JP2002325002A - 高周波用共振部品及びそのスプリアス抑制方法並びにデュプレクサ及び無線通信装置 - Google Patents
高周波用共振部品及びそのスプリアス抑制方法並びにデュプレクサ及び無線通信装置Info
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Abstract
膜に容量結合された入出力結合電極を備える高周波用共
振部品において、誘電体基板の外形形状による共振Rs
のスプリアスを抑制する方法を提供する。 【解決手段】 誘電体基板2内に共振器を構成するため
の金属膜9が構成されており、該金属膜9に対して容量
結合されており、かつ金属膜9に直交する方向におい
て、誘電体基板2内に入出力結合電極7,8が延ばされ
ている高周波用共振部品において、上記入出力結合電極
7,8の長さが、誘電体基板2の外形形状による共振の
スプリアスが所望の値以下となるように制御する、高周
波用共振部品のスプリアス抑制方法。
Description
れる共振器やバンドパスフィルタとして利用される高周
波用共振部品及びそのスプリアス抑制方法に関し、特
に、外部形状による共振のスプリアスを抑制することを
可能とした高周波用共振部品及びそのスプリアス抑制方
法に関する。
LCフィルタが種々提案されている(例えば、特開平9
−148802号公報等)。これらの積層LCフィルタ
では、誘電体セラミックスの上面及び下面にグラウンド
電極が形成されており、上下のグラウンド電極が側面電
極を用いて電気的に接続されている。このような構造に
より不要輻射もしくは放射の影響が抑制されている。
積層LC積層フィルタの周波数は高くとも6GHz程度
までであった。従って、LCフィルタの周波数と、LC
フィルタの外形状で生じる共振の共振周波数とはかなり
離れていた。よって、外形形状により生じる共振Rsに
よるスプリアスは積層LCフィルタの周波数特性に対し
てあまり問題とはならなかった。
波数を有する積層LCフィルタを構成しようとすると、
LCフィルタの外形形状により生じる共振の共振周波数
のRsと、フィルタの中心周波数とが接近し、上記共振
Rsがスプリアスとして現れるという問題のあることが
わかった。
に鑑み、誘電体の上下にグラウンド電極が形成されてい
る高周波用共振部品において、外形形状による共振のス
プリアスを抑圧することができ、良好な周波数特性を実
現することができる高周波用共振部品及びそのスプリア
ス制御方法を提供することにある。
振部品は、対向し合う第1,第2の主面を有する誘電体
基板と、前記誘電体基板内において第1,第2の主面に
平行に延びるように配置されており、共振器を構成する
ための金属膜と、前記金属膜の上下に配置されており、
誘電体基板層を介して金属膜に対向されている第1,第
2のグラウンド電極と、前記第1,第2のグラウンド電
極を電気的に接続するために前記誘電体基板に設けられ
た接続電極と、前記金属膜に容量結合されており、かつ
前記金属膜に直交する方向に延びる一対の入出力結合電
極とを備え、前記入出力結合電極の長さが、前記誘電体
基板の外部形状による共振のスプリアスが20dB以下
となるように選ばれていることを特徴とする。
プリアスの大きさは、一般に20dB以下とされること
が求められており、本発明では、上記入出力結合電極の
長さの制御により、これが実現されている。
電極が誘電体基板に形成されたビアホール電極により構
成されており、従ってセラミックス一体焼成技術を用い
て入出力結合電極を構成することができ、誘電体基板を
得た後に、入出力結合電極を別途形成する必要がない。
面では、一対の入出力結合電極を結ぶ方向に伝搬する共
振モードと、該共振モードに直交する第2の共振モード
とが結合されてデュアルモード・バンドパスフィルタと
して動作するように前記金属膜が構成されている。従っ
て、本発明にしたがって、外形形状による共振のスプリ
アスの影響を抑制することができ、かつ良好な帯域特性
を有するデュアルモード・バンドパスフィルタを提供す
ることができる。
ス抑制方法は、対向し合う第1,第2の主面を有する誘
電体基板と、前記誘電体基板内において、第1,第2の
主面と平行な方向に延びるように配置されており、共振
器を構成するための金属膜と、前記金属膜の上下におい
て、誘電体基板層を介して対向するように配置された第
1,第2のグラウンド電極と、前記第1,第2のグラウ
ンド電極を導通するように誘電体基板に設けられた接続
電極と、前記金属膜に対して容量結合されており、かつ
前記金属膜に直交する方向において誘電体基板内に延ば
されている一対の入出力結合電極とを備える高周波用共
振部品のスプリアス抑制方法であって、前記誘電体基板
の外部形状による共振のスプリアスが所望の値、例えば
20dB以下となるように前記入出力結合電極の長さを
制御することを特徴とする。
局面では、上記入出力電極が誘電体基板に形成されたビ
アホール電極が構成されており、それによって誘電体基
板をセラミック−金属一体焼成技術により形成するに際
し、入出力結合電極を同時に形成することができるの
で、入出力結合電極を別途形成する工程を省略すること
ができる。
特定の局面では、一対の入出力結合電極を結ぶ方向に伝
搬する共振モードと、該共振モードに直交する第2の共
振モードとが結合されてなるフィルタ特性を有し、それ
によってデュアルモード・バンドパスフィルタが構成さ
れる。この場合には、本発明に従って、外形形状に起因
するスプリアスが抑制された良好な帯域特性を有するデ
ュアルモード・バンドパスフィルタを得ることができ、
該デュアルモード・バンドパスフィルタにおいてスプリ
アスを効果的に抑圧することができる。
って構成された高周波用共振部品を帯域フィルタとして
備えることを特徴とする。本発明に係る無線通信装置
は、本発明に従って構成された高周波用共振部品を帯域
フィルタとして備えることを特徴とする。
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。
に係る高周波用共振部品を説明するための正面断面図及
び内部の金属膜の形状を示す模式的平面図である。高周
波用共振部品1は、デュアルモード・バンドパスフィル
タとして用いられるものであるが、共振子として用いる
こともできる。
6.27のBa,Al,Siの酸化物を主成分とするセ
ラミックスよりなる誘電体基板2を有する。誘電体基板
2の上面及び下面は正方形の形状を有する。図2(a)
に示すように、誘電体基板2の上面2a上には、グラウ
ンド電極3がほぼ全面に形成されている。また、誘電体
基板2の下面2b上には、全面にグラウンド電極4が形
成されている。上面2a上においてはグラウンド電極3
の一部が切り欠かれており、切欠部3a,3bが形成さ
れている。この切欠部3a,3b内に、入出力電極5,
6が形成されている。入出力電極5、6は、誘電体基板
2の上面2aにおいて、対向し合う端縁から中央に向か
って延ばされている。図1(a)に示すように、入出力
電極5,6は、誘電体基板2内に形成された厚み方向に
延びる入出力結合電極7、8に電気的に接続されてい
る。一対の入出力結合電極7,8は、本実施例ではビア
ホール電極により形成されている。なお、入出力電極
7,8の下端7a,8a近傍は相対的に大きな径を有す
る。下端7a,8aが、誘電体基板2内に埋設された金
属膜9に誘電体基板層を介して厚み方向に対向されてい
る。
々の形状とされ得るが、本実施例では、金属膜9は、図
1(b)に示すように、ひし形の平面形状を有する。こ
の金属膜9は、共振器を構成するために設けられてお
り、金属膜9には長方形の貫通孔9aが形成されてい
る。本実施例では、貫通孔9aは、入出力結合電極7,
8を結ぶ方向と平行に延ばされている。
下のグラウンド電極3,4は、誘電体基板2に形成され
たビアホール電極10a,10b,11a,11bによ
り導通されている。ビアホール電極10a〜11bが本
発明における接続電極を構成している。
b,11a,11bに代えて、誘電体基板2の外表面に
形成された電極により接続電極を構成し、第1,第2の
グラウンド電極3,4を電気的に接続してもよい。
ビアホール電極10a,10b,11a,11bは、誘
電体基板2と共にセラミックス一体焼成技術により形成
することができる。また、これらの電極を構成する材料
は、特に限定されないが、本実施例では銅により各電極
が形成されている。また、第1,第2のグラウンド電極
3,4は、誘電体基板1と共にセラミックス一体焼成技
術により同時に形成されてもよく、あるいは誘電体基板
1を得た後に、任意の電極形成方法により形成されても
よい。
力結合電極7,8が誘電体基板2内に埋設された金属膜
9と上記のように誘電体基板層を介して対向されてお
り、金属膜9の貫通孔9aが入出力結合電極7,8を結
ぶ方向と平行に延ばされている。従って、電圧が印加さ
れると、金属膜9において、入出力結合電極7,8を結
ぶ方向及び該方向と直交する方向に、それぞれ、第1,
第2の共振が生じる。この場合、貫通孔9aと直交する
方向に伝搬する第2の共振が貫通孔9aにより影響を受
け、その周波数が変化する。本実施例では、上記貫通孔
9aは、第1,第2の共振を結合し、デュアルモード・
バンドパスフィルタとしての特性を有するように選ばれ
ている。
においても、その外形形状による共振Rsが生じる。共
振Rsの共振周波数が、上記デュアルモード・バンドパ
スフィルタの通過帯域近傍に現れると、フィルタ特性に
悪影響を与える。本実施例では、このような外形形状に
よる共振Rsによるスプリアスが20dB以下となるよ
うに抑制されている。これを具体的な実験例に基づき説
明する。
2bの形状が3600×3600μmであり、厚みが6
00μmのものを用意した。ひし形形状の金属膜9の寸
法は対角線の長さが2800×2000μmとした。な
お、金属膜9に形成された貫通孔9aの長さは1200
μm、幅は200μmとし、貫通孔9aは金属膜9の中
央に配置した。
に対して175μmの厚みの誘電体基板層を介して対向
するように配置し、さらに入出力結合電極7,8間の距
離は2900μmとした。
結合電極7,8の長さを種々異ならせ、その外形形状に
起因する共振Rsの現れる周波数及び応答の大きさを測
定した。結果を図3に示す。図3から明らかなように、
誘電体基板1の厚みが600μmである場合、入出力結
合電極7,8の長さを変えることによりスプリアスとな
る共振Rsの大きさが大きく変化することがわかる。特
に、上記スプリアスの大きさを20dB以下とするに
は、入出力結合電極7,8の長さを約120μm以下と
すればよいことがわかる。また、30dB以下とするに
は、約70μm以下とすればよいことがわかる。
500μmと異ならせたことを除いては、上記実験例と
同様にして入出力結合電極7,8の長さを変化させ、共
振Rsの強度を測定した結果を示す。図4から明らかな
ように、誘電体基板2の厚み500μmの場合にも、入
出力結合電極7,8の長さを変化させることにより、共
振Rsのスプリアスの大きさが大きく変化することがわ
かる。
に、本実施例の高周波用共振部品では、金属膜に対向さ
れている入出力結合電極7,8の長さを変えることによ
り、共振Rsによるスプリアスを抑制し得ることがわか
る。
ンドパスフィルタとして動作させた場合の上記共振Rs
の大きさを説明するための図である。図5において、実
線でバンドパスフィルタ(BPF)の特性を、破線で入
出力部のみの場合(すなわち、共振器となる金属膜9が
ない場合)の特性を示す。
ルタとてし動作させた場合、バンドパスフィルタの特性
とは完全に独立に、上記外形形状による共振Rsによる
スプリアスが現れ、かつ共振Rsの大きさは、バンドパ
スフィルタを構成した場合及びしない場合のいずれにお
いても変化しないことがわかる。従って、上記共振Rs
によるスプリアスの大きさは、単に入出力結合電極の構
成により決定されることがわかる。
デュアルモード・バンドパスフィルタである高周波用共
振部品1だけでなく、誘電体基板内に設けられた金属膜
に容量結合された入出力結合電極を有する共振器、ロー
パスフィルタ、ハイパスフィルタ、あるいはバンドパス
フィルタ等の様々な高周波用共振部品においても、同様
に入出力結合電極の長さを変化することにより、共振R
sによるスプリアスを20dB以下とし得ることがわか
る。
スプリアスが、入出力結合電極7,8の長さにより決定
されるのは、外形形状の共振Rsの振動方向に対し、入
出力結合電極7,8が直交する方向に延びているため、
該入出力結合電極7,8の長さにより、共振Rsが影響
を受けるためであると考えられる。すなわち、入出力結
合電極7,8の長さが長いと、共振Rsが大きくなり、
入出力結合電極7,8が短いと、共振Rsが抑制される
と考えられる。
共振Rsのスプリアスを抑制するには、入出力結合電極
7,8の長さを短くすればよく、特に、スプリアスを2
0dB以下にするには、120μm以下とすればよいこ
とがわかる。
る高周波用共振部品を説明するための表面断面図及び該
高周波用共振部品内に形成された共振器を構成するため
の金属膜を示す平面図である。
・バンドパスフィルタとして動作されるように構成され
ている。高周波用共振部品21では、比誘電率εr=
6.27のBa,Al,Siの酸化物を主成分とするセ
ラミックスからなるセラミック板22が用いられてい
る。セラミック板22は、第1の実施例と同様に、正方
形の形状を有し、3600×3600μm×高さ600
μmの寸法を有する。また、第1の実施例の高周波用共
振部品1と同様に、上面22a及び下面22b上にグラ
ウンド電極23,24が同様に構成されている。さら
に、グラウンド電極23,24を接続するビアホール電
極30,31が誘電体基板22内に形成されている。
28を結ぶ方向の対角線の長さが2800μm、短い方
の対角線の長さが2000μmとされており、この二本
の対角線方向に伝搬する第1,第2の共振を結合させて
デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させる
ために、長い方の対角線方向に延びる貫通孔29aが形
成されている。貫通孔29aの長さは1100μm、幅
は200μmとされており、貫通孔29aは金属膜29
の中央に設けられている。
から300μmの高さに配置されており、かつ該高さの
平面の中心に配置されている。上記高周波用共振部品2
1において、入出力結合電極27,28の長さを100
μmとした場合、及び300μmとした場合の高周波用
共振部品の周波数特性を図7に示す。
電極27,28の長さが100μmである場合の通過特
性及び反射特性、一点鎖線C及び実線Dが300μmの
場合の通過特性及び反射特性を示す。図7から明らかな
ように、入出力結合電極27,28の長さを100μm
と短くすることにより、中心周波数の低周波数側に発生
したスプリアスが小さくなることがわかる。
状に起因するとみられる共振Rsのスプリアスが入出力
結合電極27,28の長さを短くすることにより抑制す
るされることがわかる。
品は、マイクロストリップ構造及びトリプレート構造を
有するものであってもよく、いずれの場合においても、
共振器を構成するための金属膜に容量結合されており、
金属膜に直交する方向に延ばされた入出力結合電極の長
さを短くすることにより、上記共振Rsのスプリアスを
抑制することができる。
成されたデュアルモード・バンドパスフィルタをデュプ
レクサ及び無線通信装置に用いた場合について、図8を
用いて説明する。
ルタを用いたデュプレクサDPX、及びそれを用いた無
線通信装置300の要部の一実施例を示すブロック図で
ある。図8に示されているように、本実施例のデュプレ
クサDPXは、本発明のデュアルモード・バンドパスフ
ィルタBPF1,BPF2を2つ接続して構成されてお
り、かつ3つのポートP1,P2,P3を備える。
F1の一端に形成され、送信部TXに接続されている。
また、デュプレクサDPXのポートP2は、BPF2の
一端に形成され、受信部RXに接続されている。さら
に、デュプレクサDPXのポートP3は、BPF1の他
端及びBPF2の他端に接続されており、かつアンテナ
ANTに接続されている。
の高周波用共振部品をデュプレクサに用いることができ
る。従って設計の自由度が高く、所望とする帯域幅を容
易に得ることができるデュプレクサを得ることができ
る。
振部品及びデュプレクサを無線通信装置に用いること
で、通信品質に優れた無線通信装置を容易に得ることが
できる。
リアス抑制方法では、誘電体基板内に共振子器を構成す
るために設けられた金属膜に対し、直交する方向におい
て誘電体基板内に延ばされており、かつ該金属膜に対し
て容量結合されている入出力結合電極の長さが、誘電体
基板の外部形状による共振のスプリアスが20dB以下
となるように制御されるので、誘電体基板の外形形状に
よる共振Rsのスプリアスが抑圧され、それによって良
好な周波数特性を有する高周波用共振部品を提供するこ
とができる。
装置は、本発明に従って構成された高周波用共振部品を
帯域フィルタとして備えるため、低損失化を果たすこと
ができ、かつ特性の調整が容易であり、かつ良好な通信
特性を得ることができる。
る高周波用共振部品を説明するための正面断面図及び埋
設されている金属膜の平面形状を示す平面図。
る高周波用共振部品の平面図及び(a)のX−X線に沿
う断面図。
出力結合電極の長さを変化させた場合の外形形状による
共振の大きさの変化を示す図。
電体基板の厚みを図3に示した結果の場合と異ならせ、
図3の場合と同様に入出力結合電極の長さを変化させた
場合の外形形状の共振によるスプリアスの大きさの変化
を示す図。
ード・バンドパスフィルタとして構成した場合のデュア
ルモード・バンドパスフィルタのフィルタ特性と外形形
状による共振Rsによるスプリアスの関係を説明するた
めの図。
用共振部品の正面断面図及び共振器を構成するための金
属膜の平面形状を示す平面図。
ルモード・バンドパスフィルタとしての特性と、入出力
結合電極の長さを変化させた場合の外形形状による共振
のスプリアスの大きさを説明するための図。
ンドパスフィルタを有するデュプレクサ、並びに該デュ
プレクサが備えられた無線通信装置の概略ブロック図。
アホール電極 21…高周波用共振部品 22…誘電体基板 23,24…第1、第2のグラウンド電極 25,26…入出力電極 27,28…入出力結合電極 29…金属膜 30,31…ビアホール電極 300…無線通信装置 ANT…アンテナ BPF1,BPF2…第1,第2のバンドパスフィルタ DPX…デュプレクサ P1〜P3…第1〜第3のポート RX…受信部 TX…送信部
Claims (8)
- 【請求項1】 対向し合う第1,第2の主面を有する誘
電体基板と、 前記誘電体基板内において第1,第2の主面に平行に延
びるように配置されており、共振器を構成するための金
属膜と、 前記金属膜の上下に配置されており、誘電体基板層を介
して金属膜に対向されている第1,第2のグラウンド電
極と、 前記第1,第2のグラウンド電極を電気的に接続するた
めに前記誘電体基板に設けられた接続電極と、 前記金属膜に容量結合されており、かつ前記金属膜に直
交する方向に延びる一対の入出力結合電極とを備え、 前記入出力結合電極の長さが、前記誘電体基板の外部形
状による共振のスプリアスが20dB以下となるように
選ばれていることを特徴とする、高周波用共振部品。 - 【請求項2】 前記入出力結合電極が、誘電体基板に形
成されたビアホール電極である、請求項1に記載の高周
波用共振部品。 - 【請求項3】 前記入出力結合電極を結ぶ方向に伝搬す
る共振モードと、該共振モードに直交する第2の共振モ
ードとが結合されてデュアルモード・バンドパスフィル
タとして動作するように前記金属膜が構成されている、
請求項1または2に記載の高周波用共振部品。 - 【請求項4】 対向し合う第1,第2の主面を有する誘
電体基板と、 前記誘電体基板内において、第1,第2の主面と平行な
方向に延びるように配置されており、共振器を構成する
ための金属膜と、 前記金属膜の上下において、誘電体基板層を介して対向
するように配置された第1,第2のグラウンド電極と、 前記第1,第2のグラウンド電極を導通するように誘電
体基板に設けられた接続電極と、 前記金属膜に対して容量結合されており、かつ前記金属
膜に直交する方向において誘電体基板内に延ばされてい
る一対の入出力結合電極とを備える高周波用共振部品の
スプリアス抑制方法であって、 前記誘電体基板の外部形状による共振のスプリアスが所
望の値以下となるように前記入出力結合電極の長さを制
御することを特徴とする、高周波用共振部品のスプリア
ス抑制方法。 - 【請求項5】 前記入出力結合電極が、誘電体基板に形
成されたビアホール電極である、請求項4に記載の高周
波用共振部品のスプリアス抑制方法。 - 【請求項6】 前記一対の入出力結合電極を結ぶ方向に
伝搬する共振モードと、該共振モードに直交する第2の
共振モードとが結合されてデュアルモード・バンドパス
フィルタとして動作するように前記金属膜が構成されて
いる、請求項4に記載の高周波用共振部品のスプリアス
抑制方法。 - 【請求項7】 請求項1〜3のいずれかに記載の高周波
用共振部品を帯域フィルタとして備えることを特徴とす
る、デュプレクサ。 - 【請求項8】 請求項1〜3のいずれかに記載の高周波
用共振部品または請求項7に記載のデュプレクサを含ん
でなることを特徴とする、無線通信装置。
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JP2001047015 | 2001-02-22 | ||
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