WO2022209122A1 - 誘電体フィルタ - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a bandpass filter using dielectric resonators (hereinafter also referred to as "dielectric filter”).
- Patent Document 1 describes a bandpass filter using a dielectric resonator.
- This filter includes a rectangular parallelepiped laminated body formed by laminating a plurality of dielectric layers in the lamination direction, and first terminals and second terminals arranged on first and second side surfaces facing each other of the laminated body, respectively. It includes a terminal, and a resonant section and a capacitive section arranged inside the laminate.
- the resonance part is formed by a plurality of electrode elements stacked in the stacking direction, and is connected to the first terminal and separated from the second terminal.
- the electrode elements in the upper layer and the electrode elements in the lower layer protrude toward the second terminal side more than the other electrode elements.
- the capacitive section is formed by one electrode element, is connected to the second terminal, and extends between the electrode element in the upper layer and the electrode element in the lower layer of the resonator section. A gap in the stacking direction with the electrode element forms a capacitance with the resonator.
- the resonance section connected to the first terminal is formed by a plurality of electrode elements, but the capacitance section connected to the second terminal is formed by one electrode element. It is formed. Therefore, in the filter, the density in the stacking direction of the electrodes (hereinafter also referred to as “electrode stacking density”) is coarse in the region near the second terminal, and dense in the region where the resonance section is provided. As a result, there is a concern that the difference in electrode lamination density within the filter will increase, and that this will degrade the dimensional accuracy of the filter.
- the present disclosure has been made to solve such problems, and its purpose is to reduce the difference in electrode lamination density in the dielectric filter and ensure the dimensional accuracy of the dielectric filter.
- a dielectric filter according to the present disclosure is a rectangular parallelepiped laminate formed by stacking a plurality of dielectric layers in a stacking direction and having a first side surface and a second side surface perpendicular to a first direction orthogonal to the stacking direction; a first plate electrode and a second plate electrode spaced apart in the stacking direction inside the laminate; A plurality of electrodes arranged side by side in a second direction orthogonal to the stacking direction and the first direction in a region between the first terminal and the second terminal to be connected and the first plate electrode and the second plate electrode in the laminate.
- Each of the plurality of resonance parts is formed by a plurality of resonance electrode elements stacked in the stacking direction, connected to the first terminal and separated from the second terminal.
- Each of the plurality of capacitive sections is formed by a plurality of capacitive electrode elements laminated in the lamination direction, is connected to the second terminal, and forms a capacity with the resonance section facing in the first direction.
- the plurality of resonance electrode elements in each resonance section are configured such that, when viewed from the stacking direction, at least one of the opposing end facing the plurality of capacitance electrode elements and the side surface perpendicular to the second direction does not overlap wholly or partially.
- formed in The plurality of capacitive electrode elements in each capacitive section are formed such that the distances in the first direction from the resonant electrode elements facing each other are substantially constant in each layer in the stacking direction.
- the dimensional accuracy of the dielectric filter can be secured by alleviating the electrode lamination density difference in the dielectric filter.
- FIG. 1 is a block diagram of a communication device; FIG. It is an external appearance perspective view of a filter apparatus.
- FIG. 4 is a see-through perspective view showing the internal structure of the filter device; It is an example (1) of sectional drawing of a filter apparatus. It is an example (the 2) of sectional drawing of a filter apparatus. It is an example (the 3) of sectional drawing of a filter apparatus. It is the figure which planarly viewed the resonant electrode element from the negative direction of the Y-axis.
- FIG. 4 is a perspective plan view of the filter device viewed from the positive direction of the Z-axis;
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8;
- FIG. 1 is a block diagram of a communication device 10 having a high frequency front-end circuit 20 to which a filter device according to this embodiment is applied.
- the communication device 10 is, for example, a mobile terminal typified by a smart phone, or a mobile phone base station.
- communication device 10 includes antenna 12 , high frequency front end circuit 20 , mixer 30 , local oscillator 32 , D/A converter (DAC) 40 and RF circuit 50 .
- High frequency front end circuit 20 also includes bandpass filters 22 and 28 , amplifier 24 and attenuator 26 .
- the high-frequency front-end circuit 20 includes a transmission circuit that transmits a high-frequency signal from the antenna 12 will be described. may contain
- the communication device 10 up-converts the signal transmitted from the RF circuit 50 into a high-frequency signal and radiates it from the antenna 12 .
- a modulated digital signal output from the RF circuit 50 is converted to an analog signal by the D/A converter 40 .
- the mixer 30 mixes the signal analog-converted by the D/A converter 40 with the oscillation signal from the local oscillator 32 and up-converts it into a high-frequency signal.
- a band-pass filter 28 removes unnecessary waves generated by the up-conversion and extracts only signals in a desired frequency band.
- Attenuator 26 adjusts the strength of the transmitted signal.
- Amplifier 24 power-amplifies the transmission signal that has passed through attenuator 26 to a predetermined level.
- the band-pass filter 22 removes unwanted waves generated in the amplification process and allows only signal components in the frequency band specified by the communication standard to pass.
- a transmission signal that has passed through the bandpass filter 22 is radiated from the antenna 12 .
- a filter device corresponding to the present disclosure can be employed as the bandpass filters 22 and 28 in the communication device 10 as described above.
- the filter device 100 is a dielectric filter composed of a plurality of resonators (resonators).
- FIG. 2 is an external perspective view of the filter device 100.
- FIG. 3 is a see-through perspective view showing the internal structure of the filter device 100. As shown in FIG.
- filter device 100 includes a rectangular parallelepiped or substantially rectangular parallelepiped laminate 110 formed by laminating a plurality of dielectric layers in the lamination direction.
- Each dielectric layer of the laminate 110 is made of ceramic such as low temperature co-fired ceramics (LTCC).
- LTCC low temperature co-fired ceramics
- the material of the laminate 110 is not necessarily limited to ceramic, and may be resin, for example.
- a plurality of electrodes formed on each dielectric layer and a plurality of vias formed between the dielectric layers provide resonance electrode elements forming a resonance section, and between the resonance electrode elements.
- Capacitors and inductors are formed for coupling.
- the term “via” refers to a conductor extending in the stacking direction and formed to connect electrodes formed on different dielectric layers. Vias are formed, for example, by conductive paste, plating, and/or metal pins.
- the stacking direction of the stack 110 will be referred to as the "Z-axis direction", and the direction perpendicular to the Z-axis direction and along the short side of the stack 110 will be referred to as the “Y-axis direction” (first direction). ), and the direction along the long side of the laminate 110 is defined as the “X-axis direction” (second direction).
- Z-axis direction the direction perpendicular to the Z-axis direction and along the short side of the stack 110
- Y-axis direction first direction
- X-axis direction second direction
- the positive direction of the Z-axis in each drawing may be referred to as the upper side
- the negative direction may be referred to as the lower side.
- shield terminals 121 and 122 are arranged so as to cover side surfaces 115 and 116 of the laminate 110 perpendicular to the Y-axis direction.
- the shield terminals 121 and 122 have a substantially C shape when viewed from the X-axis direction of the laminate 110 . That is, shield terminals 121 and 122 partially cover top surface 111 and bottom surface 112 of laminate 110 . Portions of the shield terminals 121 and 122 located on the lower surface 112 of the laminate 110 are connected to a ground electrode on a mounting substrate (not shown) by connecting members such as solder bumps. That is, the shield terminals 121 and 122 also function as ground terminals.
- an input terminal T1 and an output terminal T2 are arranged on the lower surface 112 of the laminate 110 .
- the input terminal T1 is arranged on the bottom surface 112 at a position close to the side surface 113 in the positive direction of the X axis.
- the output terminal T2 is arranged on the bottom surface 112 at a position close to the side surface 114 in the negative direction of the X axis.
- the input terminal T1 and the output terminal T2 are connected to corresponding electrodes on the mounting substrate by connecting members such as solder bumps.
- filter device 100 includes plate electrodes 130 and 135, a plurality of resonators R1 to R5, connection conductors 151 to 155 and 171 to 175 in addition to the configuration shown in FIG. , and a plurality of capacitors C1 to C5.
- the connection conductors 151 to 155 and 171 to 175 may be omitted.
- the plate electrodes 130 and 135 are arranged inside the laminate 110 at positions spaced apart in the lamination direction (Z-axis direction) so as to face each other.
- the plate electrode 130 is formed on the dielectric layer near the top surface 111 and is connected to the shield terminals 121 and 122 at the ends along the X-axis.
- the flat plate electrode 130 has such a shape as to substantially cover the upper surface 111 of the laminate 110 when viewed from above in the stacking direction.
- the plate electrode 135 is formed on the dielectric layer near the bottom surface 112 .
- the flat plate electrode 135 has a substantially H-shape in which cutout portions are formed in portions facing the input terminal T1 and the output terminal T2 when viewed from above in the stacking direction.
- the flat plate electrode 135 is also connected to the shield terminals 121 and 122 at its ends along the X axis.
- a plurality of resonance parts R1 to R5 are arranged in a region between the plate electrode 130 and the plate electrode 135 inside the laminate 110 .
- the plurality of resonators R1 to R5 are arranged side by side with a predetermined distance in the X-axis direction. More specifically, the resonators R1, R2, R3, R4, and R5 are arranged in this order from the positive direction to the negative direction of the X-axis.
- Each of the resonance sections R1 to R5 extends in the Y-axis direction, and the end of each resonance section in the positive direction of the Y-axis is connected to the shield terminal 121 .
- the negative end of the Y-axis in each resonance part is separated from the shield terminal 122 .
- the resonance part R1 is formed by a plurality of resonance electrode elements 141 stacked in the stacking direction.
- the resonance part R2 is formed by a plurality of resonance electrode elements 142 laminated in the lamination direction
- the resonance part R3 is formed by a plurality of resonance electrode elements 143 laminated in the lamination direction
- the resonance part R4 is formed by a plurality of resonance electrode elements 143 laminated in the lamination direction. It is formed by a plurality of stacked resonance electrode elements 144
- the resonance part R5 is formed by a plurality of resonance electrode elements 145 stacked in the stacking direction. Note that FIG.
- the number of each of the resonant electrode elements 141 to 145 (the number of layers) is "8", but the number of each of the resonant electrode elements 141 to 145 is set to "8". It is not limited. For example, the number of each of resonant electrode elements 141-145 may be greater than eight (eg, thirteen or more).
- the width (dimension in the X-axis direction) of the elements formed in the uppermost and lowermost layers among the plurality of resonant electrode elements 141 is larger than the width of the elements formed in the layers near the center. designed to be small. The same applies to the other resonant electrode elements 142-145. Note that the widths of the resonance electrode elements 141 to 145 may all be set to the same value.
- connection conductors 151 to 155 extend from flat plate electrode 130 to flat plate electrode 135 along the Z-axis direction through a plurality of elements of the corresponding resonance section.
- Each connection conductor 151 to 155 is electrically connected to a corresponding plurality of resonators.
- connection conductors 171 to 175 are electrically connected by connection conductors 171 to 175 at positions near the ends in the negative direction of the Y axis.
- connection conductors 171 to 175 is formed by a plurality of via conductors connecting adjacent electrodes, as will be described later.
- the resonators R1 to R5 are central conductors made up of a plurality of conductors, and function as distributed constant type TEM mode resonators with the flat plate electrodes 130 and 135 as outer conductors.
- the lowest layer element among the plurality of resonant electrode elements 141 forming the resonant portion R1 is connected to the input terminal T1 via the vias V10 and V11 and the plate electrode PL1.
- the lowest layer element among the plurality of resonance electrode elements 145 forming the resonance section R5 is connected to the output terminal T2 via a via and a plate electrode.
- the resonators R1 to R5 are magnetically coupled to each other, and a high-frequency signal input to the input terminal T1 is transmitted by the resonators R1 to R5 and output from the output terminal T2.
- the filter device 100 functions as a band-pass filter by generating an attenuation pole depending on the degree of coupling between the resonating portions.
- the capacitive sections C1 to C5 are arranged so as to face the ends of the resonance sections R1 to R5 in the negative direction of the Y axis, respectively. That is, the positive Y-axis end of each of the capacitance sections C1 to C5 faces the negative Y-axis end of the corresponding resonance section with a predetermined distance therebetween in the Y-axis direction.
- the negative end of the Y-axis of each of the capacitive sections C1 to C5 is connected to the shield terminal 122 .
- the positive Y-axis end of each capacitive section forms a capacitance with the negative Y-axis negative Y-axis end of the resonance section opposed in the Y-axis direction.
- the capacitance can be adjusted by adjusting the size of the gap in the Y-axis direction between the capacitive section and the resonant section.
- the capacitive part C1 is formed by a plurality of capacitive electrode elements 161 (eight in the example shown in FIG. 3) laminated in the lamination direction.
- the capacitive section C2 is formed by a plurality of capacitive electrode elements 162 laminated in the laminating direction
- the capacitive section C3 is formed by a plurality of capacitive electrode elements 163 laminated in the laminating direction
- the capacitive section C4 is formed by a plurality of capacitive electrode elements 163 laminated in the laminating direction. It is formed by a plurality of laminated capacitive electrode elements 164
- the capacitive section C5 is formed by a plurality of capacitive electrode elements 165 laminated in the lamination direction.
- the width (dimension in the X-axis direction) of the elements formed in the uppermost layer and the lowermost layer among the plurality of capacitive electrode elements 161 is adjusted to match the resonant electrode element 141 in the layers near the center. It is formed to be smaller than the width of the element to be formed. The same applies to the other capacitive electrode elements 162-165. Note that the widths of the capacitive electrode elements 161 to 165 may all be set to the same value.
- the height (dimension in the Z-axis direction) of the capacitor C1 is substantially the same as the height of the resonator R1, and the number of the resonant electrode elements 141 is the same as the number of the capacitor electrode elements 161, which is "8".
- eight resonant electrode elements 141 and eight capacitive electrode elements 161 are formed in the same layer.
- the height of the capacitive section C1 and the number of capacitive electrode elements 161 do not necessarily have to be the same as the height of the resonant section R1 and the number of resonant electrode elements 141 .
- capacitive electrodes protruding in the X-axis direction toward adjacent resonance portions are separately formed near the ends of the resonance portions R1 to R5 in the negative direction of the Y axis. good too. Adjusting the degree of capacitive coupling between the resonance parts by adjusting the length in the Y-axis direction of the capacitor electrodes projecting in the X-axis direction, the distance between adjacent distributed constants, and/or the number of electrodes constituting the capacitor electrodes. can be done.
- FIG. 4 is an example of a cross-sectional view when the filter device 100 is cut along a plane along the YZ plane. Note that FIG. 4 representatively illustrates a cross-sectional view of the resonance portion R1 and the capacitance portion C1.
- the cross-sectional shapes of the other resonating portions R2 to R5 and the capacitive portions C2 to C5 are also the same as the cross-sectional shape of the resonating portion R1 and the capacitive portion C1.
- the ends of the shafts in the positive direction are arranged to face each other across gaps g1 to gn in the Y-axis direction.
- the resonance portion R1 and the capacitance portion C1 are configured to form a capacitance corresponding to the gaps g1 to gn at the ends facing each other in the Y-axis direction.
- the number of capacitive electrode elements 161 connected to the shield terminal 122 on the negative direction side of the Y axis is connected to the shield terminal 121 on the positive direction side of the Y axis. It is set to “8”, which is the same as the number of resonant electrode elements 141 . Therefore, for example, compared to the case where the number of capacitive electrode elements 161 is "1" (see the filter described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-235465), the electrode lamination density in the region where the capacitive electrode elements 161 are provided is It is suppressed that the electrode lamination density becomes coarser than the region where the resonant electrode element 141 is provided.
- a resonant electrode element 141 is formed as follows. Specifically, as shown in FIG. 4, the lengths (dimensions in the Y-axis direction) d1 to dn of the plurality of resonant electrode elements 141 are gradually increased from the positive direction to the negative direction of the Z-axis. It is formed.
- the gaps g1 to gn of each layer are formed so as to be substantially constant in each layer in the stacking direction.
- the length of the resonant electrode element 141 gradually increases from the positive direction to the negative direction of the Z axis
- the length of the capacitive electrode element 161 increases along the Z axis. is formed so as to gradually become shorter from the positive direction toward the negative direction.
- the length of the resonant electrode element 141 and the length of the capacitive electrode element 161 are made constant, the gaps between the layers can be made substantially constant, but the electrodes Since there is no element at all, the difference in electrode lamination density between the region in which the gap is provided and the region in which the resonance section and the capacitor section are provided becomes large.
- the lengths of the resonant electrode element 141 and the length of the capacitive electrode element 161 are varied in the stacking direction while keeping the gaps g1 to gn substantially constant. ing.
- the electrode elements are present in the stacking direction in most of the regions where the gaps g1 to gn are provided. Therefore, the difference in electrode lamination density between the region where the gaps g1 to gn are provided and the region where the resonance section R1 and the capacitance section C1 are provided can be reduced.
- connection conductor 171 is formed by a plurality of via conductors that connect adjacent electrode elements of the resonance electrode element 141, respectively. That is, the adjacent resonance electrode elements 141 are electrically connected by the connection conductor 171 (via conductor) at a position near the end in the negative direction of the Y-axis.
- a plurality of resonant electrode elements 141 are set to have the same distance from the opposite end of the resonant electrode element 141 (the end face in the negative direction of the Y-axis) to the connection conductor 171 (via conductor). That is, the plurality of via conductors forming the connection conductor 171 are arranged so as to gradually shift from the positive direction of the Z-axis to the negative direction of the Y-axis toward the negative direction.
- the average value of the lengths d1 to dn of the plurality of resonant electrode elements 141 is set to approximately ⁇ /4.
- the high-frequency signal of wavelength ⁇ can be efficiently transmitted by the resonator R1.
- the average value of the distances from the connecting conductor 151 of the plurality of resonance electrode elements 141 to the opposite end is set to approximately ⁇ /4. You may make it
- the filter device 100 when the resonance electrode element 141 is viewed from above in the stacking direction, the opposing ends (the ends in the negative Y-axis direction) of the resonance electrode element 141 overlap. To prevent this, the lengths d1 to dn of each resonance electrode element 141 are gradually increased from the positive direction to the negative direction of the Z axis. Furthermore, the length of each capacitive electrode element 161 is gradually shortened from the positive direction to the negative direction of the Z-axis so that the gaps g1 to gn are substantially constant. As a result, the difference in electrode lamination density within the filter device 100 can be alleviated, and the dimensional accuracy of the filter device 100 can be ensured.
- each resonance electrode element 141 may be gradually shortened from the positive direction to the negative direction of the Z axis.
- “Side surface 115", “side surface 116" and “laminate 110" in the present embodiment can respectively correspond to “first side surface”, “second side surface” and “laminate” in the present disclosure.
- “Plate electrode 130” and “plate electrode 135” in the present embodiment can respectively correspond to “first plate electrode” and “second plate electrode” in the present disclosure.
- “Shield terminal 121” and “shield terminal 122" in the present embodiment may respectively correspond to “first terminal” and “second terminal” in the present disclosure.
- “Resonators R1 to R5" in the present embodiment may correspond to "plurality of resonators” in the present disclosure.
- Each of the “resonant electrode elements 141 to 145” in the present embodiment can correspond to “a plurality of resonant electrode elements” in the present disclosure.
- the “plurality of capacitive units C1 to C5” in the present embodiment can correspond to the “plurality of capacitive units” in the present disclosure.
- Each of the “capacitance electrode elements 161 to 165” in the present embodiment can respectively correspond to “a plurality of capacitive electrode elements” in the present disclosure.
- FIG. 5 is an example of a cross-sectional view when the filter device 100A according to Modification 1 is cut along a plane along the YZ plane.
- 100 A of filter apparatuses change the connection conductor 151 of the above-mentioned filter apparatus 100 into the connection conductor 151A.
- FIG. 5 representatively illustrates a cross-sectional view of the resonance electrode element 141 and the connection conductor 151A.
- 141A and the connecting conductor 151A have the same cross-sectional shape.
- Other configurations of the filter device 100A are the same as those of the filter device 100 described above.
- connection conductor 151 extends linearly along the Z-axis direction from the flat plate electrode 130 through the plurality of resonant electrode elements 141 to the flat plate electrode 135 .
- connection conductor 151A is formed of a plurality of via conductors that connect adjacent two of the plate electrode 130, the plurality of resonance electrode elements 141, and the plate electrode 135, respectively.
- the plurality of via conductors forming the connection conductor 151A are arranged so as to gradually shift from the positive direction of the Z-axis to the negative direction of the Y-axis toward the negative direction.
- the length from the connection conductor 151A (via conductor) to the opposite end is set to approximately ⁇ /4.
- the length of the plurality of resonance electrode elements 141 gradually increases from the positive direction to the negative direction of the Z axis, so that the connection conductor 151A is arranged in the Z direction. They are arranged so as to gradually shift from the positive direction to the negative direction of the axis toward the negative direction of the Y axis.
- the current density generated in each layer of the resonant electrode element 141 becomes uniform when the high frequency signal is transmitted through the resonant portion R1, so that it is possible to form a filter with higher precision than the filter device 100 according to the above-described embodiment. can.
- each resonance electrode element 141 may gradually decrease from the positive direction to the negative direction of the Z axis.
- the connection conductor 151A may be arranged so as to gradually shift from the positive direction of the Z-axis to the negative direction of the Y-axis toward the negative direction.
- connection conductor 151A By moving the position of the connection conductor 151A, the position of the short-circuited end of the resonance electrode element 141 changes, so that the corresponding frequency can also be changed.
- Connection conductor 151A in Modification 1 may correspond to "plurality of via conductors" in the present disclosure.
- FIG. 6 is an example of a cross-sectional view of the filter device 100B according to Modification 2 taken along the YZ plane.
- the filter device 100B is obtained by changing the resonant electrode element 141 and the capacitive electrode element 161 of the filter device 100 described above to a resonant electrode element 141B and a capacitive electrode element 161B.
- FIG. 6 representatively illustrates a cross-sectional view of the resonant electrode element 141B and the capacitive electrode element 161B. It has the same cross-sectional shape as the electrode element 141B and the capacitive electrode element 161B.
- Other configurations of the filter device 100B are the same as those of the filter device 100 described above.
- the length (dimension in the Y-axis direction) of the element on the inner peripheral side in the stacking direction (Z-axis direction) is the same as that of the element on the outer peripheral side. It is formed to be shorter than it is long. That is, the resonant electrode element 141B is formed so that the opposed ends (the ends in the negative Y-axis direction) of the resonant electrode element 141B do not partially overlap each other when viewed in plan from the stacking direction.
- the length of the element on the inner peripheral side in the stacking direction (dimension in the Y-axis direction) is formed to be longer than the length of the element on the outer peripheral side.
- the element on the inner peripheral side of the capacitive electrode element 161B extends in the positive direction of the Y-axis to a position where it overlaps the element on the outer peripheral side of the resonance electrode element 141B in the stacking direction.
- the resonance electrode element 141B according to Modification 2 when the high-frequency signal is transmitted through the resonator R1, most of the high-frequency signal does not uniformly flow through the entire part of the resonator R1, but rather flows through the outermost peripheral portion of the resonator R1 (so-called skin effect). is known to have Therefore, as in the resonance electrode element 141B according to Modification 2, the length of the element on the inner peripheral side where the high frequency signal does not flow is shortened, and the length of the element on the outer peripheral side where most of the high frequency signal flows is lengthened. Thus, the influence on the characteristics of the filter device 100 can be reduced.
- the element on the inner peripheral side of the capacitive electrode element 161B extends in the positive direction of the Y-axis to a position where it overlaps the element on the outer peripheral side of the resonance electrode element 141B in the stacking direction. Therefore, a capacitance can be formed not only in the Y-axis direction but also in the stacking direction (Z-axis direction) between the resonance portion R1 and the capacitance portion C1. Therefore, it is particularly effective when it is desired to form a higher capacitance.
- the length of the inner peripheral portion in the X-axis direction (dimension in the Y-axis direction) is formed to be shorter than the length of the outer peripheral portion in the X-axis direction.
- FIG. 7 is a plan view of the resonance electrode element 141B according to Modification 2 from the negative direction of the Y-axis.
- the outer peripheral portion of the resonance electrode element 141B is indicated by “A1”
- the inner peripheral portion thereof is indicated by “A3”
- the intermediate portion between the outer peripheral portion A1 and the inner peripheral portion A3 is indicated by “A2”. It is
- the length of the inner peripheral portion A3 (dimension in the Y-axis direction) is shorter than the length of the intermediate portion A2, and the length of the intermediate portion A2 is shorter than the length of the outer peripheral portion A1. That is, in the resonant electrode element 141B according to Modification 2, the length of the inner peripheral portion in the X-axis direction (dimension in the Y-axis direction) is formed to be shorter than the length of the outer peripheral portion in the X-axis direction.
- the inner peripheral portion is formed to be shorter than the outer peripheral portion in both the stacking direction (Z-axis direction) and the X-axis direction.
- the direction of being shorter than the portion is not necessarily limited to both the stacking direction and the X-axis direction. That is, it is sufficient that the inner peripheral portion in at least one of the stacking direction and the X-axis direction is formed to be shorter than the outer peripheral portion.
- the resonant electrode element 141 according to the above-described embodiment is formed so that "opposing ends of the resonant electrode element 141 (ends in the negative direction of the Y-axis)" do not overlap when viewed from above in the stacking direction.
- the resonance electrode element 141 according to Modification 3 is formed so that "side surfaces of the resonance electrode element 141 perpendicular to the X-axis direction" do not overlap when viewed from above in the stacking direction.
- FIG. 8 is a perspective plan view of the filter device 100C according to Modification 3 as seen from the positive direction of the Z axis.
- 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8.
- a filter device 100C according to Modification 3 is obtained by replacing the resonance units R1 to R5 and the capacitance units C1 to C5 of the filter device 100 described above with resonance units R1C to R3C and capacitance units C1C to C3C, respectively.
- Other configurations of the filter device 100C are the same as those of the filter device 100 described above.
- the plurality of resonators R1C to R3C are arranged side by side in the X-axis direction.
- the resonance part R1C is formed by a plurality of (five in the examples shown in FIGS. 8 and 9) resonance electrode elements 141C stacked in the stacking direction.
- the resonance section R2C is formed by a plurality of resonance electrode elements 142C stacked in the stacking direction
- the resonance section R3C is formed by a plurality of resonance electrode elements 143C stacked in the stacking direction.
- the capacitance sections C1C to C3C are arranged side by side in the X-axis direction so as to face the ends of the resonance sections R1C to R3C in the negative direction of the Y-axis.
- the capacitive section C1C is formed by a plurality of capacitive electrode elements 161C stacked in the stacking direction.
- the capacitive section C2C is formed by a plurality of capacitive electrode elements 162C stacked in the stacking direction
- the capacitive section C3C is formed by a plurality of capacitive electrode elements 163C stacked in the stacking direction.
- the lengths (dimensions in the Y-axis direction) of the plurality of resonant electrode elements 141C to 143C are all set to the same value.
- the lengths (dimensions in the Y-axis direction) of the plurality of capacitive electrode elements 161C to 163C are all set to the same value.
- the widths (dimensions in the X-axis direction) of the plurality of resonant electrode elements 141C to 143C and capacitive electrode elements 161C to 163C are all set to the same value.
- the resonance electrode element 141C according to Modification 3 is formed so that the sides of the resonance electrode element 141C perpendicular to the X-axis direction do not all overlap each other when viewed from above in the stacking direction. Specifically, as shown in FIG. 9, the ends of the five resonant electrode elements 141C in the X-axis direction are arranged on a straight line inclined at an angle ⁇ (0° ⁇ 90°) with respect to the X-axis. formed to be
- the resonance electrode element 142C is formed so that all of the side surfaces of the resonance electrode element 142C perpendicular to the X-axis direction do not overlap each other when viewed in plan from the stacking direction.
- the resonance electrode element 143C is formed so that the sides of the resonance electrode element 143C perpendicular to the X-axis direction do not overlap each other when viewed in plan from the stacking direction.
- each of the capacitor electrode elements 161C to 163C similarly to each of the resonant electrode elements 141C to 143C, when each capacitor electrode element is viewed from the lamination direction, the side surface of each resonant electrode element perpendicular to the X-axis direction is All are formed so that they do not overlap each other.
- the gap in the Y-axis direction between the resonator units R1C to R3C and the capacitor units C1C to C3C is kept substantially constant, and the electrode lamination density difference in the X-axis direction within the laminate 110 is alleviated. can do.
- the resonance electrode element when the resonance electrode element is viewed from above in the stacking direction by combining any one of the above-described embodiment and modifications 1 and 2 with this modification 3, the opposite end of the resonance electrode element to the capacitive electrode element (
- the resonance electrode element may be formed so that all or part of both the end in the negative Y-axis direction and the side surface perpendicular to the X-axis direction (end in the X-axis direction) do not overlap.
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Abstract
フィルタ装置(100)は、積層体(110)と、複数の共振部(R1~R5)と、複数の共振部とY軸方向においてそれぞれ対向する複数の容量部(C1~C5)とを備える。共振部の各々は、複数の共振電極素子(141~145)によって形成される。容量部の各々は、複数の容量電極素子(161~165)によって形成される。共振部(R1)における複数の共振電極素子(141)は、Z軸方向から平面視した場合に、容量電極素子(161)との対向端の全部が互いに重ならないように形成される。容量部(C1)における容量電極素子(161)は、互いに対向する共振電極素子(161)とのY軸方向のギャップがZ軸方向の各層において略一定となるように形成される。
Description
本開示は、誘電体共振器を用いたバンドパスフィルタ(以下「誘電体フィルタ」ともいう)に関する。
特開2007-235465号公報(特許文献1)には、誘電体共振器を用いたバンドパスフィルタが記載されている。このフィルタは、複数の誘電体層が積層方向に積層されて形成される直方体状の積層体と、積層体の互いに対向する第1側面および第2側面にそれぞれ配置される第1端子および第2端子と、積層体の内部に配置される共振部および容量部とを備える。共振部は、積層方向に積層される複数の電極素子によって形成され、第1端子に接続されるとともに第2端子から離間される。共振部の複数の電極素子のうち、上層の電極素子と下層の電極素子とは、他の電極素子よりも第2端子側に突出している。容量部は、1つの電極素子によって形成され、第2端子に接続されるとともに、共振部の上層の電極素子と下層の電極素子との間に延在し、共振部の上層の電極素子と下層の電極素子との間の積層方向のギャップによって共振部との間で容量を形成する。
特開2007-235465号公報に記載されたフィルタにおいては、第1端子に接続される共振部は複数の電極素子によって形成されるが、第2端子に接続される容量部は1つの電極素子によって形成される。そのため、フィルタ内において、電極の積層方向の密度(以下「電極積層密度」ともいう)は、第2端子付近の領域で粗になる一方、共振部が設けられる領域では密になる。その結果、フィルタ内の電極積層密度の差が大きくなり、その影響でフィルタの寸法精度が悪化することが懸念される。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、誘電体フィルタ内の電極積層密度差を緩和して誘電体フィルタの寸法精度を確保することである。
本開示による誘電体フィルタは、複数の誘電体層が積層方向に積層されて形成され、積層方向に直交する第1方向に垂直な第1側面および第2側面を有する直方体状の積層体と、積層体の内部において積層方向に離間して配置される第1平板電極および第2平板電極と、積層体の第1側面および第2側面にそれぞれ配置され、第1平板電極および第2平板電極に接続される第1端子および第2端子と、積層体における第1平板電極と第2平板電極との間の領域に、積層方向および第1方向に直交する第2方向に並べて配置される複数の共振部と、積層体における複数の共振部と第2端子との間の領域に、複数の共振部と第1方向においてそれぞれ対向するように配置される複数の容量部とを備える。複数の共振部の各々は、積層方向に積層される複数の共振電極素子によって形成され、第1端子に接続されるとともに第2端子から離間される。複数の容量部の各々は、積層方向に積層される複数の容量電極素子によって形成され、第2端子に接続されるとともに、第1方向において対向する共振部との間で容量を形成する。各共振部における複数の共振電極素子は、積層方向から平面視した場合に、複数の容量電極素子と対向する対向端および第2方向に垂直な側面の少なくとも一方の全部または一部が重ならないように形成される。各容量部における複数の容量電極素子は、互いに対向する共振電極素子との第1方向の距離が積層方向の各層において略一定となるように形成される。
本開示によれば、誘電体フィルタ内の電極積層密度差を緩和して誘電体フィルタの寸法精度を確保することができる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
(通信装置の基本構成)
図1は、本実施の形態によるフィルタ装置が適用される高周波フロントエンド回路20を有する通信装置10のブロック図である。通信装置10は、たとえば、スマートフォンに代表される携帯端末、あるいは、携帯電話基地局である。
図1は、本実施の形態によるフィルタ装置が適用される高周波フロントエンド回路20を有する通信装置10のブロック図である。通信装置10は、たとえば、スマートフォンに代表される携帯端末、あるいは、携帯電話基地局である。
図1を参照して、通信装置10は、アンテナ12と、高周波フロントエンド回路20と、ミキサ30と、局部発振器32と、D/Aコンバータ(DAC)40と、RF回路50とを備える。また、高周波フロントエンド回路20は、バンドパスフィルタ22,28と、増幅器24と、減衰器26とを含む。なお、図1においては、高周波フロントエンド回路20が、アンテナ12から高周波信号を送信する送信回路を含む場合について説明するが、高周波フロントエンド回路20はアンテナ12を介して高周波信号を受信する受信回路を含んでいてもよい。
通信装置10は、RF回路50から伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナ12から放射する。RF回路50から出力された変調済みのデジタル信号は、D/Aコンバータ40によってアナログ信号に変換される。ミキサ30は、D/Aコンバータ40によってアナログ変換された信号を、局部発振器32からの発振信号と混合して高周波信号へとアップコンバートする。バンドパスフィルタ28は、アップコンバートによって生じた不要波を除去して、所望の周波数帯域の信号のみを抽出する。減衰器26は、送信信号の強度を調整する。増幅器24は、減衰器26を通過した送信信号を、所定のレベルまで電力増幅する。バンドパスフィルタ22は、増幅過程で生じた不要波を除去するとともに、通信規格で定められた周波数帯域の信号成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ22を通過した送信信号は、アンテナ12から放射される。
上記のような通信装置10におけるバンドパスフィルタ22,28として、本開示に対応したフィルタ装置を採用することができる。
(フィルタ装置の構成)
次に図2~図4を用いて、本実施の形態によるフィルタ装置100の詳細な構成について説明する。フィルタ装置100は、複数の共振器(共振部)により構成される誘電体フィルタである。
次に図2~図4を用いて、本実施の形態によるフィルタ装置100の詳細な構成について説明する。フィルタ装置100は、複数の共振器(共振部)により構成される誘電体フィルタである。
図2は、フィルタ装置100の外観斜視図である。図2においては、フィルタ装置100の外表面から見ることができる構成についてのみ示されており、内部の構成いついては省略されている。一方、図3は、フィルタ装置100の内部構造を示す透過斜視図である。
図2を参照して、フィルタ装置100は、複数の誘電体層を積層方向に積層することによって形成された、直方体または略直方体の積層体110を備えている。積層体110の各誘電体層は、たとえば低温同時焼成セラミックス(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics)などのセラミックにより形成されている。なお、積層体110の素材は必ずしもセラミックに限定されるものではなく、たとえば樹脂であってもよい。
積層体110の内部において、各誘電体層に形成された複数の電極、および、誘電体層間に形成された複数のビアによって、共振部を形成する共振電極素子、ならびに、当該共振電極素子間を結合するためのキャパシタおよびインダクタが形成される。本明細書において「ビア」とは、異なる誘電体層に形成された電極同士を接続するために形成された、積層方向に延在する導体を示す。ビアは、たとえば、導電ペースト、めっき、および/または金属ピンなどによって形成される。
なお、以降の説明においては、積層体110の積層方向を「Z軸方向」とし、Z軸方向に垂直であって積層体110の短辺に沿った方向を「Y軸方向」(第1方向)とし、積層体110の長辺に沿った方向を「X軸方向」(第2方向)とする。また、以下では、各図におけるZ軸の正方向を上側、負方向を下側と称する場合がある。
図2に示されるように、フィルタ装置100において、積層体110におけるY軸方向に垂直な側面115,116を覆うように、シールド端子121,122がそれぞれ配置されている。シールド端子121,122は、積層体110のX軸方向から見たときに略C字形状を有している。すなわち、シールド端子121,122は、積層体110の上面111および下面112の一部を覆っている。シールド端子121,122において、積層体110の下面112に配置された部分は、図示しない実装基板上の接地電極に、はんだバンプなどの接続部材によって接続される。すなわち、シールド端子121,122は接地端子としても機能する。
また、積層体110の下面112には、入力端子T1および出力端子T2が配置されている。入力端子T1は、下面112において、X軸の正方向の側面113に近い位置に配置されている。一方で、出力端子T2は、下面112において、X軸の負方向の側面114に近い位置に配置されている。入力端子T1および出力端子T2は、実装基板上の対応する電極に、はんだバンプなどの接続部材によって接続される。
次に図3を参照して、フィルタ装置100は、図2に示した構成に加えて、平板電極130,135と、複数の共振部R1~R5と、接続導体151~155,171~175と、複数の容量部C1~C5とをさらに備える。なお、接続導体151~155,171~175は省略するようにしてもよい。
平板電極130,135は、積層体110の内部において積層方向(Z軸方向)に離間した位置に、互いに対向して配置されている。平板電極130は、上面111に近い誘電体層に形成されており、X軸に沿った端部においてシールド端子121,122に接続されている。平板電極130は、積層方向から平面視した場合に、積層体110の上面111をほぼ覆うような形状を有している。
平板電極135は、下面112に近い誘電体層に形成されている。平板電極135は、積層方向から平面視した場合に、入力端子T1および出力端子T2に対向する部分に切り欠き部が形成された、略H型形状を有している。平板電極135についても、X軸に沿った端部においてシールド端子121,122に接続されている。
複数の共振部R1~R5は、積層体110の内部における、平板電極130と平板電極135との間の領域に配置される。複数の共振部R1~R5は、X軸方向に所定距離を隔てて並んで配置されている。より具体的には、X軸の正方向から負方向に向かって、共振部R1,R2,R3,R4,R5の順に配置されている。
共振部R1~R5の各々はY軸方向に延在しており、各共振部におけるY軸の正方向の端部は、シールド端子121に接続されている。一方、各共振部におけるY軸の負方向の端部は、シールド端子122から離間している。
共振部R1は、積層方向に積層された複数の共振電極素子141によって形成されている。同様に、共振部R2は積層方向に積層された複数の共振電極素子142によって形成され、共振部R3は積層方向に積層された複数の共振電極素子143によって形成され、共振部R4は積層方向に積層された複数の共振電極素子144によって形成され、共振部R5は積層方向に積層された複数の共振電極素子145によって形成されている。なお、図3には、共振電極素子141~145の各々の数(積層数)が「8」である場合が例示されているが、共振電極素子141~145の各々の数は「8」に限定されるものではない。たとえば、共振電極素子141~145の各々の数は8よりも大きい数(たとえば13以上)であってもよい。
本実施の形態においては、複数の共振電極素子141のうちの最上層および最下層に形成される素子の幅(X軸方向の寸法)が、中央付近の層に形成される素子の幅よりも小さくするように形成されている。他の共振電極素子142~145においても同様である。なお、各共振電極素子141~145の幅をすべて同じ値にしてもよい。
共振部R1~R5は、Y軸の正方向の端部に近い位置において、接続導体151~155を介して、それぞれ平板電極130,135に接続されている。フィルタ装置100においては、各接続導体151~155は、平板電極130から、対応する共振部の複数の素子を貫通して平板電極135までZ軸方向に沿って延在している。各接続導体151~155は、対応する複数の共振部と電気的に接続されている。
また、共振部R1~R5の各々を構成する複数の共振電極素子は、Y軸の負方向の端部に近い位置において、接続導体171~175によって電気的に接続されている。なお、接続導体171~175の各々は、後述するように、隣り合う電極間をそれぞれ接続する複数のビア導体によって形成される。
共振部R1~R5は、複数の導体による中心導体となり、平板電極130,135を外導体とした分布定数型のTEMモード共振器としてそれぞれ機能する。
共振部R1を形成する複数の共振電極素子141のうちの最下層の素子は、ビアV10,V11および平板電極PL1を介して、入力端子T1に接続されている。なお、図3においては、共振電極素子によって隠れているが、共振部R5を形成する複数の共振電極素子145のうちの最下層の素子は、ビアおよび平板電極を介して出力端子T2に接続されている。共振部R1~R5は、互いに磁気結合しており、入力端子T1に入力された高周波信号は、共振部R1~R5により伝達されて、出力端子T2から出力される。このとき、各共振部間の結合度合いによって減衰極が生じることによって、フィルタ装置100は、バンドパスフィルタとして機能する。
容量部C1~C5は、それぞれ、共振部R1~R5のY軸の負方向の端部と対向するように配置されている。すなわち、容量部C1~C5の各々におけるY軸の正方向の端部は、対応する共振部のY軸の負方向の端部とY軸方向において所定距離を隔てて対向している。一方、容量部C1~C5の各々におけるY軸の負方向の端部は、シールド端子122に接続されている。これにより、各容量部のY軸の正方向の端部は、Y軸方向において対向する共振部のY軸の負方向の端部との間で容量を形成する。容量部と共振部との間のY軸方向のギャップの大きさを調整することによって、キャパシタンスを調整することができる。
容量部C1は、積層方向に積層された複数(図3に示す例では8つ)の容量電極素子161によって形成されている。同様に、容量部C2は積層方向に積層された複数の容量電極素子162によって形成され、容量部C3は積層方向に積層された複数の容量電極素子163によって形成され、容量部C4は積層方向に積層された複数の容量電極素子164によって形成され、容量部C5は積層方向に積層された複数の容量電極素子165によって形成されている。
本実施の形態においては、共振電極素子141に合わせて、複数の容量電極素子161のうちの最上層および最下層に形成される素子の幅(X軸方向の寸法)が、中央付近の層に形成される素子の幅よりも小さくするように形成されている。他の容量電極素子162~165においても同様である。なお、各容量電極素子161~165の幅をすべて同じ値にするようにしてもよい。
また、図3には、容量部C1の高さ(Z軸方向の寸法)が共振部R1の高さと略同じであり、共振電極素子141の数が容量電極素子161と同じ「8」であり、8つの共振電極素子141が8つの容量電極素子161とそれぞれ同層に形成される例が示されている。ただし、容量部C1の高さおよび容量電極素子161の数は、必ずしも共振部R1の高さおよび共振電極素子141の数と同じでなくてもよい。他の容量部C2~C5および容量電極素子162~165についても同様である。
また、図3には示されていないが、共振部R1~R5のY軸の負方向の端部付近に、隣接する共振部に向けてX軸方向に突出する容量電極が別途形成されていてもよい。X軸方向に突出する容量電極のY軸方向の長さ、隣接する分布定数との距離、および/または、キャパシタ電極を構成する電極の数によって、共振部間の容量結合の度合いを調整することができる。
図4は、フィルタ装置100をYZ平面に沿う平面で切断した場合の断面図の一例である。なお、図4には、共振部R1および容量部C1の断面図が代表的に例示されている。他の共振部R2~R5および容量部C2~C5の断面形状も、共振部R1および容量部C1の断面形状と同じである。
図4に示すように、フィルタ装置100においては、共振部R1を形成する複数の共振電極素子141のY軸の負方向の端部と、容量部C1を形成する複数の容量電極素子161のY軸の正方向の端部とが、それぞれY軸方向のギャップg1~gnを隔てて対向するように配置されている。これにより、共振部R1と容量部C1とは、Y軸方向に対向し合う端部同士で、ギャップg1~gnに応じた容量を形成するように構成される。
ここで、本実施の形態によるフィルタ装置100においては、Y軸の負方向側のシールド端子122に接続される容量電極素子161の数が、Y軸の正方向側のシールド端子121に接続される共振電極素子141の数と同じ「8」に設定されている。そのため、たとえば容量電極素子161の数を「1」とする場合(特開2007-235465号公報に記載されたフィルタを参照)に比べて、容量電極素子161が設けられる領域の電極積層密度が、共振電極素子141が設けられる領域の電極積層密度よりも粗になることが抑制される。
さらに、本実施の形態によるフィルタ装置100においては、共振電極素子141を積層方向から平面視した場合に、共振電極素子141の対向端(Y軸の負方向の端部)の全部が互いに重ならないように共振電極素子141が形成される。具体的には、図4に示すように、複数の共振電極素子141の長さ(Y軸方向の寸法)d1~dnが、Z軸の正方向から負方向に向かって徐々に長くなるように形成される。
さらに、本実施の形態によるフィルタ装置100においては、各層のギャップg1~gnが積層方向の各層において略一定となるように形成される。具体的には、図4に示すように、共振電極素子141の長さがZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に長くなるのに合わせて、容量電極素子161の長さがZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に短くなるように形成される。
これにより、各層のギャップg1~gnを略一定としつつ、ギャップg1~gnが設けられる領域と共振部R1および容量部C1が設けられる領域との間の電極積層密度の差を緩和することができる。
すなわち、仮に共振電極素子141の長さを一定とし、かつ容量電極素子161の長さを一定とすると、各層のギャップを略一定とすることはできるが、ギャップが設けられる領域の積層方向において電極素子が全く存在しなくなるため、ギャップが設けられる領域と共振部および容量部が設けられる領域との間の電極積層密度の差が大きくなってしまう。これに対し、本実施の形態においては、図4に示すように、ギャップg1~gnを略一定にしつつ、共振電極素子141の長さおよび容量電極素子161の長さをそれぞれ積層方向において変化させている。これにより、ギャップg1~gnが設けられる領域の大部分において積層方向に電極素子が存在している。そのため、ギャップg1~gnが設けられる領域と共振部R1および容量部C1が設けられる領域との間の電極積層密度の差を緩和することができる。
なお、接続導体171は、共振電極素子141のうちの隣り合う電極素子間をそれぞれ接続する複数のビア導体によって形成される。すなわち、隣り合う共振電極素子141同士は、Y軸の負方向の端部に近い位置において、接続導体171(ビア導体)によって電気的に接続されている。共振電極素子141の対向端(Y軸の負方向の端面)から接続導体171(ビア導体)までの距離は、複数の共振電極素子141の間で同じ値に設定される。すなわち、接続導体171を形成する複数のビア導体は、Z軸の正方向から負方向に向かって徐々にY軸の負方向にずれるように配置される。
さらに、共振部R1によって伝達される高周波信号の波長をλとすると、複数の共振電極素子141の長さd1~dnの平均値は略λ/4に設定される。これにより、共振部R1によって波長λの高周波信号を効率良く伝達することができる。なお、複数の共振電極素子141の長さに代えて、複数の共振電極素子141の接続導体151から対向端(Y軸の負方向の端面)までの距離の平均値を略λ/4に設定するようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態によるフィルタ装置100においては、共振電極素子141を積層方向から平面視した場合に共振電極素子141の対向端(Y軸の負方向の端部)の全部が重ならないように、各共振電極素子141の長さd1~dnをZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に長くしている。さらに、ギャップg1~gnが略一定となるように、各容量電極素子161の長さをZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に短くしている。これにより、フィルタ装置100内の電極積層密度差を緩和してフィルタ装置100の寸法精度を確保することができる。
なお、各共振電極素子141の長さd1~dnをZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に短くするようにしてもよい。
本実施の形態における「側面115」、「側面116」および「積層体110」は、本開示における「第1側面」、「第2側面」および「積層体」にそれぞれ対応し得る。本実施の形態における「平板電極130」および「平板電極135」は、本開示における「第1平板電極」および「第2平板電極」にそれぞれ対応し得る。本実施の形態における「シールド端子121」および「シールド端子122」は、本開示における「第1端子」および「第2端子」にそれぞれ対応し得る。本実施の形態における「共振部R1~R5」は、本開示における「複数の共振部」に対応し得る。本実施の形態における「共振電極素子141~145」の各々は、本開示における「複数の共振電極素子」に対応し得る。本実施の形態における「複数の容量部C1~C5」は、本開示における「複数の容量部」に対応し得る。本実施の形態における「容量電極素子161~165」の各々は、本開示における「複数の容量電極素子」にそれぞれ対応し得る。
[変形例1]
図5は、本変形例1によるフィルタ装置100AをYZ平面に沿う平面で切断した場合の断面図の一例である。フィルタ装置100Aは、上述のフィルタ装置100の接続導体151を接続導体151Aに変更したものである。なお、図5には、共振電極素子141および接続導体151Aの断面図が代表的に例示されているが、他の共振電極素子142~145および接続導体152~155の断面形状も、共振電極素子141Aおよび接続導体151Aと同様の断面形状を有する。その他のフィルタ装置100Aの構成は、上述のフィルタ装置100の構成と同じである。
図5は、本変形例1によるフィルタ装置100AをYZ平面に沿う平面で切断した場合の断面図の一例である。フィルタ装置100Aは、上述のフィルタ装置100の接続導体151を接続導体151Aに変更したものである。なお、図5には、共振電極素子141および接続導体151Aの断面図が代表的に例示されているが、他の共振電極素子142~145および接続導体152~155の断面形状も、共振電極素子141Aおよび接続導体151Aと同様の断面形状を有する。その他のフィルタ装置100Aの構成は、上述のフィルタ装置100の構成と同じである。
上述の実施の形態による接続導体151は、平板電極130から複数の共振電極素子141を貫通して平板電極135までZ軸方向に沿って直線状に延在している。
これに対し、本変形例1による接続導体151Aは、平板電極130、複数の共振電極素子141、および平板電極135のうちの隣り合う2つをそれぞれ接続する複数のビア導体によって形成される。そして、接続導体151Aを形成する複数のビア導体は、Z軸の正方向から負方向に向かって徐々にY軸の負方向にずれるように配置される。
さらに、本変形例1によるフィルタ装置100Aにおいては、各共振電極素子141において、接続導体151A(ビア導体)から対向端までの長さが略λ/4に設定されている。
このように、本変形例1によるフィルタ装置100Aにおいては、複数の共振電極素子141の長さがZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に長くなることに合わせて、接続導体151AをZ軸の正方向から負方向に向かって徐々にY軸の負方向にずれるようにずらして配置している。これにより、高周波信号が共振部R1を伝達する際に共振電極素子141の各層で生じる電流密度が均一になるため、上述の実施の形態によるフィルタ装置100よりも精度の良いフィルタを形成することができる。
なお、各共振電極素子141の長さd1~dnがZ軸の正方向から負方向に向かって徐々に短くなっていてもよい。この場合には、接続導体151AをZ軸の正方向から負方向に向かって徐々にY軸の負方向にずれるようにずらして配置すればよい。
また、接続導体151Aの位置を移動させることによって、共振電極素子141の短絡端の位置が変わるため、対応周波数を変化させることもできる。
本変形例1における「接続導体151A」は、本開示における「複数のビア導体」に対応し得る。
[変形例2]
図6は、本変形例2によるフィルタ装置100BをYZ平面に沿う平面で切断した場合の断面図の一例である。フィルタ装置100Bは、上述のフィルタ装置100の共振電極素子141および容量電極素子161を、共振電極素子141Bおよび容量電極素子161Bに変更したものである。なお、図6には、共振電極素子141Bおよび容量電極素子161Bの断面図が代表的に例示されているが、他の共振電極素子142~145および容量電極素子162~165の断面形状も、共振電極素子141Bおよび容量電極素子161Bと同様の断面形状を有する。その他のフィルタ装置100Bの構成は、上述のフィルタ装置100の構成と同じである。
図6は、本変形例2によるフィルタ装置100BをYZ平面に沿う平面で切断した場合の断面図の一例である。フィルタ装置100Bは、上述のフィルタ装置100の共振電極素子141および容量電極素子161を、共振電極素子141Bおよび容量電極素子161Bに変更したものである。なお、図6には、共振電極素子141Bおよび容量電極素子161Bの断面図が代表的に例示されているが、他の共振電極素子142~145および容量電極素子162~165の断面形状も、共振電極素子141Bおよび容量電極素子161Bと同様の断面形状を有する。その他のフィルタ装置100Bの構成は、上述のフィルタ装置100の構成と同じである。
図6に示されるように、本変形例2による共振電極素子141Bにおいては、積層方向(Z軸方向)の内周側の素子の長さ(Y軸方向の寸法)が、外周側の素子の長さよりも短くなるように形成される。すなわち、共振電極素子141Bは、積層方向から平面視した場合に、共振電極素子141Bの対向端(Y軸の負方向の端部)の一部が互いに重ならないように形成される。さらに、本変形例2による容量電極素子161Bにおいては、積層方向の内周側の素子の長さ(Y軸方向の寸法)が、外周側の素子の長さよりも長くなるように形成される。そして、容量電極素子161Bの内周側の素子が、共振電極素子141Bの外周側の素子と積層方向において重なる位置までY軸の正方向に延在している。これにより、各層のギャップg1~gnを略一定としつつ、ギャップg1~gnが設けられる領域とその他の領域との間の電極積層密度の差をより適切に緩和することができる。
さらに、高周波信号が共振部R1を伝達する際に、高周波信号の大部分は、共振部R1の全部分を均一に流れるわけではなく、共振部R1の最外周部分を流れる特性(いわゆる表皮効果)を有することが知られている。したがって、本変形例2による共振電極素子141Bのように、高周波信号があまり流れない内周側の素子の長さを短くし、高周波信号の大部分が流れる外周側の素子の長さを長くすることで、フィルタ装置100の特性への影響を少なくすることができる。
また、本変形例2においては、容量電極素子161Bの内周側の素子が、共振電極素子141Bの外周側の素子と積層方向において重なる位置までY軸の正方向に延在している。そのため、共振部R1と容量部C1との間でY軸方向だけでなく積層方向(Z軸方向)にも容量を形成することができる。したがって、より高い容量を形成したい場合に特に有効である。
また、本変形例2による共振電極素子141Bにおいては、X軸方向の内周部分の長さ(Y軸方向の寸法)が、X軸方向の外周部分の長さよりも短くなるように形成される。
図7は、本変形例2による共振電極素子141BをY軸の負方向から平面視した図である。図7において、共振電極素子141Bの外周部分が「A1」で示され、内周部分が「A3」で示され、外周部分A1と内周部分A3との間の中間部分が「A2」で示されている。
内周部分A3の長さ(Y軸方向の寸法)は中間部分A2の長さよりも短く、さらに、中間部分A2の長さは外周部分A1の長さよりも短い。すなわち、本変形例2による共振電極素子141Bにおいては、X軸方向の内周部分の長さ(Y軸方向の寸法)がX軸方向の外周部分の長さよりも短くなるように形成される。
なお、本変形例2による共振電極素子141Bにおいては積層方向(Z軸方向)およびX軸方向の双方において内周部分が外周部分よりも短くなるように形成されているが、内周部分が外周部分よりも短くなる方向は必ずしも積層方向およびX軸方向の双方であることに限定されない。すなわち、積層方向およびX軸方向の少なくとも一方の内周部分が外周部分よりも短くなるように形成されていればよい。
[変形例3]
上述の実施の形態による共振電極素子141は、積層方向から平面視した場合に「共振電極素子141の対向端(Y軸の負方向の端部)」が重ならないように形成される。
上述の実施の形態による共振電極素子141は、積層方向から平面視した場合に「共振電極素子141の対向端(Y軸の負方向の端部)」が重ならないように形成される。
変形例3による共振電極素子141は、積層方向から平面視した場合に「共振電極素子141のX軸方向に垂直な側面」が重ならないように形成される。
図8は、本変形例3によるフィルタ装置100CをZ軸の正方向から見た透視平面図である。図9は、図8におけるIX-IX断面図である。
本変形例3によるフィルタ装置100Cは、上述のフィルタ装置100の共振部R1~R5および容量部C1~C5を、それぞれ共振部R1C~R3Cおよび容量部C1C~C3Cに変更したものである。その他のフィルタ装置100Cの構成は、上述のフィルタ装置100の構成と同じである。
図8および図9に示されるように、複数の共振部R1C~R3Cは、X軸方向に並んで配置されている。共振部R1Cは、積層方向に積層された複数(図8および図9に示す例では5つ)の共振電極素子141Cによって形成されている。同様に、共振部R2Cは積層方向に積層された複数の共振電極素子142Cによって形成され、共振部R3Cは積層方向に積層された複数の共振電極素子143Cによって形成されている。
容量部C1C~C3Cは、それぞれ、共振部R1C~R3CのY軸の負方向の端部と対向するように、X軸方向に並んで配置されている。容量部C1Cは、積層方向に積層された複数の容量電極素子161Cによって形成されている。同様に、容量部C2Cは積層方向に積層された複数の容量電極素子162Cによって形成され、容量部C3Cは積層方向に積層された複数の容量電極素子163Cによって形成されている。
複数の共振電極素子141C~143Cの長さ(Y軸方向の寸法)はすべて同じ値に設定されている。同様に、複数の容量電極素子161C~163Cの長さ(Y軸方向の寸法)はすべて同じ値に設定されている。これにより、共振部R1C~R3Cと容量部C1C~C3Cとの間のY軸方向のギャップが略一定となる。
また、複数の共振電極素子141C~143Cおよび容量電極素子161C~163Cの幅(X軸方向の寸法)はすべて同じ値に設定されている。
本変形例3による共振電極素子141Cは、積層方向から平面視した場合に、共振電極素子141CのX軸方向に垂直な側面の全部が互いに重ならないように形成される。具体的には、図9に示すように、5つの共振電極素子141CのX軸方向の端部が、X軸に対して角度θ(0°<θ<90°)だけ傾斜する直線上に配置されるように形成される。
同様に、共振電極素子142Cは、積層方向から平面視した場合に、共振電極素子142CのX軸方向に垂直な側面の全部が互いに重ならないように形成される。同様に、共振電極素子143Cは、積層方向から平面視した場合に、共振電極素子143CのX軸方向に垂直な側面の全部が互いに重ならないように形成される。
さらに、各容量電極素子161C~163Cについても、各共振電極素子141C~143Cと同様に、各容量電極素子を積層方向から平面視した場合に、各共振電極素子のX軸方向に垂直な側面の全部が互いに重ならないように形成される。
このような構成にすることで、共振部R1C~R3Cと容量部C1C~C3Cとの間のY軸方向のギャップを略一定にしつつ、積層体110内におけるX軸方向の電極積層密度差を緩和することができる。
なお、上述の実施の形態および変形例1、2のいずれかと本変形例3とを組合せて、共振電極素子を積層方向から平面視した場合に、共振電極素子の容量電極素子との対向端(Y軸の負方向の端部)およびX軸方向に垂直な側面(X軸方向の端部)の双方の全部または一部が重ならないように共振電極素子を形成するようにしてもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 通信装置、12 アンテナ、20 高周波フロントエンド回路、22,28 バンドパスフィルタ、24 増幅器、26 減衰器、30 ミキサ、32 局部発振器、40 D/Aコンバータ、50 RF回路、100,100A,100B,100C フィルタ装置、110,110A,110B 積層体、111 上面、112 下面、113,114,115,116 側面、121,122 シールド端子、130,135,PL1 平板電極、141~145,141A,141B,141C~143C 共振電極素子、151~155,151A,171~175 接続導体、161~165,161B,161C~163C 容量電極素子、C1~C5,C1C~C3C 容量部、R1~R5,R1C~R3C 共振部、T1 入力端子、T2 出力端子、V10,V11 ビア。
Claims (5)
- 複数の誘電体層が積層方向に積層されて形成され、前記積層方向に直交する第1方向に垂直な第1側面および第2側面を有する直方体状の積層体と、
前記積層体の内部において前記積層方向に離間して配置される第1平板電極および第2平板電極と、
前記積層体の前記第1側面および前記第2側面にそれぞれ配置され、前記第1平板電極および前記第2平板電極に接続される第1端子および第2端子と、
前記積層体における前記第1平板電極と前記第2平板電極との間の領域に、前記積層方向および前記第1方向に直交する第2方向に並べて配置される複数の共振部と、
前記積層体における前記複数の共振部と前記第2端子との間の領域に、前記複数の共振部と前記第1方向においてそれぞれ対向するように配置される複数の容量部とを備え、
前記複数の共振部の各々は、前記積層方向に積層される複数の共振電極素子によって形成され、前記第1端子に接続されるとともに前記第2端子から離間され、
前記複数の容量部の各々は、前記積層方向に積層される複数の容量電極素子によって形成され、前記第2端子に接続されるとともに、前記第1方向において対向する共振部との間で容量を形成し、
各前記共振部における前記複数の共振電極素子は、前記積層方向から平面視した場合に、前記複数の容量電極素子と対向する対向端および前記第2方向に垂直な側面の少なくとも一方の全部または一部が重ならないように形成され、
各前記容量部における前記複数の容量電極素子は、互いに対向する前記共振電極素子との前記第1方向の距離が前記積層方向の各層において略一定となるように形成される、誘電体フィルタ。 - 各前記共振部における前記複数の共振電極素子の前記第1方向の長さは互いに異なるように形成され、
各前記容量部における前記複数の容量電極素子の前記第1方向の長さは互いに異なるように形成される、請求項1に記載の誘電体フィルタ。 - 前記誘電体フィルタによって伝達される高周波信号の波長をλとすると、各前記共振部における前記複数の共振電極素子の前記第1方向の長さの平均値は略λ/4である、請求項2に記載の誘電体フィルタ。
- 前記複数の共振部をそれぞれ前記第1平板電極および前記第2平板電極に接続する複数の接続導体をさらに備え、
前記複数の接続導体の各々は、前記複数の共振電極素子、前記第1平板電極および前記第2平板電極のうちの隣り合う2つをそれぞれ接続する複数のビア導体によって形成され、
前記誘電体フィルタによって伝達される高周波信号の波長をλとすると、各前記共振電極素子の前記ビア導体から前記対向端までの長さは略λ/4である、請求項2に記載の誘電体フィルタ。 - 各前記共振部は、前記積層方向および前記第2方向の少なくとも一方の内周側の部分は外周側の部分よりも、前記第1方向の長さが短くなるように形成される、請求項1に記載の誘電体フィルタ。
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