JP2004328337A

JP2004328337A - 複合フィルタ装置

Info

Publication number: JP2004328337A
Application number: JP2003119695A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Miyawaki; 義宏宮脇
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】複数のフィルタを含む複合フィルタ装置において、フィルタ間のアイソレーションを向上する。
【解決手段】異なる誘電体層間に配設される主伝送線路及び副伝送線路と、両伝送線路を電気的に接続する接続導体とで構成されたストリップライン共振器を有するフィルタを複数個含む複合フィルタ装置において、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の主伝送線路と副伝送線路を前記積層体の積層方向に上下逆の位置関係にて配設する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の積層型誘電体フィルタを有する複合フィルタ装置に関し、より詳細には、異なるフィルタ間の結合を抑制する構造を有する複合フィルタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ストリップライン共振器を用いた積層型誘電体フィルタは、従来よりマイクロ波帯を利用する各種無線通信機器等に幅広く用いられており、例えば送信用フィルタと受信用フィルタとを有するデュプレクサのような、複数のフィルタを有する複合フィルタ装置も広く使用されている。
【０００３】
従来の複合フィルタ装置の形態の一つとして、折り返し型ストリップライン共振器を用いたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図４に従来の複合フィルタ装置の一例を模式的に示す。図４において、１１〜１５は誘電体層であり、２１〜２３はアース電極であり、３０ａ〜３０ｄは副伝送線路であり、４０ａ〜４０ｄは入出力電極であり、５０ａ〜５０ｄは主伝送線路であり、６０ａ〜６０ｄはビアホールであり、７１〜７３は外部端子電極である。
【０００５】
ここで、アース電極２１、２２と合わせて、主伝送線路５０ａと副伝送線路３０ａとがビアホール６０ａよって接続されてストリップライン共振器Ａが、主伝送線路５０ｂと副伝送線路３０ｂとがビアホール６０ｂによって接続されてストリップライン共振器Ｂが、主伝送線路５０ｃと副伝送線路３０ｃとがビアホール６０ｃによって接続されてストリップライン共振器Ｃが、主伝送線路５０ｄと副伝送線路３０ｄとがビアホール６０ｄによって接続されてストリップライン共振器Ｄが、それぞれ構成されている。
【０００６】
そして、ストリップライン共振器Ａとストリップライン共振器Ｂとが電磁気的に結合されて送信側の積層型誘電体フィルタが、ストリップライン共振器Ｃとストリップライン共振器Ｄとが電磁気的に結合されて受信側の積層型誘電体フィルタが、それぞれ構成されている。
【０００７】
更に、送信側の積層型誘電体フィルタの一方の入出力電極４０ａが、複合フィルタ装置１０の短辺側の一方側面に形成された送信側外部端子電極７１に接続されており、送信側の積層型誘電体フィルタの他方の入出力電極４０ｂが、複合フィルタ装置１０の長辺側の一方側面に形成されたアンテナ側外部端子電極７２に接続されている。また、受信側の積層型誘電体フィルタの一方の入出力電極４０ｃが、複合フィルタ装置１０の長辺側の一方側面に形成されたアンテナ側外部端子電極７２に接続されており、受信側の積層型誘電体フィルタの他方の入出力電極４０ｄが、複合フィルタ装置１０の短辺側の他方側面に形成された受信側外部端子電極７３に接続されている。このようにして、全体でデュプレクサが構成されている。
【０００８】
上述した従来の複合フィルタ装置においては、ストリップライン共振器を上記構成とすることにより、副伝送線路とアース電極との間に形成される静電容量によって共振周波数を下げることが可能となり、それによって主伝送線路の長さが短くて済むため、共振器を小型化することが出来る。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１６４７１０号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の複合フィルタ装置においては、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の副伝送線路が近接配置されているため、副伝送線路間で電磁気的結合が生じ、それによって、フィルタ間のアイソレーションが悪くなるという問題があった。
【００１１】
例えば、通信装置の受信側周波数を通過させるフィルタと送信側周波数を通過させるフィルタとを組み合わせてデュプレクサを形成した場合、フィルタ間のアイソレーションが悪いと、送信信号が受信側に漏れるという問題が発生してしまう。
【００１２】
本発明は上述の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、フィルタ間のアイソレーションを向上させることができる複合フィルタ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合フィルタ装置は、複数個の誘電体層を積層してなる積層体の両主面にアース電極を被着させるとともに、前記積層体の内部に、少なくとも２個のストリップライン共振器からなるフィルタを複数個、並設した複合フィルタ装置において、前記ストリップライン共振器は、異なる誘電体層間に配設される主伝送線路及び副伝送線路と、両伝送線路を電気的に接続する接続導体とを含んで構成されており、且つ、前記複数個のフィルタは、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の主伝送線路と副伝送線路とが前記積層体の積層方向に上下逆の位置関係にて配設されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の複合フィルタ装置は、前記隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器のうち、前記積層体の一主面側に位置する一方のストリップライン共振器の副伝送線路が、他方のストリップライン共振器の主伝送線路に比し前記一主面のアース電極側に近づけて配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明の複合フィルタ装置は、前記アース電極が更に誘電体層によって被覆されていることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、複数個のフィルタは、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の主伝送線路と副伝送線路とが前記積層体の積層方向に上下逆の位置関係にて配設されている。よって、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の副伝送線路同士が離れて配置されることになり、副伝送線路同士の電磁気的結合を抑制でき、フィルタ間のアイソレーションを改善することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器のうち、前記積層体の一主面側に位置する一方のストリップライン共振器の副伝送線路が、他方のストリップライン共振器の主伝送線路に比し前記一主面のアース電極側に近づけて配置されている。よって、副伝送線路とアース電極とが近接配置されることによって小型の副伝送線路でアース電極との間に大きな静電容量を形成することができ、主伝送線路の長さを短縮できるため、ストリップライン共振器並びにそれを含む複合フィルタ装置を小型に構成することが可能となる。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記アース電極が更に誘電体層によって被覆されている。よって、複合フィルタ装置のアース電極が、複合フィルタ装置を搭載する回路基板のホット電位の電極などへ不本意に接触することを有効に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係る複合フィルタ装置を模式的に示す外観斜視図、図２は図１のＰ―Ｐ‘線断面図、図３は本発明の一実施形態に係る複合フィルタ装置を模式的に示す分解斜視図である。
【００２１】
これらの図に示す複合フィルタ装置１は、片面に導電性材料から成る電極層を印刷等により被着した未焼成のグリーンシート等からなる誘電体層を積層して焼成した後に、アース電極や外部端子電極とする導体膜を被着して焼成することによって作成される。
【００２２】
図３において符号１１〜１７は誘電体層であり、誘電体セラミック材料と、低温焼成化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る。誘電体セラミック材料としては、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ_２系、Ｃａ−ＴｉＯ_２系、ＭｇＯ−ＴｉＯ_２系などがあり、低温焼成化するための酸化剤としては、ＢｉＶＯ_４、ＣｕＯ、ＬｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３等がある。形状を小さくするためには高誘電率のものが良く、比誘電率が１５〜２０の材料が好適に用いられる。各誘電体層の厚みとしては例えば、５０μｍ〜３００μｍ程度とされる。
【００２３】
厚み方向の最下部に配置される誘電体層１１の上面にはアース電極２１が、厚み方向最上部に配置される誘電体層１７の上面にはアース電極２２が、それぞれ被着されている。誘電体層１１の上に配置される誘電体層１２の上面には副伝送線路３０ａ、３０ｂが、誘電体層１７の下に配置される誘電体層１６の上面には副伝送線路３０ｃ、３０ｄが被着され、それぞれアース電極との間で静電容量が形成されている。誘電体層１２の上に配置される誘電体層１３の上面には入出力電極４０ａ、４０ｂが、誘電体層１６の下に配置される誘電体層１５の上面には入出力電極４０ｃ、４０ｄが被着されている。そして、入出力電極４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄと、副伝送線路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとの間で、それぞれ入出力容量が形成されている。誘電体層１３と誘電体層１５との間に配置される誘電体層１４の上面には、主伝送線路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが被着されている。主伝送線路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの一方端部は複合フィルタ装置１の長辺側の一方側面に引き出されており、長辺側一方側面に形成されたアース電極２３によって、アース電極２１、２２と電気的に接続されている。また、主伝送線路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの他方端部付近にはそれぞれビアホール６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが接続されており、該ビアホール６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄによって、副伝送線路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにそれぞれ接続されている。
【００２４】
ここで、アース電極２１、２２と合わせて、主伝送線路５０ａとビアホール６０ａと副伝送線路３０ａとによってストリップライン共振器Ａが、主伝送線路５０ｂとビアホール６０ｂと副伝送線路３０ｂとによってストリップライン共振器Ｂが、主伝送線路５０ｃとビアホール６０ｃと副伝送線路３０ｃとによってストリップライン共振器Ｃが、主伝送線路５０ｄとビアホール６０ｄと副伝送線路３０ｄとによってストリップライン共振器Ｄが、それぞれ構成されている。
【００２５】
そして、ストリップライン共振器Ａとストリップライン共振器Ｂとが電磁気的に結合されて送信側の積層型誘電体フィルタが、ストリップライン共振器Ｃとストリップライン共振器Ｄとが電磁気的に結合されて受信側の積層型誘電体フィルタが、それぞれ構成されている。
【００２６】
更に、送信側の積層型誘電体フィルタの一方の入出力電極４０ａが、複合フィルタ装置１の短辺側の一方側面に形成された送信側外部端子電極７１に接続されており、送信側の積層型誘電体フィルタの他方の入出力電極４０ｂが、複合フィルタ装置１の長辺側の他方側面に形成されたアンテナ側外部端子電極７２に接続されている。また、受信側の積層型誘電体フィルタの一方の入出力電極４０ｃが、複合フィルタ装置１の長辺側の他方側面に形成されたアンテナ側外部端子電極７２に接続されており、受信側の積層型誘電体フィルタの他方の入出力電極４０ｄが、複合フィルタ装置１の短辺側の他方側面に形成された受信側外部端子電極７３に接続されている。このようにして、全体でデュプレクサが構成されている。
【００２７】
尚、上記各種電極は、例えば、Ａｇ単体、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ｃｕ単体などのような、ＡｇやＣｕを主成分とする導電性材料からなる。
【００２８】
このような本実施形態の複合フィルタ装置においては、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器であるストリップライン共振器Ｂとストリップライン共振器Ｃとの間で、副伝送線路の主伝送線路に対する積層方向における位置が、上下逆転されている。すなわち、ストリップライン共振器Ｂにおいては副伝送線路３０ｂが主伝送線路５０ｂの下側に配設されているのに対し、ストリップライン共振器Ｃにおいては副伝送線路３０ｃが主伝送線路５０ｃの上側に配設されている。よって、副伝送線路３０ｂと３０ｃとが離れて配置されることになるため両者の間の電磁気的結合を小さくすることができ、これによって、送信側の積層型誘電体フィルタと受信側の積層型誘電体フィルタとの間のアイソレーションを向上させることが可能となり、送信信号の受信側への漏洩を抑制することができる。
【００２９】
また、各ＳＬ共振器のＱ値を高めるためには主伝送線路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとアース電極２１、２２との間の間隔が大きい方が望ましく、副伝送線路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとアース電極２１、２２及び入出力電極４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄとの間の間隔が小さい方が小型の形状で大きな静電容量が形成できる。よって、誘電体層１２、１３、１６、１７は相対的に薄く形成され、誘電体層１４、１５は相対的に厚く形成される。また、主伝送線路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、厚み方向においてアース電極２１とアース電極２２との間のほぼ中央に配置される。
【００３０】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更・改良などが可能である。
【００３１】
上述の実施形態においては、隣接するフィルタのストリップライン共振器が複合フィルタ装置の同一側面でアース電位に接続される構造としたが、複合フィルタ装置の異なる側面でアース電位に接続される構造としても構わない。隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器が複合フィルタ装置の異なる側面でアース電位に接続される構造とすることにより、ストリップライン共振器の解放端側に位置する副伝送線路同士の距離が更に離れることによって電界による結合を更に小さくできる。更に、ストリップライン共振器の短絡端同士の距離が離れることによって磁界による結合を小さくできるため、ストリップライン共振器間の電磁気的結合を更に小さくすることができ、フィルタ間のアイソレーションを向上することができる。
【００３２】
また、上述の実施形態においては、一つの積層型誘電体フィルタを構成する複数のストリップライン共振器が複合フィルタ装置の同一側面でアース電位に接続される、いわゆるコムライン型としたが、複合フィルタ装置の対向する側面にてアース電位に接続されるインターデジタル型としても構わない。
【００３３】
更に、上述の実施形態においては、ストリップライン共振器の主伝送線路を、複合フィルタ装置の側面に形成したアース電極に接続することによって接地する構造としたが、主伝送線路の一方端部付近にビアホール若しくはスルーホールの一方端部を接続し、ビアホール若しくはスルーホールの他方端部をアース電位となる電極に接続することによって接地する構造としてもよい。
【００３４】
また更に、上述の実施形態においては、主伝送線路と副伝送線路とをビアホールで接続する構造としたが、スルーホールで接続してもよいし、複合フィルタ装置の側面に形成した端面電極によって接続する構造としても構わない。
【００３５】
更にまた、上述の実施形態においては、チップ状の複合フィルタ装置を例にとって説明したが、例えば、上述した構成をモジュール基板内に備えた複合フィルタ装置にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【００３６】
【実施例】
次に、図３に示す本発明の複合フィルタ装置と図４に示す従来の複合フィルタ装置について、フィルタ間のアイソレーション調べるための電磁場解析を行った実験例を示す。どちらの複合フィルタ装置においても、アンテナ側外部端子電極を特性インピーダンス（５０Ω）に接続した状態で、送信側外部端子電極から入力した信号が受信側外部端子電極にどれだけ漏洩するかを調べた。その結果を図５に示す。尚、図５において、縦軸は周波数であり、横軸は送信側外部端子電極から入力した信号に対する受信側外部端子電極から出力された信号の比を対数表示したものである。また、８０が本発明の複合フィルタ装置のデータであり、９０が従来例の複合フィルタ装置のデータである。
【００３７】
図５から明らかなように、本発明の複合フィルタ装置は広い周波数範囲に渡って従来例の複合フィルタ装置に比較してフィルタ間のアイソレーションが向上しており、特に高周波側で顕著になっている。
【００３８】
これは、図３に示す本発明の複合フィルタ装置では、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の主伝送線路と副伝送線路とが前記積層体の積層方向に上下逆の位置関係にて配設されている為、ストリップライン共振器の解放端側である副伝送線路同士の間の距離が大きくなり、副伝送線路同士の電界による結合が小さくなった効果が大きい為と考えられる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数個のフィルタは、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の主伝送線路と副伝送線路とが前記積層体の積層方向に上下逆の位置関係にて配設されているので、フィルタ間のアイソレーションを改善することができる。
【００４０】
また、本発明によれば、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器のうち、前記積層体の一主面側に位置する一方のストリップライン共振器の副伝送線路が、他方のストリップライン共振器の主伝送線路に比し前記一主面のアース電極側に近づけて配置されているので、共振器を小型化することができる。
【００４１】
更に、本発明によれば、前記アース電極が更に誘電体層によって被覆されているので、複合フィルタ装置のアース電極が、複合フィルタ装置を搭載する回路基板のホット電位の電極などへ不本意に接触することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合フィルタ装置を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】図１のＰ―Ｐ’線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複合フィルタ装置を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】従来の複合フィルタ装置を模式的に示す分解斜視図である。
【図５】本発明の複合フィルタ装置と従来例の複合フィルタ装置における、フィルタ間のアイソレーションを示す図である。
【符号の説明】
１：複合フィルタ装置
１１〜１７：誘電体層
２１〜２３：アース電極
３０ａ〜３０ｄ：副伝送線路
４０ａ〜４０ｄ：入出力電極
５０ａ〜５０ｄ：主伝送線路
６０ａ〜６０ｄ：ビアホール
７１：送信側外部端子電極
７２：アンテナ側外部端子電極
７３：受信側外部端子電極

Claims

複数個の誘電体層を積層してなる積層体の両主面にアース電極を被着させるとともに、前記積層体の内部に、少なくとも２個のストリップライン共振器からなるフィルタを複数個、並設した複合フィルタ装置において、
前記ストリップライン共振器は、異なる誘電体層間に配設される主伝送線路及び副伝送線路と、両伝送線路を電気的に接続する接続導体とを含んで構成されており、且つ、前記複数個のフィルタは、隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器の主伝送線路と副伝送線路とが前記積層体の積層方向に上下逆の位置関係にて配設されていることを特徴とする複合フィルタ装置。
前記隣接するフィルタ間で隣合うストリップライン共振器のうち、前記積層体の一主面側に位置する一方のストリップライン共振器の副伝送線路が、他方のストリップライン共振器の主伝送線路に比し前記一主面のアース電極側に近づけて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の複合フィルタ装置。
前記アース電極が更に誘電体層によって被覆されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合フィルタ装置。