JP2001177306A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents
積層型誘電体フィルタInfo
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- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
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Abstract
生じても、特性変動を少なくすることができ、複数の共
振電極を積層方向に重ねて共振器を構成することによる
効果(高Q値、小型化、高性能)を最大限に発揮させ
る。 【解決手段】複数の誘電体層が積層されて構成された誘
電体基板12内に2組の共振器14A及び14Bを有
し、各共振器14A及び14Bが2枚の共振電極16A
及び16Bを積層方向に重ねられて構成された積層型誘
電体フィルタ10Aにおいて、各共振器14A及び14
Bを構成する2枚の共振電極16A及び16Bのうち、
一方の共振電極16Aを他方の共振電極16Bよりも幅
広に形成する。
Description
積層されて構成された誘電体基板内に共振電極が形成さ
れた積層型誘電体フィルタに関する。
多様化に伴い、積層型誘電体フィルタの小型化や周波数
の低い無線システム用フィルタの要求が増加している。
そこで、従来の積層型誘電体フィルタにおいては、複数
の共振電極を積層方向に重ねることで、共振器のQ値を
向上させると共に、共振電極間の静電容量を増加させる
ようにして、小型で、かつ高性能のフィルタを実現して
きた。
00を示す。この積層型誘電体フィルタ100は、誘電
体基板102内に2組の共振器(第1及び第2の共振器
104A及び104B)を有して構成されている。各共
振器104A及び104Bは、例えば3枚の共振電極1
06A〜106Cがその積層方向に重ねられて構成さ
れ、積層方向の各共振電極106A及び106B間には
誘電体層が介在されている。
積層型誘電体フィルタ100においては、同一幅の共振
電極106A〜106Cを積層方向に重ねるようにして
いるため、製造時の積層ずれにより、例えば図11Bに
示すように、共振器104A及び104B間の間隔Cが
変わり、共振器104A及び104B間の誘導結合が変
化してしまうという問題が生ずる。共振器104A及び
104B間の間隔Cが短くなることによって、共振器1
04A及び104B間の誘導結合が強くなる。
6Bが図面上、右方向にずれた例を示す。この場合、共
振器104A及び104B間の間隔Cは、第1の共振器
104Aにおける第2の共振電極106Bの一方の長辺
(第2の共振器104Bに対向する長辺)と、第2の共
振器104Bにおける第1又は第3の共振電極106A
又は106Cの一方の長辺(第1の共振器104Aに対
向する長辺)との距離になり、図11Aに示す正規の間
隔Cよりも積層ずれ量だけ短くなっていることがわか
る。
にある容量結合型の積層型誘電体フィルタの場合におい
て、誘導結合が強くなると、フィルタの通過帯域幅が狭
くなる。また、減衰極が通過帯域より高域にある誘導結
合型の積層型誘電体フィルタの場合においては、誘導結
合が強くなることによって、フィルタの通過帯域幅が広
くなる。
においては、製造時の積層ずれによって、所望の特性を
得ることが困難になるという問題がある。
たものであり、製造時において、複数の共振電極に積層
ずれが生じても、特性変動を少なくすることができ、複
数の共振電極を積層方向に重ねて共振器を構成すること
による効果(高Q値、小型化、高性能)を最大限に発揮
させることができる積層型誘電体フィルタを提供するこ
とを目的とする。
層が積層されて構成された誘電体基板内に少なくとも2
組の共振器を有し、該共振器が複数の共振電極を積層方
向に重ねられて構成された積層型誘電体フィルタにおい
て、前記共振器を構成する複数の共振電極のうち、少な
くとも1枚の共振電極を他の共振電極よりも幅広に形成
して構成する。
に、積層ずれが生じたとしても、他の共振電極は、平面
上、幅広の共振電極に含まれることになる。そのため、
共振器間の間隔は、各共振器における幅広の共振電極の
間隔で支配され、他の共振電極において積層ずれが生じ
ても、共振器間の間隔はほとんど変化せず、誘導結合も
ほとんど変化はない。
ィルタは、製造時において、複数の共振電極に積層ずれ
が生じても、特性変動を少なくすることができ、複数の
共振電極を積層方向に重ねて共振器を構成することによ
る効果(高Q値、小型化、高性能)を最大限に発揮させ
ることができる。
構成する複数の共振電極を各中心位置が互いに一致する
ように積層する際に生じる積層ずれ量を、前記他の共振
電極に対する幅広の共振電極のはみ出し量よりも小さく
することが好ましい。
が奇数である場合に、積層方向中心に位置する共振電極
が前記幅広の共振電極であることが好ましい。
フィルタのいくつかの実施の形態例を図1〜図10を参
照しながら説明する。
体フィルタ10Aは、図1に示すように、複数の誘電体
層が積層されて構成された誘電体基板12内に2組の共
振器(第1及び第2の共振器14A及び14B)を有し
て構成されている。各共振器14A及び14Bは、例え
ば2枚の共振電極16A及び16Bがその積層方向に重
ねられて構成され、積層方向の各共振電極16A及び1
6B間には誘電体層が介在されている。
6Bを1/4波長の共振電極とした場合は、誘電体基板
12の側面のうち、共振電極16A及び16Bが露出す
る面にアース電極20を形成して各共振電極16A及び
16Bの一方の端部をアース電極20と短絡させた構造
が採用される。この場合、各共振電極16A及び16B
の開放端を内装アース電極22及び24を介してアース
電極20と容量結合させることで、各共振電極16A及
び16Bの電気長を短くすることができる。
及び16Bを1/2波長の共振電極とした場合は、各共
振電極16A及び16Bを誘電体基板12の側面から露
出させず、各共振電極16A及び16Bの両端部をそれ
ぞれ内装アース電極26、28、30及び32を通じて
アース電極20に容量結合させた構造が採用される。
型誘電体フィルタ10Aにおいては、各共振器14A及
び14Bを構成する2枚の共振電極16A及び16Bの
うち、一方の共振電極16Aの幅を広くする。図1の例
では、下側に配置された共振電極16Aが幅広に形成さ
れた例を示す。
振電極16A及び16Bを各中心位置P1及びP2が互
いに一致するように積層(理想的な積層)したとき、他
方の共振電極16Bに対する幅広の共振電極16Aのは
み出し量をAとし、図4Bに示すように、実際の積層に
おいて生ずる積層ずれ量(幅広の共振電極16Aに対す
る他方の共振電極16Bの実際の最大積層ずれ量)をB
としたとき、A≧Bを満足するようにする。
型誘電体フィルタ10Aにおいては、各共振器14A及
び14Bを構成する2枚の共振電極16A及び16Bの
うち、一方の共振電極16Aを他方の共振電極16Bよ
りも幅広に形成して構成するようにしたので、複数の共
振電極16A及び16Bを積層した際に、積層ずれが生
じたとしても、他方の共振電極16Bは、平面上、幅広
の共振電極16Aに含まれることになる。
及び図4Bに示すように、はみ出し量A≧最大積層ずれ
量Bの関係を満足するようにしているため、積層ずれが
生じたとしても、他方の共振電極16Bは、必ず平面
上、幅広の共振電極16Aに含まれることになる。
隔Cは、各共振器14A及び14Bにおける幅広の共振
電極16Aの間隔で支配され、複数の共振電極16A及
び16Bにおいて積層ずれが生じても、共振器14A及
び14B間の間隔Cはほとんど変化せず、誘導結合もほ
とんど変化はない。
型誘電体フィルタ10Aにおいては、製造時において、
複数の共振電極16A及び16Bに積層ずれが生じて
も、特性変動を少なくすることができ、複数の共振電極
16A及び16Bを積層方向に重ねて共振器14A及び
14Bを構成することによる効果(高Q値、小型化、高
性能)を最大限に発揮させることができる。
体フィルタ10Bについて図5A及び図5Bを参照しな
がら説明する。なお、図4A及び図4Bと対応するもの
については同符号を付してその重複説明を省略する。
フィルタ10Bは、図5Aに示すように、第1の実施の
形態に係る積層型誘電体フィルタ10Aとほぼ同じ構成
を有するが、各共振器14A及び14Bが、それぞれ3
枚の共振電極(第1〜第3の共振電極16A〜16C)
で構成され、更に、3枚の共振電極16A〜16Cのう
ち、積層方向中心に位置する第2の共振電極16Bが幅
広に形成されている点で異なる。
共振電極16A〜16Cを各中心位置P1〜P3が互い
に一致するように積層(理想的な積層)したとき、第1
及び第3の共振電極16A及び16Cに対する第2の共
振電極(幅広の共振電極)16Bのはみ出し量をAと
し、図5Bに示すように、実際の積層において生ずる積
層ずれ量(第2の共振電極16Bに対する第1及び第3
の共振電極16A及び16Cの実際の最大積層ずれ量)
をBとしたとき、A≧Bを満足するようにする。
フィルタ10Bにおいても、第1の実施の形態に係る積
層型誘電体フィルタ10Aと同様に、共振器14A及び
14B間の間隔Cは、各共振器14A及び14Bにおけ
る幅広の共振電極16Bの間隔で支配され、複数の共振
電極16A〜16Cにおいて積層ずれが生じても、共振
器14A及び14B間の間隔Cはほとんど変化せず、誘
導結合もほとんど変化はない。
体フィルタ10Cについて図6A〜図7Bを参照しなが
ら説明する。なお、図5A及び図5Bと対応するものに
ついては同符号を付してその重複説明を省略する。
フィルタ10Cは、図6Aに示すように、第2の実施の
形態に係る積層型誘電体フィルタ10Bとほぼ同じ構成
を有するが、最も下側に形成された第1の共振電極16
Aが幅広に設定されている点で異なる。この場合、第1
〜第3の共振電極16A〜16Cの各幅をそれぞれW1
〜W3としたとき、図6Aに示すように、W1>W2>
W3の関係を満足させるようにしてもよいし、図7Aに
示す変形例に係る積層型誘電体フィルタ10Caのよう
に、W1>W2≒W3の関係を満足させるようにしても
よい。
16A〜16Cを各中心位置P1〜P3が互いに一致す
るように積層(理想的な積層)したとき、第2の共振電
極16Bに対する第1の共振電極(幅広の共振電極)1
6Aのはみ出し量をA1とし、図6Bに示すように、実
際の積層において生ずる積層ずれ量(第1の共振電極1
6Aに対する第2の共振電極16Bの実際の最大積層ず
れ量)をB1としたとき、A1≧B1を満足するように
する。
を行った場合に、第3の共振電極16Cに対する第2の
共振電極16Bのはみ出し量をA2とし、図6Bに示す
ように、実際の積層において生ずる積層ずれ量(第2の
共振電極16Bに対する第3の共振電極16Cの実際の
最大積層ずれ量)をB2としたとき、A2≧B2を満足
するようにしてもよいが、この関係は任意である。
フィルタ10Cにおいても、第1の実施の形態に係る積
層型誘電体フィルタ10Aと同様に、共振器14A及び
14B間の間隔Cは、各共振器14A及び14Bにおけ
る幅広の共振電極16Aの間隔で支配され、他の共振電
極16B及び16Cにおいて積層ずれが生じても、共振
器14A及び14B間の間隔Cはほとんど変化せず、誘
導結合もほとんど変化はない。
7Bに示すように、第3の共振電極16Cが第2の共振
電極16Bに対して積層ずれが生ずるが、この場合にお
いても、共振器14A及び14B間の間隔はほとんど変
化しないため、特性の変動はほとんど生じない。
体フィルタ10Dについて図8A及び図8Bを参照しな
がら説明する。なお、図7A及び図7Bと対応するもの
については同符号を付してその重複説明を省略する。
フィルタ10Dは、図8Aに示すように、第2及び第3
の実施の形態に係る積層型誘電体フィルタ10B及び1
0Cとほぼ同じ構成を有するが、各共振器14A及び1
4Bが、それぞれ5枚の共振電極(第1〜第5の共振電
極16A〜16E)で構成され、更に、5枚の共振電極
16A〜16Eのうち、積層方向中心に位置する第3の
共振電極16Cが幅広に形成されている点で異なる。
16Eの各幅をそれぞれW1〜W5としたとき、図8A
に示すように、W3>W2≒W4>W1≒W5の関係を
満足させるようにしてもよいし、図8Bに示すように、
W3>W1≒W2≒W4≒W5の関係を満足させるよう
にしてもよい。
フィルタ10Dにおいても、第1の実施の形態に係る積
層型誘電体フィルタ10Aと同様に、共振器14A及び
14B間の間隔Cは、各共振器14A及び14Bにおけ
る幅広の共振電極16Cの間隔で支配され、複数の共振
電極16A〜16Eにおいて積層ずれが生じても、共振
器14A及び14B間の間隔Cはほとんど変化せず、誘
導結合もほとんど変化はない。
は、実施例と比較例について、積層ずれがあった場合
に、設計上の特性に対してどれだけ変動があるかどうか
をみたものである。
板12に3組の共振器14A〜14Cを有し、各共振器
14A〜14Cがそれぞれ3枚の共振電極16A〜16
Cにて構成された積層型誘電体フィルタであって、特
に、各共振器14A〜14Cを構成する3枚の共振電極
16A〜16Cのうち、積層方向中心に位置する第2の
共振電極16Bを幅広に形成したものである。なお、第
1及び第3の共振電極16A及び16Cの幅は0.4m
m、第2の共振電極16Bの幅は0.5mmである。
例とほぼ同じ構成を有するが、各共振器14A〜14C
を構成する3枚の共振電極16A〜16Cがほぼ同じ幅
(0.5mm)を有する点で異なる。
方向中心に位置する第2の共振電極16Bが図面上、右
方向に0.05mmの積層ずれがあった場合の特性の変
動をプロットした。
いて、曲線Xは設計上の特性を示し、曲線Yは実施例の
特性を示し、曲線Zは比較例の特性を示す。この実験結
果から、比較例は、曲線Zに示すように、フィルタの通
過帯域が広くなっており、誘導結合が強くなっているこ
とがわかる。一方、実施例は、曲線Yに示すように、設
計上の特性(曲線X参照)とほぼ変わらず、特性の変動
が生じていないことがわかる。
タは、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸
脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろん
である。
型誘電体フィルタによれば、製造時において、複数の共
振電極に積層ずれが生じても、特性変動を少なくするこ
とができ、複数の共振電極を積層方向に重ねて共振器を
構成することによる効果(高Q値、小型化、高性能)を
最大限に発揮させることができる。
を示す斜視図である。
共振電極の長辺に沿って切断した状態を示す縦断面図で
ある。
共振電極の長辺に沿って切断した状態を示す縦断面図で
ある。
フィルタにおいて共振電極の短辺に沿って切断した状態
を示す縦断面図であり、図4Bは積層ずれが生じた状態
を示す縦断面図である。
フィルタにおいて共振電極の短辺に沿って切断した状態
を示す縦断面図であり、図5Bは積層ずれが生じた状態
を示す縦断面図である。
フィルタにおいて共振電極の短辺に沿って切断した状態
を示す縦断面図であり、図6Bは積層ずれが生じた状態
を示す縦断面図である。
フィルタの変形例において共振電極の短辺に沿って切断
した状態を示す縦断面図であり、図7Bは積層ずれが生
じた状態を示す縦断面図である。
フィルタにおいて共振電極の短辺に沿って切断した状態
を示す縦断面図であり、図8Bはその変形例を示す縦断
面図である。
面図であり、図9Bは実験例における比較例の構成を示
す断面図である。
る。
タにおいて共振電極の短辺に沿って切断した状態を示す
縦断面図であり、図11Bは積層ずれが生じた状態を示
す縦断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】複数の誘電体層が積層されて構成された誘
電体基板内に少なくとも2組の共振器を有し、各共振器
が複数の共振電極を積層方向に重ねられて構成された積
層型誘電体フィルタにおいて、 前記各共振器を構成する複数の共振電極のうち、少なく
とも1枚の共振電極が他の共振電極よりも幅広に形成さ
れていることを特徴とする積層型誘電体フィルタ。 - 【請求項2】請求項1記載の積層型誘電体フィルタにお
いて、 前記共振器を構成する複数の共振電極を各中心位置が互
いに一致するように積層する際に生じる積層ずれ量が、
前記他の共振電極に対する幅広の共振電極のはみ出し量
よりも小さいことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。 - 【請求項3】請求項1記載の積層型誘電体フィルタにお
いて、 前記共振器を構成する共振電極の数が奇数である場合
に、 積層方向中心に位置する共振電極が前記幅広の共振電極
であることを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
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