JP2003124769A - Lcフィルタ回路、積層型lcフィルタ、マルチプレクサおよび無線通信装置 - Google Patents

Lcフィルタ回路、積層型lcフィルタ、マルチプレクサおよび無線通信装置

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JP2003124769A
JP2003124769A JP2002128848A JP2002128848A JP2003124769A JP 2003124769 A JP2003124769 A JP 2003124769A JP 2002128848 A JP2002128848 A JP 2002128848A JP 2002128848 A JP2002128848 A JP 2002128848A JP 2003124769 A JP2003124769 A JP 2003124769A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化かつ低背化が可能なLCフィルタ回
路、積層型LCフィルタ、マルチプレクサおよび無線通
信装置を提供する。 【解決手段】 LCトラップ用コンデンサ導体13,1
4は、それぞれ絶縁体シート6を挟んでLCトラップ用
コンデンサ導体15,16に対向し、LCトラップ用コ
ンデンサC4,C5を形成する。共振器用インダクタL
1の一部分L1aとLCトラップ用コンデンサC4は入
力側LCトラップ回路T1を構成している。同様に、共
振器用インダクタL2の一部分L2aとLCトラップ用
コンデンサC5は出力側LCトラップ回路T2を構成し
ている。

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、携帯電話
等の移動体通信機器などに使用されるLCフィルタ回
路、積層型LCフィルタ、マルチプレクサおよび無線通
信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の積層型LCフィルタとして、従
来より、図10に示す構造の積層型LCフィルタ40が
知られている。この積層型LCフィルタ40は、LCト
ラップ用コイル導体50,51を表面に設けた絶縁体シ
ート42と、共振器用コンデンサ導体52,53を表面
に設けた絶縁体シート43と、LCトラップ用コンデン
サ導体54,55,58,59をそれぞれ表面に設けた
絶縁体シート44,46と、入出力導体56,57を表
面に設けた絶縁体シート45と、結合コンデンサ導体6
0を表面に設けた絶縁体シート47と、共振器用コイル
導体61,62を表面に設けた絶縁体シート48と、グ
ランド導体63,64をそれぞれ表面に設けた絶縁体シ
ート41,49等にて構成されている。
【0003】絶縁体シート41〜49は積み重ねられ、
さらに上下に保護用絶縁体シートが配置され、一体的に
焼成される。これにより、図11に示す積層体67とさ
れる。積層体67には、入力端子68、出力端子69、
中継端子70,71およびグランド端子Gが形成されて
いる。入力端子68には、LCトラップ用コイル導体5
0の一端部50aおよび入力導体56の一端部56aが
接続されている。出力端子69には、LCトラップ用コ
イル導体51の一端部51aおよび出力導体57の一端
部57aが接続されている。中継電極70には、LCト
ラップ用コイル導体50の他端部50bとLCトラップ
用コンデンサ導体54,58と共振器用コイル導体61
の一端部61aが接続されている。中継電極71には、
LCトラップ用コイル導体51の他端部51bとLCト
ラップ用コンデンサ導体55,59と共振器用コイル導
体62の一端部62aが接続されている。グランド端子
Gには、共振器用コンデンサ導体52,53と共振器用
コイル導体61,62の他端部61b,62bとグラン
ド導体63,64が接続されている。
【0004】以上の構造からなるLCフィルタ40の電
気等価回路を図12に示す。共振器用コイル導体61に
より形成される共振器用インダクタL1と、共振器用コ
ンデンサ導体52がLCトラップ用コンデンサ導体54
に対向することにより形成される共振器用コンデンサC
1とでLC共振器Q1を構成している。同様に、共振器
用コイル導体62により形成される共振器用インダクタ
L2と、共振器用コンデンサ導体53がLCトラップ用
コンデンサ導体55に対向することにより形成される共
振器用コンデンサC2とでLC共振器Q2を構成してい
る。LC共振器Q1とQ2は、結合コンデンサ導体60
がLCトラップ用コンデンサ導体58,59に対向する
ことにより形成される結合コンデンサC3を介して容量
結合している。
【0005】さらに、入力端子68とLC共振器Q1と
の間にはLCトラップ回路T1が挿入され、出力端子6
9とLC共振器Q2との間にはLCトラップ回路T2が
挿入されている。LCトラップ回路T1は、LCトラッ
プ用コイル導体50により形成されるLCトラップ用イ
ンダクタL3と、LCトラップ用コンデンサ導体54,
58が入力導体56に対向することにより形成されるL
Cトラップ用コンデンサC4とで構成されている。LC
トラップ回路T2は、LCトラップ用コイル導体51に
より形成されるLCトラップ用インダクタL4と、LC
トラップ用コンデンサ導体55,59が出力導体57に
対向することにより形成されるLCトラップ用コンデン
サC5とで構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層型LCフィルタ40は、LCトラップ回路T1,T
2を構成しているLCトラップ用コイル導体50,51
と、LC共振器Q1,Q2を構成している共振器用コイ
ル導体61,62とをそれぞれ別の絶縁体シート42,
48に設ける必要がある。従って、コイルを構成するト
ータル面積が広くなり、LCフィルタ40の小型化、低
背化が難しかった。
【0007】そこで、本発明の目的は、小型化かつ低背
化が可能なLCフィルタ回路、積層型LCフィルタ、マ
ルチプレクサおよび無線通信装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係るLCフィルタ回路は、(a)入
力端子および出力端子と、(b)前記入力端子と前記出
力端子の間に電気的に接続された少なくとも二つのLC
共振器と、(c)前記入力端子と前記LC共振器との間
に電気的に接続された入力側LCトラップ回路と、
(d)前記出力端子と前記LC共振器との間に電気的に
接続された出力側LCトラップ回路とを備え、(e)前
記入力端子に電気的に接続されたLC共振器を構成する
コイルの一部分が前記入力側LCトラップ回路を構成す
るコイルとして共用され、かつ、前記出力端子に電気的
に接続されたLC共振器を構成するコイルの一部分が前
記出力側LCトラップ回路を構成するコイルとして共用
されていること、を特徴とする。
【0009】また、本発明に係る積層型LCフィルタ
は、(f)複数の絶縁体層と共振器用コイル導体と共振
器用コンデンサ導体とLCトラップ用コンデンサ導体と
を積み重ねて構成した積層体と、(g)前記積層体の表
面に設けた入力端子および出力端子と、(h)前記積層
体内に前記共振器用コイル導体および共振器用コンデン
サ導体にて構成された少なくとも二つのLC共振器と、
(i)前記入力端子と前記LC共振器との間に電気的に
接続され、前記LCトラップ用コンデンサ導体と、前記
LC共振器を構成する共振器用コイル導体の一部分とで
構成された入力側LCトラップと、(j)前記出力端子
と前記LC共振器との間に電気的に接続され、前記LC
トラップ用コンデンサ導体と、前記LC共振器を構成す
る共振器用コイル導体の一部分とで構成された出力側L
Cトラップと、を備えたことを特徴とする。
【0010】ここに、LC共振器のコイルは、絶縁体層
に設けたインダクタ用ビアホールを、絶縁体層の積み重
ね方向に連接して構成したものであってもよい。
【0011】以上の構成により、LC共振器のコイルの
一部を、LCトラップのコイルとして利用しているた
め、LCトラップ用コイル導体を別途設ける必要がな
い。
【0012】また、本発明に係るマルチプレクサや無線
通信装置は、前述の特徴を有する積層型LCフィルタを
備えることを特徴とする。これにより、小型で低背のマ
ルチプレクサや無線通信装置が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るLCフィルタ
回路、積層型LCフィルタ、マルチプレクサおよび無線
通信装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。
【0014】図1に示すように、積層型LCフィルタ1
は、結合コンデンサ導体10を表面に設けた絶縁体シー
ト3と、共振器用コンデンサ導体11,12を表面に設
けた絶縁体シート4と、LCトラップ用コンデンサ導体
13,14、15,16をそれぞれ表面に設けた絶縁体
シート6,7と、インダクタ用ビアホール17b,18
b、17e,18eをそれぞれ設けた絶縁体シート5,
8と、グランド導体19,20をそれぞれ表面に設けた
絶縁体シート2,9等にて構成されている。絶縁体シー
ト2〜9は、誘電体セラミック粉末や磁性体セラミック
粉末を結合剤等と一緒に混練したものをシート状にした
ものである。導体10〜16,19,20は、Ag,P
d,Cu,Ni,Au,Ag−Pd等からなり、印刷、
スパッタリング、蒸着、フォトリソグラフィ等の方法に
より形成される。
【0015】共振器用コンデンサ導体11,12は、絶
縁体シート4の左右の領域にそれぞれ配設されている。
共振器用コンデンサ導体11の引出し部11aはシート
4の左辺に露出し、共振器用コンデンサ導体12の引出
し部12aはシート4の右辺に露出している。
【0016】共振器用コンデンサ導体11,12は、そ
れぞれ絶縁体シート2,3を挟んでグランド導体19に
対向し、共振器用コンデンサC1,C2を形成する。さ
らに、共振器用コンデンサ導体11,12は、絶縁体シ
ート3を挟んで結合コンデンサ導体10に対向し、結合
コンデンサC3を形成する。
【0017】共振器用コイル導体であるインダクタ用ビ
アホール17a〜17e,18a〜18eは、それぞれ
絶縁体シート2〜9の積み重ね方向に連接して実質的に
λ/4の長さの共振器用インダクタL1,L2を構成す
る。インダクタL1,L2の軸方向は絶縁体シート2〜
9の表面に対して垂直である。インダクタL1,L2に
電流が流れると、インダクタL1,L2のそれぞれの周
囲に、インダクタL1,L2の軸方向に対して垂直な面
を周回する磁界が発生する。インダクタL1,L2のそ
れぞれの一端部(ビアホール17a,18a)は、共振
器用コンデンサ導体11,12に接続されている。イン
ダクタL1,L2のそれぞれの他端部(ビアホール17
e,18e)は、グランド導体20に接続され、短絡さ
れている。
【0018】インダクタ用ビアホール17a〜17e,
18a〜18eは、絶縁体シート4〜8に金型、レーザ
等で所望の形状の穴を明け、Ag,Pd,Cu,Ni,
Au,Ag−Pd等の導電体材料をこの穴に充填する、
あるいは、穴の内周面に形成することにより形成され
る。
【0019】絶縁体シート5,8は、その厚み寸法を大
きくすることによって、インダクタ用ビアホールにて形
成される共振器用インダクタL1,L2のインダクタン
ス値を調整(大きく)している。なお、LCトラップ用
コンデンサC4,C5(後述)の容量値等の関係で、本
実施形態では、絶縁体シート5を絶縁体シート6よりも
大きな厚み寸法にしているが、例えば、LCトラップ用
コンデンサC4,C5の静電容量が小さい場合や、誘電
率の大きい絶縁体シート6を用いた場合には、LCトラ
ップ用コンデンサ導体13,14と15,16の間隔を
大きくする必要があるので、絶縁体シート5よりも絶縁
体シート6の方が厚くなることもある。また、絶縁体シ
ート5,8は、1枚の分厚いシートを用いてもよいし、
絶縁体シート6のような薄いシートを複数枚積み重ねて
もよい。
【0020】LCトラップ用コンデンサ導体13,14
はそれぞれ、インダクタ用ビアホール17c,18cに
接続されている。これにより、インダクタL1は、ビア
ホール17a,17bからなる部分L1aとビアホール
17c〜17eからなる部分L1bとの間に、LCトラ
ップ用コンデンサ導体13にて中間タップが形成された
構造となる。同様に、インダクタL2は、ビアホール1
8a,18bからなる部分L2aとビアホール18c〜
18eからなる部分L2bとの間に、LCトラップ用コ
ンデンサ導体14にて中間タップが形成された構造とな
る。
【0021】LCトラップ用コンデンサ導体13,14
は、それぞれ絶縁体シート6を挟んでLCトラップ用コ
ンデンサ導体15,16に対向し、LCトラップ用コン
デンサC4,C5を形成する。LCトラップ用コンデン
サ導体15の引出し部15aはシート7の左辺に露出
し、LCトラップ用コンデンサ導体16の引出し部16
aはシート7の右辺に露出している。
【0022】グランド導体19,20の引出し部はそれ
ぞれ、シート2,9の手前側の辺および奥側の辺に露出
している。そして、グランドパターン19と20の間
に、共振器用コンデンサ導体11,12やインダクタ用
ビアホール17a〜17e,18a〜18e等が配置さ
れている。
【0023】絶縁体シート2〜9は積み重ねられ、さら
に上下に保護用絶縁体シートが配置され、一体的に焼成
される。これにより、図2及び図3に示す積層体21と
される。積層体21の左右の端面にはそれぞれ入力端子
22、出力端子23が形成されている。積層体21の手
前側および奥側の側面には、グランド端子G1,G2が
形成されている。入力端子22には、共振器用コンデン
サ導体11の引出し部11aおよびLCトラップ用コン
デンサ導体15の引出し部15aが接続されている。出
力端子23には、共振器用コンデンサ導体12の引出し
部12a及びLCトラップ用コンデンサ導体16の引出
し部16aが接続されている。グランド端子G1には、
グランド導体19,20の一方の端部が接続され、グラ
ンド端子G2にはグランド導体19,20の他方の端部
が接続されている。
【0024】図4はこうして得られた積層型LCフィル
タ1の電気等価回路図である。共振器用インダクタL1
と共振器用コンデンサC1は並列共振回路を構成し、L
C共振器Q1を形成している。共振器用インダクタL2
と共振器用コンデンサC2は並列共振回路を構成し、L
C共振器Q2を形成している。LC共振器Q1,Q2は
結合コンデンサC3を介して相互に電気的に接続され、
2段のバンドパスフィルタを構成している。また、共振
器用インダクタL1の一部分L1aのLCトラップ用コ
ンデンサC4は入力側LCトラップ回路T1を構成して
いる。同様に、共振器用インダクタL2の一部分L2a
とLCトラップ用コンデンサC5は出力側LCトラップ
回路T2を構成している。
【0025】以上の構成からなる積層型LCフィルタ1
は、LC共振器Q1,Q2の共振器用インダクタL1,
L2の一部分L1a,L2aを、LCトラップ回路T
1,T2のインダクタとして利用しているので、LCト
ラップ用コイル導体を別途設ける必要がない。従って、
小型化かつ低背化が可能な積層型LCフィルタ1を得る
ことができる。
【0026】また、LCトラップ回路T1,T2のそれ
ぞれのトラップ周波数は、L1aとC4の値、および、
L2aとC5の値で決定される。例えば、L1a=L2
a=0.1nH、L1b=L2b=0.7nH、C1=
C2=4pF、C3=3.2pF、インダクタL1a,
L1b,L2a,L2bのそれぞれのQ=85である場
合、LCトラップ用コンデンサC4,C5の容量値を2
pF、3pF、5pF、10pFに設定したときの通過
特性S21及び反射特性S11をそれぞれ図5〜図8に
示す。このように、LCトラップ用コンデンサC4,C
5の容量値を変更することにより、極の位置を移動させ
て所望の特性を有する積層型LCフィルタ1を得ること
ができる。
【0027】また、LCフィルタとしては、バンドパス
フィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等があ
る。さらに、LCフィルタとしては、バンドパスフィル
タを組み合わせて構成したデュプレクサ、トリプレク
サ、マルチプレクサ等のように、一つの積層体内に複数
個のフィルタが内蔵されたものを含む。
【0028】例えば、図9に示すように、前述の積層型
LCフィルタ1を二つ用いたデュプレクサDPX、およ
びそれを用いた無線通信装置31がある。デュプレクサ
DPXは、積層型LCフィルタ1(1a,1b)を電気
的に接続して構成されており、三つのポートP1,P
2,P3を備えている。デュプレクサDPXのポートP
1は、積層型LCフィルタ1aの一端に形成され、送信
部TXに接続されている。デュプレクサDPXのポート
P2は、積層型LCフィルタ1b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DP
XのポートP3は、積層型LCフィルタ1aの他端およ
び積層型LCフィルタ1bの他端に形成され、アンテナ
ANTに接続されている。以上のように構成すること
で、積層型LCフィルタ1をデュプレクサとして用いる
ことができる。従って、小型化かつ低背化が可能なデュ
プレクサを得ることができる。同様にして、積層型LC
フィルタ1を、三つの周波数に対応したトリプレクサな
どのマルチプレクサに用いることが可能である。
【0029】なお、本発明に係るLCフィルタ回路、積
層型LCフィルタ、マルチプレクサおよび無線通信装置
は、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の
範囲内で種々に変更することができる。
【0030】LC共振器を構成する共振器用コイル導体
は、絶縁体シートに設けたインダクタ用ビアホールであ
る必要はなく、絶縁体シートの表面に設けた渦巻形状パ
ターンや螺旋形状パターンであってもよい。
【0031】また、本発明は、例えば、RFダイオード
スイッチ、送受信デバイス、RFモジュールなどの高周
波複合部品において、それらの部品の一部に本発明に係
るLCフィルタ回路や積層型LCフィルタの構造が適用
されたものも含む。
【0032】さらに、前記実施形態は、それぞれ導体パ
ターンやビアホールが形成された絶縁体シートを積み重
ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれ
に限定されない。絶縁体シートは予め焼成されたものを
用いてもよい。また、以下に説明する製法によって積層
型LCフィルタを製造してもよい。印刷等の方法により
ペースト状の絶縁材料にて絶縁体層を形成した後、その
絶縁体層の表面にペースト状の導電性材料を塗布して導
体パターンやビアホールを形成する。次にペースト状の
絶縁材料を上から塗布して絶縁体層とする。同様にし
て、順に重ね塗りすることにより積層構造を有するLC
フィルタが得られる。
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、LC共振器のコイルの一部を、LCトラップ
のコイルとして利用しているため、LCトラップ用コイ
ル導体を別途設ける必要がない。この結果、小型化かつ
低背化が可能なLCフィルタ、マルチプレクサおよび無
線通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る積層型LCフィルタの一実施形態
を示す分解斜視図。
【図2】図1に示した積層型LCフィルタの外観斜視
図。
【図3】図2のIII−III断面図。
【図4】図2に示した積層型LCフィルタの電気等価回
路図。
【図5】LCトラップ用コンデンサC4,C5が2pF
の場合の通過特性S21及び反射特性S11を示すグラ
フ。
【図6】LCトラップ用コンデンサC4,C5が3pF
の場合の通過特性S21及び反射特性S11を示すグラ
フ。
【図7】LCトラップ用コンデンサC4,C5が5pF
の場合の通過特性S21及び反射特性S11を示すグラ
フ。
【図8】LCトラップ用コンデンサC4,C5が10p
Fの場合の通過特性S21及び反射特性S11を示すグ
ラフ。
【図9】本発明に係る無線通信装置の一実施形態を示す
RF部分の電気回路ブロック図。
【図10】従来の積層型LCフィルタの分解斜視図。
【図11】図10に示した積層型LCフィルタの外観斜
視図。
【図12】図11に示した積層型LCフィルタの電気等
価回路図。
【符号の説明】
1,1a,1b…積層型LCフィルタ 2〜9…絶縁体シート 11,12…共振器用コンデンサ導体 13〜16…LCトラップ用コンデンサ導体 17a〜17e,18a〜18e…インダクタ用ビアホ
ール 19,20…グランド導体 21…積層体 22…入力端子 23…出力端子 31…無線通信装置 ANT…アンテナ DPX…デュプレクサ TX…送信部 RX…受信部 C1,C2…共振器用コンデンサ C4,C5…LCトラップ用コンデンサ L1,L2…共振器用インダクタ L1a,L2a…共振器用インダクタの一部分 Q1,Q2…LC共振器 T1…入力側LCトラップ回路 T2…出力側LCトラップ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E070 AA05 AB01 CB13 5E082 AA01 AB03 BB01 BC39 DD07 FG26 GG10 LL02 LL15 MM22 MM24 5J024 AA01 BA11 CA04 CA10 DA04 DA21 DA25 DA34 EA03 EA06 KA03 5K011 DA02 DA27 JA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子および出力端子と、 前記入力端子と前記出力端子の間に電気的に接続された
    少なくとも二つのLC共振器と、 前記入力端子と前記LC共振器との間に電気的に接続さ
    れた入力側LCトラップ回路と、 前記出力端子と前記LC共振器との間に電気的に接続さ
    れた出力側LCトラップ回路とを備え、 前記入力端子に電気的に接続されたLC共振器を構成す
    るコイルの一部分が前記入力側LCトラップ回路を構成
    するコイルとして共用され、かつ、前記出力端子に電気
    的に接続されたLC共振器を構成するコイルの一部分が
    前記出力側LCトラップ回路を構成するコイルとして共
    用されていること、 を特徴とするLCフィルタ回路。
  2. 【請求項2】 複数の絶縁体層と共振器用コイル導体と
    共振器用コンデンサ導体とLCトラップ用コンデンサ導
    体とを積み重ねて構成した積層体と、 前記積層体の表面に設けた入力端子および出力端子と、 前記積層体内に前記共振器用コイル導体および共振器用
    コンデンサ導体にて構成された少なくとも二つのLC共
    振器と、 前記入力端子と前記LC共振器との間に電気的に接続さ
    れ、前記LCトラップ用コンデンサ導体と、前記LC共
    振器を構成する共振器用コイル導体の一部分とで構成さ
    れた入力側トラップと、 前記出力端子と前記LC共振器との間に電気的に接続さ
    れ、前記LCトラップ用コンデンサ導体と、前記LC共
    振器を構成する共振器用コイル導体の一部分とで構成さ
    れた出力側トラップと、 を備えたことを特徴とする積層型LCフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記共振器用コイル導体が前記絶縁体層
    に設けたインダクタ用ビアホールであり、該インダクタ
    用ビアホールは前記絶縁体層の積み重ね方向に連接し
    て、前記LC共振器のコイルを構成していることを特徴
    とする請求項2に記載の積層型LCフィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項2または請求項3に記載の積層型
    LCフィルタの少なくともいずれか一つを備えたことを
    特徴とするマルチプレクサ。
  5. 【請求項5】 請求項2または請求項3に記載の積層型
    LCフィルタ、もしくは、請求項4に記載のマルチプレ
    クサの少なくともいずれか一つを備えたことを特徴とす
    る無線通信装置。
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