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Description
この発明は、フィルタに関し、特に、小型かつ低損失の要求を満たしつつ広帯域化の実現に有効なフィルタに関する。 The present invention relates to a filter, and more particularly, to a filter that is effective for realizing a wide band while satisfying the demand for small size and low loss.
無線通信機器等の高周波回路部には、高調波等の不要成分を減衰させるためのバンドバスフィルタが用いられる。この種のバンドバスフィルタとしては、良好な減衰特性が小型構造で得られる誘電体共振器を用いてフィルタが主流となっている。特に、誘電体中に形成する共振器として、ストリップラインを利用した分布定数型のフィルタが広く普及している。 A band-pass filter for attenuating unnecessary components such as harmonics is used in a high-frequency circuit unit such as a wireless communication device. As this type of band-pass filter, a filter is mainly used by using a dielectric resonator capable of obtaining a good attenuation characteristic with a small structure. In particular, as a resonator formed in a dielectric, a distributed constant type filter using a strip line is widely used.
この種の分布定数型フィルタとしては、例えば下記の特許文献に記された手法が知られている。
この特許文献1には、λ/4ストリップラインとλ/2ストリップラインとを結合させることで、バンドバスフィルタやバンドエリミネーションフィルタを構成する手法が開示されている。
近年、UWB(Ultra Wide Band)システムに見られるように、比帯域幅(通過帯域幅/中心周波数)が100%に近いか、または、それ以上の広帯域化がフィルタに求められている。 In recent years, as seen in UWB (Ultra Wide Band) systems, it is required for filters to have a wider bandwidth that has a specific bandwidth (pass bandwidth / center frequency) close to 100% or higher.
しかし、従来のバンドパスフィルタの設計手法や上述した特許文献1に開示された手法では、通過帯域の広帯域化を図るために、多くの共振器を多段化する必要があり、このように共振器の段数を増加させてゆくと、形状の大型化と挿入損失の増加を伴うといった別の課題が生じる。
However, in the conventional bandpass filter design method and the method disclosed in
特に、UWBシステムのような超広帯域を実現する場合には、2〜3段の共振器では必要な帯域が得られないため、従来の手法では、小型で低損失のフィルタを提供することが困難であった。 In particular, when realizing an ultra-wide band like a UWB system, it is difficult to provide a small and low-loss filter with the conventional method because a required band cannot be obtained with a 2-3 stage resonator. Met.
そこで、本発明は、小型かつ低損失の要求を満たしつつ広帯域化の実現に有効なフィルタを提供する。 Therefore, the present invention provides a filter that is effective for realizing a wide band while satisfying the requirements of small size and low loss.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、共振電極を一対のGND電極間に配置してストリップライン構造を構成したフィルタにおいて、前記共振電極は、フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有するストリップラインパターンからなり、一端が前記GND電極に短絡された片短絡型の複数のλ/4共振電極と、前記波長λの1/2の電気長を有するストリップラインパターンからなり、前記複数のλ/4共振電極の他端の間をそれぞれ接続するλ/2ストリップラインとを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a filter in which a resonance electrode is disposed between a pair of GND electrodes to form a stripline structure, wherein the resonance electrode has a wavelength corresponding to a center frequency of a filter band. It has a stripline pattern having an electrical length that is ¼ of λ, and has a plurality of λ / 4 resonant electrodes that are short-circuited at one end to the GND electrode, and an electrical length that is ½ of the wavelength λ. It comprises a stripline pattern, and comprises λ / 2 striplines each connecting the other ends of the plurality of λ / 4 resonant electrodes .
このように構成することで、入力された信号が前記λ/2ストリップラインを通過する際に位相が180度回転し、インターディジタルのギャップ結合と同様に作用する。その結果、インターディジタル相当の広帯域がコムライン型でも得られ、インターディジタル結合では実現が困難であったギガヘルツ帯の広帯域バンドパスフィルタが実現できる。 With this configuration, when the input signal passes through the λ / 2 stripline, the phase is rotated by 180 degrees, which acts in the same manner as interdigital gap coupling. As a result, a wide band equivalent to interdigital can be obtained even in the comb line type, and a wideband bandpass filter in the gigahertz band, which was difficult to realize by interdigital coupling, can be realized.
また、請求項2記載の発明は、入力電極および出力電極の間に配置された共振電極を一対のGND電極間に配置してストリップライン構造を構成したフィルタにおいて、前記共振電極は、フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有するストリップラインパターンからなり、一端が前記GND電極に短絡された片短絡型の複数のλ/4共振電極と、前記波長λの1/2の電気長を有するストリップラインパターンからなり、前記複数のλ/4共振電極の他端の間をそれぞれ接続するλ/2ストリップラインとを具備し、前記入力電極および出力電極は、λ/4ストリップラインで構成されたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a filter having a stripline structure in which a resonant electrode disposed between an input electrode and an output electrode is disposed between a pair of GND electrodes, wherein the resonant electrode has a filter band. A strip line pattern having an electrical length of ¼ of the wavelength λ corresponding to the center frequency, one end of which is short-circuited to the GND electrode, a plurality of λ / 4 resonance electrodes, and 1 / of the wavelength λ A stripline pattern having an electrical length of 2 and a λ / 2 stripline connecting between the other ends of the plurality of λ / 4 resonant electrodes, and the input electrode and the output electrode are λ / 4 It is characterized by comprising a strip line .
このように構成することで、請求項1の発明と同様に、外部から入力された信号がλ/2進むごとに位相が180度回転し、この位相回転位置にλ/4共振器が存在することになるため、インターディジタルと同様に作用し、広帯域化が図られるとともに、入力電極および出力電極をλ/4ストリップラインで構成することにより、より整合の取れた状態が得られるため、各種の特性向上が図られる。 With this configuration, as in the first aspect of the invention , the phase rotates 180 degrees each time the signal input from the outside advances by λ / 2, and a λ / 4 resonator exists at this phase rotation position. Therefore, it works in the same way as interdigital, widens the bandwidth, and by configuring the input electrode and output electrode with λ / 4 strip lines, a more consistent state can be obtained. The characteristics are improved .
また、請求項3記載の発明は、第1の誘電体層上に形成された共振電極を第2および第3の誘電体層上に形成された一対のGND電極で挟持してストリップライン構造を構成したフィルタにおいて、前記共振電極は、一のストリップラインと、フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有するストリップラインパターンからなり、一端が前記GND電極に短絡され、他端が前記ストリップラインに接続された片短絡型の複数のλ/4共振器とを備え、前記複数のλ/4共振器は、該λ/4共振器間に存在する前記ストリップラインの長さがλ/2となる位置毎に接続され、前記ストリップラインの両端が入力電極および出力電極にそれぞれ接続されたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a stripline structure in which a resonance electrode formed on the first dielectric layer is sandwiched between a pair of GND electrodes formed on the second and third dielectric layers. In the configured filter, the resonant electrode includes one strip line and a strip line pattern having an electrical length of ¼ of a wavelength λ corresponding to the center frequency of the filter band, and one end is short-circuited to the GND electrode. A plurality of single-shorted λ / 4 resonators, the other end of which is connected to the stripline, and the plurality of λ / 4 resonators are the length of the stripline existing between the λ / 4 resonators. The strip line is connected at each position where the length is λ / 2, and both ends of the strip line are connected to the input electrode and the output electrode, respectively .
また、請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記入力電極および出力電極は、λ/4ストリップラインで構成されたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the input electrode and the output electrode are configured by λ / 4 strip lines .
このように、入力電極から出力電極のラインにストリップラインを配置し、このストリップラインに複数のλ/4共振器をぶら下げた構造とすることで、伝送特性が良く、かつ、小型で広帯域なフィルタを得ることができる。 In this way, a strip line is arranged from the input electrode to the output electrode line, and a plurality of λ / 4 resonators are hung on the strip line, so that the transmission characteristic is good and the filter is small and has a wide bandwidth. Can be obtained.
以上説明したように、本発明によれば、小型かつ低損失の要求を満たしつつ広帯域化を図ることが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to increase the bandwidth while satisfying the demand for small size and low loss.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。尚、本発明は、以下説明する実施形態に限らず適宜変更可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified as appropriate.
図1は、本実施形態に係るフィルタの外観構造を示す斜視図である。同図に示すように、本フィルタは、バルク状の誘電体100の表面に、入力外部電極端子102、出力外部電極端子104、GND外部電極端子106aおよび106bが形成され、これらの電極端子を介して図示しない回路基板と接続可能な構造で提供される。
FIG. 1 is a perspective view showing an external structure of a filter according to this embodiment. As shown in the figure, this filter has an input
図2は、図1のA−A’視図を示す断面図である。同図に示すように、本フィルタは、誘電体100中に複数の内層電極が設けられ、これらが所定の関係で配置されて構成される。本フィルタは、共振電極22が一対のGND電極20aおよび20bで挟持されたストリップライン構造を有し、該共振電極22は、入力外部電極端子102と接続された入力電極26と、出力外部電極端子104と接続された出力電極28と接続される。
2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. As shown in the figure, this filter is configured by providing a plurality of inner layer electrodes in a dielectric 100 and arranging them in a predetermined relationship. This filter has a stripline structure in which the
図3は、図2に示した共振電極22周辺の構成を示す平面図である。同図に示すように、共振電極22は、λ/2ストリップライン24aおよび24bで構成された伝送線路に、λ/4共振電極23a〜23cの一端がλ/2ごとに接続された構造を有する。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration around the
ここで、λ/4共振電極23a〜23cは、フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有する片端短絡型のストリップラインパターンで形成され、λ/2ストリップライン24aおよび24bは、波長λの1/2の電気長を有するストリップラインパターンで形成される。
Here, the λ / 4
また、λ/2ストリップライン24aの始端には入力電極26が接続されるとともに、λ/2ストリップライン24bの終端には出力電極28が接続されることで、入力から出力にかけた伝送線路が形成される。λ/2ストリップライン24aおよび24bに接続される入力電極26および出力電極28は、λ/4長のストリップラインで形成される。尚、この入力電極26および出力電極28とλ/2ストリップライン24aおよび24bとの接続は別層で行っても良い。
An
図4は、図1に示したフィルタの層構造を示す第1の分解平面図である。同図(a)に示すように、第1の誘電体層100−1上には、入力外部電極端子102と、出力外部電極端子104と、GND外部電極端子106aおよび106bとが形成され、これらにより本フィルタの天面が構成される。
FIG. 4 is a first exploded plan view showing a layer structure of the filter shown in FIG. As shown in FIG. 5A, on the first dielectric layer 100-1, an input
また、同図(b)に示すように、第2の誘電体層100−2上には、GND電極20aが前述のGND外部電極端子106aおよび106bと接した状態で形成され、この第2の誘電体層100−2が同図(a)に示した第1の誘電体層100−1の下層に配置される。
In addition, as shown in FIG. 5B, the
図5は、図1に示したフィルタの層構造を示す第2の分解平面図である。同図に示すように、第3の誘電体層100−3上には、λ/4共振電極23a〜23cと、λ/2ストリップライン24aおよび24bと、入力電極26および出力電極28とが形成され、この第3の誘電体層100−3が前図(b)に示した第2の誘電体層100−2の下層に配置される。
FIG. 5 is a second exploded plan view showing the layer structure of the filter shown in FIG. As shown in the figure, λ / 4
図6は、図1に示したフィルタの層構造を示す第3の分解平面図である。同図(a)に示すように、第4の誘電体層100−4上には、GND電極20bが前述のGND外部電極端子106aおよび106bと接した状態で形成され、この第4の誘電体層100−4が前図に示した第3の誘電体層100−3の下層に配置される。
FIG. 6 is a third exploded plan view showing the layer structure of the filter shown in FIG. As shown in FIG. 5A, a
また、同図(b)に示すように、第5の誘電体層100−5上には、入力外部電極端子102と、出力外部電極端子104と、GND外部電極端子106aおよび106bとが形成され、これらにより本フィルタの底面が構成される。この第5の誘電体層100−5は、同図(a)に示した第4の誘電体層100−4の下層に配置される。
Further, as shown in FIG. 5B, the input
上述した各誘電体層100−1〜100−5は、積層・焼成工程を経て一体形成され、複数の誘電体層により構成された積層フィルタとして完成する。尚、102〜106の各外部電極端子は、積層・焼成後に塗布やメッキで形成することが望ましく、上述した各誘電体層100−1〜100−5の間には他の中間層を介在させてもよい。
Each of the dielectric layers 100-1 to 100-5 described above is integrally formed through a lamination / firing process, and is completed as a multilayer filter including a plurality of dielectric layers. The
図7は、図1に示したフィルタの等価回路を示す回路図である。同図に示すように、本フィルタは、3段のλ/4共振器SLa[1]〜SLa[3]が2つのλ/2ストリップラインSLb[1]およびSLb[2]でラダー状に接続された等価構成となる。同図に示したSLinおよびSLoutは、前述の入力電極26および出力電極28に相当するストリップラインである。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the filter shown in FIG. As shown in the figure, in this filter, three stages of λ / 4 resonators SLa [1] to SLa [3] are connected in a ladder shape by two λ / 2 strip lines SLb [1] and SLb [2]. It becomes the equivalent configuration. SLin and SLout shown in the figure are strip lines corresponding to the
このように、λ/2ストリップラインSLb[1]およびSLb[2]によって位相が180度回転する位置にλ/4共振器SLa[1]〜SLa[3]が配置されるため、インタディジタル相当の広帯域化を図ることができる。 As described above, the λ / 4 resonators SLa [1] to SLa [3] are arranged at positions where the phase is rotated by 180 degrees by the λ / 2 strip lines SLb [1] and SLb [2]. Can be widened.
図8は、図1に示したフィルタの通過特性を従来のフィルタと比較した特性図である。同図中、符号501で示した実線が本フィルタの特性を示し、符号502で示した実線が従来のコムライン型フィルタの特性を示す。同図に示すように、本フィルタの通過特性501は、3GHz〜9GHzの広帯域を十分カバーし、従来の通過特性502の3倍以上の広帯域化が図られた。
FIG. 8 is a characteristic diagram comparing the pass characteristics of the filter shown in FIG. 1 with a conventional filter. In the figure, the solid line indicated by
図9は、図7に示した等価回路を多段にした場合の例を示す等価回路図である。同図に示すように、本発明では、λ/4共振器とλ/2ストリップラインの基本ユニットを多段化することで構成しても良い。その場合は、同図に示すように、入力端子と出力端子との間に、λ/4共振器SLa[1]〜SLa[N]とλ/2ストリップラインSLb[1]〜SLb[N−1]とをラダー状に連結して構成する。 FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing an example in which the equivalent circuit shown in FIG. As shown in the figure, in the present invention, the basic unit of the λ / 4 resonator and the λ / 2 stripline may be multistaged. In that case, as shown in the figure, λ / 4 resonators SLa [1] to SLa [N] and λ / 2 strip lines SLb [1] to SLb [N−] are provided between the input terminal and the output terminal. 1] are connected in a ladder shape.
本発明によれば、小型構造で広帯域化を図ることができるため、UWBシステム等の超広帯域が求められる通信機器への適用が期待される。 According to the present invention, since it is possible to achieve a wide band with a small structure, application to a communication device such as a UWB system that requires an ultra wide band is expected.
10…フィルタ、20…GND電極、22…共振電極、23…λ/4共振電極、24…λ/2ストリップライン、26…入力電極、28…出力電極、30…結合電極、100…誘電体、102…入力外部電極端子、104…出力外部電極端子、106…GND外部電極端子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記共振電極は、
フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有するストリップラインパターンからなり、一端が前記GND電極に短絡された片短絡型の複数のλ/4共振電極と、
前記波長λの1/2の電気長を有するストリップラインパターンからなり、前記複数のλ/4共振電極の他端の間をそれぞれ接続するλ/2ストリップラインと
を具備することを特徴とするフィルタ。 In a filter in which a resonance line is arranged between a pair of GND electrodes to form a stripline structure,
The resonant electrode is
A plurality of λ / 4 resonant electrodes of a single short-circuit type comprising a stripline pattern having an electrical length of ¼ of the wavelength λ corresponding to the center frequency of the filter band, one end of which is short-circuited to the GND electrode;
A λ / 2 stripline comprising a stripline pattern having an electrical length of ½ of the wavelength λ, and connecting between the other ends of the plurality of λ / 4 resonant electrodes;
The filter characterized by comprising .
前記共振電極は、
フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有するストリップラインパターンからなり、一端が前記GND電極に短絡された片短絡型の複数のλ/4共振電極と、
前記波長λの1/2の電気長を有するストリップラインパターンからなり、前記複数のλ/4共振電極の他端の間をそれぞれ接続するλ/2ストリップラインと
を具備し、
前記入力電極および出力電極は、λ/4ストリップラインで構成されたことを特徴とするフィルタ。 In a filter in which a resonance electrode arranged between an input electrode and an output electrode is arranged between a pair of GND electrodes to form a stripline structure,
The resonant electrode is
A plurality of λ / 4 resonant electrodes of a single short-circuit type comprising a stripline pattern having an electrical length of ¼ of the wavelength λ corresponding to the center frequency of the filter band, one end of which is short-circuited to the GND electrode;
A λ / 2 stripline comprising a stripline pattern having an electrical length of ½ of the wavelength λ, and connecting between the other ends of the plurality of λ / 4 resonant electrodes;
Comprising
The filter according to claim 1, wherein the input electrode and the output electrode are configured by λ / 4 strip lines .
前記共振電極は、
一のストリップラインと、
フィルタ帯域の中心周波数に相当する波長λの1/4の電気長を有するストリップラインパターンからなり、一端が前記GND電極に短絡され、他端が前記ストリップラインに接続された片短絡型の複数のλ/4共振器と
を備え、
前記複数のλ/4共振器は、
該λ/4共振器間に存在する前記ストリップラインの長さがλ/2となる位置毎に接続され、
前記ストリップラインの両端が入力電極および出力電極にそれぞれ接続されたことを特徴とするフィルタ。 In the filter having a stripline structure in which the resonance electrode formed on the first dielectric layer is sandwiched between a pair of GND electrodes formed on the second and third dielectric layers,
The resonant electrode is
One stripline,
A strip line pattern having an electrical length of ¼ of the wavelength λ corresponding to the center frequency of the filter band, one end short-circuited to the GND electrode and the other end connected to the strip line λ / 4 resonator and
With
The plurality of λ / 4 resonators are:
Connected to each position where the length of the stripline existing between the λ / 4 resonators is λ / 2,
A filter characterized in that both ends of the strip line are respectively connected to an input electrode and an output electrode .
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