JP2010239461A - Dual-mode band pass filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばマイクロ波〜ミリ波帯の通信機において、帯域フィルタとして用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタに関し、より詳細には、金属膜に開口部を設けて複数の共振モードの縮退を解くことにより、通過帯域が形成されるデュアルモード・バンドパスフィルタに関する。 The present invention relates to a dual mode bandpass filter used as a bandpass filter in, for example, a microwave to millimeter wave band communication device, and more specifically, provides an opening in a metal film to solve the degeneration of a plurality of resonance modes. Thus, the present invention relates to a dual mode bandpass filter in which a passband is formed.
例えばマイクロ波〜ミリ波帯の帯域フィルタとして、金属膜おいて生じる複数の共振モードの縮退を解くことにより、通過帯域が形成されるデュアルモード・バンドパスフィルタが知られている。例えば、下記の特許文献1には、図13(a)〜(c)に示すデュアルモード・バンドパスフィルタが開示されている。このデュアルモード・バンドパスフィルタ1001は、誘電体基板1002を有する。誘電体基板1002の上面に第1のグラウンド電極1003と、入出力電極1004,1005が形成されている。誘電体基板1002の下面には第2のグラウンド電極1006が形成されている。
For example, a dual-mode bandpass filter in which a passband is formed by solving the degeneration of a plurality of resonance modes that occur in a metal film is known as a bandpass filter for microwave to millimeterwave bands. For example,
誘電体基板1002の側面に、グラウンド電極1007,1008が形成されている。また、誘電体基板1002の中間高さ位置には、共振器電極1009が形成されている。共振器電極1009は、開口部1009aを有する。矩形の共振器電極1009に開口部1009aを形成することにより、共振器電極1009において、長辺方向に伝搬する振動の共振モードと、短辺方向に伝搬する振動の共振モードとの縮退が解かれ、バンドパスフィルタとしての特性が得られる。なお、第1,第2のグラウンド電極1005,1006間に、共振器電極1009が配置され、それによってトリプレート構造が形成されている。
特許文献1に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ1001では、共振器電極1009において、共振器電極1009の長辺及び短辺に沿う部分及びその近傍に電流が集中する。また、共振器電極1009における共振周波数f0は、共振器電極1009の外形、特に長辺及び短辺の長さに依存する。
In the dual-
上記デュアルモード・バンドパスフィルタにおいては、挿入損失を低減するには、共振器の無負荷Q、すなわちQ0を高くする必要がある。共振器のQ0は、共振器電極1009の電極厚みや共振器電極外側端縁の形状に依存する。例えば、共振器電極1009の電極厚みを厚くすることにより、Q0を高めることができる。しかしながら、電極膜厚を厚くしすぎると、高周波における表皮効果により、高いQ0を実際に得ることはできなかった。
In the dual mode bandpass filter, it is necessary to increase the unloaded Q of the resonator, that is, Q0 in order to reduce the insertion loss. The Q0 of the resonator depends on the electrode thickness of the
さらに、共振器電極1009において、開口部1009aの端縁と、共振器電極1009の外側端縁との間隔W0が狭くなると、狭くなっている部分で、電流集中が生じる。それによっても、Q0が低下するという問題もあった。
Furthermore, in the
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、共振器の無負荷QであるQ0を高くすることができ、フィルタの低損失化を図ることができ、さらに電気的特性のばらつきを小さくすることが可能である、デュアルモード・バンドパスフィルタを提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, to increase the Q0 which is the no-load Q of the resonator, to reduce the loss of the filter, and to reduce the variation in electrical characteristics. It is to provide a dual mode bandpass filter that can be made small.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタは、第1,第2の主面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の第1の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第1の共振器電極と、前記誘電体基板の第1の高さ位置とは異なる第2の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第2の共振器電極と、前記第1の共振器電極と誘電体層を介して対向するように誘電体基板の第1の主面または内部に形成された複数の第1のグラウンド電極と、前記第2の共振器電極と誘電体層を介して対向するように、前記誘電体基板の第2の主面または内部に形成された複数の第2のグラウンド電極と、前記第1,第2の複数のグラウンド電極を電気的に接続するように設けられたグラウンド接続電極と、前記誘電体基板の第1または第2の主面に形成された入出力端子と、前記第1,第2の共振器電極に第1,第2の共振器電極の異なる部分で結合された一対の入出力結合回路と、前記入出力端子と、前記入出力結合回路とを電気的に接続している入出力接続電極と、前記第1,第2の共振器電極を電気的に接続するように、前記誘電体基板内に設けられた共振器接続電極とを備える。本発明では、前記複数の第1のグラウンド電極と、複数の第2のグラウンド電極とが、第1,第2の共振器電極の上下に配置されてトリプレート構造が構成されている。 A dual mode bandpass filter according to the present invention is formed partially at a dielectric substrate having first and second main surfaces and at a first height position of the dielectric substrate, and an input signal is When applied, a plurality of resonance modes are generated, a first resonator electrode in which an opening for coupling the plurality of resonance modes is formed, a first height position of the dielectric substrate, Are partially formed at different second height positions, and a plurality of resonance modes are generated when an input signal is applied, and an opening for coupling the plurality of resonance modes is formed. A second resonator electrode; and a plurality of first ground electrodes formed on or in the first main surface of the dielectric substrate so as to face the first resonator electrode via a dielectric layer; It faces the second resonator electrode through a dielectric layer. A plurality of second ground electrodes formed on or inside the second main surface of the dielectric substrate, and a ground provided so as to electrically connect the first and second ground electrodes. Connection electrodes, input / output terminals formed on the first or second main surface of the dielectric substrate, and the first and second resonator electrodes at different portions of the first and second resonator electrodes A pair of input / output coupling circuits coupled, the input / output terminal, an input / output connection electrode electrically connecting the input / output coupling circuit, and the first and second resonator electrodes are electrically connected And a resonator connection electrode provided in the dielectric substrate. In the present invention, the plurality of first ground electrodes and the plurality of second ground electrodes are arranged above and below the first and second resonator electrodes to constitute a triplate structure.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのある特定の局面では、前記第1,第2の共振器電極の開口部が共振モードの縮退を解くように、開口部端縁から外側に延びる切欠を有する。この切欠の形成により、第1,第2の共振器電極において、複数の共振モードの縮退を解き、通過帯域を形成することができる。 In a specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, a notch extending outward from the edge of the opening is formed so that the openings of the first and second resonator electrodes can solve the degeneration of the resonance mode. Have. By forming this notch, the first and second resonator electrodes can degenerate a plurality of resonance modes and form a passband.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの他の特定の局面では、前記共振器接続電極が、前記共振器電極において、電流集中度合いが残りの部分に比べて強い部分に配置されている。この場合には、共振器接続電極に電流が流れることにより、磁界が発生し、共振器接続電極がインダクタとして機能する。そのため、共振器電極の共振周波数が低下するので、共振周波数を所定の共振周波数に戻すには、開口部を小さくすればよく、その結果、共振器電極の外周端縁と開口部との間の間隔を拡げればよい。よって、電流集中度合いを緩和することができ、Q0をより一層高めることができる。 In another specific aspect of the dual mode bandpass filter according to the present invention, the resonator connection electrode is disposed in a portion of the resonator electrode where the degree of current concentration is stronger than the remaining portion. In this case, when a current flows through the resonator connection electrode, a magnetic field is generated, and the resonator connection electrode functions as an inductor. For this reason, the resonance frequency of the resonator electrode is lowered, and in order to return the resonance frequency to the predetermined resonance frequency, the opening portion may be reduced. As a result, the gap between the outer peripheral edge of the resonator electrode and the opening portion is reduced. What is necessary is just to widen an interval. Therefore, the degree of current concentration can be relaxed, and Q0 can be further increased.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の特定の局面では、前記共振器電極が矩形の形状を有し、前記電流集中度合いが強い部分が、該共振器電極のコーナ部分であり、前記共振器接続電極が少なくとも1つのコーナ部に配置されている。この場合には、Q0をより一層高めることができる。 In still another specific aspect of the dual mode bandpass filter according to the present invention, the resonator electrode has a rectangular shape, and the portion where the current concentration is strong is a corner portion of the resonator electrode, The resonator connection electrode is disposed in at least one corner portion. In this case, Q0 can be further increased.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに別の特定の局面によれば、前記共振器接続電極が複数設けられており、少なくとも1つの共振器接続電極の該共振器接続電極の延びる方向と直交する横断面の面積が、残りの共振器接続電極の横断面の面積と異なっている。この場合には、共振器接続電極により発生するインダクタンスの値を調整でき、それによって共振特性やフィルタ特性を調整することができる。 According to still another specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, a plurality of the resonator connection electrodes are provided, and at least one resonator connection electrode extends in a direction in which the resonator connection electrode extends. The area of the orthogonal cross section is different from the area of the cross section of the remaining resonator connection electrodes. In this case, the value of inductance generated by the resonator connection electrode can be adjusted, and thereby the resonance characteristics and the filter characteristics can be adjusted.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の特定の局面によれば、第1,第2の共振器電極の大きさが略等しく、かつ第1の共振器電極と第2の共振器電極とが平面視において重なるように配置されている。この場合には、デュアルモード・バンドパスフィルタの電気的特性のばらつきをより一層小さくすることができる。 According to still another specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, the first and second resonator electrodes have substantially the same size, and the first resonator electrode and the second resonator. It arrange | positions so that an electrode may overlap in planar view. In this case, the variation in the electrical characteristics of the dual mode bandpass filter can be further reduced.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに別の特定の局面によれば、前記第1,第2の共振器電極の少なくとも一方において、前記開口部内において、共振器電極とは絶縁されて配置された内側電極と、前記内側電極を前記第1または前記第2のグラウンド電極と電気的に接続するように、前記誘電体基板の厚み方向に延びるように設けられた第3のグラウンド接続電極とがさらに備えられている。この場合には、高周波側における減衰特性をより一層高めることができる。 According to still another specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, at least one of the first and second resonator electrodes is disposed in the opening and insulated from the resonator electrode. And a third ground connection electrode provided to extend in the thickness direction of the dielectric substrate so as to electrically connect the inner electrode to the first or second ground electrode. Is further provided. In this case, the attenuation characteristic on the high frequency side can be further enhanced.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の特定の局面では、前記入出力結合回路が、前記第1の共振器電極と前記第2の共振器電極との間の高さ位置に形成されている。この場合には、第1の共振電極及び第2の共振電極に対する入出力結合回路の結合度のバランスが高められ、かつ結合を強くすることができる。従って、フィルタ特性をより広い範囲で調整することができる。 In still another specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, the input / output coupling circuit is formed at a height position between the first resonator electrode and the second resonator electrode. Has been. In this case, the balance of the coupling degree of the input / output coupling circuit with respect to the first resonance electrode and the second resonance electrode can be increased, and the coupling can be strengthened. Therefore, the filter characteristics can be adjusted in a wider range.
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、誘電体基板の第1の高さ位置に設けられた第1の共振器電極と、第1の高さ位置とは異なる第2の高さ位置に設けられた第2の共振器電極とを有し、第1,第2の共振器電極において、それぞれ、複数の共振モードの縮退が解かれて、バンドパスフィルタとしての特性が得られるため、第1,第2の共振器電極に共振電流を分散することができ、それによって、Q0を高くすることができ、かつ低損失化を図ることができる。加えて、第1の共振器電極と第2の共振器電極とのそれぞれにおいて、バンドパスフィルタとしての特性を得るものであるため、電極形成ばらつきの影響を小さくすることができ、Q0や共振器電極による共振器のf0並びに共振モードの結合量などのばらつきを小さくすることができ、フィルタ特性のばらつきを小さくすることが可能となる。 In the dual mode bandpass filter according to the present invention, the first resonator electrode provided at the first height position of the dielectric substrate and the second height position different from the first height position are provided. The first and second resonator electrodes are each decoupled from the plurality of resonance modes, and a characteristic as a bandpass filter is obtained. The resonance current can be distributed to the first and second resonator electrodes, whereby Q0 can be increased and the loss can be reduced. In addition, since each of the first resonator electrode and the second resonator electrode has characteristics as a bandpass filter, the influence of variations in electrode formation can be reduced, and Q0 and resonators can be reduced. Variations in the resonator f0 and resonance mode coupling amount due to the electrodes can be reduced, and variations in filter characteristics can be reduced.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの分解斜視図である。デュアルモード・バンドパスフィルタ1は、誘電体基板2を有する。図1では、誘電体基板2の各層が模式的に分解して示されている。誘電体基板2は、上面である第1の主面である2aと、下面である第2の主面2bと、側面2c,2d及び端面2e,2fとを有する。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a dual mode bandpass filter according to an embodiment of the present invention. The dual
誘電体基板2は、矩形板状の形状を有する。また、誘電体基板2は、本実施形態では、LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics:低温焼結セラミック)基板などの適宜の誘電体材料により誘電体基板2を形成することができ、液晶ポリマなどの樹脂基板を用いても構わない。
The
誘電体基板2の内部の第1の高さ位置には、第1の共振器電極3が形成されている。また、第1の中間高さ位置とは異なる第2の中間高さ位置に、第2の共振器電極4が形成されている。本実施形態では、第1の中間高さ位置が第1の主面2a側に、第2の中間高さ位置が第2の主面2b側に位置している。第1の共振器電極3と第2の共振器電極4とは、誘電体基板層を介して重なり合うように配置されている。
A
図2(a)に、この第1,第2の共振器電極3,4の積層構造を模式的斜視図で示す。
FIG. 2A is a schematic perspective view showing the laminated structure of the first and
図2(a)に示すように、第1の共振器電極3は、開口部3aを中央に有する。この開口部3aは、中央に位置する矩形の形状を有し、該開口部3aの各辺には、開口部3aの上記矩形部分よりも小さい矩形形状の切欠3bが各辺中央に形成されている。すなわち、矩形の開口部3aに連なるように、開口部3aの各辺において、それぞれ、切欠3bが形成されている。
As shown in FIG. 2A, the
上記第2の共振器電極4は、第1の共振器電極3と略等しい形状を有する。従って、第2の共振器電極4は、図2(b)に示すように、第1の共振器電極3と同様に、矩形の開口部4aを有する。また、開口部4aの各辺中央に、矩形形状の切欠4bが開いている。
The
第1,第2の共振器電極3,4は、略等しい形状を有し、かつ誘電体基板2を平面視した場合、重なり合うように配置されている。
The first and
後述するように、共振器電極3,4か略等しい形状を有し、かつ平面視した際に重なり合うように位置しているため、共振器電極3,4の形成ばらつきが平均化され、すなわち電極形成ばらつきを吸収し得るので、電気的特性のばらつきを小さくすることができる。
As will be described later, since the
なお、共振器電極3,4では、入力信号が印加された際に、第1,第2の共振モードが生じるが、この共振モードの共振電流は分布を有する。図3(a)及び(b)は、第1,第2の共振器電極3,4における電流分布を示す模式的平面図である。ここで、図3(a),(b)中のハッチングX1〜X4で示す領域の順に、電流が弱く流れる部分であることを意味する。すなわち、ハッチングX1で示す領域が、最も電流が強く流れる部分である。
In the
なお、図3(a)及び(b)は、それぞれ、第1,第2の共振器電極3,4における電流分布を示す図であるが、ここにおいて、開口部3a,4aの形状が明瞭に示されているので、開口部3a,4aの説明に図3(a),(b)をも併せて参照することとする。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing current distributions in the first and
図2(b)及び図3(b)に示す各コーナ部分内側の円Zは、図1に示すように、第1,第2の共振器電極3,4を接続するビアホール電極からなる共振器接続電極5が位置する部分に相当する。すなわち、矩形の共振器電極4の4つのコーナ部分近傍にそれぞれ、共振器接続電極5の下端が接続されている。この共振器接続電極5は、誘電体基板層の厚み方向に延びるビアホール電極により形成されている。共振器接続電極5の上端は、第1の共振器電極3の下面に電気的に接続されている。従って、共振器接続電極5により、第1,第2の共振器電極3,4が電気的に接続されている。
A circle Z inside each corner portion shown in FIGS. 2B and 3B is a resonator composed of via-hole electrodes connecting the first and
他方、本実施形態では、第2の中間高さ位置の下方である第3の中間高さ位置において、入出力結合電極8,9が形成されている。入出力結合電極8,9は、それぞれ、第1,第2の共振器電極3,4に容量結合するように設けられている。本実施形態では、入出力結合電極8,9は、それぞれ、第1,第2の中間高さ位置とは異なる第3の中間高さ位置に設けられているが、他の高さ位置に設けられてもよい。すなわち、入出力結合電極8,9は第1の中間高さ位置に設けられてもよく、第2の中間高さ位置に設けられてもよい。あるいは、好ましくは、第1,第2の中間高さ位置間の高さ位置に、入出力結合電極8,9が設けられることが望ましい。
On the other hand, in the present embodiment, the input /
より好ましくは、第1,第2の中間高さ間の中央の高さ位置に入出力結合電極8,9が設けられることが望ましい。それによって、図1(b)に示すように、第1,第2の中間高さ位置に設けられた第1,第2の共振器電極3,4と、入出力結合電極8,9との距離を等しくすることができ、電気的特性のばらつきをより一層小さくすることができる。
More preferably, input /
図1に示すように、上記入出力結合電極8,9の下面に上端が接続される接続電極10,11がビアホール電極により形成されている。この入出力結合電極8,9に電気的に接続されている接続電極10,11の下端は、誘電体基板2の下面2bに至っており、誘電体基板2の下面に形成された入出力電極12,13に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1,
他方、第1,第2の中間高さ位置を挟むように、第1の中間高さ位置の上方には、第1のグラウンド電極14が形成されており、下方には第2のグラウンド電極15が形成されている。すなわち、第1,第2のグラウンド電極14,15間に、第1,第2の共振器電極3,4が挟まれている。従って、本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタ1は、共振器電極部分が上下のグラウンド電極で挟まれたトリプレート構造を有する。
On the other hand, a
上記第1のグラウンド電極14と、第2のグラウンド電極15とを電気的に接続する複数のグラウンド接続電極16がビアホール電極により形成されている。すなわち、各グラウンド接続電極16の上端は、第1のグラウンド電極14の下面に電気的に接続されており、下端は、第2のグラウンド電極15に電気的に接続されており、さらに第2のグラウンド電極15を貫通し、誘電体基板2の下面に至っている。そして、誘電体基板2の下面に形成されている第3のグラウンド電極17に電気的に接続されている。第3のグラウンド電極17は、誘電体基板2の下面2b上だけでなく、誘電体基板2の側面2c,2dを覆い、誘電体基板2の上面2aにおいて、一対の長辺の各長辺に沿うストライプ状の領域を形成するように設けられている。
A plurality of
従って、誘電体基板2の周囲は、上面2aの幅方向中央部分と、端面2e,2fとを除き、上記第3のグラウンド電極17により覆われている。また、下面2b上においては、第3のグラウンド電極17と電気的に絶縁されるように前述した入出力電極12,13が形成されている。
Accordingly, the periphery of the
なお、本実施形態では、第1のグラウンド電極14及び第2のグラウンド電極15は、誘電体基板内に形成されていたが、誘電体基板の外表面に形成されていてもよい。すなわち、第1のグラウンド電極14が誘電体基板2の上面2aに、第2のグラウンド電極15が誘電体基板2の下面2b上に形成され、第3のグラウンド電極17の一部を兼ねていてもよい。
In the present embodiment, the
上記共振器電極3,4、グラウンド電極14,15,17等の電極を形成する電極材料としては特に限定されず、Al、Cu、Ag、Ag−Pd合金などの適宜の金属材料により、これらの電極を形成することができる。また、ビアホール電極からなる共振器接続電極5や、入出力接続用接続電極10,11やグラウンド接続電極16などについても、上記と同様の適宜の導電性材料により形成することができる。
The electrode material for forming the electrodes such as the
実際の製造に際しては、各層を形成する誘電体シートに、各高さ位置に形成される電極膜を適宜の方法で形成する。この形成方法については、蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成方法または導電ペーストの塗布・硬化等の適宜の方法により行い得る。さらに、グリーンシートに貫通孔を形成し、貫通孔に導電ペーストを充填することにより、例えば共振器接続電極5のようなビアホール電極を形成することができる。すなわち、貫通孔に導電ペーストが充填された複数枚のグリーンシートを積層することにより、上記ビアホール電極を形成することができる。
In actual production, an electrode film formed at each height position is formed on the dielectric sheet forming each layer by an appropriate method. About this formation method, it can carry out by appropriate methods, such as thin film formation methods, such as vapor deposition, plating, or sputtering, or application | coating and hardening of an electrically conductive paste. Furthermore, by forming a through hole in the green sheet and filling the through hole with a conductive paste, a via hole electrode such as the
また、本実施形態では、共振器電極3,4の開口部3a,4aの中央に、共振器電極3,4と絶縁されてグラウンド接続電極21が配置されている。このグラウンド接続電極21が、開口部3a,4aの中央に設けられているので、デュアルモード・バンドパスフィルタの高周波における減衰特性を改善することができる。この点については、特願2003−39889号公報等に記載されているように、公知の技術的効果である。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタの作用及び特徴を説明する。 Next, the operation and characteristics of the dual mode bandpass filter of this embodiment will be described.
本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタ1では、入出力電極12,13の一方から入力信号が印加されると、第1,第2の共振器電極3,4において、第1,第2の共振モードが生じる。この場合、第1,第2の共振器電極3,4においては、発生した第1,第2の共振モードが結合し、通過帯域を形成するように開口部3a,4a及び切欠3b,4bが設けられている。より具体的には矩形形状の第1,第2の共振器電極3,4では、互いに直交する2つ共振モードが生じる。この2つの共振モードの縮退を解くように、すなわち2つの共振モードの共振特性を異ならせるようにかつ2つの共振モードの共振特性により通過帯域が形成されるように、開口部3a,4a及び切欠3b,4bが形成されている。
In the dual
従って、第1の共振器電極3において、通過帯域を有する周波数特性が得られ、第2の共振器電極4においても同様に、通過帯域を形成する周波数特性が得られる。このように、共振器電極3,4の形状を工夫することにより、通過帯域を得ているものであるため、入出力結合電極8,9や入出力電極12,13の配置の自由度が高められ、デュアルモード・バンドパスフィルタの設計自由度を高めることができる。加えて、様々な通過帯域を容易に形成することができる。
Accordingly, a frequency characteristic having a pass band can be obtained in the
さらに、本実施形態では、第1,第2の共振器電極3,4が形成されており、かつ第1,第2の共振器電極3,4が共振器接続電極5により電気的に接続されている。
Further, in the present embodiment, the first and
従って、従来の1層の共振器電極のみを有するデュアルモード・バンドパスフィルタに比べ、第1,第2の共振器電極に共振電流を分散することができ、それによって、Q0を高くすることができる。従って、デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、損失を小さくすることができる。加えて、第1,第2の共振器電極3,4のそれぞれにおいて通過帯域が得られるため、電極形成ばらつきの影響を小さくすることができる。従って、Q0や共振器電極による共振周波数のばらつき、及び第1,第2の共振モードの結合量のばらつきなどを小さくすることができる。その結果、デュアルモード・バンドパスフィルタのフィルタ特性のばらつきを小さくすることができる。
Therefore, compared with the conventional dual mode bandpass filter having only one resonator electrode, the resonance current can be distributed to the first and second resonator electrodes, thereby increasing Q0. it can. Therefore, the dual
これを、具体的な実験例に基づき説明する。 This will be described based on a specific experimental example.
図4及び図5は、上記実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。ここでは、比較のために、共振電極が1層のみを設けられたことを除いては、上記実施形態と同様にして構成された第1の比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタの特性を併せて示す。また、さらに対比のために、第1,第2の共振器電極に加えて、さらに第2の共振器電極の下方に、第3の共振器電極を配置した第1の実施形態の第1の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタも用意した。 4 and 5 are diagrams showing attenuation-frequency characteristics of the dual mode bandpass filter of the above embodiment. Here, for comparison, the characteristics of the dual mode band-pass filter of the first comparative example configured in the same manner as in the above embodiment except that only one resonance electrode is provided are combined. Show. For further comparison, in addition to the first and second resonator electrodes, the first resonator according to the first embodiment in which a third resonator electrode is disposed below the second resonator electrode. A modified dual mode bandpass filter was also prepared.
図4及び図5において、実線が第1の比較例の結果を、破線が第1の実施形態の結果を、一点鎖線が変形例の結果を示す。図4及び図5から、第1の比較例、第1の実施形態及び第2の実施形態の各デュアルモード・バンドパスフィルタの特性は以下の通りであった。 4 and 5, the solid line shows the result of the first comparative example, the broken line shows the result of the first embodiment, and the alternate long and short dash line shows the result of the modified example. From FIG. 4 and FIG. 5, the characteristics of the dual mode bandpass filters of the first comparative example, the first embodiment, and the second embodiment were as follows.
第1の比較例:通過帯域内最大挿入損失=1.55dB、通過帯域幅=1.999GHz、中心周波数f0=25.639GHz、Q0=78.49
第1の実施形態:通過帯域内最大挿入損失=1.48dB、通過帯域幅=1.972GHz、中心周波数f0=25.641GHz、Q0=82.84
変形例:通過帯域内最大挿入損失=1.45dB、通過帯域幅=2.183GHz、中心周波数f0=25.653GHz、Q0=82.80
First comparative example: maximum insertion loss in the passband = 1.55 dB, passband width = 1.999 GHz, center frequency f0 = 25.639 GHz, Q0 = 78.49
First Embodiment: Maximum insertion loss in passband = 1.48 dB, passband width = 1.972 GHz, center frequency f0 = 25.641 GHz, Q0 = 82.84
Modification: Maximum insertion loss in the pass band = 1.45 dB, pass band width = 2.183 GHz, center frequency f0 = 25.653 GHz, Q0 = 82.80
上記の通り、第1の比較例に比べ、第1の実施形態及び変形例によれば、通過帯域内の損失を小さくすることができ、かつQ0を高め得ることがわかる。特に、2層構造の第1の実施形態に比べ、3層構造の変形例によれば、損失をより一層低減することができる。 As described above, it can be seen that the loss in the passband can be reduced and Q0 can be increased according to the first embodiment and the modification as compared with the first comparative example. In particular, compared to the first embodiment having a two-layer structure, the loss can be further reduced according to the modification example having the three-layer structure.
これは、略等しい形状の2個または3個の共振器電極を積層し、共振器接続電極で互いに接続した場合には、複数の共振器電極は同電位となり、その結果、電流が強く流れる部分が分散されることになる。従って、導体損失が小さくなり、Q値が改善されるためである。 This is because when two or three resonator electrodes having substantially the same shape are stacked and connected to each other through the resonator connection electrodes, the plurality of resonator electrodes have the same potential, and as a result, a portion where current flows strongly Will be distributed. Therefore, the conductor loss is reduced and the Q value is improved.
そこで、共振器接続電極により、複数の共振器電極を接続した効果を確認するために、第1,第2の共振器電極を誘電体基板層を介して積層し、但し、共振器接続電極5で接続しなかったことを除いては、上記第1の実施形態と同様にして、構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを作製し、周波数特性を測定した。図6は、上記第1の比較例と、上記のようにして用意した共振器接続電極を有しない第2の比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す。図6から明らかなように、第2の比較例では、矢印Aで示すように、通過帯域内において、いくつかのリップルが生じていることがわかる。これは、第1,第2の共振器電極が電気的に接続されていないため、第1の共振器電極と第2の共振器電極との間で位相差が生じるためと考えられる。 Therefore, in order to confirm the effect of connecting a plurality of resonator electrodes with the resonator connection electrode, the first and second resonator electrodes are stacked via the dielectric substrate layer, provided that the resonator connection electrode 5 A dual mode band-pass filter constructed as described in the first embodiment except that no connection was made was prepared, and the frequency characteristics were measured. FIG. 6 shows frequency characteristics of the dual mode bandpass filter of the first comparative example and the second comparative example having no resonator connection electrode prepared as described above. As can be seen from FIG. 6, in the second comparative example, as indicated by the arrow A, it can be seen that some ripples are generated in the passband. This is presumably because the first and second resonator electrodes are not electrically connected, so that a phase difference occurs between the first resonator electrode and the second resonator electrode.
すなわち、本実施形態のように、第1,第2の共振器電極3,4を、共振器接続電極5により接続し、同電位としなければ、共振器のQ値を高めることは可能であっても、不要な共振が発生することがわかる。言い換えれば、本発明によれば、第1,第2の共振器電極3,4が共振器接続電極により互いに電気的に接続されているので、このような所望でない共振によるリップルを効果的に抑圧し、良好なフィルタ特性を得ることができる。
That is, as in the present embodiment, if the first and
なお、図4及び図5から明らかなように、本発明においては、第1,第2の共振器電極だけでなく、さらに第3の共振器電極やそれ以上の数の共振器電極が形成されていてもよい。 As is apparent from FIGS. 4 and 5, in the present invention, not only the first and second resonator electrodes but also a third resonator electrode or a larger number of resonator electrodes are formed. It may be.
次に、第1,第2の共振器電極3,4を接続している共振器接続電極5の数を種々異ならせ、複数のデュアルモード・バンドパスフィルタを作製し、その周波数特性を測定した。より具体的には、図7(a)〜(d)に平面図で示すように、共振器接続電極5を配置した。図7(a)は、上記第1の実施形態に相当するものであり、4つの共振器接続電極5が、共振器電極4の4つのコーナ部分の内側に配置されている。図7(b)では、共振器電極4の1つのコーナ部分の内側において、1つの共振器接続電極5が共振器電極4と、図示しない共振器電極3とを電気的に接続している。すなわち、1本の共振器接続電極5によってのみ、共振器電極3,4を電気的に接続した。
Next, the number of
図7(c)では、対角位置にある2つのコーナ部分の内側にそれぞれ共振器接続電極5を配置し、図7(d)では、対角方向ではなく、一対の辺の両側に位置するコーナ部分の内側にそれぞれ、共振器接続電極5を配置した。
In FIG. 7C, the
図8に、上記4種類のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す。図8において、実線が図7(a)に示した実施形態の結果を、破線が図7(b)に示す場合、一点鎖線が図7(c)に示す場合、二点鎖線が図7(d)に示す場合の結果を示す。 FIG. 8 shows the frequency characteristics of the four types of dual mode bandpass filters. In FIG. 8, the solid line indicates the result of the embodiment shown in FIG. 7A, the broken line indicates in FIG. 7B, the alternate long and short dash line in FIG. 7C, and the alternate long and two short dashes line in FIG. The result in the case shown in d) is shown.
図8から明らかなように、共振器接続電極5の数を変化させたとしても、デュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性はほとんど変化しないことがわかる。なお、次に述べるように、上記共振器電極のコーナ部分近傍の共振に際しての共振電流の強度が弱い部分に相当する。従って、共振電流の弱い部分であれば、共振器接続電極5の数及び形成位置を変更しても、周波数特性はほとんど変化しないことがわかる。
As can be seen from FIG. 8, even if the number of
図9(a)及び(b)は、それぞれ、電流強度が弱い部分に共振器接続電極5を設けた上記第1の実施形態の構造と、電流強度が強い部分に共振器接続電極5を配置した第2の変形例の構造を説明するための模式的平面図である。
9A and 9B show the structure of the first embodiment in which the
第2の変形例では、共振器接続電極5を、共振器電極4のコーナ部分そのもの、すなわちコーナ部分において、4つのコーナ部分の直上において、第1,第2の共振器電極間を共振器接続電極5により電気的に接続した。その他の構成は、第2の変形例についても、第1の実施形態と同様とした。
In the second modification, the
図10は、上述した1層の共振器電極のみを有する第1の比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタと、上記のようにして用意した第1の実施形態及び第2の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図である。 FIG. 10 shows the dual-mode bandpass filter of the first comparative example having only the above-described one-layer resonator electrode, and the dual-mode of the first embodiment and the second modification prepared as described above. -It is a figure which shows the frequency characteristic of a band pass filter.
図10において、実線が第1の比較例の結果を、破線が第1の実施形態の結果を、一点鎖線が第2の変形例の結果を示す。 In FIG. 10, the solid line indicates the result of the first comparative example, the broken line indicates the result of the first embodiment, and the alternate long and short dash line indicates the result of the second modification.
前述したように、第1の実施形態によれば、1層の共振器電極のみを有する第1の比較例に比べ、挿入損失を低減することができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to reduce the insertion loss as compared with the first comparative example having only one resonator electrode.
さらに、第2の変形例と、第1の比較例とでは、周波数特性が大きく異なることがわかる。すなわち、第1の実施形態と第1の比較例とでは、通過帯域等についてはさほど変わらないのに対し、第2の変形例では、通過帯域幅が大きく変化し、周波数特性自体が大きく変化することがわかる。これは、以下の理由によると考えられる。 Furthermore, it can be seen that the frequency characteristics are greatly different between the second modification and the first comparative example. That is, in the first embodiment and the first comparative example, the passband and the like do not change so much, whereas in the second modification, the passband width changes greatly and the frequency characteristic itself changes greatly. I understand that. This is considered to be due to the following reason.
電流が強い部分に共振器接続電極5を設けると、共振器接続電極5にも電流が流れるため、導体損が増加し、好ましくない。しかしながら、共振器電極に開口部及び切欠を設けることにより、通過帯域を得る共振器電極3,4では、電流の強い部分に共振器接続電極5を構成するビアホール電極を接続した場合、第1の比較例のような単一層の共振器電極を有する周波数特性から周波数特性自体が大幅に異なることとなる。
If the
この場合、共振器電極が1層の場合や電流が弱い部分に共振器接続電極5を構成した場合の通過帯域等が目的とする周波数特性であるとすると、電流が強い部分に共振器接続電極5を形成した場合の周波数特性を目的周波数特性となるように調整する必要がある。この調整を行う場合、インダクタンスが低下される部分を大きくする方法に調整すればよい。言い換えれば、共振器電極3,4において、開口部3a,4a及び切欠3b,4bを含む貫通部分の外側端縁と、共振器電極3,4の外周端縁との間の距離を大きくする方向に調整すればよい。そのため、結果として、共振器特性として、Q値を高めることが可能となる。
In this case, assuming that the passband or the like when the resonator electrode is a single layer or the
図11及び図12は、図10に示した1層の共振器電極のデュアルモード・バンドパスフィルタのフィルタ特性に近づけるように、電流強度が弱い部分に共振器接続電極5を設けた第2の実施形態と、電流強度が強い部分に共振器接続電極を設け周波数特性を上記のように調整した第3の実施形態の各フィルタ特性を示す図である。図11において、実線が第2の実施形態の結果を、破線が第3の実施形態の結果を示す。
11 and 12 show a second example in which the
図11及び図12に示すフィルタ特性によれば、挿入損失や帯域幅等は以下の通りである。 According to the filter characteristics shown in FIGS. 11 and 12, the insertion loss, bandwidth, and the like are as follows.
第2の実施形態:通過帯域内挿入損失=1.44dB、帯域幅=2.076GHz、中心周波数f0=25.645GHz、Q0=80.70
第3の実施形態:通過帯域内挿入損失=1.43dB、通過帯域幅=21.118GHz、中心周波数f0=25.632GHz、Q0=79.69
Second embodiment: insertion loss in pass band = 1.44 dB, bandwidth = 2.76 GHz, center frequency f0 = 25.645 GHz, Q0 = 80.70
Third embodiment: insertion loss in passband = 1.43 dB, passband width = 21.118 GHz, center frequency f0 = 25.632 GHz, Q0 = 79.69
従って、電流の弱い部分に共振器接続電極5を設けた場合及び電流の強い部分に共振器接続電極5を設けた場合のいずれかにおいても、周波数を調整し、ほぼ等しい周波数特性を得ようとした場合、ほぼ同様のQ値を得ることができ、前述した第1の比較例などに比べ、Q値を効果的に高め得ることがわかる。
Therefore, in either case where the
上記のように、Q値を高め得るのは、電流の強いところに、共振器接続電極を設けると、共振周波数frは低下するものの、共振器の開口部を小さくし、前述した幅Wを大きくすることができ、それによってQ値を高め得ることによると考えられる。 As described above, the Q value can be increased by providing a resonator connection electrode at a location where the current is strong, although the resonance frequency fr is reduced, but the opening of the resonator is reduced and the width W described above is increased. It can be considered that the Q value can be increased.
共振器電極3,4においては、コーナ部分が最も電流集中が強い部分である。そして、コーナ部分から内側に遠ざかるほど、電流集中は弱くなっていることがわかる。従って、好ましくは、上記のように、コーナ部分の直上に共振器接続電極5が設けられることが望ましく、それによってQ0をより一層効果的に高めることができる。
In the
また、共振器電極3,4における電流集中の強い部分であれば、上記コーナ部分でなくともよい。すなわち、電流集中の強い部分に共振器接続電極5を設けることにより、開口部と共振器電極の外周縁との間の距離W(図3(b)参照)を拡げることができ、それによって電流緩和によってQ0を効果的に高めることができる。
Further, the corner portion may not be the portion as long as the current concentration in the
なお、前述した通り、共振器接続電極5は、1本でもよく、複数本でもよく、電流強度が弱い部分に配置する場合、本数の差による周波数特性の差はほとんど生じない。しかしながら、複数の共振器接続電極が設けられる場合、少なくとも1つの共振器接続電極の横断面の面積、すなわち共振器接続電極5の延びる方向と直交する断面の面積を、残りの共振器接続電極5の横断面の面積と異ならせることが望ましい。それによって、共振器接続電極5により生じるインダクタンス値を異ならせることができ、フィルタの周波数特性を調整することができる。この場合、共振器接続電極5がビアホール電極からなる場合、ビアホール電極の径を他の共振器電極のビアホール電極径と異ならせればよい。
As described above, the number of
1…デュアルモード・バンドパスフィルタ
2…誘電体基板
2a…第1の主面
2b…第2の主面
2c,2d…側面
2e…第1の端面
2f…第2の端面
3…第1の共振器電極
3,4…第2の共振器電極
3a,4a…開口部
3b,4b…切欠
4…第2の共振器電極
5…共振器接続電極
8,9…入出力結合電極
10,11…接続電極
12,13…入出力電極
14…第1のグラウンド電極
15…第2のグラウンド電極
16…グラウンド接続電極
17…第3のグラウンド電極
21…グラウンド接続電極
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記誘電体基板の第1の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第1の共振器電極と、
前記誘電体基板の第1の高さ位置とは異なる第2の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第2の共振器電極と、
前記第1の共振器電極と誘電体層を介して対向するように誘電体基板の第1の主面または内部に形成された複数の第1のグラウンド電極と、
前記第2の共振器電極と誘電体層を介して対向するように、前記誘電体基板の第2の主面または内部に形成された複数の第2のグラウンド電極と、
前記第1,第2の複数のグラウンド電極を電気的に接続するように設けられたグラウンド接続電極と、
前記誘電体基板の第1または第2の主面に形成された入出力端子と、
前記第1,第2の共振器電極に第1,第2の共振器電極の異なる部分で結合された一対の入出力結合回路と、前記入出力端子と、前記入出力結合回路とを電気的に接続している入出力接続電極と、
前記第1,第2の共振器電極を電気的に接続するように、前記誘電体基板内に設けられた共振器接続電極とを備え、前記複数の第1のグラウンド電極と、複数の第2のグラウンド電極とが、第1,第2の共振器電極の上下に配置されてトリプレート構造を構成している、デュアルモード・バンドパスフィルタ。 A dielectric substrate having first and second main surfaces;
The dielectric substrate is partially formed at a first height position, and a plurality of resonance modes are generated when an input signal is applied, and an opening for coupling the plurality of resonance modes is formed. A first resonator electrode,
The dielectric substrate is partially formed at a second height position different from the first height position, and a plurality of resonance modes are generated when an input signal is applied. The plurality of resonance modes A second resonator electrode in which an opening for coupling is formed;
A plurality of first ground electrodes formed on or inside the first main surface of the dielectric substrate so as to face the first resonator electrode via a dielectric layer;
A plurality of second ground electrodes formed on or inside the second main surface of the dielectric substrate so as to face the second resonator electrode via a dielectric layer;
A ground connection electrode provided to electrically connect the first and second plurality of ground electrodes;
Input / output terminals formed on the first or second main surface of the dielectric substrate;
A pair of input / output coupling circuits coupled to the first and second resonator electrodes at different portions of the first and second resonator electrodes, the input / output terminals, and the input / output coupling circuit are electrically connected. I / O connection electrodes connected to
A resonator connection electrode provided in the dielectric substrate so as to electrically connect the first and second resonator electrodes, the plurality of first ground electrodes, and a plurality of second electrodes; A dual mode bandpass filter in which a ground plate is disposed above and below the first and second resonator electrodes to form a triplate structure.
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-
2009
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