JP2011124880A - 積層バランスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が容易であり、入出力間で所定のインピーダンス変換を行えるようにした積層バランスフィルタを構成する。
【解決手段】第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とが対向することによって不平衡側のキャパシタが構成される。誘電体層２７１には不平衡側コイル１３１が形成されている。誘電体層２７１，２４１，２４２には平衡側コイル１４１，１４２，１４３が形成されている。平衡側コイル１４１、１４２，１４３はヘリカル状に形成されており、かつ、各コイルの巻き方向も同じ方向となるように形成されている。この３つの平衡側コイル１４１，１４２，１４３のうち中央のコイル１４２は不平衡側コイル１３１に近接配置されることにより、中央のコイル１４２は不平衡側コイル１３１と電磁界結合する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の誘電体層と電極層との積層体を備えた積層バランスフィルタに関するものである。

従来、小型・低廉化に適した高周波の帯域通過フィルタは、誘電体層と電極層とを積層した積層体内に複数のＬＣ共振器を設けることによって構成されている。このような積層帯域通過フィルタとして特許文献１が開示されている。特許文献１の積層帯域通過フィルタの構成を、図１を参照して説明する。

図１は特許文献１の積層型バンドパスフィルタの回路図である。この積層型バンドパスフィルタ１は、不平衡入力端２と、平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、いずれも両端開放の１／２波長共振器４０で構成され、並べて配置された３つの共振器４０を有している。３つの共振器４０のうち、最も不平衡入力端２に近い位置に配置された共振器４０は入力共振器４０Ｉである。入力共振器４０Ｉには、不平衡入力端２が直接接続されている。また、最も平衡出力端３Ａ，３Ｂに近い位置に配置された共振器４０は平衡出力用１／２波長共振器４１Ａである。平衡出力用１／２波長共振器４１Ａには、平衡出力端３Ａ，３Ｂが直接接続されている。入力共振器４０Ｉと中間の共振器４０Ｍは電磁結合され、中間の共振器４０Ｍと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａも電磁結合されている。また、３つの共振器４０の各開放端とグランドとの間にはキャパシタＣが設けられている。

特開２００５−４５４４７号公報

特許文献１の積層帯域通過フィルタでは、両端開放のλ／２共振器を同一基板面上に複数配置して、共振器同士を結合させることによって、平衡−不平衡変換機能及びフィルタ特性を得ている。

平衡−不平衡変換機能を有するフィルタは、一般にその平衡型端子側を平衡型で信号を入出力するＩＣなどに接続することが多いが、その場合に、不平衡型端子と平衡型端子との間でインピーダンスを変換する必要がある。しかし、特許文献１に示されている構造では、ストリップライン結合によりバランス性能を得ているため、任意のインピーダンス設計ができない。

また、１／２波長のストリップラインを用いているため、小型化できない。しかもインピーダンス変換のための回路を設ければ、そのインピーダンス変換回路部分の占有面積が更に増大することになり、全体に小型化できない。

そこで、この発明の目的は、上述の問題を解消して、小型化が容易であり、入出力間で所定のインピーダンス変換を行えるようにした積層バランスフィルタを提供することにある。

前記問題を解決するために、この発明の積層バランスフィルタは、次のように構成する。
（１）複数の誘電体層と、複数の電極層と、前記誘電体層の厚み方向に貫通する複数の縦導通電極と、１つの不平衡端子と、２つの平衡端子と、グランド端子とを備え、前記電極層及び前記縦導通電極により、グランド電極と、平衡側インダクタと、不平衡側インダクタと、不平衡側キャパシタ電極とが構成された、積層バランスフィルタにおいて、
前記グランド電極は前記グランド端子に導通し、前記不平衡側インダクタの第１の端部は前記不平衡端子に導通し、前記不平衡側インダクタの第２の端部は前記グランド電極に導通し、前記不平衡側キャパシタ電極は、前記グランド電極と対向する位置に配置されて前記不平衡端子に導通し、前記平衡側インダクタは、３つ以上の奇数個のインダクタの直列回路で構成され、前記インダクタの直列回路の第１と第２の端部は前記２つの平衡端子にそれぞれ導通し、
前記奇数個のインダクタのうち中央のインダクタは、前記不平衡側インダクタと電磁界結合する位置に配置され、且つ、前記奇数個のインダクタは巻き方向が同じヘリカル状のコイルを含んで構成された、ことを特徴とする。

このように、平衡側に３つ以上の奇数個のインダクタが形成され、平衡側インダクタの中央のインダクタが、前記不平衡側インダクタと互いに電磁界結合する位置に近接配置されることにより、インダクタ間の結合量によって通過帯域幅を設計できる。インダクタ間の結合はインダクタを構成するコイルの並走長、パターン間厚みによって定めることができ、通過帯域幅の設計が容易である。

また、不平衡側のＬＣ共振器と平衡側のヘリカルコイルとが部分結合することにより、平衡側の主結合でないコイルのインピーダンスを自由に設計することができ、平衡側ポートのインピーダンスの設計上の自由度が高い。

また、ヘリカルコイルで平衡側コイルを構成できるため、小型でありながら所望のインダクタンスを有するＱ値の高いコイルを構成でき、挿入損失が小さいフィルタが実現できる。

（２）例えば、前記中央のインダクタを構成するコイルの少なくとも一部分は、前記平衡側インダクタが構成されている複数の電極層のうちの最上層または最下層に配置される。
このことにより、平衡側インダクタの中央のインダクタを構成するコイルを面方向に広げることなく配置できるため、素子がより小型化できる。

（３）例えば、前記複数の電極層の積層方向に見て、前記中央のインダクタを構成するコイルは、前記不平衡側インダクタを構成するコイルに対して、少なくとも一部分で重なる位置に近接配置される。

このことにより、誘電体の厚みまたはそれぞれのインダクタを構成する２つのコイルの重なり部分の面積を定めて、最適な電磁結合が得られる。また、厚み方向に結合させることで、積層体の面方向のサイズを小さくできる。

（４）例えば、前記電極層の積層方向に見て、前記中央のインダクタを構成するコイルは前記平衡側インダクタの他のインダクタを構成するコイルの形成領域よりはみ出ていて、はみ出した部分に対する積層方向に前記不平衡側インダクタが近接配置されている。

この構造により、平衡側インダクタの中央のインダクタと不平衡側インダクタとの結合を、それぞれのインダクタを構成するコイルの並走長とコイル間の誘電体層の厚みによって容易に定めることができる。

（５）例えば、前記不平衡側インダクタを構成するコイルは前記複数の電極層で形成され、前記中央のインダクタを構成するコイルが形成された電極層は、前記不平衡側インダクタを構成するコイルが形成された前記複数の電極層によって挟まれている。

この構造により、平衡側インダクタの中央のインダクタと不平衡側インダクタとの結合を強くでき、広帯域特性が得やすい。

（６）例えば、前記中央のインダクタを構成するコイルは前記複数の電極層で形成され、前記不平衡側インダクタを構成するコイルが形成された電極層は、前記中央のインダクタを構成するコイルが形成された前記複数の電極層によって挟まれている。

この構造により、平衡側インダクタの中央のインダクタと不平衡側インダクタとの結合を強くでき、広帯域特性が得やすい。

（７）例えば、前記中央のインダクタを構成するコイルと前記不平衡側インダクタを構成するコイルとが同じ電極層の面内方向で電磁結合する位置に近接配置されている。
この構造により、誘電体層を挟む電極層間のずれによる結合量のずれがなく、安定した結合量が得られる。

（８）例えば、前記複数の電極層で前記不平衡側インダクタを構成するコイルが形成され、前記不平衡側インダクタを構成するコイルは前記縦導通電極で接続されている。
この構造により、不平衡側のインダクタを小型化でき、素子の底面積を縮小化できる。

（９）例えば、前記不平衡側インダクタは、前記複数の電極層の積層方向を軸とするスパイラル状のコイルで構成されている。
この構造により、不平衡側インダクタのインダクタンスを大きくでき、不平衡側のインピーダンスを高くできる。

（１０）例えば、前記グランド電極と対向する位置に配置されて、前記２つの平衡端子にそれぞれ導通する２つの平衡側キャパシタ電極が、前記複数の電極層のうちの所定の電極層で構成されている。
この構造により、平衡側キャパシタの容量の設定により所望の通過帯域を設計できる。

この発明によれば、小型で、入出力間で所定のインピーダンス変換を行えるようにした小型の積層バランスフィルタが構成できる。

特許文献１の積層型バンドパスフィルタの回路図である。 第１の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。 第１の実施形態に係る積層バランスフィルタの外観斜視図である。 第１の実施形態に係る積層バランスフィルタの等価回路図である。 第２の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。 第２の実施形態に係る積層バランスフィルタの外観斜視図である。 第２の実施形態に係る積層バランスフィルタの等価回路図である。 第３の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。 第４の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。 第５の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。 第６の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。 図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は第６の実施形態に係る積層バランスフィルタの電気的特性図である。 第７の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。

《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る積層バランスフィルタについて図２〜図４を参照して説明する。
図２は第１の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。

図２に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２４２，２４１，２７１，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。焼成により積層体が構成される場合には、それぞれに電極パターンが形成された複数の誘電体グリーンシートが積層され、加圧され、焼成される。そのため、焼成後の誘電体は一体となって、必ずしも層を成しているわけではない。但し、その場合でも、電極層と電極層の間には所定厚みの誘電体が存在するので、前記積層体は、誘電体層と電極層とが積層されたものと言える。このことは以降に示す他の各実施形態についても同じである。

誘電体層２１１には、この発明の「不平衡側キャパシタ電極」に相当する第１のキャパシタ電極１２１が形成されている。このキャパシタ電極１２１は引き出し電極１６５を介して誘電体層２１１の左側の辺に引き出されている。誘電体層２０１にはグランド電極１２０が形成されている。このグランド電極１２０は引き出し電極１６１，１６２を介して誘電体層２０１の左右の辺に引き出されている。誘電体層２２１には第２のキャパシタ電極１２２及び第３のキャパシタ電極１２３がそれぞれ形成されている。第２のキャパシタ電極１２２は引き出し電極１６３を介して誘電体層２２１の右側の辺に引き出されている。第３のキャパシタ電極１２３は引き出し電極１６４を介して誘電体層２２１の左側の辺に引き出されている。

第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とが対向することによって第１のキャパシタが構成される。第２のキャパシタ電極１２２とグランド電極１２０とが対向することによって第２のキャパシタが構成される。同様に、第３のキャパシタ電極１２３とグランド電極１２０とが対向することによって第３のキャパシタが構成される。

誘電体層２７１には、不平衡側インダクタを構成するコイル（以降、「不平衡側コイル」という。）１３１が形成されている。
誘電体層２７１及び誘電体層２１１には、本発明に係る「縦導通電極」（以降、「ビア電極」という。）１５１が形成されている。誘電体層２７１の不平衡側コイル１３１の第１の端部と誘電体層２０１のグランド電極１２０とは、ビア電極１５１を介して導通接続されている。

誘電体層２７１には、ビア電極１５２が形成されている。不平衡側コイル１３１の第２の端部と誘電体層２１１の第１のキャパシタ電極１２１とは、ビア電極１５２を介して導通接続されている。

第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とで不平衡側キャパシタが構成される。この不平衡側キャパシタ、不平衡側コイル１３１及びビア電極１５１，１５２によってＬＣ並列共振器が構成される。

また、誘電体層２７１に平衡側インダクタを構成するコイル（以降、「平衡側コイル」という。）１４１、誘電体層２４１に平衡側コイル１４２、誘電体層２４２に平衡側コイル１４３がそれぞれ形成されている。誘電体層２４１にはビア電極１５３、誘電体層２４２にはビア電極１５４がそれぞれ形成されている。

平衡側コイル１４１の第１の端部は引き出し電極１６６を介して誘電体層２７１の右側の辺に引き出されている。平衡側コイル１４１の第２の端部と平衡側コイル１４２の第１の端部とは、ビア電極１５３を介して導通接続されている。平衡側コイル１４２の第２の端部と平衡側コイル１４３の第１の端部とは、ビア電極１５４を介して導通接続されている。平衡側コイル１４３の第２の端部は引き出し電極１６７を介して誘電体層２４２の左側の辺に引き出されている。

前記平衡側コイル１４１、１４２，１４３はヘリカル状に形成されており、かつ、各コイルの巻き方向も同じ方向となるように形成されている。この３つの平衡側コイル１４１，１４２，１４３のうち中央のコイル１４２は不平衡側コイル１３１に近接配置されることにより、不平衡側コイル１３１と電磁界結合する。

図３は、第１の実施形態に係る積層バランスフィルタ１１の外観斜視図である。
図２に示した各種電極パターンが形成された誘電体層２５１，２４２，２４１，２７１，２１１，２０１，２２１を積層することによって、図３のように積層体１０を構成する。この積層体の４つの側面のうち対向する２つの側面に（端面に）グランド端子２０、不平衡入力端子２１、平衡出力端子２２，２３、空き端子２４を設けることによって積層バランスフィルタ１１を構成する。この積層体１０の底面寸法は１．６ｍｍ×０．８ｍｍ、高さ寸法は０．５ｍｍである。

前記誘電体層の誘電体部分は、比誘電率が例えば６以上８０以下の範囲内である。各誘電体層は、例えば酸化チタン、酸化バリウム、アルミナ等の成分のうち、少なくとも１つ以上の成分と、ガラス成分とで構成される、比誘電率εｒ＝２３．５の低温焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）を用いて形成する。または液晶ポリマ（ＬＣＰ）やポリイミドなどの樹脂を用いて形成する。
各誘電体層を形成する材料は、以降に示す別の実施形態についても同様である。

図４は、図２・図３に示した積層バランスフィルタの等価回路図である。図４においてインダクタＬ１は、図２に示したビア電極１５１，１５２及び不平衡側コイル１３１で構成される不平衡側インダクタに相当する。図４において、インダクタＬ４は図２に示した３つの平衡側コイルのうち中央のコイル１４２に相当する。インダクタＬ２は、図２に示した平衡側コイル１４１及びビア電極１５３で構成されるコイルに相当する。同様に、インダクタＬ３は、図２に示した平衡側コイル１４２及びビア電極１５４で構成されるコイルに相当する。

また、図４においてキャパシタＣ１は、第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０との間に生じる第１のキャパシタである。キャパシタＣ２は第２のキャパシタ電極１２２とグランド電極１２０との間に生じる第２のキャパシタである。同様に、キャパシタＣ３は第３のキャパシタ電極１２３とグランド電極１２０との間に生じる第３のキャパシタである。

図４に示したインダクタＬ１とキャパシタＣ１とによってＬＣ並列共振器を構成している。また、インダクタＬ４の中点を仮想接地とした場合、インダクタＬ４の半分、インダクタＬ２、及びキャパシタＣ２によってＬＣ並列共振器を構成している。同様に、インダクタＬ４の半分、インダクタＬ３、及びキャパシタＣ３によってＬＣ並列共振器を構成している。

インダクタＬ１とインダクタＬ４との結合係数Ｍ１４が、平衡−不平衡変換器として作用するための主要な結合である。インダクタＬ１とインダクタＬ２との結合、及びインダクタＬ１とインダクタＬ３との結合は、寄生的な結合であり、それらの結合係数はインダクタＬ１とインダクタＬ４との結合係数より充分に小さい。インダクタＬ２，Ｌ３とキャパシタＣ２，Ｃ３によってインピーダンス整合及びインピーダンス変換の回路として作用する。

第１の実施形態によれば、次のような効果を奏する。
（ａ）記３つの平衡側コイル１４１，１４２，１４３のうち中央のコイル１４２は不平衡側コイル１３１に近接配置されることにより、インダクタ間の結合量によって通過帯域幅を設計できる。

（ｂ）不平衡側のＬＣ共振器と平衡側のヘリカルコイルとが部分結合することにより、主結合でないコイルのインピーダンスを設計することができる。またＬ１，Ｌ２とＣ２，Ｃ３との比を定めることにより、平衡側ポートのインピーダンスを定めることができるので、設計上の自由度が高い。

（ｃ）ヘリカルコイルで平衡側側コイルを構成できるため、小型でありながら所望のインダクタンスを有するＱ値の高いコイルを構成でき、挿入損失が小さいフィルタが実現できる。

（ｄ）３つの平衡側コイル１４１，１４２，１４３のうち中央のコイル１４２は、積層体の平面視状態（各層の平面に対して垂直な方向を見た状態）で、平衡側コイルの他のコイル１４１，１４３の形成領域よりはみ出ていて、はみ出した部分に対する積層方向に不平衡側コイル１３１が近接配置されている。この構造により、平衡側コイルの中央のコイル１４２と不平衡側コイル１３１との結合を、この２つのコイルの並走長とコイル間の誘電体層の厚みによって容易に定めることができる。

（ｅ）平衡側コイルの中央のコイル１４２は、不平衡側コイル１３１に対して、電極層の積層方向に少なくとも一部分で重なる位置に近接配置されているため、誘電体の厚みまたは２つのコイルの重なり部分の面積を定めて、最適な電磁結合が得られる。また、厚み方向に結合させることで、積層体の面方向のサイズを小さくできる。

（ｆ）平衡側コイルのパターンは、積層体の平面視状態で、２つの平衡出力端子同士をむすぶ直線に直交する線を対称軸として線対称であるので、高い平衡特性が得られる。

《第２の実施形態》
図５は第２の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。
図５に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２４２，２４１，２７１，２４２，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。

図２に示した積層バランスフィルタと異なるのは、３つの平衡側コイルのうち中央のコイル１４２の中央が、引き出し電極１７１，１７２及びビア電極１５５を介して誘電体層２４２の左側の辺に引き出されている点である。
その他の構成については第１の実施形態と同様である。

図６は、第２の実施形態に係る積層バランスフィルタ１２の外観斜視図である。
図５に示した各種電極パターンが形成された誘電体層２５１，２４２，２４１，２７１，２４２，２１１，２０１，２２１を積層することによって、図６のように積層体１０を構成するとともに、その４つの側面のうち対向する２つの側面に（端面に）グランド端子２０、不平衡入力端子２１、平衡出力端子２２，２３、電源供給端子２５、及び空き端子２４を設けることによって積層バランスフィルタ１２を構成する。

図７は、図５・図６に示した積層バランスフィルタの等価回路図である。図７においてインダクタＬ４は図５に示した平衡側コイルのうち中央のコイル１４２に相当する。このインダクタＬ４の中央が電源供給端子２５に接続されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態に係る積層バランスフィルタによれば、電源供給端子２５から平衡端子２２，２３に接続される差動増幅回路（ＩＣチップ）に対してバイアス電圧を印加することができる。

《第３の実施形態》
図８は第３の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。
図８に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２３１，２４３，２５３，２４４，２４２，２４１，２５２，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。

誘電体層２１１には第１のキャパシタ電極１２１が形成されている。このキャパシタ電極１２１は引き出し電極１６５を介して誘電体層２１１の左側の辺に引き出されている。誘電体層２０１にはグランド電極１２０が形成されている。このグランド電極１２０は引き出し電極１６１，１６２を介して誘電体層２０１の左右の辺に引き出されている。誘電体層２２１には第２のキャパシタ電極１２２及び第３のキャパシタ電極１２３がそれぞれ形成されている。第２のキャパシタ電極１２２は引き出し電極１６３を介して誘電体層２２１の右側の辺に引き出されている。第３のキャパシタ電極１２３は引き出し電極１６４を介して誘電体層２２１の左側の辺に引き出されている。

第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とが対向することによって第１のキャパシタが構成される。第２のキャパシタ電極１２２とグランド電極１２０とが対向することによって第２のキャパシタが構成される。同様に、第３のキャパシタ電極１２３とグランド電極１２０とが対向することによって第３のキャパシタが構成される。

誘電体層２３１には、不平衡側コイル１３１が形成されている。
誘電体層２３１，２４３，２５３，２４４，２４２，２４１，２５２，２１１には、ビア電極１５１が形成されている。また、誘電体層２３１，２４３，２５３，２４４，２４２，２４１，２５２には、ビア電極１５２が形成されている。不平衡側コイル１３１の第１の端部とグランド電極１２０とはビア電極１５１を介して導通接続されている。不平衡側コイル１３１の第２の端部と第１のキャパシタ電極１２１とはビア電極１５２を介して導通接続されている。

第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とで不平衡側キャパシタが構成される。この不平衡側キャパシタ、不平衡側コイル１３１及びビア電極１５１，１５２によってＬＣ並列共振器が構成される。

また、誘電体層２４１に平衡側コイル１４１、誘電体層２４２に平衡側コイル１４２，１４４、誘電体層２４４に平衡側コイル１４５、誘電体層２４３に平衡側コイル１４３がそれぞれ形成されている。誘電体層２４２にはビア電極１５３、誘電体層２４２，２４４，２５３，２４３にはビア電極１５４、誘電体層２４４，２５３，２４３にはビア電極１５５がそれぞれ形成されている。

平衡側コイル１４１の第１の端部は引き出し電極１６６を介して誘電体層２４１の右側の辺に引き出されている。平衡側コイル１４１の第２の端部と平衡側コイル１４２の第１の端部とは、ビア電極１５３を介して導通接続されている。平衡側コイル１４２の第２の端部と平衡側コイル１４３の第１の端部とは、ビア電極１５４を介して導通接続されている。平衡側コイル１４３の第２の端部と平衡側コイル１４４の第１の端部とは、ビア電極１５５を介して導通接続されている。平衡側コイル１４４の第２の端部と平衡側コイル１４５の第１の端部とは、ビア電極１５６を介して導通接続されている。平衡側コイル１４５の第２の端部は引き出し電極１６７を介して誘電体層２４４の左側の辺に引き出されている。

前記平衡側コイル１４１〜１４５はヘリカル状に形成されており、かつ、各コイルの方向も同じ方向となるように形成されている。この５つの平衡側コイル１４１〜１４５のうち中央のコイル１４３は不平衡側コイル１３１に近接配置されることにより、中央のコイル１４３は不平衡側コイル１３１と電磁界結合する。

この第３の実施形態に係る積層バランスフィルタの外部端子の並びは図３に示したものと同じである。

第３の実施形態特有の効果は次のとおりである。
（ａ）平衡側コイルの中央のコイル１４３が、平衡側コイルの形成されている電極層のうち最上層（天地を反転すれば最下層でもある）に配置されているため、平衡側コイルの中央のコイルを面方向に広げることなく配置でき、全体に小型化できる。

（ｂ）平衡側コイルの中央のコイル１４３は、不平衡側コイル１３１に対して、電極層の積層方向に少なくとも一部分で重なる位置に近接配置されているため、誘電体の厚みまたは２つのコイルの重なり部分の面積を定めて、最適な電磁結合が得られる。また、厚み方向に結合させることで、積層体の面方向のサイズを小さくできる。

（ｃ）平衡側コイルの中央のコイル１４３が形成されている誘電体層２４３と、平衡側コイルの他のコイルが形成されている誘電体層（２４４等）との間に誘電体層２５３が挿入されているため、不平衡側コイル１３１は平衡側コイルの中央のコイル１４３と強く結合し、平衡側コイルの他のコイルとの不要な結合が抑制される。

《第４の実施形態》
図９は第４の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。
図９に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２３１，２７１，２５３，２４７，２４６，２４５，２４４，２４３，２４２，２４１，２５２，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。

誘電体層２１１には第１のキャパシタ電極１２１が形成されている。このキャパシタ電極１２１は引き出し電極１６５を介して誘電体層２１１の左側の辺に引き出されている。誘電体層２０１にはグランド電極１２０が形成されている。このグランド電極１２０は引き出し電極１６１，１６２を介して誘電体層２０１の左右の辺に引き出されている。誘電体層２２１には第２のキャパシタ電極１２２及び第３のキャパシタ電極１２３がそれぞれ形成されている。第２のキャパシタ電極１２２は引き出し電極１６３を介して誘電体層２２１の右側の辺に引き出されている。第３のキャパシタ電極１２３は引き出し電極１６４を介して誘電体層２２１の左側の辺に引き出されている。

第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とが対向することによって第１のキャパシタが構成される。第２のキャパシタ電極１２２とグランド電極１２０とが対向することによって第２のキャパシタが構成される。同様に、第３のキャパシタ電極１２３とグランド電極１２０とが対向することによって第３のキャパシタが構成される。

誘電体層２３１には、スパイラル状の不平衡側コイル１３１が形成されている。また、誘電体層２７１には、スパイラル状の不平衡側コイル１３２が形成されている。誘電体層２３１にはビア電極１５１が形成されている。

不平衡側コイル１３１の外周端は引き出し電極１６８を介して誘電体層２３１の右側の辺の中央にまで引き出されている。従って、積層体の側面の外部電極を介して、グランド電極１２０と導通する。

不平衡側コイル１３１の内周端はビア電極１５１を介して不平衡側コイル１３２の内終端と導通する。不平衡側コイル１３２の外周端は引き出し電極１６９を介して誘電体層２７１の左側の辺に引き出されている。従って、積層体の側面の外部電極を介して第１のキャパシタ電極１２１と導通する。

第１のキャパシタ電極１２１とグランド電極１２０とで不平衡側キャパシタが構成される。この不平衡側キャパシタ、不平衡側コイル１３１，１３２及びビア電極１５１によってＬＣ並列共振器が構成される。

また、誘電体層２４１に平衡側コイル１４１、誘電体層２４２に平衡側コイル１４２、誘電体層２４３に平衡側コイル１４３、誘電体層２４４には平衡側コイル１４４，１４６、誘電体層２４５に平衡側コイル１４７、誘電体層２４６に平衡側コイル１４８、誘電体層２４７に平衡側コイル１４９、がそれぞれ形成されている。誘電体層２４２にはビア電極１５３、誘電体層２４３にはビア電極１５４、誘電体層２４４にはビア電極１５５、誘電体層２４５にはビア電極１５８、誘電体層２４６にはビア電極１５９、誘電体層２４７にはビア電極１６０、がそれぞれ形成されている。

平衡側コイルは次のとおり順に導通している。引き出し電極１６６→平衡側コイル１４１→ビア電極１５３→平衡側コイル１４２→ビア電極１５４→平衡側コイル１４３→ビア電極１５５→平衡側コイル１４４→ビア電極１５６→平衡側コイル１４５→ビア電極１５７→平衡側コイル１４６→ビア電極１５８→平衡側コイル１４７→ビア電極１５９→平衡側コイル１４８→ビア電極１６０→平衡側コイル１４９→引き出し電極１６７。

このようにして、平衡側コイル１４１〜１４９はヘリカル状に形成されており、かつ、各コイルの巻き方向も同じ方向となるように形成されている。この９つの平衡側コイル１４１〜１４９のうち中央のコイル１４５は不平衡側コイル１３１と積層方向に近接し、不平衡側コイル１３２と面方向に近接する。この構造により、中央のコイル１４５は不平衡側コイル１３１，１３２と電磁界結合する。

この第４の実施形態に係る積層バランスフィルタの外部端子の並びは図３に示したものと同じである。

第４の実施形態によれば、次のような特有の効果を奏する。
（ａ）不平衡側コイルが複数の層に形成されているため、不平衡側コイルの形成面積を縮小化できる。

（ｂ）不平衡側コイルが積層体の積層方向を軸とするスパイラル状に形成されているため、その形成面積を広げることなく不平衡側のインピーダンスを高めることができる。

《第５の実施形態》
図１０は第５の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。
図１０に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２７１，２５３，２４７，２４６，２４５，２４４，２４３，２４２，２４１，２５２，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。

第４の実施形態で図９に示した積層バランスフィルタと異なるのは、不平衡側コイル１３１が一層に形成され、平衡側コイルの中央のコイル１４５と同じ層に配置されていることである。その他の構成は第４の実施形態と同じである。

第５の実施形態によれば、平衡側コイルの中央のコイル１４５と不平衡側コイル１３１が同じ電極層の面内方向で電磁結合する位置に近接配置されているため、誘電体層を挟んで電極層間が対向する場合のような、積みずれによる結合量のずれがなく、安定した結合量が得られる。

なお、不平衡側コイル１３１の一部が不平衡側コイルと同一面に配置されてもよい。また、不平衡側コイルの一部が平衡側コイルの中央のコイルと同一面に配置されてもよい。

《第６の実施形態》
図１１は第６の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。
図１１に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２３１，２４８，２３２，２５３，２４７，２４６，２４５，２４４，２４３，２４２，２４１，２５２，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。

第４の実施形態で図９に示した積層バランスフィルタと異なるのは、平衡側コイルの中央のコイルと不平衡側コイルとの結合部分の構成である。図１１に示す例では、誘電体層２３１に不平衡側コイル１３１、誘電体層２３２に不平衡側コイル１３２がそれぞれ形成されていて、この２つの誘電体層２３１，２３２の間の誘電体層２４８に平衡側コイルの中央のコイル１４５が形成されている。
その他の構成は第４の実施形態と同じである。

第６の実施形態によれば、複数の不平衡側コイルで挟まれる位置に平衡側コイルの中央のコイルが配置されているので、平衡側コイルの中央のコイル１４５と不平衡側コイル１３１，１３２との結合を強くでき、広帯域特性が得やすい。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）は第６の実施形態に係る積層バランスフィルタの電気的特性図である。ここでは、不平衡入力ポートをポートＰ１、平衡出力ポートをＰ２，Ｐ３としてポート番号を割り当てて、ＳパラメータのＳ１１特性（入力ポート側反射特性），Ｓ２１特性（平衡出力ポートＰ２−Ｐ３のディファレンシャルモードでの、ポートＰ１−ポートＰ２間の挿入損失），Ｓ３１特性（平衡出力ポートＰ２−Ｐ３のディファレンシャルモードでの、ポートＰ１−ポートＰ３間の挿入損失），Ｓ２２特性（出力ポート側反射損失）について表している。各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３と等価回路との関係は図４に示したとおりである。

図１２（Ａ）は前記Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ２２のそれぞれの振幅特性である。図１２（Ｂ）は、前記Ｓ２１及びＳ３１の振幅特性について横軸と縦軸を拡大したものである。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）の縦軸は基準値を０［ｄＢ］とするデシベル単位である。図１２（Ｃ）は前記Ｓ２１、Ｓ３１の位相特性である。

図１２（Ａ）に現れているように、使用周波数帯域０．８５ＧＨｚでＳ１１，Ｓ２２の減衰が大きく、不平衡入力ポートＰ１側も平衡出力ポートＰ２，Ｐ３についてもインピーダンス整合がとれていることがわかる。

また、図１２（Ｂ）に現れているように、使用周波数帯域０．８５ＧＨｚでＳ２１，Ｓ３１の挿入損失が等しく、平衡出力ポートＰ２，Ｐ３のバランスがとれていることがわかる。

また、図１２（Ｃ）に現れているように、平衡出力ポートＰ２，Ｐ３の位相関係は、広い周波数帯域に亘って１８０度の位相差が保たれていて、広い周波数帯域に亘って平衡出力ポートＰ２−Ｐ３間で平衡信号が出力されることがわかる。

《第７の実施形態》
図１３は第７の実施形態に係る積層バランスフィルタの分解斜視図である。
図１３に示すように、この積層バランスフィルタは、それぞれ所定の電極パターンを形成した複数の誘電体層２５１，２４９，２３１，２４８，２５３，２４７，２４６，２４５，２４４，２４３，２４２，２４１，２５２，２１１，２０１，２２１を積層した積層体で構成されている。

第４の実施形態で図９に示した積層バランスフィルタと異なるのは、平衡側コイルの中央のコイルと不平衡側コイルとの結合部分の構成である。図１３に示す例では、誘電体層２４８，２４９のそれぞれに平衡側コイルの中央のコイル１４５，１４６が形成されている。この２つのコイル１４５，１４６はビア電極１５４，１５５を介して並列接続されている。前記２つの誘電体層２４８，２４９の間の誘電体層２３１に不平衡側コイル１３１が形成されている。
その他の構成は第４の実施形態と同じである。

第７の実施形態によれば、複数の平衡側コイルの中央のコイル１４５，１４６で挟まれる位置に不平衡側コイル１３１が配置されているので、平衡側コイルの中央のコイル１４５，１４６と不平衡側コイル１３１との結合を強くでき、広帯域特性が得やすい。

《他の実施形態》
以上に示した各実施形態では、不平衡端子を入力端子、平衡端子を出力端子として用いるように説明したが、平衡端子を入力端子、不平衡端子を出力端子として用いてもよい。

また、以上に示した各実施形態では、単一のグランド電極を形成した例を示したが、不平衡側のキャパシタ電極が対向するグランド電極と、平衡側のキャパシタ電極が対向するグランド電極とを別に配置してもよい。

Ｐ１…不平衡入力ポート
Ｐ２，Ｐ３…平衡出力ポート
１０…積層体
１１…積層バランスフィルタ
１２…積層バランスフィルタ
２０…グランド端子
２１…不平衡入力端子
２２，２３…平衡出力端子
２４…空き端子
２５…電源供給端子
１２０…グランド電極
１２１…第１のキャパシタ電極
１２２…第２のキャパシタ電極
１２３…第３のキャパシタ電極
１３１，１３２…不平衡側コイル
１４１〜１４９…平衡側コイル
１５１〜１６０…ビア電極（縦導通電極）
１６１〜１６９…引き出し電極
１７１，１７２…引き出し電極
２０１…誘電体層
２１１…誘電体層
２２１…誘電体層
２３１，２３２…誘電体層
２４１〜２４９…誘電体層
２５１〜２５３…誘電体層
２７１…誘電体層

Claims (10)

1. 複数の誘電体層と、複数の電極層と、前記誘電体層の厚み方向に貫通する複数の縦導通電極と、１つの不平衡端子と、２つの平衡端子と、グランド端子とを備え、前記電極層及び前記縦導通電極により、グランド電極と、平衡側インダクタと、不平衡側インダクタと、不平衡側キャパシタ電極とが構成された、積層バランスフィルタにおいて、
   前記グランド電極は前記グランド端子に導通し、
   前記不平衡側インダクタの第１の端部は前記不平衡端子に導通し、前記不平衡側インダクタの第２の端部は前記グランド電極に導通し、
   前記不平衡側キャパシタ電極は、前記グランド電極と対向する位置に配置されて前記不平衡端子に導通し、
   前記平衡側インダクタは、３つ以上の奇数個のインダクタの直列回路で構成され、前記インダクタの直列回路の第１と第２の端部は前記２つの平衡端子にそれぞれ導通し、
   前記奇数個のインダクタのうち中央のインダクタは、前記不平衡側インダクタと電磁界結合する位置に配置され、且つ、前記奇数個のインダクタは巻き方向が同じヘリカル状のコイルを含んで構成された、積層バランスフィルタ。
2. 前記中央のインダクタ構成するコイルの少なくとも一部分は、前記平衡側インダクタが構成されている複数の電極層のうちの最上層または最下層に配置された、請求項１に記載の積層バランスフィルタ。
3. 前記複数の電極層の積層方向に見て、前記中央のインダクタを構成するコイルは、前記不平衡側インダクタを構成するコイルに対して、少なくとも一部分で重なる位置に近接配置された、請求項１又は２に記載の積層バランスフィルタ。
4. 前記電極層の積層方向に見て、前記中央のインダクタを構成するコイルは前記平衡側インダクタの他のインダクタを構成するコイルの形成領域よりはみ出ていて、はみ出した部分に対する積層方向に前記不平衡側インダクタが近接配置された、請求項３に記載の積層バランスフィルタ。
5. 前記不平衡側インダクタを構成するコイルは前記複数の電極層で形成され、前記中央のインダクタを構成するコイルが形成された電極層は、前記不平衡側インダクタを構成するコイルが形成された前記複数の電極層によって挟まれた、請求項３に記載の積層バランスフィルタ。
6. 前記中央のインダクタを構成するコイルは前記複数の電極層で形成され、前記不平衡側インダクタを構成するコイルが形成された電極層は、前記中央のインダクタを構成するコイルが形成された前記複数の電極層によって挟まれた、請求項３に記載の積層バランスフィルタ。
7. 前記中央のインダクタを構成するコイルと前記不平衡側インダクタを構成するコイルとが同じ電極層の面内方向で電磁結合する位置に近接配置された、請求項１又は２に記載の積層バランスフィルタ。
8. 前記複数の電極層で前記不平衡側インダクタを構成するコイルが形成され、前記不平衡側インダクタを構成するコイルは前記縦導通電極で接続された、請求項１又は２に記載の積層バランスフィルタ。
9. 前記不平衡側インダクタは、前記複数の電極層の積層方向を軸とするスパイラル状のコイルで構成されている、請求項１乃至８の何れかに記載の積層バランスフィルタ。
10. 前記グランド電極と対向する位置に配置されて、前記２つの平衡端子にそれぞれ導通する２つの平衡側キャパシタ電極が、前記複数の電極層のうちの所定の電極層で構成された、請求項１乃至９に何れかに記載の積層バランスフィルタ。

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