JP2002100948A - 誘電体フィルタ - Google Patents

誘電体フィルタ

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JP2002100948A
JP2002100948A JP2000290930A JP2000290930A JP2002100948A JP 2002100948 A JP2002100948 A JP 2002100948A JP 2000290930 A JP2000290930 A JP 2000290930A JP 2000290930 A JP2000290930 A JP 2000290930A JP 2002100948 A JP2002100948 A JP 2002100948A
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inductor
filter
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resonators
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Eitoku Murase
永徳 村瀬
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体パターンで形成されたインダクタンスに
よるフィルタ回路の形成で共振器を有し、チップインダ
クタ等の搭載を必要としないようにする。 【解決手段】 誘電体にインダクタBを有する複数の共
振器34、35をインダクタ導体パターン26〜29で
形成し、複数の共振器34、35の結合を複数のインダ
クタ導体パターン26〜29を接合して形成する誘電体
フィルタ10において、インダクタ導体パターン26〜
29の入出力側と反対側の複数のインダクタ導体パター
ン26〜29を接合導体パターン32で接合し、しかも
接地するグランド用電極端子20、21と接続された繋
ぎ導体パターン33を接合導体パターン32と接続する
ことで急峻なフィルタ特性を発現させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、無線通信
情報機器や計測器等に用いられ、所定範囲の無線周波数
信号を選択的に通過させたり、減衰させたりするための
誘電体フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、マイクロ波帯のフィルタとし
て用いられる表面実装タイプの誘電体フィルタでは、ブ
ロック状の誘電体に集中定数素子による等価回路で表さ
れたフィルタ回路を導体パターンによって形成してい
る。このフィルタ回路を構成する場合、所望の周波数で
共振する共振器を用いるが、要求されるフィルタ特性に
よっては共振器を2個以上用いて、より急峻なフィルタ
特性を発現させる必要がある。複数の共振器でフィルタ
を構成する場合、共振器間を結合させる必要があり、L
(インダクタンス)結合とC(キャパシタンス)結合が
ある。図7の等価回路に示すように、それぞれインダク
タ51とキャパシタ52、インダクタ51aとキャパシ
タ52aで構成された共振器においてL結合の場合は、
インダクタ51とインダクタ51a間の相互インダクタ
ンス53によって結合を行なうのが一般的である。
【0003】共振器中のインダクタを誘電体に導体パタ
ーンで形成する場合、図8の等価回路に示すように、各
々の導体パターンによるインダクタ54、54aを接近
させることで相互インダクタンス53を得ることができ
る。しかしながら、所望の相互インダクタンス値を大き
くしたい場合、導体パターン間のギャップを小さくする
のには設計ルールの上で限界があるため、必要な相互イ
ンダクタンス53が得られないという問題があった。ま
た、一旦フィルタとして形成すると、面積と距離がきま
るので相互インダクタンス53を調整することができ
ず、歩留の低下をまねいていた。更に、導体パターンに
よるインダクタ54、54aがある場合、通常、その導
体パターンの上下に接地用電極の導体パターンが存在す
るが、十分な相互インダクタンスを得るためには、この
接地用電極の導体パターンをインダクタ54、54aか
らある程度離す必要があり、誘電体フィルタの厚み方向
の寸法が増大するという問題があった。これらの問題を
解決するために、図9の等価回路に示すように、インダ
クタ51とインダクタ51aの間に橋渡しのインダクタ
55を用いて共振器間を接合して所望の相互インダクタ
ンスを得るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の誘電体フィルタは、次のような課題があ
る。橋渡しのインダクタ55は、共振器内のインダクタ
51の値に比べて比較的大きく(数10nH以上)な
り、誘電体に形成するのが困難で、図10の等価回路に
示すように、橋渡しのインダクタとして、チップインダ
クタ56等を使用する必要がある。これにより、接合さ
れた共振器54、54a間の相互インダクタンスを調整
できるという利点はあるものの、チップインダクタ56
等を例えば、フィルタ表面に実装する必要が生じ、工数
の増加とフィルタ自体の寸法を大きくしていた。本発明
は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、導体パ
ターンで形成されたインダクタによるフィルタ回路の形
成で共振器を有し、チップインダクタ等の搭載を必要と
せず、フィルタ特性の調整が容易で、しかも急峻なフィ
ルタ特性が得られる誘電体フィルタを提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第1の発
明に係る誘電体フィルタは、誘電体にインダクタを有す
る複数の共振器をインダクタ導体パターンで形成し、複
数の共振器の結合を複数のインダクタ導体パターンを接
合して形成する誘電体フィルタにおいて、インダクタ導
体パターンの入出力側と反対側の複数のインダクタ導体
パターンを接合導体パターンで接合し、しかも接地する
グランド用電極端子と接続された繋ぎ導体パターンを接
合導体パターンと接続することで急峻なフィルタ特性を
発現させる。これにより、所望の周波数で共振する共振
器を2個以上使うことで、より急峻なフィルタ特性が発
現でき、また、接地された繋ぎ導体パターンの長さ、幅
で共振器間の相互インダクタンスを調整することができ
るので、フィルタ回路の設計段階においてフィルタ特性
の調整が可能である。更に、チップインダクタ等の後付
け部品の接合を必要としないので、容易に所望の周波数
で共振する共振器を用いた誘電体フィルタを得ることが
できる。
【0006】前記目的に沿う第2の発明に係る誘電体フ
ィルタは、誘電体にインダクタを有する複数の共振器を
インダクタ導体パターンで形成し、複数の共振器の結合
を複数のインダクタ導体パターンを接合して形成する誘
電体フィルタにおいて、インダクタ導体パターンの入出
力側と反対側の複数のインダクタ導体パターンを接合導
体パターンで接合し、しかも接地するグランド用電極端
子と接続されたビアホール又はスルーホールを接合導体
パターンと接続することで急峻なフィルタ特性を発現さ
せる。所望の周波数で共振する共振器を2個以上使うこ
とで、より急峻なフィルタ特性が発現でき、また、接地
されたビアホール又はスルーホールの径を変えることに
より共振器間の相互インダクタンスを調整することがで
きるので、フィルタ回路の設計段階においてフィルタ特
性の調整が可能である。また、チップインダクタ等の後
付け部品の接合を必要としないので、容易に所望の周波
数で共振する共振器を用いた誘電体フィルタを得ること
ができる。更に、インダクタを接合したビアホール又は
スルーホールの接地がフィルタ側面のグランド用電極端
子によって行なわれ、フィルタを形成後、グランド用電
極端子面を削ることで接地されたビアホール又はスルー
ホールの長さを調整することとなり、共振器間の相互イ
ンダクタンスを調整することができる。また、平面的な
配線パターンに代わってビアホール又はスルーホールで
形成できるので誘電体フィルタをより小さくすることが
できる。
【0007】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図1(A)、(B)はそ
れぞれ本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの外
観斜視図、断面図、図2は同誘電体フィルタの積層体の
構造を示す説明図、図3は同誘電体フィルタの等価回路
図、図4は同誘電体フィルタのフィルタ特性を示すデー
タ図、図5(A)、(B)はそれぞれ同誘電体フィルタ
に適用される変形例に係る構造を示す等価回路図、断面
図、図6は同誘電体フィルタに適用される変形例に係る
繋ぎ導体パターンのパターン図である。
【0008】先ず、図1(A)、(B)を参照して、本
発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタ10の外観構
造を説明する。この誘電体フィルタ10は、複数層(本
実施の形態では6層)の誘電体であるセラミック層1
2、13、14、15、16、17が積層された積層体
11と、この積層体11の外表面に形成された入出力用
電極端子18、19と、グランド用電極端子20、21
とで構成されている。ここで、図3を参照して、誘電体
フィルタ10の回路を説明しておくと、入出力側回路A
はそれぞれ複数(この場合2個)のインダクタBの入出
力側とキャパシタCの入出力側に並列に接続されて共振
器34、35を形成している。2個のインダクタBの接
地側は互いに接合導体パターン32で接合され、繋ぎ導
体パターン33を介して接地Dに接続されており、同じ
くキャパシタCの接地側も接地Dに接続されている。
【0009】次に、図1、図2を参照して、本発明の一
実施の形態に係る誘電体フィルタ10の積層体11の構
造を詳細に説明する。積層体11は、ドクターブレード
法等でシート状に形成されたBaTiO3 系等の誘電率
の高いセラミック層12〜17からなり、セラミック層
12の表面にはグランド用電極端子20、セラミック層
12と13の間にはキャパシタ導体パターン24、2
5、セラミック層13と14の間にはインダクタ導体パ
ターン26、27、セラミック層14と15の間には内
層グランド導体パターン23、セラミック層15と16
の間にはインダクタ導体パターン28、29、セラミッ
ク層17の表面(底面側)にはグランド用電極端子21
がAg、Ag合金系等の導体ペーストを用いたスクリー
ン印刷法で形成されている。また、キャパシタ導体パタ
ーン24、25は、それぞれ積層体11の外表面に形成
された入出力用電極端子18、19に接続している。イ
ンダクタ導体パターン26、27、28、29は、それ
ぞれインダクタ導体パターン26、28間をビアホール
30、インダクタ導体パターン27、29間をビアホー
ル31で接続し、共振器34、35(図3参照)を形成
している。内層グランド導体パターン23は積層体11
の外表面に形成されたグランド導体パターン22と接続
し、グランド導体パターン22を介して、積層体11の
外表面に形成されたグランド用電極端子20、21に接
続している。
【0010】積層体11の外表面に形成された入出力用
電極端子18、19に接続しているキャパシタ導体パタ
ーン24、25とで、例えばキャパシタC(図3参照)
を形成している。入出力側のインダクタ導体パターン2
6、27とは反対側になるインダクタ導体パターン2
8、29は、これらを接続する接合導体パターン32で
接合され、更に、接合導体パターン32には繋ぎ導体パ
ターン33が接合され、繋ぎ導体パターン33は、積層
体11の外表面に形成された接地用電極であるグランド
用電極端子20、21と接続するグランド導体パターン
22に接続されている。
【0011】この繋ぎ導体パターン33は、パターン長
さが長いほど、あるいはパターン幅が狭いほど共振器3
4、35間の結合したときの相互インダクタンスを増加
し、パターン長さが短いほど、あるいはパターン幅が広
いほど共振器34、35間の結合したときの相互インダ
クタンスが減少するので、これによりフィルタの設計に
おける調整が可能になり、設計段階で繋ぎ導体パターン
33の幅及び長さを調節して相互インダクタンスを変え
ることにより、図4に示すような、急峻なフィルタ特性
を求めることができる。また、インダクタ導体パターン
26、27、28、29が積層体11に内層され、繋ぎ
導体パターン33の接地が積層体11の外表面に形成さ
れたグランド導体パターン22とグランド用電極端子2
0、21を介して行われるので、誘電体フィルタ10と
して実装した後に、半田で接地接合された半田面を直接
削ったり、グランド用電極端子20、21やグランド導
体パターン22の実装された表面をトリミング(幅や長
さを変える)することによって繋ぎ導体パターン33の
長さや幅を調整することができ、急峻なフィルタ特性を
得るための共振器の調整を誘電体フィルタ10として実
装した後に行うことができる。なお、キャパシタ導体パ
ターンやインダクタ導体パターンの形状、数、及びそれ
らを形成するセラミック層の層数は、限定されるもので
はなく、必要に応じて変更できることはいうまでもな
い。
【0012】次いで、図5(A)、(B)を参照して、
本発明の一実施の形態に係る変形例の誘電体フィルタ4
0の構造を説明する。なお、前述した本発明の一実施の
形態と同じ部分については同じ記号を使用する。誘電体
フィルタ40は、入出力側回路Aをそれぞれ2個のイン
ダクタBとキャパシタCの入出力側に並列に接続して共
振器34、35を形成している。2個のインダクタBの
接地側は互いにグランド用電極端子21に接合導体パタ
ーン32で接合され、セラミック層15、16に設けた
スルーホール又はビアホール36を介してグランド用電
極端子21に接地されており、同じくキャパシタCの接
地側(グランド用電極端子21)も接地Dに接続されて
いる。スルーホール又はビアホール36は、セラミック
層16、17のそれぞれに貫通して形成された孔に導体
ペーストを充填したビアホールの状態や貫通して形成さ
れた孔の壁面に導体ペーストを塗布したスルーホールの
状態とし、グランド用電極端子21に接続されている。
なお、本実施の形態においては、前述の実施の形態にお
ける繋ぎ導体パターン33をスルーホール又はビアホー
ル36とする以外は前述の実施の形態と同様の構造がと
られている。
【0013】このスルーホール又はビアホール36は、
孔径が小さいほど共振器34、35間の結合された相互
インダクタンスが増加し、孔径が大きいほど共振器3
4、35間の結合された相互インダクタンスが減少する
ので、これによりフィルタの設計における相互インダク
タンス値の調整が可能になり、また、インダクタ導体パ
ターン26、27、28、29が積層体11に内層さ
れ、スルーホール又はビアホール36の接地が積層体1
1の外表面に形成されたグランド用電極端子21で行わ
れるので、誘電体フィルタ40として実装した後に接地
接続した半田面を直接削ったり、グランド用電極端子2
1の表面をトリミングすることによりスルーホール又は
ビアホール36の長さや径を調整することができ、急峻
なフィルタ特性を得るための共振器34、35の調整を
誘電体フィルタ40として実装した後に行うことができ
る。
【0014】なお、上記何れの実施の形態においても、
セラミック層を6層で構成したが、層数は限定されるも
のではない。更に、形成される導体パターンの形状も自
由に選択できる。また、本発明の誘電体フィルタにおい
ては、図6に示すように、従来は、個々のインダクタが
それぞれグランド用電極端子又はグランド導体パターン
に接続していたのを、インダクタ導体パターン28、2
9とグランド導体パターン22の間に一旦接合導体パタ
ーン32を設け、接合導体パターン32に接続して繋ぎ
導体パターン33を設けることが重要であり、例えば、
繋ぎ導体パターン33は、所望の結合された共振器3
4、35の相互インダクタンス値を得るために、形状、
長さ、幅は、適当に選択できる。また、繋ぎ導体パター
ン33に変えてスルーホール又はビアホール36を設け
る場合においては、スルーホール又はビアホール36の
形状、径、本数も適当に選択できる。更に、結合するイ
ンダクタは3個以上であってもよい。
【0015】
【発明の効果】請求項1記載の誘電体フィルタにおいて
は、インダクタ導体パターンの入出力側と反対側の複数
のインダクタ導体パターンを接合導体パターンで接合
し、しかも接地するグランド用電極端子と接続された繋
ぎ導体パターンを接合導体パターンと接続することで急
峻なフィルタ特性を発現させるので、共振器を複数接合
してより急峻なフィルタ特性が発現でき、接地された繋
ぎ導体パターンの長さ、幅を変えることで共振器間の相
互インダクタンスを調整することができ、フィルタ回路
の設計段階においてフィルタ特性の調整を可能とし、チ
ップインダクタ等の後付け部品の接合を必要とせず、容
易に所望の周波数で共振する共振器を用いた誘電体フィ
ルタを提供することができる。
【0016】請求項2記載の誘電体フィルタにおいて
は、インダクタ導体パターンの入出力側と反対側の複数
のインダクタ導体パターンを接合導体パターンで接合
し、しかも接地するグランド用電極端子と接続されたビ
アホール又はスルーホールを接合導体パターンと接続す
ることで急峻なフィルタ特性を発現させるので、共振器
を複数個結合し、より急峻なフィルタ特性が発現でき、
接地されたビアホール又はスルーホールの径を変えるこ
とで共振器間の相互インダクタンスを調整することがで
き、フィルタ回路の設計段階においてフィルタ特性の調
整が可能である。また、チップインダクタ等の後付け部
品の接合を必要とせず、容易に所望の周波数で共振する
共振器を用いた誘電体フィルタを得ることができる。更
に、グランド用電極端子面を削ることで共振器間の相互
インダクタンスを調整することができ、また、平面的な
配線パターンに変わってビアホール又はスルーホールで
あるので誘電体フィルタをより小さく形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係る誘電体フィルタの外観斜視図と断面図である。
【図2】同誘電体フィルタの積層体の構造を示す説明図
である。
【図3】同誘電体フィルタの等価回路図である。
【図4】同誘電体フィルタのフィルタ特性を示すデータ
図である。
【図5】(A)、(B)はそれぞれ同誘電体フィルタに
適用される変形例に係る構造を示す等価回路図、断面図
である。
【図6】同誘電体フィルタに適用される変形例に係る繋
ぎ導体パターンのパターン図である。
【図7】従来の誘電体フィルタの共振器をインダクタ結
合する場合の等価回路図である。
【図8】従来の誘電体フィルタのインダクタを導体パタ
ーンで形成する場合の等価回路図である。
【図9】従来の誘電体フィルタの共振器を橋渡しのイン
ダクタで結合する場合の等価回路図である。
【図10】従来の誘電体フィルタの橋渡しのインダクタ
にチップインダクタを用いた場合の等価回路図である。
【符号の説明】
10:誘電体フィルタ、11:積層体、12〜17:セ
ラミック層、18、19:入出力用電極端子、20、2
1:グランド用電極端子、22:グランド導体パター
ン、23:内層グランド導体パターン、24、25:キ
ャパシタ導体パターン、26〜29:インダクタ導体パ
ターン、30、31:ビアホール、32:接合導体パタ
ーン、33:繋ぎ導体パターン、34、35:共振器、
36:スルーホール又はビアホール、40:誘電体フィ
ルタ、A:入出力側回路、B:インダクタ、C:キャパ
シタ、D:接地

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体にインダクタを有する複数の共振
    器をインダクタ導体パターンで形成し、複数の前記共振
    器の結合を複数の前記インダクタ導体パターンを接合し
    て形成する誘電体フィルタにおいて、前記インダクタ導
    体パターンの入出力側と反対側の複数の前記インダクタ
    導体パターンを接合導体パターンで接合し、しかも接地
    するグランド用電極端子と接続された繋ぎ導体パターン
    を前記接合導体パターンと接続することで急峻なフィル
    タ特性を発現させることを特徴とする誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】 誘電体にインダクタを有する複数の共振
    器をインダクタ導体パターンで形成し、複数の前記共振
    器の結合を複数の前記インダクタ導体パターンを接合し
    て形成する誘電体フィルタにおいて、前記インダクタ導
    体パターンの入出力側と反対側の複数の前記インダクタ
    導体パターンを接合導体パターンで接合し、しかも接地
    するグランド用電極端子と接続されたビアホール又はス
    ルーホールを前記接合導体パターンと接続することで急
    峻なフィルタ特性を発現させることを特徴とする誘電体
    フィルタ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007123993A (ja) * 2005-10-25 2007-05-17 Kyocera Corp バンドパスフィルタ
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