JP4949213B2 - BANDPASS FILTER, HIGH FREQUENCY MODULE USING SAME, AND RADIO COMMUNICATION DEVICE USING THE SAME - Google Patents
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Description
本発明は、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 band-pass filter having a very wide pass band that can be suitably used particularly for UWB (Ultra Wide Band), 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 in a short distance of about 10 m. For example, according to the US FCC (Federal Communication Commission) regulation, a frequency band of 3.1 to 10.6 GHz is realized. It is planned to be used. 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 wide band 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 Document 1 has a problem that the passband width is too wide. That is, UWB finally uses the frequency band of 3.1 GHz to 10.6 GHz, but initially it is planned to use the frequency band of 3.1 GHz to 4.9 GHz, which is 45% in the specific band. . Therefore, a filter used for this is required to have a pass bandwidth of about 40% in a specific band. Moreover, it is necessary to consider the influence between W-LAN (802.11.a), and attenuation at 5.15 GHz is required. Therefore, the bandpass filter proposed in Non-Patent Document 1 having a characteristic that the passband width exceeds 100% in the specific band cannot be used because the passband width is too wide.
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 Patent Document 1 is intended to be widened, it is 10 in a specific band. It was less than%. Therefore, it could not be used as a UWB band-pass filter that requires a wide pass bandwidth corresponding to 40% of the specific band.
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 wireless communication device using the same.
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平行に配置された、少なくとも入力段共振電極と出力段共振電極とを含む1/2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に配置された、前記複数の共振電極を取り囲む環状アース電極と、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の入力側結合電極と、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の入力側結合電極と、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に前記環状アース電極と対向するように配置され、前記複数の共振電極の各々の一方端および他方端と貫通導体を介して接続された複数の補助共振電極とを備え、前記第1の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の一方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第1の信号入力点を有するとともに、前記第2の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の他方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第2の信号入力点を有し、前記出力段共振電極の一方端または他方端に信号出力点を有しており、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、信号が入力される第1の入力点と、前記第1の信号入力点に貫通導体を介して接続された第1の接続点と、前記入力段共振電極の前記一方端に接続された第1の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第1の補助入力側結合電極と、信号が入力される第2の入力点と、前記第2の信号入力点に貫通導体を介して接続された第2の接続点と、前記入力段共振電極の前記他方端に接続された第2の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第2の補助入力側結合電極とをさらに備え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 A half-wavelength resonance including a second ground electrode connected to a ground potential and at least an input stage resonance electrode and an output stage resonance electrode arranged in parallel between one layer of the laminate. A plurality of strip-shaped resonance electrodes functioning as a container, an annular earth electrode surrounding the plurality of resonance electrodes, disposed between the one layer of the multilayer body, and an interlayer above the one layer of the multilayer body A first input side coupling electrode that is electromagnetically coupled to one end side region on one end side from the center in the length direction of the input stage resonance electrode, and the length of the input stage resonance electrode The other end side area of the other end side from the center of the direction A second input-side coupling electrode facing and electromagnetically coupled to each other, and disposed between the upper layer of the multilayer body so as to face the annular ground electrode, and each of the plurality of resonance electrodes A plurality of auxiliary resonance electrodes connected to one end and the other end via through conductors, and the total length of the input stage resonance electrode from one end of the input stage resonance electrode of the first input side coupling electrodes. The first signal input point is provided in a region opposite to the region up to ¼, and the entire length of the input stage resonance electrode is one of the second input side coupling electrodes from the other end of the input stage resonance electrode. / 4 to the region facing the region has a second signal input points, and have a signal output point on one end or the other end of the output-stage resonance electrode, the one of layers of the laminate Placed between the upper layers A first input point, a first connection point connected to the first signal input point through a through conductor, and a first auxiliary resonance connected to the one end of the input stage resonance electrode. A first auxiliary input-side coupling electrode having a region facing the electrode, a second input point to which a signal is input, and a second connection connected to the second signal input point through a through conductor those points and, wherein said second Rukoto further comprise an auxiliary input coupling electrode having a region facing the second auxiliary resonance electrode connected to the other end of said input-stage resonance electrode It is.
さらに、上記構成において、前記第1の入力側結合電極および前記第2の入力側結合電極が配置された層間と同一の層間に配置された、前記出力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の出力側結合電極と、前記出力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の出力側結合電極とを備えていることを特徴とするものである。 Further, in the above configuration, one of the output stage resonance electrodes arranged in the same layer as the layer where the first input side coupling electrode and the second input side coupling electrode are arranged from the center in the length direction. A first output-side coupling electrode that electromagnetically couples opposite to one end-side region on the end side; and an electromagnetic field opposite to the other end-side region on the other end side from the center in the length direction of the output stage resonance electrode. And a second output-side coupling electrode to be coupled.
またさらに、上記構成において、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、一端側に前記出力段共振電極の一方端と接続された第3の前記補助共振電極と対向する領域を有し、前記第1の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の一方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内と貫通導体を介して他端が接続された第1の補助出力側結合電極と、一端側に前記出力段共振電極の他方端と接続された第4の前記補助共振電極と対向する領域を有し、前記第2の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の他方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する
領域内と貫通導体を介して他端が接続された第2の補助出力側結合電極とを備えていることを特徴とするものである。
Still further, in the above-described configuration, the third auxiliary resonance electrode is arranged between the upper layers of the multilayer body and connected to one end of the output stage resonance electrode on one end side. The first output-side coupling electrode has a region that is opposite to the region from one end of the output stage resonance electrode to ¼ of the total length of the output stage resonance electrode, and the other through a through conductor. A first auxiliary output side coupling electrode having an end connected thereto, and a region facing one end side of the fourth auxiliary resonance electrode connected to the other end of the output stage resonance electrode, and the second output A second auxiliary output in which the other end of the side coupling electrode is connected to a region facing the region from the other end of the output stage resonant electrode to ¼ of the total length of the output stage resonant electrode via a through conductor. And a side coupling electrode.
また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平行に配置された、少なくとも入力段共振電極と出力段共振電極とを含む1/2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に配置された、前記複数の共振電極を取り囲む環状アース電極と、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の入力側結合電極と、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の入力側結合電極と、前記出力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の出力側結合電極と、前記出力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の出力側結合電極と、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に前記環状アース電極と対向するように配置され、前記複数の共振電極の各々の一方端および他方端と貫通導体を介して接続された複数の補助共振電極とを備え、前記第1の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の一方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第1の信号入力点を有するとともに、前記第2の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の他方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第2の信号入力点を有し、前記第1の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の一方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に信号出力点を有しており、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、信号が入力される第1の入力点と、前記第1の信号入力点に貫通導体を介して接続された第1の接続点と、前記入力段共振電極の前記一方端に接続された第1の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第1の補助入力側結合電極と、信号が入力される第2の入力点と、前記第2の信号入力点に貫通導体を介して接続された第2の接続点と、前記入力段共振電極の前記他方端に接続された第2の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第2の補助入力側結合電極とをさらに備え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 disposed on the lower surface of the laminated body and connected to a ground potential, and the laminated body. A ½ wavelength including a second ground electrode connected to the ground potential disposed on the upper surface and at least an input stage resonant electrode and an output stage resonant electrode disposed in parallel between one layer of the laminate. A plurality of strip-shaped resonance electrodes functioning as resonators, an annular ground electrode disposed between the one layer of the multilayer body, and surrounding the plurality of resonance electrodes, and above the one layer of the multilayer body A first input-side coupling electrode that is disposed between the layers and that is electromagnetically coupled to one end side region on one end side from the center in the length direction of the input-stage resonance electrode; and a length of the input-stage resonance electrode The other end side of the other end side from the center in the vertical direction A second input-side coupling electrode that is electromagnetically coupled opposite the region, and a first output that is electromagnetically coupled opposite one region on one end side from the center in the length direction of the output stage resonance electrode A side coupling electrode, a second output side coupling electrode that is electromagnetically coupled opposite the other end side region from the center in the length direction of the output stage resonance electrode, and the one layer of the multilayer body A plurality of auxiliary resonance electrodes, which are arranged so as to face the annular ground electrode between the upper layers, and are connected to one end and the other end of each of the plurality of resonance electrodes via through conductors, The first input-side coupling electrode has a first signal input point in a region facing a region from one end of the input stage resonant electrode to a quarter of the total length of the input stage resonant electrode, The other end of the input stage resonance electrode among the two input side coupling electrodes A second signal input point in a region facing up to ¼ of the entire length of the input stage resonance electrode, and from one end of the output stage resonance electrode among the first output side coupling electrodes. and have a signal output point in a region a region opposed to the 1/4 of the total length of the output stage resonance electrode, than the one of layers of the laminate arranged on the upper side of the interlayer, the signal is input A first input point connected to the first signal input point via a through conductor, and the first auxiliary connected to the one end of the input stage resonance electrode A first auxiliary input-side coupling electrode having a region facing the resonance electrode; a second input point to which a signal is input; and a second input point connected to the second signal input point through a through conductor Opposing to the connection point and the second auxiliary resonant electrode connected to the other end of the input stage resonant electrode The second further comprise an auxiliary input coupling electrode having a that region is characterized in Rukoto.
本発明の高周波モジュールは、上記各構成のいずれかのバンドパスフィルタを備えていることを特徴とするものである。 A high-frequency module according to the present invention is characterized by including any of the bandpass filters having the above-described configurations.
本発明の無線通信機器は、上記各構成のいずれかのバンドパスフィルタを含むRF部と、該RF部に接続されたベースバンド部と、前記RF部に接続されたアンテナとを備えていることを特徴とするものである。 A wireless communication device of the present invention includes an RF unit including the bandpass filter having any one of the above-described configurations, a baseband unit connected to the RF unit, and an antenna connected to the RF unit. It is characterized by.
本発明によれば、第1および第2の入力側結合電極と入力段共振電極とがインターデジタル型に結合するため、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、当該通過帯域全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有することができる。また、本発明によれば、貫通導体によって複数の共振電極の一方端および他方端にそれぞれ接続された複数の補助共振電極を備え、この複数の補助共振電極が環状アース電極と対向するように配置されているので、それぞれ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。 According to the present invention, since the first and second input side coupling electrodes and the input stage resonance electrode are coupled in an interdigital manner, the coupling by the magnetic field and the coupling by the electric field are added to produce a strong coupling. As a result, even with a wide pass band far exceeding the range that can be realized with a filter using a conventional quarter wavelength resonator, a flat and low-loss pass characteristic is obtained over the entire pass band. Can have. In addition, according to the present invention, a plurality of auxiliary resonance electrodes connected to one end and the other end of each of the plurality of resonance electrodes by through conductors are provided so that the plurality of auxiliary resonance electrodes face the annular ground electrode. As a result, an electrostatic capacity is generated between the two opposing portions, so that the length of each resonance electrode can be shortened, and a small bandpass filter can be obtained.
ここで、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、一端側に前記入力段共振電極の一方端と接続された補助共振電極と対向する領域を有し、一端に信号が入力される入力点を有するとともに他端に前記第1の信号入力点と貫通導体を介して接続された接続点を有する第1の補助入力側結合電極と、一端側に前記入力段共振電極の他方端と接続された補助共振電極と対向する領域を有し、一端に信号が入力される入力点を有するとともに他端に前記第2の信号入力点と貫通導体を介して接続された接続点を有する第2の補助入力側結合電極とを備えているときには、入力段補助共振電極と補助入力側結合電極との間に電磁界結合が生じて、入力段共振電極と入力側結合電極との間の電磁界結合に加算される。これによって、第1および第2の入力側結合電極と入力段共振電極との間の電磁界結合がさらに強まるので、広い通過帯域の全域に渡ってより平坦な通過特性を有することができる。 Here, a region facing the auxiliary resonant electrode connected to one end of the input stage resonant electrode is disposed on one end side, disposed between layers above the one layer of the laminate, and a signal is disposed on one end. A first auxiliary input-side coupling electrode having a connection point connected to the first signal input point via a through conductor at the other end, and the input stage resonance electrode on one end side A connection having a region facing the auxiliary resonance electrode connected to the other end of the first electrode, having an input point for inputting a signal at one end, and connected to the second signal input point via a through conductor at the other end When the second auxiliary input side coupling electrode having a point is provided, electromagnetic field coupling occurs between the input stage auxiliary resonance electrode and the auxiliary input side coupling electrode, and the input stage resonance electrode and the input side coupling electrode Is added to the electromagnetic coupling between. As a result, the electromagnetic coupling between the first and second input side coupling electrodes and the input stage resonance electrode is further strengthened, so that a flatter pass characteristic can be provided over the entire wide passband.
また、第1および第2の入力側結合電極と同様の配置で第1および第2の出力側結合電極を備えるとき、さらには第1および第2の補助入力側結合電極と同様の配置で第1および第2の補助出力側結合電極を備えるときには、バンドパスフィルタの設計が容易となる。 When the first and second output side coupling electrodes are provided in the same arrangement as the first and second input side coupling electrodes, the first and second auxiliary input side coupling electrodes are further arranged in the same arrangement as the first and second auxiliary input side coupling electrodes. When the first and second auxiliary output side coupling electrodes are provided, the bandpass filter can be easily designed.
さらに本発明によれば、第1の出力側結合電極のうち出力段共振電極の一方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に信号出力点を有する場合であっても、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、当該通過帯域全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有することができる。 Furthermore, according to the present invention, the signal output point is in a region facing the region from one end of the output stage resonant electrode to ¼ of the total length of the output stage resonant electrode among the first output side coupling electrodes. Even with a wide passband far exceeding the range that can be realized with a filter using a conventional quarter wavelength resonator, the pass is flat and low-loss over the entire passband. Can have properties.
ここで、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、一端側に前記入力段共振電極の一方端と接続された補助共振電極と対向する領域を有し、一端に信号が入力される入力点を有するとともに他端に前記第1の信号入力点と貫通導体を介して接続された接続点を有する第1の補助入力側結合電極と、一端側に前記入力段共振電極の他方端と接続された補助共振電極と対向する領域を有し、一端に信号が入力される入力点を有するとともに他端に前記第2の信号入力点と貫通導体を介して接続された接続点を有する第2の補助入力側結合電極と、一端側に前記出力段共振電極の一方端と接続された補助共振電極と対向する領域を有し、一端に信号が出力される出力点を有するとともに他端に前記信号出力点と貫通導体を介して接続された接続点を有する第1の補助出力側結合電極と、一端側に前記出力段共振電極の他方端と接続された補助共振電極と対向する領域を有し、前記第2の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の他方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内と貫通導体を介して他端が接続された第2の補助出力側結合電極とを備えているときには、入力段補助共振電極と補助入力側結合電極との間に電磁界結合が生じて、入力段共振電極と入力側結合電極との間の電磁界結合に加算されるとともに、第1の出力段補助共振電極と第1の補助出力側結合電極との間に電磁界結合が生じて、出力段共振電極と第1の出力側結合電極との間の電磁界結合に加算される。これによって、第1および第2の入力側結合電極と入力段共振電極との間の電磁界結合、第1の出力側結合電極と出力段共振電極との間の電磁界結合がさらに強まるので、広い通過帯域の全域に渡ってより平坦な通過特性を有することができる。 Here, a region facing the auxiliary resonant electrode connected to one end of the input stage resonant electrode is disposed on one end side, disposed between layers above the one layer of the laminate, and a signal is disposed on one end. A first auxiliary input-side coupling electrode having a connection point connected to the first signal input point via a through conductor at the other end, and the input stage resonance electrode on one end side A connection having a region facing the auxiliary resonance electrode connected to the other end of the first electrode, having an input point for inputting a signal at one end, and connected to the second signal input point via a through conductor at the other end A second auxiliary input-side coupling electrode having a point; a region opposite to the auxiliary resonance electrode connected to one end of the output stage resonance electrode on one end side; and an output point from which a signal is output at one end And the other end through the signal output point and the through conductor A first auxiliary output side coupling electrode having a connected connection point; and a region facing one side of the auxiliary resonance electrode connected to the other end of the output stage resonance electrode on one end side; The second auxiliary output side coupling in which the other end of the electrode is connected to the region facing the region from the other end of the output stage resonant electrode to ¼ of the total length of the output stage resonant electrode via a through conductor. When an electrode is provided, electromagnetic field coupling occurs between the input stage auxiliary resonance electrode and the auxiliary input side coupling electrode, and is added to the electromagnetic field coupling between the input stage resonance electrode and the input side coupling electrode. In addition, electromagnetic field coupling occurs between the first output stage auxiliary resonance electrode and the first auxiliary output side coupling electrode, and electromagnetic field coupling between the output stage resonance electrode and the first output side coupling electrode occurs. Is added. As a result, electromagnetic field coupling between the first and second input side coupling electrodes and the input stage resonance electrode, and electromagnetic field coupling between the first output side coupling electrode and the output stage resonance electrode are further enhanced. A flatter pass characteristic can be obtained over the entire wide passband.
また、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/または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/または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。 Further, 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 in which the loss of the signal passing over the entire communication band is small is used for filtering the transmission signal and / or the reception signal. As a result, the attenuation of the reception signal and / or transmission signal passing through the band-pass filter is reduced, so that the reception sensitivity is improved, and the amplification degree of the transmission signal and the reception signal can be reduced. Less. 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の一実施形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a band-pass filter of the present invention, a high-frequency module using the same, and a wireless communication device using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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各層間の一方の面を模式的に示す平面図である。図4(a)は図1に示すバンドパスフィルタのA−A線断面図、図4(b)は図1に示すバンドパスフィルタのB−B線断面図である。 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 of the bandpass filter shown in FIG. 1 and one surface between layers. 4A is a cross-sectional view taken along line AA of the bandpass filter shown in FIG. 1, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB of the bandpass filter shown in FIG.
図1乃至図4に示す本形態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の一つの層間に配置された1/2波長共振器として機能する帯状の入力段共振電極30aおよび出力段共振電極30bと、入力段共振電極30aと出力段共振電極30bとの間に配置された1/2波長共振器として機能し入力段共振電極30aおよび出力段共振電極30bと相互に電磁界結合する帯状の中段共振電極30cと、これらの共振電極入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)を取り囲むように形成された環状アース電極23とを備えている。
The band-pass filter of this embodiment shown in FIGS. 1 to 4 includes a laminate 10 in which a plurality of
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の上面の第1の入力端子電極60a、第2の入力端子電極60c、出力端子電極60bのそれぞれの周囲を除いたほぼ全面に配置されており、いずれもアース電位に接続されて、入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30cとともにストリップライン共振器を構成している。すなわち、入力段共振電極30a、出力段共振電極30bおよび中段共振電極30cは、第1のアース電極21および第2のアース電極22とともにストリップライン共振器を構成しており、1/2波長共振器として機能する。
The
1/2波長共振器として機能する入力段共振電極30a、出力段共振電極30bおよび中段共振電極30cは、それぞれが1/4波長共振器として機能する共振電極を長さ方向に二つ並べたものに相当する。すなわち、入力段共振電極30aの長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域(1/4波長分)と、出力段共振電極30bの長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域(1/4波長分)と、これらの間に配置された中段共振電極30cの長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域(1/4波長分)とが相互に電磁界結合(エッジ結合)するようになっている。また、入力段共振電極30aの長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域(1/4波長分)と、出力段共振電極30bの長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域(1/4波長分)と、これらの間に配置された中段共振電極30cの長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域(1/4波長分)とが相互に電磁界結合(エッジ結合)するようになっている。
The input
ここで、中段共振電極30cと入力段共振電極30aまたは出力段共振電極30bとの間隔は小さい方がより強い結合を得られるが、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。
Here, a stronger coupling can be obtained when the distance between the middle-
環状アース電極23は、積層体10の複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)が設けられた層間と同一の層間にこれらの共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)を取り囲むように形成されている。そして、環状アース電極23自身はアース電位に接続されている。
The
環状アース電極23が入力段共振電極30a、出力段共振電極30bおよび中段共振電極30cを環状に取り囲むことによって、入力段共振電極30a、出力段共振電極30bおよび中段共振電極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うえで特に有用である。
The
また、本形態のバンドパスフィルタは、複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)および環状アース電極23の配置された層間よりも上側の層間に、入力段共振電極30aに対向するように配置された帯状の第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40cと、出力段共振電極30bに対向するように配置された帯状の第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dとを備えている。
In addition, the band-pass filter of this embodiment has an input between layers above the layers where a plurality of resonance electrodes (input
第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40cは、複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)および環状アース電極23の配置された層間よりも上側の層間に、それぞれの全体が入力段共振電極30aに対向して電磁界結合するように配置されている。具体的には、第1の入力側結合電極40aは入力段共振電極30aの一方端側領域に対向して電磁界結合するように配置され、第2の入力側結合電極40cは入力段共振電極30aの他方端側領域に対向して電磁界結合するように配置されている。したがって、第1の入力側結合電極40aと入力段共振電極30aの一方端側領域および第2の入力側結合電極40cと入力段共振電極30aの他方端側領域は、いずれも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。
The first input
さらに、第1の入力側結合電極40aは、貫通導体52a、53a(図2では点線で示している)および後述の第1の補助入力側結合電極41aによって積層体10の上面に設けられた第1の入力端子電極60aと電気的に接続されており、第2の入力側結合電極40cは貫通導体52c、53c(図2では点線で示している)および後述の第2の補助入力側結合電極41cによって積層体10の上面に設けられた第2の入力端子電極60cと電気的に接続されている。ここで、第1の入力側結合電極40aと貫通導体52aとが接続する点である第1の信号入力点71aは、第1の入力側結合電極40aのうち入力段共振電極30aの一方端から当該入力段共振電極30aの全長の1/4までの領域と対向する領域内に設けることが重要であって、本形態では入力段共振電極30aの一方端と対向する位置になっている。また、第2の入力側結合電極40cと貫通導体52cとが接続する点である第2の信号入力点71cは、第2の入力側結合電極40cのうち入力段共振電極30aの他方端から当該入力段共振電極30aの全長の1/4までの領域と対向する領域内に設けることが重要であって、本形態では入力段共振電極30aの他方端と対向する位置になっている。なお、第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40cの反対側の端部(他方端)は開放端とされている。そして、外部回路から入力される平衡型電気信号は、第1の信号入力点71aから第1の入力側結合電極40aに供給されるとともに、第2の信号入力点71cから第2の入力側結合電極40cに供給される。
Further, the first input
これによって、第1の入力側結合電極40aと入力段共振電極30aの一方端側領域とはインターデジタル型に結合し、第2の入力側結合電極40cと入力段共振電極30aの他方端側領域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、第1の入力側結合電極40aは、その全体に渡って入力段共振電極30aの一方端側領域とブロードサイド結合およびインターデジタル型結合していて、入力段共振電極30aの一方端側領域と非常に強く結合している。同様に、第2の入力側結合電極40cも入力段共振電極30aの他方端側領域と非常に強く結合している。
As a result, the first input
一方、第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dは、複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)および環状アース電極23の配置された層間よりも上側の層間に、それぞれの全体が出力段共振電極30bに対向して電磁界結合するように配置されている。具体的には、第1の出力側結合電極40bは出力段共振電極30bの一方端側領域に対向して電磁界結合するように配置され、第2の出力側結合電極40dは出力段共振電極30bの他方端側領域に対向して電磁界結合するように配置されている。この第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dは、本発明においては配置されていなくてもよいが、このように配置されていることにより、配置されていない場合と比べて、フィルタ設計が容易となる。
On the other hand, the first output
さらに、出力段共振電極30bは貫通導体51b、52e、53b(図2では点線で示している)および後述の第1の出力段補助共振電極31bによって積層体10の上面に設けられた出力端子電極60bと接続されており、第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dは貫通導体51bには接続されておらず、独立に形成されている。ここで、第1の出力側結合電極40bと貫通導体51bとが接続する点である信号出力点72bは出力段共振電極30bの一方端に設けられている。そして、外部回路へ出力される不平衡型電気信号は、この出力段共振電極30bの一方端(信号出力点72b)から出力される。
Further, the output
ここで、外部回路から入力される平衡型電気信号は第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40cの上記所望の位置に供給されるが、外部回路へ出力される不平衡型電気信号は第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力共振結合電極40dからは取り出されずに出力段共振電極30bの一方端または他方端から取り出されるようになっている。第1の入力端子電極60aから第1の入力側結合電極40aに供給される平衡型電気信号および第2の入力端子電極60cから第2の入力側結合電極40cに供給される平衡型電気信号のそれぞれの電力の合計が出力端子電極60bへ出力される不平衡型電気信号の電力となるように、すなわち不平衡型電気信号を平衡型電気信号の2倍の電力に近づけるために、本形態では出力段共振電極30bの一方端(信号出力点72b)を貫通導体51b、52b、53bおよび後述の第1の出力段補助共振電極31bで出力端子電極60bに接続した構造が採用されている。これにより、逆相の電気信号、すなわち外部回路から入力され第1の入力側結合電極40aから、入力段共振電極30a、中段共振電極30cおよび出力段共振電極30bと伝わってきた平衡型電気信号と、外部回路から入力され第2の入力側結合電極40cから、入力段共振電極30a、中段共振電極30cおよび出力段共振電極30bと伝わってきた平衡型電気信号とが、出力段共振電極30bで同相で合成され、不平衡型電気信号として出力される。
Here, the balanced electrical signal input from the external circuit is supplied to the desired positions of the first input
このような構造により、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、当該通過帯域全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有することができる。 With such a structure, even in a wide passband far exceeding the range that can be realized by a filter using a conventional quarter wavelength resonator, the entire passband is flat and has low loss. It can have pass characteristics.
なお、第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40cの形状寸法は、これら二つを合わせて入力段共振電極30aと同程度に設定されるのが好ましく、第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dの形状寸法は、これら二つを合わせて出力段共振電極30bと同程度に設定されるのが好ましい。ここで、図2および図3においては、第1の入力側結合電極40aの長さと第1の出力側結合電極40bの長さとは異なって表されているが、実際はほぼ同様の長さに形成されている。
In addition, it is preferable that the shape dimensions of the first input
また、第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40cと入力段共振電極30aとの間隔、第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40d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することが難しくなるので、例えば、0.01〜0.5mm程度に設定される。
Further, the distance between the first input
さらに、本形態のバンドパスフィルタは、積層体10の一つの層間よりも上側の層間に、具体的には、積層体10の複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30bおよび共振電極30c)および環状アース電極23が設けられた層間より上側の層間であって、第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40c、第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dの設けられた層間と同一の層間に、第1の入力段補助共振電極31a、第2の入力段補助共振電極31c、第1の出力段補助共振電極31b、第2の出力段補助共振電極31d、第1の中段補助共振電極31e、第2の中段補助共振電極31fを備えている。
Furthermore, the band-pass filter of this embodiment includes a plurality of resonance electrodes (input
第1の入力段補助共振電極31aは貫通導体51aによって入力段共振電極30aの一方端に接続され、第2の入力段補助共振電極31cは貫通導体51cによって入力段共振電極30aの他方端に接続されていて、いずれの入力段補助共振電極31a、31cも環状アース電極23と対向する領域を有している。
The first input stage auxiliary
第1の出力段補助共振電極31bは貫通導体51bによって出力段共振電極30bの一方端に接続され、第2の出力段補助共振電極31dは貫通導体51dによって出力段共振電極30bの他方端に接続されていて、いずれの出力段補助共振電極31b、31dも環状アース電極23に対向する領域を有している。
The first output stage
第1の中段補助共振電極31eは貫通導体51eによって中段共振電極30cの一方端に接続され、第2の中段補助共振電極31fは貫通導体51fによって中段共振電極30cの他方端に接続されていて、いずれの中段補助共振電極31e、31fも環状アース電極23に対向する領域を有している。
The first intermediate
この構造によれば、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、これによって複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)の長さを短縮することができるため、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
According to this structure, capacitance is generated between the
なお、第1の入力段補助共振電極31a、第2の入力段補助共振電極31c、第1の出力段補助共振電極31b、第2の出力段補助共振電極31d、第1の中段補助共振電極31e、第2の中段補助共振電極31fの環状アース電極23との対向領域の面積は、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。また、第1の入力段補助共振電極31a、第2の入力段補助共振電極31c、第1の出力段補助共振電極31b、第2の出力段補助共振電極31d、第1の中段補助共振電極31eおよび第2の中段補助共振電極31fと環状アース電極23と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 first input stage
さらに、本形態のバンドパスフィルタは上述の構成に加えて、補助入力側結合電極および補助出力側結合電極を備えている。 Further, the band-pass filter of this embodiment includes an auxiliary input side coupling electrode and an auxiliary output side coupling electrode in addition to the above-described configuration.
具体的には、第1の入力側結合電極40aおよび第2の入力側結合電極40c、第1の出力側結合電極40bおよび第2の出力側結合電極40dの設けられた層間よりも上側の層間に、帯状の第1の補助入力側結合電極41a、帯状の第2の補助入力側結合電極41c、帯状の第1の補助出力側結合電極41b、第2の補助出力側結合電極41dを備えている。
Specifically, an interlayer above the layer provided with the first input
第1の補助入力側結合電極41aは、貫通導体52aによって第1の入力側結合電極40aにおける入力段共振電極30aの一方端から当該入力段共振電極30aの全長の1/4までの領域と対向する領域内で接続されていて、第1の入力段補助共振電極31aに対向するように配置され、換言すれば、第1の入力段補助共振電極31aと対向する領域を有している。そして、平衡型電気信号が第1の補助入力側結合電極41aを介して第1の入力側結合電極40a(第1の信号入力点71a)に供給されるようになっている。なお、第1の補助入力側結合電極41aは、一端に信号が入力される入力点(貫通導体53aを介して第1の入力端子電極60aに接続された点)を有するとともに他端に第1の信号入力点71aと貫通導体52aを介して接続された接続点を有し、一端側に入力段共振電極30aの一方端と接続された補助共振電極(第1の入力段補助共振電極31a)と対向する領域を有している。
The first auxiliary input
これによって、第1の入力側結合電極40aに接続された第1の補助入力側結合電極41aと、入力段共振電極30aに接続された第1の入力段補助共振電極31aとがブロードサイド結合し、この結合が第1の入力側結合電極40aと入力段共振電極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。さらに、入力段共振電極30aの一方端側領域およびこれに接続された第1の入力段補助共振電極31aの接合体と、第1の入力側結合電極40aおよびこれに接続された第1の補助入力側結合電極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、第1の補助入力側結合電極41aの長さ方向において、第1の入力側結合電極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。
As a result, the first auxiliary input
また、第2の補助入力側結合電極41cは、貫通導体52cによって第2の入力側結合電極40cにおける入力段共振電極30aの他方端から当該入力段共振電極30aの全長の1/4までの領域と対向する領域内で接続されていて、第2の出力段補助共振電極31cに対向するように配置され、換言すれば、第2の入力段補助共振電極31cと対向する領域を有している。そして、平衡型電気信号が第2の補助入力側結合電極41cを介して第2の入力側結合電極40c(第2の信号入力点71c)に供給されるようになっている。なお、第2の補助入力側結合電極41cは、一端に信号が入力される入力点(貫通導体53cを介して第2の入力端子電極60cに接続された点)を有するとともに他端に第2の信号入力点71cと貫通導体52cを介して接続された接続点を有し、一端側に入力段共振電極30aの他方端と接続された補助共振電極(第2の入力段補助共振電極31c)と対向する領域を有している。
The second auxiliary input
これによって、第2の入力側結合電極40cに接続された第2の補助入力側結合電極41cと、入力段共振電極30aに接続された第2の入力段補助共振電極31cとがブロードサイド結合し、この結合が第2の入力側結合電極40cと入力段共振電極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。さらに、入力段共振電極30cの他方端側領域およびこれに接続された第2の入力段補助共振電極31cの接合体と、第2の入力側結合電極40cおよびこれに接続された第2の補助入力側結合電極41c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、第2の補助入力側結合電極41cの長さ方向において、第2の入力側結合電極40c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。
As a result, the second auxiliary input
一方、第1の補助出力側結合電極41bは、貫通導体52bによって第1の出力側結合電極40bにおける出力段共振電極30bの一方端から当該出力段共振電極30bの全長の1/4までの領域と対向する領域内で接続されていて、第1の出力段補助共振電極31bに対向するように配置され、換言すれば、第1の出力段補助共振電極31bと対向する領域を有している。
On the other hand, the first auxiliary output
また、第2の補助出力側結合電極41dは、貫通導体52dによって第2の出力側結合電極40dにおける出力段共振電極30bの他方端から当該出力段共振電極30bの全長の1/4までの領域と対向する領域内で接続されていて、第2の出力段補助共振電極31dに対向するように配置され、換言すれば、第2の出力段補助共振電極31dと対向する領域を有している。
The second auxiliary output
そして、出力段共振電極30bの一方端から、貫通導体51b、第1の出力段補助共振電極31b、貫通導体52e、貫通導体53b、出力端子電極60bを介して不平衡型電気信号が出力されるようになっている。
An unbalanced electrical signal is output from one end of the output
このような構造によれば、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。 According to such a structure, even in a very wide pass band, the increase in insertion loss at a frequency located between the resonance frequencies of the respective resonance modes is further reduced, and the increase over the entire wide pass band. A bandpass filter having a flat and lower loss pass characteristic can be obtained.
なお、第1の補助入力側結合電極41a、第2の補助入力側結合電極41cおよび第1の補助出力側結合電極41b、第2の補助出力側結合電極41dの幅は、例えば、第1の入力側結合電極40a、第2の入力側結合電極40c、第1の出力側結合電極40b、第2の出力側結合電極40dと同程度に設定される。また、第1の補助入力側結合電極41a、第2の補助入力側結合電極41cおよび第1の補助出力側結合電極41b、第2の補助出力側結合電極41dの長さは、例えば、第1の入力段補助共振電極31a、第1の出力段補助共振電極31b、第2の入力段補助共振電極31c、第2の出力段補助共振電極31dの長さよりも若干長めに設定される。第1の補助入力側結合電極41a、第2の補助入力側結合電極41cおよび第1の補助出力側結合電極41b、第2の補助出力側結合電極41dと第1の入力段補助共振電極31a、第1の出力段補助共振電極31b、第2の入力段補助共振電極31c、第2の出力段補助共振電極31d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。
The widths of the first auxiliary input
このようにして、本形態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。 In this way, according to the bandpass filter of this embodiment, it is flat over the entire region of a very wide passband that far exceeds the region that could be realized by a filter using a conventional quarter wavelength resonator. It is possible to obtain a high-performance bandpass filter that can be suitably used as a UWB filter and has a low-loss pass characteristic.
なお、本発明においては、入力(例えば、入力段共振電極30a)が出力機能を兼ねるとともに、出力(例えば、出力段共振電極30b)が入力機能を兼ねてもよい。また、複
数の共振電極として、入力段共振電極30aと出力段共振電極30bの他に中段共振電極30cが一つ設けられた構成を示しているが、バンドパスフィルタとして要求される通過帯域にあわせて、中段共振電極30cが設けられていない構成であってもよく、2つ以上設けられた構成であってもよい。
In the present invention, the input (for example, the input
また、第1および第2の入力側結合電極40a、40c、第1および第2の出力側結合電極40b、40dと補助共振電極31a、31b、31c、31d、31eとは同一の層間に配置されているが、これらは異なる層間に配置されてもよい。
The first and second input
さらに、図1乃至図4に示す形態では、出力段共振電極30bの一方端または他方端から不平衡型電気信号が取り出される構成となっているが、本発明においては、この構成に限定されない。具体的には、図5および図6に示すように、第1の入力側結合電極40aに第1の信号入力点71aを有する構成と同様に、第1の出力側結合電極40bのうち出力段共振電極30bの一方端から当該出力段共振電極30bの全長の1/4までの領域と対向する領域内に信号出力点73bを有し、この信号出力点から不平衡型電気信号が出力されるようになっていてもよい。
1 to 4, the unbalanced electrical signal is extracted from one end or the other end of the output
さらに、第1および第2の補助入力側結合電極41a、41c、第1および第2の補助出力側結合電極41b、41dが設けられ、第1の出力側結合電極40bから第1の補助出力側結合電極41bを介して不平衡型電気信号が出力されるようになっていてもよい。
Further, first and second auxiliary input
またさらに、図示しないが、複数の共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)の設けられた層間よりも上側の層間に第1の入力段補助共振電極31a、第1の出力段補助共振電極31b、第2の入力段補助共振電極31c、第2の出力段補助共振電極31d、第1の中段補助共振電極31e、第2の中段補助共振電極31fを設けたうえで、共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)の設けられた層間よりも下側の層間にも入力段補助共振電極、出力段補助共振電極および中段補助共振電極を設けてもよい。これによって、静電容量を増加させた場合は共振電極(入力段共振電極30a、出力段共振電極30b、中段共振電極30c)をさらに短縮することができ、静電容量を増加させなかった場合は補助共振電極の面積を小さくすることができ、いずれにし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。
Furthermore, although not shown, the first input stage
また、第1の補助入力側結合電極41a、第2の補助入力側結合電極41cの設けられた層間とは異なる層間に設けられ第1の補助入力側結合電極41a、第2の補助入力側結合電極41cに貫通導体を介して接続された電極と、第1の入力段補助共振電極31a、第2の入力段補助共振電極31cの設けられた層間とは異なる層間に設けられ第1の入力段補助共振電極31a、第2の入力段補助共振電極31cに貫通導体を介して接続された電極とを、異なる層間に対向するように配置することで、第1の入力側結合電極40a(第2の入力側結合電極40c)および第1の補助入力側結合電極41a(第2の補助入力側結合電極41c)と入力段共振電極30aおよび第1の入力段補助共振電極31a(第2の入力段補助共振電極31c)との結合に加算し、より強い結合を持たせるようにしてもよい。同様に、第1の補助出力側結合電極41b、第2の補助出力側結合電極41dの設けられた層間とは異なる層間に設けられ第1の補助出力側結合電極41b、第2の補助出力側結合電極41dに貫通導体を介して接続された電極と、第1の出力段補助共振電極31b、第2の出力段補助共振電極31dの設けられた層間とは異なる層間に設けられ第1の出力段補助共振電極31b、第2の出力段補助共振電極31dに貫通導体を介して接続された電極とを、異なる層間に対向するように配置することで、第1の出力側結合電極40b(第2の出力側結合電極40d)および第1の補助出力側結合電極41b(第2の補助出力側結合電極41d)と出力段共振電極30bおよび第1の出力段補助共振電極31b(第2の出力段補助共振電極31d)との結合に加算し、より強い結合を持たせるようにしてもよい。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。
Further, the first auxiliary input
上述した実施の形態の例においては、第1の入力端子電極60a、第2の入力端子電極60c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第1の入力端子電極60a、第2の入力端子電極60cおよび出力端子電極60bは必ずしも必要ない。
In the example of the embodiment described above, an example in which the first
図7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。
FIG. 7 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、例えば、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のRF信号が処理されるRF部82とを備えている。
The high-
RF部82には上述の本発明のバンドパスフィルタ821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるRF信号または受信したRF信号が帯域制限(通信帯域以外の周波数の信号が減衰)されてバンドパスフィルタ821を通過するようになっている。なお、バンドパスフィルタ821の入力側(ベースバンド部81側)は平衡型、出力側(アンテナ端側)は不平衡型の回路構成になっている。
The
具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドIC 811が配置され、RF部82にはバンドパスフィルタ821とベースバンド部81との間にRF IC 822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。
Specifically, a baseband IC 811 is disposed in the
そして、バンドパスフィルタ821の出力側(高周波モジュール80の出力側)に不平衡型アンテナ84を接続することによってRF信号の送受信がなされる本発明の無線通信機器85が構成される。
Then, by connecting an
このような構成によれば、バンドパスフィルタ821とRF IC 822との間に、バランを設けなくても平衡型から不平衡型への変換ができ、小型化に寄与することができる。また、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821を用いることにより、バンドパスフィルタ821を通過する送信信号および受信信号の減衰が少なくなるため、受信感度が向上する。さらに、送信信号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 such a configuration, conversion from the balanced type to the unbalanced type can be performed without providing a balun between the
なお、高周波モジュール80の構成としては、上記構成に限定されるものではない。また、無線通信機器85としては、携帯電話、無線カード、ルーターなどが挙げられるが、特に限定はされない。
The configuration of 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 bandpass 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, pressed using a hot press apparatus, and fired at 800 to 1050 ° C.
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:入力段共振電極
30b:出力段共振電極
30c:中段共振電極
31a:第1の入力段補助共振電極
31b:第1の出力段補助共振電極
31e:第1の中段補助共振電極
31c:第2の入力段補助共振電極
31d:第2の出力段補助共振電極
31f:第2の中段補助共振電極
40a:第1の入力側結合電極
40b:第1の出力側結合電極
40c:第2の入力側結合電極
40d:第2の出力側結合電極
41a:第1の補助入力側結合電極
41c:第2の補助入力側結合電極
41b:第1の補助出力側結合電極
41d:第2の補助出力側結合電極
51a、51b、51c、51d:貫通導体
52a、52b、52c、52d:貫通導体
53a、53b、53c、53d:貫通導体
60a、60c:入力端子電極
60b:出力端子電極
71a:第1の信号入力点
71c:第2の信号入力点
72b:信号出力点
73b:信号出力点
80:高周波モジュール
85:無線通信機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Laminated body 11: Dielectric layer 21: 1st earth electrode 22: 2nd earth electrode 23:
Claims (6)
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平行に配置された、少なくとも入力段共振電極と出力段共振電極とを含む1/2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に配置された、前記複数の共振電極を取り囲む環状アース電極と、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の入力側結合電極と、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の入力側結合電極と、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に前記環状アース電極と対向するように配置され、前記複数の共振電極の各々の一方端および他方端と貫通導体を介して接続された複数の補助共振電極とを備え、
前記第1の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の一方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第1の信号入力点を有するとともに、前記第2の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の他方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第2の信号入力点を有し、
前記出力段共振電極の一方端または他方端に信号出力点を有しており、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、
信号が入力される第1の入力点と、前記第1の信号入力点に貫通導体を介して接続された第1の接続点と、前記入力段共振電極の前記一方端に接続された第1の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第1の補助入力側結合電極と、
信号が入力される第2の入力点と、前記第2の信号入力点に貫通導体を介して接続された第2の接続点と、前記入力段共振電極の前記他方端に接続された第2の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第2の補助入力側結合電極とをさらに備え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 functioning as a half-wave resonator including at least an input stage resonance electrode and an output stage resonance electrode, arranged in parallel between one layer of the laminate;
An annular ground electrode disposed between the one layer of the laminate and surrounding the plurality of resonant electrodes;
A first input that is electromagnetically coupled facing one end side region on one end side from the center in the length direction of the input stage resonance electrode, disposed between layers above the one layer of the laminate. A side coupling electrode, a second input side coupling electrode that is electromagnetically coupled opposite the other end side region on the other end side from the center in the length direction of the input stage resonance electrode,
A plurality of layers disposed so as to face the annular ground electrode between layers above the one layer of the multilayer body, and connected to one end and the other end of each of the plurality of resonance electrodes via a through conductor An auxiliary resonant electrode,
The first input side coupling electrode has a first signal input point in a region facing a region from one end of the input stage resonant electrode to a quarter of the total length of the input stage resonant electrode, and A second signal input point in a region facing the region from the other end of the input stage resonance electrode to the quarter of the total length of the input stage resonance electrode of the second input side coupling electrode;
And have a signal output point on one end or the other end of the output-stage resonance electrode,
Arranged between layers above the one layer of the laminate,
A first input point to which a signal is input; a first connection point connected to the first signal input point via a through conductor; and a first input point connected to the one end of the input stage resonant electrode. A first auxiliary input-side coupling electrode having a region facing the auxiliary resonance electrode of
A second input point to which a signal is input; a second connection point connected to the second signal input point via a through conductor; and a second input point connected to the other end of the input stage resonant electrode. the band-pass filter to the second auxiliary input coupling electrode having a region facing the auxiliary resonant electrode further comprises optionally wherein Rukoto of.
ることを特徴とする請求項1に記載のバンドパスフィルタ。 One end side of one end side from the center in the length direction of the output stage resonance electrode disposed between the same layers as the layers where the first input side coupling electrode and the second input side coupling electrode are disposed A first output-side coupling electrode that is electromagnetically coupled to face the region, and a second output that is electromagnetically coupled to face the other end-side region on the other end side from the center in the length direction of the output stage resonance electrode. The band-pass filter according to claim 1, further comprising a side coupling electrode.
一端側に前記出力段共振電極の一方端と接続された第3の前記補助共振電極と対向する領域を有し、前記第1の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の一方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内と貫通導体を介して他端が接続された第1の補助出力側結合電極と、
一端側に前記出力段共振電極の他方端と接続された第4の前記補助共振電極と対向する領域を有し、前記第2の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の他方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内と貫通導体を介して他端が接続された第2の補助出力側結合電極と、
を備えていることを特徴とする請求項2に記載のバンドパスフィルタ。 Arranged between layers above the one layer of the laminate,
A region opposite to the third auxiliary resonance electrode connected to one end of the output stage resonance electrode on one end side, and from the one end of the output stage resonance electrode of the first output side coupling electrode A first auxiliary output-side coupling electrode in which the other end is connected via a through conductor in a region facing the region up to ¼ of the total length of the output stage resonance electrode;
A region opposite to the fourth auxiliary resonance electrode connected to the other end of the output stage resonance electrode on one end side, and from the other end of the output stage resonance electrode of the second output side coupling electrode A second auxiliary output side coupling electrode in which the other end is connected via a through conductor in a region facing the region up to ¼ of the total length of the output stage resonance electrode;
The band-pass filter according to claim 2 , further comprising:
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平行に配置された、少なくとも入力段共振電極と出力段共振電極とを含む1/2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に配置された、前記複数の共振電極を取り囲む環状アース電極と、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の入力側結合電極と、前記入力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の入力側結合電極と、前記出力段共振電極の長さ方向の中央より一方端側の一方端側領域に対向して電磁界結合する第1の出力側結合電極と、前記出力段共振電極の長さ方向の中央より他方端側の他方端側領域に対向して電磁界結合する第2の出力側結合電極と、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に前記環状アース電極と対向するように配置され、前記複数の共振電極の各々の一方端および他方端と貫通導体を介して接続された複数の補助共振電極とを備え、
前記第1の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の一方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第1の信号入力点を有するとともに、前記第2の入力側結合電極のうち前記入力段共振電極の他方端から当該入力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に第2の信号入力点を有し、
前記第1の出力側結合電極のうち前記出力段共振電極の一方端から当該出力段共振電極の全長の1/4までの領域と対向する領域内に信号出力点を有しており、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、
信号が入力される第1の入力点と、前記第1の信号入力点に貫通導体を介して接続された第1の接続点と、前記入力段共振電極の前記一方端に接続された第1の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第1の補助入力側結合電極と、
信号が入力される第2の入力点と、前記第2の信号入力点に貫通導体を介して接続された第2の接続点と、前記入力段共振電極の前記他方端に接続された第2の前記補助共振電極に対向する領域とを有する第2の補助入力側結合電極とをさらに備えていることを特徴とするバンドパスフィルタ。 A laminated body in which a plurality of dielectric layers are laminated, a first ground electrode disposed on the lower surface of the laminated body and connected to the 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 functioning as a half-wave resonator including at least an input stage resonance electrode and an output stage resonance electrode, arranged in parallel between one layer of the laminate;
An annular ground electrode disposed between the one layer of the laminate and surrounding the plurality of resonant electrodes;
A first input that is electromagnetically coupled facing one end side region on one end side from the center in the length direction of the input stage resonance electrode, disposed between layers above the one layer of the laminate. A side coupling electrode, a second input side coupling electrode that is electromagnetically coupled to the other end side region on the other end side from the center in the length direction of the input stage resonance electrode, and a length of the output stage resonance electrode A first output-side coupling electrode that electromagnetically couples to one end side region on one end side from the center in the direction, and the other end side region on the other end side from the center in the length direction of the output stage resonance electrode. A second output-side coupling electrode facing and electromagnetically coupled;
A plurality of layers disposed so as to face the annular ground electrode between layers above the one layer of the multilayer body, and connected to one end and the other end of each of the plurality of resonance electrodes via a through conductor An auxiliary resonant electrode,
The first input side coupling electrode has a first signal input point in a region facing a region from one end of the input stage resonant electrode to a quarter of the total length of the input stage resonant electrode, and A second signal input point in a region facing the region from the other end of the input stage resonance electrode to the quarter of the total length of the input stage resonance electrode of the second input side coupling electrode;
Wherein and have a signal output point in a region a region opposed to the 1/4 of the total length of the output-stage resonant one such from the end output stage resonance electrode of the electrode of the first output coupling electrode,
Arranged between layers above the one layer of the laminate,
A first input point to which a signal is input; a first connection point connected to the first signal input point via a through conductor; and a first input point connected to the one end of the input stage resonant electrode. A first auxiliary input-side coupling electrode having a region facing the auxiliary resonant electrode of
A second input point to which a signal is input; a second connection point connected to the second signal input point via a through conductor; and a second input point connected to the other end of the input stage resonant electrode. the band-pass filter to the second auxiliary input coupling electrode having a region facing the auxiliary resonant electrode further comprises optionally wherein Rukoto of.
特徴とする無線通信機器。 Wherein an RF unit including a bandpass filter according to any one of claims 1 to 4, a baseband section connected to said RF section, that and an antenna connected to the RF unit Wireless communication equipment.
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