実施の形態1.
 以下、本発明の実施の形態1に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 まず本発明において用いられる単位セル1 0aと呼ばれる回路を図1に示す。この単位セル 10aはインダクタ1,4、コンデンサ2,3で構成され る。詳細に説明するとインダクタ1はコンデ� �サ3と並列に接続されており、一端側は接地� ��れている。そして、他端側にはインダクタ4 の一端が接続されており、このインダクタ4� �他端には直列にコンデンサ2が接続されてい� ��。なお、インダクタ4とコンデンサ2の接続� �順番はどちらでも構わない。

 次に、図11A及び図11Bにおいて、単位セル1 0aの具体的な単位セル構造20aを示す。図11Bに� ��すように、互いに対向するよう配置された� ��地導体27,28間が誘電体29で満たされた構造に おいて、図1に示したインダクタ1を図11Bに示� ��導体21及びそれと接地導体28を接続する導体 25で構成し、図1に示したコンデンサ2を図11A� �び図11Bに示す導体22a,22bで導体24を挟む構造� �より構成し、図1に示したインダクタ4を図11B に示す導体22a,22bと導体24とを電気的に接続す る導体26a,26b及び導体24で構成し、図1に示す� �ンデンサ3を導体21,23と互いに対向するよう� �置された接地導体27,28とにより構成している 。

 図1に示した単位セル10a及び図11に示した� ��位セル構造20aは左手系メタマテリアルと呼� ��れる右手左手系複合線路である。

 ここで、左手系メタマテリアルについて� ��明する。通常自然界に存在する物質は右手� ��媒質である。これらは、正の誘電率と正の� ��磁率を持つ。また、屈折率は正の値を持ち� ��我々はこれを物質の当然の性質と考えてい� ��。これまでに、知られている特殊な媒質で� ��、プラズマで見掛けの誘電率が負となり電� ��波はプラズマ中を伝播できないこと、フェ� ��イトでは見掛けの透磁率が負となり電磁波� ��フェライト中を伝播できないことが知られ� ��いた。誘電率と透磁率の両方が同時に負に� ��る媒質はこれまで自然界で発見されていな� ��ものの、マクスウェルの方程式に立ち戻っ� ��考えてみると、そのような媒質中で、電磁� ��は伝播することができ、しかも屈折率が負� ��なることが導き出せる。

 そのような媒質は、人工的に微細構造を� ��りこむことによって、見掛けの材料物性値� ��コントロールした人工媒質(メタマテリアル )である。メタマテリアルの実現方法として� �、いろいろな方法が考えられ、人工結晶や� �送線路型などがこれまでに提案されている� �ここで、右手系、左手系とは、電磁波の電� �の方向、磁界の方向と波の進む方向(位相伝� ��方向)が右手の親指、人差し指、中指の位置 関係になっているか、または左手のそれにな っているかということを表している。すなわ ち、右手系と左手系では、電磁波の位相伝播 方向が逆になる。右手系では波のエネルギー 伝播方向に位相も伝播していくが、左手系で は波のエネルギーの伝播方向と逆方向に位相 が伝播していく。よって、左手系媒質中では 、電磁波の伝播は後進波となり、エネルギー の伝播方向と位相の伝播方向が逆向きになる 。

 以下、伝送線路型メタマテリアルの動作� ��理について詳細に述べる。通常の右手系の� ��送線路は図31に示すように、その電気的特� �を表すために、直列のインダクタ4と並列の� ��ンデンサ3からなる無限微小区間が無限個数 連なった等価回路で考えられる。この構造は 、純粋な右手系伝送線路(Pure right-handed transm ission line;PRH TL)である。これに対し、左手系 の伝送線路は図32に示すように、直列のコン� ��ンサ2と並列のインダクタ1からなる無限微� �区間が無限個数連なった等価回路で考えら� �る。この構造は、純粋な左手系伝送線路(Pure  left-handed transmission line;PLH TL)となるが、残 念ながら実現不可能である。なぜならば、直 列のコンデンサを作ろうとすると大きさを持 つため、寄生の右手系の直列インダクタが必 ず生じる。また、並列のインダクタを作ろう とすると大きさを持つため、寄生の右手系の 並列コンデンサが必ず生ずる。したがって、 実際に実現可能なのは、直列の左手系コンデ ンサと右手系インダクタならびに並列の左手 系インダクタと右手系コンデンサからなる複 合右手系左手系伝送線路(Composite right/left-hand ed transmission line;CRLH TL)である。これが図1に 示した前記単位セル10aに該当する。

 CRLH伝送線路は、左手系と右手系の両方の性 質を併せ持つ。周波数が高い領域では右手系 の性質を持ち、周波数が低い領域では左手系 の性質を持つ。直列の左手系コンデンサC _L と右手系インダクタL _R は直列共振回路を形成し、角周波数ω _se =1/(C _L ×L _R )で共振する。

 並列の左手系インダクタL _L と右手系コンデンサC _R は並列共振回路を形成し、角周波数ω _sh =1/(L _L ×C _R )で反共振する。ω _se =ω _sh の場合をバランス・ケースと言い、右手系の 周波数領域と左手系の周波数領域が連続的に つながる。ω _se ≠ω _sh の場合をアンバランス・ケースと言い、右手 系の周波数領域と左手系の周波数領域の間に ギャップが生じ、その領域では電磁波が伝播 できない減衰帯域となる。前述の先行文献は 、右手系の周波数領域と左手系の周波数領域 の境界周波数で生じる0次モード共振を応用� �たものである。

 CRLH伝送線路の入出力端に、微小ギャップ などを構成し入出力結合容量を形成すると、 CRLHは右手系の有限長線路と同じように共振� �として動作する。右手系の有限長線路共振� �では、2分の1波長となる最低次の共振とその 整数倍の高調波の共振が認められる。これに 対して、CRLH共振器では、セル数により固有� �共振周波数の数が決まってくる。例えば、� �位セル10aを7個接続したセル数n=7では、図36� �示すように2分の1波長の定在波がのる+1次の� ��振から+6次の共振が右手系の共振として存� �する。また、後進波の共振として、2分の1波 長の定在波がのる-1次の共振から-6次の共振� �左手系の共振として存在する。さらに、全� �のセルが同電位で同期して振動する0次モー� ��というものが存在する。図33に示すように0� ��モードでは定在波が立たないが、このモー� ��は波長が無限大になった特殊な共振モード� ��考えることができる。

 CRLH共振器で、+1次と-1次の共振モードは� �図33に示すように定在波の分布を見ると同じ であり、右手系の前進波と左手系の後進波の 位相速度の絶対値は、左手系の方が低い周波 数で同じになるので、左手系の共振周波数は 必ず低くなる。

 -6次より低い周波数ではCRLH伝送線路のハ� ��パス特性が効いてきて、それより低い周波� ��では伝播できない左手系ギャップとなる。� ��た、+6次より高い周波数ではCRLH伝送線路の� ��ーパス特性が効いてきて、それより高い周� ��数では伝播できない右手系ギャップとなる� ��したがって、CRLH共振器は周波数の低い左手 系領域から周波数の高い右手系領域まで含め て、非常に広帯域のバンドパス特性を呈する 。しかし、本発明で利用しようとしているの は、このような左手系と右手系の両方を含め た広帯域なバンドパス特性ではない。本発明 は、左手系の後進波のスローウェーブ特性を 利用した超小型バンドパス左手系フィルタで ある。

 左手系の共振を用いて所望の帯域幅を持� ��バンドパス左手系フィルタを構成するため� ��は、ある特定の左手系共振モードを複数個� ��めてきて、帯域通過特性を形成することが� ��要である。そのために、本発明の構成では� ��段間結合素子を用いて、共振器を複数個持� ��多段左手系フィルタを構成する。

 ここで、特記すべきことは、1段の共振器 で、例えば隣接する-1次と-2次の共振モード� �利用したとしても、各共振モードは離散的� �定在波の数に対応する特定の周波数間隔を� �する分離された共振周波数しか持ち得ない� �いうことである。

 これに対して、段間結合素子を用いて、� ��えば2段の左手系フィルタを構成した場合、 図34に示すように第1の共振器の-1次の共振モ� ��ドと第2の共振器の-1次の共振モードを用い� ��通過帯域を形成することができる。その際� ��帯域幅は段間結合素子ならびに入出力結合� ��子の大きさを制御することにより、所望の� ��域幅と通過帯域特性を形成することができ� ��。この点が、本発明の特徴的なところであ� ��。

 以下、この構成について詳しく説明する� ��

 図2に示すように、単位セル10aと、この単 位セル10aと同様にインダクタ11,14、コンデン� ��12,13で構成される単位セル10bとを縦続に接� �した回路がCRLH共振器100aである。

 このCRLH共振器100aは単位セル10a,10bを有す� ��ので、共振は-1次、0次、1次の3個存在する� �とになる。

 CRLH共振器100aにおいて、インダクタ1及び� ��ンデンサ3が並列に接続されている側を端子 101とし、インダクタ14とコンデンサ12が縦続� �接続されている側を端子102とする。

 たとえばCRLH共振器100aは、図12A及び図12B� �示すように、単位セル構造20aと、この単位� �ル構造20aと同様に、互いに対向するよう配� �された接地導体27,28間が誘電体29で満たされ� ��構造において、図2に示したインダクタ11を� ��体31及びそれと接地導体28を接続する導体35� ��構成し、図2に示したコンデンサ12を導体32a, 32bで導体34を挟む構造により構成し、図2に示 したインダクタ14を導体32a,32bと導体34とを電� ��的に接続する導体36a,36b及び導体34で構成し� ��コンデンサ13を導体31,33と互いに対向するよ う配置された接地導体27,28との間で表現され� ��単位セル構造20bを縦続に接続した構造で表� ��される。これをCRLH共振器構造200aとする。� �2に示す端子101は図12Bの端子201に、図2に示す 端子102は図12Bの端子202に対応する。

 それではここで、本発明の実施の形態1に 係る左手系フィルタの構成について説明する 。図3に示すごとく、このCRLH共振器100aの端子 101と接地面との間に入力結合コンデンサ7aを� ��続し、このCRLH共振器100aの端子102に縦続に� �間結合コンデンサ9aを接続し、さらに段間結 合コンデンサ9aと新たに用意したCRLH共振器100 bの端子102を縦続に接続し、このCRLH共振器100b の端子101bと接地面との間に出力結合コンデ� �サ8aを接続している。即ち、第1のコンデン� �12bと、第1のコンデンサ12bの一端にその一端� ��接続された第2のコンデンサ2bと、第1のコン デンサ12bと第2のコンデンサ2bとの接続点にそ の一端が接続され、その他端がグランドに接 続された第1のインダクタ1bと、第2のコンデ� �サ2bの他端にその一端が接続されその他端が グランドに接続された第2のインダクタ11bと� �備え、第1のコンデンサ12bの他端にその一端� ��接続された段間結合素子としての段間結合� ��ンデンサ9aと、段間結合コンデンサ9aの他端 にその一端が接続された第3のコンデンサ12と 、第3のコンデンサ12の他端にその一端が接続 された第4のコンデンサ2と、第3のコンデンサ 12と第4のコンデンサ2との接続点にその一端� �接続されその他端がグランドに接続された� �3のインダクタ11と、第4のコンデンサ2の他端 にその一端が接続されるとともに、その他端 がグランドに接続された第4のインダクタ1と� ��第2のコンデンサ2bの他端にその一端が接続� ��れるとともに、その他端がグランドに接続� ��れた第1の入出力結合素子8aと、第4のコンデ ンサ2の他端にその一端が接続されるととも� �、その他端がグランドに接続された第2の入� ��力結合素子7aとを設け、第1のコンデンサ12b� ��第3のコンデンサ12とは段間結合コンデンサ9 aに関して対称位置に配置し、第2のコンデン� ��2bと第4のコンデンサ2とは段間結合コンデン サ9aに関して対称位置に配置し、第1のインダ クタ1bと第3のインダクタ11とは段間結合コン� ��ンサ9aに関して対称位置に配置し、第2のイ� ��ダクタ11bと第4のインダクタ1とは段間結合� �ンデンサ9aに関して対称位置に配置した構成 としている。

 このようにCRLH共振器100a、100bを段間結合� ��ンデンサ9aに関して対称位置に配置してい� �ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100bの-1次� �共振の結合を制御することができるので-1次 の共振で通過域を形成した左手系フィルタを 構成することができ、-1次を使うので従来技� ��に係る2段左手系フィルタよりも小型な左手 系フィルタを提供することができる。

 具体的な構成としては、図13A及び図13Bに� ��すように、互いに対向するよう配置された� ��地導体27,28間が誘電体29で満たされた構造に おいて、図3に示した段間結合コンデンサ9aは 図13A及び図13Bに示す導体42a,42bを導体41a,41bで� ��む構造により構成し、これを段間結合コン� ��ンサ構造90aとし、また、図14A及び図14Bに示� ��ように互いに対向するよう配置された接地� ��体27,28間が誘電体29で満たされた構造におい て、図3に示した入力結合コンデンサ7aは導体 43に導体44を接続してそれに導体45を接続する ことで接地導体28までの距離を近づけた構造� ��より構成し、これを入力結合コンデンサ構� ��70aとし、図3に示した出力結合コンデンサ8a� ��入力結合コンデンサ構造70aと同様の構造で� ��成し、これを出力結合コンデンサ構造80aと� ��ると、本実施の形態に示す左手系フィルタ� ��具体的構成としては図15A及び図15Bに示すよ� ��に、CRLH共振器構造200aの端子201と入力結合� �ンデンサ構造70aの導体43とを接続し、このCRL H共振器構造200aの端子202に縦続に段間結合コ� ��デンサ構造90aの導体42bを接続し、さらに段� ��結合コンデンサ構造90aの導体42aと新たに用� ��したCRLH共振器構造200aの端子202とを縦続に� �続し、このCRLH共振器構造200aの端子201と出力 結合コンデンサ構造80aの導体43とを接続する� ��とで表現される。

 なお、本実施の形態では入力結合コンデ� ��サ7a、出力結合コンデンサ8a、段間結合コン デンサ9aを用いて構成しているが、これらの� ��、少なくとも1つ以上がコンデンサで構成さ れ、それ以外を、インダクタで構成しても同 様の効果を得ることができる。ここで、一般 的にコンデンサの方が低損失で構成できるた め、コンデンサの方が望ましい。

実施の形態2.
 以下、本発明の実施の形態2に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては図4に示すように 、実施の形態1で示したCRLH共振器100aの端子101 と縦続に入力結合コンデンサ7bを接続し、こ� ��CRLH共振器100aの端子102と接地面との間に段� �結合コンデンサ9bを接続し、このCRLH共振器10 0aと段間結合コンデンサ9bとの接続点に新た� �用意したCRLH共振器100cの端子102cを接続し、� �のCRLH共振器100cの端子101cと縦続に出力結合� �ンデンサ8bを接続して構成している。即ち、 第1のコンデンサ12cと、第1のコンデンサ12cの� ��端にその一端が接続された第2のコンデンサ 2cと、第1のコンデンサ12cと第2のコンデンサ2c との接続点にその一端が接続され、その他端 がグランドに接続された第1のインダクタ11c� �、第2のコンデンサ2cの他端にその一端が接� �され、その他端がグランドに接続された第2� ��インダクタ1cとを備え、第1のコンデンサ12c� ��他端にその一端が接続されるとともに、そ� ��他端がグランドに接続された段間結合素子� ��しての段間結合コンデンサ9bと、段間結合� �ンデンサ9bの一端にその一端が接続された第 3のコンデンサ12と、第3のコンデンサ12の他端 にその一端が接続された第4のコンデンサ2と� ��第3のコンデンサ12と第4のコンデンサ2との� �続点にその一端が接続され、その他端がグ� �ンドに接続された第3のインダクタ11と、第4� ��コンデンサ2の他端にその一端が接続される とともに、その他端がグランドに接続された 第4のインダクタ1と、第2のコンデンサ2cの他� ��に接続された第1の入出力結合素子8bと、第4 のコンデンサ2の他端に接続された第2の入出� ��結合素子7bとを設け、第1のコンデンサ12cと� ��3のコンデンサ12とは、段間結合コンデンサ9 bに関して対称位置に配置し、第2のコンデン� ��2cと第4のコンデンサ2とは、段間結合コンデ ンサ9bに関して対称位置に配置し、第1のイン ダクタ11cと第3のインダクタ11とは、段間結合 コンデンサ9bに関して対称位置に配置し、第2 のインダクタ1cと第4のインダクタ1とは、段� �結合コンデンサ9bに関して対称位置に配置し た構成としている。

 このようにCRLH共振器100a、100cを段間結合� ��ンデンサ9bに関して対称位置に配置してい� �ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100cの-1次� �共振の結合を制御することができるので-1次 の共振で通過域を形成した左手系フィルタを 構成することができ、-1次を使うので従来技� ��に係る2段左手系フィルタよりも小型な左手 系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��16A及び図16Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図4に示した入力結合� �ンデンサ7bは図16A及び図16Bに示す導体52a,52b� �導体51a,51bで挟んで構成し、これを入力結合� ��ンデンサ構造70bとし、図4に示した出力結合 コンデンサ8bも図16A及び図16Bに示した入力結� ��コンデンサ構造70bと同様の構造で構成し、� ��れを出力結合コンデンサ構造80bとし、また� ��図17A及び図17Bに示すように互いに対向する� ��う配置された接地導体27,28間が誘電体29で満 たされた構造において、図4に示した段間結� �コンデンサ9bは導体53に導体54を接続してそ� �に導体55を接続することで接地導体28までの� ��離を近づけた構造により構成し、これを段� ��結合コンデンサ構造90bとすると、本実施の� ��態における左手系フィルタは図18A及び図18B� ��示すように、CRLH共振器構造200aの端子201と� �力結合コンデンサ構造70bの導体52bとを接続� �、このCRLH共振器構造200aの端子202に縦続に段 間結合コンデンサ構造90bの導体53を接続し、� ��らに段間結合コンデンサ構造90bの導体53と� �たに用意したCRLH共振器構造200aの端子202を縦 続に接続し、このCRLH共振器構造200aの端子201� ��出力結合コンデンサ構造80bの導体52aを接続� ��ることにより構成している。

 なお、本実施の形態では入力結合コンデ� ��サ7b、出力結合コンデンサ8b、段間結合コン デンサ9bと記載しているが、これらのうち、� ��なくとも1つ以上がコンデンサで構成され、 それ以外は、インダクタで構成されても同様 の効果を得ることができる。ここで、一般的 にコンデンサの方が低損失で構成できるため 、コンデンサの方が望ましい。

実施の形態3.
 以下、本発明の実施の形態3に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては図5に示すように 、このCRLH共振器100aの端子102と接地面との間� ��入力結合コンデンサ7cを接続し、このCRLH共� ��器100aの端子101に縦続に段間結合コンデンサ 9cを接続し、さらに段間結合コンデンサ9cと� �たに用意したCRLH共振器100dの端子101dを縦続� �接続し、このCRLH共振器100dの端子102dと接地� �との間に出力結合コンデンサ8cを接続して構 成している。即ち、第1のコンデンサ2と、第1 のコンデンサ2の一端にその一端が接続され� �とともに、その他端がグランドに接続され� �第1のインダクタ1と、第1のコンデンサ2の他� ��にその一端が接続された第2のコンデンサ12� ��、第2のコンデンサ12の一端にその一端が接� ��されるとともに、その他端がグランドに接� ��された第2のインダクタ11とを備え、第1のコ ンデンサ2の一端にその一端が接続される段� �結合素子としての段間結合コンデンサ9cと、 段間結合コンデンサ9cの他端にその一端が接� ��される第3のコンデンサ2dと、第3のコンデン サ2dの一端にその一端が接続されるとともに� ��その他端がグランドに接続された第3のイン ダクタ1dと、第3のコンデンサ2dの他端にその� ��端が接続された第4のコンデンサ12dと、第4� �コンデンサ12dの一端にその一端が接続され� �とともに、その他端がグランドに接続され� �第4のインダクタ11dと、第2のコンデンサ12の� ��端にその一端が接続されるとともに、その� ��端がグランドに接続された第1の入出力結合 素子7cと、第4のコンデンサ12dの他端にその一 端が接続されるとともに、その他端がグラン ドに接続された第2の入出力結合素子8cとを設 け、第1のコンデンサ2と第3のコンデンサ2dと� ��、段間結合コンデンサ9cに関して対称位置� �配置し、第2のコンデンサ12と第4のコンデン� ��12dとは、段間結合コンデンサ9cに関して対� �位置に配置し、第1のインダクタ1と第3のイ� �ダクタ1dとは、段間結合コンデンサ9cに関し� ��対称位置に配置し、第2のインダクタ11と第4 のインダクタ11dとは、段間結合コンデンサ9c� ��関して対称位置に配置した構成としている� ��

 このようにCRLH共振器100a、100dは段間結合� ��ンデンサ9cに関して対称位置に配置してい� �ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100dの-1次� �共振の結合を制御することができるので-1次 の共振で通過域を形成した左手系フィルタを 構成することができ、-1次を使うので従来技� ��に係る2段左手系フィルタよりも小型な左手 系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��13A及び図13Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図5に示した段間結合� �ンデンサ9cは導体42a,42bを導体41a,41bで挟んで� ��成し、これを段間結合コンデンサ構造90cと� ��、また、図14A及び図14Bに示すように互いに� ��向するよう配置された接地導体27,28間が誘� �体29で満たされた構造において、入力結合コ ンデンサ7cは導体43に導体44を接続してそれに 導体45を接続することで接地導体28までの距� �を近づけた構造により構成し、これを入力� �合コンデンサ構造70cとし、出力結合コンデ� �サ8cも入力結合コンデンサ構造70cと同様の構 造で構成し、これを出力結合コンデンサ構造 80cとすると、本実施の形態に示す左手系フィ ルタは図19A及び図19Bに示すように、CRLH共振� �構造200aの端子201と入力結合コンデンサ構造7 0cの導体43とを接続し、このCRLH共振器構造200a の端子202に縦続に段間結合コンデンサ構造90c の導体42aを接続し、さらに段間結合コンデン サ構造90cの導体42bと新たに用意したCRLH共振� �構造200aの端子202とを縦続に接続し、このCRLH 共振器構造200aの端子201と出力結合コンデン� �構造80cの導体43とを接続することで表現され る。

 なお、本実施の形態では入力結合コンデ� ��サ7c、出力結合コンデンサ8c、段間結合コン デンサ9cと記載しているが、これらのうち、� ��なくとも1つ以上がコンデンサで構成され、 それ以外は、インダクタで構成されても同様 の効果を得ることができる。ここで、一般的 にコンデンサの方が低損失で構成できるため 、コンデンサの方が望ましい。

実施の形態4.
 以下、本発明の実施の形態4に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては図6に示すように 、実施の形態1で示したCRLH共振器100aの端子102 と縦続に入力結合コンデンサ7dを接続し、こ� ��CRLH共振器100aの端子101と接地面との間に段� �結合コンデンサ9dを接続し、このCRLH共振器10 0aと段間結合コンデンサ9dとの接続点に新た� �用意したCRLH共振器100eの端子101eを接続し、� �のCRLH共振器100eの端子102eと縦続に出力結合� �ンデンサ8dを接続して構成している。即ち、 第1のコンデンサ12と、第1のコンデンサ12の一 端にその一端が接続されるとともに、その他 端がグランドに接続された第1のインダクタ1� ��、第1のコンデンサ12の他端にその一端が接� ��された第2のコンデンサ2と、第2のコンデン� ��2の一端にその一端が接続されるとともに、 その他端がグランドに接続された第2のイン� �クタ11とを備え、第1のコンデンサ12の一端に その一端が接続されるとともに、その他端が グランドに接続された段間結合素子としての 段間結合コンデンサ9dと、前記段間結合コン� ��ンサ9dの一端にその一端が接続される第3の� ��ンデンサ2eと、第3のコンデンサ2eの一端に� �の一端が接続されるとともに、その他端が� �ランドに接続された第3のインダクタ1eと、� �3のコンデンサ2eの他端にその一端が接続さ� �た第4のコンデンサ12eと、第4のコンデンサ12e の一端にその一端が接続されるとともに、そ の他端がグランドに接続された第4のインダ� �タ11eと、前記第2のコンデンサ2の他端にその 一端が接続された第1の入出力結合素子7dと、 第4のコンデンサ12eの他端にその一端が接続� �れた第2の入出力結合素子8dとを設け、第1の� ��ンデンサ12と前記第3のコンデンサ2eとは、� �間結合コンデンサ9dに関して対称位置に配置 し、第2のコンデンサ2と前記第4のコンデンサ 12eとは、段間結合コンデンサ9dに関して対称� ��置に配置し、第1のインダクタ1と前記第3の� ��ンダクタ1eとは、段間結合コンデンサ9dに関 して対称位置に配置し、第2のインダクタ11と 前記第4のインダクタ11eとは、段間結合コン� �ンサ9dに関して対称位置に配置した構成とし ている。

 このようにCRLH共振器100a、100eは段間結合� ��ンデンサ9dに関して対称位置に配置してい� �ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100eの-1次� �共振の結合を制御することができるので-1次 の共振で通過域を形成した左手系フィルタを 構成することができ、-1次を使うので従来技� ��に係る2段左手系フィルタよりも小型な左手 系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��16A及び図16Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図6に示した入力結合� �ンデンサ7dは図16A及び図16Bに示す導体52a,52b� �導体51a,51bで挟む構造で構成し、これを入力� ��合コンデンサ構造70dとし、図6に示した出力 結合コンデンサ8dも入力結合コンデンサ構造7 0dと同様の構造で構成し、これを出力結合コ� ��デンサ構造80dとし、また、図17A及び図17Bに� ��すように互いに対向するよう配置された接� ��導体27,28間が誘電体29で満たされた構造にお いて、図6に示した段間結合コンデンサ9dは導 体53に導体54を接続してそれに導体55を接続す ることで接地導体28までの距離を近づけた構� ��で構成し、これを段間結合コンデンサ構造9 0dとすると、本実施の形態における左手系フ� ��ルタは図20A及び図20Bに示すように、CRLH共振 器構造200aの端子201と入力結合コンデンサ構� �70dの導体42bを接続し、このCRLH共振器構造200a の端子202に縦続に段間結合コンデンサ構造90d の導体53を接続し、さらに段間結合コンデン� ��構造90dの導体53と新たに用意したCRLH共振器� ��造200aの端子202を縦続に接続し、このCRLH共� �器構造200aの端子201と出力結合コンデンサ構� ��80dの導体42aを接続することで表現される。

 なお、本実施の形態では入力結合コンデ� ��サ7d、出力結合コンデンサ8d、段間結合コン デンサ9dと記載しているが、これらのうち、� ��なくとも1つ以上がコンデンサで構成され、 それ以外は、インダクタで構成されても同様 の効果を得ることができる。ここで、一般的 にコンデンサの方が低損失で構成できるため 、コンデンサの方が望ましい。

 なお、本実施の形態でも十分な特性を得� ��ことができるが、設計するにあたって入力� ��合コンデンサ7d、出力結合コンデンサ8dの値 は非常に大きく、段間結合コンデンサ9dの値� ��非常に小さくなるため、それらを具体的に� ��造化することは実施の形態1~3に比べて難し� ��ので、実施の形態1~3に示した構造の方が望� ��しい。

実施の形態5.
 以下、本発明の実施の形態5に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては図7に示すように 、実施の形態1で示したCRLH共振器100aの端子101 と縦続に入力結合インダクタ17aを接続し、こ のCRLH共振器100aの端子102と接地面との間に段� ��結合インダクタ19aを接続し、このCRLH共振器 100aと段間結合インダクタ19aとの接続点に新� �に用意したCRLH共振器100bの端子102bを接続し� �このCRLH共振器100bの端子101bと縦続に出力結� �インダクタ18aを接続して構成している。

 このようにCRLH共振器100a、100bは段間結合� ��ンダクタ19aに関して対称位置に配置してい� ��ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100bの-1次� ��共振の結合を制御することができるので-1� �の共振で通過域を形成した左手系フィルタ� �構成することができ、-1次を使うので従来技 術に係る2段左手系フィルタよりも小型な左� �系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��21A及び図21Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図7に示した段間結合� �ンダクタ19aは導体61に接続された導体62と、� ��体62と接地導体28を接続するように配置され た導体63で構成され、これを段間結合インダ� ��タ構造190aとし、また、図22A及び図22Bに示す ように互いに対向するよう配置された接地導 体27,28間が誘電体29で満たされた構造におい� �、図7に示した入力結合インダクタ17aはらせ� ��状に形成された導体64aと導体64bを接続する� ��めに、導体64aと導体65aが接続され、導体65a� ��導体66と接続され、導体66は導体65bと接続さ れ、導体65bは導体64bと接続された構造により 構成され、これを入力結合インダクタ構造170 aとし、図7に示した出力結合インダクタ18aも� ��力結合インダクタ構造170aと同様の構造で構 成し、これを出力結合インダクタ構造180aと� �ると、本実施の形態は図23A及び図23Bに示す� �うに、CRLH共振器構造200aの端子201と入力結合 インダクタ構造170aの導体64bを接続し、このCR LH共振器構造200aの端子202に縦続に段間結合イ ンダクタ構造190aの導体61を接続し、さらに段 間結合インダクタ構造190aの導体61と新たに用 意したCRLH共振器構造200aの端子202を縦続に接� ��し、このCRLH共振器構造200aの端子201と出力� �合インダクタ構造180aの導体64bを接続するこ� ��により構成している。

 なお、本実施の形態では入力結合インダ� ��タ17a、出力結合インダクタ18a、段間結合イ� ��ダクタ19aと記載しているが、これらのうち� ��少なくとも1つ以上がインダクタで構成され 、それ以外は、コンデンサで構成されても同 様の効果を得ることが出来、さらにコンデン サの方が低損失で構成できるので、左手系フ ィルタの挿入損失は改善される。

 なお、本実施の形態でも十分な特性を得� ��ことができるが、一般的にインダクタより� ��コンデンサの方が低損失で構成できるので� ��実施の形態1~3に示した構造の方が望ましい� ��

実施の形態6.
 以下、本発明の実施の形態6に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては図8に示すように 、このCRLH共振器100aの端子101と接地面との間� ��入力結合インダクタ17bを接続し、このCRLH共 振器100aの端子102に縦続に段間結合インダク� �19bを接続し、さらに段間結合インダクタ19b� �新たに用意したCRLH共振器100bの端子102bを縦� �に接続し、このCRLH共振器100bの端子101bと接� �面との間に出力結合インダクタ18bを接続し� �構成している。

 このようにCRLH共振器100a、100bは段間結合� ��ンダクタ19bに関して対称位置に配置してい� ��ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100bの-1次� ��共振の結合を制御することができるので-1� �の共振で通過域を形成した左手系フィルタ� �構成することができ、-1次を使うので従来技 術に係る2段左手系フィルタよりも小型な左� �系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��24A及び図24Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図8に示した段間結合� �ンダクタ19bはメアンダ状に形成された導体71 で表現され、これを段間結合インダクタ構造 190bとし、また、図25A及び図25Bに示すように� �いに対向するよう配置された接地導体27,28間 が誘電体29で満たされた構造において、図8に 示した入力結合インダクタ17bの導体72に接続� ��れた導体73と、導体73と接地導体28を接続す� ��ように配置された導体74で構成し、これを� �力結合インダクタ構造170bとし、図8に示した 出力結合インダクタ18bも入力結合インダクタ 構造170bと同様の構造で構成し、これを出力� �合インダクタ構造180bとすると、本実施の形� ��は図26A及び図26Bに示すように、CRLH共振器構 造200aの端子201と入力結合インダクタ構造170b� ��導体72とを接続し、このCRLH共振器構造200aの 端子202に縦続に段間結合インダクタ構造190b� �導体71を接続し、さらに段間結合インダクタ 構造190bの導体71と新たに用意したCRLH共振器� �造200aの端子202とを縦続に接続し、このCRLH共 振器構造200aの端子201と出力結合インダクタ� �造180bの導体72とを接続することで表現され� �。

 なお、本実施の形態では入力結合インダ� ��タ17b、出力結合インダクタ18b、段間結合イ� ��ダクタ19bと記載しているが、これらのうち� ��少なくとも1つ以上がインダクタで構成され 、それ以外は、コンデンサで構成されても同 様の効果を得ることが出来、さらにコンデン サの方が低損失で構成できるので、左手系フ ィルタの挿入損失は改善される。

 なお、本実施の形態でも十分な特性を得� ��ことができるが、一般的にインダクタより� ��コンデンサの方が低損失で構成できるので� ��実施の形態1~3に示した構造の方が望ましい� ��

実施の形態7.
 以下、本発明の実施の形態7に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては、図9に示すよう に、実施の形態1で示したCRLH共振器100aの端子 102と縦続に入力結合インダクタ17cを接続し、 このCRLH共振器100aの端子101と接地面との間に� ��間結合インダクタ19cを接続し、このCRLH共振 器100aと段間結合インダクタ19cとの接続点に� �たに用意したCRLH共振器100dの端子101dを接続� �、このCRLH共振器100dの端子102dと縦続に出力� �合インダクタ18cを接続して構成している。

 このようにCRLH共振器100a、100dは段間結合� ��ンダクタ19cに関して対称位置に配置してい� ��ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100dの-1次� ��共振の結合を制御することができるので-1� �の共振で通過域を形成した左手系フィルタ� �構成することができ、-1次を使うので従来技 術に係る2段左手系フィルタよりも小型な左� �系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��21A及び図21Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図9に示した段間結合� �ンダクタ19cは導体61に接続された導体62と、� ��体62と接地導体28を接続するように配置され た導体63で構成し、これを段間結合インダク� ��構造190cとし、また、図22A及び図22Bに示すよ うに互いに対向するよう配置された接地導体 27,28間が誘電体29で満たされた構造において� �図9に示した入力結合インダクタ17cはらせん� ��に形成された導体64aと導体64bを接続するた� ��に、導体64aと導体65aが接続され、導体65aは� ��体66と接続され、導体66は導体65bと接続され 、導体65bは導体64bと接続された構造で構成し 、これを入力結合インダクタ構造170cとし、� �力結合インダクタ18cも入力結合インダクタ� �造170cと同様の構造で構成し、これを出力結� ��インダクタ構造180cとすると、本実施の形態 は図27A及び図27Bに示すように、CRLH共振器構� �200aの端子202と入力結合インダクタ構造170cの 導体64bとを接続し、このCRLH共振器構造200aの� ��子201に縦続に段間結合インダクタ構造190cの 導体61を接続し、さらに段間結合インダクタ� ��造190cの導体61と新たに用意したCRLH共振器構 造200aの端子201を縦続に接続し、このCRLH共振� ��構造200aの端子202と出力結合インダクタ構造 180cの導体64bを接続することで構成している� �

 なお、本実施の形態では入力結合インダ� ��タ17c、出力結合インダクタ18c、段間結合イ� ��ダクタ19cと記載しているが、これらのうち� ��少なくとも1つ以上がインダクタで構成され 、それ以外は、コンデンサで構成されても同 様の効果を得ることが出来、さらにコンデン サの方が低損失で構成できるので、左手系フ ィルタの挿入損失は改善される。

 なお、本実施の形態でも十分な特性を得� ��ことができるが、一般的にインダクタより� ��コンデンサの方が低損失で構成できるので� ��実施の形態1~3に示した構造の方が望ましい� ��

実施の形態8.
 以下、本発明の実施の形態8に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては図10に示すよう� �、このCRLH共振器100aの端子102と接地面との間 に入力結合インダクタ17dを接続し、このCRLH� �振器100aの端子101に縦続に段間結合インダク� ��19dを接続し、さらに段間結合インダクタ19d� ��新たに用意したCRLH共振器100dの端子101dを縦� ��に接続し、このCRLH共振器100dの端子102dと接� ��面との間に出力結合インダクタ18dを接続し� ��構成している。

 このようにCRLH共振器100a、100dは段間結合� ��ンダクタ19dに関して対称位置に配置してい� ��ので、容易に2個のCRLH共振器100a、100dの-1次� ��共振の結合を制御することができるので-1� �の共振で通過域を形成した左手系フィルタ� �構成することができ、-1次を使うので従来技 術に係る2段左手系フィルタよりも小型な左� �系フィルタを提供することができる。

 以下、具体的な構成について説明する。� ��24A及び図24Bに示すように互いに対向するよ� ��配置された接地導体27,28間が誘電体29で満た された構造において、図10に示した段間結合� ��ンダクタ19dはメアンダ状に形成された導体7 1により構成し、これを段間結合インダクタ� �造190dとし、また、図25A及び図25Bに示すよう� ��互いに対向するよう配置された接地導体27,2 8間が誘電体29で満たされた構造において、図 10に示した入力結合インダクタ17dの導体72に� �続された導体73と、導体73と接地導体28を接� �するように配置された導体74で構成し、これ を入力結合インダクタ構造170dとし、図10に示 した出力結合インダクタ18dも入力結合インダ クタ構造170dと同様の構造で表現され、これ� �出力結合インダクタ構造180dとすると、本実� ��の形態は図28A及び図28Bに示すように、CRLH共 振器構造200aの端子202と入力結合インダクタ� �造170dの導体72を接続し、このCRLH共振器構造2 00aの端子201に縦続に段間結合インダクタ構造 190dの導体71を接続し、さらに段間結合インダ クタ構造190dの導体71と新たに用意したCRLH共� �器構造200aの端子201とを縦続に接続し、このC RLH共振器構造200aの端子202と出力結合インダ� �タ構造180dの導体72とを接続することで表現� �れる。

 なお、本実施の形態では入力結合インダ� ��タ17d、出力結合インダクタ18d、段間結合イ� ��ダクタ19dと記載しているが、これらのうち� ��少なくとも1つ以上がインダクタで構成され 、それ以外は、コンデンサで構成されても同 様の効果を得ることが出来、さらにコンデン サの方が低損失で構成できるので、左手系フ ィルタの挿入損失は改善される。

 なお、本実施の形態でも十分な特性を得� ��ことができるが、一般的にインダクタより� ��コンデンサの方が低損失で構成できるので� ��実施の形態1~3に示した構造の方が望ましい� ��

実施の形態9.
 以下、本発明の実施の形態9に係る左手系フ ィルタについて図面を参照しながら説明する 。

 本実施の形態においては、実施の形態1で 示したCRLH共振器100aを2個用いた左手系フィル タにさらにCRLH共振器100aを1個追加した3個の� �振器を有する左手系フィルタである。具体� �には、図29に示すように、実施の形態1で示� �た図3の等価回路構成において、出力結合コ� ��デンサ8aを段間結合コンデンサ78とし、この 段間結合コンデンサ78に新たに用意したCRLH共 振器100aの端子101を接続し、このCRLH共振器100a の端子102と接地面との間に出力結合コンデン サ79を接続して構成している。

 このようにCRLH共振器100aは段間結合コン� �ンサ9a及び段間結合コンデンサ78に関して対� ��位置に配置しているので、容易に、3個のCRL H共振器100aの-1次の共振の結合を制御するこ� �ができるので-1次の共振で通過域を形成した 左手系フィルタを構成することができ、-1次� ��使うので従来技術に係る3段左手系フィルタ よりも小型な左手系フィルタを提供すること ができる。

 なお、この本実施の形態に示した構造は� ��施の形態2~8にも同様の接続方法を用いるこ� ��で、構成することができる。

 具体的な構造例としては、図30A及び図30B� ��示すように、実施の形態1で示した図15A及び 図15Bの構造の一例において、出力結合コンデ ンサ構造80aを段間結合コンデンサ構造88とし� ��この段間結合コンデンサ構造88の導体43と新 たに用意したCRLH共振器構造200aの端子201を接� ��し、このCRLH共振器構造200aの端子202と図13A� �び図13Bにて表現される出力結合コンデンサ� �造89を接続することで構成している。

 なお、本実施の形態では入力結合コンデ� ��サ7a、出力結合コンデンサ79、段間結合コン デンサ9a,78と記載しているが、これらのうち� ��少なくとも1つ以上がコンデンサで構成され 、それ以外は、インダクタで構成されても同 様の効果を得ることができる。ここで、一般 的にコンデンサの方が低損失で構成できるた め、コンデンサの方が望ましい。