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GEBIET DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mehrschichtiges Filter
zur Verwendung in einem Hochfrequenzkreis eines mobilen Kommunikationsgeräts wie eines
tragbaren Telefons.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Wenn
zwei oder mehr Filter, die jeweils unterschiedliche Bandpassbereiche
besitzen, an ein herkömmliches
mehrschichtiges Filter angeschlossen werden, muss ein Phasenschieber
als externe Vorrichtung an den betreffenden Eingangs-/Ausgangsanschlüssen zur
Verfügung
gestellt werden, damit nicht eines den Bandpassbereich des anderen beeinträchtigt.
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Weiter
sind, wie in 15 gezeigt, zwei Bandpassfilter 61, 62 eingesetzt
worden, um die Impedanz anzupassen, damit die beiden Bandpassbereiche,
nämlich
ein tiefer Bandpassbereich 31 und ein hoher Bandpassbereich 32 von 14 einander nicht
beeinflussen.
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Wenn
aber jede der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der betreffenden Filter
mit einem externen Phasenschieber verbunden ist, werden die Gesamtabmessungen
des ganzen Filters gross und machen es für eine Verwendung in mobilen
Kommunikationsgeräten,
wo eine geringe Grösse,
ein geringes Gewicht und eine dünne
Gestalt unentbehrliche Erfordernisse sind, unbrauchbar.
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In
einer Konfiguration, wo zwei Bandpassfilter 61, 62 vorgesehen
sind, wie aus 15 ersichtlich, wird bei der
Auslegung nur auf den Impedanzabgleich zwischen dem tiefen Bandpassbereich 31 und dem
hohen Bandpassbereich 32 geachtet. Daher bleibt die Dämpfung bezüglich eines
Bandbereiches 33, der sich zwischen dem tiefen Bandpassbereich 31 und
dem hohen Bandpassbereich 32 befindet, ungenügend. Dadurch
verschlechtern sich die Eigenschaften des Hochfrequenzkreises in
einem mobilen Kommunikationsgerät.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf die oben beschriebenen Nachteile
und bietet ein kleines mehrschichtiges Filter, mit dem die Dämpfung in
einem anderen Bereich als dem Bandpassbereich genügend hoch
ist, während
sich die Einfügungsverlustkennlinie,
die im Ergebnis von zwei oder mehr als zwei eingefügten Bandpassbereichen
bewirkt wird, nicht verschlechtert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Das
erfundene mehrschichtige Filter umfasst eine Mehrzahl von Streifenleitungen,
die auf einer dielektrischen Schicht angeordnet sind, ferner eine seitliche
Elektrode, die mit einem Ende des Eingangsmusters und des Ausgangsmusters
verbunden ist, wobei diese Muster über die dielektrische Schicht mit
einem offenen Ende der Streifenleitung gekoppelt sind und ein Elektrodenmuster
die seitliche Elektrode mit der Eingangselektrode und der Ausgangselektrode
verbindet. Bei dem soeben beschriebenen Aufbau kann ein Phasenschieber
eines Filters innerhalb des Filters gebildet werden, wodurch das
Filter kleiner wird.
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Im
erfundenen mehrschichtigen Filter wird ein Dämpfungsmaximum in einen anderen
Bereich als den Bandpassbereich gelegt. Daher wird eine genügend starke
Dämpfung
ausserhalb des Bandpassbereiches gewährleistet, ohne dass die Einfügungsverlustkennlinie
des Bandpassbereiches verschlechtert wird.
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Das
erfindungsgemässe
mehrschichtige Filter wird in Anspruch 1 näher bezeichnet. Ein mehrschichtiges
Filter gemäss
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Patentdokument
JP-A-8-8605 bekannt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters zur Erklärung
der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische
Ansicht des mehrschichtigen Filters. 3 ist eine
aufgefaltete Ansicht des mehrschichtigen Filters, die verwendet
wird, um seinen Aussenanschluss zu zeigen. 4 ist ein
Ersatzschaltbild des mehrschichtigen Filters. 5 ist
eine auseinandergezogene Ansicht eines der Erklärung dienenden Filters. 6 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters gemäss
einer ersten beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. 7 ist ein Ersatzschaltbild des
mehrschichtigen Filters. 8 ist eine Querschnittsansicht
eines mehrschichtigen Filters gemäss einer anderen Anwendung
der ersten beispielhaften Ausführungsform. 9 ist
eine Querschnittsansicht eines mehrschichtigen Filters gemäss noch
einer weiteren Anwendung der ersten beispielhaften Ausführungsform. 10 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters gemäss
einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. 11 ist ein Ersatzschaltbild
des mehrschichtigen Filters. 12 ist
eine Auftragung der Frequenzkennlinie des mehrschichtigen Filters. 13 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters gemäss
einer weiteren Anwendung der zweiten beispielhaften Ausführungsform. 14 ist
eine Auftragung, die verwendet wird, um Bandpasskennlinien eines
mehrschichtigen Filters des Standes der Technik zu zeigen. 15 ist ein
Ersatzschaltbild des mehrschichtigen Filters des Standes der Technik.
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BESTE ART UND WEISE, DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters gemäss
einer ersten beispielhaften Ausführungsform zur
Erklärung
der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine
perspektivische Ansicht des mehrschichtigen Filters, die verwendet
wird, um es in seiner Gesamtheit zu zeigen, 3 ist eine
aufgefaltete Ansicht des mehrschichtigen Filters, die verwendet
wird, um seinen Aussenanschluss zu zeigen, und 4 ist
ein Ersatzschaltbild des mehrschichtigen Filters. Das Filter besteht
nämlich
aus sechs Schichten 1 bis 6 eines Dielektrikums,
die aufeinander gestapelt sind, wobei Abschirmmuster 2A, 6A auf
den Oberseiten der dielektrischen Schichten 2 und 6 angeordnet
sind. Auf der Oberseite der dielektrischen Schicht 3 befindet sich
ein Koppelsegment 3A eines Eingangs-/Ausgangsmusters, während eine
Streifenleitung 4A auf der Oberseite der dielektrischen
Schicht 4 angeordnet ist. Das Koppelsegment 3A des
Eingangs-/Ausgangsmusters ist der Streifenleitung 4A zugewandt.
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Ein
Durchgangssegment 3B des Eingangs-/Ausgangsmusters ist
mit einer seitlichen Elektrode 7A, 7B verbunden,
wie in 1 gezeigt, wobei die Breite eines Kanals, der
in einer Richtung senkrecht zur Länge der Streifenleitung verläuft, verringert
ist. Die seitliche Elektrode 7A, 7B ist, wie in 1 gezeigt, über ein
Elektrodenmuster 5A mit einer Eingangs-/Ausgangselektrode 8A, 8B verbunden.
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Mit
dem soeben beschriebenen Aufbau wird, wie in 4 gezeigt,
eine Induktivität
L1, L2 realisiert, so dass die Eingangsimpedanz in einem Frequenzbereich
oberhalb eines Bandpassbereiches höher wird. Auf diese Weise kann
ein Filter eines höheren
Bandpassbereiches angeschlossen werden, ohne dass eine externe Vorrichtung
gebraucht wird.
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Um
die charakteristische Impedanz nicht auf eine erhöhte Widerstandskomponente
zu reduzieren, wird bevorzugt, dass das Elektrodenmuster 5A in
einer Schicht ausgebildet wird, die näher bei der Streifenleitung 4A als
beim Abschirmmuster 6A liegt. Das Elektrodenmuster 5A sollte
bevorzugt auf einem Bereich ausgebildet sein, der nicht der Streifenleitung 4A zugewandt
ist, um elektromagnetische Kopplung zu vermeiden. Wenn, wie in 5 gezeigt,
das Elektrodenmuster 5A so angeordnet ist, dass es der
Streifenleitung 4A zugewandt ist, um zu einer geringen Gesamtgrösse zu gelangen,
so wird bevorzugt, dass ein Kondensatorenmuster 10A zwischen
dem Elektrodenmuster 5A und der Streifenleitung 4A angeordnet
wird, um einen möglichen
Einfluss auf die Filterkennlinie zu verhindern.
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Im
Ergebnis des oben Gesagten wird ein Kondensator C1, C2 zwischen
der Streifenleitung 4A und dem Koppelsegment 3A des
Eingangs-/Ausgangsmusters (des rechten und des linken) ausgebildet,
wie in 4 gezeigt, und ein Filter wird mit den Komponenten
L, C und Lm, Cc gebildet, die durch die Streifenleitung 4A gebildet
werden. Die in 4 gezeigte Induktivität L1, L2
verhindert einen Einfluss auf die Impedanz des Hochfrequenzbereichs,
indem ein Filter zwischen dem Durchgangssegment 3B des Eingangs-/Ausgangsmusters,
der seitlichen Elektrode 7A, 7B und dem Elektrodenmuster 5A gebildet wird,
wie in 1 und 3 gezeigt, wodurch es sich als
möglich
erweist, einen Frequenzbereich oberhalb des Bandpassbereiches des
Filters mit einer hohen Impedanz zur Verfügung zu stellen.
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Erste Ausführungsform der Erfindung
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6 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters gemäss
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 7 ist ein
Ersatzschaltbild des mehrschichtigen Filters. Das Filter ist nämlich aus
fünf Schichten 11 bis 15 eines
Dielektrikums gebildet worden, die aufeinander gestapelt wurden,
wobei Abschirmmuster 12A, 15A auf den Oberseiten
der dielektischen Schichten 12, 15 angeordnet
sind. Auf der Oberseite der dielektrischen Schicht 13 sind
ein Koppelsegment 13A des Eingangs-/Ausgangsmusters, ein Durchgangssegment 13B des
Eingangs-/Ausgangsmusters und ein Austrittssegment 13C des
Eingangs-/Ausgangsmusters
angeordnet, und eine Streifenleitung 14A ist auf der Oberseite
der dielektrischen Schicht 14 angeordnet. Das Koppelsegment 13A des
Eingangs-/Ausgangsmusters
ist der Streifenleitung 14A zugewandt. Ein Bereich 12B mit
niedriger dielektrischer Konstante, der eine niedrigere dielektrische
Konstante als die dielektrische Schicht 12 besitzt, ist
zwischen dem Durchgangssegment 13B des Eingangs-/Ausgangsmusters
und dem Abschirmmuster 12A angeordnet.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau wird die Erdungskapazität C5, C6,
die ein Störelement
ist, verkleinert, und eine Kapazität C3, C4 wird ausgebildet,
wie in 7 gezeigt, damit die Eingangsimpedanz in einem
Frequenzbereich unterhalb des Bandpassbereiches erhöht wird.
Auf diese Weise kann ein Filter, das einen tieferen Bandpassbereich
hat, angeschlossen werden, ohne dass eine externe Vorrichtung gebraucht
wird. Der Bereich 12B niedriger dielektrischer Konstante
kann, wie in 8 gezeigt, aus einem Leerraum 12C, 12D oder,
wie in 9 gezeigt, aus einem Material 12E, 12F gebildet
werden, dessen dielektrische Konstante niedriger als die der dielektrischen
Schicht 12 ist.
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Erklärende
Ausführungsform
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10 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines mehrschichtigen
Filters gemäss
einer erklärenden
Ausführungsform,
und 11 ist ein Ersatzschaltbild des mehrschichtigen Filters.
Das Filter besteht nämlich
aus den zehn Schichten 16 bis 25 eines Dielektrikums,
die aufeinander gestapelt sind, wobei Abschirmmuster 17A, 21A, 22A, 25A auf
den Oberseiten der dielektrischen Schichten 17, 21, 22, 25 angeordnet
sind. Auf der Oberseite der dielektrischen Schicht 18 ist
ein Koppelsegment 18A des Eingangs-/Ausgangsmusters angeordnet,
und eine Streifenleitung 19A ist auf der Oberseite der
dielektrischen Schicht 19 angeordnet. Das Koppelsegment 18A des
Eingangs-/Ausgangsmusters ist der Streifenleitung 19A zugewandt.
Das Durchgangssegment 18B des Eingangs-/Ausgangsmusters
ist mit der seitlichen Elektrode 7A, 7B verbunden,
wie in 10 gezeigt. Die seitliche Elektrode 7A, 7B ist,
wie in 10 gezeigt, über ein Elektrodenmuster 20A mit
der Eingangs-/Ausgangselektrode 8A, 8B verbunden.
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Im
Ergebnis des oben Gesagten wird ein Kondensator C7, C8 zwischen
der Streifenleitung 19A und dem Koppelsegment 18A des
Eingangs-/Ausgangsmusters (des rechten und des linken) gebildet,
wie in 11 gezeigt, und ein Filter wird
mit den Komponenten Lr1, Cr1 und Lm1, Cc1 gebildet, die durch die
Streifenleitung 19A gebildet werden. Die Induktivität L3, L4
von 11 wird durch das Durchgangssegment 18B des
Eingangs-/Ausgangsmusters, die seitliche Elektrode 7A, 7B und das
Elektrodenmuster 20A von 10 gebildet.
Somit wird die Eingangsimpedanz in einem Frequenzbereich oberhalb
des Bandpassbereichs erhöht,
und ein Filter mit einem höheren
Bandpassbereich kann angeschlossen werden, ohne dass eine externe
Vorrichtung gebraucht wird.
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Auf
der Oberseite der dielektrischen Schicht 23 sind ein Koppelsegment 23A des
Eingangs-/Ausgangsmusters, ein Durchgangssegment 23B des Eingangs-/Ausgangsmusters
und ein Ausgangssegment 23C des Eingangs-/Ausgangsmusters
angeordnet, und eine Streifenleitung 24A ist auf der Oberseite
der dielektrischen Schicht 24 angeordnet. Das Koppelsegment 23A des
Eingangs-/Ausgangsmusters ist der Streifenleitung 24A zugewandt.
Ein Bereich 22B niedriger dielektrischer Konstante, der
eine niedrigere dielektrische Konstante als die dielektrische Schicht 22 besitzt,
ist zwischen dem Durchgangssegment 23B des Eingangs-/Ausgangsmusters
und dem Abschirmmuster 22A angeordnet.
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Mit
dem soeben beschriebenen Aufbau wird die Erdungskapazität C11, C12,
die ein Störelement ist,
verkleinert, und eine Kapazität
C9, C10 wird gebildet, wie in 11 gezeigt,
so dass die Eingangsimpedanz in einem Frequenzbereich unterhalb
des Bandpassbereichs hoch ist. Auf diese Weise kann ein Filter mit
einem tieferen Bandpassbereich angeschlossen werden, ohne dass eine
externe Vorrichtung gebraucht wird. Somit kann ein Filter von zwei Bandpassbereichen
mit einem einzigen Eingang und einem einzigen Ausgang implementiert
werden, dessen Frequenzkennlinie in 12 gezeigt
ist. Des Weiteren können
das Abschirmmuster 21A und das Abschirmmuster 22A,
die die mehreren Abschirmmuster sind, die über die dielektrische Schicht
hinweg einander gegenüber
liegen, zu einem Abschirmmuster 26A integriert werden,
wie in 13 gezeigt. Das kann zu einer
geringeren Anzahl von Schichten führen, was verringerte Dimensionen
eines Filters begünstigt.
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Obwohl
ein mehrschichtiges Filter von zwei Bandpassbereichen in den vorliegenden
Ausführungsformen
beschrieben worden ist, kann gemäss der
vorliegenden Erfindung natürlich
auch ein mehrschichtiges Filter mit einer Mehrzahl von Bandpassbereichen
realisiert werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Weil
im erfundenen Filter eine grosse Induktivitätskomponente zwischen dem Eingangsanschluss,
dem Ausgangsanschluss und dem Resonator ausgebildet wird, wird in
einem höheren
Frequenzbereich eine hohe Eingangsimpedanz gewonnen. Im Ergebnis
kann ein Filter eines höheren
Bandpassbereichs direkt angeschlossen werden, ohne dass ein Phasenschieber
oder andere solche externe Vorrichtungen gebraucht werden. Dadurch
kann die Gesamtgrösse
eines Filters verringert werden.
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Weil
gemäss
der vorliegenden Erfindung eine wesentliche Dämpfung in einem Bereich zwischen
den Bandpassbereichen gewährleistet
wird, ist des Weiteren die Signalselektivität verbessert, und die Leistung
eines Filters kann verbessert werden, ohne die Einfügungsverlustkennlinien
in den Bandpassbereichen zu verschlechtern.
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Beschreibung der Zeichen in
den Zeichnungen
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- 1
- dielektrische
Schicht
- 2
- dielektrische
Schicht
- 2A
- Abschirmmuster
- 3
- dielektrische
Schicht
- 3A
- Koppelsegment
des Eingangs-/Ausgangsmusters
- 3B
- Durchgangssegment
des Eingangs-/Ausgangsmusters
- 4
- dielektrische
Schicht
- 4A
- Streifenleitung
- 5
- dielektrische
Schicht
- 5A
- Elektrodenmuster
- 6
- dielektrische
Schicht
- 6A
- Abschirmmuster
- 7A
- seitliche
Elektrode
- 7B
- seitliche
Elektrode
- 8A
- Eingangs-/Ausgangselektrode
- 8B
- Eingangs-/Ausgangselektrode
- 9A
- Abschirmelektrode
- 9B
- Abschirmelektrode
- 10
- dielektrische
Schicht
- 10A
- Kondensatorenmuster
- 11
- dielektrische
Schicht
- 12
- dielektrische
Schicht
- 12A
- Abschirmmuster
- 12B
- Bereich
niedriger dielektrischer Konstante
- 12C
- Leerraum
- 12D
- Leerraum
- 12E
- Material
niedriger dielektrischer Konstante
- 12F
- Material
niedriger dielektrischer Konstante
- 13
- dielektrische
Schicht
- 13A
- Koppelsegment
des Eingangs-/Ausgangsmusters
- 13B
- Durchgangssegment
des Eingangs-/Ausgangsmusters
- 13C
- Ausgangssegment
des Eingangs-/Ausgangsmusters
- 14
- dielektrische
Schicht
- 14A
- Streifenleitung
- 15
- dielektrische
Schicht
- 15A
- Abschirmmuster
- C1
- Kondensator
- C2
- Kondensator
- L1
- Induktivität
- L2
- Induktivität