JP2963835B2 - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層型誘電体フィルタに
関し、特に携帯用電話機等の高周波回路無線機器に利用
する高周波回路フィルタや、アンテナデュプレクサ等に
使用される積層型誘電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４、１５は、それぞれ本発明者らが
案出した積層型誘電体フィルタの模式展開図および斜視
図である。

【０００３】この積層型誘電体フィルタにおいては、出
力端側の共振素子２３の一部に誘電体層１４を挟んで重
なる出力用電極４２を誘電体層１１上に積層される誘電
体層１３上に形成し、アース電極７０に一端部がそれぞ
れ接続されて１／４波長ストリップライン共振器を構成
する共振素子２１〜２３を誘電体層１４上に形成し、さ
らに一端部がアース電極７０に接続されかつ他端部が共
振素子２１〜２３の開放端から所定の間隔離れて共振素
子２１〜２３とそれぞれ対向する電極３１〜３３を誘電
体層１４上に形成し、誘電体層１５上に、入力端側の共
振素子２１の一部に誘電体層１５を挟んで重なる入力用
電極４１を形成し、誘電体層１５上に、表面にアース電
極７０が形成される誘電体層１７を積層して、誘電体層
１１、１３〜１５および１７を一体に構成し、その後焼
成して、積層体５００を形成する。

【０００４】次に、図１５に示すように、積層体５００
の上下面および入力端子部６１、出力端子部６２を除く
側面にアース電極７０を形成する。さらに、積層体５０
０の一方の側面の入力端子部６１内に、アース電極７０
と絶縁され、かつ入力用電極４１と接続される入力端子
５１を形成し、さらに同様に、積層体５００の他方の側
面の出力端子部６２内に、アース電極７０と絶縁され、
かつ出力用電極４２と接続される出力端子５２を形成す
る。

【０００５】上述した積層型誘電体フィルタの等価回路
は図１６に示すようになる。図１６において符号１１１
は共振素子２１と入力用電極４１間の静電容量であり、
符号１１２は共振素子２３と出力用電極４２間の静電容
量であり、符号１２１〜１２３はそれぞれ共振素子２１
と電極３１間の静電容量、共振素子２２と電極３２間の
静電容量、共振素子２３と電極３３間の静電容量であ
り、符号１３２は共振素子２１と共振素子２２との間の
誘導結合を示すインダクタンスであり、符号１３３は共
振素子２２と共振素子２３との間の誘導結合を示すイン
ダクタンスであって、バンドパスフィルタを構成してい
る。なお、並列共振回路の静電容量２１１、２２１、２
３１およびインダクタンス２１２、２２２、２３２は、
共振素子２１、２２、２３をそれぞれ等価変換したとき
の静電容量およびインダクタンスである。

【０００６】この積層型誘電体フィルタにおいては、共
振素子２１、２２、２３の開放端側とそれぞれ対向する
電極３１、３２、３３を設けている。従って、共振素子
２１、２２、２３の開放端側と電極３１、３２、３３と
の間には静電容量１２１、１２２、１２３がそれぞれ形
成され、この静電容量１２１〜１２３も共振素子２１、
２２、２３を等価変換したときの並列共振回路の静電容
量２１１、２２１、２３１に付加されることになる。従
って、共振周波数を同一とすれば、並列共振回路のイン
ダクタンスは小さくて済むことになり、共振素子２１、
２２、２３の長さもより短くなり、積層型誘電体フィル
タ全体の長さも短くすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに積層型誘電体フィルタを小型化するために共振素子
の電気長を短くすると、共振素子同士がより強く誘導結
合するようになりフィルタの特性が広帯域化しすぎる傾
向があり、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることが
できないという問題があった。

【０００８】また、共振素子２１、２２、２３の開放端
側とそれぞれ対向する電極３１、３２、３３を設けない
場合であっても、共振素子同士の結合が強すぎてフィル
タの特性が広帯域化しすぎる場合もあり、このような場
合にも小型化されかつ所望の帯域幅を有するフィルタを
得ることは困難であった。

【０００９】従って、本発明の目的は、フィルタの小型
化という要請を満たしながら、共振素子間の誘導結合度
を調整可能として、所望の帯域幅が得られる積層型誘電
体フィルタを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上面と
下面と側面とを有する誘電体と、前記誘電体の前記上面
に設けられた第１のアース電極と、前記誘電体の前記下
面に設けられた第２のアース電極と、前記誘電体の前記
側面の１つに設けられた第３のアース電極と、前記誘電
体内に設けられ、その一端が前記側面の第１の短絡領域
において前記第３のアース電極に短絡された片側短絡型
の第１の共振素子と、前記誘電体内に前記第１の共振素
子と隣接して設けられ、その一端が前記側面の第２の短
絡領域において前記第３のアース電極に短絡された片側
短絡型の第２の共振素子と、を備える積層型誘電体フィ
ルタにおいて、前記第１の共振素子の一部と前記第２の
共振素子の一部とに対向する結合電極が、前記第１の共
振素子と前記第２の共振素子が形成された誘電体層と異
なる誘電体層に形成され、前記側面の前記第１の短絡領
域と前記第２の短絡領域との間に、前記誘電体が前記第
３のアース電極から露出する誘電体露出部が設けられ、
前記誘電体の側面のうち、前記第１及び第２の短絡領域
が形成された側面以外の側面であって、入力端子並びに
出力端子が形成された各側面と、前記第３のアース電極
が形成された側面と対向する側面にそれぞれ第４のアー
ス電極が形成され、前記第３のアース電極と前記第４の
アース電極とがそれぞれ接続され、前記第１及び第２の
共振素子の各開放端側に内層アース電極が設けられ、前
記第１及び第２の共振素子の各開放端と前記内層アース
電極との間に容量を有することを特徴とする積層型誘電
体フィルタが提供される。

【００１１】

【作用】本発明においては、片側短絡型の第１の共振素
子および第２の共振素子を隣接して設け、第１の共振素
子の一部と第２の共振素子の一部とに対向する結合電極
を設けているから、この結合電極と第１の共振素子およ
び第２の共振素子との間にはそれぞれ容量が形成され
る。そしてこれらの容量の合成容量が第１の共振素子と
第２の共振素子との間に形成される誘導結合と並列に接
続されることになるから、これらの容量によって第１の
共振素子と第２の共振素子との間に形成されるトータル
のサセプタンスの絶対値が小さくなる。従って、この容
量の値を調整することによって第１の共振素子と第２の
共振素子との間の結合度を調整することができ、所望の
帯域幅を有するフィルタを得ることができる。なお、こ
の容量の調整は、第１の共振素子と結合電極の重なり面
積およびこれらの間の距離並びに第２の共振素子と結合
電極との重なり面積およびこれらの間の距離を変化させ
ることによって容易に行うことができる。

【００１２】また、上述のように、本発明においては、
隣接する第１および第２の共振素子に共に対向する結合
電極を設けることにより、第１および第２の共振素子と
結合電極との間にそれぞれ形成される静電容量の合成容
量が第１および第２の共振素子間に形成される誘導結合
と並列に接続されることになるから、隣接する第１およ
び第２の共振素子間には静電容量とインダクタンスとか
らなる並列共振回路が挿入されたことになる。そして、
この静電容量とインダクタンスとからなる並列共振回路
のインピーダンスは並列共振点の前後で誘導性から容量
性へと変化するから、隣接する第１および第２の共振素
子と結合電極との間にそれぞれ形成される静電容量の値
を調整することにより共振素子間の結合を誘導性にも容
量性にもすることができる。いま、共振素子間の結合を
誘導性にした場合を考えると、通過帯域の高周波側に並
列共振点が存在するから通過帯域の高周波側に減衰極を
持ったフィルタが得られ、また、共振素子間の結合を容
量性にすると、通過帯域の低周波側に並列共振点が存在
することになり通過帯域の低周波側に減衰極を持ったフ
ィルタが得られ、いずれの場合もフィルタの減衰特性を
改善することができる。

【００１３】さらに、また、本発明においては、第１の
共振素子が第３のアース電極に短絡される第１の短絡領
域と第２の共振素子が第３のアース電極に短絡される第
２の短絡領域との間に誘電体が第３のアース電極から露
出する誘電体露出部を設けているから、この誘電体露出
部においては第３のアース電極が設けられておらず、従
って、第３のアース電極を介して第１の短絡領域と第２
の短絡領域との間に電流が流れることによって第３のア
ース電極がインダクタンスとして働いてしまうことを抑
制でき、その結果、第１の共振素子と第２の共振素子と
の間の誘導結合を弱めることができる。なお、第１の共
振素子と第２の共振素子との間の誘導結合は、第１の共
振素子と第２の共振素子との間隔を大きくすることによ
っても弱めることができるが、そうすると積層型誘電体
フィルタが大きくなってしまい、小型化の要請に逆行す
ることになって好ましくない。

【００１４】このように、本発明においては、隣接する
第１の共振素子の一部と第２の共振素子の一部とに対向
する結合電極を設けたのみならず、第１の共振素子が第
３のアース電極に短絡される第１の短絡領域と第２の共
振素子が第３のアース電極に短絡される第２の短絡領域
との間に誘電体を第３のアース電極から露出する誘電体
露出部を設けているから、第１および第２の共振素子間
に静電容量とインダクタンスとからなる並列共振回路が
挿入されて第１の共振素子と第２の共振素子間の結合の
強さを静電容量で調整できるだけでなく、第１の共振素
子と第２の共振素子間の誘導結合自体の強さも調整でき
るようになる。その結果、フィルタの帯域幅を所望の帯
域幅に設定することができると共に、減衰極の位置を所
望の位置に設定することが可能となり、所望のフィルタ
特性を容易に得ることができる。

【００１５】フィルタの帯域幅は、そのフィルタの中心
周波数における第１および第２の共振素子間の結合回路
のアドミタンスの絶対値の大きさによって決定される。
本発明においては、隣接する第１の共振素子の一部と第
２の共振素子の一部とに対向する結合電極を設けている
から、第１および第２の共振素子間に静電容量とインダ
クタンスとからなる並列共振回路が挿入されることにな
る。従って、第１および第２の共振素子間の結合回路
は、静電容量とインダクタンスとの並列共振回路とな
り、そのアドミタンスｊＹは、 ｊＹ＝ｊ（ωＣ−１／ωＬ） ……（１） （ここで、Ｃは、第１および第２の共振素子間の結合容
量であり、Ｌは、第１および第２の共振素子間の誘導結
合を等価変換したときのインダクタンスである）と表さ
れる。

【００１６】いま、第１および第２の共振素子の開放端
側に静電容量を設ける等により、第１および第２の共振
素子の長さが短くなって、その結果、第１および第２の
共振素子間の分布結合による誘導結合が大きく（すなわ
ち、インダクタンスＬが小さく）なれば、それに対応し
て結合容量Ｃを大きくすることにより、第１および第２
の共振素子間のアドミタンスｊＹを所望の値に設定する
ことができ、第１および第２の共振素子間の結合度を所
望の値に設定することが可能となる。

【００１７】このように、結合回路の誘導結合が大きく
なっても、結合回路の結合容量を大きくすることによっ
て、第１および第２の共振素子間の結合度を調整でき、
その結果、所望の帯域幅のフィルタを得ることができ
る。しかしながら、結合回路の誘導結合が大きくなっ
て、インダクタンスＬが小さくなると、静電容量とイン
ダクタンスとの並列共振回路によって生じるフィルタの
減衰極の周波数がフィルタの中心周波数に近づいてく
る。その結果、減衰極に対して通過帯域と反対側の領域
（図１０のＣ領域参照）の減衰特性が劣化してしまう。

【００１８】すなわち、第１および第２の共振素子間の
結合が容量結合性（Ｙ＞０）であって、通過帯域の低周
波側に減衰極が生じる場合に、第１および第２の共振素
子間の誘導結合が強くなって、インダクタンスＬの値が
１／２になったとすると、Ｙの値を一定にして通過帯域
の幅を一定に保つために必要な容量Ｃ’は、（１）式よ
り、 ωＣ’＝２ωＣ−Ｙ ……（２） となり、このときの並列共振周波数ω_p は、 ω_p ＝１／√｛Ｌ（Ｃ−Ｙ／２ω）｝ ……（３） となり、いまＹ＞０だから、第１および第２の共振素子
間の誘導結合が強くなる前の並列共振周波数ω₀ 、 ω₀ ＝１／√（ＬＣ） ……（４） よりも高くなり、フィルタの通過帯域の中心周波数に近
づいてくる。

【００１９】また、第１および第２の共振素子間の結合
が誘導結合性（Ｙ＜０）であって、通過帯域の高周波側
に減衰極が生じる場合に、第１および第２の共振素子間
の誘導結合が強くなって、インダクタンスＬの値が１／
２になったとすると、Ｙの値を一定にして通過帯域の幅
を一定に保つために必要な容量Ｃ’は、（１）式より、 ωＣ’＝２ωＣ−Ｙ ……（５） となり、このときの並列共振周波数ω_p は、 ω_p ＝１／√｛Ｌ（Ｃ−Ｙ／２ω）｝ ……（６） となり、いまＹ＜０だから、第１および第２の共振素子
間の誘導結合が強くなる前の並列共振周波数ω₀ 、 ω₀ ＝１／√（ＬＣ） ……（７） よりも低くなり、やはりフィルタの通過帯域の中心周波
数に近づいてくる。

【００２０】フィルタに要求される周波数特性として
は、通過帯域近傍の周波数特性だけでなく、通過帯域か
ら離れた周波数領域においても所定の減衰量が要求され
るから、減衰極が通過帯域の中心周波数に近づきすぎる
と、規格を満たすフィルタを形成することが困難となる
場合がある。

【００２１】本発明においては、第１の共振素子が第３
のアース電極に短絡される第１の短絡領域と第２の共振
素子が第３のアース電極に短絡される第２の短絡領域と
の間に誘電体を第３のアース電極から露出する誘電体露
出部を設けているから、第１および第２の共振素子間の
誘導結合自体を小さくでき、その結果、減衰極がフィル
タの通過帯域から離れ、減衰極に対して通過帯域と反対
側の領域（図１０のＣ領域参照）における減衰量が大き
くなり、減衰特性が改善される。

【００２２】すなわち、第１の共振素子が短絡される第
１の短絡領域と第２の共振素子が短絡される第２の短絡
領域との間にも第３のアース電極が連続して存在する
と、この第３のアース電極もある一定のインピーダンス
を持っているから、第１の短絡領域と第２の短絡領域間
に電流が流れてインダクタンスとして作用し、その結
果、第１の共振素子と第２の共振素子との間に第３のア
ース電極を介して誘導性結合が生じる。従って、第１お
よび第２の共振素子間にはこの誘導結合が付加されるこ
とになり、第１および第２の共振素子間の誘導結合が大
きくなり、減衰極が通過帯域の中心周波数に近づきすぎ
て減衰特性が劣化してしまい、規格を満たさなくなって
しまう場合がある。

【００２３】このような場合に、本発明のように、第３
のアース電極の一部を削除し、第１の共振素子が第３の
アース電極に短絡される第１の短絡領域と第２の共振素
子が第３のアース電極に短絡される第２の短絡領域との
間に、誘電体が第３のアース電極から露出する誘電体露
出部を設けることにより、第１の共振素子と第２の共振
素子との間に第３のアース電極を介して誘導性結合が付
加されるのを防止でき、その結果、第１および第２の共
振素子間の誘導結合を小さくできる。従って、減衰極が
フィルタの通過帯域から離れ、減衰極に対して通過帯域
と反対側の領域における減衰量が大きくなり、減衰特性
が改善される。

【００２４】なお、第１の共振素子と第２の共振素子と
の間に第３のアース電極を介して付加される誘導性結合
の抑制量は、第１の短絡領域と第２の短絡領域との間に
設けられる誘電体露出部の幅や形状を変化させることに
より調整することができ、その結果、第１および第２の
共振素子間の誘導結合を調整することができる。この誘
電体露出部の幅や形状は、誘電体の側面に設けられる第
３のアース電極の形状を変化させることによって容易に
変化させることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付の図面を参照し
て説明する。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例の積層型誘電
体フィルタの模式展開図であり、図２は本実施例の斜視
図である。

【００２７】共振素子２１、２３の開放端側に誘電体層
１３、１４を挟んで重なり、端部がアース電極７０と接
続される内層アース電極８１を、誘電体層１１上に積層
される誘電体層１２上に形成する。

【００２８】誘電体層１３上に、入力端側の共振素子２
１の一部に誘電体層１４を挟んで重なる入力用電極４１
および出力端側の共振素子２３の一部に誘電体層１４を
挟んで重なる出力用電極４２を形成する。

【００２９】アース電極７０に一端部が短絡領域２０１
および２０３においてそれぞれ接続されて１／４波長型
ストリップライン共振器を構成する共振素子２１、２３
を誘電体層１４上に形成してコムライン型のフィルタを
形成する。さらに、一端部がアース電極７０に接続さ
れ、かつ他端部が共振素子２１、２３の開放端から所定
の間隔離れて共振素子の開放端とそれぞれ対向する電極
３１、３３を誘電体層１４上に形成する。

【００３０】共振素子２１の一部および共振素子２３の
一部に誘電体層１５を挟んで共に重なる結合電極９１を
誘電体層１５上に形成する。

【００３１】共振素子２１、２３の開放端側に誘電体層
１５、１６を挟んで重なり、端部がアース電極７０と接
続される内層アース電極８２を誘電体層１６上に形成す
る。

【００３２】誘電体層１６上に、表面にアース電極７０
が形成される誘電体層１７を積層して、誘電体層１１〜
１７を一体に構成し、その後焼成して、積層体５００を
形成する。

【００３３】積層体５００の上面５０３、下面５０５、
入力端子部６１、出力端子部６２および誘電体露出部７
５を除く側面に、図２に示すように、アース電極７０を
形成する。誘電体露出部７５は積層体５００の前側面５
０１に設けられ、その上部は積層体５００の上面５０３
に達し、その下部は積層体５００の下面５０５に達して
いる。誘電体露出部７５の左端部は共振素子２１の右端
部と一致し、誘電体露出部７５の右端部は共振素子２３
の左端部と一致し、誘電体露出部７５の幅は共振素子２
１と共振素子２３との間の距離に等しい。

【００３４】さらに、積層体５００の一方の側面の入力
端子部６１内に、アース電極７０と絶縁され、かつ入力
用電極４１と接続される入力端子５１を形成し、さらに
同様に、積層体５００の他方の側面の出力端子部６２内
に、アース電極７０と絶縁され、かつ出力用電極４２と
接続される出力端子５２を形成する。

【００３５】以上のように構成した本実施例において、
共振素子２１、２３、電極３１、３３、入力用電極４
１、出力用電極４２、内層アース電極８１、８２、結合
電極９１、アース電極７０および誘電体露出部７５の空
間的な構成を平面図、そのＸ−Ｘ線断面図およびＹ−Ｙ
線断面図で示せば図３、図４および図５に示すようにな
る。

【００３６】共振素子２１および２３の長さは、それら
の電気長がそれぞれ１／４波長以下であり、共振素子２
１および２３の間は誘導結合されている。インダクタン
ス１３１は、この誘導結合を等価的に表したものであ
る。

【００３７】共振素子２１、２３の開放端と電極３１、
３３との間にはそれぞれ静電容量１２１、１２３が形成
されている。

【００３８】入力用電極４１と共振素子２１との間には
静電容量１１１が形成され、出力用電極４２と共振素子
２３との間には静電容量１１２が形成されている。

【００３９】共振素子２１と結合電極９１との間には静
電容量１５１が形成され、共振素子２３と結合電極９１
との間には静電容量１５２が形成されている。

【００４０】共振素子２１の開放端と内層アース電極８
１、８２との間には静電容量１４１、１４２がそれぞれ
形成され、共振素子２３の開放端と内層アース電極８
１、８２との間には静電容量１４５、１４６がそれぞれ
形成されている。

【００４１】上記のようにして構成された積層型誘電体
フィルタの等価回路は図６のようになり、バンドパス特
性を示す。

【００４２】本実施例においては、共振素子２１と共振
素子２３との間に形成されるインダクタンス１３１と並
列に静電容量１５１および１５２が接続されることにな
るから、この静電容量１５１および１５２によって、共
振素子２１と共振素子２３との間に形成されるトータル
のサセプタンスの絶対値が小さくなる。従って、この静
電容量１５１および１５２の値を調整することによって
共振素子２１と共振素子２３との間の結合度を調整する
ことができ、所望の帯域幅を有するフィルタを得ること
ができる。なお、この静電容量１５１および１５２の容
量値の調整は、共振素子２１と結合電極９１の重なり面
積およびこれらの間の距離並びに共振素子２３と結合電
極９１との重なり面積およびこれらの間の距離を変化さ
せることによって容易に行うことができる。

【００４３】また、上述のように、本実施例において
は、共振素子２１、２３に共に対向する結合電極９１を
設けることにより共振素子２１、２３と結合電極９１と
の間にそれぞれ形成される静電容量１５１、１５２が共
振素子２１、２３間に形成されるインダクタンス１３１
と並列に接続されることになるから、共振素子２１、２
３間には静電容量１５１および１５２とインダクタンス
１３１とからなる並列共振回路が挿入されたことにな
る。そして、この静電容量１５１および１５２とインダ
クタンス１３１とからなる並列共振回路のインピーダン
スは、並列共振点の前後で誘導性から容量性へと変化す
るから、共振素子２１、２３と結合電極９１との間にそ
れぞれ形成される静電容量１５１、１５２の容量値を調
整することにより共振素子２１、２３間の結合を誘導性
にも容量性にもすることができる。いま、共振素子２
１、２３間の結合を誘導性にした場合を考えると、通過
帯域の高周波側に並列共振点が存在するから通過帯域の
高周波側に減衰極を持ったフィルタが得られ、また、共
振素子２１、２３間の結合を容量性にすると、通過帯域
の低周波側に並列共振点が存在することになり通過帯域
の低周波側に減衰極を持ったフィルタが得られ、いずれ
の場合もフィルタの減衰特性を改善することができる。

【００４４】さらに、また、本実施例においては、積層
体５００の前側面５０１であって共振素子２１および共
振素子２３の間の前側面５０１にはアース電極７０を設
けておらず、共振素子２１および共振素子２３の間の誘
電体５００の前側面５０１をアース電極７０から露出す
る誘電体露出部７５としているから、共振素子２１と共
振素子２３との間にアース電極７０を介して誘導性結合
が付加されるのを防止でき、その結果、共振素子２１お
よび２３間の誘導結合を小さくできる。従って、減衰極
がフィルタの通過帯域から離れ、減衰極に対して通過帯
域と反対側の領域における減衰量が大きくなり、減衰特
性が改善される。

【００４５】図７は、本実施例において積層体５００の
前側面５０１の全面にアース電極７０を設け、誘電体露
出部７５を設けない場合の積層型誘電体フィルタを示す
斜視図であり、図８は、この場合における共振素子２
１、２３、電極３１、３３、入力用電極４１、出力用電
極４２、内層アース電極８１、８２、結合電極９１およ
びアース電極７０の空間的な構成を平面図で示したもの
である。

【００４６】共振素子２１が短絡される短絡領域２０１
と共振素子２３が短絡される短絡領域２０３との間にも
アース電極７０が連続して存在し、このアース電極７０
もある一定のインピーダンスを持っているから、短絡領
域２０１と短絡領域２０３との間に電流が流れてインダ
クタンスとして作用し、その結果、共振素子２１と共振
素子２３との間にアース電極７０を介して誘導結合が生
じる。ここでは、この誘導結合をインダクタンス１７１
で表している。

【００４７】図９は、このように共振素子２１と２３と
の間の積層体５００の前側面５０１にもアース電極７０
を連続して設けた場合の積層型誘電体フィルタの等価回
路を示したものである。アース電極７０を介して生じる
インダクタンス１７１が、共振素子２１と２３との間に
存在するインダクタンス１３１に付加されることにな
り、共振素子２１と２３との間の誘導結合が大きくな
り、減衰極が通過帯域の中心周波数に近づきすぎて減衰
特性が劣化してしまい、規格を満たさなくなってしまう
場合がある。

【００４８】図１０は、以上のようにして構成した積層
型誘電体フィルタの周波数特性を示したものであり、破
線は積層体５００の前側面５０１であって共振素子２１
の短絡領域２０１および共振素子２３の短絡領域２０３
の間にアース電極７０を設けず、共振素子２１および共
振素子２３の間の誘電体５００の前側面５０１をアース
電極７０から露出する誘電体露出部７５とした場合の積
層型誘電体フィルタの周波数特性を示し、実線は積層体
５００の前側面５０１の全面にアース電極７０を設け、
誘電体露出部７５を設けない場合の積層型誘電体フィル
タの周波数特性を示す。

【００４９】積層体５００の前側面５０１の全面にアー
ス電極７０を設け、誘電体露出部７５を設けない場合
（実線参照）においては、減衰極Ｂがフィルタの通過帯
域Ａの中心周波数に近づきすぎており、減衰特性が劣化
しているが、積層体５００の前側面５０１であって共振
素子２１と共振素子２３との間の前側面５０１にアース
電極７０を設けず、共振素子２１および共振素子２３の
間の積層体５００の前側面５０１をアース電極７０から
露出する誘電体露出部７５とした場合（破線参照）にあ
っては、減衰極Ｂがより低周波数側に生じてフィルタの
通過帯域Ａから離れ、減衰極Ｂに対して通過帯域と反対
側の領域（図１０のＣ領域）における減衰量が大きくな
り、減衰特性が改善されている。

【００５０】なお、本実施例においては、共振素子２１
と結合電極９１の重なり面積およびこれらの間の距離並
びに共振素子２３と結合電極９１との重なり面積および
これらの間の距離を一定とした場合において誘電体露出
部７５を設けた際の周波数特性の変化を図１０において
示したから、フィルタの通過帯域Ａの帯域幅は広くなっ
ているが、共振素子２１と結合電極９１の重なり面積お
よびこれらの間の距離並びに共振素子２３と結合電極９
１との重なり面積およびこれらの間の距離を変化させ
て、共振素子２１、２３と結合電極９１との間にそれぞ
れ形成される静電容量１５１、１５２の容量値を小さく
すれば、図１１から明らかなように、フィルタの通過帯
域Ａの帯域幅を一定に保ったまま、減衰極Ｂを通過帯域
Ａから離すことができる。しかも、減衰極Ｂに対して通
過帯域Ａと反対側の領域（Ｃ領域）における減衰量が大
きくなり、減衰特性が改善される。なお、図１１におい
て、実線は誘電体露出部７５を設けない場合の周波数特
性であり、破線は誘電体露出部７５を設けた場合の周波
数特性である。

【００５１】さらに、本実施例においては、共振素子２
１、２３の開放端と対向する内層アース電極８１、８２
を設けているから、共振素子２１の開放端と内層アース
電極８１、８２との間にそれぞれ形成される静電容量１
４１、１４２が共振素子２１を等価変換したときの並列
共振回路の静電容量２１１に付加され、共振素子２３の
開放端と内層アース電極８１、８２との間にそれぞれ形
成される静電容量１４５、１４６が共振素子２３を等価
変換したときの並列共振回路の静電容量２３１に付加さ
れることになるから、共振周波数を同一とすれば、並列
共振回路のインダクタンス２１２、２３２は小さくて済
むことになり、その結果、共振素子２１、２３の長さも
より短くなり、積層型誘電体フィルタ全体の長さも短く
することができる。

【００５２】この場合に、積層型誘電体フィルタを小型
化するために内層アース電極８１、８２と共振素子２
１、２３との対向面積を増加させていくと、共振素子２
１と共振素子２３とがますます強く誘導結合してフィル
タの特性を広帯域化させすぎてしまうという問題が発生
するが、本実施例においては共振素子２１、２３に共に
対向する結合電極９１を設けているから、この結合電極
９１と共振素子２１、２３との間にそれぞれ形成される
静電容量１５１、１５２によって共振素子２１、２３間
に形成されるトータルのサセプタンスの絶対値を小さく
できるだけでなく、共振素子２１および共振素子２３間
の積層体５００の前側面５０１にも誘電体露出部７５を
設けているから、共振素子２１と共振素子２３間の誘導
結合自体の強さも小さくできるようになり、所望の帯域
幅を有するフィルタを容易に得ることができる。

【００５３】次に、第１の実施例の積層型誘電体フィル
タの製造方法について説明する。

【００５４】本実施例の積層型誘電体フィルタは共振素
子２１、２３、電極３１、３３、入力用電極４１、出力
用電極４２、内層アース電極８１、８２および結合電極
９１を完全に誘電体中に内蔵することから、共振素子２
１、２３、電極３１、３３、入力用電極４１、出力用電
極４２、内層アース電極８１、８２および結合電極９１
には損失の少ない比抵抗の低いものを用いることが望ま
しく、低抵抗のＡｇ系、若しくはＣｕ系の導体を用いる
ことが好ましい。

【００５５】使用する誘電体としては、信頼性が高く誘
電率εγが大きいために小型化が可能となるセラミック
ス誘電体が好ましい。

【００５６】また、製造方法としては、セラミックス粉
末の成形体に導体ペーストを塗布して電極パターンを形
成した後、各々の成形体を積層しさらに焼成して緻密化
し、導体がその内部に積層された状態でセラミックス誘
電体と一体化することが望ましい。

【００５７】Ａｇ系やＣｕ系の導体を使用する場合に
は、それらの導体の融点が低く、通常の誘電体材料と同
時焼成することは困難であるところから、それらの融点
（１１００℃以下）よりも低い温度で焼成され得る誘電
体材料を用いる必要がある。また、マイクロ波フィルタ
としてのデバイスの性格上、形成される並列共振回路の
共振周波数の温度特性（温度係数）が±５０ｐｐｍ／℃
以下になるような誘電体材料が好ましい。このような誘
電体材料としては、例えば、コージェライト系ガラス粉
末とＴｉＯ₂ 粉末およびＮｄ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₇ 粉末との混合
物等のガラス系のものや、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ −Ｒｅ₂ Ｏ
₃ −Ｂｉ₂ Ｏ₃ 系組成（Ｒｅ：レアアース成分）に若干
のガラス形成成分やガラス粉末を添加したもの、酸化バ
リウム−酸化チタン−酸化ネオジウム系誘電体磁器組成
物粉末に若干のガラス粉末を添加したものがある。

【００５８】一例として、ＭｇＯ：１８ｗｔ％−Ａｌ₂
Ｏ₃ ：３７ｗｔ％−ＳｉＯ₂ ：３７ｗｔ％−Ｂ₂ Ｏ₃ ：
５ｗｔ％−ＴｉＯ₂ ：３ｗｔ％なる組成のガラス粉末の
７３ｗｔ％と、市販のＴｉＯ₂ 粉末の１７ｗｔ％と、Ｎ
ｄ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₇ 粉末の１０ｗｔ％を充分に混合し、混合
粉末を得た。なお、Ｎｄ₂ Ｔｉ₂ Ｏ₇ 粉末は、Ｎｄ₂Ｏ
₃ 粉末とＴｉＯ₂ 粉末を１２００℃で仮焼した後、粉砕
して得たものを使用した。次いで、この混合粉末に、ア
クリル系有機バインダー、可塑剤、トルエンおよびアル
コール系の溶剤を加え、アルミナ玉石で充分に混合して
スラリーとした。そして、このスラリーを用いて、ドク
ターブレード法により、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの厚み
のグリーンシートを作成した。

【００５９】次に、銀ペーストを導体ペーストとして図
１に示した導体パターンをそれぞれ印刷し、次いで、こ
れら導体パターンが印刷されたグリーンシートの厚みを
調整するために必要なグリーンシートを重ねて図１の構
造となるように重ね、積層した後、９００℃で焼成し
て、積層体５００を作成した。

【００６０】上記のように構成した積層体５００の上面
５０３、下面５０５、入力端子部６１、出力端子部６２
および誘電体露出部７５を除く側面に、図２に示すよう
に、銀電極からなるアース電極７０を印刷し、さらにア
ース電極７０から絶縁し、かつ入力用電極４１、出力用
電極４２に各別に接続する銀電極を入力端子部６１、出
力端子部６２内に入力端子５１、出力端子５２として印
刷し、印刷した電極を８５０℃で焼きつけた。

【００６１】図１２は、本発明の第２の実施例の積層型
誘電体フィルタを説明するための斜視図である。前述し
た第１の実施例においては、誘電体露出部７５の左端部
は共振素子２１の右端部に一致し、誘電体露出部７５の
右端部は共振素子２３の左端部に一致し、誘電体露出部
７５の幅は共振素子２１と共振素子２３との間の距離と
等しいのに対して、本実施例においては、誘電体露出部
７５の左端部は共振素子２１の右端部よりも内側に位置
し、誘電体露出部７５の右端部は共振素子２３の左端部
よりも内側に位置し、誘電体露出部７５の幅は共振素子
２１と共振素子２３との間の距離よりも小さい点が第１
の実施例と異なるが、他の構成は同一であり、製造方法
も同様である。本実施例においては、誘電体露出部７５
の幅が第１の実施例の場合よりも小さいから、誘電体露
出部７５を設けることにより、共振素子２１と共振素子
２３との間にアース電極７０を介して誘導性結合が付加
されるのを抑制する効果は、第１の実施例の場合よりも
小さい。従って、減衰極がフィルタの通過帯域から離れ
る量も小さくなる。

【００６２】図１３は、本発明の第３の実施例の積層型
誘電体フィルタを説明するための斜視図である。前述し
た第１の実施例においては、誘電体露出部７５の上部は
積層体５００の上面５０３に達し、その下部は積層体５
００の下面５０５に達しているのに対して、本実施例に
おいては、誘電体露出部７５の上部は積層体５００の上
面５０３には達せず、誘電体露出部７５の下部は積層体
５００の下面５０５には達せず、誘電体露出部７５は積
層体５００の前側面５０１の中央部に設けられている点
が第１の実施例と異なるが、他の構成は同一であり、製
造方法も同様である。本実施例においても、誘電体露出
部７５を設けることにより、共振素子２１と共振素子２
３との間にアース電極７０を介して誘導性結合が付加さ
れるのを抑制することができ、減衰極がフィルタの通過
帯域から離れ、減衰極に対して通過帯域と反対側の領域
における減衰量が大きくなり、減衰特性が改善される。

【００６３】

【発明の効果】本発明においては、片側短絡型の第１の
共振素子および第２の共振素子を隣接して設け、第１の
共振素子の一部と第２の共振素子の一部とに対向する結
合電極を設けているから、静電容量が第１の共振素子と
第２の共振素子との間に形成される誘導結合と並列に接
続されることになり、この静電容量によって第１の共振
素子と第２の共振素子との間に形成されるトータルのサ
セプタンスの絶対値を小さくすることができ、所定の帯
域幅を有するフィルタを得ることができる。

【００６４】また、このように、隣接する第１および第
２の共振素子に共に対向する結合電極を設けることによ
り、隣接する第１および第２の共振素子間には静電容量
とインダクタンスとからなる並列共振回路が挿入され、
その結果、フィルタの通過帯域の高周波側または低周波
側に減衰極が形成され、フイルタの減衰特性が改善され
る。

【００６５】さらに、また、本発明においては、隣接す
る第１の共振素子の一部と第２の共振素子の一部とに対
向する結合電極を設けたのみならず、第１の共振素子が
第３のアース電極に短絡される第１の短絡領域と第２の
共振素子が第３のアース電極に短絡される第２の短絡領
域との間に、誘電体が第３のアース電極から露出する誘
電体露出部を設けているから、第１および第２の共振素
子間に静電容量とインダクタンスとからなる並列共振回
路が挿入されて第１の共振素子と第２の共振素子間の結
合の強さを静電容量で調整できるだけでなく、第１の共
振素子と第２の共振素子間の誘導結合自体の強さも調整
できるようになり、その結果、フィルタの帯域幅と減衰
極の位置とを別個に変化させることができるようにな
り、所望のフィルタ特性を容易に得ることができる。そ
して、減衰極の位置をフィルタの通過帯域から離れるよ
うに設定することにより、減衰極に対して通過帯域と反
対側の減衰量を大きくすることができ、減衰特性を一層
改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の積層型誘電体フィルタ
の模式展開図である。

【図２】本発明の第１の実施例の積層型誘電体フィルタ
の斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例の積層型誘電体フィルタ
の主要部の平面図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ線断面図である。

【図５】図３のＹ−Ｙ線断面図である。

【図６】本発明の第１の実施例の積層型誘電体フィルタ
の等価回路図である。

【図７】誘電体露出部を設けない積層型誘電体フィルタ
の斜視図である。

【図８】誘電体露出部を設けない積層型誘電体フイルタ
の主要部の平面図である。

【図９】誘電体露出部を設けない積層型誘電体フィルタ
の等価回路図である。

【図１０】本発明の第１の実施例の積層型誘電体フィル
タの周波数特性を説明するための図である。

【図１１】本発明の積層型誘電体フィルタの他の周波数
特性を説明するための図である。

【図１２】本発明の第２の実施例の積層型誘電体フィル
タの斜視図である。

【図１３】本発明の第３の実施例の積層型誘電体フィル
タの斜視図である。

【図１４】本発明者らが案出した従来の積層型誘電体フ
ィルタの模式展開図である。

【図１５】本発明者らが案出した従来の積層型誘電体フ
ィルタの斜視図である。

【図１６】本発明者らが案出した従来の積層型誘電体フ
ィルタの等価回路図である。

【符号の説明】

１１〜１７…誘電体層、２１〜２３…共振素子、３１〜
３３…電極、４１…入力用電極、４２…出力用電極、５
１…入力端子、５２…出力端子、６１…入力端子部、６
２…出力端子部、７０…アース電極、７５…誘電体露出
部、８１、８２…内層アース電極、９１…結合電極、１
１１、１１２…静電容量、１２１〜１２３…静電容量、
１３１〜１３３…インダクタンス、１４１…静電容量、
１４２…静電容量、１４５…静電容量、１４６…静電容
量、１５１…静電容量、１５２…静電容量、１７１…イ
ンダクタンス、２０１…短絡領域、２０３…短絡領域、
２１１…静電容量、２１２…インダクタンス、２２１…
静電容量、２２２…インダクタンス、２３１…静電容
量、２３２…インダクタンス、５００…積層体、５０１
…前側面、５０３…上面、５０５…下面

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昌彦 東京都大田区中馬込２丁目３番20号 メ ゾンアザレ301号 (56)参考文献 特開 平５−95202（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267905（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−293802（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−243810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01P 1/203 H01P 1/205

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上面と下面と側面とを有する誘電体と、 前記誘電体の前記上面に設けられた第１のアース電極
   と、 前記誘電体の前記下面に設けられた第２のアース電極
   と、 前記誘電体の前記側面の１つに設けられた第３のアース
   電極と、 前記誘電体内に設けられ、その一端が前記側面の第１の
   短絡領域において前記第３のアース電極に短絡された片
   側短絡型の第１の共振素子と、 前記誘電体内に前記第１の共振素子と隣接して設けら
   れ、その一端が前記側面の第２の短絡領域において前記
   第３のアース電極に短絡された片側短絡型の第２の共振
   素子と、 を備える積層型誘電体フィルタにおいて、 前記第１の共振素子の一部と前記第２の共振素子の一部
   とに対向する結合電極が、前記第１の共振素子と前記第
   ２の共振素子が形成された誘電体層と異なる誘電体層に
   形成され、 前記側面の前記第１の短絡領域と前記第２の短絡領域と
   の間に、前記誘電体が前記第３のアース電極から露出す
   る誘電体露出部が設けられ、 前記誘電体の側面のうち、前記第１及び第２の短絡領域
   が形成された側面以外の側面であって、入力端子並びに
   出力端子が形成された各側面と、前記第３のアース電極
   が形成された側面と対向する側面にそれぞれ第４のアー
   ス電極が形成され、 前記第３のアース電極と前記第４のアース電極とがそれ
   ぞれ接続され、 前記第１及び第２の共振素子の各開放端側に内層アース
   電極が設けられ、前記第１及び第２の共振素子の各開放
   端と前記内層アース電極との間に容量を有することを特
   徴とする積層型誘電体フィルタ。