CN101911375A

CN101911375A - 带状线滤波器

Info

Publication number: CN101911375A
Application number: CN2008801243588A
Authority: CN
Inventors: 竹井泰范; 广嶋基晴; 中村聪一
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-12-08
Also published as: WO2009090815A1; JPWO2009090815A1; JP5287729B2

Abstract

提供一种能够容易地实现所期望的频带和衰减极，并且能够实现宽频带的滤波特性的带状线滤波器。带状线滤波器(1)至少将第1谐振线路(8C)、第2谐振线路(8A)和第3谐振线路(8B)配置在电介质基板(3)的与第1及第2侧面(3A、3B)垂直的方向。这里，第1谐振线路(8C)两端开放，第2及第3谐振器(8A、8C)一端短路、一端开放，并且与第1谐振线路(8C)的两端分别耦合。而且，第1～第3谐振线路(8A～8C)以各个谐振线路(8A～8C)的排列方向上的电介质基板(3)的中心为基准，为对称形状，第2谐振线路(8A)和第3谐振线路(8B)借助通过所述排列方向上的电介质基板3的中心的侧面线路(4B、4E)与接地电极导通。

Description

带状线滤波器

技术领域

本发明涉及在电介质基板上设置有带状线的带状线滤波器。

背景技术

为了实现滤波器的小型化，公开了一种设置有U字状或S字状的带状线的滤波器。(参照专利文献1及2)。

图1表示以往的带状线滤波器的构成例子。带状线滤波器101是使用了3个谐振器的滤波器。3个谐振器分别由设置在电介质基板的同一主面上的线路102、103A、103B构成。线路102是折曲成U字的形状，其两端开放。线路103A、103B是一端与接地电极105连接的I字形状，且先端部开放。这些谐振器之间为交指(Inter-digital)耦合，在线路103A、103B上分别连接着输入输出传送线路104A、104B。

专利文献1：日本特开2001-358501号公报

专利文献2：日本特开2002-151908号公报

在以往的带状线滤波器中，存在着由于元件尺寸等的要求，对带状线的线路长度和谐振器间的耦合度的设定产生限制的情况。例如，存在着即使谐振器长度适当，但该谐振器与其他谐振器的间隔不适当，或者即使谐振器间的间隔适当，但各个谐振器的谐振器长度不适当的情况，因此不能得到具有所期望的频带和衰减极的滤波特性。

该问题在使3阶以上的谐振器耦合的情况下较为显著，如果想要设定一组谐振器间的耦合和谐振器长度，则对另一组谐振器间的耦合造成很大影响，导致难以满足各个谐振器的谐振器长度和谐振器间的耦合。而且，为了使带状线滤波器宽频带化，需要使多个谐振器之间强力耦合，这也成为制约。

而且，在构成1/4波长谐振器的谐振线路的情况下，需要确保与接地电极的连接，但用于连接的引出电极等对邻接的其他谐振器产生电磁作用，还会对其他的谐振器的耦合或谐振器长度造成影响。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够容易地实现所希望的频带和衰减极，并且能够实现宽频带的滤波特性的带状线滤波器。

本发明的带状线滤波器具有：接地电极、多个谐振线路、侧面线路和输入输出电极，至少将第1谐振线路、第2谐振线路和第3谐振线路排列在电介质基板的与对置的2个侧面垂直的方向。这里，第1谐振线路两端开放，第2及第3谐振线路一端短路、一端开放，分别与第1谐振线路的两端耦合。而且，以各个谐振线路的排列方向上的电介质基板的中心为基准，第1～第3谐振线路成为近似对称形状，第2谐振线路和第3谐振线路借助通过所述排列方向上的电介质基板的中心面的侧面线路，与接地电极导通。

在该构成中，由于将两端开放的谐振线路配置在电介质基板的中心，所以可以借助通过电介质谐振器的中心面的侧面线路，将第2及第3谐振线路与接地电极导通，能够在抑制第1～第3谐振线路的电极形成面积的同时，增长第2及第3谐振线路的线路长度。而且，由于使第2及第3谐振线路与接地电极导通的侧面线路通过中心面，所以抑制了该侧面线路对第1谐振线路的影响，使第1谐振线路的电磁场的设定变得容易。

第1谐振线路以所述排列方向上的电介质基板为中心，成为线对称形状，第2谐振线路和第3谐振线路可以通过公共的侧面线路，与接地电极导通。该情况下，第1谐振线路可以为U字型形状。

第1谐振线路以所述排列方向上的电介质基板的中心为基准，成为点对称形状，第2谐振线路和第3谐振线路可以通过分别设置在对置的侧面上的侧面线路，与接地电极导通。该情况下，第1谐振线路可以为S字型形状。

第2谐振线路和第3谐振线路可以通过在平行于所述中心面的任意侧面上形成的侧面线路，与输入输出电极导通。

还可以具有从多个谐振线路分离的多个侧面线路，将这些侧面线路以排列方向上的电介质基板的中心为基准，对称配置。

电介质基板的上面的电极为感光性电极，电介质基板的下面及侧面的电极为非感光电极。

根据本发明，由于第2及第3谐振线路借助通过电介质谐振器的中心面的侧面线路与接地电极导通，所以，可以在抑制第1～第3谐振线路的电极形成面积的同时，将第2及第3谐振线路迂回引到侧面中央，来增长谐振器长度，而且，可抑制该侧面线路对第1谐振线路的影响。因此，即使是宽频带的滤波特性，也可以容易地实现所期望的频带和衰减极。

附图说明

图1是说明以往的带状线滤波器的构成例子的图。

图2是实施方式涉及的带状线滤波器的上面侧的内观立体图。

图3是该带状线滤波器的下面侧的立体图。

图4是说明该带状线滤波器的制造工序的图。

图5是说明该带状线滤波器的滤波特性的例子的图。

图6是说明带状线滤波器的其他构成例子的图。

图7是说明带状线滤波器的其他构成例子的图。

图8是说明该带状线滤波器的滤波特性的例子的图。

图9是说明带状线滤波器的其他构成例子的图。

符号说明：1、21、31、41-带状线滤波器；3-电介质基板；3A～3D-侧面；4A～4F-侧面线路；5A、5B-侧面引出电极；6A、6B-输入输出电极；7-接地电极；8A、8B-1/4波长谐振线路；8C-1/2波长谐振线路；10A、10B-上面引出电极；13A～13G-线路部；19-中心面；32-公共线路部。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式涉及的带状线滤波器的构成例子进行说明。

这里表示的带状线滤波器是带通型滤波器，被使用于与4GHz以上的高频带对应的UWB通信中。

图2是带状滤波器的上面侧的内观立体图，图3是该带状线滤波器的下面侧的立体图。

带状线滤波器1具有电介质基板3。基板3是由氧化钛等构成的相对介电常数约为111的小型立方体状的陶瓷烧结基板。考虑到频率特性等，适当地设定了基板3的组成及尺寸。并且，以提高带状线滤波器1的机械性保护和环境耐性为目的，在电介质基板3上层积有未图示的玻璃层。

在带状线滤波器1的如图2所示的侧面上，设置有侧面线路4A～4C和侧面引出电极5A。而且，在与设置有侧面线路4A～4C的侧面3C(以下称为第3侧面)对置的侧面3D(以下称为第4侧面)上，以与侧面线路4A～4C全等的形状设置有图3所示的侧面线路4D～4F。在与设置有侧面引出电极5A的侧面3A(以下称为第1侧面)对置的侧面3B(以下称为第2侧面)上，以与侧面引出电极5A全等的形状，设置有未图示的侧面引出电极5B。其中，图中的虚线是电介质基板3的中心面。

电介质基板3的下面是该带状线滤波器1的安装面，具有接地电极7和输入输出电极6A、6B。在将该带状线滤波器1安装到安装基板时，输入输出电极6A、6B与高频率信号输入输出端子连接。接地电极7是谐振器的接地面，与安装基板的接地电极连接。

接地电极7被设置在电介质基板3的下面的近似整个面，输入输出电极6A、6B被相互分离设置在电介质基板3的下面的没有形成接地电极7的电极非形成部。接地电极7与侧面线路4A～4F连接。输入输出电极6A与侧面引出电极5A连接。输入输出电极6B与侧面引出电极5B连接。这些电极是厚度约为12μm以上的银电极，通过利用丝网掩模或者金属掩膜在基板3上涂覆非感光性的银糊并烧制而成。

在电介质基板3的上面，设置有上面引出电极10A、10B、1/4波长谐振线路8A、8B和1/2波长谐振线路8C。1/2波长谐振线路8C被设置在1/4波长谐振线路8A与1/4波长谐振线路8B之间。这些电极是厚度约为5μm以上的银电极，通过在基板3上涂覆感光性银糊，经光刻工序形成图案并烧制而成。通过将这些电极制成感光性银电极，提高了电极的形状精度，从而成为能够被使用在UWB通信中的带状线滤波器。

谐振线路8A～8C被排列在与分别设置有侧面引出电极5A、5B的侧面垂直的方向。因此，1/2波长谐振线路8C相当于第1谐振线路、1/4波长谐振线路8A相当于第2谐振线路，1/4波长谐振线路8B相当于第3谐振线路。

1/4波长谐振线路8A具有L字型线路部12A。L字型线路部12A由沿着第1侧面3A设置并与上面引出电极10A连接的部位、和沿着第4侧面3D设置并与侧面线路4E连接的部位构成。因此，谐振线路8A成为一端开放、一端短路的1/4波长谐振线路。

1/4波长谐振线路8B具有L字型线路部12B。L字型线路部12B由沿着第2侧面3B设置并与上面引出电极10B连接的部位、和沿着第3侧面3C设置并与侧面线路4B连接的部位构成。因此，谐振线路8B成为一端开放、一端短路的1/4波长谐振线路。

上面引出电极10A、10B分别与侧面引出电极5A、5B连接。由此，谐振线路8A构成的谐振器与输入输出电极6A为带耦合(tap coupling)，谐振器8B构成的谐振器与输入输出电极6B为带耦合，可以得到牢靠的外部耦合。

1/2波长谐振线路8C是具有线路部13A～13G的S字形状电极。线路部13A沿着谐振线路8A的L字型线路部12A，与第4侧面3D平行设置。线路部13B与线路部13A连接，沿着谐振线路8A的L字型线路部12A，与第1侧面3A平行设置。线路部13C与线路部13B连接，与第3侧面3C平行设置。线路部13G沿着谐振线路8B的L字型线路部12B，与第3侧面3C平行设置。线路部13F与线路部13G连接，沿着谐振线路8B的L字型线路部12B，与第2侧面3B平行设置。线路部13E与线路部13F连接，与第4侧面3D平行设置。线路部13D连接在线路部13C与线路部13E之间。因此，谐振线路8C成为两端开放的1/2波长谐振线路。

侧面线路4A、4C、4D、4F分别构成虚设电极。虽然在带状线滤波器1的电路构成中不需要这些虚设电极，但为了使带状线滤波器1所对置的侧面上的电极形状为全等形状而设置了这些虚设电极。这里，由于一边使侧面电极的中心与侧面的中心一致，一边将由虚设电极形成的电极形状构成为全等，所以，在对多个电介质基板进行侧面电极的电极形成工序中，不需要在将各个电介质基板放入到夹具中时，进行姿势控制，能够以同一工序对侧面3C、3D的任意一面形成电极，并对于相反侧的侧面，也能够以接下来的工序形成电极。另外，即使是不同电路结构的芯片元件，在以同一基板尺寸和同一侧面电极形状构成的情况下，也可以将向侧面形成电极的工序公共化。

其中，由于使各个侧面上的电极厚度大于上面的电极厚度，所以使一般发生电流集中的接地端侧部位处的电流分散，降低了导体损耗。由于这样的构成，使该带状线滤波器1成为插入损失小的元件。

根据以上的构成，带状线滤波器1为3段谐振器耦合的带通滤波器。这里，使谐振线路8A、8B的开放端与谐振线路8C的开放端朝向相反侧，使这些谐振线路构成的谐振器相互交指耦合。因此，可以增强谐振器间的耦合，能够使带状线滤波器1的通频带宽频带化。

而且，电介质基板3的上面的电极成为以电介质基板3的中心面19为基准的点对称结构。因此，谐振线路8A、8C间的耦合度与谐振线路8B、8C间的耦合度相等。从而，基于谐振线路8A的电磁场的设定变得容易。

而且，侧面线路4B、4E通过电介质基板3的中心面19，第3侧面3C及第4侧面3D各自上的电极，成为以电介质基板3的中心面19为基准的点对称结构。由于将1/2波长谐振线路8C设置在3段谐振器的中央，所以，谐振线路8C的电磁场几乎不受侧面线路4A～4F的影响。因此，即使假设侧面线路4A～4F的位置等发生偏差，带状线滤波器1的滤波特性也能够耐偏差。

接着，对带状线滤波器1的制造工序进行说明。

图4是对带状线滤波器1的制造工序进行说明的流程图。

(S1)首先，准备在任何面都没有形成电极的电介质母基板。

(S2)接着，针对上述电介质母基板，在下面丝网印刷或者金属掩膜印刷导电体糊，并经过烧制来形成接地电极7及输出输入电极6A、6B。

(S3)然后，针对电介质母基板，经过在上面印刷感光性导电体糊、并进行曝光、显像的光刻工序后，通过烧制，形成谐振线路8A～8C及上面引出电极10A、10B。在光刻工序中，可以将电极细线化到30μm左右，能够以极高的位置精度形成电极。

(S4)接着，将玻璃糊印刷到电介质母基板的上面，经过烧制，形成透明的玻璃层。通过该工序来形成玻璃层。

(S5)然后，通过切割等，从按照上述工序而构成的电介质母基板，分割出多个电介质基板3。

(S6)接着，排列电介质基板3，经过使用规定图案的金属掩膜或者印网掩模印刷了导电体糊的印刷工艺后，通过烧制，形成电极。通过对各个侧面实施该印刷工艺，形成了侧面引出电极5A、5B和侧面线路4A～4F。在该印刷工艺中，电极只能被细线化到100μm左右，与光刻工序相比，虽然只能以较低位置精度来形成电极，但可以低成本形成电极。

通过上面的工序，制造了带状线滤波器1。

图5是说明带状线滤波器1的滤波特性的例子的图。这里所示的滤波特性为模拟的结果。在模拟中，与将侧面线路4B、4E向侧面线路4A、4F侧挪动100μm的情况进行了比较。图中的实线表示将侧面线路4B、4E配置在基板中央的情况，图中的虚线表示将侧面线路4B、4E从基板中央挪动后的情况。其中，在将侧面线路4B、4E挪动的情况中，为了调整反射特性，将1/2波长谐振线路8C的电极长度延伸了90μm。

该图(A)的图表横轴表示频率，纵轴表示衰减量。在将侧面线路4B、4E配置到基板中央时，由于各个谐振线路的线路长度伸展，所以谐振频率降低约500MHz，从7.17GHz变为6.68GHz。

该图(B)表示将挪动了侧面线路4B、4E时的特性向高频侧错移了500MHz。若比较3dB频带宽度，则在将侧面线路4B、4E配置到基板中心时，频带宽度从约2999MHz缩窄到约为2682MHz。该频带宽度的缩窄被认为是由于侧面线路4B、4E的挪动，在谐振线路8A、8B和谐振线路8C之间产生了多余的耦合。因此，在是需要宽频带的带状线滤波器的情况下，优选使1/4波长谐振线路接地的侧面线路，配置在通过基板中心面的位置。

接着，对本发明的其他实施方式进行说明。

图6是说明带状线滤波器的其他构成例的图。该图中，对和带状线滤波器1相同的构成赋予同一符号。

带状线滤波器21与带状线滤波器1相比，谐振线路8C的形状不同。具体而言，谐振线路8C成为带状线滤波器1的1/2波长谐振线路的镜像。因此，带状线滤波器21构成了谐振线路梳状线耦合的3阶滤波器。

在这样的构成中，由于谐振线路8A、8C间耦合度和谐振线路8B、8C间的耦合度也相等，谐振线路8C的电磁场几乎不受到侧面线路4A～4F的影响，所以谐振线路8C的电磁场的设定变得容易，即使假设侧面线路4A～4F的位置等发生偏差，带状线滤波器1的滤波特性也能耐偏差。

图7是说明带状线滤波器的其他构成例子的图。该图中，对与带状线滤波器1相同的构成赋予同一符号。

在该带状线滤波器31中，1/2波长谐振线路8C具有线路部33A～33G。线路部33D沿着第4侧面设置。线路部33C、33E被设置为从线路33D的两端起垂直折曲。线路部33B、33F分别被设置为从线路部33C、33E的前端起垂直折曲。线路部33A、33G被设置为分别从线路33B、33F的先端起垂直折曲，并且前端为开放。因此，谐振线路8C成为两端开放的1/2波长谐振线路。这里，通过将1/2波长谐振线路8C形成为向内侧多次折曲的U字型形状，来赚取线路长度。

1/4波长谐振线路8A具有L字型线路部32A。1/4波长谐振线路8B具有L字型线路部32B。L字型线路部32A、32B各自的基端与公共线路部32连接。共通线路部32与侧面线路4B连接。因此，谐振线路8A、8B成为一端开放、一端短路的1/4波长谐振线路。

通过上面的构成，带状线滤波器31成为3段谐振器耦合的带通滤波器。这里，使谐振线路8A、8B的开放端与谐振线路8C的开放端朝向相反侧，使这些谐振线路构成的谐振器相互交指耦合。因此，谐振器间的耦合变强，可以使带状线滤波器1的通频带宽频带化。图8表示带状线滤波器31的滤波特性。

电介质基板3的上面的电极成为以电介质基板3的中心面19为基准的线对称构成。因此，谐振线路8A、8C间的耦合度和谐振线路8B、8C间的耦合度相等。从而，谐振线路8C的电磁场的设定变得容易。

而且，侧面线路4B、4E通过电介质基板3的中心面19，第3侧面3C及第4侧面3D各自上的电极，成为以电介质基板3的中心面19为基准的线对称构成。由于将1/2波长谐振线路8C设置在3段谐振器的中央，所以，谐振线路8C的电磁场几乎不受侧面线路4A～4F的影响。因此，即使假设侧面线路4A～4F的位置等发生偏差，带状线滤波器1的滤波特性也能耐偏差。

图9是说明带状线滤波器的其他构成例子的图。该图中，对与带状线滤波器31相同的构成赋予同一符号。

带状线滤波器41与带状线滤波器31相比，谐振线路8C的形状不同。具体而言，成为使谐振线路8C旋转180°的形状。因此，带状线滤波器41构成了谐振线路梳状线耦合的3阶滤波器。

在这样的构成中，由于谐振线路8A、8C间的耦合度与谐振线路8B、8C间的耦合度也相等，谐振线路8C的电磁场几乎不受侧面线路4A～4F的影响，所以谐振线路8C的电磁场的设定变得容易，即使假设侧面线路4A～4F的位置等发生偏差，带状线过滤器1的过滤器特性也能耐偏差。

另外，上述实施方式中的上面谐振线路和引出电极的配置位置、形状与产品规格对应，可以是与产品规格对应的任意配置位置和形状。本发明也可以在上述构成以外的构成中应用，可以采用多样的滤波器的图案形状。而且，还可以对该过滤器进而配置其他的构成(高频电路)。

Claims

1.一种带状线滤波器，具有：设置在矩形平板状电介质基板的下面的接地电极；设置在所述电介质基板的上面的多个谐振线路；设置在所述电介质基板的侧面，至少与所述接地电极连接的侧面线路；以及与所述接地电极和各个谐振线路构成的任意谐振器耦合的输入输出电极；

至少将两端开放的第1谐振线路、与所述第1谐振线路的第1端耦合的一端短路且一端开放的第2谐振线路、和与所述第1谐振线路的第2端耦合的一端短路且一端开放的第3谐振线路，配置在所述电介质基板的与对置的2侧面垂直的方向，其特征在于，

所述第1～第3谐振线路以各个谐振线路的排列方向上的所述电介质基板为基准，成为近似对称形状，

借助通过各个谐振线路的排列方向上的所述电介质基板的中心面的侧面线路，所述第2及第3谐振线路与所述接地电极导通。

2.根据权利要求1所述的带状线滤波器，其特征在于，

所述第1谐振线路以所述排列方向上的所述电介质基板的中心为基准，成为线对称形状，

所述第2谐振线路和所述第3谐振线路通过公共的侧面线路与所述接地电极导通。

3.根据权利要求2所述的带状线滤波器，其特征在于，

所述第1谐振线路为U字型形状。

4.根据权利要求1所述的带状线滤波器，其特征在于，

所述第1谐振线路以所述排列方向上的所述电介质基板的中心为基准，成为点对称形状，

所述第2谐振线路和所述第3谐振线路通过分别设置在对置的侧面上的侧面线路，与所述接地电极导通。

5.根据权利要求4所述的带状线滤波器，其特征在于，

所述第1谐振线路为S字形状。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的带状线滤波器，其特征在于，

所述第2谐振线路和所述第3谐振线路通过形成在平行于所述中心面的任意侧面上的侧面线路，与所述输入输出电极导通。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的带状线滤波器，其特征在于，

具有从所述多个谐振线路分离的多个侧面线路，

将这些侧面线路以所述电介质基板的所述排列方向的中心为基准，对称配置。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的带状线滤波器，其特征在于，

所述电介质基板的上面的电极为感光性电极，所述电介质基板的下面及侧面的电极为非感光性电极。