JP2009302898A - Laminated bandpass filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁体層と導体パターンを積層し、これら積層体内にバンドパスフィルタが形成された積層型バンドパスフィルタに関するものである。 The present invention relates to a laminated band-pass filter in which an insulator layer and a conductor pattern are laminated and a band-pass filter is formed in the laminated body.
従来のバンドパスフィルタに、複数の1/4波長の共振器を容量で結合(いわゆる、コムライン結合)させることにより、図5に示す様に、入力端子51と出力端子52間に複数のコンデンサC11〜C15を直列に接続し、コンデンサC11とコンデンサC12の接続点とアース間に1/4波長の共振器Q1を、コンデンサC12とコンデンサC13の接続点とアース間に1/4波長の共振器Q2を、コンデンサC13とコンデンサC14の接続点とアース間に1/4波長の共振器Q3を、コンデンサC14とコンデンサC15の接続点とアース間に1/4波長の共振器Q4をそれぞれ接続したものがある(例えば、特許文献1を参照。)。
By coupling a plurality of quarter-wave resonators with a conventional bandpass filter with capacitance (so-called comb line coupling), a plurality of capacitors are connected between the
近年、携帯電話等の移動体通信機器において、小型化、低背化が進められており、移動体通信機器に用いられるこの種のバンドパスフィルタも小型化が望まれている。従来のバンドパスフィルタは、1/4波長の共振器を利用した分布定数形なので、誘電体の誘電率で多少の差異はあるものの、使用周波数によって共振器を構成する導体の長さが決まってしまう。例えば、使用周波数が3.5GHzの場合、誘電体に誘電率が21の高誘電率の誘電材料を用いたとしても、1/4波長の共振器を形成するためには共振器を構成する導体の長さを3.89mmにする必要がある。従って、従来のバンドパスフィルタは、移動体通信機器等において望まれている2.0mm×1.25mm×0.8mmといった小型なものを製造できなかった。 In recent years, mobile communication devices such as mobile phones have been reduced in size and height, and this type of bandpass filter used in mobile communication devices is also desired to be downsized. Since the conventional bandpass filter is a distributed constant type using a 1/4 wavelength resonator, the length of the conductor constituting the resonator is determined depending on the operating frequency, although there are some differences in the dielectric constant of the dielectric. End up. For example, when the frequency used is 3.5 GHz, even if a dielectric material having a dielectric constant of 21 is used as the dielectric, in order to form a quarter-wave resonator, the conductor constituting the resonator Needs to be 3.89 mm. Therefore, the conventional bandpass filter cannot be manufactured as small as 2.0 mm × 1.25 mm × 0.8 mm, which is desired in mobile communication devices and the like.
本発明は、特性を劣化させることなくその形状を小型化できる積層型バンドパスフィルタを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a multilayer bandpass filter whose size can be reduced without degrading characteristics.
本発明の積層型バンドパスフィルタは、絶縁体層と導体パターンを積層して積層体内に、それぞれ一端がアースされ、互いに磁気的に結合する第1のコイル、第2のコイル、第3のコイル及び第4のコイルを有し、第1のコイルが第1のコンデンサを介して入力端子に接続され、第4のコイルが第2のコンデンサを介して出力端子に接続され、第1のコイルと第2のコイルが第3のコンデンサを介して接続され、第3のコイルと第4のコイルが第4のコンデンサを介して接続され、第2のコイルと第3のコイルが第5のコンデンサを介して接続されたバンドパスフィルタが形成され、第1のコイルと第2のコイル間の磁気的結合と、第3のコイルと第4のコイル間の磁気的結合を正、第1のコイルと第3のコイル間の磁気的結合、第2のコイルと第4のコイル間の磁気的結合及び、第1のコイルと第4のコイル間の磁気的結合を負にする。 The multilayer bandpass filter according to the present invention includes a first coil, a second coil, and a third coil, in which an insulator layer and a conductor pattern are stacked and one end of each layer is grounded and magnetically coupled to each other. And the fourth coil, the first coil is connected to the input terminal via the first capacitor, the fourth coil is connected to the output terminal via the second capacitor, The second coil is connected via a third capacitor, the third coil and the fourth coil are connected via a fourth capacitor, and the second coil and the third coil connect the fifth capacitor. A band-pass filter connected through the first coil and the first coil, the magnetic coupling between the first coil and the second coil, and the magnetic coupling between the third coil and the fourth coil are positive. Magnetic coupling between third coils, second carp When the magnetic coupling and between the fourth coil, the magnetic coupling between the first coil and the fourth coil negative.
本発明の積層型バンドパスフィルタは、絶縁体層と導体パターンを積層して積層体内に、それぞれ一端がアースされ、互いに磁気的に結合する第1のコイル、第2のコイル、第3のコイル及び第4のコイルを有し、第1のコイルが第1のコンデンサを介して入力端子に接続され、第4のコイルが第2のコンデンサを介して出力端子に接続され、第1のコイルと第2のコイルが第3のコンデンサを介して接続され、第3のコイルと第4のコイルが第4のコンデンサを介して接続され、第2のコイルと第3のコイルが第5のコンデンサを介して接続されたバンドパスフィルタが形成され、第1のコイルと第2のコイル間の磁気的結合と、第3のコイルと第4のコイル間の磁気的結合を正、第1のコイルと第3のコイル間の磁気的結合、第2のコイルと第4のコイル間の磁気的結合及び、第1のコイルと第4のコイル間の磁気的結合を負にしているので、特性を劣化させることなくその形状を小型化できる。 The multilayer bandpass filter according to the present invention includes a first coil, a second coil, and a third coil, in which an insulator layer and a conductor pattern are stacked and one end of each layer is grounded and magnetically coupled to each other. And the fourth coil, the first coil is connected to the input terminal via the first capacitor, the fourth coil is connected to the output terminal via the second capacitor, The second coil is connected via a third capacitor, the third coil and the fourth coil are connected via a fourth capacitor, and the second coil and the third coil connect the fifth capacitor. A band-pass filter connected through the first coil and the first coil, the magnetic coupling between the first coil and the second coil, and the magnetic coupling between the third coil and the fourth coil are positive. Magnetic coupling between third coils, second carp When the magnetic coupling and between the fourth coil, since the magnetic coupling between the first coil and the fourth coil negatively, can be miniaturized its shape without degrading the characteristics.
本発明の積層型バンドパスフィルタは、絶縁体層とコンデンサ用導体パターンを積層した第1のコンデンサ部、絶縁体層とコイル用導体パターンを積層し、絶縁体層間のコイル用導体パターンが螺旋状に接続された第1のコイル部、絶縁体層とコンデンサ用導体パターンを積層した第2のコンデンサ部、絶縁体層とコイル用導体パターンを積層し、絶縁体層間のコイル用導体パターンが螺旋状に接続された第2のコイル部及び、絶縁体層とコンデンサ用導体パターンを積層した第3のコンデンサ部が積層されて積層体が形成される。これら積層体内には、それぞれ一端がアースされ、互いに磁気的に結合する第1のコイル、第2のコイル、第3のコイル及び第4のコイルを有し、第1のコイルが第1のコンデンサを介して入力端子に接続され、第4のコイルが第2のコンデンサを介して出力端子に接続され、第1のコイルと第2のコイルが第3のコンデンサを介して接続され、第3のコイルと第4のコイルが第4のコンデンサを介して接続され、第2のコイルと第3のコイルが第5のコンデンサを介して接続されたバンドパスフィルタが形成されると共に、第1のコイルと第2のコイル間の磁気的結合と、第3のコイルと第4のコイル間の磁気的結合が正に、第1のコイルと第3のコイル間の磁気的結合、第2のコイルと第4のコイル間の磁気的結合及び、第1のコイルと第4のコイル間の磁気的結合が負に設定される。また、積層体内に形成された導体パターンは、第2のコンデンサ部の積層方向の中心に形成されたコンデンサ用導体パターンを基準にして回転対称に配置される。
従って、本発明の積層型バンドパスフィルタは、バンドパスフィルタを集中定数として扱うことができる。
The multilayer bandpass filter according to the present invention includes a first capacitor portion in which an insulator layer and a conductor pattern for a capacitor are laminated, a laminate of an insulator layer and a coil conductor pattern, and a coil conductor pattern between the insulator layers is spiral. The first coil portion connected to the second capacitor portion, the second capacitor portion in which the insulator layer and the conductor pattern for capacitor are laminated, the insulator layer and the conductor pattern for coil are laminated, and the coil conductor pattern between the insulator layers is spiral. A second coil portion connected to the first capacitor portion and a third capacitor portion in which an insulator layer and a capacitor conductor pattern are laminated are laminated to form a laminated body. Each of these laminates has a first coil, a second coil, a third coil, and a fourth coil that are grounded at one end and are magnetically coupled to each other. The first coil is a first capacitor. Is connected to the input terminal via the second capacitor, the fourth coil is connected to the output terminal via the second capacitor, the first coil and the second coil are connected via the third capacitor, A band-pass filter is formed in which the coil and the fourth coil are connected via the fourth capacitor, and the second coil and the third coil are connected via the fifth capacitor. Magnetic coupling between the first coil and the second coil, magnetic coupling between the third coil and the fourth coil is positive, magnetic coupling between the first coil and the third coil, and the second coil Magnetic coupling between the fourth coil and the first coil; Magnetic coupling between the fourth coil is set to a negative. The conductor pattern formed in the multilayer body is rotationally symmetrical with respect to the capacitor conductor pattern formed at the center of the second capacitor portion in the stacking direction.
Therefore, the multilayer bandpass filter of the present invention can handle the bandpass filter as a lumped constant.
以下、本発明の積層型バンドパスフィルタの実施例を図1乃至図4を参照して説明する。
図1は本発明の積層型バンドパスフィルタの実施例の回路図、図2は本発明の積層型バンドパスフィルタの実施例を示す分解斜視図、図3は本発明の積層型バンドパスフィルタの実施例を示す斜視図である。
コイルL1は、一端がアースされ、他端がコンデンサC1を介して入力端子11に接続される。コイルL2は、一端がアースされ、他端がコンデンサC3を介してコイルL1の他端に接続される。コイルL4は、一端がアースされ、他端がコンデンサC2を介して出力端子に接続される。コイルL3は、一端がアースされ、他端がコンデンサC4を介してコイルL4の他端に接続される。また、コイルL2の他端とコイルL3の他端間にコンデンサC5が接続される。さらに、入力端子11と出力端子12間にコンデンサC6が接続される。なお、コンデンサC7〜C10は各コイルを構成する巻線間に生じる浮遊容量である。
これらのコイルL1乃至コイルL4は、コイルL1とコイルL2間の磁気的結合と、コイルL3とコイルL4間の磁気的結合がそれぞれ正になる様に形成されると共に、コイルL1とコイルL3間の磁気的結合、コイルL2とコイルL4間の磁気的結合及び、コイルL1とコイルL4間の磁気的結合がそれぞれ負になる様に形成される。
Hereinafter, embodiments of the multilayer bandpass filter of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the multilayer bandpass filter of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of the multilayer bandpass filter of the present invention, and FIG. 3 is an illustration of the multilayer bandpass filter of the present invention. It is a perspective view which shows an Example.
The coil L1 has one end grounded and the other end connected to the input terminal 11 via the capacitor C1. One end of the coil L2 is grounded, and the other end is connected to the other end of the coil L1 via the capacitor C3. The coil L4 has one end grounded and the other end connected to the output terminal via the capacitor C2. One end of the coil L3 is grounded, and the other end is connected to the other end of the coil L4 via the capacitor C4. A capacitor C5 is connected between the other end of the coil L2 and the other end of the coil L3. Further, a capacitor C6 is connected between the input terminal 11 and the
These coils L1 to L4 are formed so that the magnetic coupling between the coil L1 and the coil L2 and the magnetic coupling between the coil L3 and the coil L4 are respectively positive, and between the coil L1 and the coil L3. The magnetic coupling, the magnetic coupling between the coil L2 and the coil L4, and the magnetic coupling between the coil L1 and the coil L4 are formed so as to be negative.
この様なバンドパスフィルタは、図2のように絶縁体層と導体パターンを積層することにより、積層体内に形成される。
絶縁体層21A乃至21Iは、磁性体、非磁性体、誘電体等絶縁性を有する材料を用いて形成される。
絶縁体層21Aの表面には、コンデンサ用導体パターンGが形成される。コンデンサ用導体パターンGは、引き出し端が絶縁体層21Aの対向する側面まで引き出される。
絶縁体層21Bの表面には、コンデンサ用導体パターン22Aとコンデンサ用導体パターン22Bが形成される。コンデンサ用導体パターン22Aとコンデンサ用導体パターン22Bは、コンデンサ用導体パターンGと対向する位置に、互いの一端部が対向する様に形成される。コンデンサ用導体パターン22Aの引き出し端とコンデンサ用導体パターン22Bの引き出し端は、絶縁体層21Bの対向する端面まで引き出される。
絶縁体層21Cの表面には、コンデンサ用導体パターン23Aが形成される。コンデンサ用導体パターン23Aは、引き出し端が絶縁体層21Cの一方の端面に引き出される。
絶縁体層21Dの表面には、コンデンサ用導体パターン23Bが形成される。コンデンサ用導体パターン23Bは、コンデンサ用導体パターン23Aと対向する位置に形成される。
絶縁体層21Eの表面には、コイル用導体パターン24Aとコイル用導体パターン25Aが形成される。コイル用導体パターン24Aとコイル用導体パターン25Aは、それぞれ1ターン未満分が形成され、一端が絶縁体層21Eが一方の側面まで引き出される。
絶縁体層21Fの表面には、コイル用導体パターン24Bとコイル用導体パターン25Bが形成される。コイル用導体パターン24Bは、1ターン未満分が形成され、一端がコイル用導体パターン24Aの他端に接続される。また、コイル用導体パターン25Bは、1ターン未満分が形成され、一端がコイル用導体パターン25Aの他端に、他端がコンデンサ用導体パターン23Bにそれぞれ接続される。
絶縁体層21Gの表面には、コンデンサ用導体パターン26Aとコイル用導体パターン24Cが形成される。コイル用導体パターン24Cは、1ターン未満分が形成され、一端がコンデンサ用導体パターン26Aに接続される。この様にコイル用導体パターン24A、コイル用導体パターン24B、コイル用導体パターン22Cを螺旋状に接続することによりコイルL2が形成され、コイル用導体パターン25Aとコイル用導体パターン25Bを螺旋状に接続することによりコイルL4が形成される。このコイルL2とコイルL4は、磁気的に負に結合する様に形成される。
絶縁体層21Hの表面には、コンデンサ用導体パターン26Bとコンデンサ用導体パターン26Cが互いに接触しない様に離間して形成される。コンデンサ用導体パターン26Bは、コンデンサ用導体パターン26Aと対向する位置に形成される。コンデンサ用導体パターン26Cは、コイル用導体パターン25Bの他端に接続される。
絶縁体層21Iの表面には、コンデンサ用導体パターン26Dとコイル用導体パターン28Aが形成される。コイル用導体パターン28Aは、1ターン未満分が形成され、一端がコンデンサ用導体パターン26Dに接続される。コンデンサ用導体パターン26Dは、コンデンサ用導体パターン26Cと対向する位置に、コンデンサ用導体パターン26Aの端部とも重なる様に形成される。
絶縁体層21Jの表面には、コイル用導体パターン27Aとコイル用導体パターン28Bが形成される。コイル用導体パターン27Aは、1ターン未満分が形成され、一端がコンデンサ用導体パターン26Bに接続される。コイル用導体パターン28Bは、1ターン未満分が形成され、一端がコイル用導体パターン28Aの他端に接続される。
絶縁体層21Kの表面には、コイル用導体パターン27Bとコイル用導体パターン28Cが形成される。コイル用導体パターン27Bとコイル用導体パターン28Cは、それぞれ1ターン未満分が形成される。コイル用導体パターン27Bは、一端がコイル用導体パターン27Aの他端に接続され、他端が絶縁体層21Kの一方の側面まで引き出される。また、コイル用導体パターン28Cは、一端がコイル用導体パターン28Bの他端に接続され、他端が絶縁体層21Kの一方の側面まで引き出される。この様にコイル用導体パターン27Aとコイル用導体パターン27Bを螺旋状に接続することによりコイルL1が形成され、コイル用導体パターン28A、コイル用導体パターン28B、コイル用導体パターン28Cを螺旋状に接続することによりコイルL3が形成される。このコイルL1とコイルL3は、互いに磁気的に負に結合し、コイルL1とコイルL2が互いに磁気的に正に結合し、コイルL3とコイルL4が互いに磁気的に正に結合し、コイルL1とコイルL4が互いに磁気的に負に結合し、コイルL3とコイルL2が互いに磁気的に負に結合する様に形成される。
絶縁体層21Lの表面には、コンデンサ用導体パターン29Aが形成される。コンデンサ用導体パターン29Aは、コイル用導体パターン27Aの他端に接続される。
絶縁体層21Mの表面には、コンデンサ用導体パターン29Bが形成される。コンデンサ用導体パターン29Bは、コンデンサ用導体パターン29Aと対向する位置に形成され、引き出し端が絶縁体層21Mの他方の端面まで引き出される。
絶縁体層21Nの表面には、コンデンサ用導体パターン22Cとコンデンサ用導体パターン22Dが形成される。コンデンサ用導体パターン22Cとコンデンサ用導体パターン22Dは互いの一端部が対向する様に形成される。コンデンサ用導体パターン22Aの引き出し端とコンデンサ用導体パターン22Bの引き出し端は、絶縁体層21Bの対向する端面まで引き出される。
絶縁体層21Oの表面には、コンデンサ用導体パターンGが形成される。コンデンサ用導体パターンGは、引き出し端が絶縁体層21Oの対向する側面まで引き出される。
この絶縁体層21Oの上には、絶縁体層21Pが積層される。
この様に積層された積層体は、絶縁体層21A乃至絶縁体層21Dとこれらの絶縁体層に形成された導体パターンによって第1のコンデンサ部が、絶縁体層21E乃至絶縁体層21Gとこれらの絶縁体層に形成された導体パターンによって第1のコイル部が、絶縁体層21G乃至絶縁体層21Iとこれらの絶縁体層に形成された導体パターンによって第2のコンデンサ部が、絶縁体層21I乃至絶縁体層21Kとこれらの絶縁体層に形成された導体パターンによって第2のコイル部が、絶縁体層21L乃至絶縁体層21Oとこれらの絶縁体層に形成された導体パターンによって第3のコンデンサ部が構成される。また、絶縁体層21A〜21Gに形成された導体パターンと絶縁体層21I〜21Oに形成された導体パターンは、第2のコンデンサ部の積層方向の中心に形成されたコンデンサ用導体パターン26B、26Cの積層面を基準にして積層方向に対して上下対称な位置に配置され、かつ、コンデンサ用導体パターン26B、26Cの積層面を基準にして互いに同一形状・大きさの導体パターンを逆向き、すなわち絶縁体層の長さ方向に180度回転させた回転対称に形成される。
この様な積層体には、図3に示す様に、積層体の端面に入力端子31と出力端子32が形成され、側面にアース端子33、34が形成される。そして、コンデンサ用導体パターン22A、22C、29Bが入力端子31に、コンデンサ用導体パターン22B、22D、23Aが出力端子32に、コンデンサ用導体パターンGがアース端子33、34に接続される。
Such a band pass filter is formed in a laminated body by laminating an insulator layer and a conductor pattern as shown in FIG.
The
A capacitor conductive pattern G is formed on the surface of the
A capacitor
A capacitor conductor pattern 23B is formed on the surface of the
A
A
A
The
A capacitor conductor pattern 26D and a
A
A
A capacitor
A
A capacitor conductor pattern 22C and a
A capacitor conductor pattern G is formed on the surface of the insulator layer 21O. Capacitor conductor pattern G is drawn out to the side surface where insulator layer 21O is opposed.
An
The laminated body thus laminated has the first capacitor portion and the insulating
In such a laminated body, as shown in FIG. 3, the
この様に形成された積層型バンドパスフィルタは、コイル用導体パターン27Aとコイル用導体パターン27BによってコイルL1が、コイル用導体パターン24A、コイル用導体パターン24B及び、コイル用導体パターン24CによってコイルL2が、コイル用導体パターン28A、コイル用導体パターン28B及び、コイル用導体パターン28CによってコイルL3が、コイル用導体パターン25Aとコイル用導体パターン25BによってコイルL4が形成される。また、コンデンサ用導体パターン29Aとコンデンサ用導体パターン29B間の容量によってコンデンサC1が、コンデンサ用導体パターン23Aとコンデンサ用導体パターン23B間の容量によってコンデンサC2が形成される。さらに、コンデンサ用導体パターン26Aとコンデンサ用導体パターン26B間の容量によってコンデンサC3が、コンデンサ用導体パターン26Cとコンデンサ用導体パターン26D間の容量によってコンデンサC4が、コンデンサ用導体パターン26Aとコンデンサ用導体パターン26D間の容量によってコンデンサC5が形成される。またさらに、コンデンサ用導体パターン22Aとコンデンサ用導体パターン22B間の容量及び、コンデンサ用導体パターン22Cとコンデンサ用導体パターン22D間の容量によってコンデンサC6が形成される。
In the multilayer bandpass filter formed in this way, the coil L1 is formed by the
この様な積層型バンドパスフィルタは、絶縁体層の誘電率を4.6、コイル用導体パターンの線幅を100μm、入出力インピーダンスを50Ω、素子全体の形状を2mm×1.25mm×0.8mmとしたところ、図4に示す様に、通過帯域が3.3〜3.8GHz、通過帯域における挿入損失が2.0dB、通過帯域における反射損失が15.6dB、500〜2700MHzの減衰量が30.6dB、4800〜5950MHzの減衰量が27.7dBとなった。なお、図4において、横軸は周波数、縦軸は減衰量をそれぞれ示し、41に伝送特性、42に反射特性をそれぞれ示している。 In such a multilayer bandpass filter, the dielectric constant of the insulator layer is 4.6, the line width of the coil conductor pattern is 100 μm, the input / output impedance is 50Ω, and the overall shape of the element is 2 mm × 1.25 mm × 0. As shown in FIG. 4, the pass band is 3.3 to 3.8 GHz, the insertion loss in the pass band is 2.0 dB, the reflection loss in the pass band is 15.6 dB, and the attenuation is 500 to 2700 MHz. The attenuation amount of 30.6 dB and 4800 to 5950 MHz was 27.7 dB. In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency, the vertical axis represents attenuation, 41 represents transmission characteristics, and 42 represents reflection characteristics.
11 入力端子
12 出力端子
L1〜L4 コイル
C1〜C10 コンデンサ
11
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