CN1168344C - Lc滤波器电路、层叠型lc复合部件、多工器以及无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LC滤波器电路、层叠型LC复合部件、多工器以及无线通信装置。本发明提供能够不变动中心频带地设计衰减极点，且提供小型LC滤波器、多工器以及无线通信装置。层叠型LC滤波器(1)在绝缘体片(2～8)的重迭方向上将低通滤波器电路的电感器(L1、L3)和陷波电路的电感器(L2)配置于不同的层上。电感器用通孔(11a、11b、12a、12b)分别在绝缘体片(2～8)的重迭方向上连接形成柱状电感器。电感器用通孔(11a、11b)与线圈用导体图案(9)电气串联连接，构成电感器(L1)。电感器用通孔(12a、12b)与线圈用导体图案(10)电气串联连接，构成电感器(L3)。电感器用通孔(15)单独构成柱状电感器(L2)。

Description

LC滤波器电路、层叠型LC复合部件、多工器以及无线通信装置

技术领域

本发明涉及例如便携式电话等移动体通信设备等使用的LC滤波器电路、层叠型LC滤波器为代表的层叠型LC复合部件、多工器以及无线通信装置。

背景技术

作为这种层叠型LC复合部件，已知有如日本特开2001-156569号公报中所述的层叠型LC滤波器。图7为这种层叠型LC滤波器81的剖面图，图8为其等效电路图。

层叠体110是在重迭多个绝缘体片之后通过整体烧结而成的。在层叠体110的左右端面上分别形成输入端子111、输出端子112，在前后侧面上分别形成接地端子G1、G2(图7中未示出)。输入端子111上连接输入用引出图案108，输出端子112上连接输出用引出图案109，接地端子G1、G2上连接屏闭图案105、106。

在层叠体110内部配设电感器用通孔90a～90d、91a～91d、92a～92d、电容器图案93～95、频率调整用电容器图案96～98、耦合用电容器图案99～101、连接图案102以及屏闭图案105、106。

电感器用通孔90a～90d、91～91d、92a～92d在绝缘体片的重叠方向上分别连接形成柱状电感器L1、L2、L3。电感器L1～L3的轴方向垂直于绝缘体片的表面。电感器L1～L3各自的一端(通孔90d、91d、92d)相互靠近地连接于连接图案102。

频率调整用电容器图案96、97、98分别夹着绝缘体片与屏蔽图案105相对，形成电容器C1、C2、C3。频率调整用电容器图案96直接连接于电感器L1的端部(通孔90a)，并由电感器L1与电容器C1形成LC谐振器Q1。频率调整用电容器图案97直接连接于电感器L2的端部(通孔91a)，并由电感器L2与电容器C2形成谐振器Q2。频率调整用电容器图案98直接连接于电感器L3的端部(通孔92a)，并由电感器L3与电容器C3形成谐振器Q3。

连接图案102夹着绝缘片与屏蔽图案106相对，形成公共电容器Cd。这样，电感器L1～L3的短路侧利用连接图案102共线耦合，进而通过公共电容器Cd接地。

电容器图案93、94、95分别直接连接于构成电感器L1、L2、L3的通孔90c、91c、92c。又，电容器图案93、95分别连接于输入用引出图案108和输出用引出图案109。

电容器图案93、94夹着绝缘体与耦合用电容器图案99相对，形成耦合LC谐振器Q1与Q2的耦合电容器Cs1。电容器图案94、95夹着绝缘体片与耦合用电容器100相对，形成耦合LC谐振器Q2与Q3的耦合电容器Cs2。又，耦合电容器图案101从输入侧电容器图案93延伸到输出侧电容器95并与它们相对，形成耦合输入侧LC谐振器Q1与输出侧LC谐振器Q3的耦合电容器Cs3。通过改变该耦合电容Cs3的静电电容量，能调整衰减极点的位置。谐振器Q1～Q3通过耦合电容器Cs1～Cs3相互电连接，构成契比雪夫型3级滤波器。

而层叠型LC滤波器81通过调整耦合电容器Cs3的静电电容量在高于中心频率的高频侧设计最近的衰减极点。然而存在这样的问题，就是当改变耦合电容器Cs3的静电电容量时，不仅衰减极点的位置变动，而且中心频带的高频侧也同时变动，中心频率发生偏移。而且由于有耦合电容器Cs3的存在，部件的尺寸变大。

又，层叠型LC滤波器81将由通孔90a～90d、91a～91d、92a～92d构成的电感器L1～L3设置于同一层上。而且，各电感器L1～L3的上端连接于频率调整用电容器图案96、97、98，分别通过电容器C1、C2、C3接地，另一方面，各电感器L1～L3的下端由连接图案共线耦合，通过公共电容器Cd接地。

因而，当为使这种LC滤波器81小型化而减小其高度时，电感器L1～L3的长度就变短，不能确保必要的电感值。又当为小型化而缩小面积时，通孔90a～90d与91a～91d的间隔，或者通孔91a～91d与92a～92d的间隔就变窄，降低了LC滤波器81的机械强度。

发明内容

本发明的目的在于，提供不改变中心频带，能设计衰减极点的小型LC滤波器电路。又，本发明的目的在于，提供不使电感值降低，且机械强度高的小型层叠型LC复合部件、多工器以及无线通信装置。

为达到上述目的，本发明的LC滤波器电路的特征在于，具备

(a)输入端子、输出端子和接地端子；(b)低通滤波器电路，由电连接于输入端子与输出端子之间的电感器和电容器构成；(c)陷波电路，由其一端电连接于低通滤波器电路同时另一端电连接于接地端子的电感器与电容器构成，其中，低通滤波器电路具有串联连接于输入端子与输出端子之间的多个电感器，以及相对于输入端子与输出端子各自并联连接且其一端连接于接地端子的多个电容器。陷波电路由并联于输入端子与输出端子之间且其一端电连接于接地端子的电感器和电容器的LC串联电路构成。而且，在输入端子与LC串联电路的电感器及电容器的中间连接点之间连接频带调整用电容器，在输出端子与LC串联电路的电感器和电容器的中间连接点之间也连接频带调整用的电容器。而且，在低通滤波器电路中的邻接的2个电感器的中间连接点上，电连接陷波电路的电感器。

利用以上结构，通过调整陷波电路的电容器，更具体地说，调整LC串联电路的电容器的静电电容量，不改变中心频带，在高于中心频率的高频侧设计最近的衰减极点。

又，本发明的层叠型LC复合部件的特征在于，

(d)滤波器电路的电感器由在绝缘体层的重迭方向上连接的第1电感器用通孔构成；

(e)陷波电路的电感器由在绝缘体层的重迭方向上连接的第2电感器用通孔所构成；而且

(f)在绝缘体层的重迭方向上，滤波器电路的电感器(即第1电感器用通孔)与陷波电路的电感器(即第2电感器用通孔)配置于不同的层上。

作为这种滤波器电路有例如低通滤波器电路等。

采用上述结构，由于在层叠体的叠层方向上将滤波器电路的电感器与陷波电路的电感器设置在不同的层上，换言之，由于在叠层方向上重叠构成第1电感器用通孔与第2电感器用通孔，故层叠体的小型化成为可能。而且，在设置多个电感器用通孔时，同一层上设置的电感器用通孔之间的间隔也可以设定得宽一些。还有，用在绝缘体层重迭方向上连接的电感器用通孔构成陷波电路的电感器，这样构成高Q值的陷波电路，获得陡峭的且衰减量大的陷波电路。

又，用第1电感器用通孔与设置于绝缘体层表面上的线圈导体图案形成滤波器电路的电感情况下，可由该线圈导体图案形成滤波器电路的电感器的一部分，因此可抑低滤波器的电路的电感器的高度尺寸。从而，即使将滤波器电路的电感器与陷波电路的电感器在层叠体的叠层方向上重叠，也能得到比以往的层叠型LC复合部件高度来得低的层叠型LC复合部件。

又，在绝缘体层的叠层方向上，将第2电感器用通孔配置于在层叠体内配置的接地图案的上侧，将第1电感器用通孔配置在该电感器用通孔的上侧。再在第1电感器用通孔的上侧配置线圈导体图案。这样，滤波器电路的电感器与接地图案之间的距离变大，抑制了输入到输入端子的信号直接流入接地图案的现象。

又，通过将滤波器电路和陷波电路的各自的电容器配置在陷波电路的电感器的下侧，接地图案的接地状态就更良好，能稳定地确保静电电容量，稳定了由陷波电路形成的衰减极点的位置。

又，本发明的多工器和无线通信装置的特征在于，具备上述特征的层叠型LC复合部件。这样就可以获得小型且高度低的多工器和无线通信装置。

附图说明

图1是表示本发明的层叠型LC滤波器的一实施例的分解立体图。

图2为图1所示的层叠型LC滤波器的外观立体图。

图3为图2所示的层叠型LC滤波器的示意剖面图。

图4为图2所示的层叠型LC滤波器的等效电路图。

图5是图2所示的层叠型LC滤波器的通过特性和反射特性的曲线图。

图6是本发明的无线通信装置一实施形态的RF部分的电路框图。

图7为已有的层叠型LC滤波器的示意剖面图。

图8为图7所示的层叠型LC滤波器的等效电路图。

符号说明

1，51                  …层叠型LC滤波器

2～8、52～57           …绝缘体片

9、10                  …线圈导体图案

11a～12b、15、70a～72b …电感器用通孔

13、14、16～18、60～63 …电容器图案

19、64、65             …接地图案

20、75                 …层叠体

21、76                 …输入端子

22、77                 …输出端子

80                     …无线通信装置

G                      …接地端子

L1、L2、L3             …电感器

C1、C2、C3、C4、C5、C6 …电容器

具体实施形态

以下参照附图说明本发明的LC滤波器电路、层叠型LC复合部件、多工器以及无线通信装置的实施形态。

第1实施形态(图1～图5)

这里就芯片型层叠型LC滤波器说明本发明的LC滤波器电路和层叠型LC复合部件。

如图1所示，层叠型LC滤波器1由分别设置线圈导体图案9、10、电感器用通孔11a、11b、12a、12b、15、电容器图案13～18以及接地图案19的绝缘体片2～8等构成。绝缘体片2～8是将电介质粉末、磁性粉末与粘合剂等一起混合后制成片状的。设置电感器用通孔15的片5要比其他的片2来得厚。这时，片5的厚度既可以通过重迭多片与其他的片2一样厚的片子来实现，也可用一片厚片来实现。

图案9、10、13～19由Ag、Pd、Cu、Ni、Au。Ag-Pd等构成，可用溅射法、蒸镀法、印刷法、光刻法等方法来形成。用金属模、激光等在绝缘体3～5上开孔，再在孔中充填Ag、Pd、Cu、Ni、Au、Ag-Pd等导体材料来形成电感器用通孔11a、11b、12a、12b、15。

线圈导电体图案9、10各自做成螺旋状，设置在片3的表面。线圈导体图案9大致配置于片3的左半部，其引出部露出在片3的左边。线圈导体图案10配置于片3的右半部，其引出部露出在片3的右边。

第1电感器用通孔11a、11b、12a、12b分别在绝缘体片2～8的重迭方向上连接形成柱状电感器。柱状电感器的轴方向垂直于片2～8的表面。电感器用通孔11a、11b与线圈用导体图案9串联连接，构成具有所要的电感值的电感器L1。电感器用通孔12a、12b与线圈用导体图案10串联连接，构成具有所要的电感值的电感器L3。

第2电感器用通孔15单独构成具有所要的电感值的柱状电感器L2。电感器L1～L3各自的一端(通孔11b、15、12b)连接于电容图案14形成共线耦合。电感器L2的另一端连接于电容图案16。

配设于绝缘体片7的表面的左右的电容器图案17、18，其各自的引出部露出在片7的左、右边。电容器图案17、18分别夹着绝缘体片7与接地图案19相对，形成电容器C1、C3。又，电容器图案17、18分别夹着绝缘体6与电容器图案16相对，形成电容器C4、C6。

配置于绝缘体4的中央的电容器图案13，其两端引出部露出于片4的前面一侧的边和后面一侧的边上。电容器图案13夹着绝缘体4与电容器图案14相对，形成电容器C2。又，电容器图案16的中央部夹着绝缘体6、7与接地图案19的中央部相对，形成电容器C5。

通过将各绝缘体2～8叠层并整体烧结，做成图2与图3所示的层叠体20。在其左右端面上分别形成输入端子21、输出端子22。在其前侧和后侧面上形成接地端子G。用溅射法、蒸镀法、涂布法、印刷法等方法形成，Ag-Pd、Ag、Pd、Cu、Cu合金等材料形成端子21、22与G。

输入端子21上电连接电感器L1的一端(具体地说是线圈导体图案9的引出部)与电容器图案17的引出部。输出端子22上连接电感器L3的一端(线圈导体图案10的引出部)与电容器图案18的引出部。接地端子G上连接电容器图案13和接地图案19。

图4为如上所述得到的层叠型LC滤波器1的等效电路图。电容器C1～C3和电感器L1、L3构成低通滤波器电路。电容器C5和电感器L2构成陷波电路。

这就是说，低通滤波器电路具有：在输入端子21、输出端子22之间串联电连接的两个电感器L1、L3、相对于输入端子21、输出端子22分别并联电连接且一端连接于接地端子G的电容器C1～C3。陷波电路由电感器L2与电容器C5的LC串联电路构成，L2与C5并联连接于输入端子21、输出端子22之间，且一端连接于接地端子G。又，在输入端子21与LC串联电路的电感器L2和电容器C5的中间连接点之间，连接着频带调整用电容器C4，在输出端子22与LC串联电路的电感器L2和电容器C5的中间连接点之间，也连接有频带调整用电容器C6。因此，陷波电路的电感器L2连接在低通滤波器电路的邻接的电感器L1与L3的中间连接点上。

图5是LC滤波器1的通过特性S21的曲线和反射特性S11的曲线(实线)。为作比较，图5中也一并记载仅有由电容器C1～C3与电感器L1、L3构成的低通滤波器电路的情况下的通过特性S21’和反射特性S11’。

如上所述构成的层叠型LC滤波器1，通过调整电容器C5的静电电容量，设计在高于中心频率的高频侧最近的衰减极点。陷波电路的电容器C5与电感器L2在电路结构上独立于低通滤波器电路的电容器C1～C3以及电感器L1、L3。因此，即使为设计衰减极点而改变电容器C5的静电电容值，也不会使其中心频带变动。这样，就能够不改变中心频带地设计衰减极点。又，由于不需要已有的层叠型LC滤波器81所具有的耦合电容器Cs3，故减少相应的零件数，能够实现小型化，制造成本也低廉。

又如图8所示，已有的LC滤波器81在电感器L1、L3各自的中间连接输入端子111、112。与之对照，本第1实施例的LC滤波器1，如图4所示，输入端子21电气连接于电感器L1与电容器C1的中间连接点，输出端子22连接于电感器L3与电容器C3的中间连接点。因而能提高低通滤波器电路的输入阻抗。

又由于在绝缘体片2～8的重迭方向上将低通滤波器电路的电感L1、L3与陷波电路的电感器L2配置在不同的层上，故能抑制电感L1、L3与电感L2之间的磁耦合。为此，流经低通滤波器电路的信号难以流过陷波电路的电感器L2，能互相独立地设计低通滤波器电路与陷波电路，设计变得容易。又由于能抑制L1、L3与L2间的磁耦合，故流过低通滤波器电路的信号难以通过陷波电路流到接地点，输入阻抗变高。因此，能降低输入反射损失。

而且，由于低通滤波器电路的L1、L3与陷波电路的L2配置于不同的层上，因此有可能实现小面积化。并且可将设在同一绝缘体片3上的电感器用通孔11a、12a的间隔，以及设置在同一绝缘体片4上的电感器用通孔11b、12b的间隔设定得宽一些。这里因为形成在同一层的电感器用通孔的数目减少了。结果，能获得小面积且机械强度高的层叠型LC滤波器1。

又由于利用在绝缘体片2～8的叠层方向上连接的电感器用通孔15构成陷波电路的电感器L2，所以电容器图案14、16等的电极主面与电感器L2引起的磁力线相平行。因此，减小了由于电感器L2的磁力线在电容器图案14、16等电极上产生的涡流损耗，Q值不易劣化。又由于电感器L2的截面积也增大，Q值变好。结果，构成高Q值的陷波电路，获得陡峭且衰减量大的陷波电路。

又，低通滤波器电路的电感器L1、L3的一部分由形成于绝缘体片3的表面上的线圈导体图案9、10所构成，因此，电感器L1、L3的高度尺寸几乎等于电感器用通孔11a与11b的长度的和(或12a与12b的长度的和)，能抑低电感器L1、L3的高度尺寸。

又，由于能在绝缘体片3的表面形成螺旋形的线圈导体图案9、10，故可得到电感器L1、L3。另一方面，低通滤波器电路的电感器L、L3固然要求大电感，可是陷波电路的电感器L2在较小的电感就足够。因此，利用采用将电感器L1、L3与L2配置在不同的层的结构，能缩短陷波电路的电感器L2的长度。又，陷波电路的中心频率与(LC)^1/2成反比。因而，在将电感器L2的电感量做得小的情况下，如果要确保相同的中心频率，须将电容器C5的静电电容量做得大。但是，通过将电介质片6、7的厚度做得薄些，能容易地将电容器C5的静电电容量做得大，故不成问题。

因此，即使将电感器L1、L3与电感器L2在层叠体20的叠层方向上重叠，也能够得到与已有的层叠型LC滤波器相比高度较低的层叠型LC滤波器1。具体地说，对图7和图8所示的层叠型LC滤波器81，以往为3.2×2.5×1.8mm(＝14.4mm³)的尺寸，采用本发明就能做成2.0×1.25×1.1mm(＝2.75mm³)。即体积为以往的1/5。

本第1实施形态中，在绝缘体片2～8的重迭方向上，陷波电路的电感器L2配置于在层叠体20内配置的接地图案19的上面，在该电感器L2的上面配置低通滤波器电路的电感器L1、L3。电感器L1、L3在电感器用通孔11a～12b的上面配置线圈导体图案9、10。这样，增大了低通滤波器电路的电感器L1、L3与接地图案19之间的距离，抑制了进入输入端子21的信号直接流入接地图案19的现象。结果，进一步降低了输入反射损失。

又，通过将接地图案19配置到层叠体20的底面侧的表层附近，能使接地图案19与接地之间的等效串联电感值(残余电感值)为最小。因而，接地图案19的接地状态更好，稳定了低通滤波器电路以及陷波电路的各自的接地侧电容器C1、C3、C5的电气特性。借助于此，稳定了陷波电路形成的衰减极点的位置。

又，电容器图案13与14的电极间距离以小至50μm以下为好。这样，能作为电容器C2可靠地发挥作用。又，当电容器图案13与14的电极间距离加大，电容器图案14离电容器图案13过远时，电感器用通孔11a～12b产生的磁场就与电容器图案13相互作用而受到影响，电感器L1、L2的特性往往发生偏差。

其他实施形态

本发明的LC滤波器电路、层叠型LC复合部件并不限于上述实施形态，能在其要旨的范围内作各种变化。作为层叠型LC复合部件的滤波器电路，除低通滤波器电路外，也可以是带通滤波器电路、高通滤波器电路。又，如将带通滤波器组装构成的双工器、三工器、多工器等那样，一个叠层体内含有多个内装滤波器。

此外，例如图6所示，有使用两个上述的层叠型LC滤波器1的双工器DPX、以及使用该双工器的无线通信装置80。双工器DPX是电连接层叠型LC滤波器1(1a，1b)而构成的，具备3个端口P1、P2、P3。双工器DPX的端口P1形成在层叠型LC滤波器1a的一端上，接至送信部TX。双工器DPX的端口P2形成在层叠型LC滤波器1b的一端上，接至接收部RX。双工器DPX的端口P3形成在层叠型LC滤波器1a的另一端以及层叠型LC滤波器1b的另一端，接至天线ANT。通过以上那样的结构，能将层叠型LC滤波器1用作双工器。从而能得到不降低电感值、且小面积、机械强度高的小型化且高度低的双工器。同样，可将层叠型LC滤波器1用于与三个频率对应的三工器等的多工器。

还有，在上述实施形态中，虽然是将形成各自导体图案或通孔的绝缘体片重迭之后进行整体烧结，但不一定限于这样。也可用预先烧结的绝缘体层。又，也可通过以下说明的制法制造LC滤波器。用印刷法等用糊状绝缘材料形成绝缘层之后，在该绝缘层表面上涂布糊状的导电材料形成导体图案或通孔。接着在其上涂布糊状的绝缘材料作为绝缘层。同样，通过依序重迭涂布可获得具有层叠构造的LC滤波器。

从以上的说明可见，采用本发明的LC滤波器电路，具备低通滤波器电路与陷波电路，由此，通过调整陷波电路的电容器的静电电容量，可以不改变中心频带地设计在高于中心频率的高频侧的最近的衰减极点。

采用本发明的层叠型LC滤波器，由于在层叠体的重迭方向上将滤波器电路的电感器与陷波电路的电感器加以重叠，故能小面积化。而且设在同一层的电感器用通孔之间的间隔可设定得宽一些。从而，能获得小面积且机械强度高的层叠型LC滤波器。又，通过利用在绝缘体层的重迭方向上连接的电感器用通孔构成陷波电路的电感器，能够构成高Q值的陷波电路，得到陡峭且衰减量大的陷波电路。

又，滤波器电路的一部分是设置于绝缘体层表面的线圈导体图案，因此能够抑低滤波器电路的电感器的高度尺寸。因而，即使在层叠体的层叠方向上将滤波器电路的电感器与陷波电路的电感器加以重叠，也能够得到与已有的层叠型LC滤波器相比高度较低的层叠型LC滤波器。结果，能得到不降低电感值，而且小面积、机械强度高的小型化且高度低的LC滤波器、多工器以及无线通信装置。

Claims (8)

1.一种LC滤波器电路，其特征在于，具备

输入端子、输出端子和接地端子；

由电连接于所述输入端子与所述输出端子之间的电感器和电容器构成的低通滤波器电路；以及

由其一端电连接于所述低通滤波器电路，同时另一端电连接于所述接地端子的电感器与电容器构成的陷波电路，

所述低通滤波器电路由串联电连接于所述输入端子与所述输出端子之间的多个电感器，以及相对于所述输入端子与所述输出端子分别并联电连接，且其一端电连接于所述接地端子的多个电容器构成；

所述陷波电路由并联于所述输入端子与所述输出端子之间且其一端电连接于所述接地端子的电感器和电容器组成的LC串联电路构成；

在所述输入端子与所述LC串联电路的所述电感器及电容器的连接点之间，以及在所述输出端子与所述连接点之间，分别连接电容器；

在所述低通滤波器电路中的邻接的所述电感器的连接点上，电连接所述LC串联电路的所述电感器。

2.一种层叠型LC复合部件，其特征在于，

具备

重迭多个绝缘体层构成的层叠体；

由电感器和电容器构成的滤波器电路；以及

由电感器和电容器构成的陷波电路，

所述滤波器电路的所述电感器，由在所述绝缘体层的重迭方向上连接的第1电感器用通孔所构成，所述陷波电路的所述电感器，由在所述绝缘体层的重迭方向上连接的第2电感器用通孔所构成，而且，

在所述绝缘体层的重迭方向上，所述第1电感器用通孔与所述第2电感器用通孔配置于不同的层。

3.如权利要求2所述的层叠型LC复合部件，其特征在于，

在所述层叠体内形成接地图案，在所述绝缘体层的重迭方向上，所述第2电感用通孔配置在所述接地图案的上侧，所述第1电感用通孔配置在所述第2电感器用通孔的上侧。

4.如权利要求3所述的层叠型LC复合部件，其特征在于，

在所述绝缘体层的重迭方向上，线圈导体图案配置于所述第1电感器用通孔的上侧，所述滤波器电路的所述电感器由所述第1电感器用通孔以及所述线圈导体图案构成。

5.如权利要求3或4所述的层叠型LC复合组件，其特征在于，

在所述绝缘体层的重迭方向上，所述滤波器电路的所述电容器以及所述陷波器电路的所述电容器分别配置于所述第2电感器用通孔的下侧，所述滤波器电路的所述电容器以及所述陷波器电路的所述电容器设置在电容器图案和接地图案之间。

6.如权利要求2所述的层叠型LC复合部件，其特征在于，所述滤波器电路是低通滤波器电路。

7.一种多工器，其特征在于，具备权利要求2所述的层叠型LC复合部件。

8.一种无线通信装置，其特征在于，具备权利要求2所述的层叠型LC复合部件或权利要求7所述的多工器中的至少一种。

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