JP2002374102A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮断周波数数において高い減衰量を得られる
積層型誘電体フィルタを提供する。 【解決手段】 誘電体シート１２ａ〜１２ｆと導体１３
〜１７とを積層し、互いに平行になるように並べて配置
されると共に一端が接地され且つ電気長が１／４波長に
設定されたストリップラインからなる第１乃至第３の共
振線路１５Ａ〜１５Ｃと、第１共振線路１５Ａに電界結
合された第１入出力電極１６Ａと、第３共振線路１５Ｃ
に電界結合された第２入出力電極１６Ｂと、結合電極１
４とを設け、結合電極１４はその中央部141が第１共振
線路１５Ａと第３共振線路１５Ｃとの間に配置された第
２共振線路１５Ｂの接地端側に位置し、一端部142が第
１共振線路１５Ａに電界結合し他端部143が第３共振線
路１５Ｃに電界結合するような形状を有する積層型誘電
体フィルタ１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車電話や携帯
型電話機等に用いられる積層型誘電体フィルタに関し、
特に帯域通過型フィルタの遮断周波数における減衰量の
改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯型電話機では、１つのアンテ
ナを用いて異なる２つの周波数帯域の周波数のそれぞれ
を送信用及び受信用として通信を行うため、それぞれの
周波数帯域毎に帯域通過型フィルタを備えて送信信号と
受信信号とを分離することがある。この種の帯域通過型
フィルタとして、近年の電子機器の小型化に伴い、スト
リップライン等の導体片によってフィルタ回路を構成し
た積層型誘電体フィルタが使用されるようになった。

【０００３】また、周知の携帯型電話機のフィルタとし
て用いる場合には、例えば、送信用周波数帯域が１．９
２〜１．９８ＧＨｚの帯域であり、受信用周波数帯域が
２．１１〜２．１７ＧＨｚの帯域であるため、周波数特
性における遮断周波数において急峻な減衰特性をもつフ
ィルタが要求されている。

【０００４】この様な周波数特性を満たすフィルタの１
つとして特開平１０−１９０３０９号公報に開示される
積層型誘電体フィルタが知られている。

【０００５】この積層型誘電体フィルタ２０は、図１５
に示すように、主面に接地電極２１ａ，２１ｂが形成さ
れた誘電体層２２ａ，２２ｂと、これらの誘電体層２２
ａ，２２ｂの間に配置され主面に共振電極２１ｃ，２１
ｄ，２１ｅが形成された誘電体層２２ｃと、誘電体層２
２ａと誘電体層２２ｃとの間に配置され主面に第１及び
第２入出力電極２１ｆ，２１ｇが形成された誘電体層２
２ｄと、誘電体層２２ｂと誘電体層２２ｃとの間に配置
され主面に共振電極２１ｃ，２１ｄ，２１ｅに対向して
配置された共振用コンデンサ電極２１ｈ，２１ｉ，２１
ｊが形成された誘電体層２２ｅと、ダミーの誘電体層２
２ｆから構成されている。

【０００６】図１６は、上記構成の積層型誘電体フィル
タ２０の等価回路であり、第１の入出力電極２１ｆは、
その中央部が１段目の共振電極２１ｃの開放端部と対向
して配置されることにより入出力コンデンサ２３ａが構
成され、先端部が２段目の共振電極２１ｄの開放端部と
対向して配置されることによりゼロ点形成用コンデンサ
２３ｂが構成されている。

【０００７】また、第２の入出力電極２１ｇは、その中
央部が３段目の共振電極２１ｅと対向して配置されるこ
とにより入出力コンデンサ２３ｃが構成され、先端部が
２段目の共振電極２１ｄの開放端部と対向して配置され
ることによりゼロ点形成用コンデンサ２３ｄが構成され
ている。

【０００８】隣り合う共振電極２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ
はそれぞれ磁気結合しており、等価回路においてはＭに
より表されている。また、通過帯域の高周波側におい
て、ゼロ点形成用コンデンサ２３ｂ、２３ｄと共振電極
２１ｃ，２１ｄ，２１ｅにより共振回路が構成され、こ
の共振回路によって、図１７の周波数特性に示すような
通過帯域２４Ａよりも高い周波数領域に第１の減衰極２
４Ｂが形成される。また、ゼロ点形成用コンデンサ２３
ｂ，２３ｄの経路と入出力コンデンサ２３ａ，２３ｃ及
び磁器結合Ｍの経路において、位相の反転が起こるた
め、第１の減衰極２４Ｂよりもさらに高い周波数領域に
第２の減衰極２４Ｃが形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例の積層型誘電体フィルタでは、周波数特性にお
いて遮断周波数よりも高い周波数領域に２つの減衰極２
４Ｂ，２４Ｃを有するが、第１の減衰極２４Ｂの減衰量
が不足して、送受信信号が混信することがあった。

【００１０】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、遮断
周波数数において高い減衰量を得られる積層型誘電体フ
ィルタを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、誘電体と導体とを積層して
帯域通過型フィルタが形成されてなる積層型誘電体フィ
ルタにおいて、前記帯域通過型フィルタは、互いに平行
になるように並べて配置されると共に一端が接地され且
つ電気長が１／４波長に設定されたストリップラインか
らなる第１乃至第３の共振線路と、第１共振線路に電界
結合された第１入出力電極と、第３共振線路に電界結合
された第２入出力電極と、前記第１共振線路と前記第３
共振線路との間に配置された前記第２共振線路の接地端
側に中央部が配置されると共に一端部が前記第１共振線
路に電界結合し他端部が前記第３共振線路に電界結合す
るように配置された結合電極とを備えている積層型誘電
体フィルタを提案する。

【００１２】該積層型誘電体フィルタによれば、第１入
出力電極が第１共振線路と電界結合すると共に第２入出
力電極が第３共振線路と電界結合し、第１乃至第３共振
線路は隣り合うもの同士が磁気結合するので、これらに
よって共振回路が構成される。また、前記結合電極はそ
の両端部のそれぞれにおいて前記第１共振線路と前記第
３共振線路とに電界結合する。さらに、前記結合電極は
その中央部が前記第２共振線路の他端側すなわち接地端
側に配置されているので、第２共振線路の他端側では磁
界分布が電界分布よりも大きくなるため、前記結合電極
と第２共振線路との間の電気的な結合は微小となる。こ
のため、第１共振線路と第３共振線路との間に前記結合
電極によって形成されるコンデンサにより伝達関数にお
けるゼロ点が形成され、該フィルタの周波数特性におい
ては前記ゼロ点による減衰極が生ずる。従って、該減衰
極が遮断周波数近傍に位置するときは遮断周波数におけ
る減衰量が増大される。

【００１３】また、請求項２では、請求項１に記載の積
層型誘電体フィルタにおいて、前記第１入出力電極は前
記第２共振線路の開放端部に電界結合される位置に配置
され、前記第２入出力電極は前記第２共振線路の開放端
部に電界結合される位置に配置されている積層型誘電体
フィルタを提案する。

【００１４】該積層型誘電体フィルタによれば、前記第
２共振線路の開放端部と第１及び第２入出力電極のそれ
ぞれとの間にコンデンサが形成され、これらのコンデン
サと前記結合電極によるコンデンサとによって伝達関数
におけるゼロ点が形成され、該フィルタの周波数特性に
おいては前記ゼロ点による減衰極が生ずる。従って、該
減衰極が遮断周波数近傍に位置するときは遮断周波数に
おける減衰量が増大される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。

【００１６】図１は本発明の第１実施形態における積層
型誘電体フィルタの外観及び外部端子電極の構成を示す
斜視図、図２はその内部構成を示す分解斜視図である。

【００１７】図において、１０は積層型誘電体フィルタ
で、内部にフィルタ回路を構成する導体を有する積層素
体１１とその表面にに形成された外部端子電極１１ａ〜
１１ｄとから構成されている。この積層型誘電体フィル
タ１０は、未焼成の誘電体からなるグリーンシートの一
方の主面に導電材料からなる電極層が印刷などによって
形成されたものを積層して積層素体１１を形成し、この
外表面に導電材料を印刷するなどして外部端子電極１１
ａ〜１１ｄを形成した後に焼成して作製されている。こ
こで、互いに隣接しない２つの側面のそれぞれにおい
て、ほぼ中央に上下に延ばして形成されている外部端子
電極１１ａ，１１ｂは入出力端子であり、互いに隣接し
ない他の２つの側面に形成されている外部端子電極１１
ｃ，１１ｄは接地端子である。

【００１８】積層素体１１は、図２に示すように、複数
の誘電体シート１２ａ〜１２ｆを有し、図において最上
層の誘電体シート１２ａはダミー層であり、第２層目の
誘電体シート１２ｂの上面には入出力端子となる外部端
子電極１１ａ，１１ｂの近傍を除くほぼ前面に接地電極
１３が形成されており、この接地電極１３は接地用の外
部端子電極１１ｃ，１１ｄに導電接続されている。

【００１９】第３層目の誘電体シート１２ｃの上面には
略コ字形状の結合電極１４が形成されている。この結合
電極１４は一方の接地用外部端子電極１１ｃに平行な中
央部141と、中央部141の両端部のそれぞれからほぼ直角
に外部端子電極１１ｄの方へ延びる端部142,143とから
なり、中央部141は後述する第２共振線路１５Ｂの接地
端152の近傍に配置されている。また、接合電極１４の
両端部142,143のそれぞれは後述する第１共振線路１５
Ａと第３共振線路１５Ｃのそれぞれと電界結合してキャ
パシタンスを形成する位置に配置されている。

【００２０】第４層目の誘電体シート１２ｄの上面に
は、所定間隔を開けて互いに平行になるように且つ一方
の接地用外部端子電極１１ｃから他方の接地用外部端子
電極１１ｄの方向に向けて延ばして配置された３つの共
振線路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが形成されている。これ
らの共振線路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは電気長が１／４
波長となるように設定されたストリップラインによって
形成されており、それぞれの一端151は開放され、他端1
52は接地用外部端子電極１１ｃに導電接続されている。

【００２１】第５層目の誘電体シート１２ｅの上面に
は、２つの入出力電極１６Ａ，１６Ｂが形成されてい
る。一方の入出力電極１６Ａの一端は一方の入出力用外
部端子電極１１ａに導電接続され、他端部162は第１共
振線路１５Ａの開放端部と対向する位置に配置され、他
端部162と第１共振線路１５Ａの開放端部との間は電界
結合してキャパシタンスを形成している。

【００２２】また、一方の入出力電極１６Ｂの一端は一
方の入出力用外部端子電極１１ｂに導電接続され、他端
部162は第３共振線路１５Ｃの開放端部と対向する位置
に配置され、他端部162と第３共振線路１５Ｃの開放端
部との間は電界結合してキャパシタンスを形成してい
る。

【００２３】第６層目の誘電体シート１２ｆの上面に
は、入出力端子となる外部端子電極１１ａ，１１ｂの近
傍を除くほぼ前面に接地電極１７が形成されており、こ
の接地電極１７は接地用の外部端子電極１１ｃ，１１ｄ
に導電接続されている。

【００２４】上記構成によって、図３の等価回路に示す
帯域通過型フィルタが形成される。図において、１５Ａ
〜１５Ｃは上記第１乃至第３の共振線路で、第１共振線
路１５Ａの一端はコンデンサｔｃ１ａを介して外部端子
電極１１ａに接続され、他端は接地されている。第３共
振線路１５Ｃの一端はコンデンサｔｃ１ｂを介して外部
端子電極１１ｂに接続され、他端は接地されている。ま
た、第１共振線路１５Ａの一端と第３共振線路１５Ｃの
一端との間は直列接続された２つのコンデンサｔｃ２
ａ，ｔｃ２ｂによって接続されている。また、第２共振
線路１５Ｂの一端は開放され、他端は接地されている。
ここで、図４に示すように、コンデンサｔｃ１ａは第１
共振線路１５Ａの一端部と一方の入出力電極１６Ａの他
端部162との間に形成されるキャパシタンスであり、コ
ンデンサｔｃ１ｂは第３共振線路１５Ｃの一端部と一方
の入出力電極１６Ｂの他端部162との間に形成されるキ
ャパシタンスである。また、コンデンサｔｃ２ａは結合
電極１４の一端部142との間に形成されるキャパシタン
スであり、コンデンサｔｃ２ｂは結合電極１４の他端部
143との間に形成されるキャパシタンスである。

【００２５】上記構成によって２．１１〜２．１７ＧＨ
ｚの帯域内の高周波信号を通過させる帯域通過型フィル
タが構成される。

【００２６】上記積層型誘電体フィルタ１０では、一方
の入出力電極１６Ａが第１共振線路１５Ａと電界結合す
ると共に他方の入出力電極１６Ｂが第３共振線路１５Ｃ
と電界結合し、第１乃至第３共振線路は隣り合うもの同
士が磁気結合Ｍするので、これらによって共振回路が構
成される。

【００２７】さらに、結合電極１４の中央部141が第２
共振線路の１５Ｂの他端部側に配置されているので、結
合電極１４と第２共振線路１５Ｂとの間の電界結合が小
さくなる。即ち、第２共振線路１５Ｂは電気長が１／４
波長であるため接地された他端では電界よりも磁界が大
きくなり、開放端では磁界よりも電界が大きくなる。従
って、結合電極１４と第２共振線路１５Ｂとの間のキャ
パシタンスは極微小となり、ほとんど生じていないと考
えることができる。このため、結合電極１４は第１及び
第３共振線路１５Ａ，１５Ｃとの間でコンデンサｔｃ２
ａ，ｔｃ２ｂを生じる。

【００２８】従って、第１共振線路１５Ａと第３共振線
路１５Ｃとの間に結合電極１４によって形成されるコン
デンサｔｃ２ａ，ｔｃ２ｂにより伝達関数におけるゼロ
点が形成され、フィルタの周波数特性においてはゼロ点
による減衰極が生ずる。即ち、図５の周波数特性に示す
ように、通過帯域１８Ａの低周波側において、コンデン
サｔｃ２ａ，ｔｃ２ｂと共振線路１５Ａ，１５Ｂ，１５
Ｃにより共振回路が構成され、これの共振回路によって
通過帯域１８Ａよりも低い周波数領域に減衰極１８Ｂが
形成される。また、この減衰極１８Ｂが遮断周波数近傍
に位置しているので、遮断周波数における減衰量が増大
される。

【００２９】尚、前述した結合電極１４と第２共振線路
１５Ｂとの間でキャパシタンスを生ずるような位置に結
合電極１４を配置すると減衰極１８Ｂが離れて上記第１
実施形態のような周波数特性は得られない。

【００３０】また、コンデンサｔｃ２ａ，ｔｃ２ｂの容
量を変えることによって、減衰極１８Ｂの位置が移動す
る。本実施形態においては、例えばコンデンサｔｃ２
ａ，ｔｃ２ｂの容量を増加すると減衰極１８Ｂは高い周
波数の側に移動する。

【００３１】即ち、図６乃至図８に示す第１比較例のよ
うに、結合電極１４と第１及び第３共振線路１５Ａ，１
５Ｃとの間に形成されるコンデンサｔｃ２ａ，ｔｃ２ｂ
の容量が同じであり、結合電極１４と第２共振線路１５
Ｂとの間にコンデンサｔｃ３が形成されるような位置に
結合電極１４を配置すると、図８の周波数特性に示すよ
うに、減衰極１８Ｂにおける減衰が少なくなり上記第１
実施形態のような周波数特性は得られない。

【００３２】また、図９及び図１０の第２比較例に示す
ように、上記構成における接合電極１４を設けない場
合、すなわちコンデンサｔｃ２ａ，ｔｃ２ｂを形成しな
い場合は、減衰極１８Ｂが形成されないので、図１０に
示すように減衰極の存在しない周波数特性となる。

【００３３】次に、本発明の第２実施形態を説明する。

【００３４】図１１は第２実施形態における積層型誘電
体フィルタ１０Ｂの内部構成を示す分解斜視図、図１２
はその構造におけるコンデンサ形成状態を説明する図、
図１３はその等価回路、図１４はその周波数特性であ
る。尚、外観及び外部端子電極の構成は第１実施形態と
同様である。図において、第１実施形態と同一構成部分
は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第
２実施形態と前述した第１実施形態との相違点は、第１
実施形態の入出力電極１６Ａ，１６Ｂに代えて、他端16
3と第２共振線路１５Ｂとの間が電界結合してキャパシ
タンスを生じる入出力電極１６Ｃ，１６Ｄを設けたこと
である。

【００３５】第２実施形態における入出力電極１６Ｃ，
１６Ｄは、第１実施形態における入出力電極１６Ａ，１
６Ｂよりも他端が第２共振線路１５Ｂの近傍に位置する
ような形状を成している。これにより、外部入出力電極
１１ａに接続された一方の入出力電極１６Ｃと第２共振
線路１５Ｂとの間が電界結合してキャパシタンスが生
じ、一方の入出力電極１６Ｃと第２共振線路１５Ｂとの
間にコンデンサｔｃ４ａが形成される。さらに、他方の
外部入出力電極１１ｂに接続された他方の入出力電極１
６Ｄと第２共振線路１５Ｂとの間が電界結合してキャパ
シタンスが生じ、他方の入出力電極１６Ｄと第２共振線
路１５Ｂとの間にコンデンサｔｃ４ｂが形成される。

【００３６】上記積層型誘電体フィルタ１０Ｂでは、一
方の入出力電極１６Ａが第１共振線路１５Ａと電界結合
すると共に他方の入出力電極１６Ｂが第３共振線路１５
Ｃと電界結合し、第１乃至第３共振線路は隣り合うもの
同士が磁気結合Ｍするので、これらによって共振回路が
構成される。

【００３７】さらに、結合電極１４の中央部141が第２
共振線路の１５Ｂの他端部側に配置されているので、結
合電極１４と第２共振線路１５Ｂとの間の電界結合が小
さくなる。即ち、第２共振線路１５Ｂは電気長が１／４
波長であるため接地された他端では電界よりも磁界が大
きくなり、開放端では磁界よりも電界が大きくなる。従
って、結合電極１４と第２共振線路１５Ｂとの間のキャ
パシタンスは極微小となり、ほとんど生じていないと考
えることができる。このため、結合電極１４は第１及び
第３共振線路１５Ａ，１５Ｃとの間でコンデンサｔｃ２
ａ，ｔｃ２ｂを生じる。

【００３８】さらに、第２共振線路１５Ｂの開放端部と
入出力電極１６Ｃ，１６Ｄのそれぞれとの間にコンデン
サｔｃ４ａ，ｔｃ４ｂが形成され、これらのコンデンサ
ｔｃ４ａ，ｔｃ４ｂと結合電極１４によって形成される
コンデンサｔｃ２ａ，ｔｃ２ｂとによって伝達関数にお
けるゼロ点が形成され、フィルタの周波数特性において
はゼロ点による２つの減衰極が生ずる。

【００３９】即ち、図１４の周波数特性に示すように、
通過帯域１８Ａの高周波側において、コンデンサｔｃ２
ａ，ｔｃ２ｂ及びコンデンサｔｃ４ａ，ｔｃ４ｂと共振
線路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃにより共振回路が構成さ
れ、この共振回路によって通過帯域１８Ａよりも高い周
波数領域に第１減衰極１８Ｃが形成される。さらに、第
１減衰極１８Ｃよりも少し高い周波数領域に第２減衰極
１８Ｄが形成される。

【００４０】また、これらの２つの減衰極１８Ｃ，１８
Ｄが近接して遮断周波数近傍に位置しているので、遮断
周波数における減衰量が増大される。ここで、上記２つ
の減衰極１８Ｃ，１８Ｄは従来例よりも近接して遮断周
波数近傍に位置しているので、従来例よりも遮断周波数
における減衰量が増大されると言える。

【００４１】尚、上記各実施形態の構成は本願発明の一
具体例であって、本願発明がこれらの構成のみに限定さ
れることはない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１及
び請求項２に記載の積層型誘電体フィルタによれば、第
１共振線路と第３共振線路との間に結合電極によって形
成されるコンデンサにより伝達関数におけるゼロ点が形
成され、フィルタの周波数特性において互いに近接した
２つの減衰極が生じるので、これら２つの減衰極が近接
することにより遮断周波数における減衰量を増大させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における積層型誘電体フ
ィルタの外観及び外部端子電極の構成を示す斜視図

【図２】本発明の第１実施形態における積層型誘電体フ
ィルタの内部構造を示す分解斜視図

【図３】本発明の第１実施形態における積層型誘電体フ
ィルタの等価回路を示す図

【図４】本発明の第１実施形態における積層型誘電体フ
ィルタの構造におけるコンデンサ形成状態を説明する図

【図５】本発明の第１実施形態における積層型誘電体フ
ィルタの周波数特性を示す図

【図６】本発明の第１実施形態における第１比較例の構
造におけるコンデンサ形成状態を説明する図

【図７】本発明の第１実施形態における第１比較例の等
価回路を示す図

【図８】本発明の第１実施形態における第１比較例の周
波数特性を示す図

【図９】本発明の第１実施形態における第２比較例の等
価回路を示す図

【図１０】本発明の第１実施形態における第２比較例の
周波数特性を示す図

【図１１】本発明の第２実施形態における積層型誘電体
フィルタの内部構造を示す分解斜視図

【図１２】本発明の第２実施形態における積層型誘電体
フィルタの構造におけるコンデンサ形成状態を説明する
図

【図１３】本発明の第２実施形態における積層型誘電体
フィルタの等価回路を示す図

【図１４】本発明の第２実施形態における積層型誘電体
フィルタの周波数特性を示す図

【図１５】従来例の積層型誘電体フィルタの内部構造を
示す分解斜視図

【図１６】従来例の積層型誘電体フィルタの等価回路を
示す図

【図１７】従来例の積層型誘電体フィルタの周波数特性
を示す図

【符号の説明】

１０，１０Ｂ…積層型誘電体フィルタ、１１…積層素
体、１１ａ，１１ｂ…入出力用外部端子電極、１１ｃ，
１１ｄ…接地用外部端子電極、１２ａ〜１２ｆ…誘電体
シート、１３…接地電極、１４…結合電極、１５Ａ，１
５Ｂ，１５Ｃ…共振線路、１６Ａ〜１６Ｄ…入出力電
極、１７…接地電極、１８Ａ…通過帯域、１８Ｂ…減衰
極、１８Ｃ…第１減衰極、１８Ｄ…第２減衰極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体と導体とを積層して帯域通過型フ
   ィルタが形成されてなる積層型誘電体フィルタにおい
   て、 前記帯域通過型フィルタは、 互いに平行になるように並べて配置されると共に一端が
   接地され且つ電気長が１／４波長に設定されたストリッ
   プラインからなる第１乃至第３の共振線路と、 第１共振線路に電界結合された第１入出力電極と、 第３共振線路に電界結合された第２入出力電極と、 前記第１共振線路と前記第３共振線路との間に配置され
   た前記第２共振線路の接地端側に中央部が配置されると
   共に一端部が前記第１共振線路に電界結合し他端部が前
   記第３共振線路に電界結合するように配置された結合電
   極とを備えていることを特徴とする積層型誘電体フィル
   タ。
2. 【請求項２】 前記第１入出力電極は前記第２共振線路
   の開放端部に電界結合される位置に配置され、前記第２
   入出力電極は前記第２共振線路の開放端部に電界結合さ
   れる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に
   記載の積層型誘電体フィルタ。