JP2002033604A - マイクロストリップラインフィルタ、デュプレクサ、通信機および共振器装置の特性調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品が小型であっても平面的な測定治具を用
いて確実に測定できるようにし、また個別の部品状態で
なくても特性測定を行なえるようにする。 【解決手段】 誘電体基板１の下面に略全面の接地電極
を形成し、上面に共振器電極１１，１２，１３を配置
し、初段の共振器電極１１および終段の共振器電極１３
に外部引出電極２１，２３を接続し、この外部引出電極
の側部に、下面の接地電極に導通する上面接地電極５１
を配置する。この構造により、入出力部をグラウンデッ
ドコプレーナ構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、誘電体基板にマ
イクロストリップラインを形成してなるフィルタ、デュ
プレクサ、それらを備えた通信機、および共振器装置の
特性調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来のマイクロストリップライン
フィルタの構成例を示す。このフィルタは誘電体基板１
の上面に共振器電極１１，１２，１３および共振器電極
１１，１３から引き出した外部引出電極２１，２３を形
成していて、下面には略全面の接地電極を形成してい
る。この構成により、上記共振器電極１１，１２，１３
が、それぞれ使用周波数帯で半波長共振するマイクロス
トリップライン共振器として作用し、外部引出電極２
１，２３が入出力用の電極（端子）として作用し、全体
が３段の共振器による帯域通過特性を有するフィルタと
して作用する。

【０００３】また、マイクロ波帯などで用いる高周波回
路の特性を測定する装置として特許２６６８４２３号が
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図９に示したようなマ
イクロストリップラインフィルタの特性を測定する際に
は、測定治具の接地電極とフィルタの接地電極（誘電体
基板の裏面）とを接続し、測定治具の信号電極と外部引
出電極２１，２３とをそれぞれ接続する必要がある。そ
のため、測定治具の構成が立体的になってしまい、測定
治具の構造が煩雑となり、製作費が嵩む、という問題が
あった。また、測定治具の構成が立体的になるため、例
えば一辺５ｍｍ以下程度の小さなフィルタの特性を測定
するのには、フィルタの固定およびフィルタに対する電
極の接続自体が困難となる。

【０００５】また、マイクロストリップラインフィルタ
は、個々に測定治具にセットして特性を測定し、電極の
削除などによって特性調整を行なう、という方法が一般
的であるが、その方法によれば非常に多くの工数がかか
り、誘電体基板に割れや欠けなどが起こり易いという問
題があった。

【０００６】なお、上記公報に示されている高周波回路
の測定装置では、グラウンデッドコプレーナ構造の測定
基板と被測定高周波回路である部品とを接続した状態で
特性測定を行なうので、マイクロストリップラインフィ
ルタなどの被測定高周波回路を非実装状態で測定するこ
とはできず、製品製造時の特性測定および特性調整のた
めには適用できない。また、上記公報に示されている高
周波回路の測定装置でも、個々の部品毎に特性測定を行
なわなければならないため、多くの作業工数を要する問
題、および割れや欠けなどが発生し易いという問題は依
然として解消されない。

【０００７】この発明の目的は、上述の課題を解消し
て、部品が小型であっても平面的な測定治具を用いて確
実に測定できるようにし、また個別の部品状態でなくて
も特性測定を行なえるようにしたマイクロストリップラ
インフィルタ、マイクロストリップラインデュプレク
サ、それらを備えた通信機、および共振器装置の特性調
整方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体基板
の下面に接地電極を形成し、上面に複数の共振器電極を
配置するとともに、所定の共振器電極に外部引出電極を
接続するが、誘電体基板の上面で、且つ外部引出電極の
少なくとも一方の側部に上記下面の接地電極に導通する
上面接地電極を配置してマイクロストリップラインによ
るフィルタまたはデュプレクサを構成する。

【０００９】このように誘電体基板上面の外部引出電極
側部に接地電極を配置することによってグラウンデッド
コプレーナ構造とし、誘電体基板の上面に測定装置のプ
ローブの中心電極と接地電極を当接させるだけで測定を
可能とする。

【００１０】また、この発明は、上記マイクロストリッ
プラインフィルタまたはマイクロストリップラインデュ
プレクサを、例えば通信信号を扱う高周波回路部に設け
て通信機を構成する。

【００１１】また、この発明は、上記フィルタまたはデ
ュプレクサの誘電体基板が分離前の複数個連続したウェ
ハーの状態で、外部引出電極および上面接地電極にプロ
ーブを接触させて電気的特性を測定し、共振器電極また
はウェハーの誘電体部分を切削することによって電気的
特性を調整する。このように、複数の誘電体基板が連続
したウェハーの状態であっても、その上面に外部引出電
極と共に上面接地電極を設けたことにより、ウエハーの
上面に測定器のプローブを接続可能とし、ウェハーの状
態で各共振器装置の特性調整を可能とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るマイクロス
トリップラインフィルタの構成と、その特性調整方法を
図１〜図４を参照して説明する。図１はフィルタの平面
図である。ここで１は、誘電体基板であり、その上面に
３つの共振器電極１１，１２，１３および外部引出電極
２１，２３を形成している。これらの共振器電極１１，
１２，１３は電極長をＬ１，Ｌ２，Ｌ３とし、電極幅を
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３としている。これらの共振器電極１
１，１２，１３は、それぞれ使用周波数帯で半波長共振
するマイクロストリップライン共振器として作用する。
また、これらの共振器電極１１，１２，１３は、電極の
長さ方向を平行にして、図中１点鎖線で示すように、そ
れぞれの共振器電極の電極長の中心が略直線状に並ぶよ
うに配置している。

【００１３】共振器電極１１，１３には、共振器電極の
長さ方向の中央から長さ方向に沿って所定寸法だけ離れ
た位置に外部引出電極２１，２３をそれぞれ接続してい
る。すなわち、共振器電極１１，１３の所定位置から外
部引出電極２１，２３が延び出た電極パターンとしてい
る。誘電体基板１の下面には略全面に接地電極を形成し
ている。

【００１４】また、外部引出電極２１，２３のそれぞれ
の両側部には、スルーホールを介して下面の接地電極に
導通する上面接地電極５１をそれぞれ形成している。こ
れにより、入出力部をグラウンデッドコプレーナ構造と
している。

【００１５】上記共振器電極１１，１２，１３、外部引
出電極２１，２３、上面接地電極５１および下面の接地
電極は、誘電体基板１の表面に対して厚膜印刷法によ
り、または薄膜導電体膜のパターンニングにより形成す
る。また、スルーホール部分については、誘電体基板１
に孔を形成し、その内面に電極膜を形成する従来と同様
の方法により形成すればよい。

【００１６】従来のマイクロストリップラインフィルタ
においては、フィルタの入出力部は通常５０Ωに設定さ
れるので、誘電体基板の厚みと誘電率とによって外部引
出電極の線路幅が決定され、設計上の自由度が殆どな
い。それに対して、図１に示したようにグラウンデッド
コプレーナ構造では、その中心電極と上面接地電極との
間隙によって線路インピーダンスが変更できるため、設
計上の自由度が大幅に向上にする。

【００１７】ここで、線路インピーダンスを５０Ωとす
るための、外部引出電極（中心電極）と上面接地電極と
の間隙Ｓおよび外部引出電極の幅ＷＣの関係を図２に示
す。この例では、誘電体基板の厚みを０．３８ｍｍ、比
誘電体率を９．６、周波数を２５ＧＨｚとしている。こ
のように、誘電体基板の厚みおよび誘電率が一定であっ
ても、ＷＣとＳを広範囲にわたって設定することがで
き、所定の線路インピーダンスを得るための設計上の自
由度が高くなる。

【００１８】なお、この第１の実施形態では、各共振器
電極の電極長Ｌと電極幅Ｗの比（Ｗ／Ｌ）を１．０より
小さい１．０に近い値とし、且つ初段および終段の共振
器電極の長さ方向の中央から見た外部引出電極の引出位
置を、初段の共振器電極１１と終段の共振器電極１３と
で同じ方向にずれた位置としている。この構成により、
通過帯域の高域側に減衰極が生じることを、発明らは実
験により見いだしている。これは、初段および終段の共
振器電極１１，１３の電極長と電極幅が近い値である
時、共振器電極１１，１３の主たる共振モードに直交す
る方向の共振モード、すなわちＷで示す幅を共振器長、
Ｌで示す長さを電極幅とする副次的な共振モードが現
れ、この副次的な共振モードの共振周波数が主たる共振
モードの共振周波数に近づいて両者が結合することによ
るものと考えられる。

【００１９】図３は上記フィルタの特性測定方法を示す
図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。こ
の図３において、外部引出電極２１，２３の両側部に配
置した上面接地電極５１は、誘電体基板１の下面に形成
した接地電極５に導通している。６，７はそれぞれ測定
器のプローブであり、中心電極６０，７０および接地電
極６１，６２，７１，７２をそれぞれ突出させている。
これらの電極をフィルタの外部引出電極２１，２３およ
び上面接地電極５１にそれぞれ接触させることによって
電気的導通をとる。

【００２０】この図３に示した方法によれば、誘電体基
板の上面に平面状に露出する電極に測定器のプローブを
当接させるだけであるので、小型のフィルタであっても
測定が可能となる。また、プローブ端子面でいわゆるＳ
ＯＬＴ法などによって測定校正を容易に行なうことがで
きる。

【００２１】図４はウエハー状態で上記フィルタの特性
測定および特性調整を行なう状態を示す図である。図４
において１′は図３に示した誘電体基板１の分離前の複
数個連続した状態のウエハーである。このウエハー１′
はＸ−Ｙテーブルに載置していて、プローブ６，７およ
びレーザ装置８に対して平面上の任意の位置に相対移動
可能なように構成している。また６，７はネットワーク
アナライザ９に接続したプローブであり、その先端をウ
エハー１′の所定の１つの区画であるフィルタ部分の入
出力部にそれぞれ接触させるようにしている。この区画
に対するプローブの接触状態は図３に示したものと同様
である。また、図４において８はレーザ装置であり、ウ
エハー上の所定の共振器電極部分または誘電体部分をト
リミングする。このように、誘電体基板がウエハー状態
で各フィルタの電気的特性を測定し、且つ所定の電気的
特性が得られるようにレーザトリミングを行なうことに
よって、個々のフィルタを測定治具に着脱する工数を大
幅に減らすことができる。また、個別の誘電体基板を治
具に着脱するのではないので、誘電体基板の割れや欠け
などが起こりにくい。さらに、フィルタの電気的特性を
測定した結果、トリミングによって、所定の特性範囲内
に収めることができないことが明らかであれば、該当フ
ィルタの区画にインクなどでマーキングすることによっ
て、後の工程で、その不良となる部品について行う無駄
な工数を省くことができる。

【００２２】なお、レーザトリミング法以外に、リュー
タやサンドブラスなどを用いて電極部分または誘電体部
分の削除を行なうようにしてもよい。

【００２３】次に、第２の実施形態に係るフィルタの構
成を図５に示す。図５はフィルタの平面図である。誘電
体基板１の上面に３つの共振器電極１１，１２，１３お
よび外部引出電極２１，２３を形成している。この外部
引出電極２１，２３の両側に上面接地電極５１を配置し
ている。この例では、上面接地電極５１は、誘電体基板
１の端面の電極を経由して下面の接地電極に導通させて
いる。具体的には、ウエハー状態から誘電体基板を切り
出す際の切断線が通る位置に、上面接地電極５１と下面
の接地電極とを導通させるスルーホールを形成してお
き、その切断線で、すなわちスルーホールが通るライン
でウエハを切断することによって上面接地電極と下面の
接地電極との接続部を形成する。

【００２４】上記共振器電極１１，１２，１３も、それ
ぞれ使用周波数帯で半波長共振するマイクロストリップ
ライン共振器として作用するが、各共振器電極１１，１
２，１３の電極幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を図１に示した例と
は異なったものとしている。また、外部引出電極２１，
２３の共振器電極の長さ方向の中央から見た外部引出電
極の引出位置を、初段の共振器電極１１と終段の共振器
電極１３とで異なった方向にずれた位置としている。

【００２５】このように、誘電体基板上にそれぞれ半波
長共振器を構成する複数の共振器電極を略平行に配置
し、初段および終段の共振器電極に外部引出電極を接続
して成るストリップ線路フィルタにおいて、通過帯域の
中心周波数が所望の使用周波数帯になるように、各共振
器電極１１，１２，１３の電極長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を定
めるとともに、電極長Ｌと電極幅Ｗの比（Ｗ／Ｌ）を
１．０より大きい１．０に近い値とし、且つ初段および
終段の共振器電極の長さ方向の中央から見た引出位置
を、初段の共振器電極１１と終段の共振器電極１３とで
異なった方向にずれた位置としている。この構成によ
り、通過帯域の低域に減衰極が生じることを、発明らは
実験により見いだしている。これも、初段および終段の
共振器電極１１，１３の電極長と電極幅が近い値である
時、共振器電極１１，１３の主たる共振モードに直交す
る方向の副次的な共振モードが現れ、両者が結合するこ
とによるものと考えられる。

【００２６】この図５に示した例では、初段の共振器電
極１１の電極幅Ｗ１と終段の共振器電極１３の電極幅Ｗ
３が等しくないので、結果的に共振器間の間隔Ｄ１，Ｄ
２も異なった値としている。

【００２７】なお、図５において３１，３２，３３は、
それぞれの共振器電極１１，１２，１３から長さ方向に
突出させた周波数調整用電極である。この部分を図４に
示したようにレーザトリミングなどによって必要量削除
することにより、各段の共振器の共振周波数を調整す
る。

【００２８】図６は第３の実施形態に係るフィルタの上
面図である。この例では、誘電体基板１上にそれぞれ半
波長共振器を構成する４つの共振器電極１１〜１４を略
平行に配置し、初段および終段の共振器電極に外部引出
電極２１，２４を接続している。また、外部引出電極２
１，２４の両側部に、下面の接地電極に導通する上面接
地電極５１を配置している。このような構造は、誘電体
基板をウエハーから切り出した後、誘電体基板の端面
に、上面接地電極５１と下面接地電極間を導通させる電
極を形成することによって得る。

【００２９】次に、デュプレクサの構成例を図７を参照
して説明する。図７において、１は誘電体基板であり、
その上面に６つの共振器電極１１ＴＸ，１２ＴＸ，１３
ＴＸ，１１ＲＸ，１２ＲＸ，１３ＲＸをそれぞれ形成し
ている。これらの共振器電極のうち、１１ＴＸ，１２Ｔ
Ｘ，１３ＴＸによる３つの共振器は送信フィルタを構成
し、１１ＲＸ，１２ＲＸ，１３ＲＸによる３つの共振器
は受信フィルタを構成する。また、誘電体基板１の上面
には、送信フィルタの初段の共振器電極１１ＴＸに外部
引出電極２１ＴＸを接続し、終段の共振器電極１３ＴＸ
に外部引出電極２３ＴＸを接続している。また、受信フ
ィルタの初段の共振器電極１１ＲＸに外部引出電極２１
ＲＸを接続し、終段の共振器電極１３ＲＸに外部引出電
極２３ＲＸを接続している。外部引出電極２３ＴＸと２
１ＲＸはアンテナ用の外部引出電極４１の所定位置に接
続している。誘電体基板１の下面には略全面に接地電極
を形成している。外部引出電極２３ＲＸ，２１ＴＸ，４
１のそれぞれの両側部には、下面の接地電極と導通する
上面接地電極５１を配置している。

【００３０】なお、アンテナ用外部引出電極４１に対す
る外部引出電極２３ＴＸおよび２１ＲＸの接続点から先
にさらにインピーダンスマッチング用電極４１′を延ば
すことによって、このアンテナ用外部引出電極４１と２
つの外部引出電極２３ＴＸおよび２１ＲＸとのインピー
ダンス整合をとっている。

【００３１】以上ようにして、送信端である外部引出電
極２１ＴＸ部分、受信端である外部引出電極２３ＲＸ部
分、アンテナ端であるアンテナ用外部引出電極４１部分
をそれぞれグラウンデッドコプレーナ構造とする、アン
テナ共用器としてのデュプレクサを構成する。

【００３２】図７に示した共振器電極１１ＴＸ，１２Ｔ
Ｘ，１３ＴＸによる送信フィルタは、図５に示したフィ
ルタと基本的に同様であり、その通過帯域である送信周
波数帯域の低域側に減衰極が生じる。また共振器電極１
１ＲＸ，１２ＲＸ，１３ＲＸによる受信フィルタは、図
１に示したフィルタと同様であり、通過帯域である受信
周波数帯域の高域側に減衰極が生じる。送信周波数帯域
の下側に隣接して受信周波数帯域を設定した通信システ
ムにおいて、このデュプレクサを用いれば、送信フィル
タと受信フィルタのそれぞれの減衰極による減衰特性に
より、送信信号の受信回路への回り込みが確実に防止で
きる。

【００３３】なお、各実施形態では、外部引出端子の両
側部に上面接地電極を設けた例を示したが、外部引出電
極の両側部のうちいずれか一方の側部にのみ上面接地電
極を配置してもよい。

【００３４】また、各実施形態では、すべての入出力部
をグラウンデッドコプレーナ構造としたが、このフィル
タやデュプレクサの用い方によっては、複数の入出力部
のうち所定の入出力部のみをグラウンデッドコプレーナ
構造としてもよい。

【００３５】次に、通信機の構成例を図８を参照して説
明する。図８においてＡＮＴは送受信アンテナ、ＤＰＸ
はデュプレクサ、ＢＰＦａ，ＢＰＦｂはそれぞれ帯域通
過フィルタ、ＡＭＰａ，ＡＭＰｂはそれぞれ増幅回路、
ＭＩＸａ，ＭＩＸｂはそれぞれミキサ、ＯＳＣはオシレ
ータ、ＳＹＮは周波数シンセサイザである。

【００３６】ＭＩＸａはＩＦ信号と、ＳＹＮから出力さ
れた信号とを混合し、ＢＰＦａはＭＩＸａからの混合出
力信号のうち送信周波数帯域のみを通過させ、ＡＭＰａ
はこれを電力増幅してＤＰＸを介しＡＮＴより送信す
る。ＡＭＰｂはＤＰＸから出力される受信信号を増幅す
る。ＢＰＦｂはＡＭＰｂの出力信号のうち受信周波数帯
域のみを通過させる。ＭＩＸｂは、ＳＹＮから出力され
た周波数信号と受信信号とをミキシングして中間周波信
号ＩＦを出力する。

【００３７】上記ＢＰＦａ，ＢＰＦｂとして上記各実施
形態で示したマイクロストリップラインフィルタを用
い、また、ＤＰＸとして図７に示したマイクロストリッ
プラインデュプレクサを用いればよい。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、外部引出電極部分が
グラウンデッドコプレーナ構造となり、誘電体基板の上
面に測定装置のプローブの中心電極と接地電極を当接さ
せるだけで測定可能となる。そのため、部品が小型であ
っても平面的な測定治具を用いて確実に測定できるよう
になる。

【００３９】また、フィルタまたはデュプレクサの誘電
体基板が分離前の複数個連続したウェハーの状態で、外
部引出電極および上面接地電極にプローブを接触させて
電気的特性を測定し、共振器電極またはウェハーを切削
することによって電気的特性を調整するようにしたた
め、全体の工数が極めて削減でき、治具に対する誘電体
基板の着脱時の欠けや割れをも防止して、生産性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るフィルタの主要部の平面
図

【図２】同フィルタの入出力部の線路インピーダンスを
一定とした時の中心電極幅と中心電極−上面接地電極間
の間隙との関係を示す図

【図３】同フィルタの特性測定状態を示す図

【図４】同フィルタの特性測定および特性調整の状態を
示す図

【図５】第２の実施形態に係るフィルタの上面図

【図６】第３の実施形態に係るフィルタの上面図

【図７】第４の実施形態に係るデュプレクサの上面図

【図８】第５の実施形態に係る通信機の構成を示す図

【図９】従来のフィルタの構成を示す上面図

【符号の説明】

１−誘電体基板 １′−ウエハー １１〜１４−共振器電極 ２１，２３，２４，４１−外部引出電極 ３１〜３３−周波数調整用電極 ５−接地電極 ５１−上面接地電極 ６，７−プローブ ６０，７０−中心電極 ６１，６２，７１，７２−接地電極 ８−レーザ装置 ９−ネットワークアナライザ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｐ 5/08 Ｈ０１Ｐ 5/08 Ｈ Ｈ０１Ｒ 13/24 Ｈ０１Ｒ 13/24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板の下面に接地電極を形成し、
   上面に複数の共振器電極を配置してなるマイクロストリ
   ップラインフィルタにおいて、 前記誘電体基板の上面で、且つ初段または終段の少なく
   とも一方の共振器電極に外部引出電極を接続し、当該外
   部引出電極の両側部のうち少なくとも一方の側部に、前
   記接地電極に導通する上面接地電極を配置したマイクロ
   ストリップラインフィルタ。
2. 【請求項２】 誘電体基板の下面に接地電極を形成し、
   上面に複数の共振器電極を配置してなるマイクロストリ
   ップラインデュプレクサにおいて、 前記誘電体基板の上面で、且つ所定の複数の共振器電極
   のうち少なくとも１つの共振器電極に外部引出電極を接
   続し、当該外部引出電極の両側部のうち少なくとも一方
   の側部に、前記接地電極に導通する上面接地電極を配置
   したマイクロストリップラインデュプレクサ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のマイクロストリップラ
   インフィルタまたは請求項２に記載のマイクロストリッ
   プラインデュプレクサを備えた通信機。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の誘電体基板が
   分離前の複数個連続したウエハーの状態で、前記外部引
   出電極および上面接地電極に測定器のプローブを接触さ
   せて電気的特性を測定し、前記共振器電極または前記ウ
   エハーを削除することによって電気的特性を調整する共
   振器装置の特性調整方法。