JP4849959B2 - BANDPASS FILTER, HIGH FREQUENCY MODULE USING THE SAME, AND RADIO COMMUNICATION DEVICE USING THE SAME - Google Patents
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Description
本発明はバンドパスフィルタおよびそれを用いた高周波モジュールならびにこれを用いた無線通信機器に関するものであり、特にUWB(Ultra Wide Band)に好適に使用可能な非常に広い通過帯域を有するバンドパスフィルタおよびそれを用いた高周波モジュールならびにそれらを用いた無線通信機器に関するものである。 The present invention relates to a bandpass filter, a high-frequency module using the same, and a wireless communication device using the same, and more particularly to a bandpass filter having a very wide passband that can be suitably used for UWB (Ultra Wide Band) and The present invention relates to a high-frequency module using the same and a wireless communication device using the same.
近年、新しい通信手段としてUWBが着目されている。UWBは10m程度の短い距離において広い周波数帯域を使用して大容量のデータ転送を実現するものであり、例えば米国FCC(Federal Communication Commission)の規定によると3.1〜10.6GHzの周波数帯域を使用する計画となっている。このようにUWBの特徴は非常に広い周波数帯域を用いることである。 In recent years, UWB has attracted attention as a new communication means. UWB realizes large-capacity data transfer using a wide frequency band over a short distance of about 10 m. For example, according to US FCC (Federal Communication Commission) regulations, a plan to use a frequency band of 3.1 to 10.6 GHz It has become. Thus, the feature of UWB is that it uses a very wide frequency band.
このようなUWBに使用可能な超広帯域のフィルタに関する研究は近年盛んに行なわれており、例えば、方向性結合器の原理を応用したバンドパスフィルタによって、通過帯域幅が比帯域(帯域幅/中心周波数)で100%を超える広帯域な特性が得られたとの報告がある(例えば、非特許文献1を参照。)。 In recent years, research on ultra-wideband filters that can be used for UWB has been actively conducted. For example, a bandpass filter that applies the principle of a directional coupler has a passband width of a specific bandwidth (bandwidth / center). There is a report that a broadband characteristic exceeding 100% is obtained in (frequency) (for example, see Non-Patent Document 1).
一方、従来よく使用されるフィルタとして、複数の1/4波長ストリップライン共振器を併設して相互に結合させて構成したバンドパスフィルタが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、上述したバンドパスフィルタはそれぞれ問題点を有しており、UWB用のバンドパスフィルタには適さないものであった。 However, each of the bandpass filters described above has problems, and is not suitable for a UWB bandpass filter.
例えば、非特許文献1にて提案されたバンドパスフィルタは通過帯域幅が広すぎるという問題があった。すなわち、UWBは最終的に3.1GHz〜10.6GHzの周波数帯域を使用するが、当初は3.1GHz〜4.9GHzの周波数帯域を使用する計画となっており、比帯域で45%となる。よって、これに使用されるフィルタには比帯域で40%程度の通過帯域幅が要求される。また、W−LAN(802.11.a)との間の影響を考慮する必要があり、5.15GHzにおける減衰が要求されている。よって、通過帯域幅が比帯域で100%を超えるような特性を有する非特許文献1にて提案されたバンドパスフィルタは通過帯域幅が広すぎて使えないものであった。
For example, the bandpass filter proposed in Non-Patent
また、従来の1/4波長共振器を使用したバンドパスフィルタの通過帯域幅は狭すぎ、広帯域化を図った特許文献1に記載のバンドパスフィルタの通過帯域幅であっても比帯域で10%にも満たないものであった。よって、比帯域で40%に相当する広い通過帯域幅を要求されるUWB用のバンドパスフィルタとして使えるものではなかった。
Further, the pass band width of a bandpass filter using a conventional quarter wavelength resonator is too narrow, and even if the pass band width of the band pass filter described in
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、超広帯域であり、且つUWB用のバンドパスフィルタとして適度な通過帯域幅を有するバンドパスフィルタおよびそれを用いた高周波モジュールならびにそれらを用いた無線通信機器を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object thereof is a bandpass filter having an ultra-wideband and an appropriate passband as a UWB bandpass filter. Another object of the present invention is to provide a high-frequency module using the same and a radio communication device using them.
本発明のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の下面に配置された、アース電位に接続される第1のアース電極と、前記積層体の上面に配置された、アース電位に接続される第2のアース電極と、前記積層体の一つの層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端がアース電位に接続されて1/4波長共振器として機能する帯状の複数の共振電極と、前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間に配置された、前記複数の共振電極のうち入力段の共振電極と電磁界結合する帯状の入力結合電極と、前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間に配置された、前記複数の共振電極のうち出力段の共振電極と電磁界結合する帯状の出力結合電極と、前記一つの層間に前記複数の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、前記複数の共振電極の前記一方端が接続された、アース電位に接続される環状アース電極と、前記複数の共振電極の各々に対応して、前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間に前記環状アース電極に対向する領域と前記共振電極に対向する領域とを有するように配置され、前記共振電極に対向する領域が前記共振電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第1の貫通導体によって前記共振電極の前記他方端側に接続された補助共振電極と、前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間とさらに異なる層間に、前記複数の補助共振電極のうち前記入力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と、前記入力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記入力結合電極に対向する領域が、前記入力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第2の貫通導体によって、前記入力結合電極の長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助入力結合電極と、前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間とさらに異なる層間に、前記複数の補助共振電極のうち前記出力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と、前記出力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記出力結合電極に対向する領域が、前記出力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第3の貫通導体によって、前記出力結合電極の長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助出力結合電極とを備え、前記複数の共振電極は、それぞれの前記一方端と他方端とが互い違いに配置されており、前記入力結合電極は、前記入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路から入力される電気信号が供給される位置が長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側とされており、前記出力結合電極は、前記出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路へ出力される電気信号が取り出される位置が長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側とされていることを特徴とするものである。
The band-pass filter of the present invention includes a laminated body in which a plurality of dielectric layers are laminated, a first ground electrode that is disposed on the lower surface of the laminated body and connected to a ground potential, and an upper surface of the laminated body And a second ground electrode connected to the ground potential and arranged side by side so as to be electromagnetically coupled to each other between one layer of the laminate, each having one end connected to the ground potential A plurality of strip-shaped resonance electrodes functioning as quarter-wave resonators, and electromagnetic coupling with an input-stage resonance electrode among the plurality of resonance electrodes disposed between layers different from the one layer of the multilayer body A strip-shaped input coupling electrode, and a strip-shaped output coupling electrode that is disposed between layers different from the one layer of the multilayer body and electromagnetically couples with a resonant electrode of an output stage among the plurality of resonant electrodes ; The plurality of common layers between one layer An annular ground electrode connected to the ground potential, formed in an annular shape surrounding the periphery of the electrode, and connected to the one end of the plurality of resonance electrodes; and the laminate corresponding to each of the plurality of resonance electrodes And a region opposite to the annular ground electrode and a region opposite to the resonance electrode between layers different from the one layer, and the region opposite to the resonance electrode is located between the resonance electrode and An auxiliary resonant electrode connected to the other end side of the resonant electrode by a first through conductor penetrating the dielectric layer, and a layer different from the one layer of the laminate and a different layer, A plurality of auxiliary resonance electrodes are arranged so as to have a region facing the auxiliary resonance electrode connected to the resonance electrode of the input stage and a region facing the input coupling electrode. The second region of the resonance electrode of the input stage is more than the center in the length direction of the input coupling electrode by the second through conductor penetrating through the dielectric layer located between the input coupling electrode and the second coupling conductor. An auxiliary input coupling electrode connected to a side close to the end, and an interlayer different from the one layer of the multilayer body and further different layers are connected to a resonance electrode of the output stage among the plurality of auxiliary resonance electrodes The dielectric layer is disposed so as to have a region facing the auxiliary resonance electrode and a region facing the output coupling electrode, and the region facing the output coupling electrode is located between the output coupling electrode and the dielectric layer. the third through conductor penetrating, e Bei and the other auxiliary output coupling connected to the side close to the end electrodes of the resonance electrode of the output stage than the center in the length direction of the output coupling electrode, said plurality of Each resonant electrode The one end and the other end are alternately arranged, and the input coupling electrode is arranged so as to face a region extending over half of the length direction of the resonance electrode of the input stage, and an external circuit The position to which the electric signal input from is supplied is closer to the other end of the resonance electrode of the input stage than the center in the length direction, and the output coupling electrode is connected to the resonance electrode of the output stage. The position where the electrical signal output to the external circuit is extracted is closer to the other end of the resonance electrode of the output stage than the center in the length direction. It is characterized by being side.
本発明の高周波モジュールは、上記構成の本発明のバンドパスフィルタを備えることを特徴とするものである。
RF module of the present invention is characterized by comprising a bandpass filter of the present invention the above Ki構 formed.
本発明の無線通信機器は、上記構成の本発明のバンドパスフィルタまたは上記構成の本発明の高周波モジュールを用いたことを特徴とするものである。
Wireless communication device of the present invention is characterized by using a high-frequency module of the present invention the band-pass filter or the structure of the present invention the above Ki構 formed.
本発明のバンドパスフィルタは、一方端がアース電位に接続されて1/4波長共振器として機能する帯状の複数の共振電極が積層体の一つの層間に相互に電磁界結合するように横並びに、且つ複数の共振電極のそれぞれの一方端と他方端とが互い違いに配置されている。複数の共振電極のそれぞれの一方端と他方端とが互い違いに配置されていることから、複数の共振電極がインターデジタル型に結合するので、磁界による結合と電界による結合とが加算され、コムライン型の結合と比較してより強い結合が生じる。これにより、それぞれの共振モードにおける共振周波数の間の周波数間隔を、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた、UWB用のバンドパスフィルタとして好適な比帯域で40%程度という広い通過帯域幅を得るのに適度なものとしている。 The band-pass filter of the present invention is arranged side by side so that a plurality of strip-shaped resonant electrodes whose one end is connected to the ground potential and function as a quarter-wave resonator are mutually electromagnetically coupled between one layer of the laminate. In addition, one end and the other end of each of the plurality of resonance electrodes are alternately arranged. Since one end and the other end of each of the plurality of resonance electrodes are alternately arranged, the plurality of resonance electrodes are coupled in an interdigital manner, so that the coupling by the magnetic field and the coupling by the electric field are added, and the comb line A stronger bond occurs compared to a type bond. As a result, it is suitable as a bandpass filter for UWB, in which the frequency interval between the resonance frequencies in each resonance mode far exceeds the range that could be realized by a filter using a conventional quarter wavelength resonator. It is reasonable to obtain a wide passband width of about 40% in a specific bandwidth.
その上で、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極は、入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路から入力される電気信号が供給される位置が長さ方向の中央よりも入力段の共振電極の他方端に近い側とされており、出力結合電極は、出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路へ出力される電気信号が取り出される位置が長さ方向の中央よりも出力段の共振電極の他方端に近い側とされている。この構成により、入力結合電極と入力段の共振電極とがインターデジタル型に結合し、同様に出力結合電極と出力段の共振電極とがインターデジタル型に結合するため、前述した共振電極同士の場合と同様に、磁界による結合と電界による結合とが加算されて強い結合が生じる。これにより、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失が大きく増加することのない、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。 In addition, according to the band-pass filter of the present invention, the input coupling electrode is disposed so as to face a region extending over half of the length direction of the resonance electrode of the input stage, and is supplied from an external circuit. The position where the signal is supplied is closer to the other end of the resonance electrode of the input stage than the center in the length direction, and the output coupling electrode is a region extending over half of the length direction of the resonance electrode of the output stage. The position from which the electrical signal output to the external circuit is taken out is closer to the other end of the resonance electrode in the output stage than the center in the length direction. With this configuration, the input coupling electrode and the input stage resonance electrode are coupled in an interdigital manner, and similarly, the output coupling electrode and the output stage resonance electrode are coupled in an interdigital manner. In the same manner as above, the coupling by the magnetic field and the coupling by the electric field are added to produce a strong coupling. As a result, even at a wide passband far exceeding the range that could be realized by a filter using a conventional quarter wavelength resonator, insertion at a frequency located between the resonance frequencies of the respective resonance modes It is possible to obtain a bandpass filter having flat and low-loss pass characteristics over the entire wide passband with no significant increase in loss.
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、一つの層間に複数の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、複数の共振電極の一方端が接続された、アース電位に接続される環状アース電極が配置されていることから、共振電極の長さ方向の両側にアース電位に接続される電極が存在することになるため、互い違いに配置された各々の共振電極の一方端を容易にアース電位に接続することができる。
Further, according to the band-pass filter of the present invention, the annular ground electrode that is formed in an annular shape that surrounds the periphery of the plurality of resonance electrodes between one layer, and that is connected to the ground potential, with one end of the plurality of resonance electrodes connected. since there are arranged, to become the electrodes connected to both sides to the ground potential length direction of the resonance electrodes are present, one end of the staggered respective resonance electrodes easily ground potential Can be connected.
さらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、環状アース電極に対向する領域を有するように配置されて第1の貫通導体によって共振電極に接続された補助共振電極が、複数の共振電極の各々に対応して配置されていることから、各々の補助共振電極と環状アース電極との対向部において両者の間に静電容量が生じるので、各々の共振電極の長さを短縮することができ、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
Furthermore, according to the band-pass filter of the present invention, the auxiliary resonant electrode that is disposed so as to have a region facing the annular ground electrode and is connected to the resonant electrode by the first through conductor is provided in each of the plurality of resonant electrodes. because it is arranged correspondingly, the electrostatic capacitance is generated therebetween in the opposing portion between each of the auxiliary resonance electrode and the annular ground electrode, it is possible to shorten the length of each of the resonance electrodes, a small The bandpass filter can be obtained.
またさらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域を有するように配置され、入力結合電極に接続された補助入力結合電極と、出力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域を有するように配置され、出力結合電極に接続された補助出力結合電極とを備えていることから、入力段の共振電極に接続された補助共振電極と補助入力結合電極との間に電磁界結合が生じて、入力段の共振電極と入力結合電極との間の電磁界結合に加算され、同様に、出力段の共振電極に接続された補助共振電極と補助出力結合電極との間に電磁界結合が生じ、出力段の共振電極と出力結合電極との間の電磁界結合に加算される。これらによって、入力結合電極と入力段の共振電極との間の電磁界結合、および出力結合電極と出力段の共振電極との間の電磁界結合がさらに強まるので、非常に広い通過帯域幅であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失の増加がさらに低減された、広い通過帯域の全域に渡ってより平坦でより低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
Still further, according to the bandpass filter of the present invention, the auxiliary input coupling electrode connected to the input coupling electrode, arranged to have a region facing the auxiliary resonant electrode connected to the resonant electrode of the input stage, and the output It is arranged to have a region facing to the connected auxiliary resonance electrode to the resonance electrode of the stage, since it is a connected auxiliary output coupling electrode to the output coupling electrode, which is connected to the resonance electrode of the input stage Electromagnetic field coupling occurs between the auxiliary resonant electrode and the auxiliary input coupling electrode, which is added to the electromagnetic coupling between the input stage resonant electrode and the input coupling electrode, and is also connected to the output stage resonant electrode. Electromagnetic field coupling occurs between the auxiliary resonance electrode and the auxiliary output coupling electrode, and is added to the electromagnetic field coupling between the resonance electrode and the output coupling electrode in the output stage. As a result, the electromagnetic coupling between the input coupling electrode and the resonance electrode of the input stage and the electromagnetic coupling between the output coupling electrode and the resonance electrode of the output stage are further strengthened. However, a bandpass filter having a flatter and lower-loss pass characteristic over a wide passband, in which an increase in insertion loss at a frequency located between the resonance frequencies of the respective resonance modes is further reduced. Obtainable.
なお、補助入力結合電極が第2の貫通導体によって入力結合電極の長さ方向の中央よりも入力段の共振電極の他方端に近い側に接続され、同様に、補助出力結合電極が第3の貫通導体によって出力結合電極の長さ方向の中央よりも出力段の共振電極の他方端に近い側に接続されることにより、外部から入力される電気信号が補助入力結合電極を介して入力結合電極に供給され、出力結合電極から取り出される電気信号が補助出力結合電極を介して外部回路へ出力される場合においても、入力結合電極と入力段の共振電極とがインターデジタル型に結合され、出力結合電極と出力段の共振電極とがインターデジタル型に結合されることになり、磁界による結合と電界による結合とが加算された強い結合を生じさせることができる。 The auxiliary input coupling electrode is connected to the side closer to the other end of the resonance electrode of the input stage than the center in the length direction of the input coupling electrode by the second through conductor, and similarly, the auxiliary output coupling electrode is connected to the third output coupling electrode. By connecting the output coupling electrode closer to the other end of the resonance electrode of the output stage than the center in the length direction of the output coupling electrode by the through conductor, an electric signal input from the outside is input to the input coupling electrode via the auxiliary input coupling electrode. Even when an electrical signal that is supplied to the output coupling electrode and output from the output coupling electrode is output to an external circuit via the auxiliary output coupling electrode, the input coupling electrode and the resonance electrode of the input stage are coupled in an interdigital manner, and output coupling is performed. The electrode and the resonant electrode at the output stage are coupled in an interdigital manner, and a strong coupling obtained by adding the coupling by the magnetic field and the coupling by the electric field can be generated.
本発明の高周波モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、通信帯域の全域に渡って通過する信号の損失が小さい本発明のバンドパスフィルタを送信信号および受信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるため、受信感度が向上し、また、送信信号をおよび受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。よって受信感度が高く消費電力が少ない高性能な高周波モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。 According to the high-frequency module of the present invention and the wireless communication device of the present invention, the band-pass filter of the present invention with a small loss of the signal passing over the entire communication band is used for filtering the transmission signal and the reception signal. Since the attenuation of the reception signal and the transmission signal passing through the pass filter is reduced, the reception sensitivity is improved, and the amplification degree of the transmission signal and the reception signal can be reduced, so that the power consumption in the amplifier circuit is reduced. Therefore, a high-performance high-frequency module and wireless communication device with high reception sensitivity and low power consumption can be obtained.
以下、本発明のバンドパスフィルタおよびそれを用いた高周波モジュールならびにそれらを用いた無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a bandpass filter of the present invention, a high-frequency module using the same, and a wireless communication device using them will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態の第1の例)
図1は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の一例を模式的に示す外観斜視図である。図2は図1に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。図3は図1に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。図4は図1のA−A’線断面図である。
(First example of embodiment)
FIG. 1 is an external perspective view schematically showing an example of an embodiment of a bandpass filter of the present invention. FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the bandpass filter shown in FIG. FIG. 3 is a plan view schematically showing the upper and lower surfaces and layers of the bandpass filter shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
本例のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層11が積層されてなる積層体10と、積層体10の下面に配置された第1のアース電極21と、積層体10の上面に配置された第2のアース電極22と、積層体10の層間Aに横並びに配置された帯状の共振電極30a,30b,30cと、同じく積層体10の層間Aに共振電極30a,30b,30cの周囲を取り囲む環状に形成され、共振電極30a,30b,30cの一方端が接続された、環状アース電極23と、積層体10の異なる層間Bに入力段の共振電極30aに対向するように配置された帯状の入力結合電極40aと、同じく積層体10の層間Bに出力段の共振電極30bに対向するように配置された帯状の出力結合電極40bと、同じく積層体10の層間Bに環状アース電極23に対向するように配置され、誘電体層11を貫通する第1の貫通導体51a,51b,51cによって共振電極30a,30b,30cにそれぞれ接続された補助共振電極31a,31b,31cと、積層体10の更に異なる層間Cに補助共振電極31aに対向するように配置されて誘電体層11を貫通する第2の貫通導体52aによって入力段の共振電極30aに接続された補助入力結合電極41aと、同じく積層体10の層間Cに補助共振電極31bに対向するように配置されて誘電体層11を貫通する第3の貫通導体52bによって出力段の共振電極30bに接続された補助出力結合電極41bと、積層体10の上面に配置され、誘電体層11を貫通する第4の貫通導体53aによって補助入力結合電極41aに接続された入力端子電極60aと、同じく積層体10の上面に配置され、誘電体層11を貫通する第5の貫通導体53bによって補助出力結合電極41bに接続された出力端子電極60bとで構成されている。
The band-pass filter of this example has a laminated
第1のアース電極21は積層体10の下面の全面に、第2のアース電極22は積層体10の上面の入力端子電極60aおよび出力端子電極60bの周囲を除いたほぼ全面に配置されており、どちらもアース電位に接続されて、共振電極30a,30b,30cと共にストリップライン共振器を構成している。
The
帯状の共振電極30a,30b,30cは、第1のアース電極21および第2のアース電極22と共にストリップライン共振器を構成しており、それぞれ一方端が環状アース電極23に接続されてアース電位に接続されることによって1/4波長共振器として機能する。それぞれの長さは、補助共振電極31a,31b,31cと環状アース電極23との間に生じる静電容量の効果を考慮して、バンドパスフィルタの中心周波数における波長の1/4よりも短かく設定されている。例えば、中心周波数を4GHzとして誘電体層11の比誘電率を10程度とすると2〜6mm程度の長さに設定される。
The strip-shaped
また、共振電極30a,30b,30cは、積層体10の層間Aに横並びに配置されて相互にエッジ結合している。共振電極30a,30b,30c同士の間隔は小さい方が強い結合が得られるが間隔を小さくすると製造が困難になるので、例えば、0.05〜0.5mm程度に設定される。さらに、共振電極30a,30b,30cは、それぞれの一方端と他方端とが互い違いに配置されて相互にインターデジタル型に結合しており、電界による結合と磁界による結合とが加算されて、コムライン型に結合する場合と比較して強く結合している。このように共振電極30a,30b,30cを相互にエッジ結合し、且つインターデジタル型に結合することによって、それぞれの共振モードにおける共振周波数の間の周波数間隔を、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた、UWB用のバンドパスフィルタとして好適な比帯域で40%程度という広い通過帯域幅を得るのに適度なものとしている。
The
なお、共振電極30a,30b,30cをインターデジタル型に結合させ、且つ相互にブロードサイド結合させると、今度は結合が強くなりすぎて、比帯域で40%程度の通過帯域幅を実現するためには好ましくないことが検討によって分かった。
If the
環状アース電極23は、積層体10の層間Aに共振電極30a,30b,30cの周囲を取り囲む環状に形成されており、共振電極30a,30b,30cの一方端に接続されている。そして、自身がアース電位に接続されることにより、共振電極30a,30b,30cの一方端をアース電位に接続する機能を有する。環状アース電極23の存在によって、モジュール基板の中の一部の領域にバンドパスフィルタが形成されるような場合においても、インターデジタルに配置された共振電極30a,30b,30cの一方端を容易にアース電極に接続することができる。また、環状アース電極23が共振電極30a,30b,30cの周囲を環状に取り囲むことによって、共振電極30a,30b,30cから発生する電磁波の周囲への漏洩を低減することができる。この効果はモジュール基板の中の一部の領域にバンドパスフィルタが形成される場合に、モジュール基板の他の領域への悪影響を防止する上で特に有用である。さらに、環状アース電極23と補助共振電極31a,31b,31cとの間に生じる静電容量によって、共振電極30a,30b,30cの長さを短縮し、小型のバンドパスフィルタを実現する機能も有する。
The
帯状の入力結合電極40aは、共振電極30a,30b,30cが配置された層間Aとは異なる層間Bに、その全体が入力段の共振電極30aに対向するように配置されており、入力段の共振電極30aの長さ方向の半分以上に渡る領域に対向している。よって、入力結合電極40aと入力段の共振電極30aとはブロードサイド結合しており、エッジ結合する場合と比較して強く結合している。また、帯状の入力結合電極40aは補助入力結合電極41aと第2の貫通導体52aによって接続されており、入力結合電極40aと第2の貫通導体52aとの接続点71aは入力結合電極40aの長さ方向の中央よりも入力段の共振電極30aの他方端に近い側の端部に位置しており、反対側の端部は開放端とされている。そして、外部回路から入力される電気信号は、この接続点71aから入力結合電極40aに供給される。これによって、入力結合電極40aと入力段の共振電極30aとはインターデジタル型に結合しており、磁界による結合と電界による結合とが加算されて、コムライン型に結合する場合や単に容量結合する場合と比較してより強く結合している。このように、入力結合電極40aは、その全体に渡って入力段の共振電極30aとブロードサイド結合しており、且つインターデジタル型に結合しているので、入力段の共振電極30aと非常に強く結合している。
The strip-shaped
同様に、帯状の出力結合電極40bは、共振電極30a,30b,30cが配置された層間Aとは異なる層間Bに、その全体が出力段の共振電極30bに対向するように配置されており、出力段の共振電極30bの長さ方向の半分以上に渡る領域に対向している。よって、出力結合電極40bと出力段の共振電極30bとはブロードサイド結合しており、エッジ結合する場合と比較して強く結合している。また、帯状の出力結合電極40bは補助出力結合電極41bと第3の貫通導体52bによって接続されており、出力結合電極40bと第3の貫通導体52bとの接続点71bは出力結合電極40bの長さ方向の中央よりも出力段の共振電極30bの他方端に近い側の端部に位置しており、反対側の端部は開放端とされている。そして、外部回路から入力される電気信号は、この接続点71bから出力結合電極40bに供給される。これによって、出力結合電極40bと出力段の共振電極30bとはインターデジタル型に結合しており、磁界による結合と電界による結合とが加算されて、コムライン型に結合する場合や単に容量結合する場合と比較してより強く結合している。このように、出力結合電極40bは、その全体に渡って出力段の共振電極30bとブロードサイド結合しており、且つインターデジタル型に結合しているので、出力段の共振電極30bと非常に強く結合している。
Similarly, the strip-shaped
このように入力結合電極40aと入力段の共振電極30aとが非常に強く結合し、出力結合電極40bと出力段の共振電極30bとが非常に強く結合しているので、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失が大きく増加することのない、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
Thus, the
なお、入力結合電極40aおよび出力結合電極40bの形状寸法は入力段の共振電極30aおよび出力段の共振電極30bと同程度に設定されるのが好ましい。入力結合電極40aと入力段の共振電極30aとの間隔、および出力結合電極40bと出力段の共振電極30bとの間隔については、小さくすると結合は強くなるが製造上は難しくなるので、例えば、0.01〜0.5mm程度に設定される。
The
補助共振電極31a,31b,31cは、積層体10の層間Bに、それぞれ共振電極30a,30b,30cに対向する領域と環状アース電極23に対向する領域とを有するように配置され、共振電極30a,30b,30cに対向する領域が共振電極30a,30b,30cとの間に位置する誘電体層11を貫通する第1の貫通導体51a,51b,51cによって共振電極30a,30b,30cの他方端側に接続されている。環状アース電極23に対向する領域において環状アース電極23との間に静電容量が発生し、これによって共振電極30a,30b,30cの長さを短縮することができるため、これによって小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
The auxiliary
また、補助共振電極31a,31b,31cはそれぞれ共振電極30a,30b,30cの他方端部分に接続されて、そこから共振電極30a,30b,30cの一方端と反対側に向かって延出されていることから、後に詳しく述べるように、入力段の共振電極30aおよびそれに接続された補助共振電極31aの接合体と、入力結合電極40aおよびそれに接続された補助入力結合電極41aの接合体とが、全体的にブロードサイド結合し、且つインターデジタル型に結合することによって非常に強く結合し、同様に、出力段の共振電極30bおよびそれに接続された補助共振電極31bの接合体と、出力結合電極40bおよびそれに接続された補助出力結合電極41bの接合体とが全体的にブロードサイド結合し、且つインターデジタル型に結合することによって非常に強く結合することを可能にしている。
The
補助共振電極31a,31b,31cと環状アース電極23との対向部の面積は、必要な大きさと得られる静電容量との兼ね合いから、例えば、0.01〜3mm2程度に設定される。補助共振電極31a,31b,31cと環状アース電極23との対向部の間隔は小さい方が大きな静電容量を生じさせることができるが製造上は難しくなるので、例えば、0.01〜0.5mm程度に設定される。
The area of the facing portion between the auxiliary
補助入力結合電極41aは帯状であり、入力結合電極40aおよび出力結合電極40bが配置された層間Bとは異なる層間Cに、入力段の共振電極30aに接続された補助共振電極31aに対向する領域と、入力結合電極40aに対向する領域とを有するように配置され、入力結合電極40aに対向する領域が入力結合電極40aとの間に位置する誘電体層11を貫通する第2の貫通導体52aによって入力結合電極40aに接続されている。これによって、入力結合電極40aに接続された補助入力結合電極41aと、入力段の共振電極30aに接続された補助共振電極31aとがブロードサイド結合し、この結合が入力結合電極40aと入力段の共振電極30aとの間の結合に加算されるため、全体としてより強い結合となる。
The auxiliary
さらに、補助入力結合電極41aの長さ方向における第2の貫通導体52aに接続された側と反対側の端部が第4の貫通導体53aによって積層体10の上面に配置された入力端子電極60aに接続されていることから、入力段の共振電極30aおよびそれに接続された補助共振電極31aの接合体と、入力結合電極40aおよびそれに接続された補助入力結合電極41aの接合体とが、全体的にインターデジタル型に結合することになるので、磁界による結合と電界による結合とが加算された強い結合となる。よって、補助入力結合電極41aの長さ方向において、入力結合電極40aに接続される側と同じ側で入力端子電極60aに接続される場合と比較して、より強い結合を実現することができる。
Further, an
補助出力結合電極41bは帯状であり、入力結合電極40aおよび出力結合電極40bが配置された層間Bとは異なる層間Cに、出力段の共振電極30bに接続された補助共振電極31bに対向する領域と、出力結合電極40bに対向する領域とを有するように配置され、出力結合電極40bに対向する領域が出力結合電極40bとの間に位置する誘電体層11を貫通する第3の貫通導体52bによって出力結合電極40bに接続されている。これによって、出力結合電極40bに接続された補助出力結合電極41bと、出力段の共振電極30bに接続された補助共振電極31bとがブロードサイド結合し、この結合が出力結合電極40bと出力段の共振電極30bとの間の結合に加算されるため、全体としてより強い結合となる。
The auxiliary
さらに、補助出力結合電極41bの長さ方向における第3の貫通導体52bに接続された側と反対側の端部が第5の貫通導体53bによって積層体10の上面に配置された出力端子電極60bに接続されていることから、出力段の共振電極30bおよびそれに接続された補助共振電極31bの接合体と、出力結合電極40bおよびそれに接続された補助出力結合電極41bの接合体とが、全体的にインターデジタル型に結合することになるので、磁界による結合と電界による結合とが加算された強い結合となる。よって、補助出力結合電極41bの長さ方向において、出力結合電極40bに接続される側と同じ側で出力端子電極60bに接続される場合と比較して、より強い結合を実現することができる。
Further, an
このように、入力段の共振電極30aおよびそれに接続された補助共振電極31aの接合体と、入力結合電極40aおよびそれに接続された補助入力結合電極41aの接合体とが、全体的にブロードサイド結合し、且つインターデジタル型に結合することによって非常に強く結合し、同様に、出力段の共振電極30bおよびそれに接続された補助共振電極31bの接合体と、出力結合電極40bおよびそれに接続された補助出力結合電極41bの接合体とが全体的にブロードサイド結合し、且つインターデジタル型に結合することによって非常に強く結合するので、非常に広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失の増加がさらに小さくなり、広い通過帯域の全域に渡ってより平坦でより低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
As described above, the joint of the input
なお、補助入力結合電極41aおよび補助出力結合電極41bの幅は、例えば、入力結合電極40aおよび出力結合電極40bと同程度に設定され、補助入力結合電極41aおよび補助出力結合電極41bの長さは、例えば、補助共振電極31a,31bの長さよりも若干長めに設定される。補助入力結合電極41aおよび補助出力結合電極41bと補助共振電極31a,31bとの間の間隔は、小さい方が強い結合を生じさせる点で望ましいが製造上は難しくなるので、例えば、0.01〜0.5mm程度に設定される。
Note that the widths of the auxiliary
このようにして、本例のバンドパスフィルタによれば、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた比帯域で40%という非常に広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有する、高性能でUWB用フィルタとして好適に使用可能なバンドパスフィルタを得ることができる。 Thus, according to the band-pass filter of this example, a very wide passband of 40% in a ratio band far exceeding the range that could be realized by a filter using a conventional quarter wavelength resonator. It is possible to obtain a high-performance band-pass filter that can be suitably used as a UWB filter and has a flat and low-loss pass characteristic over the entire area.
(実施の形態の第2の例)
図5は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の他の例を模式的に示す外観斜視図である。図6は図5に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。図7は図5に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。図8は図5のA−A’線断面図である。なお、本例においては前述した第1の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
(Second example of embodiment)
FIG. 5 is an external perspective view schematically showing another example of the embodiment of the band-pass filter of the present invention. 6 is a schematic exploded perspective view of the bandpass filter shown in FIG. FIG. 7 is a plan view schematically showing the upper and lower surfaces and layers of the bandpass filter shown in FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. Note that in this example, only differences from the first example described above will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
本例のバンドパスフィルタにおける特徴的な部分は、共振電極30a,30b,30cおよび環状アース電極23が配置された層間Aに対して補助共振電極31a,31b,31cが配置された層間Bと反対側に位置する層間Dに、共振電極30a,30b,30cに対向する領域と環状アース電極23に対向する領域とを有するように配置され、共振電極30a,30b,30cに対向する領域が共振電極30a,30b,30cとの間に位置する誘電体層11を貫通する第6の貫通導体54a,54b,54cによって共振電極30a,30b,30cの他方端側に接続された第2の補助共振電極32a,32b,32cが配置されていることである。
The characteristic part of the band-pass filter of this example is opposite to the layer B where the
これによって、補助共振電極31a,31b,31cと環状アース電極23との間の静電容量に、第2の補助共振電極32a,32b,32cと環状アース電極23との間の静電容量が加算されるので、共振電極30a,30b,30cの開放端とアース電位との間の静電容量がさらに増加し、共振電極30a,30b,30cの長さをさらに短縮することができるので、より小型のバンドパスフィルタを得ることができる。また、共振電極30a,30b,30cの開放端とアース電位との間の静電容量を増加させない場合は、前述した本発明の実施の形態の第1の例のバンドパスフィルタと比較して、補助共振電極31a,31b,31cおよび第2の補助共振電極32a,32b,32cの平面形状を小さくできるため、この場合においても、より小型のバンドパスフィルタを得ることができる。第2の補助共振電極32a,32b,32cと環状アース電極23との対向部の面積は、必要な大きさと得られる静電容量との兼ね合いから、例えば、0.01〜3mm2程度に設定される。第2の補助共振電極32a,32b,32cと環状アース電極23との対向部の間隔は小さい方が大きな静電容量を生じさせることができるが製造上は難しくなるので、例えば、0.01〜0.5mm程度に設定される。
As a result, the capacitance between the second
このように、本例のバンドパスフィルタによれば、前述した本発明の実施の形態の第1の例のバンドパスフィルタと比較して、より小型のバンドパスフィルタを得ることができる。 Thus, according to the bandpass filter of this example, a smaller bandpass filter can be obtained as compared with the bandpass filter of the first example of the embodiment of the present invention described above.
(実施の形態の第3の例)
図9は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態のさらに他の例を模式的に示す外観斜視図である。図10は図9に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。図11は図9に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。図12は図9のA−A’線断面図である。なお、本例においては前述した例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
(Third example of embodiment)
FIG. 9 is an external perspective view schematically showing still another example of the embodiment of the band-pass filter of the present invention. FIG. 10 is a schematic exploded perspective view of the bandpass filter shown in FIG. FIG. 11 is a plan view schematically showing upper and lower surfaces and layers of the bandpass filter shown in FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In this example, only points different from the above-described example will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
本例のバンドパスフィルタにおける特徴的な部分は、補助入力結合電極41a,補助出力結合電極41bが配置された層間Cに対して、入力結合電極40a,出力結合電極40b,補助共振電極31a,31b,31cが配置された層間Bと反対側に位置する積層体10の層間Eに、
その一部が補助入力結合電極41aに対向する第1の入力結合強化電極81a、およびその一部が補助出力結合電極41bに対向する第1の出力結合強化電極81bが配置されており、さらに、第1の入力結合強化電極81a,第1の出力結合強化電極81bが配置された層間Eに対して、補助入力結合電極41a,補助出力結合電極41bが配置された層間Cと反対側に位置する積層体10の層間Fに、その一部が第1の入力結合強化電極81aに対向する第2の補助入力結合電極42a、およびその一部が第1の出力結合強化電極81bに対向する第2の補助出力結合電極42bが配置されており、さらに、第2の補助入力結合電極42a,第2の補助出力結合電極42bが配置された層間Fに対して、第1の入力結合強化電極81a,第1の出力結合強化電極81bが配置された層間Eと反対側に位置する積層体10の層間Gに、その一部が第2の補助入力結合電極42aに対向する第2の入力結合強化電極82a、およびその一部が第2の補助出力結合電極42bに対向する第2の出力結合強化電極82bが配置されていることである。
A characteristic part of the bandpass filter of this example is that the
A first input
また、第2の補助入力結合電極42aは、補助入力結合電極41aと入力端子電極60aとを接続する第4の貫通導体53aに接続されており、第2の補助出力結合電極42bは、補助出力結合電極41bと出力端子電極60bとを接続する第5の貫通導体53bに接続されている。そして、第1の入力結合強化電極81aおよび第2の入力結合強化電極82aは第7の貫通導体55aによって、入力段の共振電極30aに接続された補助共振電極31aに接続されており、第1の出力結合強化電極81bおよび第2の出力結合強化電極82bは第8の貫通導体55bによって、出力段の共振電極30bに接続された補助共振電極31bに接続されている。
The second auxiliary
このような構成を有する本例のバンドパスフィルタによれば、第1の入力結合強化電極81aおよび第2の入力結合強化電極82aと補助入力結合電極41aおよび第2の補助入力結合電極42aとの結合が、入力結合電極40aおよび補助入力結合電極41aと入力段の共振電極30aおよびそれに接続された補助共振電極31aとの結合に加算されて、より強い結合になる。同様に、第1の出力結合強化電極81bおよび第2の出力結合強化電極82bと補助出力結合電極41bおよび第2の補助出力結合電極42bとの結合が、出力結合電極40bおよび補助出力結合電極41bと出力段の共振電極30bおよびこれに接続された補助共振電極31bとの結合に加算されて、より強い結合になる。これによって、非常に広い通過帯域幅であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失の増加がさらに小さくなり、非常に広い通過帯域の全域に渡ってより平坦でより低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
According to the bandpass filter of this example having such a configuration, the first input
(実施の形態の第4の例)
図13は本発明のバンドパスフィルタを用いた高周波モジュール80およびそれを用いた無線通信機器85の構成例を示すブロック図である。
(Fourth example of embodiment)
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a high-
本発明の高周波モジュール80は、媒体アクセス制御を行なうMAC(Medium Access Control)IC81と、それに接続された、マルチバンドのOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号の送受信を行なうPHY(physical layer)IC82と、それに接続されたバンドパスフィルタ83とによって構成されており、このバンドパスフィルタ83にアンテナ84を接続することによって本発明の無線通信機器85が構成される。PHY IC82から出力された送信信号は、バンドパスフィルタ83を通過する際に通信帯域以外の周波数の信号が減衰されてアンテナ84から送信される。また、アンテナ84で受信された受信信号は、バンドパスフィルタ83を通過する際に通信帯域以外の周波数の信号が減衰されてPHY ICに入力される。
The high-
本発明の高周波モジュール80および無線通信機器85によれば、通信帯域の全域に渡って通過する信号の損失が小さい本発明のバンドパスフィルタを送信信号および受信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるため、受信感度が向上し、また、送信信号をおよび受信信号の増幅度を小さくすることができるため増幅回路における消費電力が少なくなる。よって、受信感度が高く消費電力が少ない高性能な高周波モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
According to the high-
本発明のバンドパスフィルタにおいて、誘電体層11の材質としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、BaTiO3,Pb4Fe2Nb2O12,TiO2などの誘電体セラミック材料と、B2O3,SiO2,Al2O3,ZnOなどのガラス材料とからなり、800〜1200℃程度の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられる。また、誘電体層11の厚みとしては、例えば0.01〜0.1mm程度に設定される。
In the band-pass filter of the present invention, as the material of the
上述した各種の電極および貫通導体の材質としては、例えば、Ag,Ag−Pd,Ag−Pt等のAg合金を主成分とする導電材料やCu系,W系,Mo系,Pd系導電材料等が好適に用いられる。各種の電極の厚みは、例えば0.001〜0.2mmに設定される。 Examples of the materials for the various electrodes and through conductors described above include conductive materials mainly composed of Ag alloys such as Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, Cu-based, W-based, Mo-based, and Pd-based conductive materials. Are preferably used. The thickness of various electrodes is set to 0.001 to 0.2 mm, for example.
本発明のバンドパスフィルタは、例えば、次のようにして作製できる。まず、セラミック原料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して泥漿状にするとともに、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて貫通導体となる貫通孔を形成し、Ag,Ag−Pd,Au,Cu等の導体ペーストを充填することで貫通導体を形成する。次に、セラミックグリーンシートに印刷法を用いて上述した各種の電極を形成する。次に、これらを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着し、800〜1050℃で焼成することにより作製される。 The bandpass filter of the present invention can be manufactured, for example, as follows. First, an appropriate organic solvent or the like is added to and mixed with the ceramic raw material powder to form a slurry, and a ceramic green sheet is formed by a doctor blade method. Next, a through hole to be a through conductor is formed in the obtained ceramic green sheet using a punching machine or the like, and a through conductor is formed by filling a conductor paste such as Ag, Ag-Pd, Au, Cu or the like. Next, the various electrodes described above are formed on the ceramic green sheet using a printing method. Next, these are laminated, pressure-bonded using a hot press device, and fired at 800 to 1050 ° C.
(変形例)
本発明は上述した実施の形態の第1〜第4の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更,改良が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the first to fourth examples of the embodiment described above, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した実施の形態の例においては、入力端子電極60aおよび出力端子電極60bを備えた例を示したが、モジュール基板の中の一領域にバンドパスフィルタが形成される場合は入力端子電極60aおよび出力端子電極60bは必ずしも必要ない。
For example, in the example of the above-described embodiment, an example in which the
さらに、上述した実施の形態の例においては、入力結合電極40a,出力結合電極40b,補助共振電極31a,31b,31cが、積層体10の同じ層間Bに配置された例を示したが、入力結合電極40aおよび出力結合電極40bと補助共振電極31a,31b,31cとが、積層体10の異なる層間に配置されるようにしてもよく、入力結合電極40aと出力結合電極40bとが積層体10の異なる層間に配置されるようにしてもよく、補助共振電極31a,31b,31c同士が積層体10の異なる層間に配置されるようにしても構わない。
Furthermore, in the example of the above-described embodiment, an example in which the
またさらに、上述した実施の形態の例においては、補助入力結合電極41aおよび補助出力結合電極41bが積層体10の同じ層間Cに配置された例を示したが、補助入力結合電極41aと補助出力結合電極41bとが積層体10の異なる層間に配置されるようにしても構わない。
Furthermore, in the example of the above-described embodiment, the example in which the auxiliary
さらにまた、上述した実施の形態の例においては、3つの共振電極30a,30b,30cを電磁界結合させてバンドパスフィルタを構成した例を示したが、例えば、2つ或いは4つ以上の共振電極を電磁界結合させてバンドパスフィルタを構成しても構わない。要求される電気特性および許容される形状寸法に応じて選択することができる。
Furthermore, in the example of the above-described embodiment, the example in which the band-pass filter is configured by electromagnetically coupling the three
またさらに、上述した実施の形態の例においては、積層体10の下面に第1のアース電極21を配置し、積層体10の上面に第2のアース電極22を配置した例を示したが、例えば、第1のアース電極21の下にさらに誘電体層を配置しても構わないし、第2のアース電極22の上にさらに誘電体層を配置しても構わない。
Furthermore, in the example of the embodiment described above, the example in which the
さらにまた、上述した実施の形態の例においては、媒体アクセス制御を行なうMAC IC81と、それに接続された、PHY IC82と、それに接続されたバンドパスフィルタ83とによって構成された高周波モジュール80の例を示したが、MAC IC81とPHY IC82とが一体化した1チップICを用いても構わない。また、例えば、PHY IC82およびそれに接続されたバンドパスフィルタ83のみによって高周波モジュールを構成し、それにMAC IC81およびアンテナ84を接続することによって無線通信機器85を構成するようにしても構わない。
Furthermore, in the example of the above-described embodiment, an example of the
またさらに、UWBに用いられるバンドパスフィルタを例示してこれまで説明を行なってきたが、広帯域を要求される他の用途においても本発明のバンドパスフィルタが有効であることは言うまでもない。 Furthermore, although the band pass filter used for UWB has been described above as an example, it goes without saying that the band pass filter of the present invention is effective in other applications that require a wide band.
次に、本発明の電子部品の具体例について説明する。 Next, specific examples of the electronic component of the present invention will be described.
図1〜図5に示す構造を有するバンドパスフィルタの電気特性を有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。算出条件は、物性値としては、誘電体層11の比誘電率=9.4,誘電体層11の誘電正接=0.0005,各種電極の導電率=3.0×107S/mとした。形状寸法としては、共振電極30a,30b,30cは幅0.4mm,長さ2.9mmとし、隣り合う共振電極同士の間隔は0.13mmとした。入力結合電極40aおよび出力結合電極40bは幅0.3mm,長さ2.5mmとし、補助入力結合電極41aおよび補助出力結合電極41bは幅0.3mm,長さ1.45mmとした。補助共振電極31a,31b,31cは、共振電極30a,30b,30cの他方端から0.3mm離れた場所に配置した幅0.45mm,長さ0.8mmの矩形と、それから共振電極30a,30b,30cに向かう幅0.2mm,長さ0.4mmの矩形とを接合した形状とした。入力端子電極60aおよび出力端子電極60bは一辺が0.3mmの正方形とし、第2のアース電極22との間隔は0.2mmとした。第1のアース電極21,第2のアース電極22,環状アース電極23の外形は幅3mm,長さ5mmとし、環状アース電極23の開口部は幅2.4mm,長さ3mmとした。バンドパスフィルタ全体の形状は幅3mm,長さ5mm,厚み0.91mmとし、厚み方向の中央に層間Aが位置するようにした。層間Aと層間Bとの間、および層間Bと層間Cとの間の間隔はそれぞれ0.065mmとした。各種電極の厚みは0.01mmとし、各種貫通導体の直径は0.1mmとした。
Electrical characteristics of the bandpass filter having the structure shown in FIGS. 1 to 5 were calculated by simulation using a finite element method. The calculation conditions were as follows: the relative dielectric constant of the
図16はそのシミュレーション結果を示すグラフであり、横軸は周波数,縦軸は損失を表しており、通過特性(S21)と反射特性(S11)を示している。図16に示すグラフによれば、通過特性(S21)において、従来の1/4波長共振器を用いたフィルタで実現されていた領域よりも遙かに広い、比帯域で40%に相当する3.2GHz〜4.7GHzの周波数範囲で1.5dB未満の損失となっている。このように、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失である優れた通過特性が得られており、本発明の有効性が確認できた。 FIG. 16 is a graph showing the simulation results, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents loss, and shows the transmission characteristic (S21) and the reflection characteristic (S11). According to the graph shown in FIG. 16, the pass characteristic (S21) is far wider than the area realized by the filter using the conventional quarter wavelength resonator, which is equivalent to 40% in the specific band. The loss is less than 1.5 dB in the frequency range of GHz to 4.7 GHz. In this way, excellent pass characteristics that are flat and have low loss over the entire wide passband were obtained, and the effectiveness of the present invention was confirmed.
10:積層体
11:誘電体層
21:第1のアース電極
22:第2のアース電極
23:環状アース電極
30a,30b,30c:共振電極
31a,31b,31c:補助共振電極
40a:入力結合電極
40b:出力結合電極
41a:補助入力結合電極
41b:補助出力結合電極
51a,51b,51c:第1の貫通導体
52a:第2の貫通導体
52b:第3の貫通導体
80:高周波モジュール
85:無線通信機器
10: Laminate
11: Dielectric layer
21: First ground electrode
22: Second ground electrode
23: Ring earth electrode
30a, 30b, 30c: Resonant electrode
31a, 31b, 31c: auxiliary resonant electrodes
40a: Input coupling electrode
40b: Output coupling electrode
41a: Auxiliary input coupling electrode
41b: Auxiliary output coupling electrode
51a, 51b, 51c: first through conductor
52a: second through conductor
52b: Third through conductor
80: High-frequency module
85: Wireless communication equipment
Claims (3)
該積層体の下面に配置された、アース電位に接続される第1のアース電極と、
前記積層体の上面に配置された、アース電位に接続される第2のアース電極と、
前記積層体の任意の一つの層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端がアース電位に接続されて1/4波長共振器として機能する帯状の複数の共振電極と、
前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間に配置された、前記複数の共振電極のうち入力段の共振電極と電磁界結合する帯状の入力結合電極と、
前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間に配置された、前記複数の共振電極のうち出力段の共振電極と電磁界結合する帯状の出力結合電極と、
前記一つの層間に前記複数の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、前記複数の共振電極の前記一方端が接続された、アース電位に接続される環状アース電極と、
前記複数の共振電極の各々に対応して、前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間に前記環状アース電極に対向する領域と前記共振電極に対向する領域とを有するように配置され、前記共振電極に対向する領域が前記共振電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第1の貫通導体によって前記共振電極の前記他方端側に接続された補助共振電極と、
前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間とさらに異なる層間に、前記複数の補助共振電極のうち前記入力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と、前記入力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記入力結合電極に対向する領域が、前記入力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第2の貫通導体によって、前記入力結合電極の長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助入力結合電極と、
前記積層体の前記一つの層間とは異なる層間とさらに異なる層間に、前記複数の補助共振電極のうち前記出力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と、前記出力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記出力結合電極に対向する領域が、前記出力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第3の貫通導体によって、前記出力結合電極の長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助出力結合電極とを備え、
前記複数の共振電極は、それぞれの前記一方端と他方端とが互い違いに配置されており、前記入力結合電極は、前記入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路から入力される電気信号が供給される位置が長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側とされており、
前記出力結合電極は、前記出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路へ出力される電気信号が取り出される位置が長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側とされていることを特徴とするバンドパスフィルタ。 A laminate in which a plurality of dielectric layers are laminated;
A first ground electrode disposed on the lower surface of the laminate and connected to a ground potential;
A second ground electrode disposed on the top surface of the laminate and connected to a ground potential;
A plurality of strip-shaped resonance electrodes which are arranged side by side so as to be electromagnetically coupled to each other between any one layer of the laminate, each having one end connected to a ground potential and functioning as a quarter wavelength resonator; ,
A band-shaped input coupling electrode that is electromagnetically coupled to the resonance electrode of the input stage among the plurality of resonance electrodes, disposed between layers different from the one layer of the laminate,
A band-shaped output coupling electrode that is disposed between different layers from the one layer of the laminate, and is electromagnetically coupled to an output stage resonance electrode among the plurality of resonance electrodes ;
An annular earth electrode connected to earth potential, formed in an annular shape surrounding the plurality of resonance electrodes between the one layer, and connected to the one end of the plurality of resonance electrodes;
Corresponding to each of the plurality of resonance electrodes, the multilayer body is disposed so as to have a region facing the annular ground electrode and a region facing the resonance electrode between layers different from the one layer of the laminate, An auxiliary resonant electrode connected to the other end side of the resonant electrode by a first through conductor penetrating the dielectric layer located between the resonant electrode and a region facing the resonant electrode;
A region facing the auxiliary resonance electrode connected to the resonance electrode of the input stage among the plurality of auxiliary resonance electrodes, between the different layer from the one layer of the stacked body and further different layers, and the input coupling electrode A region facing the input coupling electrode, and a region facing the input coupling electrode is formed by a second through conductor penetrating the dielectric layer located between the input coupling electrode and the input coupling electrode. An auxiliary input coupling electrode connected to the side closer to the other end of the resonance electrode of the input stage than the center in the length direction;
A region facing the auxiliary resonance electrode connected to the resonance electrode of the output stage among the plurality of auxiliary resonance electrodes, between the different layer from the one layer of the laminate and a different layer, and the output coupling electrode A region facing the output coupling electrode, and a region facing the output coupling electrode is formed by a third through conductor penetrating the dielectric layer located between the output coupling electrode and the output coupling electrode. e Bei and than the center in the length direction are connected to the side close to the other end of the resonance electrode of the output-stage auxiliary output coupling electrode,
The plurality of resonance electrodes are alternately arranged at the one end and the other end, and the input coupling electrode is opposed to a region extending over half the length direction of the resonance electrode of the input stage. And the position where the electric signal input from the external circuit is supplied is closer to the other end of the resonance electrode of the input stage than the center in the length direction,
The output coupling electrode is disposed so as to face a region extending over half the length direction of the resonance electrode of the output stage, and the position from which the electric signal output to the external circuit is taken out from the center in the length direction. The band-pass filter is characterized in that it is on the side closer to the other end of the resonance electrode of the output stage.
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