３６が第２導体除去部３７の内部に延びている部分（即ち、共振空間Ｓ内に挿入された部分）の長さは、所望の通過周波数帯域に基づいて設定されている。本実施形態では、入力導体部３５及び出力導体部３６が上記のとおり折り曲げられているが、先端が折り曲げられない直線状に形成されても良い。

第２導体除去部３７は、回路基板３の金属導体を取り除くことによって形成されている。従って、第２導体除去部３７の部分には、回路基板３の基材（ガラス、エポキシ等）のみが残されている。第２導体除去部３７は、第２凹部５の開口部５ａと同じ形状を有する。即ち、回路基板３に対して第２金属ブロック２を配置した状態（図１を参照）において、当該回路基板３の第２面３２には、第２凹部５に対面する部分の金属導体が除去されている。なお、第１切欠部２１及び第２切欠部２２と対面する部分においても、第２面３２の金属導体が除去されている。

図４に示すように、第１金属ブロック１の第１凹部４が形成されている面と、第２金属ブロック２の第２凹部５が形成されている面と、で回路基板３が厚み方向で挟み込まれた状態で、図略のネジ止め構造によって固定することで、本実施形態の導波管型フィルタ１００が構成される。

溝部４１，４２，５１，５２の幅及び長さを、所望の通過帯域に基づいて適切に設定することで、共振モードがＴＥ０１モードである共振器を容易に構成することができる。この場合、本実施形態の導波管型フィルタ１００は、図３に示す、ＴＥ０１モードの２つの共振器をトーナメント状に組み合せたフィルタに相当し、良好なフィルタ特性を実現することができる。

また、第１凹部４の深さＨ１と第２凹部５の深さＨ２とを異ならせることで、図５に示すように、磁界による電界の最大点Ｅｍａｘを回路基板３から離すことができる。従って、電界による回路基板３への影響を回避することができ、損失の低減を実現できる。

そして、回路基板３の厚みや基材等を変更しても、第１金属ブロック１及び第２金属ブロック２を流用することができるので、汎用性に優れている。

本実施形態の回路基板３の第２面３２には、図２に示すようにシールド部３０が形成されている。シールド部３０は、回路基板３を構成する金属導体を露出するように形成されている。このシールド部３０の形状は、第２金属ブロック２において回路基板３と対向する面の形状と同じである。シールド部３０の内部には第２導体除去部３７が形成されている。第２導体除去部３７によって、入力導体部３５及び出力導体部３６がシールド部３０と電気的に短絡しないようにすることができる。

シールド部３０は、図１に示す状態において、第２金属ブロック２と回路基板３とが接触する部分に形成される。これにより、第２金属ブロック２と回路基板３との接続部からの漏洩波を低減することができる。

本実施形態の導波管型フィルタ１００は、回路基板３の厚み方向両側の空間を利用して対の共振器を構成することによって、低ロスかつ急峻なフィルタ特性を得ることができ、フィルタの小型化を実現できている。なお、本実施形態の構成についてはシミュレーション結果が得られていないが、概ね、後述の第２実施形態（図９）と同等の結果が得られるものと考えられる。

以上に説明したように、本実施形態の導波管型フィルタ１００は、第１金属ブロック１と、第２金属ブロック２と、回路基板３と、を備える。第１金属ブロック１には、第１凹部４が形成されている。第２金属ブロック２には、第１金属ブロック１と開口形状が同じ第２凹部５が形成されている。回路基板３は、第１金属ブロック１の第１凹部４が形成されている面と、第２金属ブロック２の第２凹部５が形成されている面と、で挟み込まれる。第１凹部４及び第２凹部５はそれぞれ、回路基板３に平行な方向に接続される１対の溝部を含んでいる。第１凹部４と第２凹部５とから電磁波の共振空間Ｓを有する導波路を構成する。回路基板３には、共振空間Ｓ内に挿入される入力導体部３５及び出力導体部３６と、第１凹部４と対面する第１導体除去部と、第２凹部５と対面する第２導体除去部３７と、が形成されている。

これにより、回路基板３の厚み方向両側の空間を利用して、高いＱ値の導波管型共振器を構成でき、小型かつ広帯域で低ロスのフィルタを実現することができる。

次に、第２実施形態を説明する。図６は、第２実施形態の導波管型フィルタ１００ｘの構成を示す分解斜視図である。図７は、第２実施形態の回路基板３ｘの貫通部３８，３９を示す図である。図８は、第２実施形態の導波管型フィルタ１００ｘの溝部４１の長手方向に沿って切った断面形状を示す概略図である。図９は、第２実施形態の導波管型フィルタ１００ｘのシミュレーション結果を示すグラフである。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図６に示す本実施形態の導波管型フィルタ１００ｘにおいて、第１金属ブロック１ｘ及び第２金属ブロック２ｘのそれぞれには、第１凹部４ｘと第２凹部５ｘが互いに等しい深さで形成されている。

そして、本実施形態の回路基板３ｘには、図６及び図７に示すように、第１導体除去部３４及び第２導体除去部３７のうち一部に、回路基板３を厚み方向に貫通する貫通部３８，３９が形成されている。

貫通部３８は、溝部４１，５１の長手方向中央部に対応する部分に矩形状に形成されている。貫通部３９は、溝部４２，５２の長手方向中央部に対応する部分に矩形状に形成されている。貫通部３８は、溝部４１，５１と同じ幅を有し、当該２つの溝部４１，５１を接続している。貫通部３９は、溝部４２，５２と同じ幅を有し、当該２つの溝部４２，５２を接続している。２つの貫通部３８，３９は、図６に示す回路基板３の中心線Ｌ１に関して線対称になっている。そして、貫通部３８，３９はそれぞれ、図７に示すように、所望の通過周波数の波長λの８分の１の長さを有するように形成されている。

このように、貫通部３８，３９を形成することで、回路基板３が、図８に示す磁界による電界の最大点Ｅｍａｘ（即ち、電界の強い部分）による影響を受けることを回避できるので、回路基板３の誘電正接による損失を低減することができ、導波管型フィルタ１００ｘの低ロスを図ることができる。図９のグラフには、本実施形態の導波管型フィルタ１００ｘについて本願発明者が行ったシミュレーション実験の結果が示されている。図９に示す周波数特性から、導波管型フィルタ１００ｘは、通過帯域以外の周波数に対する急峻な減衰特性と、通過帯域周波数でのロスが低い特性と、の両方を実現できていることがわかる。

次に、図１０を参照して、上記実施形態の変形例を説明する。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１凹部４の開口形状の変形例をそれぞれ示している。なお、第２凹部５の開口形状は、第１凹部４の開口形状と同一であるので、説明を省略する。

図１０に示す２つの変形例の何れにおいても、第１凹部４ｙ，４ｚの開口形状は、メアンダ状となっている。即ち、第１凹部４ｙ，４ｚを構成する２つの溝部４１，４２が、メアンダ状に形成されている。これにより、溝部の長手方向における寸法を小さくすることができ、一層の小型化を図ることができる。

なお、図１０（ｂ）に示すように２つの溝部４１，４２の間にネジ孔９を配置し、それぞれの溝部４１，４２を互いに線対称なメアンダ形状とし、それぞれの溝部４１，４２のメアンダ形状がネジ孔９を迂回するように配置することで、コンパクトな共振空間Ｓを構成する一方、回路基板３を第１金属ブロック１（第２金属ブロック２）に固定するためのネジ孔９を設けるスペースを容易に確保することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

第１凹部４及び第２凹部５をそれぞれ複数形成することで、２つの共振空間Ｓからなるフィルタ段を複数有する構成とし、当該フィルタ段同士を接続する構成とすることもできる。この場合、多段接続により、一層急峻な減衰特性を得ることができる。これを構成する一例としては、図１等に示す第１金属ブロック１及び第２金属ブロック２をそれぞれ複数用意して、相互に接続することが考えられる。また、第１金属ブロック１及び第２金属ブロック２の１つずつからなる組合せの中に、複数のフィルタ段（複数対の共振空間Ｓ）を配置しても良い。

第１凹部４及び第２凹部５の全部又は一部（例えば、電界が集中する中央部）に、適宜の誘電体を充填することができる。この場合、導波管型フィルタ１００，１００ｘの一層の小型化を実現することができる。

溝部４１，４２又は溝部５１，５２が、その長手方向に並べて配置されても良い。この場合、構成するフィルタが細長くなる。フィルタの性能及び配置スペースに応じて、溝部４１，４２及び溝部５１，５２の配置を適宜変更することができる。

貫通部３８，３９は、第１導体除去部３４及び第２導体除去部３７の全体にわたって形成されても良い。即ち、貫通部３８，３９は第１導体除去部３４及び第２導体除去部３７と同じ形状に形成されても良い。

回路基板３は、１ｍｍ以上の厚さの基板を用いることもできる。しかし、漏洩波の低減を実現する観点からは、薄い基板を使用することが好ましい。

１ 第１金属ブロック
２ 第２金属ブロック
３ 回路基板
４ 第１凹部
５ 第２凹部
３４ 第１導体除去部
３５ 入力導体部
３６ 出力導体部
３７ 第２導体除去部
１００ 導波管型フィルタ（帯域通過フィルタ）
Ｓ 共振空間

Claims (9)

1. 開口形状がＨ字である開口部を有する第１凹部が形成されている第１金属ブロックと、
   前記第１凹部と開口形状が同じ第２凹部が形成されている第２金属ブロックと、
   前記第１凹部と前記第２凹部の前記開口部を対向させて前記第１金属ブロックと前記第２金属ブロックに挟み込まれる回路基板と、
   を備え、前記第１凹部と前記第２凹部により、電磁波の共振空間が対をなして形成されるとともに、対をなす前記共振空間がトンネル部を介して接続される帯域通過フィルタであって、
   前記回路基板は、前記共振空間内に挿入され、電力を供給する入力導体部及び出力導体部を有し、
   前記トンネル部の長さが通過周波数の波長の１／４以下であることを特徴とする帯域通過フィルタ。
2. 請求項１に記載の帯域通過フィルタであって、
   前記第１凹部が有する第１の深さと前記第２凹部が有する第２の深さは同じであることを特徴とする帯域通過フィルタ。
3. 請求項１に記載の帯域通過フィルタであって、
   前記第１凹部が有する第１の深さと前記第２凹部が有する第２の深さは互いに異なることを特徴とする帯域通過フィルタ。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の帯域通過フィルタであって、
   前記第１凹部及び第２凹部にそれぞれ対面する位置にある前記回路基板の導体の一部が除去されていることを特徴とする帯域通過フィルタ。
5. 請求項１から３までの何れか一項に記載の帯域通過フィルタであって、
   前記第１凹部及び第２凹部にそれぞれ対面する位置にある前記回路基板の一部が厚み方向に貫通していることを特徴とする帯域通過フィルタ。
6. 請求項１から３までの何れか一項に記載の帯域通過フィルタであって、
   前記第１凹部及び前記第２凹部は、メアンダ状の溝部を含んで構成されていることを特徴とする帯域通過フィルタ。
7. 請求項１から３までの何れか一項に記載の帯域通過フィルタであって、
   前記第１凹部及び前記第２凹部のうち少なくとも一方について、その内部の全部又は一部に誘電体が充填されていることを特徴とする帯域通過フィルタ。
8. 請求項１から３までの何れか一項に記載の帯域通過フィルタであって、
   互いに接続されるフィルタ段を複数有し、
   それぞれの前記フィルタ段が、対をなす前記共振空間から構成されることを特徴とする帯域通過フィルタ。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の帯域通過フィルタを備えることを特徴とする高周波装置。

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