JP2004153416A - Balanced lamination strip line filter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線LAN等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用される平衡型積層ストリップラインフィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の移動体通信機器等に使用されるフィルタは、移動体通信機器等の薄型化・小型化の要求に伴い、誘電体同軸型共振器を用いたフィルタから分布定数回路を共振器に用いた積層ストリップラインフィルタへと進展してきている。また、高周波増幅回路設計の観点からは、不平衡型回路は外部雑音などの影響を受け易いという問題があり、平衡型回路が採用されてきている。
【0003】
そして、この平衡型回路に接続する従来の平衡型積層ストリップラインフィルタとして、特開平11−317603号公報には、図8に透視斜視図および図9に断面図で示す構成のものが提案されている。
【0004】
図8および図9において、10は誘電体、11〜14は誘電体10内に配置された第1〜第4の共振器である。第1および第2の共振器11・12は相互に電磁界結合されて第1の一対の共振器15を構成し、第3および第4の共振器13・14は相互に電磁界結合されて第2の一対の共振器16を構成し、さらに第1の一対の共振器15と第2の一対の共振器16が互いに対面して面対称に誘電体10内に配置され、第1〜第4の共振器11〜14にはそれぞれ入力端子18a・18bおよび出力端子19a・19bが接続されて入力端子18a・18bで形成される平衡型の入力端子および出力端子19a・19bで形成される平衡型の出力端子を構成している。
【0005】
また、さらに第1の一対の共振器15と第2の一対の共振器16間の電気壁位置に接地導体17を配置する構成も提案されている。
【0006】
また図8および図9に示す従来の平衡型積層ストリップラインフィルタの別な構成例を図6に透視斜視図および図7に断面図で示す。
【0007】
図6および図7において、20a〜20fは誘電体層、20は誘電体であり、誘電体20は誘電体層20a〜20fが順次積層されて形成される。21〜24は誘電体20内に配置された第1〜第4の共振器である。
【0008】
第1および第2の共振器21・22は誘電体層20eを挟んでそれぞれの少なくとも一部が重なるように対向して配されることによって相互に電磁界結合されて第1の一対の共振器25を構成し、第3および第4の共振器23・24は誘電体層20bを挟んでそれぞれの少なくとも一部が重なるように対向して配されることによって相互に電磁界結合されて第2の一対の共振器26を構成し、さらに第1の一対の共振器25と第2の一対の共振器26が互いに対面して面対称に誘電体20内に配置され、第1〜第4の共振器21〜24にはそれぞれ入力端子28a・28bおよび出力端子29a・29bが接続されて入力端子28a・28bで形成される平衡型の入力端子および出力端子29a・29bで形成される平衡型の出力端子を構成している。
【0009】
また、さらに第1の一対の共振器25と第2の一対の共振器26間の電気壁位置に接地導体27を配置する構成も提案されている。
【0010】
そして、図6〜図9に示す従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおいて、第1の一対の共振器15(25)と第2の一対の共振器16(26)間に形成される電位零の電気壁によって外部雑音が相殺され、外部雑音に強い平衡型積層ストリップラインフィルタを実現していた。
【0011】
【特許文献1】
特開平11−317603号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおいては、図8および図9に示す構成の場合、第1および第2の共振器11・12と第3および第4の共振器13・14とがそれぞれ同一平面上に配されており、第1および第2の共振器11・12間と第3および第4の共振器13・14間で形成される電磁界結合はエッジ結合となり、大きな電磁界結合を実現できず、このため広帯域なフィルタ特性が実現できないという問題点があった。
【0013】
そして、この問題を解決する方法として、図6に透視斜視図および図7に断面図で示す構成のように、第1および第2の共振器21・22を誘電体層20eを挟んでそれぞれの少なくとも一部が重なるように対向して配するとともに、第3および第4の共振器23・24を誘電体層20bを挟んでそれぞれの少なくとも一部が重なるように対向して配することによって、第1および第2の共振器21・22間と第3および第4の共振器23・24間で形成される電磁界結合はブロードサイド結合となり、大きな電磁界結合を実現でき、この結果、広帯域なフィルタ特性を実現することができるが、この場合は順次積層される誘電体層20a〜20fの積層ズレによって第1および第2の共振器21・22間と第3および第4の共振器23・24間で形成される電磁界結合のバランスが崩れ、このためフィルタ特性の減衰極が変動するという問題点があった。
【0014】
本発明は上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、平衡型積層ストリップラインフィルタにおいて、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによるフィルタ特性の減衰極の変動を低減することができる広帯域な平衡型積層ストリップラインフィルタを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタは、第1の誘電体層と、前記第1の誘電体層の上に積層された第2の誘電体層と、前記第2の誘電体層の上に積層された第3の誘電体層と、前記第1の誘電体層の下面に配された第1の接地電極と、前記第1および第2の誘電体層の間に配された第1および第2の片端開放矩形状共振電極ならびに第1および第2の片端短絡矩形状共振電極と、前記第2および第3の誘電体層の間に配された第3および第4の片端開放矩形状共振電極ならびに第3および第4の片端短絡矩形状共振電極と、前記第3の誘電体層の上面に配された第2の接地電極とから成り、
前記第1〜第4の片端開放矩形状共振電極は略同一の形状を有し、前記第1および第3の片端開放矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されるとともに、前記第2および第4の片端開放矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配され、
前記第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極は略同一の形状を有し、前記第1および第3の片端短絡矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されるとともに、前記第2および第4の片端短絡矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配され、
前記第1および第2の接地電極は積層方向から見て前記第1〜第4の片端開放矩形状共振電極ならびに前記第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極を覆うように配され、
前記第1の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第1の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第1の共振器を形成し、
前記第2の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第2の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第2の共振器を形成し、
前記第3の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第3の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第3の共振器を形成し、
前記第4の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第4の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第4の共振器を形成し、
前記第1および第2の共振器ならびに前記第3および第4の共振器とが、前記第1〜第4の共振器の長さ方向と積層方向で構成される平面に関して面対称に配されるとともに、前記第1および第3の共振器に平衡型の入力端子ならびに前記第2および第4の共振器に平衡型の出力端子が電気的に接続されるか、または前記第1および第3の共振器に平衡型の出力端子ならびに前記第2および第4の共振器に平衡型の入力端子が電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【0016】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタによれば、第1および第3の共振器が第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように対向して配されるとともに、第2および第4の共振器が第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように対向して配されていることから、第1および第3の共振器間と第2および第4の共振器間で形成される電磁界結合はブロードサイド結合となり、大きな電磁界結合を実現でき、この結果、広帯域なフィルタ特性を実現することができる。
【0017】
また、第1および第2の共振器ならびに第3および第4の共振器とが、第1〜第4の共振器の長さ方向と積層方向で構成される平面に関して面対称に配されていることから、第1および第2の共振器間と第3および第4の共振器間に形成される電位零の電気壁によって外部雑音が相殺され、外部雑音に強い平衡型積層ストリップラインフィルタを実現することができるとともに、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれが発生した場合でも、第1および第3の共振器間で形成される電磁界結合と第2および第4の共振器間で形成される電磁界結合の増減の割合が一定となることから、第1および第3の共振器間で形成される電磁界結合と第2および第4の共振器間で形成される電磁界結合の増減によるフィルタ特性の減衰極の変動を互いに相殺させることが可能となり、フィルタ特性の減衰極の変動を低減することができる。
【0018】
また、本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタは、上記構成において、前記各接地電極が、または前記各片端短絡矩形状共振電極の短絡端および前記各接地電極が、前記誘電体層の内部に形成された貫通導体および/または側面に形成された側面導体により積層方向に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【0019】
これにより、積層された複数の誘電体層の内部に形成する平衡型積層ストリップラインフィルタの設計自由度が向上するとともに、小型で高性能な平衡型積層ストリップラインフィルタを提供することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタを図面を参照しつつ説明する。
【0021】
図1は本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例を示す透視斜視図であり、図2は図1を積層方向から見た透視平面図、図3は図2におけるa−a’線断面図である。図1〜図3において、31は第1の誘電体層、32は第1の誘電体層31の上に積層された第2の誘電体層、33は第2の誘電体層32の上に積層された第3の誘電体層、40は第1の誘電体層31の下面に配された第1の接地電極、41は第3の誘電体層33の上面に配された第2の接地電極、42および43はそれぞれ第1および第2の誘電体層31・32の間に配した第1および第2の片端開放矩形状共振電極、44および45はそれぞれ第1および第2の誘電体層31・32の間に配した第1および第2の片端短絡矩形状共振電極、46および47はそれぞれ第2および第3の誘電体層32・33の間に配した第3および第4の片端開放矩形状共振電極、48および49はそれぞれ第2および第3の誘電体層32・33の間に配した第3および第4の片端短絡矩形状共振電極、50は第1〜第4の片端開放矩形状共振電極42・43・46・47のそれぞれの開放端、51は第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49のそれぞれの短絡端である。
【0022】
そして、図1〜図3に示すように、第1〜第4の片端開放矩形状共振電極42・43・46・47は略同一の形状を有し、第1および第3の片端開放矩形状共振電極42・46は第2の誘電体層32を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されるとともに、第2および第4の片端開放矩形状共振電極43・47は第2の誘電体層32を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されている。また、第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49は略同一の形状を有し、第1および第3の片端短絡矩形状共振電極44・48は第2の誘電体層32を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されるとともに、第2および第4の片端短絡矩形状共振電極45・49は第2の誘電体層32を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されている。また、第1および第2の接地電極40・41は積層方向から見て第1〜第4の片端開放矩形状共振電極42・43・46・47ならびに第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49を覆うように配されている。
【0023】
そして、第1の片端開放矩形状共振電極42の開放端50と反対側の端部と、第1の片端短絡矩形状共振電極44の短絡端51と反対側の端部とを電気的に接続して第1の共振器71を形成し、
第2の片端開放矩形状共振電極43の開放端50と反対側の端部と、第2の片端短絡矩形状共振電極45の短絡端51と反対側の端部とを電気的に接続して第2の共振器72を形成し、
第3の片端開放矩形状共振電極46の開放端50と反対側の端部と、第3の片端短絡矩形状共振電極48の短絡端51と反対側の端部とを電気的に接続して第3の共振器73を形成し、
第4の片端開放矩形状共振電極47の開放端50と反対側の端部と、第4の片端短絡矩形状共振電極49の短絡端51と反対側の端部とを電気的に接続して第4の共振器74を形成している。
【0024】
そして、さらに、第1および第2の共振器71・72ならびに第3および第4の共振器73・74とが、第1〜第4の共振器71〜74の長さ方向と積層方向で構成される平面に関して面対称に配されるとともに、第1および第3の共振器71・73に平衡型の入力端子61a・61bが電気的に接続され、第2および第4の共振器72・74に平衡型の出力端子62a・62bが電気的に接続されている。
【0025】
そして、平衡型の入力端子61a・61bおよび平衡型の出力端子62a・62bに外部平衡回路が電気的に接続され、平衡型の入力端子61a・61bに互いに位相が180°異なる高周波信号が入力され、平衡型の出力端子62a・62bから互いに位相が180°異なる高周波信号が出力される。
【0026】
このような構成の本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタは、第1および第2の接地電極40・41間、または第1および第2の接地電極40・41および第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49の短絡端51を積層方向に電気的に接続する接地接続導体、および接続導体として誘電体層の内部に形成された貫通導体(図示せず)および/または側面に形成された側面導体(図示せず)を用いて構成することにより、3次元的な配線設計が可能となり、積層された複数の誘電体層の内部に形成する平衡型積層ストリップラインフィルタの設計自由度が向上するので、小型で高性能な平衡型積層ストリップラインを提供することができる。
【0027】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタを形成するに当たり、第1〜第3の誘電体層31〜33、第1および第2の接地電極40・41、第1〜第4の片端開放矩形状共振電極42・43・46・47、第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49は、周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料・形態のものを使用することができる。
【0028】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタに用いる第1〜第3の誘電体層31〜33としては、例えばアルミナセラミックス・ムライトセラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン;PTFE)・四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂;ETFE)・四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂;PFA)等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂・ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。これらの材料による第1〜第3の誘電体層31〜33の形状や寸法(厚みや幅・長さ)は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【0029】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける第1および第2の接地電極40・41、第1〜第4の片端開放矩形状共振電極42・43・46・47、第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49、貫通導体は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばCu層・Mo−Mnのメタライズ層上にNiメッキ層およびAuメッキ層を被着させたもの・Wのメタライズ層上にNiメッキ層およびAuメッキ層を被着させたもの・Cr−Cu合金層・Cr−Cu合金層上にNiメッキ層およびAuメッキ層を被着させたもの・Ta2N層上にNi−Cr合金層およびAuメッキ層を被着させたもの・Ti層上にPt層およびAuメッキ層を被着させたもの、またはNi−Cr合金層上にPt層およびAuメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅も、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【0030】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタに用いる第1〜第3の誘電体層31〜33の作製にあたっては、例えば誘電体層がガラスセラミックスから成る場合であれば、まず誘電体層となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して貫通導体となる貫通孔を形成した後、スクリーン印刷法によりCu等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、所定の伝送線路パターンおよびその他の導体層のパターンを印刷塗布する。次に、850〜1000℃で焼成を行ない、最後に外表面に露出している導体層上にNiメッキおよびAuメッキを施す。
【0031】
図1〜図3に示す構成の本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタならびに図6および図7に示す従来の平衡型積層ストリップラインフィルタは、同一のフィルタ特性を実現でき、図4はその代表的なフィルタ特性を示したものである。図4において横軸は周波数(単位:GHz)を、縦軸は挿入損失(単位:dB)を、frは減衰極を表す。
【0032】
図5は、図1〜図3に示す構成の本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタならびに図6および図7に示す従来の平衡型積層ストリップラインフィルタの構造モデルを3次元電磁界解析シミュレータで作成し、幅方向の積層ずれ量として±100μmを考慮した場合のシミュレーション結果における減衰極frの変化量を示す各線図である。
【0033】
例えば、図1〜図3に示す構成の本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタにおけるシミュレーションの場合、第1〜第3の誘電体層31〜33の厚みをそれぞれ0.10mm、第1〜第4の片端開放矩形状共振電極42・43・46・47の各共振電極の幅W1と長さL1をそれぞれW1=1.11mmとL1=2.26mm、第1および第3の片端開放矩形状共振電極42・46ならびに第2および第4の片端開放矩形状共振電極43・47が積層方向から見て重なる部分の幅W2をW2=0.54mm、第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49の各共振電極の幅W3と長さL2をそれぞれW3=1.16mmとL2=2.26mm、第1および第3の片端短絡矩形状共振電極44・48ならびに第2および第4の片端短絡矩形状共振電極45・49が積層方向から見て重なる部分の幅W4をW4=0.30mmとしている。そして、第1および第2の共振器71・72がある面と第3および第4の共振器73・74がある面とが幅方向に積層ずれした量として±100μmを考慮した場合についてシミュレーションを実施した。また、図6および図7に示す従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおいても、同様の構造モデルを3次元電磁界解析シミュレータで作成し、幅方向の積層ずれ量として±100μmを考慮した場合についてシミュレーションを実施した。各シミュレーションの際に用いた各誘電体層の比誘電率は10に設定した。
【0034】
図5において、横軸は幅方向の積層ずれ量(単位:μm)を、縦軸は減衰極frの変化量(単位:MHz)を表し、各特性曲線は、Aが図1〜図3に示す本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける結果を、Bが図6および図7に示す従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける結果を示している。
【0035】
図5に示す結果から明らかなように、本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタによれば、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによる、フィルタ特性の減衰極の変動を低減することができる。
【0036】
例えば、積層ずれ量−100μmにおける減衰極frの変化量についてみると、A…減衰極frの変化量:−8MHz
B…減衰極frの変化量:−192MHz
であり、従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける結果(B)に比べて、本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける結果(A)は、減衰極frの変化量を低減することができることが分かる。
【0037】
また、図1〜図3に示す構成の本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタによれば、第1および第3の共振器71・73が第2の誘電体層32を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように対向して配されるとともに、第2および第4の共振器72・74が第2の誘電体層32を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように対向して配されていることから、第1および第3の共振器71・73間と第2および第4の共振器72・74間で形成される電磁界結合はブロードサイド結合となり、大きな電磁界結合を実現できるので、広帯域なフィルタ特性を実現することができる。
【0038】
また、第1および第2の共振器71・72ならびに第3および第4の共振器73・74とが、第1〜第4の共振器71〜74の長さ方向と積層方向で構成される平面に関して面対称に配されていることから、平衡型の入力端子61a・61bに互いに位相が180°異なる高周波信号が入力され、平衡型の出力端子62a・62bから互いに位相が180°異なる高周波信号が出力されたとき、上記の対称面は常に零電位となり、第1および第2の共振器71・72間と第3および第4の共振器73・74間に電位零の仮想的な電気壁が形成されるので外部雑音が第1〜第4の共振器71〜74に作用しても互いに相殺され、外部雑音に強い平衡型積層ストリップラインフィルタを実現することができる。
【0039】
また、本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタは、上記構成において、第1および第2の接地電極40・41を積層方向に電気的に接続する接地接続導体および第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極44・45・48・49の短絡端51を積層方向に電気的に接続する接続導体が誘電体層の内部に形成された貫通導体および/または側面に形成された側面導体であることを特徴とするものであり、これにより、積層された複数の誘電体層の内部に形成する平衡型積層ストリップラインフィルタの設計自由度が向上するとともに、小型で高性能な平衡型積層ストリップラインフィルタを提供することができる。
【0040】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
【0041】
【発明の効果】
本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタによれば、第1および第3の共振器が第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように対向して配されるとともに、第2および第4の共振器が第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように対向して配されていることから、第1および第3の共振器間と第2および第4の共振器間で形成される電磁界結合はブロードサイド結合となり、大きな電磁界結合を実現でき、この結果、広帯域なフィルタ特性を実現することができる。
【0042】
また、第1および第2の共振器ならびに第3および第4の共振器とが、第1〜第4の共振器の長さ方向と積層方向で構成される平面に関して面対称に配されていることから、第1および第2の共振器間と第3および第4の共振器間に形成される電位零の電気壁によって外部雑音が相殺され、外部雑音に強い平衡型積層ストリップラインフィルタを実現することができるとともに、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれが発生した場合でも、第1および第3の共振器間で形成される電磁界結合と第2および第4の共振器間で形成される電磁界結合の増減の割合が一定となることから、第1および第3の共振器間で形成される電磁界結合と第2および第4の共振器間で形成される電磁界結合の増減によるフィルタ特性の減衰極の変動を互いに相殺させることが可能となり、フィルタ特性の減衰極の変動を低減することができる。
【0043】
また、本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタは、上記構成において、各接地電極が、または各片端短絡矩形状共振電極の短絡端および各接地電極が、誘電体層の内部に形成された貫通導体および/または側面に形成された側面導体により積層方向に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【0044】
これにより、積層された複数の誘電体層の内部に形成する平衡型積層ストリップラインフィルタの設計自由度が向上するとともに、小型で高性能な平衡型積層ストリップラインを提供することができる。
【0045】
以上のように、本発明によれば、平衡型積層ストリップラインフィルタにおいて、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによるフィルタ特性の減衰極の変動を低減することができる広帯域な平衡型積層ストリップラインフィルタを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図2】本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例を示す透視平面図である。
【図3】本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例を示す図2におけるa−a’線断面図である。
【図4】本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタおよび従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける挿入損失の例を示す線図である。
【図5】本発明の平衡型積層ストリップラインフィルタおよび従来の平衡型積層ストリップラインフィルタにおける幅方向の積層ずれ量に対する、減衰極の変化量の例を示す線図である。
【図6】従来の平衡型積層ストリップラインフィルタの例を示す透視斜視図である。
【図7】従来の平衡型積層ストリップラインフィルタの例を示す断面図である。
【図8】従来の平衡型積層ストリップラインフィルタの他の例を示す透視斜視図である。
【図9】従来の平衡型積層ストリップラインフィルタの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
31・・・第1の誘電体層
32・・・第2の誘電体層
33・・・第3の誘電体層
40・・・第1の接地電極
41・・・第2の接地電極
42・・・第1の片端開放矩形状共振電極
43・・・第2の片端開放矩形状共振電極
44・・・第1の片端短絡矩形状共振電極
45・・・第2の片端短絡矩形状共振電極
46・・・第3の片端開放矩形状共振電極
47・・・第4の片端開放矩形状共振電極
48・・・第3の片端短絡矩形状共振電極
49・・・第4の片端短絡矩形状共振電極
50・・・開放端
51・・・短絡端
61a、61b・・・平衡型の入力端子
62a、62b・・・平衡型の出力端子
71・・・第1の共振器
72・・・第2の共振器
73・・・第3の共振器
74・・・第4の共振器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a balanced laminated strip line filter used in, for example, wireless communication devices such as mobile phones and wireless LANs, and various other communication devices.
[0002]
[Prior art]
In recent years, filters used in mobile communication devices such as mobile phones have been resonating from distributed filters using filters using dielectric coaxial resonators in response to demands for thinner and smaller mobile communication devices. To the multilayer stripline filter used in the vessel. Further, from the viewpoint of high-frequency amplifier circuit design, unbalanced circuits have a problem that they are easily affected by external noise and the like, and balanced circuits have been adopted.
[0003]
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-317603 proposes a conventional balanced-type laminated stripline filter connected to this balanced-type circuit having a configuration shown in a perspective view in FIG. 8 and a sectional view in FIG. I have.
[0004]
8 and 9,
[0005]
Further, a configuration has been proposed in which a
[0006]
Another configuration example of the conventional balanced type multilayer stripline filter shown in FIGS. 8 and 9 is shown in a perspective perspective view in FIG. 6 and a sectional view in FIG.
[0007]
6 and 7, 20a to 20f are dielectric layers, 20 is a dielectric, and the dielectric 20 is formed by sequentially laminating the
[0008]
The first and
[0009]
Further, a configuration has been proposed in which a
[0010]
Then, in the conventional balanced-type laminated strip line filter shown in FIGS. 6 to 9, the potential of zero potential formed between the first pair of resonators 15 (25) and the second pair of resonators 16 (26) is reduced. External noise is canceled by the electric wall, and a balanced multilayer stripline filter that is strong against external noise has been realized.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-11-317603
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional balanced multilayer strip line filter, in the case of the configuration shown in FIGS. 8 and 9, the first and
[0013]
As a method of solving this problem, as shown in a perspective view of FIG. 6 and a sectional view of FIG. 7, the first and
[0014]
The present invention has been devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a balanced laminated strip line filter having a filter characteristic attenuation pole due to a lamination shift generated in a step of laminating a plurality of dielectric layers. An object of the present invention is to provide a broadband balanced multilayer stripline filter capable of reducing fluctuations.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The balanced laminated strip line filter according to the present invention includes a first dielectric layer, a second dielectric layer laminated on the first dielectric layer, and a second dielectric layer on the second dielectric layer. A laminated third dielectric layer, a first ground electrode disposed on the lower surface of the first dielectric layer, and first and second dielectric layers disposed between the first and second dielectric layers. A second open-ended rectangular resonant electrode, first and second open-ended rectangular resonant electrodes, and third and fourth open-ended rectangular shapes disposed between the second and third dielectric layers; A resonant electrode, third and fourth one-end short-circuited rectangular resonant electrodes, and a second ground electrode disposed on the upper surface of the third dielectric layer;
The first to fourth one-end open rectangular resonance electrodes have substantially the same shape, and the first and third one-end open rectangular resonance electrodes are at least one of each having the second dielectric layer interposed therebetween. Portions are arranged in parallel so as to overlap each other when viewed from the laminating direction, and the second and fourth one-end open rectangular resonance electrodes have at least a part of each of the second dielectric layers sandwiching the second dielectric layer from the laminating direction. Arranged in parallel so that they look
The first to fourth single-ended short-circuited rectangular resonant electrodes have substantially the same shape, and the first and third single-ended short-circuited rectangular resonant electrodes are at least one of each having the second dielectric layer interposed therebetween. Portions are arranged in parallel so as to overlap when viewed from the laminating direction, and at least a part of each of the second and fourth one-end short-circuited rectangular resonant electrodes is arranged from the laminating direction with the second dielectric layer interposed therebetween. Arranged in parallel so that they look
The first and second ground electrodes are disposed so as to cover the first to fourth single-ended rectangular resonant electrodes and the first to fourth single-ended short-circuited rectangular resonant electrodes as viewed from the lamination direction,
An end opposite to the open end of the first one-end open rectangular resonance electrode and an end opposite to the short-circuit end of the first one-end short-circuit rectangular resonance electrode are electrically connected to each other to form a first end. Forming a resonator of
An end of the second one-end open rectangular resonance electrode opposite to the open end and an end of the second one-end short-circuit rectangular resonance electrode opposite to the short-circuit end are electrically connected to form a second end. Forming a resonator of
An end of the third one-end open rectangular resonance electrode opposite to the open end and an end of the third one-end short-circuit rectangular resonance electrode opposite to the short-circuit end are electrically connected to form a third end. Forming a resonator of
By electrically connecting an end of the fourth one-end open rectangular resonance electrode opposite to the open end and an end of the fourth one-end short-circuit rectangular resonance electrode opposite to the short-circuit end, a fourth end is formed. Forming a resonator of
The first and second resonators and the third and fourth resonators are arranged plane-symmetrically with respect to a plane formed in the length direction and the stacking direction of the first to fourth resonators. And a balanced input terminal is electrically connected to the first and third resonators and a balanced output terminal is electrically connected to the second and fourth resonators, or the first and third resonators are connected to each other. A balanced output terminal is electrically connected to the resonator, and a balanced input terminal is electrically connected to the second and fourth resonators.
[0016]
According to the balanced multilayer strip line filter of the present invention, the first and third resonators are arranged to face each other with the second dielectric layer interposed therebetween so that at least a part of each of the resonators overlaps when viewed from the stacking direction. In addition, since the second and fourth resonators are disposed so as to at least partially overlap each other with the second dielectric layer interposed therebetween when viewed from the lamination direction, the first and third resonators are arranged. The electromagnetic field coupling formed between the resonators and between the second and fourth resonators is broadside coupling, so that a large electromagnetic field coupling can be realized, and as a result, a wide band filter characteristic can be realized.
[0017]
Further, the first and second resonators and the third and fourth resonators are arranged plane-symmetrically with respect to a plane formed in the length direction and the stacking direction of the first to fourth resonators. Therefore, external noise is canceled by the zero potential electric wall formed between the first and second resonators and between the third and fourth resonators, and a balanced laminated strip line filter resistant to external noise is realized. And the electromagnetic coupling formed between the first and third resonators and the second and fourth resonances can be performed even if a lamination shift occurs in the step of laminating the plurality of dielectric layers. Since the rate of increase and decrease of the electromagnetic field coupling formed between the devices is constant, the electromagnetic field coupling formed between the first and third resonators and the electromagnetic field coupling formed between the second and fourth resonators are formed. Attenuation pole of filter characteristics due to increase and decrease of electromagnetic field coupling It becomes possible to offset the variation with each other, it is possible to reduce the variation of the attenuation pole of the filter characteristics.
[0018]
Further, in the above-mentioned configuration, the grounding electrode, or the short-circuited end of each of the short-circuited rectangular resonant electrodes and the grounding electrode may be formed inside the dielectric layer. Characterized in that they are electrically connected in the stacking direction by the through conductors and / or side conductors formed on the side surfaces.
[0019]
Thus, the degree of freedom in designing a balanced multilayer stripline filter formed inside a plurality of stacked dielectric layers is improved, and a compact, high-performance balanced multilayer stripline filter can be provided.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a balanced laminated strip line filter of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a perspective perspective view showing an example of an embodiment of a balanced laminated strip line filter of the present invention, FIG. 2 is a perspective plan view of FIG. 1 viewed from the lamination direction, and FIG. 3 is aa in FIG. FIG. 1 to 3,
[0022]
As shown in FIGS. 1 to 3, the first to fourth one-end open rectangular
[0023]
Then, an end of the first one-end open
An end of the second one-end open
An end of the third one-end open
An end of the fourth one-end open
[0024]
Further, the first and
[0025]
An external balanced circuit is electrically connected to the
[0026]
The balanced type laminated strip line filter of the present invention having such a configuration is capable of short-circuiting between the first and
[0027]
In forming the balanced laminated strip line filter of the present invention, first to third
[0028]
The first to third
[0029]
The first and
[0030]
In manufacturing the first to third
[0031]
The balanced multilayer strip line filter of the present invention having the configuration shown in FIGS. 1 to 3 and the conventional balanced multilayer strip line filter shown in FIGS. 6 and 7 can realize the same filter characteristics, and FIG. FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency (unit: GHz), the vertical axis represents insertion loss (unit: dB), and fr represents an attenuation pole.
[0032]
FIG. 5 shows a structure model of the balanced multilayer strip line filter of the present invention having the configuration shown in FIGS. 1 to 3 and a conventional balanced multilayer strip line filter shown in FIGS. 6 and 7 created by a three-dimensional electromagnetic field analysis simulator. FIG. 9 is a diagram illustrating the amount of change in the attenuation pole fr in the simulation result when ± 100 μm is considered as the amount of stacking deviation in the width direction.
[0033]
For example, in the case of the simulation in the balanced laminated strip line filter of the present invention having the configuration shown in FIGS. 1 to 3, the thicknesses of the first to third
[0034]
In FIG. 5, the horizontal axis represents the amount of lamination displacement (unit: μm) in the width direction, and the vertical axis represents the amount of change (unit: MHz) of the attenuation pole fr. B shows the result of the balanced multilayer strip line filter of the present invention, and B shows the result of the conventional balanced multilayer strip line filter shown in FIGS. 6 and 7.
[0035]
As is clear from the results shown in FIG. 5, according to the balanced multilayer strip line filter of the present invention, the variation in the attenuation pole of the filter characteristics due to the lamination displacement occurring in the step of laminating a plurality of dielectric layers is reduced. be able to.
[0036]
For example, looking at the variation of the attenuation pole fr when the stacking deviation is −100 μm, A: variation of the attenuation pole fr: −8 MHz
B: Amount of change in attenuation pole fr: -192 MHz
It can be seen that the result (A) of the balanced multilayer strip line filter of the present invention can reduce the amount of change in the attenuation pole fr as compared with the result (B) of the conventional balanced multilayer strip line filter. .
[0037]
Further, according to the balanced multilayer stripline filter of the present invention having the configuration shown in FIGS. 1 to 3, the first and
[0038]
Further, the first and
[0039]
Further, in the above-described balanced multilayer strip line filter according to the present invention, the ground connection conductor for electrically connecting the first and
[0040]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements may be made without departing from the spirit of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
According to the balanced multilayer strip line filter of the present invention, the first and third resonators are arranged to face each other with the second dielectric layer interposed therebetween so that at least a part of each of the resonators overlaps when viewed from the stacking direction. In addition, since the second and fourth resonators are disposed so as to at least partially overlap each other with the second dielectric layer interposed therebetween when viewed from the lamination direction, the first and third resonators are arranged. The electromagnetic field coupling formed between the resonators and between the second and fourth resonators is broadside coupling, so that a large electromagnetic field coupling can be realized, and as a result, a wide band filter characteristic can be realized.
[0042]
Further, the first and second resonators and the third and fourth resonators are arranged plane-symmetrically with respect to a plane formed in the length direction and the stacking direction of the first to fourth resonators. Therefore, external noise is canceled by the zero potential electric wall formed between the first and second resonators and between the third and fourth resonators, and a balanced laminated strip line filter resistant to external noise is realized. And the electromagnetic coupling formed between the first and third resonators and the second and fourth resonances can be performed even if a lamination shift occurs in the step of laminating the plurality of dielectric layers. Since the rate of increase and decrease of the electromagnetic field coupling formed between the devices is constant, the electromagnetic field coupling formed between the first and third resonators and the electromagnetic field coupling formed between the second and fourth resonators are formed. Attenuation pole of filter characteristics due to increase / decrease of electromagnetic field coupling It becomes possible to offset the variation with each other, it is possible to reduce the variation of the attenuation pole of the filter characteristics.
[0043]
Further, in the balanced laminated strip line filter of the present invention, in the above-described configuration, each of the ground electrodes, or the short-circuited end of each one-end short-circuited rectangular resonance electrode and each of the ground electrodes are formed in a through conductor formed inside the dielectric layer. And / or electrically connected in the laminating direction by side conductors formed on the side surfaces.
[0044]
Thus, the degree of freedom in designing a balanced multilayer strip line filter formed inside a plurality of stacked dielectric layers is improved, and a compact and high-performance balanced multilayer strip line can be provided.
[0045]
As described above, according to the present invention, in a balanced multilayer stripline filter, a wideband balanced filter capable of reducing the variation of the attenuation pole of the filter characteristic due to the lamination shift generated in the step of laminating a plurality of dielectric layers. It was possible to provide a type laminated strip line filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a balanced laminated strip line filter of the present invention.
FIG. 2 is a perspective plan view showing an example of an embodiment of a balanced laminated strip line filter of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG. 2 showing an example of an embodiment of the balanced laminated strip line filter of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of insertion loss in the balanced laminated strip line filter of the present invention and a conventional balanced laminated strip line filter.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a variation amount of an attenuation pole with respect to a lamination displacement amount in a width direction in a balanced multilayer strip line filter of the present invention and a conventional balanced multilayer strip line filter.
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional balanced-type laminated strip line filter.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional balanced multilayer strip line filter.
FIG. 8 is a perspective view showing another example of a conventional balanced-type laminated strip line filter.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of a conventional balanced multilayer strip line filter.
[Explanation of symbols]
31 first dielectric layer
32: second dielectric layer
33... Third dielectric layer
40... First ground electrode
41 ... second ground electrode
42... 1st open-ended rectangular resonant electrode
43... Second second open-ended rectangular resonant electrode
44... First one-end short-circuited rectangular resonance electrode
45... Second second-end short-circuited rectangular resonant electrode
46... Third third open-ended rectangular resonant electrode
47 Fourth open-ended rectangular resonant electrode
48 third third-end short-circuited rectangular resonant electrode
49... Fourth one-end short-circuited rectangular resonance electrode
50 ... open end
51 ・ ・ ・ Short-circuit end
61a, 61b ... balanced input terminals
62a, 62b ... balanced output terminals
71... First resonator
72... Second resonator
73... Third resonator
74... Fourth resonator
Claims (2)
前記第1〜第4の片端開放矩形状共振電極は略同一の形状を有し、前記第1および第3の片端開放矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されるとともに、前記第2および第4の片端開放矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配され、
前記第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極は略同一の形状を有し、前記第1および第3の片端短絡矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配されるとともに、前記第2および第4の片端短絡矩形状共振電極は前記第2の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に配され、
前記第1および第2の接地電極は積層方向から見て前記第1〜第4の片端開放矩形状共振電極ならびに前記第1〜第4の片端短絡矩形状共振電極を覆うように配され、
前記第1の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第1の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第1の共振器を形成し、
前記第2の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第2の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第2の共振器を形成し、
前記第3の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第3の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第3の共振器を形成し、
前記第4の片端開放矩形状共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第4の片端短絡矩形状共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第4の共振器を形成し、
前記第1および第2の共振器ならびに前記第3および第4の共振器とが、前記第1〜第4の共振器の長さ方向と積層方向で構成される平面に関して面対称に配されるとともに、前記第1および第3の共振器に平衡型の入力端子ならびに前記第2および第4の共振器に平衡型の出力端子が電気的に接続されるか、または前記第1および第3の共振器に平衡型の出力端子ならびに前記第2および第4の共振器に平衡型の入力端子が電気的に接続されていることを特徴とする平衡型積層ストリップラインフィルタ。A first dielectric layer, a second dielectric layer laminated on the first dielectric layer, a third dielectric layer laminated on the second dielectric layer, A first ground electrode disposed on the lower surface of the first dielectric layer; a first and second one-end open rectangular resonance electrode disposed between the first and second dielectric layers; 1st and 2nd one-end short-circuited rectangular resonance electrodes, 3rd and 4th one-end open rectangular resonance electrodes arranged between the second and third dielectric layers, and 3rd and 4th one-end short-circuited A rectangular resonance electrode, and a second ground electrode disposed on the upper surface of the third dielectric layer,
The first to fourth one-end open rectangular resonance electrodes have substantially the same shape, and the first and third one-end open rectangular resonance electrodes are at least one of each having the second dielectric layer interposed therebetween. Portions are arranged in parallel so as to overlap each other when viewed from the laminating direction, and the second and fourth one-end open rectangular resonance electrodes have at least a part of each of the second dielectric layers sandwiching the second dielectric layer from the laminating direction. Arranged in parallel so that they look
The first to fourth single-ended short-circuited rectangular resonant electrodes have substantially the same shape, and the first and third single-ended short-circuited rectangular resonant electrodes are at least one of each having the second dielectric layer interposed therebetween. Portions are arranged in parallel so as to overlap when viewed from the laminating direction, and at least a part of each of the second and fourth one-end short-circuited rectangular resonant electrodes is arranged from the laminating direction with the second dielectric layer interposed therebetween. Arranged in parallel so that they look
The first and second ground electrodes are disposed so as to cover the first to fourth single-ended rectangular resonant electrodes and the first to fourth single-ended short-circuited rectangular resonant electrodes as viewed from the lamination direction,
An end opposite to the open end of the first one-end open rectangular resonance electrode and an end opposite to the short-circuit end of the first one-end short-circuit rectangular resonance electrode are electrically connected to each other to form a first end. Forming a resonator of
An end of the second one-end open rectangular resonance electrode opposite to the open end and an end of the second one-end short-circuit rectangular resonance electrode opposite to the short-circuit end are electrically connected to form a second end. Forming a resonator of
An end of the third one-end open rectangular resonance electrode opposite to the open end and an end of the third one-end short-circuit rectangular resonance electrode opposite to the short-circuit end are electrically connected to form a third end. Forming a resonator of
By electrically connecting an end of the fourth one-end open rectangular resonance electrode opposite to the open end and an end of the fourth one-end short-circuit rectangular resonance electrode opposite to the short-circuit end, a fourth end is formed. Forming a resonator of
The first and second resonators and the third and fourth resonators are arranged plane-symmetrically with respect to a plane formed in the length direction and the stacking direction of the first to fourth resonators. And a balanced input terminal is electrically connected to the first and third resonators and a balanced output terminal is electrically connected to the second and fourth resonators, or the first and third resonators are connected to each other. A balanced laminated strip line filter, wherein a balanced output terminal is electrically connected to the resonator and a balanced input terminal is electrically connected to the second and fourth resonators.
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