JP3434937B2 - フィルター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、通信機器等に使用され
るフィルターに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、無線電話機などの通信機器の電気
回路内には所定の周波数帯域の信号のみを選択的に通過
させるようにしたフィルターが使用されている。 【０００３】このようなフィルターとしてヘアピン型フ
ィルターやインターデジタル型フィルター、コムライン
型フィルター等が知られており、これらのうち例えばヘ
アピン型フィルターは、図２に示すように、例えば、ガ
ラスセラミックスなどの誘電体材料から成る誘電体基板
１１の内部又は表面に、電気的に接地された接地端１２
ａ及び電気的に開放された開放端１２ｂを有し、且つ前
記接地端１２ａ側と開放端１２ｂ側とが対向するように
二つに折り返された略Ｕ字形状の入力共振電極１２と、
同様に電気的に接地された接地端１３ａ及び電気的に開
放された開放端１３ｂを有し、且つ前記接地端１３ａ側
と前記開放端１３ｂ側とが対向するように二つに折り返
された略Ｕ字形状の出力共振電極１３とを開放端１２ｂ
側と１３ｂ側とが互いに隣接するようにして並設してな
り、入力共振電極１２に信号を入力すると、該入力共振
電極１２に所定周波数を中心とする周波数帯域の共振が
起こり、該共振のエネルギーが主に入力共振電極１２と
出力共振電極１３との間の電磁結合により出力共振電極
１３に伝搬され、その結果、出力共振電極１３にも所定
周波数を中心とする周波数帯域の共振が起こり、該出力
共振電極１３での共振を出力として取り出すことによ
り、所定周波数帯域の信号のみを選択的に通過させ得る
ものである。 【０００４】また、このフィルターは、その入力共振電
極１２側又は出力共振電極１３側に例えばトランジスタ
等の直流バイアスを要する電子素子の端子のうち直流バ
イアスが印加される電源端子が接続される場合があり、
このような場合、前記電子素子の電源端子には直流バイ
アスを供給する直流電源が接続されることから、該直流
電源と接地とが前記入力共振電極１２又は出力共振電極
１３を介して直流的に短絡してしまうことを防止するた
めに前記電子素子の電源端子と入力共振電極１２又は出
力共振電極１３と該端子との間に該電源端子と入力共振
電極１２又は出力共振電極１３とを直流的に分離する直
流カット用コンデンサーを接続する必要があり、更に、
フィルターを通過した信号が直流バイアスを供給する直
流電源に流れ込まないようにするために前記直流電源か
ら電子素子の電源端子に直流バイアス供給する供給線路
に前記信号に対して高インピーダンスとなる信号カット
用インダクターを接続する必要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のフィルターは、入力共振電極側又は出力共振電極側
に電子素子の電源端子が接続される場合、該入力共振電
極又は出力共振電極と電子素子の電源端子との間に直流
カット用コンデンサーを接続する必要があること及び直
流電源の供給線路に信号カット用インダクターを接続す
る必要があることから、部品点数が多いものとなり、通
信機器等の小型化が困難であるという欠点を有してい
た。 【０００６】 【目的】本発明は、かかる従来の欠点に鑑み案出された
ものであり、その目的は、フィルターの入力共振電極側
又は出力共振電極側に直流バイアスを要する電子素子の
電源端子を接続する場合に、直流カット用コンデンサー
や信号カット用インダクターを設ける必要がなく、それ
により通信機器等の小型化が可能なフィルターを提供す
ることにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明のフィルターは、
複数の誘電体層が積層されて成る誘電体基板内部又は表
面に接地電位に電気的に接続される接地プレーンと、電
源電位に電気的に接続される電源プレーンとを前記誘電
体層を挟んで互いに近接対向させて配設するとともに、
一端が前記接地プレーン又は前記電源プレーンの一方に
電気的に接続され、他端が入力端子が接続された折り返
し部を介して電気的に開放された、長さが共振信号の略
四分の一となっている線路状の入力共振電極と、一端が
前記接地プレーン又は前記電源プレーンの他方に電気的
に接続され、他端が出力端子が接続された折り返し部を
介して電気的に開放された、長さが共振信号の略四分の
一となっている線路状の出力共振電極とを互いの前記開
放端側を所定間隔をあけて対向配設したことを特徴とす
るものである。 【０００８】 【０００９】 【作用】本発明のフィルターによれば、入力共振電極の
一端又は出力共振電極の一端が電源プレーンに電気的に
接続されているので該電源プレーンを直流電源として入
力共振電極又は出力共振電極を介して該入力共振電極側
又は出力共振電極側に接続される電子素子の電源端子に
直流バイアスを印加することができ、また前記電源プレ
ーンに接続された入力共振電極又は出力共振電極は、電
気的に接地されていないので、前記直流電源と接地とが
入力共振電極又は出力共振電極を介して直流的に短絡す
ることはなく、従って入力共振電極又は出力共振電極と
電子素子の電源端子との間に直流カット用コンデンサー
を設ける必要がないとともに入力共振電極又は出力共振
電極と直流電源としての電源プレーンとの接続が、フィ
ルターを通過する信号に対して高インピーダンスであ
り、従って電源プレーンから電子素子の電源端子に直流
バイアスを供給する電源供給経路に信号カット用インダ
クターを設ける必要がない。 【００１０】また、本発明のフィルターによれば、前記
接地プレーンと電源プレーンとは誘電体層の一部を挟ん
で互いに近接対向するように配設されているので前記接
地プレーンと電源プレーンとの結合が極めて低インピー
ダンスであり、このため電源プレーンに接続された入力
共振電極又は出力共振電極が接地プレーンに接続された
入力共振電極又は出力共振電極と実質的に同一の共振特
性を発揮し、そのためフィルター特性を損ねることはな
い。 【００１１】 【実施例】次に本発明のフィルターを添付図面に基づき
詳細に説明する。 【００１２】図１は、本発明のフィルターの一実施例を
示す透視図であり、１は誘電体基板、２は入力共振電
極、３は出力共振電極、４は接地プレーン、５は電源プ
レーンである。 【００１３】前記誘電体基板１は、ガラスセラミックス
等の誘電体材料から成る誘電体層１ａ〜１ｃを積層して
成り、その内部及び表面に入力共振電極２、出力共振電
極３、接地プレーン４、電源プレーン５が配設されてい
る。 【００１４】前記誘電体基板１は、ガラスセラミックス
から成る場合、例えばアルミナ１８．０乃至２４．０重
量％、石英８．０乃至１７．０重量％、コージェライト
１３．０乃至２５．０重量％、残部がホウ珪酸ガラスか
ら成るガラスセラミックスから成り、７２．０乃至７
６．０重量％の酸化珪素、１５．０乃至１７．０重量％
の酸化ホウ素、２．０乃至４．０重量％のアルミナ、
１．５重量％以下の酸化マグネシウム、１．１乃至１．
４重量％の酸化ジルコニウム、合量が２．０乃至３．０
重量％の酸化リチウム、酸化カリウム、酸化ナトリウム
から成るホウ珪酸ガラス粉末に１８．０乃至２４．０重
量％のアルミナ粉末、８．０乃至１７．０重量％の石英
粉末、１３．０乃至２５．０重量％のコージェライト粉
末及び適当な有機バインダー、溶剤、可塑剤、分散剤等
を添加混合してスラリー状となすとともに該スラリーを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法を
採用してシート状と成すことによってグリーンシート
（生シート）を得、しかる後、前記グリーンシートに適
当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚を上下に積層し
てグリーンシート積層体となし、最後に前記グリーンシ
ート積層体を約９００℃の温度で焼成することによって
製作される。 【００１５】また、前記誘電体基板１の内部及び表面に
配設されている入力共振電極２、出力共振電極３、接地
プレーン４、電源プレーン５は、これらを組み合わせる
ことによってヘアピン型フィルターを構成し、該入力共
振電極２、出力共振電極３、接地プレーン４及び電源プ
レーン５の各々は銅や銀、銀−パラジウム合金等の金属
材料から成り、例えば銅等の金属粉末に適当な有機バイ
ンダー、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを前記
誘電体基板１となるグリーンシートの上下面に予めスク
リーン印刷法等の厚膜手法を採用して所定のパターンに
印刷塗布しておくことによって誘電体基板１の内部及び
表面に所定パターンに配設される。 【００１６】前記誘電体基板１の内部に配設されている
入力共振電極２は、外部より入力される信号の中から所
定の周波数帯域の信号を抽出する作用を為し、該入力共
振電極２は、略Ｕ字形に折り返された線路状をしてお
り、その折り返された一端は、接地端２ａとしてスルー
ホール２ｃを介して接地プレーン４に電気的に接続さ
れ、また他端は開放端２ｂとして電気的に開放されてい
る。 【００１７】前記入力共振電極２は、その折り返し部近
傍に外部からの信号が入力される入力端子２ｄが接続さ
れており、入力端子２ｄから信号が入力されると、該信
号の一部が接地端２ａ及び開放端２ｂで反射を起こして
定在波を発生し、この定在波によって内部に所定の周波
数帯域の共振が発生する。 【００１８】尚、前記入力共振電極２は、その接地端２
ａから折り返し部を介して開放端２ｂに至るまでの長さ
が入力共振電極２で共振する信号の波長の略四分の一と
なっている。 【００１９】また前記誘電体基板１の内部には、出力共
振電極３が配設されており、該出力共振電極３は、前記
入力共振電極２内で発生した共振と略同一の周波数帯域
の共振をその内部に発生させるどともに該共振を出力信
号として出力させる作用を為し、前記入力共振電極２と
同様に略Ｕ字形状に折り返された線路状をしており、そ
の折り返された一端は、電源端３ａとしてスルーホール
３ｃを介して電源プレーン５に電気的に接続されてお
り、他端は開放端３ｂとして電気的に開放されている。 【００２０】前記出力共振電極３は、その開放端３ｂ側
が入力共振電極２の開放端２ｂと所定間隔を空けて対向
するように配設されており、これにより入力共振電極２
と出力共振電極３とが開放端２ｂ、３ｂ側同士で電磁結
合を形成することとなり、その結果、入力共振電極２で
発生した共振のエネルギーが入力共振電極２と出力共振
電極３との電磁結合により出力共振電極３に伝達され、
出力共振電極３内に前記共振と略同一の周波数帯域の共
振が発生するようになっている。 【００２１】更に前記出力共振電極３は、その電源端３
ａから折り返し部を介して開放端３ｂに至るまでの長さ
が出力共振電極３で共振する信号の波長の略四分の一と
なっており、且つ前記出力共振電極３の折り返し部近傍
にはフィルターの外部へ信号を出力するための出力端子
３ｄが接続されており、該出力端子３ｄには直流バイア
スを必要とする電子素子の端子のうち直流バイアスが印
加される電源端子が接続される。 【００２２】尚、前記出力共振電極３は、その電源端３
ａが電源プレーン５に接続されており、該電源プレーン
５を直流電源として利用することによって出力共振電極
３を介して出力端子３ｄ側に直流バイアスを印加するこ
とができる。 【００２３】また前記出力共振電極３は、接地電位に電
気的に接続されていないことから、直流電源と接地とが
出力共振電極３を介して直流的に短絡することはいっさ
いなく、従って、直流カット用コンデンサーを設ける必
要はいっさいない。 【００２４】更に、前記出力共振電極３は、その電源端
３ａから開放端３ｂまでの長さが出力共振電極３で共振
する信号の波長の略四分の一となっており、出力共振電
極３と電源プレーン５との接続は、フィルターを通過す
る信号に対して高インピーダンスであり、直流電源であ
る電源プレーン５にフィルターを通過する信号が流れ込
むことはなく、従って、直流電源としての電源プレーン
５と出力共振電極３との間に信号カット用インダクター
を設ける必要はいっさいない。 【００２５】また一方、前記誘電体基板１の表面には接
地プレーン４、４が配設されており、該接地プレーン
４、４は、ヘアピン型フィルターに接地電位を印加する
とともに入力共振電極２及び出力共振電極３を外部から
電磁的にシールドする作用を為し、ヘアピン型フィルタ
ーを平面視したとき、入力共振電極２及び出力共振電極
３を覆うように誘電体層１ａ上面及び誘電体層１ｃ下面
に接地電位に電気的に接続された状態で被着されてい
る。 【００２６】更に前記誘電体基板１の内部には電源プレ
ーン５が間に誘電体層１ｃを挟んで前記接地プレーン４
と近接対向するようにして配設されており、該電源プレ
ーン５は、出力共振電極３の出力端子３ｄに接続される
電子素子の電源端子に直流バイアスを印加するための直
流電源として作用し、電源電位に電気的に接続された状
態で誘電体層１ｂと１ｃとの間に被着されている。この
場合、前記電源プレーン５は、間に誘電体層の一部を挟
んで接地プレーン４と近接対向するように配設されてい
るので電源プレーン５と接地プレーン４との結合インピ
ーダンスが小さいものとなり、その結果、電源プレーン
５に接続された出力共振電極３が接地プレーン４に接続
された場合と実質的に同一の共振特性を発揮し、従っ
て、フィルターとしての特性が損なわれることはない。 【００２７】かくして、本発明のフィルターによれば、
入力共振電極２に外部から信号を入力し、入力共振電極
２及び出力共振電極３の共振に伴う所定の周波数帯域の
信号を出力共振電極３より選択的に出力させることによ
ってフィルターとして機能する。尚、本発明は上述の実
施例に限定されるものではなく、例えば、上述の実施例
では出力共振電極３が電源プレーン５に接続されていた
が、直流バイアスを必要とする電子素子の電源端子が入
力共振電極２側に接続される場合には入力共振電極２を
電源プレーン５に接続すればよい。 【００２８】また上述の実施例では、ヘアピン型フィル
ターを例に採って説明したが、本発明は、例えばインタ
ーデジタル型フィルターやコムライン型フィルターにも
適用され得る。 【００２９】 【発明の効果】本発明のフィルターによれば、入力共振
電極の一端又は出力共振電極の一端が電源プレーンに電
気的に接続されているので該電源プレーンを直流電源と
して入力共振電極又は出力共振電極を介して該入力共振
電極側又は出力共振電極側に接続される電子素子の電源
端子に直流バイアスを印加することができ、また前記電
源プレーンに接続された入力共振電極又は出力共振電極
は、電気的に接地されていないので、前記直流電源と接
地とが入力共振電極又は出力共振電極を介して直流的に
短絡することはなく、従って入力共振電極又は出力共振
電極と電子素子の電源端子との間に直流カット用コンデ
ンサーを設ける必要がないとともに入力共振電極又は出
力共振電極と直流電源としての直流プレーンとの接続
が、フィルターを通過する信号に対して高インピーダン
スであり、従って電源プレーンから電子素子の電源端子
に直流バイアスを供給する電源供給経路に信号カット用
インダクターを設ける必要がなく、これらの結果、通信
機器の小型化が可能である。 【００３０】また、本発明のフィルターによれば、前記
接地プレーンと電源プレーンとは誘電体層の一部を挟ん
で互いに近接対向するように配設されているので前記接
地プレーンと電源プレーンとの結合が極めて低インピー
ダンスであり、このため電源プレーンに接続された入力
共振電極又は出力共振電極が接地プレーンに接続された
入力共振電極又は出力共振電極と実質的に同一の共振特
性を発揮し、そのためフィルター特性が損なわれること
はない。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のフィルターの一実施例を示す透視図で
ある。 【図２】従来のフィルターを示す斜視図である。 【符号の説明】 １・・・・・・誘電体基板 １ａ〜１ｃ・・誘電体層 ２・・・・・・入力共振電極 ３・・・・・・出力共振電極 ４・・・・・・接地プレーン ５・・・・・・電源プレーン

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】複数の誘電体層が積層されて成る誘電体基
   板内部又は表面に接地電位に電気的に接続される接地プ
   レーンと、電源電位に電気的に接続される電源プレーン
   とを前記誘電体層を挟んで互いに近接対向させて配設す
   るとともに、一端が前記接地プレーン又は前記電源プレ
   ーンの一方に電気的に接続され、他端が入力端子が接続
   された折り返し部を介して電気的に開放された、長さが
   共振信号の略四分の一となっている線路状の入力共振電
   極と、一端が前記接地プレーン又は前記電源プレーンの
   他方に電気的に接続され、他端が出力端子が接続された
   折り返し部を介して電気的に開放された、長さが共振信
   号の略四分の一となっている線路状の出力共振電極とを
   互いの前記開放端側を所定間隔をあけて対向配設したこ
   とを特徴とするフィルター。