JP3578673B2 - 誘電体積層フィルタおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話機などの高周波無線機器に用いるフィルタ、特に誘電体積層フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信機器の小型化に伴い、高周波フィルタも小型化に有効な誘電体積層フィルタがよく用いられている。以下に図面を参照しながら、上記した従来の誘電体積層フィルタの一例について説明する。
【０００３】
図４は従来の誘電体積層フィルタの分解斜視図を示すものである。図４において、３０１は誘電体層、３０２ａ、３０２ｂはシールド電極、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃは共振器電極、３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂ、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃはコンデンサ電極、３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０９ａ、３０９ｂは端面電極を示している。誘電体層３０１内にはシールド電極３０２ａ、共振器電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、コンデンサ電極３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂ、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、及びシールド電極３０２ｂが順に配置され、更に、誘電体左右側面の端面電極３０８ａ、３０８ｂは、シールド電極３０２ａと３０２ｂを接続して接地端子を形成し、誘電体背面の端面電極３０８ｃは、シールド電極３０２ａ、３０２ｂ、及び共振器電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃの共通の短絡端を接続してやはり接地端子となり、誘電体正面の端面電極３０８ｄは、共振器電極３０３の各々の開放端３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃと対応するコンデンサ電極３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃをそれぞれ接続する。誘電体左右側面の端面電極３０９は、コンデンサ電極３０４ａ、３０４ｂと接続して入出力端子を形成する。
【０００４】
以上のようにして構成された誘電体積層フィルタの構造図を図５に左側面図（ａ）及び正面図（ｂ）で示す。図５には又、ある誘電体層の上面に形成された電極と別の誘電体層の上面に形成されて対向する電極との間に形成されるコンデンサも模式的に示してある。
【０００５】
図４及び図５から従来の誘電体積層フィルタの等価回路は図６のようになる。図６において、共振器電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃは先端短絡１／４波長共振器Ｒ３０３ａ、Ｒ３０３ｂ、Ｒ３０３ｃを構成し、この共振器Ｒ３０３ａ、Ｒ３０３ｂ、Ｒ３０３ｃの開放端は、それぞれ負荷コンデンサ素子Ｃ３０７ａ、Ｃ３０７ｂ、Ｃ３０７ｃを介して接地端子に接続され、また、共振器Ｒ３０３ａとＲ３０３ｂはその開放端で段間結合コンデンサ素子Ｃ３０５ａを介して接続され、共振器Ｒ３０３ｂとＲ３０３ｃは段間結合コンデンサ素子Ｃ３０５ｂを介して接続され、更に、外側の共振器Ｒ３０３ａ、Ｒ３０３ｃは、それぞれ入出力結合コンデンサ素子Ｃ３０４ａ、Ｃ３０４ｂを介して入出力端子に接続されている。
【０００６】
したがって、図４の誘電体積層フィルタは、コンデンサ素子Ｃ３０４ａ及びＣ３０４ｂの一端を入出力端とするバンドパスフィルタとして作用する。また、共振器Ｒ３０３ａとＲ３０３ｂの間、及びＲ３０３ｂとＲ３０３ｃの間に生じる磁界結合４０１ａ、４０１ｂと段間結合コンデンサＣ３０５ａ、３０５ｂとによってそれぞれ構成される並列共振回路で２つの減衰極が形成される。この減衰極は、段間結合容量と磁界結合の大きさ、つまり共振器間隔によりその周波数が決定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、４０１ｃに示すように両端の共振器３０３ａと３０３ｃが中央の共振器３０３ｂを飛び越して、直接磁界結合することにより、上記した２つの減衰極の周波数特性が変化し、設計通りの特性が得られなくなる。また、磁界結合４０１ｃは４０１ａ、４０１ｂを決定する、即ち共振器間隔を定めると一意に決められてしまうため、４０１ｃを考慮した形で２つの減衰極を自由に制御することもできなくなるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み、通過帯域外の減衰極を自由に制御できるフィルタ、特に誘電体積層フィルタを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明の誘電体フィルタは、誘電体の両面にそれぞれ形成された第１のシールド電極及び第２のシールド電極と、前記第１のシールド電極と第２のシールド電極との間に形成され、先端短絡１／４波長伝送線路で構成される少なくとも３個の共振器電極と、前記共振器電極のうち隣接する２つの前記共振器電極の一部と対向する部分を有する少なくとも２つのコンデンサ電極と、前記コンデンサ電極の一部と対向する部分を有するバイパス電極とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の前記誘電体フィルタにおいて、前記コンデンサ電極の一部が第１の伝送線路を形成し、前記バイパス電極の一部が第２の伝送線路を形成し、前記コンデンサ電極は隣接する２つの前記共振器電極のそれぞれと段間結合コンデンサを形成し、前記バイパス電極は少なくとも２つの前記コンデンサ電極のそれぞれとバイパスコンデンサを形成する。
【００１６】
本発明の誘電体フィルタによれば、隣接する共振器電極間にそれに対向する第１の伝送線路電極によって段間結合コンデンサを形成し、また第１の伝送線路電極間にそれに対向する第２の伝送線路電極によってバイパスコンデンサを形成して、このバイパスコンデンサと第２の伝送線路電極の直列回路からなるバイパス回路により、隣接しない共振器電極間の飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタを構成することが可能になる。
【００１８】
前記の目的を達成するため、本発明の誘電体積層フィルタは、第１のシールド電極の一方の面に積層された第１の誘電体層と、前記第１のシールド電極とは反対側の前記第１の誘電体層の表面に形成された少なくとも３個の先端短絡１／４波長伝送線路で構成される共振器電極と、前記共振器電極が前記第１の誘電体層との間に形成されるように積層された第２の誘電体層と、前記共振器電極とは反対側の前記第２の積層体層の表面に形成された少なくとも２つのコンデンサ電極と、前記コンデンサ電極が前記第２の誘電体層との間に形成されるように積層された第３の誘電体層と、前記コンデンサ電極とは反対側の前記第３の誘電体層の表面に形成されたバイパス電極と、前記バイパス電極が前記第３の誘電体層との間に形成されるように積層された第４の誘電体層と、前記バイパス電極とは反対側の前記第４の誘電体層の表面に形成された第２のシールド電極とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の前記誘電体積層フィルタにおいて、前記コンデンサ電極は、隣接する２つの前記共振器電極のそれぞれと対向する部分が段間結合コンデンサを形成し、前記共振器電極と対向しない部分が第１の伝送線路を形成し、前記バイパス電極は、２つの前記コンデンサ電極の一部のそれぞれと対向する部分がバイパスコンデンサを形成し、前記コンデンサ電極と対向しない部分が第２の伝送線路を形成する。
【００２０】
本発明の誘電体積層フィルタによれば、第１の誘電体層の隣接する共振器電極間にそれに対向する第２誘電体層の段間結合コンデンサ電極によって段間結合コンデンサを形成し、また第２の誘電体層の段間結合コンデンサ電極間にそれに対向する第３の誘電体層のバイパス電極によってバイパスコンデンサを形成して、このバイパスコンデンサとバイパス電極の直列回路からなるバイパス回路により、隣接しない共振器電極間の飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタを構成することが可能になる。
【００２１】
本発明の前記誘電体フィルタまたは前記誘電体積層フィルタにおいて、前記共振器電極の開放端と対向する伝送線路で構成されるコンデンサ電極を形成し接地することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、共振器電極の開放端と対向するコンデンサ電極間に、バンドパスフィルタの構成要素である負荷コンデンサを形成することができる。
【００２３】
前記の目的を達成するため、本発明の誘電体積層フィルタの製造方法は、第１のシールド電極の上側に第１の誘電体層を積層し、前記第１の誘電体層の上面に少なくとも３個の先端短絡１／４波長伝送線路で構成される共振器電極を形成し、前記共振器電極の上側に第２の誘電体層を積層し、前記第２の積層体層の上面に、前記共振器電極のうち隣接する２つの共振器電極の一部とそれぞれ対向する部分を有する伝送線路で構成される段間結合コンデンサ電極を複数個形成し、前記段間結合コンデンサ電極の上側に第３の誘電体層を積層し、前記第３の誘電体層の上面に前記複数個の段間結合コンデンサ電極のそれぞれと対向する部分を有する伝送線路で構成されるバイパス電極を形成し、前記バイパス電極の上側に第４の誘電体層を積層し、前記第４の誘電体層の上面に第２のシールド電極を配置したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の誘電体積層フィルタの製造方法によれば、第１の誘電体層の隣接する共振器電極間にそれに対向する第２誘電体層の段間結合コンデンサ電極によって段間結合コンデンサを形成し、また第２の誘電体層の段間結合コンデンサ電極間にそれに対向する第３の誘電体層のバイパス電極によってバイパスコンデンサを形成して、このバイパスコンデンサとバイパス電極の直列回路からなるバイパス回路により、隣接しない共振器電極間の飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタを製造することが可能になる。
【００２９】
また、アンテナ共用器に、本発明の前記フィルタ、誘電体フィルタ、または誘電体積層フィルタを送信あるいは受信側フィルタの一方ないし両方に使用することが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、アンテナ共用器で使用していた従来のスペースファクタの大きな同軸共振器を排除することができるので、アンテナ共用器の寸法を大幅に小型化することが可能となる。
【００３１】
さらに、通信機器に、本発明の前記フィルタ、誘電体フィルタ、または誘電体積層フィルタを使用することが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、限られた大きさで所望の特性を実現でき、通信機器の小型化にも貢献することが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による誘電体積層フィルタについて、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態における誘電体積層フィルタの分解斜視図を示すものである。図１において、１０１は誘電体層、１０２はシールド電極、１０３は共振器電極、１０４、１０５、１０６、１０７はコンデンサ電極、１０８、１０９は端面電極を示している。ここで、この誘電体積層フィルタの積層構造について説明する。第１の誘電体層１０１ａの上に第１のシールド電極１０２ａを配置し、その電極１０２ａの上側に第２の誘電体層１０１ｂを積層し、その誘電体層１０１ｂの上面に３個の共振器電極１０３ａ、１０３ｂ、及び１０３ｃを配置している。更にその上側に第３の誘電体層１０１ｃを積層し、その積層体層１０１ｃの上面に４個のコンデンサ電極１０４ａ、１０４ｂ、及び１０５ａ、１０５ｂを配置している。更にそれらコンデンサ電極の上側に第４の誘電体層１０１ｄを積層し、その積層体層１０１ｄの上面にコンデンサ電極１０６を配置し、その電極１０６の上面に第５の誘電体層１０１ｅを積層し、その誘電体層１０１ｅの上面に３個のコンデンサ電極１０７ａ、１０７ｂ、及び１０７ｃを配置している。更にそれらコンデンサ電極の上側に第６の誘電体層１０１ｆを積層し、その誘電体層１０１ｆの上面に第２のシールド電極１０２ｂを配置し、その電極１０２ｂの上側に第７の誘電体層１０１ｇを積層している。このようにして、誘電体フィルタの積層構造を形成する。
【００３５】
また、誘電体正面に端面電極１０８ａ、１０８ｂ、及び１０８ｃを、誘電体側面に端面電極１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｇ、１０８ｈを、誘電体裏面に端面電極１０８ｆを設け、また誘電体側面に端面電極１０９ａ、１０９ｂを設けており、これらの端面電極と各誘電体層上に形成された電極との接続関係について次に説明する。
【００３６】
第１のシールド電極１０２ａと、共振器電極１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃが共に接続された誘電体裏面側の短絡端と、第２のシールド電極１０２ｂとを端面電極１０８ｆで接続して接地している。又、コンデンサ電極１０４ａと端面電極１０９ａを接続し、コンデンサ電極１０４ｂと端面電極１０９ｂを接続している。また、第１のシールド電極１０２ａとコンデンサ電極１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｃと第２のシールド電極１０２ｂとを端面電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃで接続して接地している。また、第１のシールド電極１０２ａと第２のシールド電極１０２ｂとを端面電極１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｇ、及び１０８ｈで接続しており、更に、端面電極１０８ａは１０８ｈに、１０８ｃは１０８ｄに、１０８ｅ及び１０８ｇは１０８ｆにそれぞれ接続している。
【００３７】
以上のようにして構成された誘電体積層フィルタの構造図を図２に左側面図（ａ）及び正面図（ｂ）で示す。図２には又、ある誘電体層の上面に形成された電極と別の誘電体層の上面に形成されて対向する電極との間に形成されるコンデンサも模式的に示してある。
【００３８】
図１及び図２から本発明の誘電体積層フィルタの等価回路は図３のようになる。図３において、図１及び図２に対応する要素は同じ符号で示している。更に、図１及び図２において対向する電極で形成される容量は、その電極の長さをも考慮して、容量と伝送線路の組み合わせで表現している。以下、図２の構造図及び図３の等価回路を参照して、本発明の誘電体積層フィルタの動作を説明する。
【００３９】
共振器電極１０３ａ、１０３ｂ、及び１０３ｃは、端面電極１０８ｆを介して接地されているので４分の１波長共振器として作用する。コンデンサ電極１０７ａ、１０７ｂ、及び１０７ｃは、それぞれ共振器電極１０３ａ、１０３ｂ、及び１０３ｃの開放端に対向して配置され、共振器の共振周波数を調整する負荷コンデンサ２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃを形成し、端面電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに相当する伝送線路２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを介して接地されている。
【００４０】
コンデンサ電極１０５ａは、共振器電極１０３ａの一部と共振器電極１０３ｂの一部に対向して配置され、段間結合コンデンサとして作用するコンデンサ２０５ａ、２０５ｂを形成して、これらのコンデンサ２０５ａ、２０５ｂは、コンデンサ電極１０５ａのうちの共振器電極１０３ａ、１０３ｂと対向しない部分に相当する伝送線路２０４ａで接続されている。
【００４１】
同様に、コンデンサ電極１０５ｂは、共振器電極１０３ｂの一部と共振器電極１０３ｃの一部に対向して配置され、段間結合コンデンサ２０５ｃ、２０５ｄを形成して、これらのコンデンサ２０５ｃ、２０５ｄは、コンデンサ電極１０５ｂのうちの共振器電極１０３ｂ、１０３ｃと対向しない部分に相当する伝送線路２０４ｂで接続されている。
【００４２】
バイパス電極１０６は、コンデンサ電極１０５ａ、１０５ｂに対向して配置され、バイパスコンデンサ２０７ａ、２０７ｂを形成する。これらのバイパスコンデンサ２０７ａ、２０７ｂは、バイパス電極２０６のうちのコンデンサ電極１０５ａ、１０５ｂに対向しない部分に相当する伝送線路２０６で接続されて、共振器電極１０３ａ、１０３ｃ間の飛び越し磁界結合２０１ｃに並列なバイパス回路として作用する。
【００４３】
コンデンサ電極１０４ａは共振器電極１０３ａの一部に対向して配置され、コンデンサ電極１０４ｂは共振器電極１０３ｃの一部に対向して配置されて、入出力結合コンデンサ２０３ａ、２０３ｂを形成し、これらのコンデンサ２０３ａ、２０３ｂは、端面電極１０９ａ、１０９ｂに相当する伝送線路２０２ａ、２０２ｂに接続されている。
【００４４】
ここで、バイパス回路と飛び越し磁界結合２０１ｃによって構成される並列共振回路の共振周波数を、共振器電極１０３ａと１０３ｂの間、及び１０３ｂと１０３ｃの間にそれぞれ生じる磁界結合２０１ａ、及び２０１ｂと、対応する段間結合コンデンサ２０５ａ、２０５ｂ、及び２０５ｃ、２０５ｄとによってそれぞれ構成される並列共振回路により形成される２つの減衰極の共振周波数付近に設定する。これにより、共振器電極１０３ａと１０３ｃ間のバイパス回路のインピーダンスを減衰極の共振周波数付近で無限大とすることができる。したがって、伝送線路とコンデンサ素子の直列回路で表現されたバイパス回路を設けることにより、飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタが構成できる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、飛び越し磁界結合に並列にコンデンサ素子と伝送線路の直列回路で構成されたバイパス回路を設けることにより、通過帯域外の減衰極を自由に制御することができ、設計通りの急峻な減衰特性を持つバンドパスフィルタが実現できる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、３段の飛び越し磁界結合を持つバンドパスフィルタについて述べたが、この構成は４段以上あるいは、２段で入出力間を飛び越す構成を持つフィルタでも同様の効果が得られる。
【００４７】
また、本実施の形態の誘電体フィルタを携帯電話等の通信機器の送信と受信の周波数を切り分けるアンテナ共用器として使用することにより、アンテナ共用器に使用していた従来のスペースファクタの大きな同軸共振器を排除することができるので、アンテナ共用器の寸法を大幅に小型化することが可能となる。
【００４８】
更に、本実施の形態の誘電体フィルタを携帯電話等の通信機器に使用することにより、限られた大きさで所望の特性を実現でき、通信機器の小型化にも貢献することが可能になる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、段間結合コンデンサ間に飛び越しのバイパス電極を設けることにより、通過帯域外の減衰極を自由に制御することができ、所望の減衰特性を有するフィルタを実現することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における誘電体積層フィルタの分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態における誘電体積層フィルタの構造図
【図３】本発明の実施の形態における誘電体積層フィルタの等価回路図
【図４】従来の誘電体積層フィルタの分解斜視図
【図５】従来の誘電体積層フィルタの構造図
【図６】従来の誘電体積層フィルタの等価回路図
【符号の説明】
１０１ 誘電体層
１０２ シールド電極
１０３ 共振器電極
１０４、１０５、１０７ コンデンサ電極
１０６ バイパス電極
１０８、１０９ 端面電極
２０３ 入出力結合コンデンサ
２０５ 段間結合コンデンサ
２０６ バイパス用伝送線路
２０７ バイパスコンデンサ
２０９ 負荷コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話機などの高周波無線機器に用いるフィルタ、特に誘電体積層フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信機器の小型化に伴い、高周波フィルタも小型化に有効な誘電体積層フィルタがよく用いられている。以下に図面を参照しながら、上記した従来の誘電体積層フィルタの一例について説明する。
【０００３】
図４は従来の誘電体積層フィルタの分解斜視図を示すものである。図４において、３０１は誘電体層、３０２ａ、３０２ｂはシールド電極、３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃは共振器電極、３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂ、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃはコンデンサ電極、３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０９ａ、３０９ｂは端面電極を示している。誘電体層３０１内にはシールド電極３０２ａ、共振器電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、コンデンサ電極３０４ａ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂ、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、及びシールド電極３０２ｂが順に配置され、更に、誘電体左右側面の端面電極３０８ａ、３０８ｂは、シールド電極３０２ａと３０２ｂを接続して接地端子を形成し、誘電体背面の端面電極３０８ｃは、シールド電極３０２ａ、３０２ｂ、及び共振器電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃの共通の短絡端を接続してやはり接地端子となり、誘電体正面の端面電極３０８ｄは、共振器電極３０３の各々の開放端３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃと対応するコンデンサ電極３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃをそれぞれ接続する。誘電体左右側面の端面電極３０９は、コンデンサ電極３０４ａ、３０４ｂと接続して入出力端子を形成する。
【０００４】
以上のようにして構成された誘電体積層フィルタの構造図を図５に左側面図（ａ）及び正面図（ｂ）で示す。図５には又、ある誘電体層の上面に形成された電極と別の誘電体層の上面に形成されて対向する電極との間に形成されるコンデンサも模式的に示してある。
【０００５】
図４及び図５から従来の誘電体積層フィルタの等価回路は図６のようになる。図６において、共振器電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃは先端短絡１／４波長共振器Ｒ３０３ａ、Ｒ３０３ｂ、Ｒ３０３ｃを構成し、この共振器Ｒ３０３ａ、Ｒ３０３ｂ、Ｒ３０３ｃの開放端は、それぞれ負荷コンデンサ素子Ｃ３０７ａ、Ｃ３０７ｂ、Ｃ３０７ｃを介して接地端子に接続され、また、共振器Ｒ３０３ａとＲ３０３ｂはその開放端で段間結合コンデンサ素子Ｃ３０５ａを介して接続され、共振器Ｒ３０３ｂとＲ３０３ｃは段間結合コンデンサ素子Ｃ３０５ｂを介して接続され、更に、外側の共振器Ｒ３０３ａ、Ｒ３０３ｃは、それぞれ入出力結合コンデンサ素子Ｃ３０４ａ、Ｃ３０４ｂを介して入出力端子に接続されている。
【０００６】
したがって、図４の誘電体積層フィルタは、コンデンサ素子Ｃ３０４ａ及びＣ３０４ｂの一端を入出力端とするバンドパスフィルタとして作用する。また、共振器Ｒ３０３ａとＲ３０３ｂの間、及びＲ３０３ｂとＲ３０３ｃの間に生じる磁界結合４０１ａ、４０１ｂと段間結合コンデンサＣ３０５ａ、３０５ｂとによってそれぞれ構成される並列共振回路で２つの減衰極が形成される。この減衰極は、段間結合容量と磁界結合の大きさ、つまり共振器間隔によりその周波数が決定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、４０１ｃに示すように両端の共振器３０３ａと３０３ｃが中央の共振器３０３ｂを飛び越して、直接磁界結合することにより、上記した２つの減衰極の周波数特性が変化し、設計通りの特性が得られなくなる。また、磁界結合４０１ｃは４０１ａ、４０１ｂを決定する、即ち共振器間隔を定めると一意に決められてしまうため、４０１ｃを考慮した形で２つの減衰極を自由に制御することもできなくなるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み、通過帯域外の減衰極を自由に制御できるフィルタ、特に誘電体積層フィルタを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明の誘電体フィルタは、誘電体の両面にそれぞれ形成された第１のシールド電極及び第２のシールド電極と、前記第１のシールド電極と第２のシールド電極との間に形成され、先端短絡１／４波長伝送線路で構成される少なくとも３個の共振器電極と、前記共振器電極のうち隣接する２つの前記共振器電極の一部と対向する部分を有する少なくとも２つのコンデンサ電極と、前記コンデンサ電極の一部と対向する部分を有するバイパス電極とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の前記誘電体フィルタにおいて、前記コンデンサ電極の一部が第１の伝送線路を形成し、前記バイパス電極の一部が第２の伝送線路を形成し、前記コンデンサ電極は隣接する２つの前記共振器電極のそれぞれと段間結合コンデンサを形成し、前記バイパス電極は少なくとも２つの前記コンデンサ電極のそれぞれとバイパスコンデンサを形成する。
【００１６】
本発明の誘電体フィルタによれば、隣接する共振器電極間にそれに対向する第１の伝送線路電極によって段間結合コンデンサを形成し、また第１の伝送線路電極間にそれに対向する第２の伝送線路電極によってバイパスコンデンサを形成して、このバイパスコンデンサと第２の伝送線路電極の直列回路からなるバイパス回路により、隣接しない共振器電極間の飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタを構成することが可能になる。
【００１８】
前記の目的を達成するため、本発明の誘電体積層フィルタは、第１のシールド電極の一方の面に積層された第１の誘電体層と、前記第１のシールド電極とは反対側の前記第１の誘電体層の表面に形成された少なくとも３個の先端短絡１／４波長伝送線路で構成される共振器電極と、前記共振器電極が前記第１の誘電体層との間に形成されるように積層された第２の誘電体層と、前記共振器電極とは反対側の前記第２の積層体層の表面に形成された少なくとも２つのコンデンサ電極と、前記コンデンサ電極が前記第２の誘電体層との間に形成されるように積層された第３の誘電体層と、前記コンデンサ電極とは反対側の前記第３の誘電体層の表面に形成されたバイパス電極と、前記バイパス電極が前記第３の誘電体層との間に形成されるように積層された第４の誘電体層と、前記バイパス電極とは反対側の前記第４の誘電体層の表面に形成された第２のシールド電極とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の前記誘電体積層フィルタにおいて、前記コンデンサ電極は、隣接する２つの前記共振器電極のそれぞれと対向する部分が段間結合コンデンサを形成し、前記共振器電極と対向しない部分が第１の伝送線路を形成し、前記バイパス電極は、２つの前記コンデンサ電極の一部のそれぞれと対向する部分がバイパスコンデンサを形成し、前記コンデンサ電極と対向しない部分が第２の伝送線路を形成する。
【００２０】
本発明の誘電体積層フィルタによれば、第１の誘電体層の隣接する共振器電極間にそれに対向する第２誘電体層の段間結合コンデンサ電極によって段間結合コンデンサを形成し、また第２の誘電体層の段間結合コンデンサ電極間にそれに対向する第３の誘電体層のバイパス電極によってバイパスコンデンサを形成して、このバイパスコンデンサとバイパス電極の直列回路からなるバイパス回路により、隣接しない共振器電極間の飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタを構成することが可能になる。
【００２１】
本発明の前記誘電体フィルタまたは前記誘電体積層フィルタにおいて、前記共振器電極の開放端と対向する伝送線路で構成されるコンデンサ電極を形成し接地することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、共振器電極の開放端と対向するコンデンサ電極間に、バンドパスフィルタの構成要素である負荷コンデンサを形成することができる。
【００２３】
前記の目的を達成するため、本発明の誘電体積層フィルタの製造方法は、第１のシールド電極の上側に第１の誘電体層を積層し、前記第１の誘電体層の上面に少なくとも３個の先端短絡１／４波長伝送線路で構成される共振器電極を形成し、前記共振器電極の上側に第２の誘電体層を積層し、前記第２の積層体層の上面に、前記共振器電極のうち隣接する２つの共振器電極の一部とそれぞれ対向する部分を有する伝送線路で構成される段間結合コンデンサ電極を複数個形成し、前記段間結合コンデンサ電極の上側に第３の誘電体層を積層し、前記第３の誘電体層の上面に前記複数個の段間結合コンデンサ電極のそれぞれと対向する部分を有する伝送線路で構成されるバイパス電極を形成し、前記バイパス電極の上側に第４の誘電体層を積層し、前記第４の誘電体層の上面に第２のシールド電極を配置したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の誘電体積層フィルタの製造方法によれば、第１の誘電体層の隣接する共振器電極間にそれに対向する第２誘電体層の段間結合コンデンサ電極によって段間結合コンデンサを形成し、また第２の誘電体層の段間結合コンデンサ電極間にそれに対向する第３の誘電体層のバイパス電極によってバイパスコンデンサを形成して、このバイパスコンデンサとバイパス電極の直列回路からなるバイパス回路により、隣接しない共振器電極間の飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタを製造することが可能になる。
【００２９】
また、アンテナ共用器に、本発明の前記フィルタ、誘電体フィルタ、または誘電体積層フィルタを送信あるいは受信側フィルタの一方ないし両方に使用することが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、アンテナ共用器で使用していた従来のスペースファクタの大きな同軸共振器を排除することができるので、アンテナ共用器の寸法を大幅に小型化することが可能となる。
【００３１】
さらに、通信機器に、本発明の前記フィルタ、誘電体フィルタ、または誘電体積層フィルタを使用することが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、限られた大きさで所望の特性を実現でき、通信機器の小型化にも貢献することが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による誘電体積層フィルタについて、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態における誘電体積層フィルタの分解斜視図を示すものである。図１において、１０１は誘電体層、１０２はシールド電極、１０３は共振器電極、１０４、１０５、１０６、１０７はコンデンサ電極、１０８、１０９は端面電極を示している。ここで、この誘電体積層フィルタの積層構造について説明する。第１の誘電体層１０１ａの上に第１のシールド電極１０２ａを配置し、その電極１０２ａの上側に第２の誘電体層１０１ｂを積層し、その誘電体層１０１ｂの上面に３個の共振器電極１０３ａ、１０３ｂ、及び１０３ｃを配置している。更にその上側に第３の誘電体層１０１ｃを積層し、その積層体層１０１ｃの上面に４個のコンデンサ電極１０４ａ、１０４ｂ、及び１０５ａ、１０５ｂを配置している。更にそれらコンデンサ電極の上側に第４の誘電体層１０１ｄを積層し、その積層体層１０１ｄの上面にコンデンサ電極１０６を配置し、その電極１０６の上面に第５の誘電体層１０１ｅを積層し、その誘電体層１０１ｅの上面に３個のコンデンサ電極１０７ａ、１０７ｂ、及び１０７ｃを配置している。更にそれらコンデンサ電極の上側に第６の誘電体層１０１ｆを積層し、その誘電体層１０１ｆの上面に第２のシールド電極１０２ｂを配置し、その電極１０２ｂの上側に第７の誘電体層１０１ｇを積層している。このようにして、誘電体フィルタの積層構造を形成する。
【００３５】
また、誘電体正面に端面電極１０８ａ、１０８ｂ、及び１０８ｃを、誘電体側面に端面電極１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｇ、１０８ｈを、誘電体裏面に端面電極１０８ｆを設け、また誘電体側面に端面電極１０９ａ、１０９ｂを設けており、これらの端面電極と各誘電体層上に形成された電極との接続関係について次に説明する。
【００３６】
第１のシールド電極１０２ａと、共振器電極１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃが共に接続された誘電体裏面側の短絡端と、第２のシールド電極１０２ｂとを端面電極１０８ｆで接続して接地している。又、コンデンサ電極１０４ａと端面電極１０９ａを接続し、コンデンサ電極１０４ｂと端面電極１０９ｂを接続している。また、第１のシールド電極１０２ａとコンデンサ電極１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｃと第２のシールド電極１０２ｂとを端面電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃで接続して接地している。また、第１のシールド電極１０２ａと第２のシールド電極１０２ｂとを端面電極１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｇ、及び１０８ｈで接続しており、更に、端面電極１０８ａは１０８ｈに、１０８ｃは１０８ｄに、１０８ｅ及び１０８ｇは１０８ｆにそれぞれ接続している。
【００３７】
以上のようにして構成された誘電体積層フィルタの構造図を図２に左側面図（ａ）及び正面図（ｂ）で示す。図２には又、ある誘電体層の上面に形成された電極と別の誘電体層の上面に形成されて対向する電極との間に形成されるコンデンサも模式的に示してある。
【００３８】
図１及び図２から本発明の誘電体積層フィルタの等価回路は図３のようになる。図３において、図１及び図２に対応する要素は同じ符号で示している。更に、図１及び図２において対向する電極で形成される容量は、その電極の長さをも考慮して、容量と伝送線路の組み合わせで表現している。以下、図２の構造図及び図３の等価回路を参照して、本発明の誘電体積層フィルタの動作を説明する。
【００３９】
共振器電極１０３ａ、１０３ｂ、及び１０３ｃは、端面電極１０８ｆを介して接地されているので４分の１波長共振器として作用する。コンデンサ電極１０７ａ、１０７ｂ、及び１０７ｃは、それぞれ共振器電極１０３ａ、１０３ｂ、及び１０３ｃの開放端に対向して配置され、共振器の共振周波数を調整する負荷コンデンサ２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃを形成し、端面電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに相当する伝送線路２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを介して接地されている。
【００４０】
コンデンサ電極１０５ａは、共振器電極１０３ａの一部と共振器電極１０３ｂの一部に対向して配置され、段間結合コンデンサとして作用するコンデンサ２０５ａ、２０５ｂを形成して、これらのコンデンサ２０５ａ、２０５ｂは、コンデンサ電極１０５ａのうちの共振器電極１０３ａ、１０３ｂと対向しない部分に相当する伝送線路２０４ａで接続されている。
【００４１】
同様に、コンデンサ電極１０５ｂは、共振器電極１０３ｂの一部と共振器電極１０３ｃの一部に対向して配置され、段間結合コンデンサ２０５ｃ、２０５ｄを形成して、これらのコンデンサ２０５ｃ、２０５ｄは、コンデンサ電極１０５ｂのうちの共振器電極１０３ｂ、１０３ｃと対向しない部分に相当する伝送線路２０４ｂで接続されている。
【００４２】
バイパス電極１０６は、コンデンサ電極１０５ａ、１０５ｂに対向して配置され、バイパスコンデンサ２０７ａ、２０７ｂを形成する。これらのバイパスコンデンサ２０７ａ、２０７ｂは、バイパス電極２０６のうちのコンデンサ電極１０５ａ、１０５ｂに対向しない部分に相当する伝送線路２０６で接続されて、共振器電極１０３ａ、１０３ｃ間の飛び越し磁界結合２０１ｃに並列なバイパス回路として作用する。
【００４３】
コンデンサ電極１０４ａは共振器電極１０３ａの一部に対向して配置され、コンデンサ電極１０４ｂは共振器電極１０３ｃの一部に対向して配置されて、入出力結合コンデンサ２０３ａ、２０３ｂを形成し、これらのコンデンサ２０３ａ、２０３ｂは、端面電極１０９ａ、１０９ｂに相当する伝送線路２０２ａ、２０２ｂに接続されている。
【００４４】
ここで、バイパス回路と飛び越し磁界結合２０１ｃによって構成される並列共振回路の共振周波数を、共振器電極１０３ａと１０３ｂの間、及び１０３ｂと１０３ｃの間にそれぞれ生じる磁界結合２０１ａ、及び２０１ｂと、対応する段間結合コンデンサ２０５ａ、２０５ｂ、及び２０５ｃ、２０５ｄとによってそれぞれ構成される並列共振回路により形成される２つの減衰極の共振周波数付近に設定する。これにより、共振器電極１０３ａと１０３ｃ間のバイパス回路のインピーダンスを減衰極の共振周波数付近で無限大とすることができる。したがって、伝送線路とコンデンサ素子の直列回路で表現されたバイパス回路を設けることにより、飛び越し磁界結合の影響を受けずに、通過帯域外の減衰極を段間結合コンデンサの容量調整によって自由に制御できるという効果を有する容量結合性のバンドパスフィルタが構成できる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、飛び越し磁界結合に並列にコンデンサ素子と伝送線路の直列回路で構成されたバイパス回路を設けることにより、通過帯域外の減衰極を自由に制御することができ、設計通りの急峻な減衰特性を持つバンドパスフィルタが実現できる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、３段の飛び越し磁界結合を持つバンドパスフィルタについて述べたが、この構成は４段以上あるいは、２段で入出力間を飛び越す構成を持つフィルタでも同様の効果が得られる。
【００４７】
また、本実施の形態の誘電体フィルタを携帯電話等の通信機器の送信と受信の周波数を切り分けるアンテナ共用器として使用することにより、アンテナ共用器に使用していた従来のスペースファクタの大きな同軸共振器を排除することができるので、アンテナ共用器の寸法を大幅に小型化することが可能となる。
【００４８】
更に、本実施の形態の誘電体フィルタを携帯電話等の通信機器に使用することにより、限られた大きさで所望の特性を実現でき、通信機器の小型化にも貢献することが可能になる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、段間結合コンデンサ間に飛び越しのバイパス電極を設けることにより、通過帯域外の減衰極を自由に制御することができ、所望の減衰特性を有するフィルタを実現することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における誘電体積層フィルタの分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態における誘電体積層フィルタの構造図
【図３】本発明の実施の形態における誘電体積層フィルタの等価回路図
【図４】従来の誘電体積層フィルタの分解斜視図
【図５】従来の誘電体積層フィルタの構造図
【図６】従来の誘電体積層フィルタの等価回路図
【符号の説明】
１０１ 誘電体層
１０２ シールド電極
１０３ 共振器電極
１０４、１０５、１０７ コンデンサ電極
１０６ バイパス電極
１０８、１０９ 端面電極
２０３ 入出力結合コンデンサ
２０５ 段間結合コンデンサ
２０６ バイパス用伝送線路
２０７ バイパスコンデンサ
２０９ 負荷コンデンサ
Claims (8)
- 誘電体の両面にそれぞれ形成された第１のシールド電極及び第２のシールド電極と、前記第１のシールド電極と第２のシールド電極との間に形成され、先端短絡１／４波長伝送線路で構成される少なくとも３個の共振器電極と、前記共振器電極のうち隣接する２つの前記共振器電極の一部と対向する部分を有する少なくとも２つのコンデンサ電極と、前記コンデンサ電極の一部と対向する部分を有するバイパス電極とを有することを特徴とする誘電体フィルタ。
- 前記コンデンサ電極の一部が第１の伝送線路を形成し、前記バイパス電極の一部が第２の伝送線路を形成し、前記コンデンサ電極は隣接する２つの前記共振器電極のそれぞれと段間結合コンデンサを形成し、前記バイパス電極は少なくとも２つの前記コンデンサ電極のそれぞれとバイパスコンデンサを形成する請求項１記載の誘電体フィルタ。
- 第１のシールド電極の一方の面に積層された第１の誘電体層と、前記第１のシールド電極とは反対側の前記第１の誘電体層の表面に形成された少なくとも３個の先端短絡１／４波長伝送線路で構成される共振器電極と、前記共振器電極が前記第１の誘電体層との間に形成されるように積層された第２の誘電体層と、前記共振器電極とは反対側の前記第２の積層体層の表面に形成された少なくとも２つのコンデンサ電極と、前記コンデンサ電極が前記第２の誘電体層との間に形成されるように積層された第３の誘電体層と、前記コンデンサ電極とは反対側の前記第３の誘電体層の表面に形成されたバイパス電極と、前記バイパス電極が前記第３の誘電体層との間に形成されるように積層された第４の誘電体層と、前記バイパス電極とは反対側の前記第４の誘電体層の表面に形成された第２のシールド電極とを有することを特徴とする誘電体積層フィルタ。
- 前記コンデンサ電極は、隣接する２つの前記共振器電極のそれぞれと対向する部分が段間結合コンデンサを形成し、前記共振器電極と対向しない部分が第１の伝送線路を形成し、
前記バイパス電極は、２つの前記コンデンサ電極の一部のそれぞれと対向する部分がバイパスコンデンサを形成し、前記コンデンサ電極と対向しない部分が第２の伝送線路を形成する請求項３記載の誘電体積層フィルタ。 - 前記共振器電極の開放端と対向する伝送線路で構成されるコンデンサ電極を形成し接地した請求項１から４のいずれか一項記載の誘電体フィルタ。
- 第１のシールド電極の上側に第１の誘電体層を積層し、前記第１の誘電体層の上面に少なくとも３個の先端短絡１／４波長伝送線路で構成される共振器電極を形成し、前記共振器電極の上側に第２の誘電体層を積層し、前記第２の積層体層の上面に、前記共振器電極のうち隣接する２つの共振器電極の一部とそれぞれ対向する部分を有する伝送線路で構成される段間結合コンデンサ電極を複数個形成し、前記段間結合コンデンサ電極の上側に第３の誘電体層を積層し、前記第３の誘電体層の上面に前記複数個の段間結合コンデンサ電極のそれぞれと対向する部分を有する伝送線路で構成されるバイパス電極を形成し、前記バイパス電極の上側に第４の誘電体層を積層し、前記第４の誘電体層の上面に第２のシールド電極を配置したことを特徴とする誘電体積層フィルタの製造方法。
- 請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタを送信あるいは受信側フィルタの一方ないし両方に使用したことを特徴とするアンテナ共用器。
- 請求項１から５のいずれか一項記載のフィルタを使用したことを特徴とする通信機器。
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