JP2010154138A - Layered multiplexer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体通信機器等に搭載され、それぞれ通過帯域の異なる複数のフィルタを備えた積層型マルチプレクサに関するものである。 The present invention relates to a stacked multiplexer that is mounted on a mobile communication device or the like and includes a plurality of filters each having a different pass band.
近年の移動体通信機器は、複数の異なる周波数帯域を共用可能に構成されるのが一般的になっている。そのため、アンテナ端子と周波数帯域ごとに設けられた高周波回路との間にマルチプレクサを配置し、複数の周波数帯域の信号を選択的に伝送する構成が採用される。2つの周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサを例にとると、例えば、低周波帯域用のローパスフィルタと高周波帯域用のハイパスフィルタとにより構成することができる。しかし、この構成では、2つの周波数帯域の各信号を分離できるものの、低周波帯域の低域側と高周波帯域の高域側の不要成分を除去できない。そのため、ダイプレクサやマルチプレクサにおいて、それぞれの周波数帯域に対応するバンドパスフィルタを構成する手法が知られている。例えば、ストリップライン(伝送線路)を用いて複数の共振器を構成した分布定数型のバンドパスフィルタ(特許文献1参照)や、ローパスフィルタとハイパスフィルタを組み合わせて構成したバンドパスフィルタ(特許文献2参照)が知られている。
上記従来の構成のうち、複数の共振器を用いて構成したバンドパスフィルタは、各共振器の共振周波数がストリップラインの長さに依存して定まるため、低い周波数帯域に対応する共振器を構成する場合はストリップラインが長くなることから、平面方向におけるフィルタサイズの増大につながる。特に、複数の周波数帯域に対応する積層型マルチプレクサは、それぞれ通過帯域が異なる複数のバンドパスフィルタの回路素子を積層体に形成する必要がありフィルタサイズを極力抑えることが重要であるため、ストリップラインを用いた共振器によるサイズ制約が問題となる。また、ローパスフィルタとハイパスフィルタを組み合わせて構成したバンドパスフィルタは、分布定数型のバンドパスフィルタに比べて設計の自由度は高くなるが、低い周波数領域を含む広い周波数範囲で十分な減衰量を得ることは困難であり、特性面で不利になることが問題となる。 Among the conventional configurations described above, a bandpass filter configured using a plurality of resonators configures a resonator corresponding to a low frequency band because the resonance frequency of each resonator is determined depending on the length of the stripline. In this case, the stripline becomes long, which leads to an increase in the filter size in the plane direction. In particular, in a multilayer multiplexer corresponding to a plurality of frequency bands, it is necessary to form a plurality of band pass filter circuit elements having different pass bands in a multilayer body, and it is important to suppress the filter size as much as possible. The size limitation due to the resonator using the above becomes a problem. In addition, a band-pass filter configured by combining a low-pass filter and a high-pass filter has a higher degree of design freedom than a distributed-constant band-pass filter, but has a sufficient attenuation in a wide frequency range including a low frequency region. It is difficult to obtain and disadvantageous in terms of characteristics.
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、広い周波数範囲で良好な減衰特性を確保でき、平面方向におけるフィルタサイズを抑えて積層体の小型化が可能な積層型マルチプレクサを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and is a multilayer multiplexer that can ensure good attenuation characteristics in a wide frequency range and can reduce the size of the multilayer body by suppressing the filter size in the plane direction. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の積層型マルチプレクサは、複数の誘電体層を積層した積層体に構成され、それぞれ通過帯域の異なる複数のフィルタを備えた積層型マルチプレクサであって、前記複数のフィルタのうち、最も低い第1の周波数帯域を通過帯域とする第1のフィルタは、前記第1のフィルタの入力側に接続された伝送線路から構成される第1の共振器と、前記第1の共振器の後段に接続された伝送線路から構成される第2の共振器と、前記第2の共振器の後段に接続された伝送線路から構成される第3の共振器と、を含む分布定数型のバンドパスフィルタであり、前記第1乃至第3の共振器の各々は、前記誘電体層を積層方向に貫くビア導体と前記誘電体層上で前記ビア導体に接続される導体パターンとから構成され、前記第1の共振器の前記導体パターンと前記第2の共振器の前記導体パターンが積層方向に対向配置されるとともに、前記第2の共振器の前記導体パターンと前記第3の共振器の前記導体パターンが積層方向に対向配置されている。 In order to solve the above-described problem, a multilayer multiplexer according to the present invention is a multilayer multiplexer that is configured as a multilayer body in which a plurality of dielectric layers are stacked and includes a plurality of filters each having a different pass band. A first filter whose pass band is the lowest first frequency band is a first resonator formed of a transmission line connected to an input side of the first filter; A second resonator composed of a transmission line connected to the subsequent stage of the first resonator, and a third resonator composed of a transmission line connected to the subsequent stage of the second resonator. Each of the first to third resonators is a distributed constant type band-pass filter, and each of the first to third resonators includes a via conductor penetrating the dielectric layer in a stacking direction and a conductor pattern connected to the via conductor on the dielectric layer And consists of and before The conductor pattern of the first resonator and the conductor pattern of the second resonator are arranged to face each other in the stacking direction, and the conductor pattern of the second resonator and the conductor of the third resonator Patterns are arranged opposite to each other in the stacking direction.
本発明の積層型マルチプレクサによれば、積層型マルチプレクサのうちの第1のフィルタは第1〜第3の共振器を含む3段型の構成を有し、最も低い第1の周波数帯域を通過帯域とする分布定数型のバンドパスフィルタとして機能する。そして、これら3つの共振器は、いずれも複数の誘電体層に形成された導体パターン及びそれに接続される積層方向のビア導体とから構成され、隣接する共振器同士の導体パターンが積層方向に対向配置されている。よって、3段型の減衰特性に基づいて特に通過帯域の近傍で急峻な減衰特性を確保しつつ、ビア導体と導体パターンを組み合わせることで共振器の平面方向のサイズを抑制でき、かつ隣接する共振器同士の電磁結合を導体パターンの形状と配置に応じて適切に調節可能とし、小型かつ良好な特性の積層型マルチプレクサを実現することができる。 According to the multilayer multiplexer of the present invention, the first filter of the multilayer multiplexer has a three-stage configuration including the first to third resonators, and passes the lowest first frequency band to the pass band. It functions as a distributed constant type bandpass filter. Each of these three resonators is composed of a conductor pattern formed in a plurality of dielectric layers and via conductors in the stacking direction connected thereto, and the conductor patterns of adjacent resonators face each other in the stacking direction. Has been placed. Therefore, the size in the plane direction of the resonator can be suppressed by combining the via conductor and the conductor pattern while ensuring the steep attenuation characteristic especially in the vicinity of the passband based on the three-stage attenuation characteristic, and the adjacent resonance The electromagnetic coupling between the units can be appropriately adjusted according to the shape and arrangement of the conductor pattern, and a small-sized and favorable characteristic multilayer multiplexer can be realized.
本発明において、前記第1の共振器を第1のノードとグランドとの間に接続し、前記第2の共振器を第2のノードとグランドとの間に接続し、前記第3の共振器を第3のノードとグランドとの間に接続するとともに、前記第1のフィルタは、前記第1のノードとグランドとの間に接続された第1のコンデンサと、前記第2のノードとグランドとの間に接続された第2のコンデンサと、前記第3のノードとグランドとの間に接続された第3のコンデンサとを含む構成としてもよい。この場合、前記第1のフィルタは、前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された第4のコンデンサと、前記第2のノードと前記第3のノードとの間に接続された第5のコンデンサと、前記第1のノードと前記第3のノードとの間に接続された第6のコンデンサとを含む構成としてもよい。さらに、前記第1のフィルタは、入力端子と前記第1のノードとの間に接続されたインダクタと、前記第3のノードと出力端子との間に接続された並列共振回路とを含む構成としてもよい。 In the present invention, the first resonator is connected between a first node and the ground, the second resonator is connected between a second node and the ground, and the third resonator is connected. Is connected between the third node and the ground, and the first filter includes a first capacitor connected between the first node and the ground, the second node and the ground. It is good also as a structure containing the 2nd capacitor | condenser connected between these, and the 3rd capacitor | condenser connected between the said 3rd node and the ground. In this case, the first filter is connected between the first capacitor and the second node, and between the second node and the third node. The fifth capacitor may be configured to include a sixth capacitor connected between the first node and the third node. Further, the first filter includes an inductor connected between an input terminal and the first node, and a parallel resonant circuit connected between the third node and the output terminal. Also good.
本発明において、全ての前記複数のフィルタは、一又は複数の共振器を含む分布定数型のバンドパスフィルタを用いて構成することが望ましい。この場合、前記複数のフィルタのそれぞれを、前記積層体の平面方向の異なる領域に形成し、積層方向で互いに重ならないように配置することが望ましい。 In the present invention, it is preferable that all the plurality of filters are configured using distributed constant type bandpass filters including one or more resonators. In this case, it is preferable that each of the plurality of filters is formed in different regions in the planar direction of the stacked body and arranged so as not to overlap each other in the stacking direction.
また、前記積層体には、前記複数のフィルタのそれぞれの領域を隔てる所定位置に、グランドに接続されたシールド導体部を形成してもよい。この場合、前記シールド導体部は、各々の前記誘電体層上の前記所定位置に配置された導体パターンと、当該導体パターンに接続されて前記誘電体層を積層方向に貫くビア導体とから構成することができる。 Moreover, you may form the shield conductor part connected to the ground in the said laminated body in the predetermined position which isolate | separates each area | region of these filters. In this case, the shield conductor portion includes a conductor pattern arranged at the predetermined position on each dielectric layer, and a via conductor connected to the conductor pattern and penetrating the dielectric layer in the stacking direction. be able to.
本発明によれば、最も低い周波数帯域に対し、3つの共振器を含む3段型の構成を有する分布定数型のバンドパスフィルタを構成し、複数の誘電体層の導体パターン及びそれに接続される積層方向のビア導体により各々の共振器を構成し、隣接する共振器同士の導体パターンを積層方向に対向配置して積層型マルチプレクサを構成した。よって、バンドパスフィルタの通過帯域の近傍を含む広い周波数範囲で良好な減衰特性を確保し、これにより帯域外の不要成分を確実に除去でき、共振器の平面方向におけるフィルタサイズを抑えて積層体の小型化に適した積層型マルチプレクサを実現することができる。 According to the present invention, a distributed constant type band-pass filter having a three-stage configuration including three resonators is configured for the lowest frequency band, and is connected to a conductor pattern of a plurality of dielectric layers and to it. Each resonator is composed of via conductors in the stacking direction, and a conductive multiplexer pattern between adjacent resonators is arranged opposite to each other in the stacking direction to form a stacked multiplexer. Therefore, it is possible to ensure good attenuation characteristics in a wide frequency range including the vicinity of the passband of the bandpass filter, thereby reliably removing unnecessary components outside the band, and suppressing the filter size in the plane direction of the resonator, thereby reducing the laminate size. It is possible to realize a stacked multiplexer suitable for downsizing.
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、移動体通信機器に搭載されるマルチプレクサとして、2つの周波数帯域の信号を選択的に伝送する積層型ダイプレクサと、3つの通過帯域の信号を選択的に伝送する積層型トリプレクサに対し本発明を適用する場合を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the present invention is applied to a multilayer diplexer that selectively transmits signals in two frequency bands and a multilayer triplexer that selectively transmits signals in three passbands as multiplexers mounted on mobile communication devices. The case of applying is described.
[第1実施形態]
第1実施形態では、本発明を積層型ダイプレクサに対して適用する場合を説明する。図1は、第1実施形態の積層型ダイプレクサ10の等価回路を示す図である。第1実施形態の積層型ダイプレクサ10は、低周波側の第1の周波数帯域を通過帯域とする分布定数型のバンドパスフィルタ11(本発明の第1のフィルタ)と、第1の周波数帯域よりも高い第2の周波数帯域を通過帯域とする分布定数型のバンドパスフィルタ12とを備えている。一方のバンドパスフィルタ11は、共通端子T0と端子T1との間に配置され、他方のバンドパスフィルタ12は、共通端子T0と端子T2との間に配置されている。共通端子T0はアンテナ等に接続される端子であり、端子T1は第1の周波数帯域用の送受信回路に接続される端子であり、端子T2は第2の周波数帯域用の送受信回路に接続される端子である。
[First Embodiment]
In the first embodiment, a case where the present invention is applied to a laminated diplexer will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the
第1の周波数帯域用のバンドパスフィルタ11は、インダクタL10、L11と、コンデンサC10、C11、C12、C13、C14、C15、C16と、伝送線路を用いて形成された3つの共振器R1、R2、R3を含んで構成されている。入力側から順に、共振器R1がノードNaとグランドの間に接続され、共振器R2がノードNbとグランドの間に接続され、共振器R3がノードNcとグランドの間に接続されている。なお、後述の導体パターンを介して、隣接する共振器R1、R2が互いに電磁結合(図中、Mと表記)するとともに、隣接する共振器R2、R3が互いに電磁結合している。入力側では、インダクタL10が共通端子T0とノードNaの間に接続されている。出力側では、並列接続されたインダクタL11及びコンデンサC16がノードNcと端子T1の間に接続されている。また、ノードNa、Nb、Ncの各々とグランドの間には、この順にコンデンサC10、C11、C12が接続されている。さらに、ノードNaとノードNbの間にはコンデンサC13が接続され、ノードNbとノードNcの間にはコンデンサC14が接続され、ノードNaとノードNcの間にはコンデンサC15が接続されている。
The
一方、第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ12は、インダクタL20、L21と、コンデンサC20、C21、C22、C23、C24と、伝送線路を用いて形成された2つの共振器R4、R5を含んで構成されている。前段の共振器R4がノードNdとグランドの間に接続され、後段の共振器R5がノードNeとグランドの間に接続されている。なお、隣接する共振器R4、R5が互いに電磁結合している。入力側では、並列接続されたインダクタL20及びコンデンサC20が共通端子T0とノードNdの間に接続されている。出力側では、並列接続されたインダクタL21及びコンデンサC24がノードNeと端子T2の間に接続されている。また、ノードNdとグランドの間にコンデンサC21が接続され、ノードNeとグランドの間にコンデンサC22が接続されている。さらに、ノードNdとノードNeの間にはコンデンサC23が接続されている。
On the other hand, the
図1に示すように、第1の周波数帯域用のバンドパスフィルタ11は3つの共振器R1、R2、R3を含む3段型の構成であるのに対し、第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ12は2つの共振器R4、R5を含む2段型の構成となっている。バンドパスフィルタ11の伝送特性には、共振器R1、R2、R3の各共振周波数に応じた3つの共振が生じ、バンドパスフィルタ12の伝送特性には、共振器R4、R5の各共振周波数に応じた2つの共振が生じる。このようにバンドパスフィルタ11の構成は、第1の周波数帯域の帯域側における減衰特性を向上させ、通過帯域の近傍を含む広い周波数範囲にわたって十分な減衰量を確保するのに適しているが、詳しくは後述する。
As shown in FIG. 1, the
図1の構成において、アンテナから共通端子T0に伝送される受信信号のうち、第1の周波数帯域の受信信号は、バンドパスフィルタ11を通過する一方、バンドパスフィルタ12により十分に減衰するため端子T1に伝送される。これに対し、上記の受信信号のうち、第2の周波数帯域の受信信号は、バンドパスフィルタ11により十分に減衰する一方、バンドパスフィルタ12を通過して端子T2に伝送される。なお、逆の経路で端子T1、T2からバンドパスフィルタ11、12を経由して伝送される第1、第2の周波数帯域の各送信信号は、共通端子T0を介してアンテナに伝送される。なお、バンドパスフィルタ11の後述の伝送特性においては、第1の周波数帯域の受信信号が入力端子としての共通端子T0に入力され、出力端子としての端子T1に出力される伝送方向を想定する。
In the configuration of FIG. 1, among the received signals transmitted from the antenna to the
次に、図2〜図5を参照して、第1実施形態の積層型ダイプレクサ10の一形態として、複数の誘電体層を積層した積層体を用いた構造例について説明する。図2は、第1実施形態の積層型ダイプレクサ10が構成される積層体10aの外観斜視図を示している。図2に示す積層体10aは、導体パターンを形成した複数の誘電体層を積層した構造を有する。積層体10aの側面には、共通端子T0と、第1の周波数帯域側の端子T1と、第2の周波数帯域側の端子T2と、3つのグランド端子Tgが形成され、それぞれ外部接続が可能となっている。これらの各端子は、いずれも積層体10aの内層の導体パターンに接続されている。
Next, referring to FIG. 2 to FIG. 5, a structural example using a laminated body in which a plurality of dielectric layers are laminated as one form of the
図2に示すように、積層体10aは、平面方向で2つの領域R1、R2に区分されている。領域R1には、第1の周波数帯域用のバンドパスフィルタ11の回路素子が形成され、領域R2には、第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ12の回路素子が形成される。これにより、2つのバンドパスフィルタ11、12が積層方向で互いに重ならない領域に配置され、それぞれのアイソレーションを十分に確保するとともに、後述するように図1の共振器R1〜R5の間の電磁結合を確保するために適した配置となっている。
As shown in FIG. 2, the
図3〜図5は、積層体10aの各層の構造を示す平面図である。積層体10aの内部には、下層から順にセラミックグリーンシートを用いた誘電体層M1〜M15が積層されている。誘電体層M1〜M15には、回路素子としての多数の導体パターンや多数の電極が形成されている。誘電体層M1〜M15のそれぞれの厚さ及び誘電率については、必要な電気的特性に応じて適宜に設定される。なお、各々の誘電体層M1〜M15の各領域は図2に従って区分されており、略中央の位置を基準に、右側がバンドパスフィルタ11の領域R1に対応し、左側がバンドパスフィルタ12の領域R2に対応する。
3-5 is a top view which shows the structure of each layer of the
また、誘電体層M1〜M15に形成された導体パターンや電極を互いに接続するために積層方向に貫通する多数のビア導体V(図中、点線で示す)が形成されている。ここで、バンドパスフィルタ11の共振器R1、R2、R3の各一部となるビア導体Vには、括弧内に記号を付加して、他のビア導体Vと区別して示している。これらの各ビア導体Vは、誘電体層M1〜M15に開口された各々のビアホールを経由して、積層方向に延伸形成される。以下の説明では、最初に誘電体層M1〜M15の各々の回路素子の配置を説明した後、ビア導体Vによる積層方向の接続関係について説明する。なお、各々の誘電体層M1〜M15において、各層における個々のビア導体Vについての説明の多くは省略するものとする。
Also, a large number of via conductors V (shown by dotted lines in the figure) penetrating in the stacking direction are formed to connect the conductor patterns and electrodes formed in the dielectric layers M1 to M15 to each other. Here, the via conductor V that is a part of each of the resonators R1, R2, and R3 of the
図3に示すように、最下層の誘電体層M1には、広いグランドパターン15が形成され、その外縁部が図2の3つのグランド端子Tgに接続されている。なお、誘電体層M1の裏面(不図示)には、図2の各端子の位置に導体パターンが形成されている。
As shown in FIG. 3, a
誘電体層M2には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、コンデンサC10の電極20と、コンデンサC11の電極21と、コンデンサC12の電極22が形成されている。これらの電極20〜22は、下層のグランドパターン15と対向配置されている。なお、誘電体層M2には、バンドパスフィルタ12の回路素子は形成されていない。
On the dielectric layer M2, an
誘電体層M3には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、コンデンサC13、C15に共通の電極30と、コンデンサC14、C15に共通の電極31が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、コンデンサC21の電極32と、コンデンサC22の電極33が形成されている。
On the dielectric layer M3, as a circuit element of the
誘電体層M4には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、コンデンサC15の電極40と、コンデンサC13、C14に共通の電極41が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、コンデンサC20の電極42と、コンデンサC24の電極43が形成されている。電極40、41は直下の電極30、31と対向配置されている。また、電極42は側面の共通端子T0に接続されるとともに、電極43は側面の端子T2に接続されている。
The dielectric layer M4 is provided with an
誘電体層M5には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、コンデンサC13、C15に共通の電極50と、コンデンサC14、C15、C16に共通の電極51が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、コンデンサC20、C23に共通の電極52と、コンデンサC23、24に共通の電極53が形成されている。電極50、51は直下の電極40、41と対向配置されている。また、電極52は直下の電極42と対向配置され、電極53は直下の電極43と対向配置されている。
In the dielectric layer M5, as a circuit element of the
誘電体層M6には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、コンデンサC16の電極60が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、コンデンサC23の電極61が形成されている。電極60は直下の電極51と対向配置され、電極61は直下の電極52、53と対向配置されている。また、電極60は側面の端子T1に接続されている。
On the dielectric layer M6, an
誘電体層M7には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、インダクタL10及び共振器R1に共通の導体パターン70と、インダクタL11の導体パターン71が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、共振器R4の一部となる導体パターン72と、共振器R5の一部となる導体パターン73が形成されている。また、導体パターン71は側面の端子T1に接続されている。
The dielectric layer M7 is provided with a
誘電体層M8には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、インダクタL10の一部となる導体パターン80と、インダクタL11の一部となる導体パターン81が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、インダクタL20の一部となる導体パターン82と、インダクタL21の一部となる導体パターン83が形成されている。
In the dielectric layer M8, as a circuit element of the band-
誘電体層M9には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、インダクタL10の一部となる導体パターン90と、共振器R2の一部となる導体パターン91が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、インダクタL20の一部となる導体パターン92と、インダクタL21の一部となる導体パターン93が形成されている。導体パターン90は側面の共通端子T0に接続されるとともに、導体パターン93は側面の端子T2に接続されている。
In the dielectric layer M9, as a circuit element of the
誘電体層M10には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、共振器R1の一部となる導体パターン100と、共振器R2の一部となる導体パターン101と、共振器R3の一部となる導体パターン102が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、インダクタL20の一部となる導体パターン103が形成されている。
In the dielectric layer M10, as circuit elements of the band-
誘電体層M11には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、共振器R1の一部となる導体パターン110が形成されるとともに、バンドパスフィルタ12の回路素子として、インダクタL20の一部となる導体パターン111が形成されている。導体パターン111は側面の共通端子T0に接続されている。
The dielectric layer M11 is provided with a
誘電体層M12には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、共振器R2の一部となる導体パターン120が形成されている。
In the dielectric layer M12, a
誘電体層M13には、バンドパスフィルタ11の回路素子として、共振器R3の一部となる導体パターン130が形成されるとともに、共振器R2の一部となる導体パターン131が形成されている。
On the dielectric layer M13, as a circuit element of the
誘電体層M14には、各回路素子の経路となる複数のビアホール導体Vのみが形成され、他の回路素子は形成されていない。 In the dielectric layer M14, only a plurality of via-hole conductors V that are paths of the circuit elements are formed, and other circuit elements are not formed.
誘電体層M15には、誘電体層M1のグランドパターン15と同形状のグランドパターン150が形成され、その外縁部が図2の3つのグランド端子Tgに接続されている。なお、誘電体層M15の上部には、積層体10aのカバーとして、素子が形成されない誘電体層(不図示)が設けられている。
In the dielectric layer M15, a
次に、誘電体層M1〜M15の各回路素子に対する積層方向の接続関係を説明する。まず、バンドパスフィルタ11のうち、入力側のインダクタL10は、誘電体層M7、M8、M9の導体パターン70、80、90をそれぞれビア導体Vにより接続した構造を有する。出力側のインダクタL11は、誘電体層M7、M8の導体パターン71、81をそれぞれビア導体Vにより接続した構造を有する。
Next, the connection relationship in the stacking direction for each circuit element of the dielectric layers M1 to M15 will be described. First, in the
共振器R1は、誘電体層M7の導体パターン70の一端から下方に延伸されるビア導体V(1a)と、この導体パターン70の他端と誘電体層M10の導体パターン100の一端を接続するビア導体V(1b)と、この導体パターン100の他端と誘電体層M11の導体パターン110の一端を接続するビア導体V(1c)と、この導体パターン110の他端と誘電体層M15のグランドパターン150を接続するビア導体V(1d)を含んでいる。
The resonator R1 connects the via conductor V (1a) extending downward from one end of the
共振器R2は、誘電体層M9の導体パターン91の一端から下方に延伸されるビア導体V(2a)と、この導体パターン91の他端と誘電体層M10の導体パターン101の一端を接続するビア導体V(2b)と、この導体パターン101の他端と誘電体層M12の導体パターン120の一端を接続するビア導体V(2c)と、この導体パターン120の他端と誘電体層M13の導体パターン131の一端を接続するビア導体V(2d)と、この導体パターン131の他端と誘電体層M15のグランドパターン150を接続するビア導体V(2e)を含んでいる。
The resonator R2 connects the via conductor V (2a) extending downward from one end of the
共振器R3は、誘電体層M10の導体パターン102の一端から下方に延伸されるビア導体V(3a)と、この導体パターン102の他端と誘電体層M13の導体パターン130の一端を接続するビア導体V(3b)と、この導体パターン130の他端と誘電体層M15のグランドパターン150を接続するビア導体V(3c)を含んでいる。
The resonator R3 connects the via conductor V (3a) extending downward from one end of the
上記のように各々の共振器R1〜R3は、複数の誘電体層を積層方向に貫くビア導体Vとそれに接続される略L字型の導体パターンとの組合せにより構成されている。そして、図5に示すように、2つの誘電体層M11、M12の間で、共振器R1の導体パターン110と共振器R2の導体パターン120が積層方向に対向配置されている。同様に、2つの誘電体層M12、M13の間で、共振器R2の導体パターン120と共振器R3の導体パターン130が積層方向に対向配置されている。本実施形態においては、共振器R1〜R3に対して各ビア導体Vと導体パターンの組み合わせに応じた所望の共振周波数が付与される。一方、共振器R1〜R3の各ビア導体Vの間のみでは十分な大きさの電磁結合を得られないことから、積層方向に近接して対向配置される各導体パターンの形状とサイズを適切に調製することにより、十分な電磁結合を確保可能な構造を実現している。
As described above, each of the resonators R <b> 1 to R <b> 3 is configured by a combination of a via conductor V that penetrates a plurality of dielectric layers in the stacking direction and a substantially L-shaped conductor pattern connected thereto. As shown in FIG. 5, between the two dielectric layers M11 and M12, the
次に、第1実施形態の積層型ダイプレクサ10の特性について具体的に説明する。図6は、図3〜図5の構造を有する積層型ダイプレクサ10のシミュレーションによって得られたバンドパスフィルタ11、12の減衰特性を示している。図6においては、第1の周波数帯域用のバンドパスフィルタ11の特性SL1と、第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ12の特性SH1とを重ねて示している。特性SL1は、バンドパスフィルタ11において共通端子T0から端子T1に至るSパラメータS21(透過特性)の周波数特性を表し、特性SH1は、バンドパスフィルタ12において共通端子T0から端子T2に至るSパラメータS21(透過特性)の周波数特性を表している。バンドパスフィルタ11は概ね2〜3GHzの範囲を通過帯域に設定し、バンドパスフィルタ12は概ね4.7〜5.7GHzの範囲を通過帯域に設定している。特性SL1、SH1は、いずれも通過帯域内で低損失であり、通過帯域の低域側及び高域側で減衰量が大きくなっている。
Next, the characteristics of the
第1実施形態の積層型ダイプレクサ10において、低周波側のバンドパスフィルタ11の特性SL1は、高周波側のバンドパスフィルタ12に比べて通過帯域の近傍で急峻な減衰特性が得られる。これは上述したように、3つの共振器R1、R2、R3を備えたバンドパスフィルタ11の3段型の構成と、2つの共振器R4、R5を備えたバンドパスフィルタ12の2段型の構成との相違に基づいている。また、特性SL1は、従来の一般的なローパスフィルタとハイパスフィルタを直列接続したバンドパスフィルタ(例えば、特許文献2の構成)と比べても、通過帯域の低域側と高域側の広い周波数範囲にわたって大きな減衰量を確保でき、他の移動体通信機器等による不要成分を確実に除去することができる。一般にバンドパスフィルタの減衰特性を向上させるには、伝送線路の線路長が長い複数の共振器を配置する必要があるため平面方向におけるフィルタサイズの大型化が避けられないのであるが、図3〜図5に示すような第1実施形態の構造を採用すれば、フィルタサイズを小型に保つのと同時に良好な減衰特性を実現可能となる。
In the
[第2実施形態]
第2実施形態は、第1実施形態の積層型ダイプレクサ10に対してシールド導体部を付加したものである。図7〜図9は、第2実施形態の積層型ダイプレクサ10を構成した積層体10aの各層の構造を示す平面図である。なお、第2実施形態において、図1に示す等価回路と図2に示す外観斜視図は第1実施形態と共通するので説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, a shield conductor portion is added to the
図7〜図9に示すように、第2実施形態の積層体10aの内部には、図3〜図5と同様、セラミックグリーンシートを用いた誘電体層M1〜M15が積層されている。これらの誘電体素子M1〜M15の各々における回路素子自体は、第1実施形態と同様の配置となっている。一方、第2実施形態の誘電体層M1〜M15において第1実施形態との相違点は、領域R1、R2(図2)の境界付近に、シールド構造となる5つのビア導体Vsが並列に配置されている点である。
As shown in FIGS. 7 to 9, dielectric layers M <b> 1 to M <b> 15 using ceramic green sheets are laminated inside the
各々のビア導体Vsは、下端が最下層の誘電体層M1のグランドパターン15に接続され、各誘電体層M2〜M15を順次貫いて上方に延伸形成され、上端が誘電体層M15のグランドパターン150に接続されている。これにより、誘電体層M1〜M15の各々における領域R1と領域R2の間には、柱状のビア導体Vsからなるシールド導体部が配置され、2つのバンドパスフィルタ11、12の間の電磁的干渉を抑制する効果がある。
Each via conductor Vs has a lower end connected to the
なお、第2実施形態で示したシールド導体部の構造は一例であり、5本のビア導体Vsを配置する構造に限られない。例えば、図7〜図9の5本のビア導体Vsのうち両端の2本のビア導体Vsのみを配置し、両者の間を細長い補強用導体パターンにより接続する構造を採用してもよい。 In addition, the structure of the shield conductor part shown in 2nd Embodiment is an example, and is not restricted to the structure which arrange | positions the five via conductors Vs. For example, a structure in which only two via conductors Vs at both ends of the five via conductors Vs in FIGS. 7 to 9 are disposed and the two are connected by an elongated reinforcing conductor pattern may be employed.
次に、第2実施形態の積層型ダイプレクサ10の特性について具体的に説明する。図10は、図7〜図9の構造を有する積層型ダイプレクサ10のシミュレーションよって得られたアイソレーション特性を示している。図10においては、第2実施形態の積層型ダイプレクサ10のアイソレーション特性I2を実線で示し、それに重ねて第2実施形態の積層型ダイプレクサ10からシールド導体部を除去した構造(第1実施形態と同構造)のアイソレーション特性I1を点線で示している。また、図11及び図12は、図7〜図9の構造を有する積層型ダイプレクサ10に関し、図6と同様の条件で、バンドパスフィルタ11、12の減衰特性を示している。図11及び図12においても、第2実施形態のバンドパスフィルタ11、12の特性SL2、SH2をそれぞれ実線で示し、それに重ねて第1実施形態の構造の特性SL1、SH1を点線で示している。
Next, the characteristics of the
図10に示すように、第2実施形態のアイソレーション特性I2は、アイソレーション特性I1に比べて低域側から高域側にかけて広い周波数範囲で改善され、シールド導体部の採用によるアイソレーション向上の効果が確認された。また、図11に示すように、第2実施形態のバンドパスフィルタ11の特性SL2についても、特性SL1に比べて低域側及び高域側である程度改善が確認されるが、この理由はシールド導体部によりグランドが強化されたためと推察される。
As shown in FIG. 10, the isolation characteristic I2 of the second embodiment is improved in a wide frequency range from the low frequency side to the high frequency side compared to the isolation characteristic I1, and the isolation improvement by adopting the shield conductor portion is improved. The effect was confirmed. Further, as shown in FIG. 11, the characteristic SL2 of the
[第3実施形態]
第3実施形態は、本発明を積層型トリプレクサに対して適用する場合を説明する。図13は、第3実施形態の積層型トリププレクサ200の等価回路を示す図である。第3実施形態の積層型トリプレクサ200のうち、最も周波数が低い第1の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ201(本発明の第1のフィルタ)は、第1実施形態のバンドパスフィルタ11と同様の回路構成を有し、最も周波数が高い第3周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ203は、第1実施形態のバンドパスフィルタ12と同様の回路構成を有するので、これらの説明は省略する。一方、第1の周波数帯域と第3の周波数帯域の間の第2の周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタ202は、共通端子T0と端子TM(第2の周波数帯域用の送受信回路が接続される端子)の間に配置されている。なお、図13の端子TL、THはそれぞれ図1の端子T1、T2に相当する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, a case where the present invention is applied to a stacked triplexer will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the stacked
第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ202は、インダクタL30と、コンデンサC30、C31、C32、C33、C34と、伝送線路を用いて形成された2つの共振器R6、R7を含んで構成されている。バンドパスフィルタ202の構成において、入力側の共通端子T0とノードNfの間にコンデンサC30を直列接続した点がバンドパスフィルタ203と異なっている。一方、共振器R6、R7、コンデンサC31〜C34、インダクタL30、ノードNf、Ngを含む回路部分についてはバンドパスフィルタ203(図1のバンドパスフィルタ12)と同様に構成されるので、その説明を省略する。
The
次に、図14〜図17を参照して、第3実施形態の積層型トリプレクサ200の一形態として、複数の誘電体層を積層した積層体を用いた構造例について説明する。図14は、第3実施形態の積層型トリプレクサ200が構成される積層体200aの外観斜視図を示している。積層体200aの基本的な構造は図2の積層体10aと共通しているが、領域区分が異なっている。また、領域区分に対応して積層体10aの側面に形成される端子配置も異なっている。一方の長辺側には共通端子T0と、その両側の2つのグランド端子Tgが形成され、他方の長辺側には第2の周波数帯域側の端子TMと、その両側のグランド端子Tgが形成されている。また、一方の短辺側には第1の周波数帯域側の端子TLが形成され、他方の短辺側には第3の周波数帯域側の端子THが形成されている。これらの各端子は、いずれも積層体200aの内層の導体パターンに接続されている。
Next, referring to FIGS. 14 to 17, a structural example using a stacked body in which a plurality of dielectric layers are stacked will be described as an embodiment of the stacked
図14に示すように積層体200aは、3つの周波数帯域に対応して平面方向で3つの領域RL、RM、RHに区分されている。領域RLには、第1の周波数帯域用のバンドパスフィルタ201の回路素子が形成され、領域RMには、第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ202の回路素子が形成され、領域RHには、第3の周波数帯域用のバンドパスフィルタ203の回路素子が形成される。これにより、3つのバンドパスフィルタ201、202、203が積層方向で重ならない領域に配置され、第1実施形態で説明した効果を得ることができる。
As shown in FIG. 14, the
図15〜図17は、積層体200aの各層の構造を示す平面図である。積層体200aは、図3〜図5の積層体10aと同様、回路素子が形成された誘電体層M1〜M15を積層した構造を有する。各々の誘電体層M1〜M15の各領域は図14に従って区分されており、右側から順に、バンドパスフィルタ201の領域RL、バンドパスフィルタ202の領域RM、バンドパスフィルタ203の領域RHにそれぞれ対応する。なお、図15〜図17では、中央の領域RMの各回路素子については他の領域RL、RHと表記を変えて示している。
15-17 is a top view which shows the structure of each layer of the
誘電体層M1〜M15において、バンドパスフィルタ201の回路素子は、領域RLのサイズや端子の配置の違いなどを反映して第1実施形態の図3〜図5と若干位置や形状が異なるが、基本的な接続形態は共通している。すなわち、第3実施形態のバンドパスフィルタ201は、第1実施形態のバンドパスフィルタ11と実質的に同一の構造を有する。また、バンドパスフィルタ203の回路素子の多くは、第1実施形態のバンドパスフィルタ12の接続形態と共通である。よって、バンドパスフィルタ201の回路素子と、バンドパスフィルタ203のうちの第1実施形態と共通の回路素子については、図3〜図5と同一の番号を付して説明を省略する。以下では、バンドパスフィルタ202の回路素子について説明するとともに、次いでバンドパスフィルタ203のうちの第1実施形態とは異なる回路素子について説明する。
In the dielectric layers M1 to M15, the circuit elements of the
まず、バンドパスフィルタ202の回路素子として、誘電体層M3にはコンデンサC31の電極35とコンデンサC32の電極36が形成され、それぞれ誘電体層M1のグランドパターン15と対向配置されている。誘電体層M4にはコンデンサC33の電極45が形成されている。誘電体層M5にはコンデンサC30の電極54とコンデンサC33、34に共通の電極55が形成されている。電極35、45、54がビア導体Vを介して接続されるとともに、電極36、55がビア導体Vを介して接続されている。
First, as a circuit element of the band-
誘電体層M6にはコンデンサC30の電極64とコンデンサC34の電極65が形成されている。電極64は側面の共通端子T0に接続され、電極65は側面の端子TMに接続されている。また、インダクタL30の一部として、誘電体層M7の導体パターン76と誘電体層M8の導体パターン86がそれぞれ形成されている。 An electrode 64 of a capacitor C30 and an electrode 65 of a capacitor C34 are formed on the dielectric layer M6. The electrode 64 is connected to the side common terminal T0, and the electrode 65 is connected to the side terminal TM. Further, as a part of the inductor L30, a conductor pattern 76 of the dielectric layer M7 and a conductor pattern 86 of the dielectric layer M8 are formed.
一方の共振器R6は、誘電体層M9、M10、M11、M12にそれぞれ形成された導体パターン96、106、116、123と、これらを積層方向に接続するビア導体Vとから構成されている。また、他方の共振器R7は、誘電体層M9、M10、M11、M12にそれぞれ形成された導体パターン97、107、117、124と、これらを積層方向に接続するビア導体Vとから構成されている。共振器R6は下方の電極54及び上方のグランドパターン150とビア導体Vを介して接続され、共振器R7は下方の電極55及び上方のグランドパターン150とビア導体Vを介して接続されている。
One resonator R6 includes
次に、バンドパスフィルタ203の回路素子のうち、第1実施形態とは接続形態が異なるものを説明する。誘電体層M2にはグランドパターン23が形成され、側面の2つのグランド端子Tgに接続されている。誘電体層M3には、コンデンサC21の電極33とコンデンサC22の電極34が形成され、それぞれ直下のグランドパターン23と対向配置されている。誘電体層M4には、コンデンサC23の電極44が形成され、直上の電極52、53と対向配置されている。誘電体層M6には、コンデンサC20の電極62と、コンデンサC24の電極63が形成されている。電極62は側面の共通端子T0に接続され、電極63は側面の端子THに接続されている。また、電極62は直下の電極52と対向配置され、電極63は直下の電極53と対向配置されている。
Next, among the circuit elements of the
共振器R4、R5については、第1実施形態と比べると領域RHの面積が小さい分、導体パターンの構成数が増えている。すなわち、一方の共振器R4は、誘電体層M7、M11にそれぞれ形成された導体パターン74、113と、これらを積層方向に接続するビア導体Vとから構成されている。また、他方の共振器R5は、誘電体層M7、M11にそれぞれ形成された導体パターン75、114と、これらを積層方向に接続するビア導体Vとから構成されている。なお、誘電体層M13には、共振器R4、R5に共通の導体パターン133が形成されている。
Regarding the resonators R4 and R5, the number of conductor patterns is increased as the area of the region RH is smaller than that of the first embodiment. That is, one resonator R4 includes
インダクタL20、L21についても、上記と同様、第1実施形態と比べて導体パターンの構成数が増えている。すなわち、インダクタL20には、誘電体層M12、M13にそれぞれ形成された導体パターン121、132が追加され、インダクタL21には、誘電体層M10、M11、M12にそれぞれ形成された導体パターン105、112、122が追加されている。また、他の回路要素として、誘電体層M14にグランドパターン141が追加されている。グランドパターン141は、直上のグランドパターン150及び直下の導体パターン133とそれぞれビア導体Vを介して接続されている。
As with the inductors L20 and L21, the number of conductor patterns is increased as compared with the first embodiment. That is,
なお、バンドパスフィルタ201の接続形態は、ほぼ第1実施形態と共通であるが、誘電体層M14に導体パターン140が形成され、ビア導体Vを介して誘電体層M10の導体パターン102と接続されている点が異なっている。
The connection form of the band-
次に、第3実施形態の積層型トリプレクサ200の特性について具体的に説明する。図18は、図15〜図17の構造を有する積層型ダイプレクサ10のシミュレーションによって得られたバンドパスフィルタ201、202、203の減衰特性を示している。図18においては、図6と同様の条件に基づき、第1の周波数帯域用のバンドパスフィルタ201の特性SL3と、第2の周波数帯域用のバンドパスフィルタ202の特性SM3と、第3の周波数帯域用のバンドパスフィルタ203の特性SH3とを重ねて示している。
Next, the characteristics of the
図18からわかるように、それぞれのバンドパスフィルタ201、202、203は、いずれも通過帯域内で低損失であり、通過帯域の低域側及び高域側で減衰量が大きくなっている。特に、最も低い第1の周波数帯域に対応する特性SL3では、通過帯域の近傍で急峻であり、かつ低域側の広い周波数範囲で十分な減衰量を得ることができる。このように、第3実施形態の積層型トリプレクサ200についても、第1実施形態の積層型ダイプレクサ10と同様の効果を実現することができる。
As can be seen from FIG. 18, each of the
以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、上記実施形態では、2つの周波数帯域の信号を選択的に伝送するダイプレクサと、3つの周波数帯域の信号を選択的に伝送するトリプレクサに対して本発明を適用する場合を説明したが、より多数の周波数帯域の信号を選択的に伝送するマルチプレクサに対して広く本発明を適用可能である。N個の異なる周波数帯域を前提に考えると、共通端子とN個の端子の各々との間に接続されるN個のフィルタを設け、このうちの最も低い周波数帯域を通過帯域とするフィルタ(本発明の第1のフィルタ)を第1〜第3実施形態に示したように構成することができる。これにより、マルチプレクサにおいて移動体通信機器等による外来の不要成分が特に低周波領域で問題となる場合、その影響を抑えることが可能となる。 The contents of the present invention have been specifically described above based on the present embodiment, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a diplexer that selectively transmits signals in two frequency bands and a triplexer that selectively transmits signals in three frequency bands has been described. The present invention can be widely applied to multiplexers that selectively transmit signals in a large number of frequency bands. Assuming N different frequency bands, N filters connected between the common terminal and each of the N terminals are provided, and a filter (this book) having the lowest frequency band among them as a pass band is provided. The first filter of the invention can be configured as shown in the first to third embodiments. This makes it possible to suppress the influence of extraneous unnecessary components caused by mobile communication devices or the like in the multiplexer, particularly in the low frequency region.
10…積層型ダイプレクサ
200…積層型トリプレクサ
10a、200a…積層体
11、12、201、202、203…バンドパスフィルタ
15、23、141、150…グランドパターン
20〜22、30〜36、40〜45、50〜55、60〜65…電極
70〜76、80〜86、90〜97、100〜107、110〜114、116、117、120〜124、130〜133、140…導体パターン
C10〜C16、C20〜C24、C30〜C34…コンデンサ
L10、L11、L20、L21、L30…インダクタ
R1〜R7…共振器
T0…共通端子
T1、T2、TL、TM、TH…端子
Tg…グランド端子
M1〜M15…誘電体層
V…ビア導体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のフィルタのうち、最も低い第1の周波数帯域を通過帯域とする第1のフィルタは、
前記第1のフィルタの入力側に接続された伝送線路から構成される第1の共振器と、
前記第1の共振器の後段に接続された伝送線路から構成される第2の共振器と、
前記第2の共振器の後段に接続された伝送線路から構成される第3の共振器と、
を含む分布定数型のバンドパスフィルタであり、前記第1乃至第3の共振器の各々は、前記誘電体層を積層方向に貫くビア導体と前記誘電体層上で前記ビア導体に接続される導体パターンとから構成され、前記第1の共振器の前記導体パターンと前記第2の共振器の前記導体パターンが積層方向に対向配置されるとともに、前記第2の共振器の前記導体パターンと前記第3の共振器の前記導体パターンが積層方向に対向配置されることを特徴とする積層型マルチプレクサ。 A multilayer multiplexer comprising a plurality of dielectric layers and a plurality of filters each having a different passband,
Of the plurality of filters, the first filter having the lowest first frequency band as the pass band is:
A first resonator composed of a transmission line connected to the input side of the first filter;
A second resonator composed of a transmission line connected to a subsequent stage of the first resonator;
A third resonator composed of a transmission line connected to a subsequent stage of the second resonator;
Each of the first to third resonators is connected to the via conductor passing through the dielectric layer in the stacking direction and the via conductor on the dielectric layer. And the conductor pattern of the first resonator and the conductor pattern of the second resonator are arranged to face each other in the stacking direction, and the conductor pattern of the second resonator and the conductor pattern of the second resonator A stacked multiplexer, wherein the conductor pattern of the third resonator is arranged opposite to the stacking direction.
前記第1のフィルタは、前記第1のノードとグランドとの間に接続された第1のコンデンサと、前記第2のノードとグランドとの間に接続された第2のコンデンサと、前記第3のノードとグランドとの間に接続された第3のコンデンサと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の積層型マルチプレクサ。 The first resonator is connected between a first node and ground, the second resonator is connected between a second node and ground, and the third resonator is a third node. Connected between the node and ground,
The first filter includes a first capacitor connected between the first node and ground, a second capacitor connected between the second node and ground, and the third filter. The multilayer multiplexer according to claim 1, further comprising: a third capacitor connected between the node and the ground.
The shield conductor portion is composed of a conductor pattern arranged at the predetermined position on each dielectric layer and a via conductor connected to the conductor pattern and penetrating the dielectric layer in the stacking direction. The stacked multiplexer according to claim 7.
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