JP2007158755A - 複合フィルタ - Google Patents

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Abstract

【課題】特性を劣化させず小型化を図った複合フィルタを提供することを目的としている。
【解決手段】弾性表面波フィルタ１２と、この弾性表面波フィルタ１２と接続したＬＣフィルタ１３とを備え、このＬＣフィルタ１３は、コンデンサ１５ａ、１５ｂとインダクタ１６ａとをπ型に接続したπ型ＬＣフィルタ１７と、このインダクタ１６ａと並列に接続したコンデンサ１５ｃとを組み合わせて形成し、π型ＬＣフィルタ１７の２つのコンデンサ１５ａ、１５ｂは圧電基板１０上に櫛型電極を対向配置して形成するとともに、コンデンサ１５ａ、１５ｂの櫛型電極の対向方向（Ａ）と弾性表面波共振器１４の櫛型電極の対向方向（Ｂ）とを互いに異なる方向（垂直方向）にして形成した構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話等の通信機器に用いる複合フィルタに関するものである。
以下、携帯電話等の小型無線情報通信機器に用いる従来の複合フィルタについて図面を参照しながら説明する。
図８は従来の複合フィルタの分解斜視図である。
図８において、従来の複合フィルタは、弾性表面波フィルタとローパスフィルタとを組み合わせて形成している。
ローパスフィルタはインダクタとコンデンサとを組み合わせて形成するとともに複数の誘電体層１を積層形成した低温焼成セラミックからなる積層基板２に埋設している。インダクタは複数の誘電体層１に円弧状の導体３を形成するとともにこの導体３を接続して形成し、コンデンサは誘電体層１を介して平板状のコンデンサ電極４を配置して形成している。
弾性表面波フィルタは、図９に示すように、弾性表面波共振器５を梯子状に組み合わせるとともに積層基板２上に配置して形成している。
この弾性表面波フィルタの送信出力側にローパスフィルタを接続し、弾性表面波フィルタの通過域の２倍、３倍高調波の減衰を図っている。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
特開２００４−２５４２５７号公報 特開２００５−１８４７７３号公報
上記構成の複合フィルタは、ローパスフィルタを積層基板２に埋設して形成しているが、インダクタとコンデンサとの占有面積が大きくなり、特にコンデンサは容量と面積が比例関係にあるので占有面積の大半を占め、小型化を図れないという問題点を有していた。
本発明は上記問題点を解決し、特性を劣化させずに小型化を図った複合フィルタを提供することを目的としている。
上記問題点を解決するために本発明は、特に、コンデンサの少なくとも１つは、圧電基板上に櫛型電極を対向配置して形成するとともに前記櫛型電極の対向方向を弾性表面波共振器の櫛型電極の対向方向と異なる方向とした構成である。
上記構成により、コンデンサは圧電基板上に櫛型電極を対向配置して形成しているので、占有面積を低減でき、コンデンサの櫛型電極の対向方向を弾性表面波共振器の櫛型電極の対向方向と異なる方向としているので、コンデンサの櫛型電極が弾性表面波共振器の櫛型電極のように励振することもなく損失が生じない。よって、特性を劣化させることなく小型化を図った複合フィルタを提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態における複合フィルタの上面図、図２は同複合フィルタの分解斜視図、図３は同複合フィルタの等価回路図、図４は同複合フィルタの周波数特性図である。
図１〜図３において、複合フィルタは、ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板１０を低温焼成セラミックからなる積層基板１１に積層しており、弾性表面波フィルタ１２と、この弾性表面波フィルタ１２と接続したＬＣフィルタ１３とを備えている。
弾性表面波フィルタ１２は、櫛型電極を圧電基板上に対向配置した弾性表面波共振器１４を組み合わせて形成し、ＬＣフィルタ１３は、コンデンサ１５ａ、１５ｂとインダクタ１６ａとをπ型に接続したπ型ＬＣフィルタ１７と、このインダクタ１６ａと並列に接続したコンデンサ１５ｃとを組み合わせて形成している。
このπ型ＬＣフィルタ１７は２つのコンデンサ１５ａ、１５ｂの一端をインダクタ１６ａと接続し他端を接地している。２つのコンデンサ１５ａ、１５ｂは圧電基板１０上に櫛型電極を対向配置して形成するとともに、コンデンサ１５ａ、１５ｂの櫛型電極の対向方向（Ａ）と弾性表面波共振器１４の櫛型電極の対向方向（Ｂ）とを互いに異なる方向（垂直方向）にして形成しており、インダクタ１６ａは積層基板１１にスパイラル状に埋設して形成している。インダクタ１６ａと並列に接続したコンデンサ１５ｃも圧電基板１０上に櫛型電極を対向配置して形成し、コンデンサ１５ｃの櫛型電極の対向方向（Ａ）と弾性表面波共振器１４の櫛型電極の対向方向（Ｂ）とを互いに異なる方向（垂直方向）にして形成している。
また、圧電基板１０に接地導体を形成するとともに、この接地導体はインダクタ１６ａの上面または下面と対向しない位置に配置し、π型ＬＣフィルタ１７のコンデンサ１５ａ、１５ｂを接地導体と接続している。接地導体はインダクタ１６ａを形成した誘電体層の上層または下層に形成される。これにより、インダクタ１６ａと接地導体間における寄生容量を低減し、通過帯域内にリプルが発生するのを抑制する。
さらに、複合フィルタは、弾性表面波フィルタ１２の一端にアンテナ端子１８を設け、他端の一方にＬＣフィルタ１３を介して送信端子１９を設け、他端の他方に受信端子２０を設けている。なお、受信側において、通過帯域よりも高い周波数帯を減衰させたい場合には、受信端子と弾性表面波フィルタの端子間にＬＣフィルタ１３を接続すればよい。また、送受信とも通過帯域よりも高い側を減衰させたい場合は、アンテナ端子と弾性表面波フィルタの端子間にＬＣフィルタ１３を接続すればよい。
上記構成の複合フィルタは、図４に示すような周波数特性となり、通過帯域の波形を劣化させることなく通過帯域外における高減衰量を確保することができる。通過帯域のある周波数を２ＧＨｚとするとその２倍となる４ＧＨｚでは約３５ｄＢ、３倍となる６ＧＨｚでは約２０ｄＢの高調波の減衰量を確保することができる。
また、コンデンサ１５ａ〜１５ｃは、従来の複合フィルタのような平板状のコンデンサ電極を対向配置させる場合に比べて、弾性表面波共振器と同じ微細加工プロセスが利用でき、高誘電率の圧電基板上に形成することができるので、占有面積を低減できる。特に、コンデンサ１５ａ〜１５ｃの櫛型電極の対向方向（Ａ）を弾性表面波共振器１４の櫛型電極の対向方向（Ｂ）と異なる方向としているので、コンデンサ１５ａ〜１５ｃの櫛型電極が弾性表面波共振器１４の櫛型電極のように励振することもなく周波数に関わらずコンデンサとして機能させることができる。
例えば、携帯電話システムの一つであるＵＭＴＳで上記複合フィルタを用いる場合、その外形は約３０μｍ×約２２０μｍ程度となり、従来の複合フィルタとして、比誘電率７．４の積層基板に埋設した場合、その外形は約３５０μｍ×３３０μｍとなり、上記構成では約１８分の１の面積となる。
なお、図５に示すように、コンデンサ１５ｃを弾性表面波共振器１４に置き換えた場合、並列に接続したインダクタ１６ａにより共振周波数を変動させることなく、***振周波数を変動させることができるため、通過帯域近傍にてコンデンサ１５ｃと同様の効果を持たせることができる。
また、コンデンサ１５ａ、１５ｂの他端を積層基板に形成した接地導体と接続すると、図６に示すように、接地導体との間にインダクタ１６ｂ、１６ｃが生ずるので、このインダクタ１６ｂ、１６ｃとコンデンサ１５ａ、１５ｂとの共振を積極的に利用して、コンデンサ１５ａ、１５ｂと弾性表面波共振器１４の静電容量とインダクタ１６ａ〜１６ｃのそれぞれの値を、有極型ローパスフィルタになるように設計したりしてもよい。
上記構成の複合フィルタは、図７に示すような周波数特性となり、弾性表面波フィルタで構成した通過帯域の波形を劣化させること無く、通過帯域外において高減衰量を確保することができる。例えば一般的な弾性表面波フィルタに比べて、通過帯域のある周波数を２ＧＨｚとするとその２倍となる４ＧＨｚでは約４０ｄＢ、３倍となる６ＧＨｚでは約３０ｄＢの減衰量を確保することができる。
また、容量値の観点では、コンデンサ１５ａ〜１５ｃの櫛型電極を例えばＳｉＯ2やＳｉＮ等の誘電体で覆うことにより櫛型電極の容量値を大きくでき、温度変化による容量値のばらつきも抑えられる。
また、インダクタ１６ａは、所望の周波数帯で等価的に誘導性を持たせたストリップラインで形成したり、より高いＱ値を得るためにチップインダクタを配置したりしてもよく、積層基板１１に埋設せずに、小型化を狙って、圧電基板１０上に形成したりしてもよい。
以上のように本発明にかかる複合フィルタは、携帯電話等の通信機器に用いることができる。
本発明の一実施形態における複合フィルタの上面図 同複合フィルタの分解斜視図 同複合フィルタの等価回路図 同複合フィルタの周波数特性図 他の複合フィルタの上面図 他の複合フィルタの等価回路図 他の複合フィルタの周波数特性図 従来の複合フィルタの分解斜視図 同複合フィルタに用いる弾性表面波フィルタの等価回路図
符号の説明
１０ 圧電基板
１１ 積層基板
１２ 弾性表面波フィルタ
１３ ＬＣフィルタ
１４ 弾性表面波共振器
１５ａ〜１５ｃ コンデンサ
１６ａ〜１６ｃ インダクタ
１７ π型ＬＣフィルタ
１８ アンテナ端子
１９ 送信端子
２０ 受信端子

Claims (4)

  1. 弾性表面波フィルタと、前記弾性表面波フィルタと接続したＬＣフィルタとを備え、前記弾性表面波フィルタは、櫛型電極を圧電基板上に対向配置した弾性表面波共振器を組み合わせて形成し、前記ＬＣフィルタは、コンデンサとインダクタとをπ型に接続したπ型ＬＣフィルタと、前記インダクタと並列に接続したコンデンサとを有し、前記コンデンサの少なくとも１つは、前記圧電基板上に櫛型電極を対向配置して形成するとともに前記櫛型電極の対向方向を前記弾性表面波共振器の櫛型電極の対向方向と異なる方向とした複合フィルタ。
  2. 誘電体基板上に前記圧電基板を積層し、前記インダクタは前記誘電体基板に埋設した請求項１記載の複合フィルタ。
  3. 前記圧電基板に接地導体を形成するとともに、前記接地導体は前記インダクタの上面または下面と対向しない位置に配置し、前記π型ＬＣフィルタの前記コンデンサを前記接地導体と接続した請求項２記載の複合フィルタ。
  4. 前記コンデンサを形成する櫛型電極を誘電体で被覆した請求項１記載の複合フィルタ。
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