JP3139807B2 - 共振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は共振器に関し、特にた
とえば、携帯用無線機などに用いられる数ＭＨｚ〜数Ｇ
Ｈｚの周波数域で用いられる共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０はこの発明の背景となる従来の共
振器の一例を示す分解斜視図である。共振器１は、２つ
の誘電体層２を含む。２つの誘電体層２の間には、コイ
ル電極３が形成される。コイル電極３は、ループ状の一
部が切り離された形状に形成されている。コイル電極３
の一端近傍から、誘電体層２の端部に延びるようにし
て、アース端子４が形成される。このアース端子４と間
隔を隔てて、取出端子５が形成される。

【０００３】２つの誘電体層２を介して、コイル電極３
と対向するように、２つのアース電極６が形成される。
アース電極６は、面状に形成される。これらのアース電
極６には、複数のアース端子４が形成され、そのうちの
１つがコイル電極３のアース端子４と接続される。その
他のアース端子４は、２つのアース電極６間で接続され
る。さらに、これらのアース電極６上には、保護層７が
形成される。この共振器１は、ストリップライン共振器
と同様の働きをする。

【０００４】このような共振器１の共振周波数を低くす
る方法としては、たとえば、コイル電極３の線幅を細く
する方法、コイル電極３とアース電極６との間の誘電体
層２の厚みを薄くする方法、コイル電極３のコイル長を
長くする方法などがある。これらの方法により、共振器
１の共振周波数を所定の値になるように調整している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コイル
電極の線幅を細くする方法では、コイル電極の線幅を細
くするほど、線幅のばらつきが共振周波数のばらつきに
大きく影響してくる。そのため、コイル電極を形成する
ための印刷工程における印刷精度を高くする必要があ
る。さらに、コイル電極の線幅を細くすると、コイル電
極の抵抗値が大きくなり、Ｑの劣化を避けることができ
ない。また、誘電体層の厚みを薄くする方法では、誘電
体層の厚みを薄くするほどコイル電極で発生する磁界が
抑圧され、Ｑが劣化する。さらに、コイル電極のコイル
長を長くする方法では、コイル電極を渦巻状にするか、
共振器のサイズを大きくしてコイル電極のコイル長を確
保する必要がある。しかしながら、コイル電極を渦巻状
にすると、隣合うコイル電極が磁界を相殺する配置とな
るため、Ｑが劣化する。また、共振器のサイズを大きく
すると、部品の小型化の要請に応えることができない。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、製
造時に電極を形成するための印刷精度を高くする必要が
なく、小型で、Ｑを劣化させることなく、共振周波数を
調整することができる共振器を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、ループの一
部を切断した形状のコイル電極と、 前記コイル電極の
両側において誘電体層を介して対向するように形成され
る２つのアース電極と、前記コイル電極の一端と２つの
アース電極とを接続するために前記コイル電極の一端お
よび２つの前記アース電極から引き出されるアース端子
と、前記アース端子と間隔を隔てて前記コイル電極から
引き出される取出端子と、前記コイル電極と前記アース
電極との間において誘電体層を挟んで前記コイル電極の
長さの中間部分に対向する位置に形成されるとともに、
前記アース電極に接続され、かつ前記コイル電極との間
に形成される浮遊容量を変えて共振周波数を調整するた
めの棒状の調整用電極を含む、ことを特徴とする共振器
である。

【０００８】

【作用】共振器の共振周波数は、コイル電極によるイン
ダクタンス分、コイル電極とアース電極との間の浮遊容
量および調整用電極とコイル電極との間の浮遊容量によ
って決定される。調整用電極とコイル電極との間の浮遊
容量を変えることによって共振周波数が調整される。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、調整用電極をコイル
電極に対向配置させて、調整用電極とコイル電極との間
に発生する浮遊容量を変えることによって、共振器の共
振周波数を変えることができる。そのため、コイル電極
の線幅を変える必要がなく、電極形成のための印刷精度
は従来のままでよい。また、アース電極とコイル電極と
の間の誘電体層の厚みを変える必要がなく、しかも調整
用電極は小さいもので良いため、コイル電極による磁界
に与える影響が少なく、Ｑの劣化が少ない。さらに、コ
イル電極のコイル長を長くする必要がなく、共振器を大
型化しないで共振周波数を調整することができる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、図２はその分解斜視図である。共振器１０は第１の
誘電体層１２を含む。第１の誘電体層１２の一方主面側
には、コイル電極１４が形成される。コイル電極１４
は、ループの一部を切断した形状に形成される。コイル
電極１４の長さＬは、波長をλ，第１の誘電体層１２の
誘電率をεとしたとき、次式で表される値に設定され
る。

【００１２】

【数１】

【００１３】コイル電極１４の一端近傍から第１の誘電
体層１２の端部に引き出されるように、アース端子１６
が形成される。さらに、アース端子１６から間隔を隔て
て、コイル電極１４から誘電体層１２の端部に引き出さ
れるように、取出端子１８が形成される。

【００１４】第１の誘電体層１２の他方主面側には、面
状の第１のアース電極２０が形成される。第１のアース
電極２０は、その外形寸法がコイル電極１４の外形寸法
より大きくなるように形成される。そして、コイル電極
１４と第１のアース電極２０は、第１の誘電体層１２を
挟んで、互いに対向するように形成される。第１のアー
ス電極２０からは、第１の誘電体層１２の対向する端部
に向かって延びるようにして、４つのアース端子２２
ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄが形成される。これら
のアース端子の中の１つのアース端子２２ａは、コイル
電極１４のアース端子１６に対向する位置に形成され
る。さらに、第１のアース電極２０から第１の誘電体層
１２の端部に向かって延びるようにして、後述の調整用
電極と接続するための接続端子２４が形成される。この
接続端子２４は、アース端子２２ｃとアース端子２２ｄ
との間に形成される。この第１のアース電極２０には、
保護層２６が被覆される。

【００１５】また、コイル電極１４を挟んで、第１の誘
電体層１２の反対側には、第３の誘電体層２８が形成さ
れる。第３の誘電体層２８上には、その端部から中央部
に向かって延びるようにして、棒状の調整用電極３０が
形成される。この調整用電極３０は、コイル電極１４の
一部と第３の誘電体層２８を介して重合して、第１のア
ース電極２０の接続端子２４に対向する位置、つまりコ
イル電極１４の長さの中間部分に対向する位置に形成さ
れる。

【００１６】さらに、調整用電極３０を挟んで、第３の
誘電体層２８の反対側には、第２の誘電体層３２が形成
される。この第２の誘電体層３２上には、第２のアース
電極３４が形成される。第２のアース電極３４の外形寸
法は、第１のアース電極２０の外形寸法と同じになるよ
うに形成される。第２のアース電極３４からは、第２の
誘電体層３２の対向する端部に向かって延びるようにし
て、４つのアース端子３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび３
６ｄが形成される。これらのアース端子の中の１つのア
ース端子３６ａは、コイル電極１４のアース端子１６に
対向する位置に形成される。さらに、第２のアース電極
３４から第２の誘電体層３２の端部に向かって延びるよ
うにして、調整用電極３０に接続するための接続端子３
８が形成される。この接続端子３８は、調整用電極３０
に対向する位置に形成される。第２のアース電極３４上
には、保護層４０が形成される。

【００１７】コイル電極１４のアース端子１６，第１の
アース電極２０のアース端子２２ａおよび第２のアース
電極３４のアース端子３６ａは、外部アース電極４２ａ
で接続される。外部アース電極４２ａは、第１の誘電体
層１２，第３の誘電体層２８，第２の誘電体層３２およ
び保護層２６，４０の端部に形成される。さらに、第１
のアース電極２０のアース端子２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ
が、外部アース電極４２ｂ，４２ｃ，４２ｄで、第２の
アース電極３４のアース端子３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに
接続される。また、第１の誘電体層１２，第３の誘電体
層２８，第２の誘電体層３２および保護層２６，４０の
端部には外部取出電極４４が形成され、この外部取出電
極４４がコイル電極１４の取出端子１８に接続される。
さらに、調整用電極３０，第１のアース電極２０の接続
端子２４および第２のアース電極３４の接続端子３８
が、外部接続電極４６で接続される。

【００１８】このような共振器１０を作製するには、図
３に示すように、複数の誘電体材料で形成されたセラミ
ックグリーンシート５０が準備される。１枚のシート５
０上に、たとえば銅ペーストなどを用いて、コイル電極
用パターン５２が形成される。コイル電極用パターン５
２は、ループの一部を切断した形状に形成される。さら
に、コイル電極用パターン５２からシート５０の端部に
延びるように、アース端子用パターン５４および取出端
子用パターン５６が形成される。

【００１９】別のシート５０上には、第１のアース電極
用パターン５８が形成される。第１のアース電極用パタ
ーン５８は、シート５０上に面状に形成される。そし
て、第１のアース電極用パターン５８からシート５０の
端部に延びるアース端子用パターン６０ａ，６０ｂ，６
０ｃ，６０ｄが形成される。さらに、第１のアース電極
用パターン５８からシート５０の端部に延びる接続端子
用パターン６２が形成される。また、別のシート５０上
には、調整用電極用パターン６４が形成される。この調
整用電極用パターン６４は、コイル電極用パターン５２
の一部と重合されるように、且つ接続端子用パターン６
２に対向する位置に形成される。

【００２０】さらに別のシート５０上には、第２のアー
ス電極用パターン６６が形成される。そして、第２のア
ース電極用パターン６６からシート５０の端部に延びる
アース端子用パターン６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ
が形成される。さらに、第２のアース電極用パターン６
６からシート５０の端部に延びる接続端子用パターン７
０が形成される。この接続端子用パターン７０は、調整
用電極用パターン６４に対向する位置に形成される。

【００２１】各電極パターンが形成されたシート５０間
には、誘電体層１２，３２および２８の厚みが得られる
ように、複数のシート５０が挟み込まれる。さらに、第
２のアース電極用パターン６６が形成されたシート５０
上にも、別のシート５０が載置される。これらのシート
５０が積層され、圧着されて成形体が形成される。さら
に、得られた成形体の端部に、銅ペースト等を用いて、
外部アース電極用パターン，外部取出電極用パターンお
よび外部接続電極用パターンが形成される。外部アース
電極用パターンは４つ形成され、アース端子用パターン
５４，６０ａ，６８ａを接続するように形成されるとと
もに、アース端子用パターン６０ｂと６８ｂ、６０ｃと
６８ｃ、６０ｄと６８ｄを接続するように形成される。
また、外部取出電極用パターンは取出端子用パターン５
６に接続するように形成される。さらに、外部接続電極
用パターンは、調整用電極用パターン６４および接続端
子用パターン６２，７０に接続するように形成される。
この成形体を焼成することにより、共振器１０が得られ
る。なお、成形体の外表面に形成する各電極用パターン
は、成形体の焼成後に形成してもよい。

【００２２】この共振器１０では、コイル電極１４が第
１のアース電極２０および第２のアース電極３４に接続
されており、コイル電極１４の長さが数１に示す長さＬ
に設定されているため、１／４波長のストリップライン
誘電体共振器として働く。したがって、この共振器１０
は、図４の等価回路に示すような、インダクタンスとキ
ャパシタンスとを有する共振器となる。図４において、
Ｌはコイル電極１４のインダクタンス分であり、Ｃはコ
イル電極１４とアース電極２０，３４および調整用電極
３０との間の浮遊容量である。

【００２３】この共振器１０では、調整用電極３０とコ
イル電極１４との間の集中定数的な浮遊容量により、調
整用電極が形成されていない従来の共振器に比べて、共
振周波数が低くなる。しかも、調整用電極３０とコイル
電極１４との対向面積を変えることによって、浮遊容量
Ｃが変化し、それによって共振器１０の共振周波数が変
化する。このことについて、（１）調整用電極３０とコ
イル電極１４との対向面積が小さい場合、（２）調整用
電極３０とコイル電極１４との対向面積が中くらいの場
合、および（３）調整用電極３０とコイル電極１４との
対向面積が大きい場合の共振周波数の変化の一例を図５
に示す。さらに、参考として、調整用電極を形成してい
ない共振器の共振周波数を図６に示す。図５からわかる
ように、調整用電極３０とコイル電極１４との対向面積
が大きくなるほど、共振器１０の共振周波数が低くなっ
ていることがわかる。このように、この共振器１０で
は、調整用電極３０の大きさを変えることにより、簡単
に共振周波数の調整をすることができる。

【００２４】このような共振器１０では、調整用電極３
０の大きさを変えることによって、調整用電極３０とコ
イル電極１４との対向面積を変えることができ、それに
よって共振周波数を変えることができる。したがって、
調整用電極３０を形成することにより、共振器１０の共
振周波数を調整することができる。このとき、コイル電
極１４の線幅を変える必要がなく、電極形成のための印
刷精度は従来のままでよい。しかも、コイル電極１４の
線幅を細くする必要がないため、コイル電極１４の抵抗
値が大きくならず、Ｑの劣化が少ない。また、アース電
極２０，３４とコイル電極１４との間の第１，第２の誘
電体層１２，３２の厚みを変える必要がなく、しかも調
整用電極３０は小さいものでよいため、コイル電極１４
による磁界に与える影響が少なく、Ｑの劣化が少ない。
さらに、コイル電極１４のコイル長を長くする必要がな
く、共振器１０を大型化しないで共振周波数を調整する
ことができる。

【００２５】この共振器１０では、調整用電極３０とコ
イル電極１４との間の浮遊容量を変えることにより共振
周波数を調整するため、調整用電極３０とコイル電極１
４との間の第３の誘電体層２８の厚みを変えることによ
っても、共振周波数の調整をすることができる。つま
り、コイル電極１４とアース電極３４の間の誘電体層の
厚みを一定にしながら、調整用電極を配置する位置を調
整して、調整用電極３０とコイル電極１４との間の誘電
体層厚みを変化させて共振周波数の調整をすることがで
きる。さらに、調整用電極３０は、コイル電極１４とア
ース電極２０との間に形成するようにしてもよい。

【００２６】図７は、この発明の共振器を応用したフィ
ルタの一例を示す分解斜視図である。このフィルタ１０
０では、第１の誘電体層１２の一方主面側に２つのコイ
ル電極１４が形成される。これらのコイル電極１４は、
互いに対称になるように形成される。したがって、２つ
のコイル電極１４のアース端子１６は、互いに隣接する
ように形成される。また、２つのコイル電極１４の取出
端子１８は、２つのアース端子１６を挟んで、対称な位
置に形成される。

【００２７】また、第１の誘電体層１２の他方主面側に
は、第１のアース電極２０が形成される。この第１のア
ース電極２０には、８つのアース端子２２ａ〜２２ｈが
形成される。さらに、アース端子２２ｃと２２ｄとの間
およびアース端子２２ｇと２２ｈとの間には、接続端子
２４が形成される。また、第３の誘電体層２８上には、
２つの調整用電極３０が形成される。これらの調整用電
極３０は、２つの接続端子２４にそれぞれ対向する位置
に形成される。さらに、第２の誘電体層３２上には、第
２のアース電極３４が形成される。この第２のアース電
極３４にも、８つのアース端子３６ａ〜３６ｈが形成さ
れる。そして、アース端子３６ｃと３６ｄとの間および
アース端子３６ｇと３６ｈとの間には、接続端子３８が
形成される。これらの接続端子３８は、調整用電極３０
に対向する位置に形成される。このフィルタ１００で
は、一方のコイル電極１４のアース端子１６がアース端
子２２ａ，３６ａに接続され、他方のコイル電極１４の
アース端子１６がアース端子２２ｅ，３６ｅに接続され
る。さらに、第１のアース電極２０のアース端子２２ｂ
〜２２ｄおよび２２ｆ〜２２ｈは、それぞれ第２のアー
ス電極３４のアース端子３６ｂ〜３６ｄおよび３６ｆ〜
３６ｈに接続される。また、２つのコイル電極１４の取
出端子１８は、２つの外部取出電極（図１における外部
取出電極４４にそれぞれ相当するものであり、図示して
いない）に接続される。さらに、２つの調整用電極３０
は、外部接続電極４６で、２つのアース電極２０，３４
の接続端子２４，３８に接続される。

【００２８】このようなフィルタ１００では、２つの共
振器が電磁結合している。したがって、調整用電極の大
きさを変えることによって、各共振器の共振周波数が変
化し、フィルタの特性を調整することができる。つま
り、フィルタの中心周波数は、各共振器の共振周波数に
よって決定されるものであるため、各共振器の共振周波
数を調整することによって、フィルタの中心周波数を調
整することができる。

【００２９】このことについて、（１）調整用電極３０
とコイル電極１４との対向面積が小さい場合、（２）調
整用電極３０とコイル電極１４との対向面積が中くらい
の場合、および（３）調整用電極３０とコイル電極１４
との対向面積が大きい場合のフィルタ１００の中心周波
数の変化の一例を図８に示す。さらに、参考として、調
整用電極を形成していないフィルタの中心周波数を図９
に示す。図８からわかるように、調整用電極３０とコイ
ル電極１４との対向面積が大きくなるほど、フィルタ１
００の中心周波数が低くなっていることがわかる。

【００３０】このようなフィルタ１００では、調整用電
極３０とコイル電極１４との間の浮遊容量を変えること
によって、共振周波数を調整することができる。したが
って、従来と同じ印刷精度で、Ｑの劣化が少なく、小型
で、かつ共振周波数を調整できるフィルタを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す共振器の分解斜視図である。

【図３】図１に示す共振器を製造する一工程を示す分解
斜視図である。

【図４】図１に示す共振器の等価回路図である。

【図５】図１に示す共振器の調整用電極とコイル電極と
の対向面積を変えたときの共振周波数の変化を示すグラ
フである。

【図６】調整用電極を形成していない共振器の共振周波
数を示すグラフである。

【図７】この発明の共振器を電磁結合させて形成したフ
ィルタの一例を示す分解斜視図である。

【図８】図７に示すフィルタの調整用電極とコイル電極
との対向面積を変えたときの中心周波数の変化を示すグ
ラフである。

【図９】調整用電極を形成していないフィルタの中心周
波数を示すグラフである。

【図１０】この発明の背景となる従来の共振器の一例を
示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１０ 共振器 １２ 第１の誘電体層 １４ コイル電極 １６ アース端子 １８ 取出端子 ２０ 第１のアース電極 ２４ 接続端子 ２８ 第３の誘電体層 ３０ 調整用電極 ３２ 第２の誘電体層 ３８ 接続端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 口 哲 夫 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (56)参考文献 特開 平１−293701（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290303（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−130609（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−106701（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ループの一部を切断した形状のコイル電
   極、 前記コイル電極の両側において誘電体層を介して対向す
   るように形成される２つのアース電極、 前記コイル電極の一端と２つのアース電極とを接続する
   ために前記コイル電極の一端および２つの前記アース電
   極から引き出されるアース端子、 前記アース端子と間隔を隔てて前記コイル電極から引き
   出される取出端子、および前記コイル電極と前記アース
   電極との間において誘電体層を挟んで前記コイル電極の
   長さの中間部分に対向する位置に形成されるとともに、
   前記アース電極に接続され、かつ前記コイル電極との間
   に形成される浮遊容量を変えて共振周波数を調整するた
   めの棒状の調整用電極を含む、ことを特徴とする共振
   器。