JP2003124708A - 共振器、フィルタ、積層ｒｆデバイス、および通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯電話端末などの通信機器分野において、
回路設計の自由度が少なかった。 【解決手段】 マイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂ
と、マイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂと電気的に
接続されたコプレーナ線路２１ａ、２１ｂとを備え、マ
イクロストリップ線路１１ａ、１１ｂとコプレーナ線路
２１ａ、２１ｂとは、異なる種類の伝送線路である共振
器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば携帯電話
端末などに利用される共振器、フィルタ、積層ＲＦデバ
イス、および通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、低温焼成
セラミック）基板を利用して、たとえば携帯電話端末用
回路の多層化による小型化を図る技術が、最近注目を集
めている。

【０００３】また、コムラインフィルタは、減衰極を利
用した通過帯域外の特性改善が可能であるという利点を
有し、携帯電話端末用フィルタとして広く利用されてい
る。

【０００４】そこで、このような従来のフィルタの構成
および作用について、従来のフィルタの構成図である図
８を参照しながら説明する。

【０００５】従来のフィルタは、ストリップ線路１１１
ａ、１１１ｂと、ストリップ線路１１１ａ、１１１ｂと
電気的に接続されたストリップ線路１２１ａ、１２１ｂ
とを備えている（これらは、同じ種類の伝送線路であ
る）。

【０００６】ストリップ線路１１１ａ、１１１ｂと、ス
トリップ線路１２１ａ、１２１ｂとは、ＬＴＣＣ基板１
００、１１０、１２０、１３０、１４０を誘電体層とし
て利用することにより、積層されている。

【０００７】上述の電気的な接続は、その積層の方向に
設けられたビアホール１５０、１６０をそれぞれ貫通し
て充填された導電体ペースト（図示省略）を利用するこ
とにより、いわゆる折り返し構造を有するように行われ
ている。

【０００８】ストリップ線路１１１ａの、ストリップ線
路１２１ａとの電気的な接続を行うための端部とは異な
る端部は、ビアホール１７０を貫通して充填された導電
体ペースト（図示省略）を利用してＬＴＣＣ基板１４０
に設けられたグランド電極１４１に接続されることによ
り、接地されている。同様に、ストリップ線路１１１ｂ
の、ストリップ線路１２１ｂとの電気的な接続を行うた
めの端部とは異なる端部は、ビアホール１８０を貫通し
て充填された導電体ペースト（図示省略）を利用してグ
ランド電極１４１に接続されることにより、接地されて
いる。

【０００９】ストリップ線路１２１ａの、ストリップ線
路１１１ａとの電気的な接続を行うための端部とは異な
る端部は、開放されている。同様に、ストリップ線路１
２１ｂの、ストリップ線路１１１ｂとの電気的な接続を
行うための端部とは異なる端部は、開放されている。

【００１０】なお、ストリップ線路１２１ａ、１２１ｂ
が設けられたＬＴＣＣ基板１２０とグランド電極１４１
が設けられたＬＴＣＣ基板１４０との間には、干渉防止
用のシールド１３１が設けられたＬＴＣＣ基板１３０を
挿入している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来のフィルタには、上下の層において同じ種類
の伝送線路（ストリップ線路１１１ａ、１１１ｂと、ス
トリップ線路１１１ａ、１１１ｂ）が利用される。この
ため、回路設計の自由度が少なくなってしまっているこ
とに、本発明者は気付いた。

【００１２】また、前述のような従来のフィルタには、
多層構造の利用により回路素子の高集積を行って積層Ｒ
Ｆデバイスを構成する場合に、構成要素間の干渉防止用
のシールド（シールド１３１）が別途必要になる。この
ため、装置小型化の進展が阻害されてしまっていること
に、本発明者は気付いた。

【００１３】本発明は、上記従来のこのような課題を考
慮し、たとえば携帯電話端末などの通信機器分野におい
て、回路設計の自由度をより大きくするまたは装置小型
化の進展をより促進することができる共振器、フィル
タ、積層ＲＦデバイス、および通信装置を提供すること
を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第一の本発明（請求項１
に対応）は、第一の伝送線路と、前記第一の伝送線路と
電気的に接続された第二の伝送線路とを備え、前記第一
の伝送線路と前記第二の伝送線路とは、異なる種類の伝
送線路である共振器である。

【００１５】第二の本発明（請求項２に対応）は、前記
第一の伝送線路と前記第二の伝送線路とは、積層されて
おり、前記電気的な接続は、前記積層の方向に設けられ
たビアホールを貫通して行われており、前記第一の伝送
線路または前記第二の伝送線路には、給電を行われる入
出力端子が設けられている第一の本発明の共振器であ
る。

【００１６】第三の本発明（請求項３に対応）は、前記
第一の伝送線路、前記第二の伝送線路は、ストリップ線
路、マイクロストリップ線路、およびコプレーナ線路の
内の何れか二つである第二の本発明の共振器である。

【００１７】第四の本発明（請求項４に対応）は、前記
第二の伝送線路は、前記コプレーナ線路であって、前記
コプレーナ線路側には、シールドとして機能するグラン
ド電極が設けられている第三の本発明の共振器である。

【００１８】第五の本発明（請求項５に対応）は、前記
電気的な接続は、折り返し構造を利用して行われている
第二の本発明の共振器である。

【００１９】第六の本発明（請求項６に対応）は、前記
積層は、誘電体層を利用して行われている第二の本発明
の共振器である。

【００２０】第七の本発明（請求項７に対応）は、第一
の本発明の共振器を利用したフィルタである。

【００２１】第八の本発明（請求項８に対応）は、第一
の本発明の共振器を利用した積層ＲＦデバイスである。

【００２２】第九の本発明（請求項９に対応）は、第一
の本発明の共振器を利用した、受信および／または送信
を行うための送・受信回路を備えた通信装置である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施の形
態について、図面を参照しつつ説明を行う。

【００２４】（実施の形態１）はじめに、本発明の実施
の形態１における折り返し形コムラインフィルタの構成
図である図１を主として参照しながら、本実施の形態の
折り返し形コムラインフィルタの構成について説明す
る。

【００２５】本実施の形態の折り返し形コムラインフィ
ルタは、マイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂと、マ
イクロストリップ線路１１ａ、１１ｂと電気的に接続さ
れたコプレーナ線路２１ａ、２１ｂとを備えている（こ
れらは、異なる種類の伝送線路である）。

【００２６】マイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂと
コプレーナ線路２１ａ、２１ｂとは、樹脂基板１を誘電
体層として利用することにより、積層されている。

【００２７】上述の電気的な接続は、その積層の方向に
設けられたビアホール３０、４０をそれぞれ貫通して設
けられた導体ピン３０’、４０’を利用することによ
り、装置のコンパクト化に有利となるいわゆる折り返し
構造を有するように行われている。

【００２８】なお、本実施の形態の折り返し形コムライ
ンフィルタは、本発明の共振器に対応する。また、マイ
クロストリップ線路１１ａ、１１ｂは本発明の第一の伝
送線路に対応し、コプレーナ線路２１ａ、２１ｂは本発
明の第二の伝送線路に対応する。また、マイクロストリ
ップ線路１１ａ、１１ｂは、本発明の入出力端子に対応
する。

【００２９】つぎに、本発明の実施の形態１における折
り返し形コムラインフィルタを矢印Ｘ（図１参照）の方
向から見た平面図である図３、および本発明の実施の形
態１における折り返し形コムラインフィルタを矢印Ｙ
（図１参照）の方向から見た平面図である図４を主とし
て参照しながら、本実施の形態の折り返し形コムライン
フィルタの構成についてより詳しく説明する。

【００３０】マイクロストリップ線路１１ａ（図１およ
び３参照）は、入出力線路１３ａ（図３参照）を利用し
てタップ給電を行われ、（１）一方の端部をビアホール
３０（図１参照）の第一の端子３１（図３参照）で導体
ピン３０’（図１参照）に接続され、（２）他方の端部
をグランド電極１２（図３参照）で接地されている。

【００３１】なお、入出力線路１３ａは、本発明の実施
の形態１における折り返し形コムラインフィルタの寸法
入りの構成図である図２に示されているように、幅１．
２ｍｍのマイクロストリップ線路であって、マイクロス
トリップ線路１１ａに直接接続されている。また、導体
ピン３０’は、直径０．２ｍｍの銅線である。また、グ
ランド電極１２は、ビアホール５０、６０、７０、８
０、９０をそれぞれ貫通して設けられた導体ピン（図１
参照）でグランド電極２２（図４参照）に接続されてい
る。

【００３２】同様に、マイクロストリップ線路１１ｂ
（図１および３参照）は、入出力線路１３ｂ（図３参
照）を利用してタップ給電を行われ、（１）一方の端部
をビアホール４０（図１参照）の第一の端子４１（図３
参照）で導体ピン４０’（図１参照）に接続され、
（２）他方の端部をグランド電極１２（図３参照）で接
地されている。なお、入出力線路１３ｂは、図２に示さ
れているように、幅１．２ｍｍのマイクロストリップ線
路であって、マイクロストリップ線路１１ｂに直接接続
されている。また、導体ピン４０’は、直径０．２ｍｍ
の銅線である。

【００３３】樹脂基板１（図１参照）は、図２に示され
ているように、厚さ１．２７ｍｍの比誘電率１０．２を
有するＲＴ／Ｄｕｒｏｉｄ ６０１０ＬＭ基板であっ
て、一方の面にマイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂ
を配置し他方の面にコプレーナ線路２１ａ、２１ｂを配
置するための加工を、ＣＡＤ一体型基板切削加工機を利
用して行われている。

【００３４】コプレーナ線路２１ｂ（図１および４参
照）は、（１）一方の端部をビアホール４０（図１参
照）の第二の端子４２（図４参照）で導体ピン４０’
（図１参照）に接続され、（２）他方の端部を開放され
ている。

【００３５】同様に、コプレーナ線路２１ａ（図１およ
び４参照）は、（１）一方の端部をビアホール３０（図
１参照）の第二の端子３２（図４参照）で導体ピン３
０’（図１参照）に接続され、（２）他方の端部を開放
されている。

【００３６】グランド電極２２（図４参照）は、ビアホ
ール５０、６０、７０、８０、９０をそれぞれ貫通して
設けられた導体ピン（図１参照）でグランド電極１２に
接続されており、本実施の形態の折り返し形コムライン
フィルタを利用して積層ＲＦデバイスを構成する場合な
どにはシールドとして機能することができる（したがっ
て、従来のフィルタにおけるシールド１３１（図８参
照）のようなシールドを別に設ける必要はない）。

【００３７】このように、本実施の形態の折り返し形コ
ムラインフィルタは、一端短絡型四分の一波長共振器の
構成を有している。

【００３８】つぎに、本発明の実施の形態１における折
り返し形コムラインフィルタの散乱パラメータの周波数
特性の説明図である図５を主として参照しながら、本実
施の形態の折り返し形コムラインフィルタの作用につい
て説明する。

【００３９】入出力線路１３ａ、１３ｂ（図３参照）か
らタップ給電を行って本実施の形態の折り返し形コムラ
インフィルタを動作させ、ベクトルネットワークアナラ
イザＨＰ８７１９Ｃを利用した散乱パラメータの周波数
測定を行った。

【００４０】図５における実線のグラフとして、その測
定の結果を示す（横軸は１ＧＨｚから３ＧＨｚまでの周
波数を示しており、縦軸は伝達特性を表す散乱パラメー
タ｜Ｓ₂₁｜および反射特性を表す散乱パラメータ｜Ｓ₁₁
｜を示している）。

【００４１】挿入損失は、電極の導体損、基板の誘電体
損、共振器からのエネルギー放射による放射損である
が、実験のために中心周波数２ＧＨｚで設計されたフィ
ルタは、中心周波数における反射損｜Ｓ₁₁｜が２０ｄＢ
以上とれていることからわかるように、ほぼ設計通りの
動作をしているといえる。

【００４２】なお、比較のために、同図における破線の
グラフとしてＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅ
ｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法による解析の結果
を併せて示したが、実験による測定の結果と理論による
解析の結果とはよく一致していることがわかる。

【００４３】以上においては、本実施の形態１について
詳細に説明を行った。

【００４４】なお、本発明の積層は、上述した本実施の
形態においては、樹脂基板１（図１参照）を利用して行
われた。しかし、これに限らず、本発明の積層は、たと
えば、ＬＴＣＣ基板などの誘電体層を利用して行われて
もよい。

【００４５】また、本発明の電気的な接続は、上述した
本実施の形態においては、積層の方向に設けられた樹脂
基板１（図１参照）のビアホール３０、４０（図１参
照）を貫通する導体ピン３０’、４０’（図１参照）を
利用して行われた。しかし、これに限らず、本発明の電
気的な接続は、たとえば、ＬＴＣＣ基板のビアホールを
貫通して充填された導電体ペーストなどを利用して行わ
れてもよい。

【００４６】また、本発明の入出力端子は、上述した本
実施の形態においては、マイクロストリップ線路１１
ａ、１１ｂ（図１および３参照）にそれぞれ設けられた
タップ給電を行われる入出力線路１３ａ、１３ｂ（図３
参照）であった。しかし、これに限らず、本発明の入出
力端子は、たとえば、コプレーナ線路２１ａ、２１ｂ
（図１および４参照）にそれぞれ設けられた（対向面か
ら）容量結合給電を行われる入出力線路であってもよい
（ただし、グランド電極１２（図３参照）から遠い短絡
端１０ａ、１０ｂ（図３参照）には電流が流れにくく損
失が少ないが、グランド電極２２（図４参照）に近い開
放端２０ａ、２０ｂ（図４参照）には電流が流れやすた
め、コプレーナ線路側から給電を行った場合には、損失
がやや大きくなることがある）。要するに、本発明の入
出力端子は、本発明の第一の伝送線路または第二の伝送
線路に給電が行われるように設けられていてもよい。

【００４７】また、本発明の第一の伝送線路、第二の伝
送線路は、上述した本実施の形態においては、それぞれ
マイクロストリップ線路（誘電体が上部にない）１１
ａ、１１ｂ、コプレーナ線路２１ａ、２１ｂ（図１参
照）であった。しかし、これに限らず、本発明の第一の
伝送線路、第二の伝送線路は、たとえば、本発明の第一
の伝送線路、第二の伝送線路は、ストリップ線路（誘電
体が上部にある）、マイクロストリップ線路、およびコ
プレーナ線路の内の何れか二つであってもよい。

【００４８】要するに、本発明の共振器は、第一の伝送
線路と、第一の伝送線路と電気的に接続された第二の伝
送線路とを備え、第一の伝送線路と第二の伝送線路と
は、異なる種類の伝送線路である共振器である。

【００４９】もちろん、本発明の共振器を利用したフィ
ルタや積層ＲＦデバイスも、本発明に含まれる。

【００５０】たとえば、積層ＲＦデバイスの説明図であ
る図６に示されているように、多層のＬＴＣＣ（低温焼
成セラミック）基板の内部に本発明の共振器（図６にお
いては太線で描出されている）を組み込むことにより、
積層ＲＦデバイスを構成してもよい。このような場合に
は、上述した本実施の形態１におけるように、第二の伝
送線路をコプレーナ線路とし、そのコプレーナ線路側に
シールドとして機能するグランド電極を設けることで、
装置の小型化や部品点数の削減が促進されるという本発
明の効果が、より顕著に発揮される。

【００５１】より具体的には、本発明の実施の形態１に
おける折り返し形コムラインフィルタを利用した積層Ｒ
Ｆデバイスの説明図である図７に示されているように、
コプレーナ線路と同一面に存するシールド電極として機
能するグランド電極の上下の層に、それぞれメアンダラ
イン・インダクタを２つ配してもよい。

【００５２】これら２つのメアンダライン・インダクタ
は上述のグランド電極を設けないと電磁界結合をしてし
まい、所望の特性を得ることはできないが、グランド電
極を設けることにより、別の新たなシールド電極を設け
なくとも２つのメアンダライン・インダクタを電気的に
分離することができる。これは、別のシールド電極を設
けることによる共振器の性能の劣化（すなわち損失の増
加）を引き起こすことなく、２つの内蔵コンポーネント
（この場合は２つのメアンダライン・インダクタ）を近
接配置することが可能になることを意味する。かくし
て、高集積化された積層ＲＦデバイスを構成できる。

【００５３】もちろん、グランド電極の上下に配する少
なくとも２つの内蔵コンポーネントがそれぞれメアンダ
ライン・インダクタである場合について説明したが、こ
れに限らず、スパイラル・インダクタ、キャパシタ、フ
ィルタ、方向性結合器、バランなど、近接して配置する
ことにより電磁界結合を起こしてしまい所望の特性が劣
化する可能性がある素子や、それらの組み合わせについ
ても、同様のことがいえる。

【００５４】なお、本発明の共振器を利用した、受信お
よび／または送信を行うための送・受信回路を備えた通
信装置が本発明に含まれることは、いうまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、たとえば携帯電話端末などの通信機器分野に
おいて、回路設計の自由度をより大きくするまたは装置
小型化の進展をより促進することができるという長所を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における折り返し形コム
ラインフィルタの構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１における折り返し形コム
ラインフィルタの寸法入りの構成図である。

【図３】本発明の実施の形態１における折り返し形コム
ラインフィルタを矢印Ｘ（図１参照）の方向から見た平
面図である。

【図４】本発明の実施の形態１における折り返し形コム
ラインフィルタを矢印Ｙ（図１参照）の方向から見た平
面図である。

【図５】本発明の実施の形態１における折り返し形コム
ラインフィルタの散乱パラメータの周波数特性の説明図
である。

【図６】積層ＲＦデバイスの説明図である。

【図７】本発明の実施の形態１における折り返し形コム
ラインフィルタを利用した積層ＲＦデバイスの説明図で
ある。

【図８】従来のフィルタの構成図である。

【符号の説明】

１ 樹脂基板 １１ａ、１１ｂ マイクロストリップ線路 ２１ａ、２１ｂ コプレーナ線路 ３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ ビアホー
ル ３０’、４０’ 導体ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下代 雅啓 大阪府堺市学園町１番１号 大阪府立大学 工学部内 (72)発明者 堀井 康史 大阪府高槻市霊仙寺町２−１−１ 関西大 学総合情報学部 Ｆターム(参考） 5J006 HB05 HB13 HB17 HB21 HB22 JA01 JA31 LA21 NA03 PA02 PB03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の伝送線路と、 前記第一の伝送線路と電気的に接続された第二の伝送線
   路とを備え、 前記第一の伝送線路と前記第二の伝送線路とは、異なる
   種類の伝送線路である共振器。
2. 【請求項２】 前記第一の伝送線路と前記第二の伝送線
   路とは、積層されており、 前記電気的な接続は、前記積層の方向に設けられたビア
   ホールを貫通して行われており、 前記第一の伝送線路または前記第二の伝送線路には、給
   電を行われる入出力端子が設けられている請求項１記載
   の共振器。
3. 【請求項３】 前記第一の伝送線路、前記第二の伝送線
   路は、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、およ
   びコプレーナ線路の内の何れか二つである請求項２記載
   の共振器。
4. 【請求項４】 前記第二の伝送線路は、前記コプレーナ
   線路であって、 前記コプレーナ線路側には、シールドとして機能するグ
   ランド電極が設けられている請求項３記載の共振器。
5. 【請求項５】 前記電気的な接続は、折り返し構造を利
   用して行われている請求項２記載の共振器。
6. 【請求項６】 前記積層は、誘電体層を利用して行われ
   ている請求項２記載の共振器。
7. 【請求項７】 請求項１記載の共振器を利用したフィル
   タ。
8. 【請求項８】 請求項１記載の共振器を利用した積層Ｒ
   Ｆデバイス。
9. 【請求項９】 請求項１記載の共振器を利用した、受信
   および／または送信を行うための送・受信回路を備えた
   通信装置。