JP4256317B2 - 積層型帯域阻止フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信機器等の電子機器において使用されるもので、絶縁体層と導体パターンを積層して積層体内に帯域阻止フィルタが形成された積層型帯域阻止フィルタに関するものである。

移動体通信の分野で使用されているフィルタとしては、高域側のノイズを阻止するローパスフィルタ、低域側のノイズを阻止するハイパスフィルタ、選択した帯域以外を阻止するバンドパスフィルタ、選択した帯域を阻止する帯域阻止フィルタ（バンドエリミネーションフィルタやノッチフィルタなど）があり、これらは用途に応じて使い分けられている。
デジタルテレビ用のフィルタに、信号を通過させたい帯域（以下、通過帯域）が例えば４７０〜７１０ＭＨｚ、阻止したい帯域（以下、阻止帯域）が例えば８３０〜９６０ＭＨｚといったように通過帯域と阻止帯域が非常に近接したものがある。しかし、図５に示す様な従来のフィルタでは減衰を急峻にすることに限界があり、図６に６１で示すように阻止帯域のノイズを充分除去できず、デジタルテレビ用のフィルタとして用いることができなかった。

また、従来の帯域阻止フィルタに、２つの端子間に接続された線路と、一端が接地された２つの共振器と、２つの第１の結合コンデンサと、第２の結合コンデンサを備え、線路の各端が第１の結合コンデンサを介して共振器の他端と接続され、２つの共振器間が第２の結合コンデンサで接続されたもの（特許文献１参照）や、段間結合コンデンサ、段間結合コンデンサを介して縦続接続される直列結合コンデンサとインダクタからなる複数のノッチ回路を含み、インダクタを積層体内のストリップライン電極で構成し、段間結合コンデンサと直列結合コンデンサを積層体内に誘電体層を挟んで互いに対向して設けた複数のコンデンサ電極で構成し、複数のノッチ回路のインダクタを磁気的に結合させたもの（特許文献２参照）がある。
特開２００１−２２３５０３号公報 特開２００１−２４４６３号公報

しかしながら、特許文献１の様な帯域阻止フィルタは、１／４波長の共振器を利用しているので、誘電率が２０といった高誘電率の誘電体を使用してもその形状は２．１ｍｍ程度までしか小さくできず、小型化の要求に対応できなかった。また、特許文献２の様な帯域阻止フィルタは、入出力端子間にコンデンサのみが接続されているので、通過帯域が阻止帯域よりも低い周波数帯域に位置する場合、挿入損失が大きくなる傾向があるという問題があった。

本発明は、信号通過帯域と阻止帯域が近接している場合でも、良好な特性を得ることができると共に、形状を小型化することができる積層型帯域阻止フィルタを提供することを目的とする。

本発明は、絶縁体層と導体パターンを積層し、これらの積層体内に帯域阻止フィルタが形成された積層型帯域阻止フィルタにおいて、帯域阻止フィルタが、第１のコイル、第１のコイルに並列に接続された第１のコンデンサ、第１のコイルの入力側とアース間に直列に接続された第２のコイルと第２のコンデンサ及び、第１のコイルの出力側とアース間に直列に接続された第３のコイルと第３のコンデンサを備え、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、第２のコイルのインダクタンス値が第１のコイルと第３のコイルのインダクタンス値よりも大きく形成されると共に、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数を正に、第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数を負にした状態で、第２のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数が、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数と第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数の絶対値よりも小さくなる様に積層体内に配置される。また、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、互いに重畳しない様に巻軸をずらして配置され、積層体内において第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルよりも上層に第１のコンデンサが、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルよりも下層にそれぞれ一端がアースされた第２のコンデンサと第３のコンデンサが形成される。

本発明の積層型帯域阻止フィルタは、帯域阻止フィルタが、第１のコイル、第１のコイルに並列に接続された第１のコンデンサ、第１のコイルの入力側とアース間に直列に接続された第２のコイルと第２のコンデンサ及び、第１のコイルの出力側とアース間に直列に接続された第３のコイルと第３のコンデンサを備え、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、第２のコイルのインダクタンス値が第１のコイルと第３のコイルのインダクタンス値よりも大きく形成されると共に、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数を正に、第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数を負にした状態で、第２のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数が、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数と第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数の絶対値よりも小さくなる様に積層体内に配置される。また、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、互いに重畳しない様に巻軸をずらして配置され、積層体内において第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルよりも上層に第１のコンデンサが、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルよりも下層にそれぞれ一端がアースされた第２のコンデンサと第３のコンデンサが形成されるので、信号通過帯域と阻止帯域が近接している場合でも、良好な特性を得ることができる。

本発明の積層型帯域阻止フィルタは、絶縁体層と導体パターンを積層し、これらの積層体内に、第１のコイル、第１のコイルに並列に接続された第１のコンデンサ、第１のコイルの入力側とアース間に直列に接続された第２のコイルと第２のコンデンサ及び、第１のコイルの出力側とアース間に直列に接続された第３のコイルと第３のコンデンサを備えた帯域阻止フィルタが形成される。この時、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、第２のコイルのインダクタンス値が第１のコイルと第３のコイルのインダクタンス値よりも大きく形成される。また、この第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数を正に、第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数を負にした状態で、第２のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数が、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数と第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数の絶対値よりも小さくなる様に積層体内に配置される。この時、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルは、絶縁体層間のコイル用導体パターンを螺旋状に接続することにより、互いに重畳しない様に巻軸をずらして積層体内に形成される。この積層体内において第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルよりも上層には第１のコンデンサが、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルよりも下層にはそれぞれ一端がアースされた第２のコンデンサと第３のコンデンサが形成される。
従って、本発明の積層型帯域阻止フィルタは、第１のコイル、第２のコイル、第３のコイルのインダクタンス値、第１のコンデンサ、第２のコンデンサ、第３のコンデンサの容量値及び、各コイル間の結合係数を調整することにより、従来よりも信号通過帯域に近接した周波数に減衰極を形成することができ、これにより阻止帯域の減衰を急峻にして信号の選択性を向上させることができる。また、本発明の積層型帯域阻止フィルタは、従来の様に入力信号の波長を考慮する必要がないので、形状を従来よりも小型化することができる。

以下、本発明の積層型帯域阻止フィルタの実施例を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明の積層型帯域阻止フィルタの回路図、図２は本発明の積層型帯域阻止フィルタの実施例を示す分解斜視図、図３は本発明の積層型帯域阻止フィルタの実施例の斜視図、図４は本発明の積層型帯域阻止フィルタの特性図である。図１において、１１、１２は外部端子である。
外部端子１１と外部端子１２間には、コイルＬ１とコンデンサＣ１が並列に接続される。外部端子１１とアース間には、コイルＬ２とコンデンサＣ２が直列に接続される。また、外部端子１２とアース間には、コイルＬ３とコンデンサＣ３が直列に接続される。
コイルＬ２は、そのインダクタンス値がコイルＬ１やコイルＬ３よりも大きく形成される。
コイルＬ１とコイルＬ２は、結合係数Ｋ１が正になる様に電磁気的に結合させる。また、コイルＬ１とコイルＬ３は、結合係数Ｋ２が負になる様に電磁気的に結合させる。さらに、コイルＬ２とコイルＬ３は、その結合係数Ｋ３が結合係数Ｋ１や結合係数Ｋ２の絶対値よりも小さくなるように電磁気的に結合させる。

この様な回路構成の積層型帯域阻止フィルタは、図２に示す様に絶縁体層と導体パターンを積層して積層体内に回路素子が形成される。
絶縁体層２１Ａ〜２１Ｋは、誘電体材料で形成される。
絶縁体層２１Ａの表面には、アース用導体パターン２２が形成される。このアース用導体パターン２２は、引き出し端が絶縁体層２１Ａの対向する側面まで引き出される。
絶縁体層２１Ｂの表面には、コンデンサ用導体パターン２３とコンデンサ用導体パターン２４が形成される。コンデンサ用導体パターン２３、２４は、絶縁体層２１Ｂの表面に、互いに接触しない様に離間し、かつ、アース用導体パターン２２と対向する位置に形成される。コンデンサ用導体パターン２３の引き出し端とコンデンサ用導体パターン２４の引き出し端は、絶縁体層２１Ｂの同じ側面まで引き出される。
絶縁体層２１Ｃの表面には、コイル用導体パターン２５Ａ、コイル用導体パターン２６Ａ、コイル用導体パターン２７Ａが形成される。コイル用導体パターン２５Ａの一端は、絶縁体層２１Ｃの側面まで引き出される。コイル用導体パターン２６Ａの一端とコイル用導体パターン２７Ａの一端は、絶縁体層２１Ｃのコイル用導体パターン２６Ａの一端が引き出された側面と対向する側面まで引き出される。
絶縁体層２１Ｄの表面には、コイル用導体パターン２６Ｂとコイル用導体パターン２７Ｂが形成される。コイル用導体パターン２６Ｂとコイル用導体パターン２７Ｂは、互いに接触しないように離間して形成される。この時、コイル用導体パターン２６Ｂとコイル用導体パターン２７Ｂは、絶縁体層２１Ｄの長さ方向にコイル用導体パターン２６Ｂ、コイル用導体パターン２７Ｂの順序で配列される。コイル用導体パターン２６Ｂの一端は、絶縁体層２１Ｃに形成されたコイル用導体パターン２６Ａの他端に接続される。また、コイル用導体パターン２７Ｂの一端は、絶縁体層２１Ｃに形成されたコイル用導体パターン２７Ａの他端に接続される。
絶縁体層２１Ｅの表面には、コイル用導体パターン２５Ｂ、コイル用導体パターン２６Ｃ、コイル用導体パターン２７Ｃが形成される。コイル用導体パターン２５Ｂ、コイル用導体パターン２６Ｃ、コイル用導体パターン２７Ｃは、互いに接触しないように離間して形成される。この時、コイル用導体パターン２５Ｂ、コイル用導体パターン２６Ｃ、コイル用導体パターン２７Ｃは、絶縁体層２１Ｅの長さ方向にコイル用導体パターン２６Ｃ、コイル用導体パターン２５Ｂ、コイル用導体パターン２７Ｃの順序で配列される。コイル用導体パターン２５Ｂの一端は、絶縁体層２１Ｃに形成されたコイル用導体パターン２５Ａの他端に接続される。また、コイル用導体パターン２６Ｃの一端は、絶縁体層２１Ｄに形成された２６Ｂの他端に接続される。さらに、コイル用導体パターン２７Ｃの一端は、絶縁体層２７Ｂの他端に接続される。
絶縁体２１Ｆの表面には、コイル用導体パターン２５Ｃ、コイル用導体パターン２６Ｄ、コイル用導体パターン２７Ｄが形成される。コイル用導体パターン２５Ｃ、コイル用導体パターン２６Ｄ、コイル用導体パターン２７Ｄは、互いに接触しないように離間して形成される。コイル用導体パターン２５Ｃの一端は、コイル用導体パターン２５Ｂの他端に接続される。また、コイル用導体パターン２６Ｄの一端は、コイル用導体パターン２６Ｃの他端に接続される。さらに、コイル用導体パターン２７Ｄは、コイル用導体パターン２７Ｃの他端に接続される。
絶縁体層２１Ｇの表面には、コイル用導体パターン２５Ｄ、コイル用導体パターン２６Ｅ、コイル用導体パターン２７Ｅが形成される。コイル用導体パターン２５Ｄ、コイル用導体パターン２６Ｅ、コイル用導体パターン２７Ｅは、互いに接触しないように離間して形成され、コイル用導体パターン２５Ｄの一端がコイル用導体パターン２５Ｃの他端に、コイル用導体パターン２６Ｅの一端がコイル用導体パターン２６Ｄの他端に、コイル用導体パターン２７Ｅの一端がコイル用導体パターン２７Ｄの他端にそれぞれ接続される。
絶縁体層２１Ｈの表面には、コイル用導体パターン２５Ｅ、コイル用導体パターン２６Ｆ、コイル用導体パターン２７Ｆが形成される。コイル用導体パターン２５Ｅ、コイル用導体パターン２６Ｆ、コイル用導体パターン２７Ｆは、コイル用導体パターン２５Ｅの一端がコイル用導体パターン２５Ｄの他端に、コイル用導体パターン２６Ｆの一端がコイル用導体パターン２６Ｅの他端に、コイル用導体パターン２７Ｆの一端がコイル用導体パターン２７Ｅの他端にそれぞれ接続される。コイル用導体パターン２５Ｅの他端とコイル用導体パターン２６Ｆの他端は、互いに接続され、絶縁体層２１Ｈの側面まで引き出される。また、コイル用導体パターン２７Ｆの他端は、絶縁体層２１Ｈのコイル用導体パターン２５Ｅ、２６Ｆの共通接続端が引き出された側面と同じ側面まで引き出される。この様に、コイル用導体パターン２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅが螺旋状に接続されてコイルＬ１が形成され、コイル用導体パターン２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ、２６Ｆが螺旋状に接続されてコイルＬ２が形成され、コイル用導体パターン２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆが螺旋状に接続されてコイルＬ３が形成される。この時、コイルＬ２は、そのインダクタンス値がコイルＬ１、Ｌ３のインダクタンス値よりも大きくなる様に形成される。また、このコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、互いに巻軸が一致しない様に、絶縁体層の長さ方向にコイルＬ２、コイルＬ１、コイルＬ３の順序で配列される。
絶縁体層２１Ｉの表面には、コンデンサ用導体パターン２８Ａとコンデンサ用導体パターン２８Ｂが形成される。コンデンサ用導体パターン２８Ａとコンデンサ用導体パターン２８Ｂは、互いに接触しない様に離間して形成され、それぞれの引き出し端が絶縁体層２１Ｉの同じ側面まで引き出される。
絶縁体層２１Ｊの表面には、コンデンサ用導体パターン２９Ａとコンデンサ用導体パターン２９Ｂが形成される。コンデンサ用導体パターン２９Ａとコンデンサ用導体パターン２９Ｂは、互いに接触しない様に離間して形成され、コンデンサ用導体パターン２９Ａがコンデンサ用導体パターン２８Ｂと対向する位置に、コンデンサ用導体パターン２９Ｂがコンデンサ用導体パターン２８Ａと対向する位置にそれぞれ形成される。コンデンサ用導体パターン２９Ａは、絶縁体層２１Ｊのスルーホール内の導体を介してコンデンサ用導体パターン２８Ａと接続される。また、コンデンサ用導体パターン２９Ｂは、絶縁体層２１Ｊのスルーホール内の導体を介してコンデンサ用導体パターン２８Ｂと接続される。
絶縁体層２１Ａから絶縁体層２１Ｊまで順次積層し、保護用の絶縁体層２１Ｋで覆われた積層体の側面には、図３に示す様に端子電極３１、３２、３３、３４、Ｇが形成される。そして、コイル用導体パターン２５Ｅとコイル用導体パターン２６Ｆの共通接続端とコンデンサ用導体パターン２８Ａの引き出し端が端子電極３１に、コイル用導体パターン２５Ａの一端とコイル用導体パターン２７Ｆの他端とコンデンサ用導体パターン２８Ｂの引き出し端が端子電極３２にそれぞれ接続されることにより、外部端子１１と外部端子１２間にコイルＬ１と、スルーホール内の導体を介してコンデンサ用導体パターン２８Ａに接続されたコンデンサ用導体パターン２９Ａとコンデンサ用導体パターン２８Ｂ間の容量とスルーホール内の導体を介してコンデンサ用導体パターン２８Ｂに接続されたコンデンサ用導体パターン２９Ｂとコンデンサ用導体パターン２８Ａ間の容量で形成されたコンデンサＣ１が並列に接続されると共に、コイルＬ１の入力側にコイルＬ２が、コイルＬ１の出力側にコイルＬ３がそれぞれ接続される。また、コイルＬ２を構成するコイル用導体パターン間に発生する容量によりコンデンサＣ４が、コイルＬ３を構成するコイル用導体パターン間に発生する容量によりコンデンサＣ５が形成される。さらに、コンデンサ用導体パターン２３の引き出し端とコイル用導体パターン２６Ａの一端が端子電極３４に、コンデンサ用導体パターン２４の引き出し端とコイル用導体パターン２７Ａの一端が端子電極３３に、アース用導体パターン２２の引き出し端が端子電極Ｇにそれぞれ接続されることにより、コイルＬ２とアース間にコンデンサＣ２が、コイルＬ３とアース間にコンデンサＣ３がそれぞれ接続される。なお、端子電極Ｇはアースに接続される。

この様に形成された積層型帯域阻止フィルタにおいて、絶縁体層２１Ａ〜２１Ｋに誘電率が４．６の材料を用い、コイル用導体パターン２５Ａ〜２５Ｅ、２６Ａ〜２６Ｆ、２７Ａ〜２７Ｆの線幅を７５μｍにしてコイルＬ２のインダクタンス値がコイルＬ１やコイルＬ３のインダクタンス値よりも大きく、かつ、コイルＬ１とコイルＬ２間の磁気的結合Ｋ１が正、コイルＬ１とコイルＬ３間の磁気的結合Ｋ２が負、コイルＬ２とコイルＬ３間の磁気的結合係数がコイルＬ１とコイルＬ２間の磁気的結合係数やコイルＬ１とコイルＬ３間の磁気的結合係数の絶対値よりも小さくなる様に形成し、全体の大きさを２．０×１．２×０．８ｍｍとしたところ、図４に示す様に通過帯域（４７０〜７１０ＭＨｚ）の挿入損失が０．８ｄＢとなり、阻止帯域（８３０〜９６０ＭＨｚ）のノイズを２０ｄＢ以上減衰させることができた。なお、図４において、４１が伝送特性を、４２が外部端子１１における反射特性を、４３が外部端子１２における反射特性をそれぞれ示している。

本発明の積層型帯域阻止フィルタの回路図である。 本発明の積層型帯域阻止フィルタの実施例を示す分解斜視図である。 本発明の積層型帯域阻止フィルタの実施例の斜視図である。 本発明の積層型帯域阻止フィルタの特性図である。 従来のフィルタの回路図である。 従来のフィルタの特性図である。

符号の説明

１１、１２ 外部端子

Claims (2)

1. 絶縁体層と導体パターンを積層し、これらの積層体内に帯域阻止フィルタが形成された積層型帯域阻止フィルタにおいて、
   該帯域阻止フィルタが、第１のコイル、該第１のコイルに並列に接続された第１のコンデンサ、該第１のコイルの入力側とアース間に直列に接続された第２のコイルと第２のコンデンサ及び、該第１のコイルの出力側とアース間に直列に接続された第３のコイルと第３のコンデンサを備え、
   該第１のコイル、該第２のコイル、該第３のコイルは、該第２のコイルのインダクタンス値が該第１のコイルと該第３のコイルのインダクタンス値よりも大きく形成されると共に、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数を正に、第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数を負にした状態で、第２のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数が、第１のコイルと第２のコイルの磁気的結合係数と第１のコイルと第３のコイルの磁気的結合係数の絶対値よりも小さくなる様に該積層体内に配置されたことを特徴とする積層型帯域阻止フィルタ。
2. 前記第１のコイル、前記第２のコイル、前記第３のコイルが、互いに重畳しない様に巻軸をずらして配置され、該積層体内において該第１のコイル、該第２のコイル、該第３のコイルよりも上層に第１のコンデンサが、該第１のコイル、該第２のコイル、該第３のコイルよりも下層にそれぞれ一端がアースされた第２のコンデンサと第３のコンデンサが形成された請求項１に記載の積層型帯域阻止フィルタ。

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