JP2004282676A - 積層ストリップラインフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】順次積層された第1〜第3の誘電体層内40〜42に、第1および第2の共振器が第2の誘電体層41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、第1および第3の誘電体層に入力または出力の電極端子に接続されている貫通導体を有している積層ストリップラインフィルタである。
【選択図】 図1
Description
【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。
【0003】
この積層ストリップラインフィルタは、特許文献1に、図4に透視斜視図、および図5に透視平面図、図6に図5におけるb−b’線断面図で示す構成のものが提案されている。
【0004】
図4〜図6において、10は第1の誘電体層、11は第1の誘電体層10の上に積層された第2の誘電体層、12は第2の誘電体層11の上に積層された第3の誘電体層、20は第1の誘電体層10の下面に配された第1の接地電極、21は第3の誘電体層12の上面に配された第2の接地電極、22および23は第1および第2の誘電体層10・11の間に配した第1の片端開放矩形状共振電極および第1の片端短絡矩形状共振電極、24および25は第2および第3の誘電体層11・12の間に配した第2の片端開放矩形状共振電極および第2の片端短絡矩形状共振電極、26は第1および第2の片端開放矩形状共振電極22・24のそれぞれの開放端、27は第1および第2の片端短絡矩形状共振電極23・25のそれぞれの短絡端、28は第1の片端開放矩形状共振電極22に接続された入力(出力)電極、29は第2の片端開放矩形状共振電極24に接続された入力(出力)電極である。
【0005】
そして、図5および図6のWAおよびWBに示すように、第1および第2の片端開放矩形状共振電極22・24は第2の誘電体層11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おり、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極23・25は第2の誘電体層11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20・21は積層方向から見て第1および第2の片端開放矩形状共振電極22・24ならびに第1および2の片端短絡矩形状共振電極23・25を覆うように配されている。
【0006】
そして、第1の片端開放矩形状共振電極22の開放端26と反対側の端部と、第1の片端短絡矩形状共振電極23の短絡端27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、
第2の片端開放矩形状共振電極24の開放端26と反対側の端部と、第2の片端短絡矩形状共振電極25の短絡端27と反対側の端部とを電気的に接続して第2の共振器を形成している。
【0007】
そして、第1および第2の片端開放矩形状共振電極22・24の幅W22・W24、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極23・25の幅W23・W25、第1の片端開放矩形状共振電極22と第2の片端開放矩形状共振電極24とが第2の誘電体層11を挟んで互いに重なる幅WA、第1の片端短絡矩形状共振電極23と第2の片端開放矩形状共振電極25とが第2の誘電体層11を挟んで互いに重なる幅WBを調整することにより、異なる減衰極のフィルタ特性が得られる積層ストリップラインフィルタを実現していた。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−331201号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の積層ストリップラインフィルタにおいては、減衰極の周波数を調整する場合、第1および第2の片端開放矩形状共振電極22・24の幅W22・W24、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極23・25の幅W23・W25などの各電極の形状、および第1の片端開放矩形状共振電極22と第2の片端開放矩形状共振電極24とが第2の誘電体層11を挟んで互いに重なる幅WA、第1の片端短絡矩形状共振電極23と第2の片端開放矩形状共振電極25とが第2の誘電体層11を挟んで互いに重なる幅WBを変更しなければならず、設計上多くの手間がかかるという問題があった。
【0010】
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、入力端子に接続された貫通導体および出力端子に接続された貫通導体の位置を調整するだけで、減衰極の位置を容易に調整することのできる積層ストリップラインフィルタを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層ストリップラインフィルタは、第1の誘電体層と、この第1の誘電体層の上に積層された第2の誘電体層と、この第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の片端開放矩形状共振電極および第1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2の片端開放矩形状共振電極および第2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、前記第1の誘電体層を貫通する第1の貫通導体と、前記第3の誘電体層を貫通する第2の貫通導体とから成り、
前記第1および第2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1および第2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および第2の片端開放矩形状共振電極ならびに前記第1および第2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、前記第1の貫通導体をその接続部に接続するとともに前記第1の接地電極と絶縁して前記第1の誘電体層の下面に導出し、
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、前記第2の貫通導体をその接続部に接続するとともに前記第2の設置電極と絶縁して前記第3の誘電体層の上面に導出したことを特徴とするものである。
【0012】
本発明の積層ストリップラインフィルタによれば、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、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た部分および、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た部分に第1および第2の貫通導体が接続され、またこの第1および第2の貫通導体の位置を調整することにより、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、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構成される電極と、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構成される電極との間で形成される分布定数的なリアクタンスとキャパシタンスの値を変化させることができ、この結果、入力(出力)の貫通導体の位置を変更するだけで容易に異なる減衰極のフィルタ特性を実現することができる。
【0013】
また、本発明の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前記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。
【0014】
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。
【0015】
また、本発明の積層ストリップラインフィルタは、上記構成において、前記第1および第2の片端開放矩形状共振電極の幅が同じであるとともに、前記第1および第2の片端短絡矩形状共振電極の幅が同じであり、前記第1および第2の片端開放矩形状共振電極の前記第2の誘電体層を挟んで積層方向から見た重なり幅の中心と、前記第1および第2の片端短絡矩形状共振電極の前記第2の誘電体層を挟んで積層方向から見た重なり幅の中心とが積層方向から見て一直線上にあり、前記第1および第2の貫通導体が積層方向から見て前記一直線上に、または前記一直線に対して対称な位置にあることを特徴とするものである。
【0016】
これにより、積層ストリップラインフィルタの形状が、積層方向から見た一直線を中心軸とし、この中心軸に対して対称になるため、中心軸の両側において、第1の片端開放矩形状共振電極で形成される分布定数的なキャパシタンスCおよび第2の片端開放矩形状共振電極で形成される分布定数的なキャパシタンスCの値が同じになり、さらに第1の片端短絡矩形状共振電極で形成される分布定数的なインダクタンスLおよび第2の片端短絡矩形状共振電極で形成される分布定数的なインダクタンスLの値が同じになるため、入力側端子および出力側端子(第1の貫通導体および第2の貫通導体)からみた積層ストリップラインフィルタのインピーダンスがそれぞれ同じになり、入出力両端側からインピーダンス整合のとれたフィルタ回路を実現することができる。これにより、高周波信号の反射を抑える積層ストリップラインフィルタを構成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の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。
【0018】
図1は本発明の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、40は第1の誘電体層、41は第1の誘電体層40の上に積層された第2の誘電体層、42は第2の誘電体層41の上に積層された第3の誘電体層、50は第1の誘電体層40の下面に配された第1の接地電極、51は第3の誘電体層42の上面に配された第2の接地電極、52および53は第1および第2の誘電体層40・41の間に配した第1の片端開放矩形状共振電極および第1の片端短絡矩形状共振電極、54および55は第2および第3の誘電体層41・42の間に配した第2の片端開放矩形状共振電極および第2の片端短絡矩形状共振電極、56は第1の誘電体層40を貫通し、第1の片端開放矩形状共振電極52と第1の片端短絡矩形状共振電極53の接続部に接続され、第1の接地電極50とは絶縁して導出された第1の貫通導体、57は第3の誘電体層42を貫通し、第2の片端開放矩形状共振電極54と第2の片端短絡矩形状共振電極55の接続部に接続され、第2の接地電極51とは絶縁して導出された第2の貫通導体、58は第1の貫通導体56に接続され、第1の接地電極とは絶縁された第1の入力または出力の端子電極、59は第2の貫通導体57に接続され、第2の接地電極とは絶縁された第2の出力または入力の端子電極、60は第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54のそれぞれの開放端、61は第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55のそれぞれの短絡端である。片端短絡矩形状共振電極53・55の短絡端61は、第1の接地電極50および第2の接地電極51に電気的に接続されて短絡されている(図示せず)。
【0019】
さらに、このような構成の本発明の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50・51が、または第1および第2の接地電極50・51と第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55の短絡端61とが誘電体層の側面に形成された側面導体(図示せず)により、または誘電体層の内部に形成された貫通導体(図示せず)により、またはこれらの側面導体および貫通導体により積層方向に電気的に接続されることにより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】
そして、図2および図3のWA・WBに示すように、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54は第2の誘電体層41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1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55は第2の誘電体層41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50・51は積層方向から見て第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54ならびに第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55を覆うように配されている。
【0021】
そして、第1の片端開放矩形状共振電極52の開放端60と反対側の端部と、第1の片端短絡矩形状共振電極53の短絡端61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、第2の片端開放矩形状共振電極54の開放端60と反対側の端部と、第2の片端短絡矩形状共振電極55の短絡端61と反対側の端部とを電気的に接続して第2の共振器を形成している。
【0022】
そして、さらに、第2の共振器に第2の貫通導体57を介して入力(出力)端子電極59が接続され、第1の共振器に第1の貫通導体56を介して出力(入力)端子電極58が接続されている。
【0023】
本発明の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40〜42、第1および第2の接地電極50・51、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55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。
【0024】
本発明の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40〜42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−パーフルオ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40〜42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。
【0025】
本発明の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50・51、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55、第1および第2の貫通導体56・57、入出力のための第1および第2の端子電極58・59、側面導体は、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。
【0026】
本発明の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40〜42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。
【0027】
図10は、図1〜図3に示す構成の本発明の積層ストリップラインフィルタの等価フィルタ回路を説明する回路図である。本発明の積層ストリップラインフィルタによれば、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54において、積層方向から見て重なっている部分WAが電磁界結合して生じるキャパシタンス成分が図10に示す等価回路図のCfrに相当し、この電磁界結合に寄与しない積層方向からみて重なっていない部分が第1および第2の接地電極50・51との間で生じるキャパシタンス成分がCBに相当し、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54側でキャパシタンスによるπ型共振回路が形成される。また、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55において、積層方向からみて重なっている部分WBが電磁界結合して生じるリアクタンス成分が図10に示す等価回路図のLfrに相当し、この電磁界結合に寄与しない積層方向から見て重なっていない部分が短絡端61で短絡されて生じるリアクタンス成分がLBに相当し、片端短絡矩形状共振電極53・55側でリアクタンスによるπ型共振回路が形成される。このキャパシタンスによるπ型共振回路とリアクタンスによるπ型共振回路が並列に接続されていることにより、図10に示すπ型共振回路が構成されて、フィルタ機能を果たす。
【0028】
上記のように、図10におけるリアクタンスLfrとキャパシタンスCfrは第1の共振器および第2の共振器間で形成される電磁界結合によって、分布定数的に形成される。そして、フィルタ特性の減衰極は、図10における分布定数的なリアクタンスLfrとキャパシタンスCfrで構成される並列共振部によって形成されて、減衰極の位置(周波数)frは以下に示す式によって決定される。
【0029】
【数1】
【0030】
図7は、図1〜図3に示す構成の本発明の積層ストリップラインフィルタによる代表的なフィルタ特性を示したものである。図7において横軸は周波数(単位:GHz)を、縦軸は挿入損失(単位:dB)を表す。第1および第2の共振器が積層方向から見て重なっている部分間で形成される電磁界結合によって減衰極frが発生する。
【0031】
そして、第1および第2の貫通導体56・57の位置を変化させることにより、第1の共振器および第2の共振器間の電磁界結合の状態が変化することとなり、第1の共振器および第2の共振器間で形成される分布定数的なLfrとCfrの値が変化するので、その結果共振周波数を上記の式に従って変化させることができる。すなわち、従来の積層ストリップラインフィルタに対して、本発明の積層ストリップラインフィルタでは、入力および出力の第1および第2の貫通導体56・57の位置を、それぞれ第1の片端開放矩形状共振電極52と第1の片端短絡矩形状共振電極53の接続部ならびに第2の片端開放矩形状共振電極54と第2の片端短絡矩形状共振電極55の接続部において調整するだけで容易に共振周波数をコントロールすることができる。
【0032】
そして、さらに、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54の幅W52・W54が同じで、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55の幅W53・W55が同じであり、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54の第2の誘電体層41を挟んで積層方向から見た重なり幅WAの中心線Copenと、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55の第2の誘電体層41を挟んで積層方向から見た重なり幅WBの中心線Cshortとが積層方向から見て一直線上にあり、さらに第1および第2の貫通導体56・57が第1の片端開放矩形状共振電極52と第1の片端短絡矩形状共振電極53の接続部および第2の片端開放矩形状共振電極54と第2の片端短絡矩形状共振電極55の接続部の積層方向から見て一直線上または一直線に対して対称な位置に接続されている場合は、積層方向からみた積層ストリップラインフィルタの形状が、積層方向から見た一直線、すなわち中心線Copen・Cshortの位置にある一直線に対して対称な構造になるので、中心線の両側において、第1の片端開放矩形状共振電極52で形成される分布定数的なキャパシタンスCおよび第2の片端開放矩形状共振電極54で形成される分布定数的なキャパシタンスCの値が同じになり、さらに第1の片端短絡矩形状共振電極53で形成される分布定数的なインダクタンスLおよび第2の片端短絡矩形状共振電極55で形成される分布定数的なインダクタンスLの値が同じになる。その結果、第1の端子電極58および第2の端子電極59から積層ストリップラインフィルタの内側を見た積層ストリップラインフィルタのインピーダンスがそれぞれ同じになることから、入出力側でインピーダンス整合のとれたフィルタ回路を実現することができ、入出力信号の反射を抑える積層ストリップラインフィルタを構成することができる。
【0033】
例えば、図11に示す本発明の積層ストリップラインフィルタの一般的な構造の例の様に、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54側の重なり部分の中心軸Copenと、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55側の重なり部分の中心軸Cshortをずらした構造では、積層ストリップラインフィルタの中心線(CopenとCshortの中央)に対して積層ストリップラインフィルタの構造が対称ではなくなるため、第1の共振器と第2の共振器で電磁界分布の状態が異なり、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55で形成される分布定数的なインダクタンスL、ならびに第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54で形成される分布定数的なキャパシタンスCの値が変化し、入力側からみたインピーダンスと出力側から見たインピーダンスが異なり、インピーダンスの整合のとれていない特性が得られる。
【0034】
従って、図1〜図3に示すように、第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54が第2の誘電体層41を挟んで積層方向から見て重なる部分WAの幅方向における中心線Copenと、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55が第2の誘電体層41を挟んで積層方向から見て重なる部分WBの幅方向における中心線Cshortが積層方向から見て重なる様に構成することで、インピーダンス整合のとれたフィルタ回路を実現することができ、高周波信号の反射を抑える積層ストリップラインフィルタを構成することができる。
【0035】
通常、本発明の積層ストリップラインフィルタは、ある特性インピーダンスを有して整合されている伝送線路の途中に挿入して使用されるため、本発明の積層ストリップラインフィルタを入力端子側および出力端子側から見たインピーダンスが同じで、かつ伝送線路の特性インピーダンスと整合されたインピーダンスとすることは回路設計を容易とする上で大変好ましいものである。
【0036】
なお、図11において、図3と対応する同じ部分には同じ符合を付した。
【0037】
【実施例】
実施例として、図1〜図3に示す構成の本発明の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製し、貫通導体の位置を第1の片端開放矩形状共振電極52および第1の片端短絡矩形状共振電極53との接続部上および第2の片端開放矩形状共振電極54および第2の片端短絡矩形状共振電極55との接続部上で変化させた場合のシミュレーション解析を行なった。
【0038】
例えば、図1〜図3に示す構成の本発明の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40〜42の厚みをそれぞれ第1の誘電体層の厚みh1=0.2mm、第2の誘電体層の厚みh2=0.2mm、第3の誘電体層の厚みh3=0.2mmとし、
第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54の各共振電極の幅W52・W54ならびに各共振電極の長さL52・L54をそれぞれ、W52=W54=2.35mm、L52=L54=2.31mmとし、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55の各共振電極の幅W53・W55ならびに各共振電極の長さL53・L55をそれぞれ、W53=W55=2.45mm、L53=L55=2.31mmとし、
第1および第2の片端開放矩形状共振電極52・54が積層方向から見て重なる部分の幅WA=1.16mm、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55が積層方向から見て重なる部分の幅WB=0.66mmとしている。
【0039】
そして、入力または出力端子電極に接続されている第1および第2の貫通導体56・57の位置を図8に示すA〜C・A’〜C’のように変化させてシミュレーションを行なった。なお、図8は、第1および第2の貫通導体56・57の位置A〜C・A’〜C’を説明するために、図3と同じ断面図の主要部分に第1および第2の貫通導体56・57の位置を記した図、および図2と同じ本発明のストリップラインフィルタの実施の形態の一例の透視平面図の主要部分に第1および第2の貫通導体56・57の位置を記した図を並べて示した図である。
【0040】
ここで第1および第2の貫通導体56・57の位置は、第1の片端開放矩形状共振電極52および第1の片端短絡矩形状共振電極53との接続部上および第2の片端開放矩形状共振電極54および第2の片端短絡矩形状共振電極57との接続部上で、積層方向から見て第1の共振器と第2の共振器の電極が重なっていない領域の中点の位置(AおよびA’)、第1の共振器と第2の共振器の電極が重なっている領域の中点の位置(BおよびB’)、第1の共振器と第2の共振器の電極が重なっている領域の第1の片端開放矩形状電極52および第2の片端開放矩形状電極54の端点の位置(CおよびC’)にそれぞれ設定した。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9.5に設定した。そして、第1および第2の貫通導体56・57が図8に示すA〜C・A’〜C’の位置に設けた結果の相違を比較した。
【0041】
図9は、同一の構成のシミュレーションモデルにおいて、第1および第2の貫通導体56・57の位置だけを上記3タイプに変化させ、その位置ごとの結果を1つのグラフに重ねて示した線図である。図9において、横軸は周波数(単位:GHz)を、縦軸は挿入損失(単位:dB)を表し、各特性曲線はAが第1および第2の貫通導体56・57の位置AおよびA’の場合の結果を、Bが第1および第2の貫通導体56・57の位置BおよびB’の場合の結果を、Cが第1および第2の貫通導体56・57の位置CおよびC’の場合の結果を示している。
【0042】
図9に示す結果から明らかなように、本発明の積層ストリップラインフィルタによれば、第1および第2の貫通導体56・57の位置を変化させることで異なる減衰極の特性を実現できることが分かる。
【0043】
実施例において第1および第2の貫通電極56・57の設定位置は、積層方向から見て、第1の共振器と第2の共振器の電極が重なっていない領域の中点の位置A
・A’、第1の共振器と第2の共振器の電極が重なっている領域の中点の位置B
・B’、第1の共振器と第2の共振器の電極が重なっている領域の端点の位置C
・C’を代表例として示したが、設定位置を細かく設定することで様々な周波数での減衰極を同様に実現することができる。
【0044】
図12は、図1〜図3に示す構造の積層ストリップラインフィルタについてシミュレーションを行った場合の反射特性(S11およびS22)を示すスミスチャートである。S11およびS22ともに通過帯域においてスミスチャートの中心にあり、入力端および出力端双方から見た場合のインピーダンスの整合がとれた結果になっている。
【0045】
図13は、図1〜図3に示す構造の積層ストリップラインフィルタを図11のように変形してシミュレーションを行なった場合の反射特性(S11およびS22)を示すスミスチャートである。図11に示すシミュレーションモデルは、図1〜図3に示す対称な構造の積層ストリップラインフィルタにおいて、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極53・55の幅方向の位置を変化させ、意図的に片端短絡矩形状共振電極の重なり部分の中心線Cshortと片端開放矩形状共振電極の重なり部分の中心線Copenをずらした構成にしたものである。
【0046】
図13に示す結果から明らかなように、S11およびS22ともに通過帯域においてスミスチャートの中心からはずれており、入力端および出力端双方から見たインピーダンスの整合が取れていないことが判る。
【0047】
これらの結果から、片端短絡矩形状共振電極の重なり部分の中心線Cshortと片端開放矩形状共振電極の重なり部分の中心線Copenが一直線上になるように構成することにより、高周波信号の反射を抑えた積層ストリップラインフィルタを構成することができる。
【0048】
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。
【0049】
【発明の効果】
本発明の積層ストリップラインフィルタによれば、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、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た部分および、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を電気的に接続した部分において、第1および第2の貫通導体の位置を調整することにより、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、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構成される第1の共振器および第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、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構成される第2の共振器が積層方向から見て重なる部分で形成される分布定数的なリアクタンスLfrとキャパシタンスCfrの値を変化させることができ、この結果、入力(出力)の第1および第2の貫通導体の位置を調整するだけで、異なる減衰極を有する積層ストリップラインフィルタの特性を容易に実現することができる。
【0050】
また、本発明の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ときには、積層された複数の誘電体層の内部に形成する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、小型で高性能な積層ストリップラインを提供することができる。
【0051】
また、本発明の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の片端開放矩形状共振電極の幅が同じであるとともに、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極の幅が同じであり、第1および第2の片端開放矩形状共振電極の第2の誘電体層を挟んで積層方向から見た重なり幅の中心と、第1および第2の片端短絡矩形状共振電極の第2の誘電体層を挟んで積層方向から見た重なり幅の中心とが積層方向から見て一直線上にあり、第1のおよび第2の貫通導体が積層方向から見て上記一直線上に、または一直線に対して対称な位置にあるときには、積層方向からみた積層ストリップラインフィルタの形状が一直線を中心軸とし、この中心軸に対して対称になるため、中心軸の両側において、第1の片端開放矩形状共振電極で形成される分布定数的なキャパシタンスCおよび第2の片端開放矩形状共振電極で形成される分布定数的なキャパシタンスCの値が同じになり、さらに第1の片端短絡矩形状共振電極で形成される分布定数的なインダクタンスLおよび第2の片端短絡矩形状共振電極で形成される分布定数的なインダクタンスLの値が同じになり、入力側端子および出力側端子(第1の貫通導体および第2の貫通導体)からみた積層ストリップラインフィルタのインピーダンスがそれぞれ同じになることから、入出力両端側からインピーダンス整合のとれたフィルタ回路を実現することができ、高周波信号の反射を抑える積層ストリップラインフィルタを構成することができる。
【0052】
以上のように、本発明によれば、入力端子に接続された貫通導体および出力端子に接続された貫通導体の位置を調整するだけで、減衰極の位置を容易に調整することのできる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】従来の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5】従来の積層ストリップラインフィルタを示す透視平面図である。
【図6】従来の積層ストリップラインフィルタを示す図5におけるb−b’線断面図である。
【図7】本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例において、代表的なフィルタ特性を表す線図である。
【図8】本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例において、貫通導体の位置を説明する透視平面図および断面図である。
【図9】本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例において、貫通導体の位置の変化に伴うフィルタ特性の変化を示した線図である。
【図10】本発明の実施の形態の一例における等価回路を説明する回路図である。
【図11】本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の他の例を示す透視平面図である。
【図12】本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の一例における反射特性を示す線図である。
【図13】本発明の積層ストリップラインフィルタの実施の形態の他の例における反射特性を示す線図である。
【符号の説明】
40・・・第1の誘電体層
41・・・第2の誘電体層
42・・・第3の誘電体層
50・・・第1の接地電極
51・・・第2の接地電極
52・・・第1の片端開放矩形状共振電極
53・・・第1の片端短絡矩形状共振電極
54・・・第2の片端開放矩形状共振電極
55・・・第2の片端短絡矩形状共振電極
56・・・第1の貫通導体
57・・・第2の貫通導体
58・・・第1の端子電極
59・・・第2の端子電極
60・・・開放端
61・・・短絡端
Claims (3)
- 第1の誘電体層と、該第1の誘電体層の上に積層された第2の誘電体層と、該第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の片端開放矩形状共振電極および第1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2の片端開放矩形状共振電極および第2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、前記第1の誘電体層を貫通する第1の貫通導体と、前記第3の誘電体層を貫通する第2の貫通導体とから成り、
前記第1および第2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1および第2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および第2の片端開放矩形状共振電極ならびに前記第1および第2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、前記第1の貫通導体をその接続部に接続するとともに前記第1の接地電極と絶縁して前記第1の誘電体層の下面に導出し、
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、前記第2の貫通導体をその接続部に接続するとともに前記第2の接地電極と絶縁して前記第3の誘電体層の上面に導出したことを特徴とする積層ストリップラインフィルタ。 - 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前記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請求項1記載の積層ストリップラインフィルタ。
- 前記第1および第2の片端開放矩形状共振電極の幅が同じであるとともに、前記第1および第2の片端短絡矩形状共振電極の幅が同じであり、前記第1および第2の片端開放矩形状共振電極の前記第2の誘電体層を挟んで積層方向から見た重なり幅の中心と、前記第1および第2の片端短絡矩形状共振電極の前記第2の誘電体層を挟んで積層方向から見た重なり幅の中心とが積層方向から見て一直線上にあり、前記第1および第2の貫通導体が積層方向から見て前記一直線上に、または前記一直線に対して対称な位置にあることを特徴とする請求項1記載の積層ストリップラインフィルタ。
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-
2003
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