JP2002111308A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタの挿入損失を劣化させずにＱ値及び
帯域幅を大きくとることができて、且つ減衰極位置を制
御する事が可能な積層型誘電体フィルタを提供すること
にある。 【解決手段】各ストリップライン４は、誘導電極４と、
誘導電極４の先端とアース電極２との間の任意の誘電体
層間まで延びるビアホール導体と、当該誘電体層間にお
いて誘導電極側に折り返されて開放端に至る第１折り返
し電極とから構成された第１ストリップラインと、第１
のストリップラインに隣接し、前記アース電極との短絡
端より面方向に延びる誘導電極と、該誘導電極の先端と
アース電極との間の任意の誘電体層間まで延びるビアホ
ール導体と、当該誘電体層間において誘導電極側と反対
側に折り返されて開放端に至る第２折り返し電極とから
構成された第２ストリップラインとからなることを特徴
とする積層型誘電体フィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波部品として
使用されるストリップラインフィルタ等のTEM（Transve
rsed Electromagnetic Mode）モードを用いた積層型誘
電体フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波を利用した携帯電話な
どの機器には、小型のフィルタが多用されているが、中
でも誘電体層を複数積層したストリップライン共振器を
用いて構成した積層型誘電体フィルタは低背化、高機能
化できるために多く使用されてきている。

【０００３】このような積層型誘電体フィルタを図４に
示す。図４は従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図
で図５はその断面図である。図５に示すように複数の誘
電体層１１０ａ〜１１０ｆが積層された積層体１１０の
両主面にアース電極１０２が、積層体１１０の端面にア
ース電極１０３が形成され、アース電極１０２とアース
電極１０３とが互いに接続されている。誘電体層１１０
ｄの主面にストリップライン１０４が互いに平行して配
列されており、ストリップライン１０４同士の間隔は夫
々Ｓの距離を保って配置されている。

【０００４】ストリップライン１０４は一端側がアース
電極１０３と接続された短絡端を形成している誘導電極
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、誘導電極１０４ａ、
１０４ｂ、１０４ｃの先端から誘電体層の積層方向に任
意の層間まで形成されたビアホール導体１０６と、その
形成位置から誘導電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ側
に折り返す折り返し電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ
を形成して開放端に至っている。

【０００５】ストリップライン１０４ａ、１０４ｂ、１
０４ｃの両近傍には入出力電極１０７が形成されてい
る。なお、１０８は共振器結合電極であり、１０９（ａ
〜ｃ）は製品毎の共振周波数をアース電極１０２の一部
を切除することで微調整する表層容量調整用削除部分で
ある。

【０００６】積層型誘電体フィルタの製造方法として
は、まず、基板となるセラミック材料とガラス材料及び
有機バインダと溶剤からなるスラリーをドクターブレー
ド法等でキャスティング、乾燥してグリーンシートを作
製する。次に、ストリップライン等の内部配線のパター
ンに応じて、導体ペーストをグリーンシートに印刷す
る。この印刷されたグリーンシートを複数枚積層して一
体化した後、一括同時焼成して積層体を形成する。その
後、積層体の側面及び短絡端、開放端、上面、下面にア
ース電極となる導体ペーストを印刷・焼成し、フィルタ
が形成される。

【０００７】このように形成された積層型誘電体フィル
タにおいては、フィルタ特性の所望の中心周波数、帯域
幅及び減衰量を同時に確保する設計がもとめられてい
る。

【０００８】即ち、誘電体層の誘電率とストリップライ
ンの長さ寸法等の形状を変化させることによって所望の
中心周波数を得ることができ、各ストリップラインで構
成する共振器間の磁界結合の度合いや、電界結合の度合
いによって通過帯域幅及び減衰極の位置が決定される。
例えば共振器間の間隔を狭くすると磁界結合が強くなり
帯域幅が広がる要因の１つとなる。

【０００９】しかしながら、磁界結合と電解結合の双方
が作用する積層型誘電体フィルタにおいては、単純にス
トリップラインの間隔を狭くしてフィルタの通過帯域幅
を広げても、磁界結合が強くなることでフィルタの挿入
損失が大きくなり、結果的にフィルタ特性を悪くしてし
まうものである。

【００１０】従って、積層型誘電体フィルタにおいて良
好なフィルタ特性を得るためには、通過域において、通
過帯域幅が広くとれ、阻止域においては、より大きな減
衰量を得ることができるフィルタの構成が求められてい
る。そのためには、従来の方法としては、ストリップラ
インの間隔を縮めながら、ストリップラインの形状を変
化させて、磁界結合、電界結合を適宜調整して所望のフ
ィルタ特性を得ていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
高周波帯を利用した移動体通信の分野では、送信側の通
過域と受信側の阻止域又は受信側の通過域と送信側の阻
止域が近接して、且つ大きな減衰量を必要とするフィル
タが求められており、これらの方法をとるだけでは対応
できなくなる場合が生じてきている。

【００１２】また、上述した積層型誘電体フィルタＦで
は、確かにストリップライン１０４を折り曲げることで
積層型誘電体フィルタＦの寸法を１／４波長分の長さ以
下にして１／４波長の共振器を構成することができ小型
化を達成していた。また、折り返し電極１０５ａ〜ｃに
より容量結合が強まることを利用して積層型誘電体フィ
ルタの中心周波数及び通過帯域幅を調整していた。

【００１３】しかしながら、折り返し電極１０５ａ〜ｃ
が形成されている位置は、折り返し電極１０５ａ〜ｃが
近接しているので、必要以上の容量結合が生じて十分な
帯域幅を確保することができず、挿入損失を大きく減少
させているという問題点を有していた。

【００１４】また、使用する周波数帯は多種多様のた
め、異なる周波数に対応する誘電体フィルタを製造する
場合は、その異なる共振周波数毎に共振器内導体の長さ
や外導体のパターンをそれぞれに合わせて変える必要が
あり、異なる積層型誘電体フィルタ間で共有させること
ができず、その製造方法や製造工程が煩雑なものとな
り、またコスト高になるといった弊害がでてしまう。

【００１５】また、上記した積層型誘電体フィルタの製
造方法では、製造された積層型誘電体フィルタが対応す
る共振周波数の範囲幅は狭く、外部条件に合わせて細か
な調整をすることはできなかった。

【００１６】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、異なる共振周波数の積層型誘電体フィルタを製造す
る場合においても、共振器内導体を構成する各パターン
の寸法形状，外導体パターンの共用を可能にし、また、
誘電体フィルタが対応できる中心周波数の通過帯域幅を
広くとることができ、挿入損失を大幅に改善した積層型
誘電体フィルタを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明は、複数の誘電体層を積層してなる積層体
の主面に形成したアース電極に前記積層体の同一層間で
対向し、かつ一端側が前記アース電極に接続するように
形成された複数の１／４波長ストリップラインが併設さ
れている積層型誘電体フィルタにおいて、前記各ストリ
ップラインは、前記アース電極との短絡端より面方向に
延びる誘導電極と、該誘導電極の先端とアース電極との
間の任意の誘電体層間まで延びるビアホール導体と、当
該誘電体層間において誘導電極側に折り返されて開放端
に至る第１折り返し電極とから構成された第１ストリッ
プラインと、該第１のストリップラインに隣接し、前記
アース電極との短絡端より面方向に延びる誘導電極と、
該誘導電極の先端とアース電極との間の任意の誘電体層
間まで延びるビアホール導体と、当該誘電体層間におい
て誘導電極側と反対側に折り返されて開放端に至る第２
折り返し電極とから構成された第２ストリップラインと
を含むことを特徴とする積層型誘電体フィルタを提供す
る。

【００１８】

【作用】従来、上述のように積層型誘電体フィルタにお
いては、フィルタの通過帯域幅を広くしたい場合は各ス
トリップラインで構成される各１／４波長型の共振器
（以下、単に共振器という）間の間隔を狭くする事によ
って実現させていたが、弊害として、共振器間の間隔が
狭くなるにつれて共振器が占有する誘電体の容積が小さ
くなり、共振器のQ値が低下してしまいフィルタとして
の挿入損失が増大していた。

【００１９】これに対して、本発明によれば、ストリッ
プラインの第１折り返し電極とは反対側に折り返されて
開放端に至る第２折り返し電極を形成したので、各スト
リップラインの折り返し電極間で生じる必要以上の容量
成分を減少させることができ、これにより、同一のスト
リップラインの長さとストリップラインの間隔で積層型
誘電体フィルタの通過帯域幅を調整できるので設計の自
由度も増し、通過帯域幅が従来に比べて広くすることが
できる。

【００２０】また、積層型誘電体フィルタの各ストリッ
プライン間の間隔を狭くしても従来品に比較してフィル
タの通過帯域幅を維持でき、また、フィルタの挿入損失
の劣化を抑えながらフィルタの小型化を達成することが
できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は本発明の積層型誘電体フィルタ
の斜視図であり、図2はその内部構造を説明するための
断面図であり、（ａ）は一方側のストリップラインの形
成方向で切断した断面図、（ｂ）は中央のストリップラ
インの形成方向を切断した断面図であり、図3（ａ）は
図1のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
図１において、Ｆは本発明の積層型誘電体フィルタであ
る。積層型誘電体フィルタＦは誘電体層が積層してなる
ブロック１の両主面にアース電極２及び少なくとも一方
側面にアース電極電極３を形成してなる。

【００２２】誘電体ブロック１は誘電体層１０ａ〜１０
ｆが積層されてなり、その材質として誘電体セラミック
材料と低温焼成を可能とする酸化物や低融点ガラス材料
とから構成されている。具体的には、誘電体セラミック
材料としては、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ₂系、Ｃａ−Ｔ
ｉＯ₂系、ＭｇＯ−ＴｉＯ₂系等が、低温焼成するための
酸化物としては、ＢｉＶＯ₄、ＣｕＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃
等がある。この間の誘電体層１０a〜１０ｆは１層あた
り５０〜３００μｍ程度の厚みを有している。

【００２３】誘電体ブロック１を構成するストリップラ
イン４は図２に示すように、ストリップライン４の一端
側がアース電極３と接続された短絡端を形成している誘
導電極４ａ、４ｂ、４ｃと、誘導電極４ａ、４ｂ、４ｃ
の先端から誘電体層の積層方向の上側に誘電体層１０ａ
と１０ｂ間まで形成されたビアホール導体６（６ａ〜
６）と、誘電体層１０ａと１０ｂ間のビアホール導体６
の形成位置から誘導電極４ａ、４ｃ側に折り返す折り返
し電極１０５ａ、１０５ｃと、誘導電極４ｂはそれらと
は反対方向に折り返された折り返し電極５ｂを形成して
開放端に至っている。

【００２４】また、誘導電極４ａ、４ｂ、４ｃの先端か
ら誘電体層の積層方向の下側に誘電体層１０ｅと１０ｄ
間まで形成されたビアホール導体６と、その形成位置か
ら誘導電極４ａ、４ｃ側に折り返す折り返し電極５ａ、
５ｃと、誘導電極４ｂはそれらとは反対方向に折り返さ
れた折り返し電極５ｂを形成して開放端に至っている。
なお、７は入出力電極、８はストリップライン４で構成
される共振器の間を結合させる結合電極である。

【００２５】９はアース電極２の表面をトリミングする
トリミング領域であり、アース電極２と対向する折り返
し電極５ａ〜５ｃの折り返し点に対向するアース電極２
の位置から開放端方向にトリミングを行うことで折り返
し電極５ａ〜５ｃで形成される容量成分を調整して電界
結合を弱め、周波数を微調整することができる。

【００２６】誘導電極４ａ〜４ｃの長さは同一の長さに
調整しており、また、折り返し電極５ａ、５ｂ、５ｃと
折り返し電極５ｄ、５ｅ、５ｆの長さ（折り返し点から
短絡端までの距離）の関係も誘導電極４ａ、４ｂ、４ｃ
に対して上下同一の長さになるように設計する。このよ
うに折り返し電極５ａ〜５ｆの上下を同一の構成にする
ことにより、実質的に波長が短縮されてフィルタを小型
化できる。

【００２７】また、本発明の特徴的なところは、３本の
誘導電極４ａ〜４ｃのうち、隣接するストリップライン
４の折り返し電極の折り返し方向が異なることである。
即ち、図１でいう中央のストリップライン４で折り返し
電極５ｂの折り返す向きを誘導電極４ｂが形成された側
とは反対方向にしている。こうすることで、隣接する折
り返し電極５ａ又は５ｃ間で発生する不要な容量結合を
弱めることができ、通過帯域幅の調整が可能となる。な
お、折り返す向きを誘導電極４ｂが形成された側とは反
対方向であるから、図のような折り返し電極５ａ、５ｃ
よりも１８０℃反対方向に形成する方が良い。これによ
り、対向する折り返し電極５ａ又は５ｃ間がほとんどな
くなり、その間での電界結合を弱めることができるから
である。しかしながらこれに限定されるものではなく、
反対方向の角度は適宜決定すできる。

【００２８】また、別の実施の形態として、各ストリッ
プライン４の２本の折り返し電極５ｂ、５ｅを、その隣
接するストリップライン４の折り返し電極５ａ、５ｄ又
は折り返し電極５ｃ、５ｆとは総て誘導電極が形成され
ている側とは逆の方向にしても良い。こうすることでも
上述の同様の効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ストリップライ
ン共振器の間隔Ｓを変化させずにフィルタの通過帯域幅
を制御する事が可能であるため、ストリップライン共振
器のＱ値を低下させずにフィルタを構成する事が可能と
なり、低損失のフィルタを実現できる。

【００３０】また、通過帯域幅と減衰極位置を制御する
事が可能であり、通過域と阻止域が近接するフィルタの
目標仕様を満足することができ、小型で低損失であり且
つ高減衰量の積層フィルタが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層型誘電体フィルタの外観斜視図で
ある。

【図２】本発明の積層型誘電体フィルタの各層構造であ
る。

【図３】本発明の積層型誘電体フィルタの断面図であ
る。

【図４】従来の積層型誘電体フィルタの各層構造ある。

【図５】従来の積層型誘電体フィルタの各層構造であ
る。

【図６】従来の積層型誘電体フィルタの断面図である。

【符号の説明】

１：誘電体ブロック ２：主面側のアース電極 ３：側面側のアース電極 ４：ストリップライン ４ａ〜４ｃ：誘導電極 ５ａ〜５ｆ：折り返し電極 ６ａ〜６ｃ：ビアホール導体 ８：共振器結合電極 ９：トリミング領域 １０ａ〜１０ｆ：誘電体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の誘電体層を積層した積層体の主面
   にアース電極が形成され、前記積層体の同一層間で対向
   し、かつその一端側が前記アース電極に接続する複数の
   １／４波長ストリップラインが併設されている積層型誘
   電体フィルタにおいて、 前記各ストリップラインは、前記アース電極との短絡端
   より面方向に延びる誘導電極と、該誘導電極の先端とア
   ース電極との間の任意の誘電体層間まで延びるビアホー
   ル導体と、当該誘電体層間において誘導電極側に折り返
   されて開放端に至る第１折り返し電極とから構成された
   第１ストリップラインと、 該第１のストリップラインに隣接し、前記アース電極と
   の短絡端より面方向に延びる誘導電極と、該誘導電極の
   先端とアース電極との間の任意の誘電体層間まで延びる
   ビアホール導体と、当該誘電体層間において誘導電極側
   と反対側に折り返されて開放端に至る第２折り返し電極
   とから構成された第２ストリップラインとからなること
   を特徴とする積層型誘電体フィルタ。