JP2017135636A - 分波器 - Google Patents
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Abstract
【課題】共通ポートと第1および第2のフィルタの少なくとも一方との間の経路がインダクタンスを有していても、良好な特性を実現できるようにした分波器を実現する。【解決手段】分波器1は、共通ポート2と第1の信号ポート3との間に設けられた第1のフィルタ10と、共通ポート2と第2の信号ポート4との間に設けられた第2のフィルタ20を備えている。分波器1は、更に、接続経路30と第1のキャパシタC41を備えている。接続経路30は、第1のインダクタL31を含み、共通ポート2と第1のフィルタ10とを接続する。第1のキャパシタC41は、接続経路30とグランドとの間に設けられている。第2のフィルタ20は、接続経路30に接続されている。第1のキャパシタC41は、第1のインダクタL31中のいずれかの位置に存在する第1の分岐点P1において第1のインダクタL31に接続されている。【選択図】図1
Description
本発明は、互いに周波数が異なる複数の信号を分離する分波器に関する。
近年、携帯電話機やスマートフォンに代表される小型移動体通信機器では、多機能化、マルチシステム(マルチバンド)化が進んでいる。また、この小型移動体通信機器では、小型化、省スペース化、低コスト化の観点から、システムおよび使用周波数帯域が異なる複数のアプリケーションで共通に使用されるアンテナを設け、このアンテナが送受信する複数の信号を、分波器を用いて分離する構成が広く用いられている。
一般的に、互いに周波数帯域が異なる2つの信号を分離する分波器は、共通ポートと、第1の信号ポートと、第2の信号ポートと、共通ポートと第1の信号ポートとの間に設けられた第1のフィルタと、共通ポートと第2の信号ポートとの間に設けられた第2のフィルタとを備えている。
近年、小型移動体通信機器の小型化、省スペース化が市場から要求されており、その通信機器に用いられる分波器の小型化も要求されている。小型化に適した分波器としては、特許文献1に示されるように、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含む積層体を用いたものが知られている。
積層体を用いて構成された分波器では、共通ポート側から見たときの第1のフィルタへの経路と第2のフィルタへの経路の分岐点が共通ポートから離れた位置にあり、共通ポートと分岐点とを接続する共通経路が設けられた構成のものがある。また、積層体を用いて構成された分波器では、上記共通経路を含み、共通ポートから2つのフィルタの少なくとも一方に至る経路が、直列に接続された複数のスルーホールを含む場合がある。以下、直列に接続された複数のスルーホールの集合体をスルーホール列と言う。特に、共通ポートに対応する端子を含む複数の端子が積層体の底面に配置された分波器では、共通ポートから2つのフィルタの少なくとも一方に至る経路を、比較的長いスルーホール列を用いて構成せざるを得ない場合がある。
スルーホール列は、インダクタンスを有する。そのため、従来、共通ポートから2つのフィルタの少なくとも一方に至る経路がスルーホール列を用いて構成された分波器では、スルーホール列のインダクタンスによって、共通ポートと2つのフィルタの少なくとも一方との間でインピーダンスの不整合が生じて、設計時に比べて分波器の特性が悪化するという問題点があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、共通ポートから2つのフィルタの少なくとも一方に至る経路がインダクタンスを有していても、良好な特性を実現できるようにした分波器を提供することにある。
本発明の分波器は、共通ポートと、第1の信号ポートと、第2の信号ポートと、第1のフィルタと、第2のフィルタと、接続経路と、第1のキャパシタとを備えている。第1のフィルタは、共通ポートと第1の信号ポートとの間に設けられ、第1の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。第2のフィルタは、共通ポートと第2の信号ポートとの間に設けられ、第1の通過帯域と異なる第2の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。接続経路は、第1のインダクタを含み、共通ポートと第1のフィルタとを接続している。第1のキャパシタは、接続経路とグランドとの間に設けられている。第2のフィルタは、接続経路に接続されている。第1のインダクタは、共通ポート側の端である第1端と、第1のフィルタ側の端である第2端とを有している。第1のキャパシタは、第1端と第2端とを含む第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第1の分岐点において第1のインダクタに接続されている。
本発明の分波器において、接続経路は、更に、第1のインダクタと第1のフィルタとの間に設けられた第2のインダクタを含んでいてもよい。この場合、第2のフィルタは、第1端と第2端とを含む第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第2の分岐点において第1のインダクタに接続されていてもよい。また、第1の分岐点は、第1のインダクタ中の、第1端と第2の分岐点を含む第1端から第2の分岐点までの間に位置していてもよい。
接続経路が第2のインダクタを含む場合、本発明の分波器は、更に、第2のキャパシタを備えていてもよい。第2のキャパシタは、第1端と第2端とを含む第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第3の分岐点と第1のフィルタとの間に設けられる。
本発明の分波器は、更に、第1のフィルタ、第2のフィルタ、接続経路および第1のキャパシタを構成するための積層体を備えていてもよい。積層体は、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含んでいる。この場合、本発明の分波器は、更に、第2のキャパシタを備えていてもよい。第2のキャパシタは、積層体によって構成され、第1端と第2端とを含む第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第3の分岐点と第1のフィルタとの間に設けられる。また、第1のインダクタは、直列に接続された複数のスルーホールによって構成されていてもよい。
本発明の分波器において、第2の通過帯域は、第1の通過帯域よりも低い周波数帯域であってもよい。
本発明の分波器によれば、第1のキャパシタを備えたことにより、共通ポートから2つのフィルタの少なくとも一方に至る経路がインダクタンスを有していても、良好な特性を実現することができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図1を参照して、本発明の一実施の形態に係る分波器の回路構成について説明する。本実施の形態に係る分波器1は、第1の周波数帯域内の周波数の第1の信号と、第1の周波数帯域と異なる第2の周波数帯域内の周波数の第2の信号を分離するものである。
本実施の形態に係る分波器1は、共通ポート2と、第1の信号ポート3と、第2の信号ポート4と、第1のフィルタ10と、第2のフィルタ20と、接続経路30と、第1のキャパシタC41とを備えている。
第1のフィルタ10は、共通ポート2と第1の信号ポート3との間に設けられ、第1の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。前記の第1の周波数帯域は、第1の通過帯域の一部と一致していてもよいし、第1の通過帯域の一部であってもよい。第2のフィルタ20は、共通ポート2と第2の信号ポート4との間に設けられ、第1の通過帯域と異なる第2の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる。前記の第2の周波数帯域は、第2の通過帯域と一致していてもよいし、第2の通過帯域の一部であってもよい。
本実施の形態では、特に、第2の通過帯域は、第1の通過帯域よりも低い周波数帯域である。また、第1のフィルタ10はハイパスフィルタであり、第2のフィルタ20はローパスフィルタである。
接続経路30は、第1のインダクタL31を含み、共通ポート2と第1のフィルタ10とを接続している。第1のキャパシタC41は、接続経路30とグランドとの間に設けられている。第2のフィルタ20は、接続経路30に接続されている。
第1のインダクタL31は、共通ポート2側の端である第1端L31aと、第1のフィルタ10側の端である第2端L31bとを有している。第1のキャパシタC41は、第1端L31aと第2端L31bとを含む第1のインダクタL31中のいずれかの位置に存在する第1の分岐点P1において第1のインダクタL31に接続されている。
接続経路30は、更に、第1のインダクタL31と第1のフィルタ10との間に設けられた第2のインダクタL32を含んでいる。第2のフィルタ20は、第1端L31aと第2端L31bとを含む第1のインダクタL31中のいずれかの位置に存在する第2の分岐点P2において第1のインダクタL31に接続されている。第1の分岐点P1は、第1のインダクタL31中の、第1端L31aと第2の分岐点P2を含む第1端L31aから第2の分岐点P2までの間に位置していてもよい。
分波器1は、更に、第2のキャパシタC42を備えている。第2のキャパシタC42は、第1端L31aと第2端L31bとを含む第1のインダクタL31中のいずれかの位置に存在する第3の分岐点P3と第1のフィルタ10との間に設けられている。
分波器1は、更に、キャパシタC43を備えている。キャパシタC43は、接続経路30と第1のフィルタ10との接続点と、グランドとの間に設けられている。
第1のフィルタ10は、共通ポート2側の端である第1端10aと、第1の信号ポート3側の端である第2端10bとを有している。第1のフィルタ10は、第1端10aと第2端10bとの間に、第1端10a側から順に直列に設けられたキャパシタC11とキャパシタC12を含んでいる。第1のフィルタ10は、更に、キャパシタC13とインダクタL11を含んでいる。キャパシタC13は、第1端10aと第2端10bとの間に設けられている。インダクタL11は、キャパシタC11とキャパシタC12の接続点と、グランドとの間に設けられている。
第2のフィルタ20は、共通ポート2側の端である第1端20aと、第2の信号ポート4側の端である第2端20bとを有している。第2のフィルタ20は、第1端20aと第2端20bとの間に、第1端20a側から順に直列に設けられたインダクタL21とインダクタL23とインダクタL22を含んでいる。第2のフィルタ20は、更に、インダクタL21に対して並列に接続されたキャパシタC21と、インダクタL22に対して並列に接続されたキャパシタC22を含んでいる。第2のフィルタ20は、更に、キャパシタC23とキャパシタC24を含んでいる。キャパシタC23は、インダクタL23とインダクタL22との接続点と、グランドとの間に設けられている。キャパシタC24は、第2の信号ポート4とグランドとの間に設けられている。
ここで、共通ポート2から第1の信号ポート3に至る経路を第1の信号経路と言い、共通ポート2から第2の信号ポート4に至る経路を第2の信号経路と言う。第1の周波数帯域内の周波数の第1の信号は、第1および第2の信号経路のうち、第1の信号経路を選択的に通過する。第2の周波数帯域内の周波数の第2の信号は、第1および第2の信号経路のうち、第2の信号経路を選択的に通過する。
次に、分波器1の構造の一例について説明する。図3は、分波器1の斜視図である。図3に示した分波器1は、共通ポート2、第1の信号ポート3、第2の信号ポート4、第1のフィルタ10、第2のフィルタ20、接続経路30およびキャパシタC41,C42,C43を構成するための積層体50を備えている。後で詳しく説明するが、積層体50は、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含んでいる。
積層体50は、外周部を有する直方体形状をなしている。積層体50の外周部は、上面50Aと、底面50Bと、4つの側面50C〜50Fとを含んでいる。上面50Aと底面50Bは互いに反対側を向き、側面50C,50Dも互いに反対側を向き、側面50E,50Fも互いに反対側を向いている。側面50C〜50Fは、上面50Aおよび底面50Bに対して垂直になっている。積層体50において、上面50Aおよび底面50Bに垂直な方向が、複数の誘電体層および複数の導体層の積層方向である。図3では、この積層方向を、記号Tを付した矢印で示している。
図2に示した分波器1は、共通端子102と、第1の端子103と、第2の端子104と、3つのグランド端子105,106,107とを備えている。端子102,103,104は、それぞれ、図1に示した共通ポート2、第1の信号ポート3および第2の信号ポート4に対応している。グランド端子105,106,107は、グランドに接続される。端子102〜107は、積層体50の底面50Bに配置されている。
次に、図3ないし図9を参照して、積層体50について詳しく説明する。積層体50は、積層された27層の誘電体層を有している。以下、この27層の誘電体層を、下から順に1層目ないし27層目の誘電体層と呼ぶ。図3は、積層体50の内部を示す斜視図である。図4は、積層体50の内部の一部を拡大して示す斜視図である。図5において(a)〜(d)は、それぞれ、1層目ないし4層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図6において(a)〜(d)は、それぞれ、5層目ないし8層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図7において(a)は、9層目の誘電体層のパターン形成面を示し、(b)は、10層目および11層目の誘電体層のパターン形成面を示し、(c),(d)は、それぞれ、12層目および13層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図8において(a)は、14層目の誘電体層のパターン形成面を示し、(b)は、15層目ないし23層目の誘電体層のパターン形成面を示し、(c),(d)は、それぞれ、24層目および25層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図9において(a),(b)は、それぞれ、26層目および27層目の誘電体層のパターン形成面を示している。
図5(a)に示したように、1層目の誘電体層51のパターン形成面には、共通端子102と、第1の端子103と、第2の端子104と、3つのグランド端子105,106,107とが形成されている。また、誘電体層51には、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール51T2と、それぞれ端子103,104,105,106に接続されたスルーホール51T3,51T4,51T5,51T6とが形成されている。スルーホール51T2は、端子102に接続されている。
図5(b)に示したように、2層目の誘電体層52のパターン形成面には、キャパシタC23と第1のキャパシタC41を構成するために用いられる導体層521が形成されている。また、誘電体層52には、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール52T2と、スルーホール52T3,52T4,52T5とが形成されている。スルーホール52T2〜52T4には、それぞれ図5(a)に示したスルーホール51T2〜51T4が接続されている。スルーホール52T5と、図5(a)に示したスルーホール51T5,51T6は、導体層521に接続されている。
図5(c)に示したように、3層目の誘電体層53のパターン形成面には、キャパシタC12を構成するために用いられる導体層531と、キャパシタC23を構成するために用いられる導体層532と、キャパシタC24を構成するために用いられる導体層533と、第1のキャパシタC41を構成するために用いられる導体層534とが形成されている。また、誘電体層53には、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール53T2と、スルーホール53T3,53T4,53T5,53T8とが形成されている。スルーホール53T2と、図5(b)に示したスルーホール52T2は、導体層534に接続されている。スルーホール53T3と、図5(b)に示したスルーホール52T3は、導体層531に接続されている。スルーホール53T4と、図5(b)に示したスルーホール52T4は、導体層533に接続されている。スルーホール53T5には、図5(b)に示したスルーホール52T5が接続されている。スルーホール53T8は、導体層532に接続されている。
図5(d)に示したように、4層目の誘電体層54のパターン形成面には、キャパシタC12を構成するために用いられる導体層541と、キャパシタC23,C24を構成するために用いられる導体層542とが形成されている。また、誘電体層54には、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール54T2と、スルーホール54T3,54T4,54T5,54T7,54T8とが形成されている。スルーホール54T2〜54T4,54T8には、それぞれ図5(c)に示したスルーホール53T2〜53T4,53T8が接続されている。スルーホール54T5は、導体層542と、図5(c)に示したスルーホール53T5に接続されている。スルーホール54T7は、導体層541に接続されている。
図6(a)に示したように、5層目の誘電体層55のパターン形成面には、キャパシタC12を構成するために用いられる導体層551と、キャパシタC22,C23を構成するために用いられる導体層552と、キャパシタC24を構成するために用いられる導体層553とが形成されている。また、誘電体層55には、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール55T2と、スルーホール55T3,55T4,55T5,55T7,55T8とが形成されている。スルーホール55T2,55T5,55T7には、それぞれ図5(d)に示したスルーホール54T2,54T5,54T7が接続されている。スルーホール55T3は、導体層551と、図5(d)に示したスルーホール54T3に接続されている。スルーホール55T4は、導体層553と、図5(d)に示したスルーホール54T4に接続されている。スルーホール55T8と、図5(d)に示したスルーホール54T8は、導体層552に接続されている。
図6(b)に示したように、6層目の誘電体層56のパターン形成面には、キャパシタC11,C12を構成するために用いられる導体層561と、キャパシタC22を構成するために用いられる導体層562とが形成されている。また、誘電体層56には、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール56T2と、スルーホール56T3,56T4,56T5,56T7,56T8とが形成されている。スルーホール56T2,56T3,56T5,56T8には、それぞれ図6(a)に示したスルーホール55T2,55T3,55T5,55T8が接続されている。スルーホール56T4は、導体層562と、図6(a)に示したスルーホール55T4に接続されている。スルーホール56T7は、導体層561と、図6(a)に示したスルーホール55T7に接続されている。
図6(c)に示したように、7層目の誘電体層57のパターン形成面には、キャパシタC11を構成するために用いられる導体層571と、第2のキャパシタC42を構成するために用いられる導体層572と、導体層573とが形成されている。また、誘電体層57には、スルーホール57T1,57T3,57T4,57T5,57T7,57T8と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール57T2とが形成されている。スルーホール57T1は、導体層571に接続されている。スルーホール57T2は、導体層572と、図6(b)に示したスルーホール56T2に接続されている。スルーホール57T3〜57T5,57T7には、それぞれ図6(b)に示したスルーホール56T3〜56T5,56T7が接続されている。スルーホール57T8と、図6(b)に示したスルーホール56T8は、導体層573に接続されている。
図6(d)に示したように、8層目の誘電体層58のパターン形成面には、キャパシタC13と第2のキャパシタC42を構成するために用いられる導体層581が形成されている。また、誘電体層58には、スルーホール58T1,58T3,58T4,58T5,58T7,58T8と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール58T2とが形成されている。スルーホール58T1と、図6(c)に示したスルーホール57T1は、導体層581に接続されている。スルーホール58T2〜58T5,58T7,58T8には、それぞれ図6(c)に示したスルーホール57T2〜57T5,57T7,57T8が接続されている。
図7(a)に示したように、9層目の誘電体層59のパターン形成面には、キャパシタC13を構成するために用いられる導体層591が形成されている。また、誘電体層59には、スルーホール59T1,59T4,59T5,59T7,59T8と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール59T2とが形成されている。スルーホール59T1,59T2,59T4,59T5,59T7,59T8には、それぞれ図6(d)に示したスルーホール58T1,58T2,58T4,58T5,58T7,58T8が接続されている。図6(d)に示したスルーホール58T3は、導体層591に接続されている。
図7(b)に示したように、10層目および11層目の誘電体層60,61には、それぞれ、スルーホール60T1,60T4,60T5,60T7,60T8と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール60T2とが形成されている。誘電体層60,61では、上下に隣接する同じ符号のスルーホール同士が互いに接続されている。誘電体層60に形成されたスルーホール60T1,60T2,60T4,60T5,60T7,60T8には、それぞれ図7(a)に示したスルーホール59T1,59T2,59T4,59T5,59T7,59T8が接続されている。
図7(c)に示したように、12層目の誘電体層62のパターン形成面には、インダクタL11を構成するために用いられる導体層621と、インダクタL22を構成するために用いられる導体層622とが形成されている。導体層621,622の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層62には、スルーホール62T1,62T4,62T5,62T6,62T7と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール62T2と、インダクタL23を構成するために用いられるスルーホール62T8とが形成されている。スルーホール62T1,62T2,62T4,62T5には、それぞれ図7(b)に示した誘電体層61に形成されたスルーホール60T1,60T2,60T4,60T5が接続されている。スルーホール62T6は、導体層622における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール62T7は、導体層621における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール62T8は、導体層622における第2端の近傍部分と、図7(b)に示した誘電体層61に形成されたスルーホール60T8に接続されている。図7(b)に示した誘電体層61に形成されたスルーホール60T7は、導体層621における第2端の近傍部分に接続されている。
図7(d)に示したように、13層目の誘電体層63のパターン形成面には、インダクタL11を構成するために用いられる導体層631と、インダクタL22を構成するために用いられる導体層632とが形成されている。導体層631,632の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層63には、スルーホール63T1,63T4,63T5,63T6,63T7と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール63T2と、インダクタL23を構成するために用いられるスルーホール63T8とが形成されている。スルーホール63T1,63T2,63T4,63T5,63T8には、それぞれ図7(c)に示したスルーホール62T1,62T2,62T4,62T5,62T8が接続されている。スルーホール63T6は、導体層632における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール63T7は、導体層631における第1端の近傍部分に接続されている。図7(c)に示したスルーホール62T6は、導体層632における第2端の近傍部分に接続されている。図7(c)に示したスルーホール62T7は、導体層631における第2端の近傍部分に接続されている。
図8(a)に示したように、14層目の誘電体層64のパターン形成面には、インダクタL11を構成するために用いられる導体層641と、インダクタL22を構成するために用いられる導体層642とが形成されている。導体層641,642の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層64には、スルーホール64T1と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール64T2と、インダクタL23を構成するために用いられるスルーホール64T8とが形成されている。スルーホール64T1,64T2,64T8には、それぞれ図7(d)に示したスルーホール63T1,63T2,63T8が接続されている。図7(d)に示したスルーホール63T4は、導体層642における第1端の近傍部分に接続されている。図7(d)に示したスルーホール63T5は、導体層641における第1端の近傍部分に接続されている。図7(d)に示したスルーホール63T6は、導体層642における第2端の近傍部分に接続されている。図7(d)に示したスルーホール63T7は、導体層641における第2端の近傍部分に接続されている。
図8(b)に示したように、15層目ないし23層目の誘電体層65〜73には、それぞれ、スルーホール65T1と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール65T2と、インダクタL23を構成するために用いられるスルーホール65T8とが形成されている。誘電体層65〜73では、上下に隣接する同じ符号のスルーホール同士が互いに接続されている。誘電体層65に形成されたスルーホール65T1,65T2,65T8には、それぞれ図8(a)に示したスルーホール64T1,64T2,64T8が接続されている。
図8(c)に示したように、24層目の誘電体層74のパターン形成面には、インダクタL21を構成するために用いられる導体層741が形成されている。導体層741は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層74には、スルーホール74T1,74T8と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール74T2とが形成されている。スルーホール74T1,74T2には、それぞれ図8(b)に示した誘電体層73に形成されたスルーホール65T1,65T2が接続されている。スルーホール74T8は、導体層741における第1端の近傍部分に接続されている。図8(b)に示した誘電体層73に形成されたスルーホール65T8は、導体層741における第2端の近傍部分に接続されている。
図8(d)に示したように、25層目の誘電体層75のパターン形成面には、インダクタL21を構成するために用いられる導体層751と、第2のインダクタL32を構成するために用いられる導体層752とが形成されている。導体層751,752の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層75には、スルーホール75T1,75T8と、第1のインダクタL31を構成するために用いられるスルーホール75T2とが形成されている。スルーホール75T1は、導体層752における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール75T2には、図8(c)に示したスルーホール74T2が接続されている。スルーホール75T8は、導体層751における第1端の近傍部分に接続されている。図8(c)に示したスルーホール74T1は、導体層752における第2端の近傍部分に接続されている。図8(c)に示したスルーホール74T8は、導体層751における第2端の近傍部分に接続されている。
図9(a)に示したように、26層目の誘電体層76のパターン形成面には、インダクタL21を構成するために用いられる導体層761と、第2のインダクタL32を構成するために用いられる導体層762とが形成されている。導体層761,762の各々は、第1端と第2端を有している。導体層761の第1端と導体層762の第1端は、互いに接続されている。図9(a)では、導体層761と導体層762の境界を点線で示している。図8(d)に示したスルーホール75T1は、導体層762の第2端の近傍部分に接続されている。図8(d)に示したスルーホール75T2は、導体層761の第1端の近傍部分と導体層762の第1端の近傍部分に接続されている。図8(d)に示したスルーホール75T8は、導体層761の第2端の近傍部分に接続されている。
図9(b)に示したように、27層目の誘電体層77のパターン形成面には、マーク771が形成されている。
図2に示した積層体50は、1層目の誘電体層51のパターン形成面が積層体50の底面50Bになるように、1層目ないし27層目の誘電体層51〜77が積層されて構成される。
図3は、積層体50の内部を示している。図4は、積層体50の内部の一部を拡大して示している。
以下、図1に示した分波器1の回路の構成要素と、図5ないし図9に示した積層体50の内部の構成要素との対応関係について説明する。接続経路30の第1のインダクタL31は、図5(a)〜図7(a)に示したスルーホール51T2,52T2,53T2,54T2,55T2,56T2,57T2,58T2,59T2と、図7(b)に示した誘電体層60,61に形成された2個のスルーホール60T2と、図7(c)〜図8(a)に示したスルーホール62T2,63T2,64T2と、図8(b)に示した誘電体層65〜73に形成された9個のスルーホール65T2と、図8(c)、図8(d)に示したスルーホール74T2,75T2によって構成されている。上記のスルーホール51T2〜75T2は直列に接続されている。以下、スルーホール51T2〜75T2の集合体をスルーホール列T31と言う。スルーホール51T2は、共通端子102に接続されている。共通端子102に接するスルーホール51T2の端部は、第1のインダクタL31の第1端L31aに対応する。
導体層534は、スルーホール52T2,53T2の間に位置おいて、スルーホール列T31に接続されている。図3、図4および図5(c)に示したように、スルーホール列T31中の、導体層534に接続される位置が、第1の分岐点P1に対応する。
導体層572は、スルーホール56T2,57T2の間に位置おいて、スルーホール列T31に接続されている。図3、図4および図6(c)に示したように、スルーホール列T31中の、導体層572に接続される位置が、第3の分岐点P3に対応する。
導体層761,762は、スルーホール75T2に接続されることによってスルーホール列T31に接続されている。図3および図9(a)に示したように、スルーホール列T31中の、導体層761,762に接続される位置が、第2の分岐点P2に対応する。また、導体層761,762に接するスルーホール75T2の端部は、第1のインダクタL31の第2端L31bに対応する。
接続経路30の第2のインダクタL32は、図8(d)、図9(a)に示した導体層752,762とスルーホール75T1によって構成されている。導体層762は、第2の分岐点P2に接続されている。
第1のキャパシタC41は、図5(b),(c)に示した導体層521,534と、導体層521,534の間の誘電体層52とによって構成されている。導体層521は、スルーホール51T5,51T6を介して、グランド端子105,106に接続されている。導体層534は、第1の分岐点P1に接続されている。
第2のキャパシタC42は、図6(c),(d)に示した導体層572,581と、導体層572,581の間の誘電体層57とによって構成されている。導体層572は、第3の分岐点P3に接続されている。導体層581は、スルーホール58T1,59T1、誘電体層60,61に形成された2個のスルーホール60T1、スルーホール62T1,63T1,64T1、誘電体層65〜73に形成された9個のスルーホール65T1およびスルーホール74T1を介して、第2のインダクタL32を構成する導体層752に接続されている。上記のスルーホール58T1〜74T1は直列に接続されている。以下、スルーホール58T1〜74T1の集合体をスルーホール列T32と言う。なお、キャパシタC43は、導体層581とグランド端子107との間に生じる浮遊容量である。
第1のフィルタ10のキャパシタC11は、図6(b),(c)に示した導体層561,571と、導体層561,571の間の誘電体層56とによって構成されている。第1のフィルタ10のキャパシタC12は、図5(c)〜図6(b)に示した導体層531,541,551,561と、導体層531,541の間の誘電体層53と、導体層541,551の間の誘電体層54と、導体層551,561の間の誘電体層55とによって構成されている。導体層531は、スルーホール51T3,52T3を介して、第1の端子103に接続されている。導体層541は、スルーホール54T7,55T7を介して、導体層561に接続されている。導体層551は、スルーホール53T3,54T3を介して、導体層531に接続されている。導体層571は、スルーホール57T1、導体層581およびスルーホール列T32を介して、第2のインダクタL32を構成する導体層752に接続されている。
第1のフィルタ10のキャパシタC13は、図6(d)、図7(a)に示した導体層581,591と、導体層581,591の間の誘電体層58とによって構成されている。導体層581は、スルーホール列T32を介して、第2のインダクタL32を構成する導体層752に接続されている。導体層591は、スルーホール51T3,52T3、導体層531およびスルーホール53T3,54T3,55T3,56T3,57T3,58T3を介して、第1の端子103に接続されている。
第1のフィルタ10のインダクタL11は、図7(c)〜図8(a)に示した導体層621,631,641と、スルーホール62T7,63T7とによって構成されている。導体層621は、スルーホール56T7,57T7,58T7,59T7および誘電体層60,61に形成された2個のスルーホール60T7を介して、キャパシタC11,C12を構成する導体層561に接続されている。導体層641は、スルーホール51T5、導体層521、スルーホール52T5,53T5,54T5,55T5,56T5,57T5,58T5,59T5、誘電体層60,61に形成された2個のスルーホール60T5およびスルーホール62T5,63T5を介して、グランド端子105に接続されている。
第2のフィルタ20のインダクタL21は、図8(c)〜図9(a)に示した導体層741,751,761と、スルーホール74T8,75T8とによって構成されている。導体層761は、第2の分岐点P2に接続されている。なお、第2のフィルタ20のキャパシタC21は、インダクタL21による浮遊容量である。
第2のフィルタ20のインダクタL22は、図7(c)〜図8(a)に示した導体層622,632,642と、スルーホール62T6,63T6とによって構成されている。導体層642は、スルーホール51T4,52T4,53T4,54T4,55T4,56T4,57T4,58T4,59T4、誘電体層60,61に形成された2個のスルーホール60T4およびスルーホール62T4,63T4を介して、第2の端子104に接続されている。
第2のフィルタ20のインダクタL23は、図7(c)〜図8(a)に示したスルーホール62T8,63T8,64T8と、図8(b)に示した誘電体層65〜73に形成された9個のスルーホール65T8によって構成されている。上記のスルーホール62T8〜65T8は直列に接続されている。以下、スルーホール62T8〜65T8の集合体をスルーホール列T23と言う。スルーホール62T8は、インダクタL22を構成する導体層622に接続されている。誘電体層73に形成されたスルーホール65T8は、インダクタL21を構成する導体層741に接続されている。
第2のフィルタ20のキャパシタC22は、図6(a),(b)に示した導体層552,562と、導体層552,562の間の誘電体層55とによって構成されている。第2のフィルタ20のキャパシタC23は、図5(b)〜図6(a)に示した導体層521,532,542,552と、導体層521,532の間の誘電体層52と、導体層532,542の間の誘電体層53と、導体層542,552の間の誘電体層54とによって構成されている。導体層521は、スルーホール51T5,51T6を介して、グランド端子105,106に接続されている。導体層532は、スルーホール53T8,54T8を介して、導体層552に接続されている。導体層542は、スルーホール52T5,53T5,54T5を介して、導体層521に接続されている。導体層552は、スルーホール55T8,56T8、導体層573、スルーホール57T8,58T8,59T8および誘電体層60,61に形成された2個のスルーホール60T8を介して、インダクタL22を構成する導体層622とインダクタL23を構成するスルーホール62T8に接続されている。導体層562は、スルーホール51T4,52T4、導体層533およびスルーホール53T4,54T4,55T4を介して、第2の端子104に接続されている。
第2のフィルタ20のキャパシタC24は、図5(c)〜図6(a)に示した導体層533,542,553と、導体層533,542の間の誘電体層53と、導体層542,553の間の誘電体層54とによって構成されている。導体層533は、スルーホール51T4,52T4を介して、第2の端子104に接続されている。導体層542は、スルーホール51T5、導体層521およびスルーホール52T5,53T5を介して、グランド端子105に接続されている。導体層553は、スルーホール53T4,54T4を介して、導体層533に接続されている。
以下、第1および第2の比較例の分波器と比較しながら、本実施の形態に係る分波器1の特徴と効果について説明する。初めに、図10を参照して、第1の比較例の分波器111の構成について説明する。分波器111は、構造に起因する浮遊インダクタンスおよび浮遊容量を考慮せずに設計されたものである。分波器111は、本実施の形態に係る分波器1における第1のインダクタL31、第1のキャパシタC41、インダクタL23およびキャパシタC43を備えていない。また、分波器111は、分波器1におけるインダクタL32とキャパシタC42の代わりに、インダクタL132とキャパシタC142を備えている。また、第2のフィルタ20の第1端20aは、共通ポート2に接続されている。
分波器111において、インダクタL132の一端とキャパシタC142の一端は、共通ポート2に接続されている。インダクタL132の他端とキャパシタC142の他端は、第1のフィルタ10の第1端10aに接続されている。インダクタL132とキャパシタC142は、並列共振回路を構成している。この並列共振回路は、第1の周波数帯域よりも高い共振周波数を有している。これにより、共通ポート2から第1の信号ポート3に至る第1の信号経路の通過減衰特性では、上記並列共振回路の共振周波数において減衰極が形成される。また、上記並列共振回路は、ローパスフィルタとして機能する。分波器111では、上記並列共振回路と第1のフィルタ10とによって、第1の周波数帯域の周波数の第1の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタが構成される。
次に、分波器111を、底面に複数の端子が配置された積層体を用いて構成する場合における問題点について説明する。この場合、インダクタL21,L132の各々が発生する磁束の通過が妨げられないように、インダクタL21を構成する導体層とインダクタL132を構成する導体層は、積層体の底面から遠い位置に配置することが好ましい。そのためには、共通ポート2側から見たときの第1のフィルタ10への経路と第2のフィルタ20への経路の分岐点と、共通ポート2とを接続する共通経路を、直列に接続された複数のスルーホールからなるスルーホール列によって構成する必要がある。しかし、そうすると、スルーホール列のインダクタンスによって、共通ポート2と、第1のフィルタ10および第2のフィルタ20の少なくとも一方との間でインピーダンスの不整合が生じて、設計時に比べて分波器111の特性が悪化するという問題が生じる。
次に、図11を参照して、第2の比較例の分波器121の構成について説明する。分波器121は、本実施の形態に係る分波器1から第1のキャパシタC41を除いた構成を有している。分波器121は、本実施の形態に係る分波器1と同様に、スルーホール列T31によって構成された第1のインダクタL31を含んでいる。この分波器121では、第1のインダクタL31中の分岐点P3と第1のフィルタ10の第1端10aとの間にキャパシタC42が設けられている。そして、第1のインダクタL31のうちの分岐点P3から第2端L31bまでの部分と、インダクタL32と、キャパシタC42とによって並列共振回路が構成されている。
分波器121によれば、分岐点P2の位置を変えることによって、共通ポート2から第2の信号ポート4に至る第2の信号経路のインピーダンス特性を調整することができる。また、分波器121によれば、分岐点P3の位置を変えることによって、共通ポート2から第1の信号ポート3に至る第1の信号経路のインピーダンス特性を調整することができる。これらのことから、分波器121によれば、第1の信号経路のインピーダンス特性と第2の信号経路のインピーダンス特性を別々に調整することが可能になる。
ここで、図12および図13を参照して、分波器121の特性の一例について説明する。図12は、分波器121の特性の一例を示す特性図である。図12において、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。図12において、符号181を付した曲線は、第1の信号経路の通過減衰特性を示している。また、符号182を付した曲線は、第2の経路の通過減衰特性を示している。また、符号183を付した曲線は、共通ポート2からフィルタ10,20を見たときの反射減衰特性を示している。ここでは、第1の周波数帯域を約1.7GHzから約2.7GHzの周波数帯域とし、第2の周波数帯域を約0.7GHzから約0.96GHzの周波数帯域としている。
図13は、分波器121のインピーダンス特性の一例を示す特性図である。具体的には、図13は、共通ポート2からフィルタ10,20を見たときのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図13には、0.96GHzの点と、1.71GHzの点と、2.69GHzの点を示している。図12および図13に示した特性は、シミュレーションによって求めたものである。
図13に示したインピーダンス特性では、第1および第2の周波数帯域において、反射係数の虚数部が正の値を有することにより、反射係数の絶対値が0よりもある程度大きくなっている。これにより、図12に示した反射減衰特性183では、第1および第2の周波数帯域において、減衰量が十分に大きくなっていない。これらの現象は、共通ポート2から第1および第2のフィルタ10,20に至る経路にある第1のインダクタL31がインダクタンスを有することが原因で生じている。
次に、図14および図15を参照して、本実施の形態に係る分波器1の特性の一例について説明する。図14は、分波器1の特性の一例を示す特性図である。図14において、横軸は周波数、縦軸は減衰量である。図14において、符号81を付した曲線は、第1の信号経路の通過減衰特性を示している。また、符号82を付した曲線は、第2の経路の通過減衰特性を示している。また、符号83を付した曲線は、共通ポート2からフィルタ10,20を見たときの反射減衰特性を示している。ここでは、第1の周波数帯域を約1.7GHzから約2.7GHzの周波数帯域とし、第2の周波数帯域を約0.7GHzから約0.96GHzの周波数帯域としている。
図15は、分波器1のインピーダンス特性の一例を示す特性図である。具体的には、図15は、共通ポート2からフィルタ10,20を見たときのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。図15には、0.96GHzの点と、1.71GHzの点と、2.69GHzの点を示している。図14および図15に示した特性は、シミュレーションによって求めたものである。
図15に示したインピーダンス特性では、図13に示したインピーダンス特性と比較して、第1および第2の周波数帯域において、反射係数の虚数部の値が0に近づいており、その結果、反射係数の絶対値も0に近づいている。これにより、図14に示した反射減衰特性83では、図12に示した反射減衰特性183と比較して、第1および第2の周波数帯域において、減衰量が大きくなっている。
このように、本実施の形態に係る分波器1によれば、第1のキャパシタC41を備えたことにより、共通ポート2から2つのフィルタ10,20の少なくとも一方(本実施の形態では少なくともフィルタ10)に至る経路がインダクタンスを有していても、良好な特性を実現することができる。
分波器121と比較して、第1のキャパシタC41を設けることにより分波器1の特性が改善する理由は、定性的には以下のように説明することができる。第1のインダクタL31と第1のキャパシタC41は、スミスチャート上において、反射係数の絶対値が0または0に近い値である点を、互いに逆方向に移動させる作用を有する。具体的には、第1のインダクタL31は、第1のインダクタL31が無い場合に比べて、スミスチャート上において、反射係数の絶対値が0または0に近い値である点を、反射係数の虚数部が大きくなる方向(上方向)に移動させる作用を有する。一方、第1のキャパシタC41は、第1のキャパシタC41が無い場合に比べて、スミスチャート上において、反射係数の絶対値が0または0に近い値である点を、反射係数の虚数部が小さくなる方向(下方向)に移動させる作用を有する。
そのため、第1のインダクタL31がインダクタンスを有することが原因で図13に示した特性を有している分波器121に、第1のキャパシタC41を加えて分波器1を構成することにより、図15に示したように、第1および第2の周波数帯域において、反射係数の虚数部の値を0に近づけて、反射係数の絶対値も0に近づけることができる。
次に、第1のキャパシタC41を備えたことによる分波器1のその他の効果について説明する。図12に示した分波器121における第2の経路の通過減衰特性182と比較して、図14に示した分波器1における第2の経路の通過減衰特性82では、第2の周波数帯域よりも高い周波数領域における減衰量が大きくなっている。また、図12に示した分波器121における第1の経路の通過減衰特性181と比較して、図14に示した分波器1における第1の経路の通過減衰特性81では、第1の周波数帯域よりも高い周波数領域における減衰量が大きくなっている。これらのことからも、本実施の形態に係る分波器1によれば、分波器121と比較して、良好な特性を実現することができる。
以下、本実施の形態に係る分波器1の更なる効果について説明する。分波器1では、第1のキャパシタC41は、第1端L31aと第2端L31bとを含む第1のインダクタL31中のいずれかの位置に存在する第1の分岐点P1において第1のインダクタL31に接続されている。本実施の形態では、第1の分岐点P1の位置を変えることにより、第1の信号経路のインピーダンス特性と第2の信号経路のインピーダンス特性を調整することができる。
本実施の形態では特に、第1のインダクタL31は、スルーホール列T31によって構成されている。そのため、分波器1の構造の設計段階で、スルーホール列T31中において、キャパシタC41を構成するための導体層534が接続されるスルーホールを変えることにより、第1の分岐点P1の位置を容易に変えることができる。
また、分波器1では、第2のフィルタ20は、第1端L31aと第2端L31bとを含む第1のインダクタL31中のいずれかの位置に存在する第2の分岐点P2において第1のインダクタL31に接続されている。本実施の形態では、第2の分岐点P2の位置を変えることにより、共通ポート2から第2のフィルタ20に至る経路のインダクタンスを変えることができ、その結果、第2の信号経路のインピーダンス特性を調整することができる。そのため、本実施の形態によれば、第1の信号経路のインピーダンス特性と第2の信号経路のインピーダンス特性を別々に調整することができる。
なお、図3および図9(a)には、インダクタL21を構成するための導体層761とインダクタL32を構成するための導体層762が同じ誘電体層76の上に配置された例を示している。しかし、本実施の形態では、導体層761と導体層762を、互いに異なる誘電体層の上に配置してもよい。そして、分波器1の構造の設計段階で、スルーホール列T31中において、導体層761が接続されるスルーホールを変えることにより、第2の分岐点P2の位置を容易に変えることができる。
また、分波器1では、第1のインダクタL31中の分岐点P3と第1のフィルタ10の第1端10aとの間にキャパシタC42が設けられている。そして、第1のインダクタL31のうちの分岐点P3から第2端L31bまでの部分と、インダクタL32と、キャパシタC42とによって並列共振回路が構成されている。この並列共振回路は、第1の周波数帯域よりも高い共振周波数を有している。これにより、第1の信号経路の通過減衰特性では、上記並列共振回路の共振周波数において減衰極が形成される。また、上記並列共振回路は、ローパスフィルタとして機能する。分波器1では、上記並列共振回路と第1のフィルタ10とによって、第1の周波数帯域の周波数の第1の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタが構成される。
本実施の形態では、第3の分岐点P3の位置を変えることにより、第1の信号経路のインピーダンス特性を調整することができる。そのため、本実施の形態によれば、第1の信号経路のインピーダンス特性と第2の信号経路のインピーダンス特性を別々に調整することができる。
本実施の形態では特に、第1のインダクタL31がスルーホール列T31によって構成されていることから、分波器1の構造の設計段階で、スルーホール列T31中において、キャパシタC42を構成するための導体層572が接続されるスルーホールを変えることにより、第3の分岐点P3の位置を容易に変えることができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明における第1のフィルタの特性と第2のフィルタの特性は、実施の形態に示したものに限定されず、特許請求の範囲を満たす限り任意である。
1…分波器、2…共通ポート、3…第1の信号ポート、4…第2の信号ポート、10…第1のフィルタ、20…第2のフィルタ、30…接続経路、L31…第1のインダクタ、L32…第2のインダクタ、C41…第1のキャパシタ。
Claims (8)
- 共通ポートと、
第1の信号ポートと、
第2の信号ポートと、
前記共通ポートと前記第1の信号ポートとの間に設けられ、第1の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる第1のフィルタと、
前記共通ポートと前記第2の信号ポートとの間に設けられ、前記第1の通過帯域と異なる第2の通過帯域内の周波数の信号を選択的に通過させる第2のフィルタと、
第1のインダクタを含み、前記共通ポートと前記第1のフィルタとを接続する接続経路と、
前記接続経路とグランドとの間に設けられた第1のキャパシタとを備えた分波器であって、
前記第2のフィルタは、前記接続経路に接続され、
前記第1のインダクタは、前記共通ポート側の端である第1端と、前記第1のフィルタ側の端である第2端とを有し、
前記第1のキャパシタは、前記第1端と前記第2端とを含む前記第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第1の分岐点において前記第1のインダクタに接続されていることを特徴とする分波器。 - 前記接続経路は、更に、前記第1のインダクタと前記第1のフィルタとの間に設けられた第2のインダクタを含み、
前記第2のフィルタは、前記第1端と前記第2端とを含む前記第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第2の分岐点において前記第1のインダクタに接続されていることを特徴とする請求項1記載の分波器。 - 前記第1の分岐点は、前記第1のインダクタ中の、前記第1端と前記第2の分岐点を含む前記第1端から前記第2の分岐点までの間に位置することを特徴とする請求項2記載の分波器。
- 更に、前記第1端と前記第2端とを含む前記第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第3の分岐点と前記第1のフィルタとの間に設けられた第2のキャパシタを備えたことを特徴とする請求項2または3記載の分波器。
- 更に、前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、前記接続経路および前記第1のキャパシタを構成するための積層体であって、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含む積層体を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の分波器。
- 更に、前記積層体によって構成され、前記第1端と前記第2端とを含む前記第1のインダクタ中のいずれかの位置に存在する第3の分岐点と前記第1のフィルタとの間に設けられた第2のキャパシタを備えたことを特徴とする請求項5記載の分波器。
- 前記第1のインダクタは、直列に接続された複数のスルーホールによって構成されていることを特徴とする請求項5または6記載の分波器。
- 前記第2の通過帯域は、前記第1の通過帯域よりも低い周波数帯域であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の分波器。
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