JP2008135907A

JP2008135907A - バンドパスフィルタ

Info

Publication number: JP2008135907A
Application number: JP2006319639A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Tsutsui; 和久筒井; Akihiko Saito; 章彦齋藤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: JP4706861B2

Abstract

【課題】フィルタ特性を損なうことなく、さらなる小型化を可能とする。
【解決手段】第１誘電体層１の一面と他面にそれぞれ第１信号ライン２と第２信号ライン３を接合して、これらの端部が第１誘電体層１を挟んで平面視で所定長Ｌで重なり合う連続線を形成するようになし、第２信号ライン３を挟むように第１誘電体層１の他面に第２誘電体層の一面を接合するとともに、第２誘電体層の他面にはアース層を接合し、かつ第１信号ライン２を挟むように第１誘電体層１の一面に電波吸収層を接合してなるバンドパスフィルタであって、上記連続線を平面視で略Ｓ字状に折り返し湾曲させるとともに当該湾曲部の曲率半径ｒを０．８ｍｍ以上に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明はバンドパスフィルタに関し、特に、ＧＨｚ帯の超広帯域通信において所望の周波数帯域の信号のみを良好に通過させるバンドパスフィルタの構造に関する。

発明者等は先にＧＨｚ帯の超広帯域通信において使用できる小型のバンドパスフィルタを提案した（特願２００５−２６９２７２）。このバンドパスフィルタは、第１誘電体層の一面と他面にそれぞれ第１信号ラインと第２信号ラインを接合して、これらの端部が第１誘電体層を挟んで平面視で所定長で重なり合うようになすとともに、上記第２信号ラインを挟むように第１誘電体層の他面に第２誘電体層の一面を接合し、当該第２誘電体層の他面にアース層を接合するとともに、第１信号ラインを挟むように第１誘電体層の一面に電波吸収層を接合した構造としてある。

なお、特許文献１には、ＧＨｚ帯の超広帯域通信で使用できるバンドパスフィルタとして、軟磁性金属の微粉末を合成樹脂マトリクス中に分散させたシートの表面に、入力信号ラインと出力信号ラインを間隔を置いて配置し、両ラインの対向する端部をキャパシタンス手段を介して接続するとともに、シートの裏面にアースラインを設けたものが示されている。
特開２００４−２２２０８６

発明者等が先に提案した上記バンドパスフィルタは小型でかつ優れたフィルタ作用を発揮するものであるが、携帯電話等の用途に使用するためにはさらなる小型化が望まれている。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、フィルタ特性を損なうことなく、さらなる小型化を可能としたバンドパスフィルタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、第１誘電体層（１）の一面と他面にそれぞれ第１信号ライン（２）と第２信号ライン（３）を接合して、これらの端部が第１誘電体層（１）を挟んで平面視で所定長（Ｌ）で重なり合う連続線を形成するようになし、第２信号ライン（３）を挟むように第１誘電体層（１）の他面に第２誘電体層（５）の一面を接合するとともに、第２誘電体層（５）の他面にはアース層（６）を接合し、かつ第１信号ライン（２）を挟むように第１誘電体層（１）の一面に電波吸収層（４）を接合してなるバンドパスフィルタであって、上記連続線の少なくとも一部を湾曲させるとともに当該湾曲部の曲率半径（ｒ）を０．８ｍｍ以上に設定する。

本第１発明においては、第１信号ラインと第２信号ラインで形成される連続線の少なくとも一部を湾曲させたから、当該連続線を直線的に形成するのに比して小型化が可能であるとともに、バンドパスフィルタの外形を空きスペースに合わせた形状とすることにより設置スペースとして有効利用することができる。そして、連続線の湾曲部の曲率半径を０．８ｍｍ以上とすることにより、バンドパスフィルタの周波数透過特性の平坦性も良好に維持される。

本第２発明では、上記連続線を平面視で略Ｓ字状に折り返し湾曲させる。なお、Ｓ字状部分を複数箇所に形成しても良い。本第２発明においては、バンドパスフィルタの外形を正方形に近いものとできるから、設置スペースをさらに小さくできるとともに、電波吸収層の形成範囲が小さくなるから挿入損失を小さくすることができる。

本発明のバンドパスフィルタを製造する製造方法は、上記第１誘電体層の一面と他面に第１信号ラインと第２信号ラインを形成するステップと、上記アース層、上記第２誘電体層、および上記第１誘電体層をこの順で金型内に積層するステップと、上記金型内に軟磁性金属粉末入り樹脂を射出して、上記電波吸収層を形成するステップとを備えている。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明のバンドパスフィルタは、優れたフィルタ特性を発揮しつつ、さらなる小型化を実現したものである。

図１にはバンドパスフィルタの概念的断面図を示す。バンドパスフィルタは第１誘電体層１を備えており、当該第１誘電体層１は例えば比誘電率２００で厚み０．３ｍｍ〜０．９ｍｍのチタン酸バリウム系のセラミック基板で構成されている。第１誘電体層１の一面（図１の上面）には金等の導電性材料からなる第１信号ライン２が接合されている。第１信号ライン２は例えば幅０．１ｍｍ、長さ２〜３ｍｍ、厚み１〜５μｍである。第１誘電体層１の他面（図１の下面）には金等の導電性材料からなる第２信号ライン３が接合されており、第２信号ライン３は例えば幅０．１ｍｍ、長さ２〜３ｍｍ、厚み１〜５μｍである。第１信号ライン２と第２信号ライン３の端部は第１誘電体層１を挟んで所定長Ｌで重なり合うように配置されており、この重なり長Ｌはバンドパスフィルタのノッチ周波数に応じて適宜変更調整される。

第１信号ライン２と第２信号ライン３は、第１誘電体層１を上方から見た平面視で図２に示すように、例えば４枚ずつが、各端部を長さＬで重ね合わせられて連続線を形成し、この連続線は途中でＳ字形をなすように滑らかに折り返し湾曲させられている。そして、この場合の湾曲部の曲率半径はｒとしてある。第１誘電体層１の両端に位置する信号ライン（図２では第１信号ライン２と第２信号ライン３）がそれぞれ入力信号ライン、出力信号ラインとなっており、バンドパスフィルタの通過帯域の急峻な立ち上がりを実現するには、第１信号ライン２と第２信号ライン３を合計で５枚〜９枚（図２では８枚）設けると良い。なお、例えば図６に示すように、第１誘電体層１上面の第１信号ライン２を５枚とし（図６（１））、第１誘電体層１下面の第２信号ライン３を４枚とすれば（図６（２））、入力信号ラインと出力信号ラインをいずれも第２誘電体層５（図１）の上面にある第２信号ライン３で構成することができる。

図１に示すように、第１誘電体層１の上面には第１信号ライン２を挟むように電波吸収層４が接合され、電波吸収層４は液晶ポリマーのような合成樹脂のマトリックス中に軟磁性金属粉末を拡散させてシート状としたものを使用できる。また、第１誘電体層１の下面には第２信号ライン３を挟むように第１誘電体層１と同一の比誘電率で例えば厚み０．２ｍｍの第２誘電体層５が接合されている。第２誘電体層５も第１誘電体層１と同様の、例えばチタン酸バリウム系のセラミック基板で構成されている。第２誘電体層５の下面にはアース層６が接合してあり、アース層６は例えば４２Ｎｉ材、金膜、燐青銅板等で構成されている。

さて、上記構造のバンドパスフィルタについて、湾曲部の曲率半径ｒを変えてその周波数透過特性を調べた結果を図３、図４に示す。なお、図３、図４はネットワークアナライザを使用して透過係数Ｓ２１を測定したものである。曲率半径ｒを０．８ｍｍ以上の、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍとした場合には図３（１）〜（４）に示すように、いずれも周波数透過特性は４ＧＨｚの前後で好ましい平坦なフィルタ特性となっている。ここで、図３より明らかなように曲率半径ｒを１．０から１．４まで大きくしてもバンドパスフィルタのフィルタ特性は変わらず、むしろ曲率半径ｒが大きくなるに伴ってフィルタ全体の外形が大きくなるから実用に耐えなくなる。一方、曲率半径ｒを０．８ｍｍより小さい、０．６ｍｍ、０．４ｍｍにすると、図４（１）、（２）に示すように、周波数透過特性の平坦性が損なわれるとともに、本来遮蔽したい３ＧＨｚ以下、５ＧＨｚ以上の信号を通過させてしまう。これは信号ライン間の相互干渉（カップリング）が生じて、本来遮断しなければならない周波数の信号を通過させてしまうためと推察される。したがって、第１信号ライン２と第２信号ライン３が形成する連続線の、湾曲部における曲率半径ｒは０．８ｍｍ以上とする必要があり、実用性を考えると０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ程度までがさらに好ましい。このようなバンドパスフィルタでは、挿入損失の低減も実現される。これは、第１信号ライン２と第２信号ライン３で形成される連続線をＳ字状に滑らかに折り返し湾曲させると、フィルタ外形は平面視で図２に示すような略正方形となり、図７に示すような第１信号ライン２と第２信号ライン３の連続線を直線状にした長尺状のフィルタ外形よりも板面の面積、すなわち電波吸収層の形成範囲が６５％〜７０％程度に小さくなるからである。

次に本発明のバンドパスフィルタの製造方法の一例を以下に説明する。図５はその製造工程を示したフローチャートである。本バンドパスフィルタは射出成形による一体成形で製造する。なお、射出成形機は周知のものを用いることができる。図５に示すように、最初に第１誘電体層１を構成する例えばセラミック基板の両面に第１および第２の各信号ライン２，３をＳ字状に形成するためのマスク処理を行い、金メッキを行った後、マスクを取り除いて、両面に金の信号ライン２，３を形成する。なお、第１誘電体層１の寸法の一例は厚みが０．３５ｍｍ、縦横が約５ｍｍであり、信号ライン２，３の厚みの一例は３μｍである。こうした工程によって、第１信号ライン２と第２信号ライン３は第１誘電体層１を挟んで配置され、両信号ライン２，３が例えば０．９５ｍｍ（図１のＬ寸法）重なり合う構成となる。なお、上記第１信号ライン２は、例えば２．４ｍｍ長さの部材が長さ方向に０．１ｍｍの隙間で４枚配置されて形成される。また、第２信号ライン３はＬ＝０．９５ｍｍとなるように４枚の部材が配置されて形成される。

次に、射出成形機の金型内に例えば約０．１ｍｍ厚のアース層６、例えば約０．２ｍｍ厚の第２誘電体層５、上記第１誘電体層１の順に積層して金型を閉じる。金型内には積層された上記アース層６等の周囲に約０．２ｍｍのクリアランスが形成されて、後述する次工程において樹脂がその周囲を覆う。なお、アース層６は例えばリードフレーム材（例えば４２Ｎｉ）を使用でき、第２誘電体層５は第１誘電体層１と同様のセラミック基板を使用できる。

続いて、軟磁性金属粉末入りの樹脂を金型内へ射出する。具体的には予め射出成形機のホッパに、原材料としての軟磁性金属粉入り樹脂からなるコンパウンドを供給しておき、スクリューの動作によりホッパ内の原材料を金型へ射出する。この際、原材料は３００℃程度に加熱されて、所定圧力で射出される。上記軟磁性金属粉は例えばガス水アトマイズ法で製造された平均粒径（Ｄ５０）約９μｍのＦｅ−１３wt％Ｃｒが使用でき、これをＰＰＳ樹脂に３vol％混入させて上記軟磁性金属粉末入り樹脂とする。こうした工程を経て、第１誘電体層上に約０．２ｍｍ厚の電波吸収層を有する、外形が略５ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍサイズのバンドパスフィルタが一体成形により製造される。

本発明の一実施形態を示すバンドパスフィルタの概念的断面図である。第１信号ラインと第２信号ラインを折り返し湾曲させて並べた第１誘電体層の概念的平面図である。湾曲部の曲率半径に対するバンドパスフィルタの周波数透過特性を示すグラフである。湾曲部の曲率半径に対するバンドパスフィルタの周波数透過特性を示すグラフである。バンドパスフィルタの製造工程の一例を示すフローチャートである。第１信号ラインと第２信号ラインを折り返し湾曲させて並べた第１誘電体層の他の例を示す、上方と下方から見た各平面図である。第１信号ラインと第２信号ラインを直線的に並べた第１誘電体層の概念的平面図である。

符号の説明

１…第１誘電体層、２…第１信号ライン、３…第２信号ライン、４…電波吸収層、５…第２誘電体層、６…アース層。

Claims

第１誘電体層の一面と他面にそれぞれ第１信号ラインと第２信号ラインを接合して、これらの端部が第１誘電体層を挟んで平面視で所定長で重なり合う連続線を形成するようになし、前記第２信号ラインを挟むように前記第１誘電体層の他面に第２誘電体層の一面を接合するとともに、第２誘電体層の他面にはアース層を接合し、かつ前記第１信号ラインを挟むように前記第１誘電体層の一面に電波吸収層を接合してなるバンドパスフィルタであって、前記連続線の少なくとも一部を湾曲させるとともに当該湾曲部の曲率半径を０．８ｍｍ以上に設定したことを特徴とするバンドパスフィルタ。
前記連続線を平面視で略Ｓ字状に折り返し湾曲させた請求項１に記載のバンドパスフィルタ。