CN103023449A

CN103023449A - 带通滤波器

Info

Publication number: CN103023449A
Application number: CN2012103527934A
Authority: CN
Inventors: 今村光利
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: JP2013070288A; TWI492526B; CN103023449B; US9083306B2; TW201315143A; US20130076454A1; JP5573804B2

Abstract

提供一种即使不设置特别的元件也能抑制阻抗不匹配的带通滤波器。本发明所涉及的带通滤波器的特征在于，包括：输入端子(T1)；输出端子(T2)；LC并联谐振器(LC2、LC3、LC4)，该LC并联谐振器一端接地，并被配置在输入端子(T1)与输出端子(T2)之间；以及陷波谐振器(LC1、LC5)，该陷波谐振器被配置在LC并联谐振器(LC2、LC3、LC4)与输入端子或输出端子之间，并被设置成与LC并联谐振器(LC2、LC4)进行电磁场耦合。

Description

带通滤波器

技术领域

本发明涉及带通滤波器、特别是包括LC并联谐振器和陷波谐振器的带通滤波器。

背景技术

一直以来，作为包括LC并联谐振器和陷波谐振器的带通滤波器，例如已知有专利文献1记载的带通滤波器。

如图6所示，该带通滤波器在输入端子P1与输出端子P2之间，连接有由电感器L1和电容器C1并联连接而成的LC并联谐振器、及由电感器L2和电容器C2并联连接而成的LC并联谐振器。而且，在输入端子P1与由电感器L1和电容器C1并联连接而成的LC并联谐振器之间，串联连接有由电感器L3与电容器Ct₁并联连接而成的陷波谐振器。此外，在输出端子P2与由电感器L2和电容器C2并联连接而成的LC并联谐振器之间，串联连接有由电感器L4和电容器Ct₂并联连接而成的陷波谐振器。这些陷波谐振器是为了在通频带以外的所希望的频率确保所需的衰减量而设置的。

专利文献1：日本专利特开2002－94349号公报

发明内容

然而，如图6那样，在输入输出端子与LC并联谐振器之间串联连接有陷波谐振器的情况下，在输入输出端子与LC并联谐振器之间会产生阻抗不匹配。因此，在将专利文献1记载的带通滤波器与外部电路进行连接时，需要消除该不匹配。因此，例如，需要在LC并联谐振器与陷波谐振器之间另外设置用于消除阻抗不匹配的电容器或电感器等调节元件。

本发明是鉴于上述的技术问题而完成的，其目的在于提供一种不用设置特别的元件就能抑制阻抗不匹配的带通滤波器。

本发明所涉及的带通滤波器的特征在于，包括：输入端子；输出端子；LC并联谐振器，该LC并联谐振器被配置在输入端子与输出端子之间，并且一端接地；以及陷波谐振器，该陷波谐振器被配置在LC并联谐振器与输入端子之间及LC并联谐振器与输出端子之间的至少一个区间中，并被设置成与LC并联谐振器进行电磁场耦合。

此外，本发明所涉及的带通滤波器中，优选带通滤波器通过将多个电介质层与形成在电介质层上的多个电极层进行层叠而成，LC并联谐振器的电感器和陷波谐振器的电感器由贯通电介质层的通孔电极和形成在电介质层上的线路电极层所构成，谐振器彼此相互进行电磁场耦合。

此外，本发明所涉及的带通滤波器中，优选LC并联谐振器的电容器通过使电容器电极层与接地电极层相对而构成，LC并联谐振器的电感器呈由线路电极层、将线路电极层的一端与电容器电极层进行电连接的通孔电极、以及将线路电极层的另一端与接地电极层进行电连接的通孔电极所构成的环形形状，陷波谐振器的电容器通过使一对电容器电极层相对而构成，陷波谐振器的电感器呈由线路电极层、将线路电极层的一端与一对电容器电极层中的一个电容器电极层进行电连接的通孔电极、以及将线路电极层的另一端与一对电容器电极层中的另一个电容器电极层进行电连接的通孔电极所构成的环形形状。

此外，本发明所涉及的带通滤波器中，优选从与包含LC并联谐振器或陷波谐振器的电感器的两个通孔电极的面相垂直的方向观察时，LC并联谐振器的电感器的环形形状与陷波谐振器的电感器的环形形状至少一部分重叠。

此外，本发明所涉及的带通滤波器中，优选LC并联谐振器有多个，多个LC并联谐振器中，与陷波谐振器最为接近的LC并联谐振器的电感器的环形形状在层叠方向的高度与陷波谐振器的电感器的环形形状在层叠方向的高度相同。

此外，本发明所涉及的带通滤波器中，优选LC并联谐振器有多个，多个LC并联谐振器中，与陷波谐振器最为接近的LC并联谐振器的电容器电极层和陷波谐振器的电容器电极层与形成在电介质层上的耦合电极层隔着电介质层相对，LC并联谐振器与陷波谐振器隔着耦合电极层相互进行电磁场耦合。

此外，本发明所涉及的带通滤波器中，优选还包括形成在电介质层上、与接地电极层相连接的调节用电极层，在层叠方向上，以LC并联谐振器的线路电极层为基准，调节用电极层形成在接地电极层及电容器电极层的相反侧，并且从层叠方向观察时，形成为与线路电极层重叠。

根据本发明所涉及的带通滤波器，由于陷波谐振器与LC并联谐振器进行电磁场耦合，因此，能抑制阻抗不匹配。

附图说明

图1是本发明所涉及的带通滤波器的等效电路图。

图2是本发明所涉及的带通滤波器的立体图。

图3是本发明所涉及的带通滤波器的分解立体图。

图4是本发明所涉及的带通滤波器的仿真波形。

图5(A)是表示电容器电极与耦合电极的位置关系的电介质层的俯视图。

图5(B)是图5(A)所表示的结构的等效电路图。

图6是以往的带通滤波器的等效电路图。

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的方式进行说明。

(实施方式1)

图1是实施方式1所涉及的带通滤波器的等效电路图。在本实施方式中，端子T1是输入端子，T2是输出端子。在端子T1与T2之间，配置有三个LC并联谐振器LC2、LC3、LC4、及两个陷波谐振器LC1、LC5。LC并联谐振器LC2、LC3、LC4各自的一端接地。此外，LC并联谐振器LC2与LC3、以及LC并联谐振器LC3与LC4相互进行电磁场耦合。多个LC并联谐振器LC2、LC3、LC4具有使特定频带的信号通过、并隔离此外频带的信号的功能。

陷波谐振器LC1串联连接在端子T1与LC并联谐振器LC2之间。此外，陷波谐振器LC5串联连接在端子T2与LC并联谐振器LC4之间。陷波谐振器LC1、LC5是为了在通频带以外的所希望的频带确保所需的衰减量而设置的。

图2是本实施方式所涉及的带通滤波器的立体图。带通滤波器1呈具有能与安装面相对的两个主面、及四个侧面的长方体状。在带通滤波器1的四个侧面上分别形成有输入端子2、输出端子4、及接地端子3、5。

图3是本实施方式所涉及的带通滤波器的分解立体图。带通滤波器由多个电介质层11a～11k、形成在电介质层11a～11k上的多个电极层、及将电介质层11c～11i在其层叠方向上进行贯通的通孔电极61、62、63、64、65、66、67、68、69、70所构成。

输入电极层21a、输出电极层23a、接地电极层25a、27a形成在电介质层11a上。调节电极层43b形成在电介质层11b上。线路电极层33c、33d分别形成在电介质层11c、11d上。线路电极层31e、32e、34e、35e形成在电介质层11e上。线路电极层31f、32f、34f、35f形成在电介质层11f上。引出电极层37g、38g形成在电介质层11g上。连接电极层39h、40h、耦合电极层41h形成在电介质层11h上。电容器电极层51i、52i、53i、54i、55i形成在电介质层11i上。引出电极层22j、24j、接地电极层25j形成在电介质层11j上。输入电极层21k、输出电极层23k、接地电极层25k、27k形成在电介质层11k上。输入电极层21k、输出电极层23k、接地电极层25k、27k形成为在层叠之后在层叠体的表面上露出。此外，通孔电极61、62、63、64、65、66、67、68、69、70以贯通电介质层11的方式沿层叠体的层叠方向形成。

陷波谐振器LC1的电容器C1(参照图1)通过使电容器电极层51i与引出电极层22j隔着电介质层11i相对而构成。引出电极层22j具有作为电容器电极层的作用。

陷波谐振器LC1的电感器L1(参照图1)由线路电极层31e、31f和通孔电极61、62所构成。通孔电极61将线路电极层31e、31f的一端与电容器电极层51i进行电连接。此外，通孔电极62将线路电极层31e、31f的另一端与引出电极层22j进行电连接。由此，电感器L1形成为以电容器电极层51i与通孔电极61的连接点为起点、经由线路电极层31e、31f、以引出电极层22j与通孔电极62的连接点为终点的环形形状。

线路电极层31e、31f与通孔电极61、62并联连接。由此，能减小电感器整体的电阻，提高陷波谐振器的Q特性。

引出电极层37g与通孔电极62相连接。此外，引出电极层37g被引出到层叠体的侧面而与输入电极层21a、21k、引出电极层22j相连接。

LC并联谐振器LC2的电容器C2(参照图1)通过使电容器电极层52i与接地电极层25j隔着电介质层11i相对而构成。

LC并联谐振器LC2的电感器L2(参照图1)由线路电极层32e、32f和通孔电极63、64所构成。通孔电极63将线路电极层32e、32f的一端与电容器电极层52i进行电连接。此外，通孔电极64将线路电极层32e、32f的另一端与接地电极层25j进行电连接。由此，电感器L2形成为以电容器电极层52i与通孔电极63的连接点为起点、经由线路电极层32e、32f、以接地电极层25j与通孔电极64的连接点为终点的环形形状。

连接电极层39h将陷波谐振器LC1的通孔电极61与LC并联谐振器LC2的通孔电极63进行电连接。

LC并联谐振器LC3的电容器C3(参照图1)通过使电容器电极层53i与接地电极层25j隔着电介质层11i相对而构成。

LC并联谐振器LC3的电感器L3(参照图1)由线路电极层33c、33d和通孔电极65、66所构成。通孔电极65将线路电极层33c、33d的一端与接地电极层25j进行电连接。此外，通孔电极66将线路电极层33c、33d的另一端与电容器电极层53i进行电连接。由此，电感器L3形成为以接地电极层52j与通孔电极65的连接点为起点、经由线路电极层33c、33d、以电容器电极层53i与通孔电极66的连接点为终点的环形形状。

LC并联谐振器LC4的电容器C4(参照图1)通过使电容器电极层54i与接地电极层25j隔着电介质层11i相对而构成。

LC并联谐振器LC4的电感器L4(参照图1)由线路电极层34e、34f和通孔电极67、68所构成。通孔电极67将线路电极层34e、34f的一端与电容器电极层54i进行电连接。此外，通孔电极68将线路电极层34e、34f的另一端与接地电极层25j进行电连接。由此，电感器L4形成为以电容器电极层54i与通孔电极67的连接点为起点、经由线路电极层34e、34f、以接地电极层25j与通孔电极68的连接点为终点的环形形状。

陷波谐振器LC5的电容器C5(参照图1)通过使电容器电极层55i与引出电极层24j隔着电介质层11i相对而构成。

陷波谐振器LC5的电感器L5(参照图1)由线路电极层35e、35f和通孔电极69、70所构成。通孔电极69将线路电极层35e、35f的一端与电容器电极层55i进行电连接。此外，通孔电极70将线路电极层35e、35f的另一端与引出电极层24j进行电连接。由此，电感器L5形成为以电容器电极层55i与通孔电极69的连接点为起点、经由线路电极层35e、35f、以引出电极层24j与通孔电极70的连接点为终点的环形形状。

引出电极层38g与通孔电极70相连接。而且，引出电极层38g在层叠体的侧面上与输出电极层23a、23k、引出电极层24j相连接。

连接电极层40h将构成LC并联谐振器LC4的电感器的通孔电极67与构成陷波谐振器LC5的电感器的通孔电极69进行电连接。

耦合电极层41h使构成LC并联谐振器LC2的电容器的电容器电极52i与构成LC并联谐振器LC4的电容器的电容器电极54i隔着电介质层11h相对，从而构成耦合电容器C24(参照图1)。LC并联谐振器LC2与LC4经由耦合电容器C24相互耦合。

本实施方式中，陷波谐振器LC1与LC并联谐振器LC2相互进行电磁场耦合。此外，LC并联谐振器LC4与陷波谐振器LC5相互进行电磁场耦合。因此，能抑制在配置陷波谐振器LC1、LC5时其与LC并联谐振器之间产生的阻抗不匹配。

更具体而言，从与包含陷波谐振器LC1的电感器的两个通孔电极61、62的面相垂直的方向观察时，陷波谐振器LC1的电感器的环形形状与LC并联谐振器LC2的电感器的环形形状至少一部分重叠。由此，陷波谐振器LC1与LC并联谐振器LC2发生耦合。同样，LC并联谐振器LC4的电感器的环形形状与陷波谐振器LC5的电感器的环形形状至少一部分重叠。由此，LC并联谐振器与陷波谐振器LC5发生耦合。

此外，本实施方式中，在层叠体内，与陷波谐振器LC1最为接近的LC并联谐振器LC2的环形形状在层叠方向的高度与陷波谐振器LC1的环形形状在层叠方向的高度相同。此处，所谓的环形形状在层叠方向的高度是指构成环形形状的多个通孔电极中最长的通孔电极的长度。因此，陷波谐振器LC1的环形形状在层叠方向的高度就是通孔电极62的长度。此外，LC并联谐振器LC2的环形形状在层叠方向的高度就是通孔电极64的长度。此外，此时，线路电极31e和32e形成在相同的电介质层11e上，线路电极31f和32f形成在相同的电介质层11f上。

同样，本实施方式中，LC并联谐振器LC4的环形形状在层叠方向的高度与陷波谐振器LC5的环形形状在层叠方向的高度相同。

陷波谐振器LC1、LC5的电感器在层叠方向的高度也可以和与陷波谐振器LC1、LC5最为接近的LC并联谐振器LC2、LC4的电感器在层叠方向的高度不同。通过调节各自的电感器在层叠方向的高度，能调节耦合的程度。

从引出电极层22j输入的信号在陷波谐振器LC1中按照通孔电极62→线路电极层31e、31f→通孔电极61的顺序通过。即，从输入端子侧的侧面(参照图2)观察时，信号以与顺时针相反的方向流动。

在LC并联谐振器LC2中，通过连接电极层39h之后的信号按照通孔电极63→线路电极层32e、32f→通孔电极64的顺序流动。即，从输入端子侧的侧面观察时，信号以与顺时针相同的方向流动。

LC并联谐振器LC3与LC并联谐振器LC2进行电磁场耦合，信号流向接地电极层25j。因此，在LC并联谐振器LC3中，信号按照通孔电极66→线路电极层33c、33d→通孔电极65的顺序流动。即，从输入端子侧的侧面观察时，信号以与顺时针相反的方向流动。

LC并联谐振器LC4与LC并联谐振器LC3进行电磁场耦合，信号流向接地电极层25。因此，在LC并联谐振器LC4中，信号按照通孔电极67→线路电极层34e、34f→通孔电极68的顺序流动。即，从输入端子侧的侧面观察时，信号以与顺时针相同的方向流动。

在陷波谐振器LC5中，通过连接电极层40h之后的信号按照通孔电极70→线路电极层35e、35f→通孔电极69的顺序流动。从输入端子侧的侧面观察时，信号以与LC并联谐振器LC4相反的方向、即与顺时针相反的方向流动。

如上所述，本实施方式中，陷波谐振器LC1与LC并联谐振器LC2的信号的流向相反。因此，陷波谐振器LC1与LC并联谐振器LC2成为较强的容性耦合的状态。同样，LC并联谐振器LC4与陷波谐振器LC5也成为较强的容性耦合的状态。

另一方面，例如，在陷波谐振器LC1和LC并联谐振器LC2中，也可以使连接电极层39h形成为使信号的流向相同。在此情况下，陷波谐振器LC1与LC并联谐振器LC2成为较强的感性耦合的状态。

在用50Ω的阻抗来设计LC并联谐振器LC2、LC3、LC4时，在陷波谐振器的阻抗比50Ω要大的情况下，使LC并联谐振器与陷波谐振器的耦合为容性，从而能减小阻抗，消除阻抗不匹配。另一方面，在陷波谐振器的阻抗比50Ω要小的情况下，使LC并联谐振器与陷波谐振器的耦合为感性，从而能增大阻抗。

此外，本实施方式中，在电介质层11b上设有调节电极层43b。调节电极层43b在层叠体的侧面上与接地电极层25a、27a、25j、25k、27k相连接。在层叠方向上，以LC并联谐振器LC3的线路电极层33c、33d为基准，该调节电极层43b形成在接地电极层25j及电容器电极层53i的相反侧。即，调节电极层43b位于由线路电极33c、33d和通孔电极65、66构成的环形形状的外侧。而且，从层叠方向观察时，调节电极层43b形成为与线路电极层32e、32f、33c、33d、34e、34f重叠。调节电极层43b是为了调节带通滤波器的通频带宽而设置的。

图4是本实施方式所涉及的带通滤波器的衰减特性和阻抗特性的仿真波形结果。图4(A)涉及图1～图3所说明的、包括三级LC并联谐振器、及与三级中两端的LC并联谐振器进行电磁场耦合的两个陷波谐振器的带通滤波器。另一方面，图4(B)与图4(A)是相同的结构，但涉及LC并联谐振器与陷波谐振器未进行电磁场耦合的带通滤波器。

在图4(B)中，因输入输出端子与LC并联谐振器之间的阻抗不匹配，通频带的插入损耗局部增大。另一方面，在图4(A)中，由于消除了阻抗不匹配，因此，消除了通频带的插入损耗的增大。此外，可见比通频带的频率要高的区域的衰减特性也比图4(B)得到了改善。

(实施方式2)

实施方式1中，对通过使LC并联谐振器的环形形状的一部分与陷波谐振器的环形形状的一部分重叠、从而使LC并联谐振器与陷波谐振器的电感器彼此相互进行电磁场耦合的示例进行了说明。本实施方式中，对使LC并联谐振器的电容器与陷波谐振器的电容器彼此经由耦合电极层而相互进行电磁场耦合的示例进行说明。对与实施方式1共同的部分省略记载。

图5(A)是表示电容器电极与耦合电极的位置关系的电介质层的俯视图。本实施方式中，在实施方式1所示的结构的基础上，将耦合电极层42h设置在电介质层11h(未图示)上。另外，本实施方式中不需要实施方式1的带通滤波器中所存在的连接电极层39h(参照图3)。耦合电极层42h与陷波谐振器LC1的电容器电极51i及陷波谐振器LC2的电容器电极52隔着电介质层11h相对，从而构成耦合电容。

图5(B)是图5(A)表示的结构的等效电路图。图5(B)与图1的实施方式1的等效电路相比，不同之处在于，在陷波谐振器LC1与LC并联谐振器LC2之间，存在耦合电极层42h与陷波谐振器LC1的电容器电极51i相对而构成的耦合电容C12a、以及耦合电极层42h与LC并联谐振器LC2的电容器电极52i相对而构成的耦合电容C12b。这样，即使在陷波谐振器与LC并联谐振器之间构成电容，也能防止输入输出端子与LC并联谐振器之间的阻抗不匹配。能通过调节图5(A)的耦合电极层42h的位置或大小来调节耦合电容C12a、C12b的大小。

另外，本实施方式中，对在输入端子侧的陷波谐振器与LC并联谐振器之间设置电容C12a、C12b的示例进行了说明。也可以在输出端子侧的陷波谐振器与LC并联谐振器之间设置电容。

此外，本实施方式并不限于上述实施方式，在不脱离要点的范围内能进行各种变更。

标号说明

1 带通滤波器

2 输入端子

3、5 接地端子

4 输出端子

11 电介质层

21 输入电极层

22 引出电极层

23 输出电极层

24 引出电极层

25 接地电极层

27 接地电极层

31、32、33、34、35 线路电极层

37、38 引出电极层

39、40 连接电极层

41、42 耦合电极层

43 调节电极层

51、52、53、54、55 电容器电极层

61、62、63、64、65、66、67、68、69、70 通孔电极

T1、T2 端子

LC1、LC5 陷波谐振器

LC2、LC3、LC4 LC并联谐振器

Claims

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括：

输入端子；

输出端子；

LC并联谐振器，该LC并联谐振器被配置在所述输入端子与所述输出端子之间，并且一端接地；以及

陷波谐振器，该陷波谐振器被配置在所述LC并联谐振器与所述输入端子之间及所述LC并联谐振器与所述输出端子之间的至少一个区间内，并被设置成与所述LC并联谐振器进行电磁场耦合。

2.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器通过将多个电介质层与形成在所述电介质层上的多个电极层进行层叠而成，

所述LC并联谐振器的电感器和所述陷波谐振器的电感器由贯通所述电介质层的通孔电极和形成在所述电介质层上的线路电极层所构成，所述谐振器彼此相互进行电磁场耦合。

3.如权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，

所述LC并联谐振器的电容器通过使电容器电极层与接地电极层相对而构成，

所述LC并联谐振器的电感器呈由线路电极层、将所述线路电极层的一端与所述电容器电极层进行电连接的通孔电极、以及将所述线路电极层的另一端与接地电极层进行电连接的通孔电极所构成的环形形状，

所述陷波谐振器的电容器通过使一对电容器电极层相对而构成，

所述陷波谐振器的电感器呈由线路电极层、将所述线路电极层的一端与所述一对电容器电极层中的一个电容器电极层进行电连接的通孔电极、以及将所述线路电极层的另一端与所述一对电容器电极层中的另一个电容器电极层进行电连接的通孔电极所构成的环形形状。

4.如权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，

从与包含所述LC并联谐振器或所述陷波谐振器的电感器的两个通孔电极的面相垂直的方向观察时，所述LC并联谐振器的电感器的环形形状与所述陷波谐振器的电感器的环形形状至少一部分重叠。

5.如权利要求3或4所述的带通滤波器，其特征在于，

所述LC并联谐振器有多个，

所述多个LC并联谐振器中，与所述陷波谐振器最为接近的LC并联谐振器的电感器的环形形状在层叠方向的高度与所述陷波谐振器的电感器的环形形状在层叠方向的高度相同。

6.如权利要求3至5的任一项所述的带通滤波器，其特征在于，

所述LC并联谐振器有多个，

所述多个LC并联谐振器中，与所述陷波谐振器最为接近的LC并联谐振器的电容器电极层和所述陷波谐振器的电容器电极层与形成在所述电介质层上的耦合电极层隔着所述电介质层相对，所述LC并联谐振器与所述陷波谐振器隔着所述耦合电极层相互进行电磁场耦合。

7.如权利要求3至6的任一项所述的带通滤波器，其特征在于，

所述带通滤波器还包括形成在所述电介质层上、与所述接地电极层相连接的调节用电极层，

在层叠方向上，以所述LC并联谐振器的线路电极层为基准，所述调节用电极层形成在所述接地电极层及所述电容器电极层的相反侧，并且从所述层叠方向观察时，形成为与所述线路电极层重叠。