JP3506160B2 - フィルタ - Google Patents

フィルタ

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JP3506160B2
JP3506160B2 JP22486695A JP22486695A JP3506160B2 JP 3506160 B2 JP3506160 B2 JP 3506160B2 JP 22486695 A JP22486695 A JP 22486695A JP 22486695 A JP22486695 A JP 22486695A JP 3506160 B2 JP3506160 B2 JP 3506160B2
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浩二 林
浩介 西村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、数百MHz〜数G
Hzの周波数領域におけるフィルタ技術に属するもので
あり、特に積層配置された誘電体の異なる積層面に複数
の1/4波長共振電極を配置したフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
数百MHz〜数GHzの周波数領域で使用されるバンド
パフィルタとしては、誘電体ブロックに平行な複数の貫
通孔を形成し、該誘電体ブロックの貫通孔内面と該貫通
孔に沿った方向の外部側面とに導体を付与してそれぞれ
内部導体及び外部導体を形成し、上記貫通孔が開口せる
2つの誘電体ブロック端面のうちの1つに上記内部導体
と外部導体とを接続させる接続導体を形成してなる同軸
型共振器によるものが用いられている。
【0003】更に、近年において、より一層の小型化や
構成の簡易化を目指したものとして、図5に示されてい
る様な、ストリップライン型1/4波長共振器によるも
のが利用されている(特開平7−46003号公報参
照)。図5において、12は誘電体基板であり、その第
1の主面(上面)には、長さLの2つの共振電極14
A,14Bが並列に形成されており、該第1の主面の一
部ならびに誘電体基板12の一端面及び第2の主面(下
面)の全体にわたってアース電極16が形成されてい
る。誘電体基板12の第1の主面には、共振電極14
A,14Bにそれぞれ接続された入出力電極18A,1
8Bが形成されている。かくして、2つの共振電極14
A,14Bを含んでなる2つの1/4波長共振器の電磁
気的結合を用いたフィルタが形成される。
【0004】ところで、この1/4波長共振器では、共
振電極14A,14Bの長さLは、使用する電磁波の波
長をλとし、誘電体基板12の実効誘電率をεとして、 L=(1/4)λ(1/ε1/2 ) で表される。従って、電磁波の周波数ωが数百MHz〜
数GHzの場合には、電極長Lがかなり長くなり、例え
ば、ε=70で、ω=800MHzの場合には、L=1
1.2mmとなる。
【0005】そこで、フィルタの一層の小型化を目的と
して、共振器を小型化すべく、ストリップライン型共振
器の共振電極を折り曲げて渦巻き状となすことにより、
誘電体基板の大きさ(特に長さ)を縮小させることが提
案されている(上記特開平7−46003号公報参
照)。即ち、図6に示されている様に、誘電体基板12
の第1の主面に形成された共振電極14Aを直線部分1
4Aa〜12Afからなる渦巻き形状となし、同様にし
て、図示はしないが共振電極14Bをも複数の直線部分
からなる渦巻き形状となすことにより、各共振器の直線
部分の長さの合計として共振電極長さを得ることがで
き、誘電体基板12の長さを最長直線部分14Aa等と
同程度まで減少させることができ、かくして上記Lが長
い場合であっても共振器全体の寸法ひいてはフィルタ全
体の寸法をそれほど大きくすることがない。
【0006】しかしながら、この様な渦巻き状の共振電
極を用いる場合には、渦巻の隣接する互いに平行な部分
の間隔が小さくなると、特にこれら隣接部分間(例え
ば、図6における直線部分14Aaと直線部分14Ae
との間や直線部分14Abと直線部分14Afとの間
等)で磁束が影響しあって、共振電極14A等における
電流の流れが阻害され、実質的な抵抗が増加して共振の
Q値が低下するというという問題が生ずる。これは、フ
ィルタ特性における損失を増大させる。
【0007】そこで、本発明は、小型化が可能で且つ小
型化してもQ値の低下が少ない1/4波長共振器を用い
たフィルタを提供することを目的とするものである。
【0008】更に、本発明は、損失の少ないフィルタを
提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、複数の誘電体基板が積
層されて基板積層体が形成されており、該基板積層体の
互いに異なる積層面に複数の共振電極が形成されてお
り、該共振電極は少なくとも1回折り曲げられた形状を
なしており、前記基板積層体の2つの主面及び端面には
シールド電極が形成されており、前記共振電極の一端は
前記基板積層体端面にまで延びて前記シールド電極と接
続されており、前記基板積層体の端面には互いに異なる
位置に第1及び第2の入出力電極が形成されており、前
記基板積層体の前記共振電極の形成された積層面のうち
の最上層及び最下層にはそれぞれ前記共振電極の前記一
端と隔てられた部分と前記第1及び第2の入出力電極と
を電気的に接続する第1及び第2の入出力接続部が形成
されており、前記基板積層体の前記共振電極の形成され
ている積層面と異なる積層面であって前記複数の共振電
極の隣接するものどうしの間に位置するそれぞれ1つの
積層面には結合制御電極が形成されており、前記共振電
極は実効電極長が中心線長さの0.90〜0.94倍の
範囲内であることを特徴とする、フィルタ、が提供され
る。
【0010】本発明の一態様においては、前記共振電極
の折り曲げは前記一端から他端へと進む際に同一の向き
に直角をなしてなされている。
【0011】本発明の一態様においては、前記共振電極
の折り曲げの数が2〜5である。
【0012】本発明の一態様においては、前記共振電極
による共振器は中心線長さが同一で折り曲げなしの直線
状共振電極の場合のQ値の70〜100%の範囲内のQ
値をもつ。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
【0014】図1は、本発明によるフィルタの一実施形
態を示す分解斜視図であり、図2はその組立状態の斜視
図である。図1及び図2において、2A,2B,2C,
2D,2E,2F,2G,2H,2I,2J,2K,2
Lは、それぞれ誘電体基板であり、その材料は同一のも
のでよく、例えば実効誘電率90のセラミック誘電体で
ある。これら基板の各々の上面を第1の主面とし下面を
第2の主面とする。これら12枚の誘電体基板2A〜2
Lが積層されて、基板積層体2が構成されている。
【0015】誘電体基板2Cの上面には膜状の共振電極
4Aが形成されている。該共振電極4Aは折り曲げられ
た渦巻き形状をなしており、複数の直線部分4Aa,4
Ab,4Ac,4Ad,4Aeからなり、直線部分4A
a,4Abは互いに直角をなしており、直線部分4A
b,4Acは互いに直角をなしており、直線部分4A
c,4Adは互いに直角をなしており、直線部分4A
d,4Aeは互いに直角をなしている。この共振電極4
Aの折り曲げは、直線部分4Aaから4Aeへと進む際
に同一の向き(右向き)に直角をなす様になされてい
る。直線部分4Aaの一端(直線部分4Abとの接続側
とは反対側の端部)は、誘電体基板2Cの端面まで延び
ている。
【0016】誘電体基板2Iの上面には膜状の共振電極
4Bが形成されている。該共振電極4Bは折り曲げられ
た渦巻き形状をなしており、複数の直線部分4Ba,4
Bb,4Bc,4Bd,4Beからなり、直線部分4B
a,4Bbは互いに直角をなしており、直線部分4B
b,4Bcは互いに直角をなしており、直線部分4B
c,4Bdは互いに直角をなしており、直線部分4B
d,4Beは互いに直角をなしている。この共振電極4
Bの折り曲げは、直線部分4Baから4Beへと進む際
に同一の向き(左向き)に直角をなす様になされてい
る。直線部分4Baの一端(直線部分4Bbとの接続側
とは反対側の端部)は、誘電体基板2Iの端面まで延び
ている。
【0017】誘電体基板2Fの上面には膜状の結合制御
電極11が形成されている。該結合制御電極11は、上
記共振電極4Aと共振電極4Bとの間に存在しており、
これら2つの共振電極の電磁気的結合を制御するもので
ある。
【0018】誘電体基板2Lの上面にはほぼ全面に膜状
のシールド電極6が形成されており、図には表れていな
いが誘電体基板2Aの下面にも誘電体基板2L上面のシ
ールド電極6に対応してほぼ全面に膜状のシールド電極
が形成されている。誘電体基板2Lの上面の一部及び端
面の一部と、誘電体基板2Aの下面の一部及び端面の一
部と、誘電体基板2B〜2Kの端面の一部とに、2つの
入出力電極8A,8Bが形成されている。そして、誘電
体基板2A〜2Lの端面の大部分には、上記入出力電極
8A,8B及びその近傍を除いて膜状のシールド電極6
が形成されている。即ち、基板積層体2は、入出力電極
8A,8B及びその近傍を除いて、露出面全体が膜状の
シールド電極6で覆われている。そして、上記共振電極
4Aの直線部分4Aaの一端は上記基板積層体2の端面
においてシールド電極6と接続されており、上記共振電
極4Bの直線部分4Baの一端は上記基板積層体2の端
面においてシールド電極6と接続されている。
【0019】誘電体基板2Cの上面には、共振電極4A
の直線部分4Aaの上記シールド電極6との接続部分か
ら適宜の距離DAだけ隔てられた位置と上記入出力電極
8Aとを接続する導体膜からなる入出力接続部10Aが
形成されている。直線部分4Aaと入出力接続部10A
とは、直接接続されていなくとも間隔をおいて容量結合
されていてもよい。
【0020】誘電体基板2Iの上面には、共振電極4B
の直線部分4Baの上記シールド電極6との接続部分か
ら適宜の距離DBだけ隔てられた位置と上記入出力電極
8Bとを接続する導体膜からなる入出力接続部10Bが
形成されている。直線部分4Baと入出力接続部10B
とは、直接接続されていなくとも間隔をおいて容量結合
されていてもよい。
【0021】尚、誘電体基板2Fの上面の結合制御電極
11は、図示されている様に、一部が上記基板積層体2
の端面においてシールド電極6と接続されている。この
様にすることにより、基板積層体2における割れ発生た
とえば積層時の割れ発生を防止することができる。結合
制御電極11による共振電極間の結合は、該結合制御電
極の全体的形状及び寸法に加えてシールド電極6との接
続位置を変化させることによっても制御することができ
る。
【0022】以上の様なフィルタは、誘電体基板2A〜
2Lに対応する数の誘電体材料からなるセラミックグリ
ーンシートを用意し、上記共振電極4A,4B、入出力
接続部10A,10B、入出力電極8A,8B及びシー
ルド電極6を形成する所定グリーンシートの所定領域に
銀ペースト等の導電性ペーストを例えばスクリーン印刷
にて塗布し、これらグリーンシートの全体を所定の配列
にて積層し圧着し、しかる後に焼成を行なうことによ
り、製造することができる。尚、基板積層体2の露出面
に形成されるシールド電極6及び入出力電極8A,8B
については、グリーンシートに導電性ペーストを塗布す
ることなく焼成を行ない、しかる後に導電性ペーストを
塗布し焼き付けを行なうことにより、形成してもよい。
【0023】本実施形態では、共振電極4A,4Bの実
効電極長LEFが、共振電極4A,4Bの中心線長さ(即
ち直線部分4Aa〜4Ae,4Ba〜4Beの中心線長
さの合計)の0.90〜0.94倍の範囲内にある。即
ち、上記関係式L=(1/4)λ(1/ε1/2 )の代わ
りにLEF=(1/4)λ(1/ε1/2 )・a{aは補正
係数}とした時に、aの値として0.90〜0.94の
範囲内の値に設定している。
【0024】図3に、補正係数値aと共振器のQ値との
関係の一例を示す。補正係数値aは、共振電極4A,4
Bの折り曲げの数や渦巻の隣接する互いに平行な部分の
間隔と関連を有する。即ち、共振電極4A,4Bの折り
曲げの数が大きくなるほど補正係数値aは小さくなり、
共振電極4A,4Bの渦巻の隣接する互いに平行な部分
の間隔が小さくなるほど補正係数値aは小さくなる。従
って、aが0.90より小さくなると、次第に折り曲げ
の数が多くなり、小型化の点では有利であるがQ値が急
激に低下するという難点が生ずる様になる。一方、aが
0.94より大きくなると、Q値の低下は殆どないが、
折り曲げの数が少なく小型化の観点からの難点が生ずる
様になる。
【0025】そこで、本発明では、小型化が可能で且つ
Q値低下が少ない範囲として補正係数値aを0.90〜
0.94の範囲内としているのである。
【0026】共振電極4A,4Bの折り曲げの数が2〜
5である(即ち共振電極直線部分の数が3〜6である)
のが好ましい。また、共振器は、中心線長さが同一でa
=1即ち共振電極4A,4Bが折り曲げ数0で一直線状
の場合のQ値の70〜100%の範囲内のQ値をもつの
が好ましい。
【0027】以下に具体例を示す (1)共振電極4A,4Bの幅が500μmで折り曲げ
の数が3(直線部分の数が4)の場合[a=0.92]
には、Q値はa=1の場合の88%であった。
【0028】(2)共振電極4A,4Bの幅が770μ
mで折り曲げの数が3(直線部分の数が4)の場合[a
=0.94]には、Q値はa=1の場合の89%であっ
た。
【0029】(3)共振電極4A,4Bの幅が500μ
mで折り曲げの数が4(直線部分の数が5)で渦巻の隣
接する互いに平行な部分の間隔が300μmの場合[a
=0.91]には、Q値はa=1の場合の79%であっ
た。
【0030】(4)共振電極4A,4Bの幅が770μ
mで折り曲げの数が4(直線部分の数が5)で渦巻の隣
接する互いに平行な部分の間隔が300μmの場合[a
=0.92]には、Q値はa=1の場合の78%であっ
た。
【0031】図4に、以上の様な本実施形態のフィルタ
の周波数特性の一例を示す。挿入損失の少ない良好な帯
域通過特性が得られている。
【0032】尚、以上の実施形態においては、入出力接
続部10A,10Bと接続される共振電極4A,4Bの
位置即ち図1に示されている距離DA,DBの値を調節
することにより、外部回路とのインピーダンスマッチン
グを考慮に入れてフィルタを製造することができる。
【0033】また、以上の実施形態においては、入出力
電極8a,8B及びその近傍を除く露出面がシールド電
極6で覆われているので、外部からのノイズによる影響
を受けにくい高周波共振器を得ることができる。
【0034】上記実施形態では2つの共振電極が使用さ
れた2段のフィルタが示されているが、本発明は共振電
極が3つ以上の場合(即ち3段以上のフィルタ)にも適
用できる。その場合には、入出力電極と接続される2つ
の共振電極の形成されている積層面の間の1つ以上の積
層面に入出力電極と接続しない共振電極を形成し、全て
の共振電極の隣接するものどうしの間の積層面に上記の
如き結合制御電極を配置すればよい。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、小型化が可能で且つ小型化してもQ値の低下
が少ない1/4波長共振器を用いたフィルタを提供する
ことができる。特に、本発明では、特徴的な共振電極を
使用していることと結合制御電極により共振器間の結合
を制御していることとにより、小型で損失の少ないフィ
ルタが提供される。
【0036】尚、本発明のフィルタにおいては、入出力
接続部と接続される共振電極の位置を調節することによ
り、外部回路とのインピーダンスマッチングを考慮に入
れてフィルタを製造することができる。
【0037】また、本発明のフィルタにおいては、入出
力電極及びその近傍を除く露出面がシールド電極で覆わ
れているので、外部からのノイズによる影響を受けにく
い高周波フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるフィルタの一実施形態を示す分解
斜視図である。
【図2】本発明によるフィルタの一実施形態の組立状態
の斜視図である。
【図3】補正係数値aとQ値との関係を示すグラフであ
る。
【図4】フィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図5】従来のストリップライン型フィルタを示す斜視
図である。
【図6】従来のストリップライン型フィルタを示す平面
図である。
【符号の説明】
2 基板積層体 2A〜2L 誘電体基板 4A,4B 共振電極 4Aa〜4Ae,4Ba〜4Be 共振電極直線部分 6 シールド電極 8A,8B 入出力電極 10A,10B 入出力接続部 11 結合制御電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−306005(JP,A) 特開 平7−193403(JP,A) 特開 平7−22821(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/20 - 1/219 H01P 7/00 - 7/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の誘電体基板が積層されて基板積層
    体が形成されており、該基板積層体の互いに異なる積層
    面に複数の共振電極が形成されており、該共振電極は少
    なくとも1回折り曲げられた形状をなしており、前記基
    板積層体の2つの主面及び端面にはシールド電極が形成
    されており、前記共振電極の一端は前記基板積層体端面
    にまで延びて前記シールド電極と接続されており、前記
    基板積層体の端面には互いに異なる位置に第1及び第2
    の入出力電極が形成されており、前記基板積層体の前記
    共振電極の形成された積層面のうちの最上層及び最下層
    にはそれぞれ前記共振電極の前記一端と隔てられた部分
    と前記第1及び第2の入出力電極とを電気的に接続する
    第1及び第2の入出力接続部が形成されており、前記基
    板積層体の前記共振電極の形成されている積層面と異な
    る積層面であって前記複数の共振電極の隣接するものど
    うしの間に位置するそれぞれ1つの積層面には結合制御
    電極が形成されており、前記共振電極は実効電極長が中
    心線長さの0.90〜0.94倍の範囲内であることを
    特徴とする、フィルタ。
  2. 【請求項2】 前記共振電極の折り曲げは前記一端から
    他端へと進む際に同一の向きに直角をなしてなされてい
    ることを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記共振電極の折り曲げの数が2〜5で
    あることを特徴とする、請求項1または2に記載のフィ
    ルタ。
  4. 【請求項4】 前記共振電極による共振器は中心線長さ
    が同一で折り曲げなしの直線状共振電極の場合のQ値の
    70〜100%の範囲内のQ値をもつことを特徴とす
    る、請求項1〜3のいずれかに記載のフィルタ。
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