JP4490611B2

JP4490611B2 - バンドパスフィルタ

Info

Publication number: JP4490611B2
Application number: JP2001276476A
Authority: JP
Inventors: 功士繁澤
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003087006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層構造のバンドパスフィルタに関し、例えば携帯電話や高周波通信等に最適なバンドパスフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の多層バンドパスフィルタ（以下「ＢＰＦ」と称す。）としては、例えば、図６に示す構造が一般的であり、必要に応じて配線パターンの形成された絶縁体シートを重ね合わせてＢＰＦが形成されていた。
【０００３】
図６の例では、例えば、保護層としての機能を備える第１層、シールドパターンの形成された第２層、入出力電極パターン及び結合容量パターンの形成された第３層、共振器パターンの形成された第４層、シールドパターンの形成された第５層により構成されていた。そして２つの共振器パターン間を図７に示すように電磁界結合された状態とし、２つの共振器を互いに電磁界結合させて通過帯域外にトラップを設けている。
【０００４】
図６に示す従来のＢＰＦは、互いに共振器パターン間の距離により結合の度合いを調整することによりトラップの位置を設定することが可能に構成されていた。このタイプのＢＰＦはの等価回路は、共振器パターンの広いパターン部分をコンデンサ、細いパターンをコイルまたはＬＣ共振回路とすることにより、等価回路は図８に示すようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＢＰＦは、二つの共振器をお互いに電磁界結合させて通過帯域外にトラップを設けているため、導体損失によりトラップの減衰特性が悪化していた。従来の構造では通過帯域近傍にトラップを設けると、導体損失により通過帯域が平坦ではなく傾きが発生してしまっていた。
【０００６】
特に、ＢＰＦを小型化するため共振器のパターンを細くすると、絶縁体損失よりも導体損失のほうが支配的となり、前記問題点がより顕著となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、例えば、通過帯域の特性が平坦な特性を持ち、加えて、トラップの減衰特性が良好なバンドパスフィルタを提供することを目的とする。そして、係る目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として例えば以下の構成を備える。
【０００８】
即ち、絶縁体シート上に導電パターンを形成して等価的なＬＣ共振回路を形成してなる多層構造のバンドパスフィルタであって、通過帯域外の所定周波数信号を減衰させるため層方向に対向して配された第１の導電パターンと第２の導電パターンとを備え、前記共振回路は、一方端部を開放し他方端部を短絡させた少なくとも２つの共振回路パターンを有し、前記開放端側において前記共振回路パターンを離間させて電磁界結合を弱めるとともに、前記短絡端側に所定幅と長さを有してなる前記第１の導電パターンを配することで前記共振回路パターンに所定のインダクタンス成分と抵抗成分を持たせ、前記第１の導電パターンの層方向上側もしくは下側近傍に前記第２の導電パターンが形成され、これら第１の導電パターンと第２の導電パターンの対向面積、パターン間距離、前記所定幅と長さを変えることで前記インダクタンス成分と抵抗成分を変化させてトラップ減衰特性を調整することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る一発明の実施の形態例のバンドパスフィルタの分解斜視図、図２は本実施の形態例のバンドパスフィルタの基本構造を説明するための図、図３は本実施の形態例のバンドパスフィルタの等価回路例を示す図である
本実施の形態例では多層（積層型）バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に形成してなり、各層は絶縁体シートで構成されており、必要に応じて絶縁体シート上に電極パターン（導電体パターン）を印刷などで形成している。各層の絶縁体シートの厚さは製作するＢＰＦの特性によりそれぞれ異なっており、また製品によっても種々異なっている。
【００１６】
なお、絶縁体としては、誘電体もしくは磁性体が主として使用される。それらを積層した後、焼成し、外部電極を付けてＢＰＦが完成する。
【００１７】
第１層１０は保護層、第２層２０には、シールドパターン２１が形成されている。第３層３０は入出力電極パターン３１、３２の形成された入出力電極層となっており、入出力電極パターン３１、３２間に結合容量パターン３３を設けている。
【００１８】
その下部に２つの共振パターンをできるだけ離間させて、一方の端部が一体化された共振器パターン４１を形成している。この一体化された部分（ラインａ）がトラップパターンである。このトラップパターン部は絶縁体シート側面に露出している。
【００１９】
更に、この共振器パターン及びトラップパターン電極４１の形成された第４層の下に近接する第５層には、第４層のトラップパターン部に対応するようにトラップ制御電極（トラップコントロールパターン）５１が設けられ、その電極の一方は絶縁体シート側面に露出しており、他方も絶縁体シートの反対側側面に露出している。
【００２０】
この場合、重要なのはトラップパターン部とトラップ制御電極（トラップコントロールパターン）５１の対向する面積と距離であり、その他の寸法は特に制限を受けるものではない。第５層の下の第６層にはシールドパターン（ＧＮＤ）電極６１が形成されている。
【００２１】
また、入出力電極パターン３１、３２も別層に形成するのではなく、共振器パターン４１から直接引き出すことも可能であり、この場合、入出力電極パターン層３０は不要となる。
【００２２】
これらの層を積層し、入出力外部電極６２、ＧＮＤ外部電極６３、６４を付けて上部に示すＢＰＦが完成する。この状態では、両側面の入出力外部電極には入出力電極パターン３１、３２が接続され、ＧＮＤ外部電極にはシールドパターン２１、６１の両側とトラップコントロールパターン５１の両側及び共振器パターン４１のトラップパターン部の片側が接続される。
【００２３】
この状態における本実施の形態例の第３層乃至第５層のパターンの状態を図２を参照して詳細に説明する。
【００２４】
本実施の形態例では、共振回路パターン４１は、二つの細いパターンは電磁界結合させない様に間隔を広げ、その短絡側は共通インダクタンス成分を持たせるために二つのパターンを接続して一体化している（ライン部ａ）。
【００２５】
このため、本実施の形態例の等価回路は図３に示す様になり、Ｌｍを調整することによりＢＰＦ特性のトラップ位置を調整する。Ｌｍの調整は、具体的には図２に示すラインaの幅Ｗ、長さＬとトラップコントロールパターン５１との距離で行うことができる。
【００２６】
Ｌｍ値を大きくするには、幅Ｗを小さくするか、あるいはトラップコントロールパターン５１との距離を広げればよい。一方、Ｌｍ値を小さくするには、その逆を行えば良く、幅Ｗを大きくするか、あるいはトラップコントロールパターン５１との距離を狭めればよい。通常、狭帯域ＢＰＦの場合Ｌｍは主共振インダクタの値に比べて非常に小さな値となる。
【００２７】
即ち、ライン幅Ｗを調整し、インダクタンス分はライン部ａとトラップコントロールパターン５１間の距離で調整を行う。ライン幅を小さくすれば抵抗分及びインダクタンス分が増加し、ライン部ａとトラップコントロールパターン５１間の距離を小さくすれば、インダクタンス分のみが小さくなる。つまり、トラップパターン部であるライン部ａのライン幅Ｗとトラップ制御電極（トラップコントロールパターン）５１間の距離でＬｍのインダクタンス成分と抵抗成分をそれぞれ変化させることが可能である。
【００２８】
トラップの周波数はインダクタンス分が大きくなれば高域側に移動し、インダクタンス分が小さくなれば低域側へ移動する。ライン部ａの幅Ｗとライン部ａとトラップコントロールパターン５１間の距離を調整しＬｍのインダクタンス成分と抵抗成分とを最適ポイントにすれば、トラップの減衰特性は良好となり、かつ通過帯域の特性も挿入損失は若干増加するものの平坦化することができる。
【００２９】
このようにして従来より問題となっていた導体損失によりトラップの減衰特性が悪化していた点、及び通過帯域近傍にトラップを設けた場合に問題となる導体損失により通過帯域が平坦でなく、傾きが発生する点を解決できる。
【００３０】
トラップコントロールパターン５１の位置及び形状を選択することによりその特性のコントロールも可能となり、通過帯域の非対象性（通過帯域が傾きを持った特性）を改善し、通過帯域の傾きをコントロールでき、通過帯域を平坦にすることが可能となる。また、その通過帯域の傾きをコントロールすることも可能となる。
【００３１】
以上説明した本実施の形態例によるトラップコントロールパターン５１を備えるＢＰＦ特性の改善効果を図４及び図５に示す。図４は従来のＢＰＦと本実施の形態例のＢＰＦの減衰特性（トラップ特性）比較例を示す図、図５は従来のＢＰＦと本実施の形態例のＢＰＦの特性例を示す図である。
【００３２】
図に示すように、トラップ部の特性も向上し、任意のトラップ特性をもつＢＰＦを容易に製作でき、通過帯域の傾きの少ないほぼ平坦化した帯域通過特性を得ることができる。
【００３３】
以上説明したように本実施の形態例によれば、ＢＰＦの共振器パターンを図１に示す構成とし、新たにトラップコントロール用のパターン５１をその共振器パターン４１の上又は下に設け、ライン部ａと結合するように配置する。このライン部ａとトラップコントロールパターン５１によりトラップを発生させる。このようにして、ライン部ａの抵抗成分を調整することができる。トラップの減衰特性及び通過帯域の特性が最適となるポイントにライン部ａの導体損による抵抗成分を調整することにより（合わせることにより）、トラップの減衰特性は良好となり、かつ通過帯域の特性も平坦化することが出来る。
【００３４】
以上説明したように本実施の形態例によれば、上記構成とすることにより、トラップの減衰特性及び通過帯域の特性が最適となるポイントが存在し、ライン部ａの導体損による抵抗成分を利用してこのポイントにライン部ａの抵抗成分を合わせることにより従来問題となっていた問題点が解決出来る。
【００３５】
これにより、トラップの減衰特性が優れ、かつ通過帯域特性の良好な小型積層帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を提供できる。
【００３６】
なお、パターンの形状は以上の例に限定されるものではなく、図３に示す等化回路と同様の等価回路となる形状であれば任意の形状としても良い。この様にＢＰＦにＬｍ成分を備える構造とすることによりトラップ特性を容易にかつ、希望値に調整することができ、優れた特性のＢＰＦを製作することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トラップの減衰特性が優れ、かつ通過帯域特性の良好な積層帯域通過フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一発明の実施の形態例のバンドパスフィルタの分解斜視図である。
【図２】本実施の形態例のバンドパスフィルタの基本構造を説明するための図である。
【図３】本実施の形態例のバンドパスフィルタの等価回路例を示す図である
【図４】従来のＢＰＦと本実施の形態例のＢＰＦの減衰特性（トラップ特性）比較例を示す図である。
【図５】従来のＢＰＦと本実施の形態例のＢＰＦの特性例を示す図である。本実施の形態例の多層バンドパスフィルタの側面断面図である。
【図６】従来のバンドパスフィルタの構成例を示す図である。
【図７】従来のバンドパスフィルタの共振器パターンの特性を簡易的に示す図である。
【図８】従来の図７に示すバンドパスフィルタの等価回路を示す図である。
【符号の説明】
１０保護層
２１、６１シールドパターン
３１、３２入出力電極パターン
３３結合容量パターン
４１共振器パターン
５１トラップコントロールパターン

Claims

絶縁体シート上に導電パターンを形成して等価的なＬＣ共振回路を形成してなる多層構造のバンドパスフィルタであって、
通過帯域外の所定周波数信号を減衰させるため層方向に対向して配された第１の導電パターンと第２の導電パターンとを備え、
前記共振回路は、一方端部を開放し他方端部を短絡させた少なくとも２つの共振回路パターンを有し、前記開放端側において前記共振回路パターンを離間させて電磁界結合を弱めるとともに、前記短絡端側に所定幅と長さを有してなる前記第１の導電パターンを配することで前記共振回路パターンに所定のインダクタンス成分と抵抗成分を持たせ、
前記第１の導電パターンの層方向上側もしくは下側近傍に前記第２の導電パターンが形成され、これら第１の導電パターンと第２の導電パターンの対向面積、パターン間距離、前記所定幅と長さを変えることで前記インダクタンス成分と抵抗成分を変化させてトラップ減衰特性を調整することを特徴とするバンドパスフィルタ。