JP2002374139A - バランス型lcフィルタ - Google Patents
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- JP2002374139A JP2002374139A JP2001179255A JP2001179255A JP2002374139A JP 2002374139 A JP2002374139 A JP 2002374139A JP 2001179255 A JP2001179255 A JP 2001179255A JP 2001179255 A JP2001179255 A JP 2001179255A JP 2002374139 A JP2002374139 A JP 2002374139A
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Abstract
力インピーダンスや減衰極の設計変更が容易なバランス
型LCフィルタを提供する。 【解決手段】 共振コイル用導体3a,3b、4a,4
bはそれぞれ、絶縁体シート2bに設けたビアホール2
9を介して電気的に直列に接続され、共振用コイルL
1,L2を構成している。共振用コイルL1,L2は同
一層上に並置されており、その電気路長はλ/2であ
る。結合コイル用導体5,6は略直線状のパターンであ
り、同一の絶縁体シート2e上に並置されており、その
電気路長はλ/4である。共振用コイルL1及び共振用
コンデンサC2a,C2bからなるLC並列共振器Q1
と、共振用コイルL2及び共振用コンデンサC3a,C
3bからなるLC並列共振器Q2とは、共振器間結合コ
イルL3,L4を介して縦続接続し、バンドパスフィル
タ回路を構成している。
Description
ルタに関し、特に、携帯電話や自動車電話等の無線通信
機器などに使用されるバランス型LCフィルタに関す
る。
線通信機器にあっては、送信系の回路のミキサ段と変調
段との間に、フィルタ機能とインピーダンス変換機能を
有する入出力バランス(平衡)型フィルタと呼ばれる差
動型フィルタが使用されている。
しては、特開平11−317603号公報に記載された
ものが知られている。このバランス型フィルタは、一対
の平衡入力端子と一対の平衡出力端子との間に、第1の
フィルタ回路部と第2のフィルタ回路部がグランドで相
互に電気的に接続された状態で設けられている。そし
て、第1及び第2のフィルタ回路部は、それぞれ二つの
ストリップライン型共振器を縦続接続して構成されてい
る。より具体的には、絶縁体層を積み重ねて構成した積
層体の内部に、同一絶縁体層上に設けた二つのストリッ
プライン型共振器を2組備え、それぞれ第1及び第2の
フィルタ回路部とする。第1及び第2のフィルタ回路部
は、積層体の異なる層に鏡面対称に積層されている。ま
た、ストリップライン型共振器は、結合コンデンサを介
して平衡入力端子や平衡出力端子に電気的に接続されて
いる。そして、シールド電極を利用して、入力側共振器
のストリップラインと出力側共振器のストリップライン
を電磁結合させている。
ンス型フィルタは、共振器が結合コンデンサを介して平
衡入力端子や平衡出力端子に電気的に接続されている。
従って、共振器のストリップラインが入出力端子と直接
に接続されたものではないため、ストリップラインから
の輻射やシールド電極の積層ずれなどによる電気特性の
変化が大きいという問題があった。さらに、シールド電
極に発生する渦電流損により共振器のQが低下し、小型
化にも不利であった。また、ストリップライン型共振器
で設計しているため、入出力インピーダンスや減衰極を
設計変更しようとすると、ストリップラインのライン幅
やストリップラインとシールド電極との間隔などを大幅
に変える必要があり、設計変更に柔軟に対応することが
できなかった。
気特性が得られ、かつ、入出力インピーダンスや減衰極
の設計変更が容易なバランス型LCフィルタを提供する
ことにある。
するため、本発明に係るバランス型LCフィルタは、
(a)一対の平衡入力端子と、(b)一対の平衡出力端
子と、(c)前記一対の平衡入力端子と前記一対の平衡
出力端子の間を電気的に結合させる少なくとも一対の結
合コイルと、(d)前記一対の平衡入力端子と前記一対
の平衡出力端子の間に電気的に縦続接続された複数のL
C共振器とを備え、(e)前記複数のLC共振器が前記
一対の結合コイルを介して相互に電気的に接続している
こと、を特徴とする。
共振コイル用導体と結合コイル用導体とコンデンサ導体
とを積み重ねて構成した積層体と、(g)前記積層体の
表面に設けた一対の平衡入力端子及び一対の平衡出力端
子と、(h)前記積層体内に前記結合コイル用導体にて
構成された少なくとも一対の結合コイルと、(i)前記
積層体内に前記共振コイル用導体及びコンデンサ導体に
て構成された複数のLC共振器とを備え、(j)前記複
数のLC共振器が、前記一対の平衡入力端子と前記一対
の平衡出力端子の間に、前記一対の結合コイルを介して
電気的に縦続接続されているとともに、前記一対の平衡
入力端子と前記一対の平衡出力端子が、前記一対の結合
コイルを介して電気的に結合されていること、を特徴と
する。
表面に設けた渦巻状のパターンで構成したり、絶縁体層
に設けたビアホールを積層方向に連接して構成したりし
ている。さらに、前記LC共振器を構成する共振用コイ
ルは実質的にλ/2の電気路長を有している。さらに、
一対の結合コイルは同一絶縁体層の表面に線対称に配置
されている。
なり、小型の平衡−平衡型のバランス型LCフィルタが
得られる。
る共振用コイルのそれぞれの両端が、平衡入力端子およ
び平衡出力端子のいずれか一つの端子に直接に接続され
ているため、コイルが入出力端子に電気的に直接に接続
され、コイルからの輻射が抑えられる。さらに、積層体
にシールド電極を設けないようにすることにより、シー
ルド電極に発生する渦電流損がなくなり、コイルのQが
向上する。
ずれか一方の端子対において、一方の端子を開放状態と
することにより、他方の端子が不平衡端子となり、不平
衡−平衡型のバランス型LCフィルタとしても使用する
ことができる。
Cフィルタの実施の形態について添付の図面を参照して
説明する。本実施形態は、2段のバランス型LCフィル
タについて説明する。
タ1は、共振コイル用導体3a,3b,4a,4bをそ
れぞれ表面に設けた絶縁体シート2b,2cと、結合コ
イル用導体5,6を表面に設けた絶縁体シート2eと、
コンデンサ導体7〜28をそれぞれ表面に設けた絶縁体
シート2g〜2m等で構成されている。絶縁体シート2
a〜2nは誘電体粉末や磁性体粉末を結合剤等と一緒に
混練したものをシート状にしたものである。
はそれぞれ渦巻状のパターンであり、絶縁体シート2b
に設けたビアホール29を介して電気的に直列に接続さ
れ、共振用コイルL1,L2を構成している。共振用コ
イルL1,L2は同一層上に並置されており、その電気
路長はλ/2(λ:中心周波数の波長)に設定されてい
る。なお、共振コイル用導体3a〜4bは必ずしも渦巻
状のパターンである必要はなく、直線状や蛇行状などの
任意のパターンであってもよいことは言うまでもない。
ターンであり、直線部分が対向している結合コイルL
3,L4を構成している。結合コイルL3,L4は同一
の絶縁体シート2e上に並置されており、線対称に配置
されている。バランスを保つためには、線対称形が好ま
しいからである。そして、結合コイルL3,L4のそれ
ぞれの電気路長はλ/4に設定されている。なお、結合
コイル用導体5,6は必ずしもコの字状のパターンであ
る必要はなく、線対称であれば、特に形状は限定されな
い。例えば、半円状、U字状、V字状などのパターンで
あってもよい。
デンサ導体9,15,21は、絶縁体シート2g,2
h,2i,2jを挟んでコンデンサ導体11,17に対
向し、それぞれポール調整用コンデンサC1a,C1b
を構成している。コンデンサ導体8,14,20および
コンデンサ導体10,16,22は、絶縁体シート2
g,2h,2i,2jを挟んでコンデンサ導体12,1
8に対向し、それぞれポール調整用コンデンサC1c,
C1dを構成している。コンデンサ導体23は、絶縁体
シート2k,2lを挟んでコンデンサ導体19,25お
よびコンデンサ導体20,26に対向し、それぞれ共振
用コンデンサC2a,C2bを構成している。コンデン
サ導体24は、絶縁体シート2k,2lを挟んでコンデ
ンサ導体21,27およびコンデンサ導体22,28に
対向し、それぞれ共振用コンデンサC3a,C3bを構
成している。
それぞれ、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、フォト
リソグラフィ法などの方法により形成され、Ag−P
d,Ag,Pd,Cuなどの材料からなる。
的に焼成されることにより、図2に示すように矩形体状
の積層体30とされる。積層体30の外形寸法は、例え
ば長さが3.2mm、幅が1.6mm、高さが1.3m
mである。積層体30には6個の外部電極31〜34,
G1,G2が形成されている。これらの外部電極31〜
34,G1,G2はスパッタリング法、蒸着法、塗布
法、印刷法などの方法によって形成され、Ag−Pd,
Ag,Pd,Cu,Cu合金などの材料からなる。
よび結合コイル用導体5の一端5a、並びに、コンデン
サ導体7,13,19,25に電気的に接続されてい
る。外部電極32は、共振コイル用導体3aおよび結合
コイル用導体6の一端6a、並びに、コンデンサ導体
8,14,20,26に電気的に接続されている。外部
電極31,32は入力端子とされる。
よび結合コイル用導体5の他端5b、並びに、コンデン
サ導体9,15,21,27に電気的に接続されてい
る。外部電極34は、共振コイル用導体4aおよび結合
コイル用導体6の他端6b、並びに、コンデンサ導体1
0,16,22,28に電気的に接続されている。外部
電極33,34は出力端子とされる。
気的に接続され、グランド端子として機能する。外部電
極G2は、コンデンサ導体24に電気的に接続され、グ
ランド端子として機能する。
型LCフィルタ1の電気等価回路図を示す。バランス型
LCフィルタ1は、共振用コイルL1及び共振用コンデ
ンサC2a,C2bからなるLC並列共振器Q1と、共
振用コイルL2及び共振用コンデンサC3a,C3bか
らなるLC並列共振器Q2とを、共振器間結合コイルL
3,L4を介して縦続接続したバンドパスフィルタ回路
を有している。つまり、LC並列共振器Q1とQ2は、
結合コンデンサを介して接続されていない。直列接続さ
れたコンデンサC2a,C2bの中間接続点にはグラン
ド端子G1が接続され、直列接続されたコンデンサC3
a,C3bの中間接続点にはグランド端子G2が接続さ
れている。こうして、いわゆるブランチライン型の集中
定数回路が得られる。
振用コイルL1,L2のインダクタンス値と共振用コン
デンサC2a,C2b,C3a,C3bのキャパシタン
ス値を調整することにより、バランス型LCフィルタ1
の中心周波数とインピーダンス調整を行うことができ
る。また、共振用コイルL1,L2の電気路長はλ/2
に設定しているので、出力端子33,34間に位相差1
80度の平衡信号を安定して出力することができる。
タ1は、二つの集中定数型のLC並列共振器Q1,Q2
で構成されており、四つの共振器が必要であった従来の
フィルタと比較して小型化が可能である。また、全ての
コイルL1〜L4の両端部が、入出力端子31〜34の
いずれか一つに電気的に直接に接続されているため、コ
イルL1〜L4からの輻射が抑えられる。さらに、積層
体30内にシールド電極を設けていないので、シールド
電極に発生する渦電流損がなくなり、コイルL1〜L4
のQを向上させることができる。
は、外部電極31,32を一対の平衡入力端子として機
能させ、外部電極33,34を一対の平衡出力端子とし
て機能させることにより、平衡−平衡型のLCフィルタ
となる。一方、入力側外部電極31,32や出力側外部
電極33,34を不平衡端子として利用することもでき
る。つまり、外部電極31,32(外部電極33,3
4)の一方の外部電極を外部不平衡回路に接続し、他方
の外部電極を開放状態にする。これにより、バランス型
LCフィルタ1は不平衡−平衡型や不平衡−不平衡型の
LCフィルタとなる。
電極31を不平衡入力端子とし、外部電極32を開放状
態とし、外部電極33,34を一対の平衡出力端子とす
ることにより、バランス型LCフィルタ1は、不平衡−
平衡型のLCフィルタとなる。図4は、このときのフィ
ルタ1の逆方向通過特性S12、入力反射特性S11お
よび出力反射特性S22を示すグラフである。図5は、
外部電極33での通過特性S21および外部電極34で
の通過特性S31を示すグラフである。S21とS31
が重なっている周波数領域(1.7GHz付近と2.2
〜2.7GHz付近)で、外部電極33と34にそれぞ
れ出力される信号の振幅差が0になっている。図6は、
外部電極33と34にそれぞれ出力される信号の位相特
性S21,S31を示すグラフである。S21とS31
の位相差は180度であることがわかる。
力端子とし、外部電極33,34を一対の平衡出力端子
とすることにより、バランス型LCフィルタ1は平衡−
平衡型LCフィルタとなる。図7は、このときのフィル
タ1の逆方向通過特性S12、入力反射特性S11およ
び出力反射特性S22を示すグラフである。図8は、外
部電極33での通過特性S21および外部電極34での
通過特性S31を示すグラフである。S21とS31は
殆ど完全に重なっており、全周波数領域にわたって振幅
差が0となっている。図9は、外部電極33と34にそ
れぞれ出力される信号の位相特性S21,S31を示す
グラフである。S21とS31の位相差は180度であ
ることがわかる。
ルタ1は、ポール調整用コンデンサC1a〜C1dを有
しているので、任意の周波数に減衰極を設けることがで
き、入出力インピーダンスの調整が容易である。例え
ば、図4〜図6に示すように、LCフィルタ1は中心周
波数より低周波側に減衰極Aを有しているが、ポール調
整用コンデンサC1a〜C1dの静電容量を約1/2に
変えることにより、図10〜図12に示すように、減衰
極Aを中心周波数より高周波側に移動させることができ
る。
タは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の
範囲内で種々に変更することができる。例えば、共振コ
イル用導体は、図13に示すように、絶縁体シート42
a,42bにそれぞれ設けたインダクタ用ビアホール4
5a,45b、46a,46bを、絶縁体シート42a
〜42cの積み重ね方向に連接して構成したものであっ
てもよい。
46a,46bは、それぞれ絶縁体シート42a〜42
cの積み重ね方向に連接して実質的にλ/2(λ:中心
周波数の波長)の長さの柱状インダクタL1,L2を構
成する。ここで言うインダクタL1,L2は、主として
連接されたビアホール45a,45b、46a,46b
により構成されるものであるという意味である。例え
ば、引出し用導体43a〜44bもインダクタンス成分
をもっており、インダクタL1,L2は主としてビアホ
ール45a〜46bにて構成されたものであり、等価回
路的にビアホール45a〜46bをインダクタとして設
計したものである。シート42bは、他のシートより厚
く設定されている。このとき、シート42bの厚さは、
他のシート2aや42a等と同じシート厚のものを複数
枚積み重ねて確保してもよいし、1枚の厚いシートを用
いて確保してもよい。
2a〜42cの表面に対して垂直である。インダクタL
1,L2に電流が流れると、インダクタL1,L2のそ
れぞれの周囲にインダクタL1,L2の軸方向に対して
垂直な面を周回する磁界が発生する。インダクタL1,
L2のそれぞれの一端(ビアホール45a,46a)
は、引出し用導体43a,44aに接続されている。イ
ンダクタL1,L2のそれぞれの他端(ビアホール45
b,46b)は、引出し用導体43b,44bに接続さ
れている。
タ41は、前記第1実施形態のフィルタ1と同様の作用
効果を奏することができる。
た絶縁体シートを積み重ねた後、一体的に焼成するもの
であるが、必ずしもこれに限定されない。シートは予め
焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する
製法によってLCフィルタを製作してもよい。印刷等の
手段によりペースト状の絶縁体材料を塗布して絶縁体層
を形成した後、その絶縁体層の表面にペースト状の導電
体材料を塗布して任意の導体を形成する。次に、ペース
ト状の絶縁体材料を前記導体の上から塗布する。こうし
て順に重ね塗りすることによって積層構造を有するLC
フィルタが得られる。
よれば、共振器の数を抑えることができ、バランス型L
Cフィルタの小型化が可能である。また、コイルが入出
力端子に電気的に直接に接続されているので、コイルか
らの輻射を抑えることができる。さらに、積層体にシー
ルド電極を設けないので、シールド電極に発生する渦電
流損がなくなり、コイルのQを高くすることができ、高
性能かつ小型のバランス型LCフィルタを得ることがで
きる。
形態を示す分解斜視図。
外観を示す斜視図。
電気等価回路図。
不平衡−平衡型にしたときの、逆方向通過特性および入
出力反射特性を示すグラフ。
不平衡−平衡型にしたときの、通過特性を示すグラフ。
不平衡−平衡型にしたときの、位相特性を示すグラフ。
平衡−平衡型にしたときの、逆方向通過特性および入出
力反射特性を示すグラフ。
平衡−平衡型にしたときの、通過特性を示すグラフ。
平衡−平衡型にしたときの、位相特性を示すグラフ。
のポール調整用コンデンサの静電容量を変えたときの、
逆方向通過特性および入出力反射特性を示すグラフ。
のポール調整用コンデンサの静電容量を変えたときの、
通過特性を示すグラフ。
のポール調整用コンデンサの静電容量を変えたときの、
位相特性を示すグラフ。
実施形態を示す分解斜視図。
Claims (8)
- 【請求項1】 一対の平衡入力端子と、 一対の平衡出力端子と、 前記一対の平衡入力端子と前記一対の平衡出力端子の間
を電気的に結合させる少なくとも一対の結合コイルと、 前記一対の平衡入力端子と前記一対の平衡出力端子の間
に電気的に縦続接続された複数のLC共振器とを備え、 前記複数のLC共振器が前記一対の結合コイルを介して
相互に電気的に接続していること、 を特徴とするバランス型LCフィルタ。 - 【請求項2】 前記平衡入力端子及び前記平衡出力端子
のいずれか一方の端子対において、一方の端子が開放状
態とされ、他方の端子が不平衡端子とされていることを
特徴とする請求項1に記載のバランス型LCフィルタ。 - 【請求項3】 複数の絶縁体層と共振コイル用導体と結
合コイル用導体とコンデンサ導体とを積み重ねて構成し
た積層体と、 前記積層体の表面に設けた一対の平衡入力端子及び一対
の平衡出力端子と、 前記積層体内に前記結合コイル用導体にて構成された少
なくとも一対の結合コイルと、 前記積層体内に前記共振コイル用導体及びコンデンサ導
体にて構成された複数のLC共振器とを備え、 前記複数のLC共振器が、前記一対の平衡入力端子と前
記一対の平衡出力端子の間に、前記一対の結合コイルを
介して電気的に縦続接続されているとともに、前記一対
の平衡入力端子と前記一対の平衡出力端子が、前記一対
の結合コイルを介して電気的に結合されていること、 を特徴とするバランス型LCフィルタ。 - 【請求項4】 前記共振コイル用導体は、前記絶縁体層
の表面に設けた渦巻状のパターンで構成されていること
を特徴とする請求項3に記載のバランス型LCフィル
タ。 - 【請求項5】 前記共振コイル用導体は、前記絶縁体層
に設けたビアホールを積層方向に連接して構成されてい
ることを特徴とする請求項3に記載のバランス型LCフ
ィルタ。 - 【請求項6】 前記LC共振器を構成する共振用コイル
が実質的にλ/2の電気路長を有していることを特徴と
する請求項3〜請求項5のいずれかに記載のバランス型
LCフィルタ。 - 【請求項7】 前記結合コイルと前記LC共振器を構成
する共振用コイルのそれぞれの両端が、前記平衡入力端
子および前記平衡出力端子のいずれか一つの端子に直接
に接続されるとともに、前記積層体にシールド電極を設
けないことを特徴とする請求項3〜請求項6のいずれか
に記載のバランス型LCフィルタ。 - 【請求項8】 前記一対の結合コイルが同一絶縁体層の
表面に線対称に配置されていることを特徴とする請求項
3〜請求項7のいずれかに記載のバランス型LCフィル
タ。
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---|---|---|---|
JP2001179255A JP4710174B2 (ja) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | バランス型lcフィルタ |
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JP4710174B2 JP4710174B2 (ja) | 2011-06-29 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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