JP2014138366A - フィルタ回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルタ回路の実装方法に依らず安定した特性を有し、外部制御端子を備えるフィルタ回路を提供する。
【解決手段】フィルタ回路1は、アンテナ側回路11、送信側回路12、受信側回路13および外部接続キャパシタC11を備える。アンテナ側回路11はアンテナ側端子T1に接続される。送信側回路12は送信側端子T2とアンテナ側回路11とに接続される。受信側回路13は受信側端子T3とアンテナ側回路11とグランドとに接続される。外部接続キャパシタC11は、アンテナ側回路11および受信側回路13の接続点16と外部制御端子T11との間に接続される。アンテナ側回路11と送信側回路12とはローパスフィルタを構成する。アンテナ側回路11と受信側回路13とはバンドパスフィルタを構成する。受信側回路13はLC並列共振回路LCP1を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、外部制御端子を備えるフィルタ回路に関する。
外部制御端子を備えるフィルタ回路は、例えば、アンテナと送受信用ICとの間に実装される。このようなフィルタ回路では、送受信用の信号経路が外部制御端子により切り換えられる。従来のフィルタ回路として、例えば、図12に示すようなものがある。
図12は従来のフィルタ回路1Pを示す回路図である(非特許文献1参照)。フィルタ回路1Pは、アンテナ側回路11Pと送信側回路12Pと受信側回路13Pとを備える。
アンテナ側回路11Pはアンテナ側端子T1に接続されている。送信側回路12Pは送信側端子T2とアンテナ側回路11Pとに接続されている。受信側回路13Pは受信側平衡端子T4,T5とアンテナ側回路11Pとに接続されている。アンテナ側回路11Pと受信側回路13Pとの接続点16は外部制御端子T11に接続されている。
アンテナ側端子T1はアンテナATに接続されている。送信側端子T2は外部回路TXに接続されている。受信側平衡端子T4,T5は外部回路RXに接続されている。外部制御端子T11は外部回路CTLに接続されている。
アンテナ側回路11Pはローパスフィルタを有している。送信側回路12PはLC並列共振回路を有している。受信側回路13Pは平衡不平衡変換回路を有している。なお、送信に使用される周波数帯域と受信に使用される周波数帯域とは重なっている。
送信時、外部回路CTLのインピーダンスが十分小さく設定される。このため、外部制御端子T11は接地され、接続点16はグランド電位となる。この結果、受信側回路13Pと外部回路RXとはフィルタ回路1Pの特性に影響を与えなくなる。これにより、送信側端子T2へ入力された送信信号は、アンテナ側回路11Pと送信側回路12Pとから構成された送信フィルタ回路を通過し、アンテナ側端子T1からアンテナATへ出力される。
受信時、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスが十分大きく設定される。このため、フィルタ回路1Pは、アンテナ側回路11Pと受信側回路13Pとから構成された受信フィルタ回路と等価になる。これにより、アンテナ側端子T1へ入力された受信信号は、アンテナ側回路11Pのローパスフィルタを通過し、平衡不平衡変換回路により平衡信号に変換され、受信側平衡端子T4,T5から出力される。
すなわち、外部回路CTLのインピーダンス特性を制御することにより、送受信を切り換えることができる。そして、フィルタ回路1Pは、送信時に送信フィルタ回路と等価になり、受信時に受信フィルタ回路と等価になる。
CC1120、p23、[online]、Texas instruments、[平成24年9月18日検索]、インターネット<URL: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc1120.pdf>
図12に示す外部回路CTLは、例えば、IC(IntegratedCircuit)である。通常、フィルタ回路1Pを構成する回路素子とこのICとは別々のマザーボード上に実装される。このため、外部制御端子T11とICとを接続する線路は、ある程度長くなり、寄生インダクタンスを有することになる。この結果、外部制御端子T11は完全には接地されないおそれがある。
この場合、接続点16は外部制御端子T11に短絡されているため、アンテナ側回路11Pと送信側回路12Pとから構成された送信フィルタ回路は線路の寄生インダクタンスの影響を受ける。そして、線路の寄生インダクタンスは線路長により変化するため、送信フィルタ回路の特性は、線路の線路長の影響を受け、不安定になる。
本発明の目的は、フィルタ回路の実装態様に依らず安定した特性を有し、外部制御端子により送受信が切り換わるフィルタ回路を提供することにある。
本発明に係るフィルタ回路は以下のように構成される。フィルタ回路は、第1ないし第3の回路と外部接続キャパシタとを備える。第1の回路は第1の端子に接続される。第2の回路は第2の端子と第1の回路とに接続される。第3の回路は第3の端子と第1の回路とグランドとに接続される。外部接続キャパシタは、第1および第3の回路の接続点と外部制御端子との間に接続される。第1および第2の回路は第1のフィルタ回路を構成する。第1および第3の回路は第2のフィルタ回路を構成する。第3の回路はLC並列共振回路を有する。LC並列共振回路の第1端は前記接続点に接続される。LC並列共振回路の第2端はグランドに接続される。
この構成では、外部制御端子に接続される回路のインピーダンスを変えることにより、第1および第3の回路の接続点とグランドとの間のインピーダンスが変化する。これにより、本発明のフィルタ回路内の信号経路を切り換えることができ、本発明のフィルタ回路は送信および受信のそれぞれに対応することができる。
また、外部制御端子をグランドに線路により接続する場合、第1および第3の回路の接続点とグランドとの間の回路は、外部接続キャパシタ、線路の寄生インダクタおよび第3の回路から構成されるLC回路となる。
この場合、寄生インダクタは第3の回路を構成するインダクタと並列に接続される。また、寄生インダクタの値は通常十分小さい。このため、寄生インダクタは使用周波数帯域で前記LC回路のインピーダンスにほとんど影響しない。この結果、外部制御端子に接続される線路の線路長等の実装態様に依らず、フィルタ回路は安定した特性を示す。
外部制御端子に接続される回路のインピーダンスを変えることにより送受信が切り換わるフィルタ回路を実現することができる。また、外部制御端子に接続される線路の線路長等の実装態様に依らず、フィルタ回路は安定した特性を示す。
第1の実施形態に係るフィルタ回路1を示す回路図である。 外部制御端子T11が接地されたときのフィルタ回路1の一部を示す回路図である。 図3(A)は送信時におけるフィルタ回路1の等価回路図である。図3(B)は受信時におけるフィルタ回路1の等価回路図である。 外部制御端子T11をグランドに線路により接続したときのフィルタ回路1の一部を示す回路図である。 図5(A)は、外部制御端子T11を接地した場合におけるフィルタ回路1の特性を示す図である。図5(B)は、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスを十分大きく設定した場合におけるフィルタ回路1の特性を示す図である。 図6(A)は積層体2の外観斜視図である。図6(B)は積層体2の分解斜視図である。 第2の実施形態に係るフィルタ回路1Aを示す回路図である。 図8(A)は、外部制御端子T11を接地した場合におけるフィルタ回路1Aの特性を示す図である。図8(B)は、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスを十分大きく設定した場合におけるフィルタ回路1Aの特性を示す図である。 図9(A)は積層体2Aの外観斜視図である。図9(B)は積層体2Aの分解斜視図である。 第3の実施形態に係るフィルタ回路1Bを示す回路図である。 第3の実施形態に係るフィルタ回路1Cを示す回路図である。 従来のフィルタ回路1Pを示す回路図である。
《第1の実施形態》
本発明の第1の実施形態に係るフィルタ回路1について説明する。図1はフィルタ回路1を示す回路図である。フィルタ回路1は、アンテナ側回路11、送信側回路12、受信側回路13および外部接続キャパシタC11を備える。アンテナ側回路11は本発明の第1の回路に相当する。送信側回路12は本発明の第2の回路に相当する。受信側回路13は本発明の第3の回路に相当する。
アンテナ側回路11はアンテナ側端子T1に接続されている。送信側回路12は送信側端子T2とアンテナ側回路11とに接続されている。受信側回路13は受信側端子T3とアンテナ側回路11とグランドとに接続されている。アンテナ側端子T1は本発明の第1の端子に相当する。送信側端子T2は本発明の第2の端子に相当する。受信側端子T3は本発明の第3の端子に相当する。
外部接続キャパシタC11の第1端は、アンテナ側回路11と受信側回路13との接続点16に接続されている。外部接続キャパシタC11の第2端は外部制御端子T11に接続されている。アンテナ側端子T1はアンテナATに、送信側端子T2は外部回路TXに、受信側端子T3は外部回路RXに、外部制御端子T11は外部回路CTLに、それぞれ接続されている。
アンテナ側回路11はインダクタL1とキャパシタC1とを有する。インダクタL1の第1端はアンテナ側端子T1に接続され、インダクタL1の第2端は、アンテナ側回路11と送信側回路12との接続点15に接続されるとともに、キャパシタC1の第1端に接続されている。キャパシタC1の第2端は接続点16に接続されている。
送信側回路12はインダクタL2を有する。インダクタL2は接続点15と送信側端子T2との間に接続されている。
受信側回路13は、インダクタL3とキャパシタC2とから構成されるLC並列共振回路LCP1を有する。LC並列共振回路LCP1の第1端は接続点16と受信側端子T3とに接続されている。LC並列共振回路LCP1の第2端はグランドに接続されている。
まず、送信時には、外部回路CTLのインピーダンスが十分小さく設定される。このため、外部制御端子T11は接地される。この場合、外部接続キャパシタC11、キャパシタC2およびインダクタL3は、図2に示すように、LC並列共振回路LCP2を構成する。図2は、外部制御端子T11が接地されたときのフィルタ回路1の一部を示す回路図である。LC並列共振回路LCP2の共振周波数は、外部接続キャパシタC11の容量により、LC並列共振回路LCP1の共振周波数に比べて低くなる。
ところで、第1の実施形態では、送信に使用される周波数帯域と受信に使用される周波数帯域とは重なっている。また、LC並列共振回路LCP1の共振周波数は受信用の周波数帯域内に位置している。
このため、LC並列共振回路LCP2の共振周波数は送信用の周波数帯域から外れる。また、送信時の通過帯域では、接続点16とグランドとの間のインピーダンスは低くなる。この結果、送信時の通過帯域では、外部回路RXは送信信号にほとんど影響を与えなくなる。
したがって、送信時、フィルタ回路1は、図3(A)に示すローパスフィルタLPF1とほぼ等価になる。図3(A)は送信時におけるフィルタ回路1の等価回路図である。ローパスフィルタLPF1は、アンテナ側回路11および送信側回路12から構成されている。アンテナ側回路11のキャパシタC1はグランドに接続されている。ローパスフィルタLPF1は本発明の第1のフィルタ回路に相当する。なお、より正確に近似すると、ローパスフィルタLPF1の接地容量は、キャパシタC1,C2および外部接続キャパシタC11の容量を合成したものとなる。
送信側端子T2へ入力された送信信号は、ローパスフィルタLPF1を通過し、アンテナ側端子T1から出力される。送信信号がローパスフィルタLPF1を通過するとき、ローパスフィルタLPF1は送信信号の高調波成分を取り除く。
受信時には、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスが十分大きく設定される。この場合、送信側回路12および外部接続キャパシタC11は受信信号に影響を与えなくなる。
したがって、受信時、フィルタ回路1は、図3(B)に示すバンドパスフィルタBPF1とほぼ等価になる。図3(B)は受信時におけるフィルタ回路1の等価回路図である。バンドパスフィルタBPF1はアンテナ側回路11および受信側回路13から構成されている。バンドパスフィルタBPF1は本発明の第2のフィルタ回路に相当する。
アンテナ側端子T1へ入力された受信信号の周波数がバンドパスフィルタBPF1の通過帯域に位置する場合、受信信号は、バンドパスフィルタBPF1を通過し、受信側端子T3から出力される。
第1の実施形態によると、上記のように、外部回路CTLのインピーダンス特性を制御することにより、送受信を切り換えることができる。すなわち、外部制御端子T11を接地した場合、アンテナ側端子T1と送信側端子T2とを有するローパスフィルタLPF1としてフィルタ回路1を用いることができる。外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスを十分大きく設定した場合、アンテナ側端子T1と受信側端子T3とを有するバンドパスフィルタBPF1としてフィルタ回路1を用いることができる。
また、上記のように、外部制御端子T11と外部回路CTLとを接続する線路は寄生インダクタを有する。このため、外部回路CTLの制御により外部制御端子T11を接地しようとするとき、外部制御端子T11は寄生インダクタを介してグランドに接続される。
図4は、外部制御端子T11をグランドに線路により接続したときのフィルタ回路1の一部を示す回路図である。外部制御端子T11とグランドとの間には、寄生インダクタL11が接続されている。LC回路14は、インダクタL3、寄生インダクタL11、キャパシタC2および外部接続キャパシタC11から構成される。
寄生インダクタL11の値は他の回路素子の素子値にくらべて非常に小さい。また、寄生インダクタL11がLC回路14の共振に主に寄与するときのみ、寄生インダクタL11は接続点16とグランドとの間のインピーダンスに影響を与える。延いては、ローパスフィルタLPF1として機能するフィルタ回路1の特性に影響を与える可能性がある。
寄生インダクタL11と外部接続キャパシタC11とが主に寄与してLC回路14が共振するとき、接続点16とグランドとの間のインピーダンスの大きさはほぼ0となる。このため、この共振周波数において、寄生インダクタL11はローパスフィルタLPF1の特性にほとんど影響を与えない。
また、寄生インダクタL11とキャパシタC2とが主に寄与してLC回路14が共振するとき、接続点16とグランドとの間のインピーダンスの大きさは極大値となる。しかし、寄生インダクタL11の大きさが非常に小さいため、このときの共振周波数は、高調波が生じる周波数帯域に比べて十分大きくなる。このため、所定の周波数帯域でローパスフィルタLPF1を使用する限り、寄生インダクタL11はローパスフィルタLPF1の特性にほとんど影響を与えない。
したがって、寄生インダクタL11はフィルタ回路1の特性にほとんど影響を与えない。すなわち、フィルタ回路1は、線路の線路長等の実装態様に依らず、安定した特性を示す。
図5(A)は、外部制御端子T11を接地した場合におけるフィルタ回路1の特性を示す図である。図5(A)の実線はアンテナ側端子T1と送信側端子T2との間の通過特性を示し、図5(A)の破線はアンテナ側端子T1での反射特性を示す。なお、図5(A)はシミュレーションによる計算結果である。
信号の周波数が1GHzより低いとき、挿入損失はほぼ0dBである。信号の周波数が1GHzより高くなるにつれて、挿入損失は大きくなる。一方、信号の周波数が2GHzより高いとき、反射損失はほぼ0dBである。信号の周波数が2GHzより低くなるにつれて、反射損失は小さくなる。すなわち、フィルタ回路1は、1GHz付近と1GHz付近より低い周波数帯域とを通過帯域とするローパスフィルタとして機能している。
図5(B)は、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスを十分大きく設定した場合におけるフィルタ回路1の特性を示す図である。図5(B)の実線はアンテナ側端子T1と受信側端子T3との間の通過特性を示し、図5(B)の破線はアンテナ側端子T1での反射特性を示す。なお、図5(B)はシミュレーションによる計算結果である。
信号の周波数が1GHz付近であるとき、挿入損失はほぼ0dBとなる。信号の周波数が1GHz付近から外れるにつれて、挿入損失は大きくなる。一方、信号の周波数が1GHz付近であるとき、反射損失は小さくなる。信号の周波数が1GHz付近でないとき、反射損失はほぼ0dBである。すなわち、フィルタ回路1は、1GHz付近を通過帯域とするバンドパスフィルタとして機能している。
図6(A)はフィルタ回路1の外観斜視図である。図6(B)はフィルタ回路1の分解斜視図である。
フィルタ回路1は略直方体状の積層体2に構成され、この積層体2は外部電極21ないし25を表面に有する。外部電極21,22,23は、所定の間隔だけ互いに離れ、積層体の第1の側面に形成されている。外部電極22は、外部電極21,23の間に位置している。外部電極24は外部電極23に対向して、外部電極25は外部電極21に対向して、それぞれ積層体の第2の側面(第1の側面の反対側の面)に形成されている。外部電極21ないし25は、積層体の上面と下面とに延びるように、形成されている。
積層体2は、誘電体層101ないし105と、各誘電体層に形成された電極層とを備える。誘電体層101ないし105は番号順に積層されている。以下では、略矩形状となる電極層を平板電極と称し、略線状の電極層を線状電極と称する。
線状電極31,32,33は誘電体層101に形成されている。線状電極31の第1端は外部電極23に接続されている。線状電極32の第1端は外部電極24に接続されている。線状電極31,32は略ループ状に形成されている。
線状電極34は誘電体層102に形成されている。線状電極34の第1端は、ビア電極により線状電極31の第2端に接続されている。線状電極34の第2端は、ビア電極により線状電極32の第2端に接続されている。線状電極34は略ループ状に形成されている。
平板電極61,62は誘電体層103に形成されている。平板電極61はビア電極により線状電極34のセンターに接続されている。平板電極62は外部電極25に接続されるとともに、ビア電極により線状電極33の第1端に接続されている。
平板電極63,64は誘電体層104に形成されている。平板電極63は線状電極により平板電極64と接続されている。平板電極61,63は誘電体層103を間に挟んで対向している。平板電極64は、外部電極21に接続されるとともに、ビア電極により線状電極33の第2端に接続されている。平板電極62,64は誘電体層103を間に挟んで対向している。
平板電極65は誘電体層105に形成されている。平板電極64,65は誘電体層104を間に挟んで対向している。
次に、図1の回路と図6の構成との対応について説明する。
アンテナ側端子T1は外部電極24に対応し、送信側端子T2は外部電極23に対応し、受信側端子T3は外部電極21に対応し、外部制御端子T11は外部電極22に対応する。外部電極25はグランドに接続される。
インダクタL1は、線状電極32と、線状電極34の第2端からセンターまでの部分と、これらを接続するビア電極とから構成される。インダクタL2は、線状電極31と、線状電極34の第1端からセンターまでの部分と、これらを接続するビア電極とから構成される。インダクタL3は、線状電極33と線状電極33の両端に接続されたビア電極とから構成される。
キャパシタC1は、平板電極61,63と誘電体層103とから構成される。キャパシタC2は、平板電極62,64と誘電体層103とから構成される。外部接続キャパシタC11は、平板電極63,64,65と誘電体層104とから構成される。
第1の実施形態によると、外部制御端子T11を接地した場合、フィルタ回路1は、T型のローパスフィルタLPF1と等価になる。ローパスフィルタLPF1の接地容量は、キャパシタC1,C2および外部接続キャパシタC11の容量を合成したものである。これにより、ローパスフィルタの容量を各キャパシタに分けることができるため、各キャパシタの容量を小さくすることができる。このため、各キャパシタを構成する平板電極の面積を小さくすることができる。したがって、各キャパシタを各層に配置することにより、フィルタ回路1が構成されている積層体2を小型化することができる。
外部接続キャパシタC11は外部回路CTLに直接接続される。このため、外部接続キャパシタC11の特性は外部回路CTLのインピーダンスの変化により影響を受ける。
一方、外部接続キャパシタC11を構成する平板電極63,64,65は、他の平板電極が形成されている誘電体層101ないし103には形成されず、誘電体層104,105に形成されている。すなわち、平板電極63,64,65は他の平板電極から独立するように配置されている。
このため、外部接続キャパシタC11の特性の変化が他の回路素子の特性に影響を与えることを抑制することができる。この結果、フィルタ回路1の特性を安定させることができる。
また、積層方向に垂直な方向から見て、平板電極63,64と平板電極65とが重なる部分の面積は、他の対向する平板電極が重なる部分の面積より大きい。これにより、外部接続キャパシタC11の容量は、他のキャパシタの容量より大きくなる。このため、LC並列共振回路LCP2の共振周波数は、LC並列共振回路LCP1の共振周波数と大きく異なる値となる。
一方、上記のように、送受信に使用する周波数帯域はいずれも1GHz付近にある。また、LC並列共振回路LCP1の共振周波数は受信用の周波数帯域内に位置している。
このため、外部制御端子T11の接地時に、LC並列共振回路LCP2が送信信号の通過特性に与える影響を十分に小さくすることができる。これにより、送受信を確実に切り換えることができる。
《第2の実施形態》
本発明の第2の実施形態に係るフィルタ回路1Aについて説明する。図7はフィルタ回路1Aを示す回路図である。フィルタ回路1Aは、アンテナ側回路11A、送信側回路12A、受信側回路13Aおよび外部接続キャパシタC11を備える。
アンテナ側回路11Aはアンテナ側端子T1に接続されている。送信側回路12Aは送信側端子T2とアンテナ側回路11Aとに接続されている。受信側回路13Aは受信側平衡端子T4,T5とアンテナ側回路11Aとグランドとに接続されている。受信側平衡端子T4,T5は本発明の第3および第4の端子に相当する。
外部接続キャパシタC11の第1端は、アンテナ側回路11Aと受信側回路13Aとの接続点16に接続されている。外部接続キャパシタC11の第2端は外部制御端子T11に接続されている。
アンテナ側端子T1はアンテナATに、送信側端子T2は外部回路TXに、受信側平衡端子T4,T5は外部回路RXに、外部制御端子T11は外部回路CTLに、それぞれ接続されている。
アンテナ側回路11Aは、第1の実施形態に係るアンテナ側回路11の構成に加えて、インダクタL4AとキャパシタC3A,C4A,C5Aとを有する。インダクタL4AとキャパシタC3A,C4A,C5Aとは、ローパスフィルタLPF2Aを構成し、アンテナ側端子T1とインダクタL1との間に接続されている。
送信側回路12Aは、第1の実施形態に係る送信側回路12の構成に加えて、キャパシタC6A,C7Aを有する。キャパシタC6AはインダクタL2と送信側端子T2との間に接続されている。キャパシタC7Aは、キャパシタC6Aおよび送信側端子T2の接続点とグランドとの間に接続されている。
受信側回路13Aは、第1の実施形態に係る受信側回路13の構成に加えて、インダクタL5A,L6A,L7AとキャパシタC8A,C9Aとを有する。インダクタL3は本発明の第1のインダクタに相当する。インダクタL5Aは本発明の第2のインダクタに相当する。
インダクタL5AはインダクタL3と電磁界結合している。インダクタL5Aの第1端はインダクタL6Aを介して受信側平衡端子T4に接続されている。インダクタL5Aの第2端はインダクタL7Aを介して受信側平衡端子T5に接続されている。また、インダクタL5Aはその途中からグランドに接続されている。
キャパシタC8Aの第1端はインダクタL6Aと受信側平衡端子T4との接続点に接続されている。キャパシタC9Aの第1端はインダクタL7Aと受信側平衡端子T5との接続点に接続されている。キャパシタC8Aの第2端はキャパシタC9Aの第2端と接続されている。
送信時には、外部回路CTLのインピーダンスが十分小さく設定される。このため、外部制御端子T11は接地される。この場合、第1の実施形態の場合と同様に、フィルタ回路1Aをローパスフィルタとみなすことができる。送信側端子T2へ入力された送信信号は、前記ローパスフィルタを通過し、アンテナ側端子T1から出力される。なお、ローパスフィルタLPF2Aは、前記ローパスフィルタの減衰特性を向上させるために挿入されている。
受信時には、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスが十分大きく設定される。この場合、第1の実施形態の場合と同様に、フィルタ回路1Aをバンドパスフィルタとみなすことができる。このバンドパスフィルタはアンテナ側回路11Aおよび受信側回路13Aから構成される。また、インダクタL3,L5A,L6A,L7AとキャパシタC8A,C9Aとは平衡不平衡変換回路を構成する。
アンテナ側端子T1へ入力された受信信号の周波数がバンドパスフィルタの通過帯域に位置する場合、受信信号はバンドパスフィルタを通過する。通過した受信信号は、平衡不平衡変換回路により平衡信号に変換され、受信側平衡端子T4,T5から出力される。
第2の実施形態によると、第1の実施形態と同様に、外部回路CTLのインピーダンス特性を制御することにより、送受信を切り換えることができる。すなわち、外部制御端子T11を接地した場合、ローパスフィルタとしてフィルタ回路1Aを用いることができる。外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスを十分大きく設定した場合、バンドパスフィルタと平衡不平衡変換回路とを備えるフィルタ回路としてフィルタ回路1Aを用いることができる。また、フィルタ回路1Aは、第1の実施形態と同様に、線路の線路長等の実装態様に依らず、安定した特性を示す。
図8(A)は、外部制御端子T11を接地した場合におけるフィルタ回路1Aの特性を示す図である。図8(A)の実線はアンテナ側端子T1と送信側端子T2との間の通過特性を示し、図8(A)の破線は送信側端子T2の反射特性を示す。なお、図8(A)は実測値である。
信号の周波数が0.8GHzより低いとき、挿入損失はほぼ0dBである。信号の周波数が0.8GHzより高くなるにつれて、挿入損失はフィルタ回路1の場合に比べて急速に大きくなる。一方、信号の周波数が0.8GHz付近より高いとき、反射損失はほぼ0dBである。信号の周波数が0.8GHz付近であるとき、反射損失は小さくなる。すなわち、フィルタ回路1Aは、0.8GHz付近と0.8GHz付近より小さい周波数帯域とを通過帯域とするローパスフィルタとして機能している。また、ローパスフィルタLPF2Aを挿入したことにより、前記ローパスフィルタの減衰特性はフィルタ回路1の場合に比べて高周波側で向上している。
図8(B)は、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスを十分大きく設定した場合におけるフィルタ回路1Aの特性を示す図である。図8(B)の実線は、ディファレンシャルモードで、信号がアンテナ側端子T1から入力され、受信側平衡端子T4,T5から出力される場合における通過特性を示し、図8(B)の破線はその反射特性を示す。なお、図8(B)は実測値である。
信号の周波数が0.8GHz付近であるとき、挿入損失はほぼ0dBとなる。信号の周波数が0.8GHz付近から外れるにつれて、挿入損失はフィルタ回路1の場合に比べて急速に大きくなる。一方、信号の周波数が0.8GHz付近であるとき、反射損失は小さくなる。信号の周波数が1GHz付近でないとき、反射損失はほぼ0dBである。すなわち、フィルタ回路1Aは0.8GHz付近を通過帯域とするバンドパスフィルタとして機能している。また、前記バンドパスフィルタの減衰特性はフィルタ回路1の場合に比べて高周波側で向上している。
図9(A)は積層体2Aの外観斜視図である。図9(B)は積層体2Aの分解斜視図である。
フィルタ回路1Aは略直方体状の積層体2Aに構成され、積層体2Aは外部電極21Aないし28Aを表面に有する。外部電極21Aないし24Aは、所定の間隔だけ互いに離れ、積層体の第1の側面に形成されている。外部電極21Aないし24Aは番号順に並んでいる。外部電極25Aは外部電極24Aに対向して、外部電極26Aは外部電極23Aに対向して、外部電極27Aは外部電極22Aに対向して、外部電極28Aは外部電極21Aに対向して、それぞれ積層体の第2の側面(第1の側面の反対側の面)に形成されている。外部電極21Aないし28Aは、積層体の上面と下面とに延びるように形成されている。
積層体2Aは誘電体層101Aないし112Aを備える。誘電体層101Aないし112Aは番号順に積層されている。
誘電体層101Aには線状電極31Aが形成されている。誘電体層102Aには線状電極32A,33A,34A,37A,38Aが形成されている。誘電体層103Aには線状電極32A,33A,35A,36A,37A,38Aが形成されている。誘電体層104Aには線状電極32A,33A,35A,36A、39Aが形成されている。誘電体層105Aには線状電極32A,33A,35A,36A,37A,40Aが形成されている。誘電体層106Aには線状電極32A,36A,40A,41Aが形成されている。線状電極41Aは端部41A1ないし41A4を有する。各層の線状電極は略ループ状に形成されている。
積層方向から見て、線状電極39Aは誘電体層103A,105Aの線状電極37Aと重なるように形成されている。これにより、線状電極39Aは誘電体層103A,105Aの線状電極37Aと磁界結合する。
誘電体層101Aないし106Aに形成された線状電極32Aは、順次に繋がれるように、ビア電極により接続されている。各層に形成された線状電極33A,35A,36A、37A,38A,40Aも、同様である。
線状電極31Aの第1端は、誘電体層102Aの線状電極32Aの端部にビア電極により接続されている。線状電極31Aの第2端は、誘電体層102Aの線状電極33Aの端部にビア電極により接続されている。
線状電極34Aの第1端は、誘電体層103Aの線状電極35Aの端部にビア電極により接続されている。線状電極34Aの第2端は、誘電体層103Aの線状電極36Aの端部にビア電極により接続されている。誘電体層102Aの線状電極37Aの端部は外部電極23Aに接続されている。誘電体層102Aの線状電極38Aの端部は外部電極25Aに接続されている。
誘電体層103Aの線状電極38Aの端部は、線状電極39Aの第1端にビア電極により接続されている。
線状電極39Aの第2端は、誘電体層105Aの線状電極40Aの端部にビア電極により接続されている。線状電極39Aの所定箇所は、誘電体層105Aの線状電極37Aの所定箇所にビア電極により接続されている。
誘電体層105Aの線状電極37Aの端部は外部電極24Aに接続されている。これにより、線状電極39Aの所定箇所は、ビア電極と誘電体層105Aの線状電極37Aの一部とを介して、外部電極24Aに接続される。
誘電体層105Aの線状電極33Aの端部は、線状電極41Aの端部41A1にビア電極により接続されている。誘電体層105Aの線状電極35Aの端部は、線状電極41Aの端部41A3にビア電極により接続されている。
誘電体層106Aの線状電極36Aの端部は外部電極22Aに接続されている。誘電体層106Aの線状電極40Aの端部は外部電極26Aに接続されている。
平板電極61A,62A,63Aは誘電体層107Aに形成されている。平板電極61Aは外部電極24Aに接続されている。平板電極62Aは、線状電極41Aの端部41A2にビア電極により接続されている。平板電極63Aは、誘電体層106Aの線状電極32Aの端部にビア電極により接続されている。
平板電極64A,65Aは誘電体層108Aに形成されている。平板電極64Aは外部電極23Aに接続されている。平板電極65Aは外部電極28Aに接続されている。平板電極61A,64Aは誘電体層107Aを間に挟んで対向している。平板電極62A,64Aは誘電体層107Aを間に挟んで対向している。平板電極63A,65Aは誘電体層107Aを間に挟んで対向している。
平板電極66A,67A,68Aは誘電体層109Aに形成されている。平板電極66Aは外部電極22Aに接続されている。平板電極67Aは外部電極27Aに接続されている。平板電極68Aは、ビア電極により平板電極63Aに接続されている。平板電極64A,67Aは誘電体層108Aを間に挟んで対向している。平板電極65A,68Aは誘電体層108Aを間に挟んで対向している。
平板電極69A,70A,71A,72Aは誘電体層110Aに形成されている。平板電極69Aは、線状電極41Aの端部41A4にビア電極により接続されている。平板電極70Aは外部電極25Aに接続されている。平板電極71Aは外部電極26Aに接続されている。平板電極72Aは外部電極21Aに接続されている。平板電極66A,69Aは誘電体層109Aを間に挟んで対向している。平板電極68A,72Aは誘電体層109Aを間に挟んで対向している。
平板電極73A,74Aは誘電体層111Aに形成されている。平板電極73Aは外部電極21Aに接続されている。平板電極69A,73Aは誘電体層110Aを間に挟んで対向している。平板電極70A,74Aは誘電体層110Aを間に挟んで対向している。平板電極71A,74Aは誘電体層110Aを間に挟んで対向している。
平板電極75A,76A,77Aは誘電体層112Aに形成されている。平板電極76Aは外部電極25Aに接続されている。平板電極77Aは外部電極26Aに接続されている。平板電極75Aは外部電極22Aに接続されている。平板電極73A,75Aは誘電体層111Aを間に挟んで対向している。平板電極74A,76Aは誘電体層111Aを間に挟んで対向している。平板電極74A,77Aは誘電体層111Aを間に挟んで対向している。
次に、図7の回路と図9(B)の構成との対応について説明する。
アンテナ側端子T1は外部電極22Aに対応し、送信側端子T2は外部電極28Aに対応し、受信側平衡端子T4は外部電極25Aに対応し、受信側平衡端子T5は外部電極26Aに対応し、外部制御端子T11は外部電極27Aに対応する。外部電極21A,24Aはグランドに接続される。
インダクタL1は線状電極41Aから構成される。インダクタL2は、誘電体層101Aの線状電極31A、誘電体層102Aないし106Aの線状電極32A、誘電体層102Aないし105Aの線状電極33Aおよびこれらを接続するビア電極から構成される。インダクタL3は、誘電体層102A,103A,105Aの線状電極37Aおよびこれらを接続するビア電極から構成される。インダクタL4Aは、誘電体層102Aの線状電極34A、誘電体層103Aないし105Aの線状電極35A、誘電体層103Aないし106Aの線状電極36Aおよびこれらを接続するビア電極から構成される。インダクタL5Aは誘電体層104Aの線状電極39Aから構成される。インダクタL6Aは、誘電体層105A,106Aの線状電極40Aおよびこれらを接続するビア電極とから構成される。インダクタL7Aは、誘電体層102A,103Aの線状電極38Aおよびこれらを接続するビア電極から構成される。
キャパシタC1は平板電極62A,64Aと誘電体層107Aとから構成される。キャパシタC2は平板電極61A,64Aと誘電体層107Aとから構成される。キャパシタC3Aは平板電極73A,75Aと誘電体層111Aとから構成される。キャパシタC4Aは平板電極69A,73Aと誘電体層110Aとから構成される。キャパシタC5Aは平板電極66A,69Aと誘電体層109Aとから構成される。キャパシタC6Aは、平板電極63A,65A,68Aと誘電体層107A,108Aと平板電極63A,68Aを接続するビア電極とから構成される。キャパシタC7Aは平板電極68A,72Aと誘電体層109Aとから構成される。キャパシタC8Aは平板電極70A,74A,76Aと誘電体層110A,111Aとから構成される。キャパシタC9Aは平板電極71A,74A,77Aと誘電体層110A,111Aとから構成される。
第2の実施形態によると、線状電極39Aの所定箇所は、誘電体層105Aの線状電極37Aの所定箇所にビア電極により接続されている。これにより、線状電極39Aの所定箇所は、ビア電極と誘電体層105Aの線状電極37Aの一部とを介して、外部電極24Aに接続される。すなわち、インダクタL5Aの所定箇所は、ビア電極とインダクタL3の一部とを介してグランドに接続されている。これにより、平衡不平衡変換回路の位相の基準を最適に調整することができる。したがって、フィルタ回路1Aのバランス特性を調整することができる。
また、キャパシタC8A,C9Aは接地されない。これにより、平衡不平衡変換回路の位相の基準が、フィルタ回路1Aの実装態様によるグランド電位の変化の影響を受けない。したがって、フィルタ回路1Aのバランス特性を安定させることができる。また、ビア電極または線状電極により、キャパシタC8A,C9Aを構成する平板電極74Aを外部電極21Aまたは外部電極24Aに接続する必要がないので、積層体2Aを小型化することができる。
また、送信用の電極層が積層体2Aの一方側に主に形成され、受信用の電極層が他方側に主に形成されている。すなわち、送信側回路12Aを構成する電極層が積層体2Aの一方側に形成され、受信側回路13Aを構成する電極層が積層体2Aの他方側に形成されている。これにより、送信側回路12Aのインダクタを構成する電極層は、積層方向から見て、受信側回路13Aのインダクタを構成する電極層と重ならない。このため、フィルタ回路1Aのアイソレーション特性を向上させることができる。
また、線状電極が積層体2Aの第1主面側に形成され、平板電極が積層体2Aの第2主面側に形成されている。これにより、線状電極の周りに発生する磁界が平板電極により妨げられることを抑制することができる。このため、フィルタ回路1AのQ値を向上させることができる。
《第3の実施形態》
本発明の第3の実施形態に係るフィルタ回路1Bについて説明する。図10はフィルタ回路1Bを示す回路図である。フィルタ回路1Bは、第1の実施形態に係る受信側回路13に代えて、受信側回路13Bを備える。受信側回路13Bは、第1の実施形態と同様に、接続点16と受信側端子T3とグランドとに接続されている。
フィルタ回路1Bは、第1の実施形態の構成に加えて、インダクタL4BとキャパシタC3Bとから構成されるLC並列共振回路を有する。このLC並列共振回路は受信側端子T3とグランドとの間に接続されている。インダクタL4BはインダクタL3と電磁界結合している。
送信時、外部回路CTLのインピーダンスが十分小さく設定される。このため、外部制御端子T11は接地される。この場合、第1の実施形態と同様に、フィルタ回路1Bをローパスフィルタとみなすことができる。送信側端子T2へ入力された送信信号は、このローパスフィルタを通過し、アンテナ側端子T1から出力される。
受信時、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスが十分大きく設定される。この場合、第1の実施形態と同様に、フィルタ回路1Bをバンドパスフィルタとみなすことができる。このバンドパスフィルタはアンテナ側回路11および受信側回路13Bから構成される。アンテナ側端子T1へ入力された受信信号の周波数がバンドパスフィルタの通過帯域に位置する場合、受信信号は、バンドパスフィルタを通過し、受信側端子T3から出力される。
なお、本発明のフィルタ回路をフィルタ回路1Cとしてもよい。図11はフィルタ回路1Cを示す回路図である。フィルタ回路1Cは、第1の実施形態に係る受信側回路13に代えて、受信側回路13Cを備える。受信側回路13Cは、第1の実施形態と同様に、接続点16と受信側端子T3とグランドとに接続されている。受信側回路13Cは、第1の実施形態に係るLC並列共振回路LCP1に代えてハイパスフィルタHPF1Cを有する。ハイパスフィルタHPF1Cは、グランドに接続されているインダクタL3C,L4Cを有する。
インダクタL3C,L4Cを構成する電極(以下、インダクタ電極と称する)は微小な容量を有する。図11に示すキャパシタC3C,C4Cはこの微小な容量を表している。そして、インダクタL3CおよびキャパシタC3CならびにインダクタL4CおよびキャパシタC4CはLC並列共振回路を構成する。このため、フィルタ回路1Cを実装する場合、第1の実施形態と同様のLC並列共振回路が生じる。したがって、フィルタ回路1Cにおいても、外部制御端子T11により送受信を切り換えることができる。
なお、インダクタ電極自体が有する容量はインダクタ電極の形状により変化する。例えば、第2の実施形態のように、インダクタ電極をスパイラル形状に形成した場合、インダクタ電極を構成する線状電極間でも容量が発生する。このため、インダクタ電極が有する容量は比較的大きくなる。
また、インダクタ電極が有する容量を考慮に入れると、受信側回路がインダクタのみを有するように、フィルタ回路を構成してもよい。この場合でも、並列共振回路が形成されるため、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
送信時、外部回路CTLのインピーダンスが十分小さく設定される。このため、外部制御端子T11は接地される。この場合、アンテナ側端子T1と送信側端子T2とを有するローパスフィルタとしてフィルタ回路1Cを用いることができる。
受信時、外部回路CTLおよび外部回路TXのインピーダンスが十分大きく設定される。この場合、アンテナ側端子T1と受信側端子T3とを有するハイパスフィルタとしてフィルタ回路1Cを用いることができる。
第3の実施形態によると、上記のように、外部回路CTLのインピーダンス特性を制御することにより、送受信を切り換えることができる。また、フィルタ回路1B,1Cは、第1の実施形態と同様に、線路の線路長等の実装態様に依らず、安定した特性を示す。
1,1A,1B,1C,1P…フィルタ回路
2,2A…積層体
11,11A,11P…アンテナ側回路
12,12A,12P…送信側回路
13,13A,13B,13C,13P…受信側回路
14…LC回路
15,16…接続点
21〜25,21A〜28A…外部電極
31〜35,31A〜41A…線状電極
61〜65,61A〜77A…平板電極
101〜105…誘電体層
101A〜112A…誘電体層
AT…アンテナ
CTL,RX,TX…外部回路
C1,C2,C3A,C4A,C5A,C6A,C7A,C8A,C9A,C3B,C3C,C4C…キャパシタ
C11…外部接続キャパシタ
L1,L2,L3,L4A,L5A,L6A,L7A,L4B…インダクタ
L11…寄生インダクタ
T1…アンテナ側端子
T2…送信側端子
T3…受信側端子
T4,T5…受信側平衡端子
T11…外部制御端子
LCP1,LCP2…LC並列共振回路
LPF1,LPF2A…ローパスフィルタ
BPF1…バンドパスフィルタ
HPF1C…ハイパスフィルタ

Claims (6)

  1. 第1の端子に接続される第1の回路と、
    第2の端子と前記第1の回路とに接続される第2の回路と、
    第3の端子と前記第1の回路とグランドとに接続される第3の回路と、
    前記第1および第3の回路の接続点と外部制御端子との間に接続される外部接続キャパシタとを備え、
    前記第1および第2の回路は第1のフィルタ回路を構成し、
    前記第1および第3の回路は第2のフィルタ回路を構成し、
    前記第3の回路はLC並列共振回路を有し、
    前記LC並列共振回路の第1端は前記接続点に接続され、
    前記LC並列共振回路の第2端はグランドに接続されるフィルタ回路。
  2. 前記第1のフィルタ回路を使用する場合、前記外部制御端子を接地し、
    前記第2のフィルタ回路を使用する場合、前記外部制御端子を開放する、請求項1に記載のフィルタ回路。
  3. 前記第1の回路はキャパシタを有し、
    前記キャパシタは前記接続点に接続される、請求項1または2に記載のフィルタ回路。
  4. 前記第1のフィルタ回路はローパスフィルタ回路を有し、
    前記第2のフィルタ回路はバンドパスフィルタ回路を有する、請求項1ないし3のいずれかに記載のフィルタ回路。
  5. 前記第3の回路は、第4の端子に接続され、第1および第2のインダクタを有し、
    前記第3および第4の端子は平衡端子を構成し、
    前記第1のインダクタは前記LC並列共振回路を構成し、
    前記第2のインダクタは前記第1のインダクタと電磁界結合し、
    前記第2のインダクタは前記第3および第4の端子との間に接続される、請求項1ないし4のいずれかに記載のフィルタ回路。
  6. 誘電体層と電極層とビア電極とにより形成され、
    前記誘電体層と前記電極層とは積層され、
    前記ビア電極は前記誘電体層を貫通し、
    インダクタとキャパシタとを備え、
    複数の前記電極層が前記ビア電極を介して接続されることにより、前記インダクタは形成され、
    2つの前記電極層が前記誘電体層を間に挟んで対向することにより、前記キャパシタは形成される、請求項1または2に記載のフィルタ回路。
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