JP2004187222A

JP2004187222A - 誘電体フィルタ

Info

Publication number: JP2004187222A
Application number: JP2002355021A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Wada; 俊之和田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】所望の減衰特性を得ることができ、しかも量産性に優れた誘電体フィルタを提供する。
【解決手段】誘電体層２に１／４波長ストリップライン共振器４ａ〜４ｃを配置し、これらストリップライン共振器とは異なる層に入力電極および出力電極５ａ、５ｂを設け、入力電極および出力電極の一部がストリップライン共振器４ａ、４ｂの一部と上下方向で対向するように配置し、ストリップライン共振器４ａ〜４ｃの上部および下部に対向配置する接地電極７ａ、７ｂを配置する。誘電体側面には前記接地電極と接続する側面接地電極８および入力電極５ａと出力電極５ｂと接続する側面入力電極６ａと側面出力電極６ｂを設けた各誘電体層を積層し燒結一体化した誘電体フィルタであって、ストリップライン共振器４ａ〜４ｃの間隔が、開放端と短絡端側とで異なり、さらに入力電極及び出力電極の電極幅が、それぞれの開放端側と側面入力電極側及び側面出力電極側とで異なる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型の誘電体フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、所定の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタとして用いられる誘電体フィルタとしては、例えば特許文献１に開示され、図６に示すような誘電体層内に少なくとも２本以上のストリップライン共振器を配置した構成のものが知られている。
図６の誘電体フィルタは、誘電体層２１、２２、２３を積層し貼り合わせた構造で、誘電体層２１上面および２３の下面には全面にアース電極３４ａ、３４ｂが形成されており、誘電体層２３には１／４波長ストリップライン共振器２７、２８が形成されている。１／４波長ストリップライン共振器２７、２８の一方端は側面短絡導体３３を介して電気的に接続して短絡端とし、他方端を電気的に接続することなく開放端としている。
【０００３】
１／４波長ストリップライン共振器２７、２８と同一面内には一端が側面に臨む入力電極パターン２９、出力電極パターン３０が形成されており、それぞれ入力端子電極３１、出力端子電極３２に接続している。
誘電体層２２には結合用導体２４が形成され、入力電極パターン２９と１／４波長ストリップライン共振器２７と対向するように配置されている。これらによって形成される静電容量を介して入力電極パターン２９と１／４波長ストリップライン共振器２７とが互いに電気的結合している。
また、誘電体層２２には結合用導体２６が形成され、出力電極パターン３０と１／４波長ストリップライン共振器２８と対向するように配置されている。これらによって形成される静電容量を介して出力電極パターン３０と１／４波長ストリップライン共振器２８とが互いに電気的結合している。
【０００４】
１／４波長ストリップライン共振器間では、短絡端側では電流が大きく磁気的な結合が支配的であり、開放端側では電位が大きく電気的な結合が支配的である。直線状の１／４波長ストリップライン共振器２７、２８を平行配置した場合には磁気的な結合が優勢となる。
【０００５】
１／４波長ストリップライン共振器間の電気的な結合を優勢にする場合には、１／４波長ストリップライン共振器２７、２８を配置した誘電体層とは異なる層２２に共振器間結合用電極２５を形成する。共振器間結合用電極２５は１／４波長ストリップライン共振器２７、２８の開放側端部と上下で対向する位置に配置することで１／４波長ストリップライン共振器との間に静電容量を形成し、共振器間の電気的な結合を優勢にする。
【０００６】
このような構成からなる誘電体フィルタにおいては、通過帯域より低域側または高域側の一方に減衰極が現れ、通過帯域外における減衰特性が良好となる。また、１／４波長ストリップライン共振器間の結合が磁気的な結合が優勢の場合、通過帯域より高域側に減衰極が現れ、電気的な結合が優勢の場合には通過帯域より低域側に減衰極が現れることが知られている。従って、１／４波長ストリップライン共振器２７、２８の間隔及び容量結合用電極２５の位置または形状を変更することにより、共振器間の結合関係を調整することで所望の減衰特性を得ることができる。
【０００７】
特許文献２には一対の１／４波長ストリップライン共振器の開放端側において所定の間隔をおいて設けた入力電極パターンと出力電極パターンとが容量性結合し、かつ一対の１／４波長ストリップライン共振器の間隙を伸長方向に変化させる、例えばストリップラインを階段状に変化させることにより、低域側又は高域側のいずれか一方側の２箇所に減衰極を形成することの出来る誘電体フィルタを開示している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−３２７３１１号公報
【特許文献２】
特開平８−１８１５０６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明するように、誘電体層内に少なくとも２本以上の１／４波長ストリップライン共振器を配置する誘電体フィルタにおいて、各共振器の配置や、容量結合用電極の位置及び形状を選定することによって、通過帯域付近に現れる減衰極の周波数を調整し、所望の減衰特性を得ることが可能である。
しかし、上記構造の誘電体フィルタの場合、共振器結合用電極を形成する誘電体層２２が積層ずれを起こした場合、容量結合用電極の位置がずれてしまい設計通りの減衰特性を得ることができないといった問題があった。
また、入力電極パターン及び出力電極パターンの上限は、入力端子電極や出力端子電極の電極幅により制限されており、その結果、入出力端子からみたインピーダンスの調整が大きく制限されるといった問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決し、所望の減衰特性を得ることができ、しかも量産性に優れた誘電体フィルタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体層内に少なくとも２本以上のストリップライン共振器を配置し、前記ストリップライン共振器とは異なる層に入力電極および出力電極を設け、前記入力電極および出力電極の一部が前記ストリップライン共振器のうち、最も入力端側に位置するストリップライン共振器と最も出力端側に位置するストリップライン共振器の一部と、上下方向で対向するように配置し、前記ストリップライン共振器の上部および下部に対向配置する接地電極を配置し、誘電体側面には前記接地電極と接続する側面接地電極および前記入力電極と出力電極と接続する側面入力電極と側面出力電極を設けた各誘電体層を積層し燒結一体化した誘電体フィルタであって、前記隣り合うストリップライン共振器の間隔が、開放端と短絡端側とで異なり、さらに前記入力電極及び／又は出力電極の電極幅が、それぞれの開放端側と側面側とで異なる誘電体フィルタである。
【００１２】
本発明の誘電体フィルタは、ストリップライン共振器が、一方端が開放端で他方端が短絡端からなる１／４波長ストリップライン共振器からなり、少なくとも１本以上の１／４波長ストリップライン共振器が段差形状を有していることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の誘電体フィルタは、隣接する１／４波長ストリップライン共振器の開放端側の間隔を短絡端側の間隔よりも狭くして、よって通過帯域よりも低域側に減衰極が得られるようにすることができる。
【００１４】
本発明の誘電体フィルタは、まずストリップライン共振器と入力電極および出力電極を異なる層に設けているが、これらの誘電体層に容量結合用電極を設けることなく、これらの層を積層し焼結一体化したものである。これにより積層ずれが無くなり減衰特性のばらつきが抑制される。また入力電極及び出力電極の電極幅は、開放端側と側面入力電極側あるいは開放端側と側面出力電極側とで異なるようにしたものである。これによりより大きな電気結合を形成することができ、入出力端子からみたインピーダンスの調整の幅が広がる。その結果、設計の自由度が高くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施形態を図１〜図５を用いて説明する。図１は、本発明に係る一実施例の分解斜視図であり、図２はその誘電体層２の一面の平面図である。図３は誘電体フィルタの斜視図である。図４はその等価回路図であり、図５は周波数特性を示す図である。
【００１６】
誘電体層２の一面は、図２に示すように直線状の電極パターン４ｂ及び開放端側に段差形状を有する電極パターン４ａ、４ｃを有し、この電極パターン４ａ、４ｂ、４ｃが１／４波長ストリップライン共振器を構成する。電極パターン４ａ、４ｂ、４ｃの一端は側面に達して短絡端となり、もう一端は開放端となる。また電極パターン４ａ、４ｃは、開放端側から長さＬの部分の間隔ｄ３、ｄ４が、短絡端側の間隔ｄ１、ｄ２より小さくなるような段差構造としている。
このような段差構造により、電位の大きい開放端側の間隔が小さくなり１／４波長ストリップライン共振器の線間容量が大きくなる。その結果１／４波長ストリップライン共振器間の結合は電気的な結合が優勢となる。
誘電体層２の上側には誘電体層１が積層される。誘電体層１の上面には両側面に臨むアース電極７が形成される。一方、誘電体層２の下側には誘電体層３が積層される。誘電体層３の上面には、一端が側面に達し、側面側と１／４波長ストリップライン共振器開放端側とで電極幅が異なる電極パターン５ａ、５ｂが形成される。電極パターン５ａ、５ｂは入力電極５ａ、出力電極５ｂを構成し、その幅広部は、それぞれ１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｃの一部と対向するように配置される。また、誘電体層３の下面には両側面に臨むアース電極７が形成される。この各誘電体層を積層して誘電体積層フィルタが構成される。
【００１７】
誘電体積層フィルタの斜視図を図３に示す。この積層体の側面には、上下のアースパターン電極７、及び１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｂ、４ｃの短絡端を接続する接続電極８が形成されており、それとは別の側面には、内部の電極パターン５ａ、５ｂと接続する入出力端子電極６ａ、６ｂが形成されている。したがって１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｂ、４ｃの短絡端はアース電極に接続される。また、入出力端子電極と接続する電極パターン５ａ、５ｂと１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｃは誘電体層２を介して静電容量を形成する。
【００１８】
この誘電体積層フィルタの等価回路図を図４に示す。この等価回路図において、静電容量Ｃ１は、内部電極パターン５ａと１／４波長ストリップライン共振器４ａとで形成され、静電容量Ｃ４は、内部電極５ｂと１／４波長ストリップライン共振器４ｃとで形成される。また、静電容量Ｃ２は、１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｂ間の電気的な結合を、静電容量Ｃ３は１／４波長ストリップライン共振器４ｂ、４ｃ間の電気的な結合を表す。Ｍ１は１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｂの磁気的な結合を、Ｍ２は１／４波長ストリップライン共振器４ｂ、４ｃの磁気的な結合を表す。
【００１９】
この誘電体積層フィルタを製造する場合、誘電体材料を用い、ドクターブレードでシート状に成形し、そのグリーンシート上に導体をスクリーン印刷する。そのスクリーン印刷されたグリーンシートを積層し、圧着させて、一体焼成して、積層体を構成する。そして、端子電極を印刷、焼付し、さらにメッキ等を施して形成する。また、誘電体のペーストと導体ペーストをそれぞれ印刷して構成することも出来る。この誘電体の比誘電率としては、７〜１００が好ましい。特に、２０〜１００が好ましい。パターン電極は、Ａｇペーストを印刷して形成した。Ａｇ以外でも、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等を用いても良い。
【００２０】
この誘電体積層フィルタは、１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｂ、４ｃの長さを変えることで共振周波数の調整が可能である。１／４波長ストリップライン共振器の間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４及び、狭間隔部長さＬにより減衰極を変動させることができる。また、入力電極５ａと出力電極５ｂの電極パターン幅広部の幅、長さを変えることで入出力端子からみたインピーダンスを調整することができる。その結果、外部回路とのインピーダンス整合を容易にとることができる。フィルタの周波数帯域幅は、１／４波長ストリップライン共振器４ａ、４ｂ、４ｃ上下の誘電体層の厚さを変えることで調整することができる。この誘電体積層フィルタでは、通過帯域より低域側に減衰極を発生させるため、１／４波長ストリップライン共振器間の短絡側間隔ｄ１、ｄ２より開放側間隔ｄ３、ｄ４を小さくしている。通過帯域より高域側に減衰極を発生させる場合にはｄ３、ｄ４とｄ１、ｄ２を同じか、或いはｄ３、ｄ４をｄ１、ｄ２より大きくすればよい。
また、入出力電極５ａ、５ｂの電極幅の１／４波長ストリップライン共振器開放端側の方が側面にある側面入力電極側あるいは側面出力電極側よりも広くするなど形状を変更することでインピーダンス調整が可能となる。あるいは共振器形状の変更等により、入出力端子からみたインピーダンスが変化した場合、外部回路とのインピーダンス整合をとるために、開放端側の幅を側面側の幅よりも狭くすることも可能である。
【００２１】
以上のように本発明では、１／４波長ストリップライン共振器間の短絡側間隔ｄ１、ｄ２より開放側間隔ｄ３、ｄ４を小さくすることで容量結合を優勢とし、通過帯域より低域側に減衰極を発生させるため、他の誘電体層に容量結合用電極を設ける必要がない。そのため、印刷の工数を低減できるとともに、焼結一体構造となし誘電体層の積層ずれによる減衰特性のばらつきを無くすことができる。また、入力電極５ａ、出力電極５ｂの電極幅を開放端側と側面側とで異ならせることで入出力端子からみたインピーダンスの調整の幅が広がり、設計の自由度が高くなる。
この誘電体積層フィルタは、主に携帯電話などに使用されて有効であり、バンドパスフィルタとして、特に有効である。このバンドパスフィルタとしては、１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ帯用において、特に有効である。
【００２２】
【実施例】
図１において、比誘電率が７０の誘電体材料を用い、誘電体層１の厚さを６００μｍ、誘電体層２の厚さを１５０μｍ、誘電体層３の厚さを４５０μｍとし、１／４波長ストリップライン共振器の間隔ｄ１、ｄ２を０．４５ｍｍ、ｄ３、ｄ４を０．２ｍｍ、Ｌを０．９ｍｍ、入力電極５ａ、出力電極５ｂの開放端側の電極幅０．６ｍｍ、側面側の電極幅０．４ｍｍとして、中心周波数が約２．１ＧＨｚのバンドパスフィルタを形成した。この実施例の外形寸法は、４．６×２．８ｍｍであった。この実施例の周波数特性を図５に示す。この図５に示すとおり、この実施例は、他の層に容量結合用電極を設けることなく通過帯域低域側に減衰極を得ることが確認できた。
【００２３】
【発明の効果】
以上に示したように、本発明によれば、特別な共振器間結合用電極を用いることなく所望の減衰特性を得ることができる。また、入力電極及び出力電極の開放端側と側面側の電極幅を異ならせることで、入出力端子からみたインピーダンスの調整の幅が広がる。それにより、積層ずれ等による減衰特性のばらつきが低減し、量産性に優れ、しかも設計の自由度の高い誘電体フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態例の誘電体フィルタを示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る誘電体フィルタの誘電体層の一面の平面図である。
【図３】本発明に係る誘電体フィルタの斜視図である。
【図４】本発明に係る誘電体フィルタの等価回路図である。
【図５】本発明の実施例による誘電体フィルタの周波数特性図である。
【図６】従来の誘電体フィルタの一例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１、２、３：誘電体層
４ａ、４ｂ、４ｃ：１／４波長ストリップライン共振器電極
５ａ：入力電極パターン
５ｂ：出力電極パターン
６ａ：側面入力端子電極
６ｂ：側面出力端子電極
７ａ、７ｂ、８：アースパターン電極

Claims

誘電体層内に少なくとも２本以上のストリップライン共振器を配置し、前記ストリップライン共振器とは異なる層に入力電極および出力電極を設け、前記入力電極および出力電極の一部が前記ストリップライン共振器のうち、最も入力端側に位置するストリップライン共振器と最も出力端側に位置するストリップライン共振器の一部と、上下方向で対向するように配置し、前記ストリップライン共振器の上部および下部に対向配置する接地電極を配置し、誘電体側面には前記接地電極と接続する側面接地電極および前記入力電極と出力電極と接続する側面入力電極と側面出力電極を設けた各誘電体層を積層し燒結一体化した誘電体フィルタであって、前記隣り合うストリップライン共振器の間隔が、開放端と短絡端側とで異なり、さらに前記入力電極及び／又は出力電極の電極幅が、それぞれの開放端側と側面側とで異なることを特徴とする誘電体フィルタ。
前記ストリップライン共振器が、一方端が開放端で他方端が短絡端からなる１／４波長ストリップライン共振器からなり、少なくとも１本以上の１／４波長ストリップライン共振器が段差形状を有することを特徴とする請求項１記載の誘電体フィルタ。
隣接する１／４波長ストリップライン共振器の開放端側の間隔を短絡端側の間隔よりも狭くして、よって通過帯域よりも低域側に減衰極が得られることを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体フィルタ。