JP5297227B2

JP5297227B2 - フィルタ

Info

Publication number: JP5297227B2
Application number: JP2009041525A
Authority: JP
Inventors: 敦諏訪
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: JP2010199899A

Description

本発明は、インターディジタル型のフィルタに関するものである。

図１１は、従来のフィルタの構成を示しており、このフィルタは、表面に接地導体２ａを載置した誘電体基板１ａの裏面に薄膜状の導体部３１０を形成し、誘電体基板１ｂが、その裏面を誘電体基板１ａの裏面に対向させて導体部３１０上に載置され、誘電体基板１ｂの表面に接地導体２ｂを載置したストリップ線路構造を有する。ここで、誘電体基板１ａ，１ｂで誘電体基板１を構成しており、導体部３１０は、誘電体基板１内で接地導体２ａ，２ｂに対して平行に形成されている。

薄膜状の導体部３１０は、誘電体基板１ａ，１ｂの間で接地導体２ａ，２ｂの面に対して平行な面上に形成された矩形状の導体片３０１〜３０４で構成され、導体片３０１〜３０４は、導体片の幅方向で所定の間隔毎に並設されている。並設方向で隣り合う導体片３０１〜３０４は互いに電磁結合によって結合し、並設方向の一端の導体片３０１からは給電部４が延設され、並設方向の他端の導体片３０４からは出力部５が延設されている。

そして、導体片３０１〜３０４は、その並設方向に直交する導体片の長さ方向のいずれかの端部に接地用スルーホール６を設けており、導体片３０１〜３０４は接地用スルーホール６を介して接地導体２ａ，２ｂに電気的に接続している。導体片３０１〜３０４は、隣り合う導体片とは逆の端部に接地用スルーホール６を形成しており、例えば、導体片３０１が一方の端部に接地用スルーホール６を形成すれば、導体片３０２は他方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３０３は一方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３０４は他方の端部に接地用スルーホール６を形成する。また、導体片３０１〜３０４の接地用スルーホール６を設けていない端部は開放されている。

この導体片３０１〜３０４は共振器として動作し、隣り合う導体片とインターディジタル型に配置されて互いに電磁結合させることにより、給電部４の入力に対する出力部５の出力が所定の周波数帯域のみ通過するバンドパスフィルタを構成している（例えば、特許文献１参照）。

上記従来技術によるバンドパスフィルタの通過特性を図１２に示す。図１２の横軸は周波数、縦軸は減衰量であり、中心周波数ｆ０＝４ＧＨｚの周辺を本来の通過帯域Ｂ１１とするバンドパスフィルタの特性を示している。なお、減衰量が中心周波数におけるピーク値から３ｄＢ低下するまでの範囲を通過帯域とする。

そして、図１３は導体片３００（以後、導体片３０１〜３０４を区別しない場合は導体片３００と称す）の詳細図を示しており、導体片３００の各寸法とバンドパスフィルタの特性との関係は、矩形状の導体片３００の長さ、幅、隣り合う導体片とのギャップをそれぞれＬ，Ｗ，Ｇとすると、導体片３００の長さＬを１／４波長とする周波数がバンドパスフィルタの中心周波数ｆ０となり、導体片３００の幅ＷとギャップＧ（以降、水平ギャップＧと称す）が通過帯域Ｂ１１を決定する。

特公昭６１−１９１２２号公報

上記従来技術によるバンドパスフィルタでは、水平ギャップＧを狭くして、導体片３００間の結合度を強くするほど、その通過特性Ｙ１１は図１４に示すように、通過帯域Ｂ１１がＢ１１ａ〜Ｂ１１ｂまで広がる。しかしながら、一般的な電子回路基板や、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-firedCeramics）基板等を誘電体基板１に用いた場合、製造上の制約によって水平ギャップＧの最小値は０．０５ｍｍ程度が限界であり、通過帯域のさらなる広帯域化を図ることが困難であった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造上の制約を受けることなく通過帯域の広帯域化を図ることができるフィルタを提供することにある。

請求項１の発明は、厚み方向の両面に接地導体を備えた誘電体板と、誘電体板内で接地導体に対して平行な方向に並設されて、互いに電磁結合によって結合した複数の導体片と、複数の導体片のうち並設方向の一端の導体片に形成された給電部と、複数の導体片のうち並設方向の他端の導体片に形成された出力部と、各導体片の前記並設方向に対する直交方向の両端部のうち、並設方向に隣り合う導体片とは逆の端部に形成されて、各導体片を誘電体板の両面の接地導体に接続する接地用スルーホールとを備え、誘電体板内で厚み方向の位置が互いに異なり且つ接地導体に対して平行な複数の面上に各導体片が配置され、各導体片が配置される面は、並設方向に隣り合う導体片が形成された面に対して厚み方向に隣接する面であり、各導体片は、当該導体片の接地用スルーホールを形成した端部が、並設方向に隣り合う導体片の接地用スルーホールを形成していない端部から離れるように、各面上において並設方向に対する直交方向へずらして配置され、並設方向に隣り合う各導体片は、厚み方向からみて互いの一部が重なることを特徴とする。

この発明によれば、導体片間の水平ギャップを「正」の値だけでなく、「０」や「負」の値にまで狭めることも可能であり、製造上の制約を受けることなく導体片間の結合度をより強くして通過帯域の広帯域化を図ることができる。また、隣り合う導体片が互いに重なり合う領域を大きくしていっても、導体片の端部の接地結合部が、隣接する導体片の端部と干渉することはなく、隣り合う導体片間の電磁結合をさらに強力にして、通過帯域の大幅な広帯域化を図ることができる。さらに、導体片間の結合度をより強くして通過帯域の広帯域化を図ることができる。

以上説明したように、本発明では、製造上の制約を受けることなく通過帯域の広帯域化を図ることができるという効果がある。また、隣り合う導体片が互いに重なり合う領域を大きくしていっても、導体片の端部の接地結合部が、隣接する導体片の端部と干渉することはなく、隣り合う導体片間の電磁結合をさらに強力にして、通過帯域の大幅な広帯域化を図ることができる。さらに、導体片間の結合度をより強くして通過帯域の広帯域化を図ることができる。

実施形態１のフィルタの構成を示す一部分解斜視図である。同上の構成を示す側面断面図である。同上の導体片の構成を示す平面図である。同上の導体片の構成を示す側面図である。（ａ）（ｂ）同上の導体片間の水平ギャップが「０」「負」の場合を示す平面図である。同上の減衰特性の変化を示す図である。（ａ）（ｂ）隣り合う導体片間の水平ギャップが大きい状態を示す斜視図である。（ａ）（ｂ）隣り合う導体片間の水平ギャップを狭めた状態を示す斜視図である。実施形態２のフィルタの一部構成を示す斜視図である。同上の導体片の構成を示す平面図である。従来のフィルタの構成を示す一部分解斜視図である。同上の減衰特性を示す図である。同上の導体片の構成を示す平面図である。同上の減衰特性の変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１、図２は、本実施形態のフィルタの構成を示しており、このフィルタは、一面に接地導体２ａを載置し、他面に接地導体２ｂを載置した誘電体基板１内に薄膜状の導体部３０を形成したストリップ線路構造を有し、導体部３０は、誘電体基板１内で接地導体２ａ，２ｂに対して平行に形成されている。ここで図１は、誘電体基板１をその面方向に切断した状態を示しており、誘電体基板１は、その一面側および他面側を一体に形成した１枚構造、または複数枚を重ね合わせた積層構造のいずれでもよい。

薄膜状の導体部３０は、誘電体基板１内に形成された矩形状の導体片３１〜３６で構成され、導体片３１〜３６は、誘電体基板１の厚み方向（誘電体基板１の面に対する法線方向）からみて、導体片の幅方向で所定の間隔毎に並設されている。並設方向で隣り合う導体片３１〜３６は互いに電磁結合によって結合し、並設方向の一端の導体片３１からは給電部４が延設され、並設方向の他端の導体片３６からは出力部５が延設されている。

さらに、誘電体基板１内には、接地導体２ａ，２ｂの面に対して平行で、且つ誘電体基板１内での厚み方向の位置（レベル）が互いに異なる２つの面Ｓ１，Ｓ２（図２参照）が仮想的に設けられている。２つの面Ｓ１，Ｓ２は、誘電体基板１内で厚み方向にギャップＤ（以降、垂直ギャップＤと称す）だけ離れており、導体片３２，３４，３６は、接地導体２ａを載置した誘電体基板１の一面側に位置する面Ｓ１上に配置され、導体片３１，３３，３５は、接地導体２ｂを載置した誘電体基板１の他面側に位置する面Ｓ２上に配置されている。すなわち、導体片３１〜３６は、誘電体基板１内において、基板の厚み方向に垂直ギャップＤ間隔で交互にずれながら面方向に並設されているのである。

そして、導体片３１〜３６は、その並設方向に直交する導体片の長さ方向のいずれかの端部に接地用スルーホール６（接地結合部）を設けており、接地用スルーホール６は、誘電体基板１内をその厚み方向に挿通して接地導体２ａ，２ｂに接続し、導体片３１〜３６は接地用スルーホール６を介して接地導体２ａ，２ｂに電気的に接続している。導体片３１〜３６は、隣り合う導体片とは逆の端部に接地用スルーホール６を形成しており、例えば、導体片３１が一方の端部に接地用スルーホール６を形成すれば、導体片３２は他方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３３は一方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３４は他方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３５は一方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３６は他方の端部に接地用スルーホール６を形成する。また、導体片３１〜３６の接地用スルーホール６を設けていない端部は開放されている。

この導体片３１〜３６は共振器として動作し、隣り合う導体片とインターディジタル型に配置されて互いに電磁結合させることにより、給電部４の入力に対する出力部５の出力が所定の周波数帯域のみ通過するバンドパスフィルタを構成している。

図３は導体片３（以後、導体片３１〜３６を区別しない場合は導体片３と称す）の詳細図を示しており、導体片３の各寸法とバンドパスフィルタの特性との関係は、矩形状の導体片３の長さ、幅、隣り合う導体片とのギャップをそれぞれＬ，Ｗ，Ｇとすると、導体片３の長さＬを１／４波長とする周波数がバンドパスフィルタの中心周波数ｆ０となり、導体片３の幅ＷとギャップＧ（以降、水平ギャップＧと称す）が通過帯域Ｂ１を決定する。

そして、水平ギャップＧを狭くして、導体片３間の結合度を強くするほど、通過帯域Ｂ１が広がる。しかしながら、一般的な電子回路基板や、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-firedCeramics）基板等を誘電体基板１に用いた場合、製造上の制約によって水平ギャップＧの最小値は０．０５ｍｍ程度が限界であり、この水平ギャップＧの限界が従来における通過帯域の広帯域化の限界となっていた。

しかし、本実施形態では図４に示すように、誘電体基板１の面方向からみた場合の導体片３の配置が、誘電体基板１の厚み方向に垂直ギャップＤ間隔で交互にずれながら面方向に並設されており、この構成によって、隣り合う導体片３間の電磁結合をより強力にしている。

具体的には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、導体片３間の水平ギャップＧは「正」の値だけでなく、「０」や「負」の値にまで狭めることも可能である。導体片３間の水平ギャップＧが負方向に設定されて、誘電体基板１の厚み方向からみて隣り合う導体片３が互いに重なり合えば、この重なり領域が大きいほど電磁結合がより強力になって、通過帯域Ｂ１をより広帯域とすることができる。図６は、水平ギャップＧを「０」から「負」の値にまで変化させたときの本実施形態のバンドパスフィルタの通過特性Ｙ１を示しており、水平ギャップＧが負方向へ変化して誘電体基板１の厚み方向からみて隣り合う導体片３が互いに重なり合う領域が大きいほど結合度が大きくなり、通過帯域Ｂ１がＢ１ａ〜Ｂ１ｂまで広がって、より広帯域となる。なお、従来のバンドパスフィルタが導体片３間の水平ギャップＧを狭めることで得られる通過特性Ｙ１１も図６中に示しているが、本実施形態の通過特性Ｙ１に比べて狭帯域となっている。

このように、本実施形態のフィルタでは、隣り合う導体片３間の水平ギャップＧを、製造上の制約を受けることなく従来に比べて狭くでき、導体片３間の結合度をより強くして通過帯域の広帯域化を図っている。

（実施形態２）
実施形態１のフィルタでは、隣り合う導体片３間の水平ギャップＧが負方向に設定されて、誘電体基板１の厚み方向からみて隣り合う導体片３が互いに重なり合う領域が大きいほど通過帯域Ｂ１が広くなる。しかし、隣り合う導体片３が互いに重なり合う領域を大きくしていくと、ある時点で導体片３の端部の接地用スルーホール６が、隣接する導体片３の端部と干渉するという課題が発生する。

例えば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、隣り合う導体片３間の水平ギャップＧが大きく、導体片３の重なり領域が小さい場合には、導体片３の端部の接地用スルーホール６が、隣接する導体片３の端部に干渉する虞はない。しかし、図８（ａ）（ｂ）に示すように、隣り合う導体片３間の水平ギャップＧを狭めていって導体片３の重なり領域が大きくなると、導体片３の端部の接地用スルーホール６が、隣接する導体片３の端部に干渉してしまう。

そこで、本実施形態では、図９、図１０に示すように、各導体片３は、当該導体片の接地用スルーホール６を形成した端部が、隣り合う導体片３の接地用スルーホール６を形成していない端部から離れるように、並設方向に対する直交方向（導体片３の長さ方向）へずらして配置されている。

具体的には、導体片３１，３３，３５は、面Ｓ２上で接地用スルーホール６を形成した一方の端部側にずれて配置され、導体片３２，３４，３６は、面Ｓ１上で接地用スルーホール６を形成した他方の端部側にずれて配置されており、導体片３１，３３，３５の接地用スルーホール６と導体片３２，３４，３６の接地用スルーホール６とが互いに離れる方向へ、導体片３１〜３６がずれて配置されるのである。

したがって、隣り合う導体片３が互いに重なり合う領域を大きくしていっても、導体片３の端部の接地用スルーホール６が、隣接する導体片３の端部と干渉することはなく、隣り合う導体片３間の電磁結合をさらに強力にして、通過帯域の大幅な広帯域化を図ることができる。

また本実施形態では、隣り合う導体片３が互いに重なり合う長さＬ’が、バンドパスフィルタの中心周波数ｆ０を決定しており、この長さＬ’を１／４波長とする周波数がバンドパスフィルタの中心周波数ｆ０となる。なお、導体片３の幅Ｗと水平ギャップＧとが通過帯域Ｂ１を決定することは、実施形態１と同様である。

１誘電体基板
２ａ，２ｂ接地導体
３（３１〜３６）導体片
４給電部
５出力部
６接地用スルーホール

Claims

厚み方向の両面に接地導体を備えた誘電体板と、
誘電体板内で接地導体に対して平行な方向に並設されて、互いに電磁結合によって結合した複数の導体片と、
複数の導体片のうち並設方向の一端の導体片に形成された給電部と、
複数の導体片のうち並設方向の他端の導体片に形成された出力部と、
各導体片の前記並設方向に対する直交方向の両端部のうち、並設方向に隣り合う導体片とは逆の端部に形成されて、各導体片を誘電体板の両面の接地導体に接続する接地用スルーホールと
を備え、
誘電体板内で厚み方向の位置が互いに異なり且つ接地導体に対して平行な複数の面上に各導体片が配置され、各導体片が配置される面は、並設方向に隣り合う導体片が形成された面に対して厚み方向に隣接する面であり、
各導体片は、当該導体片の接地用スルーホールを形成した端部が、並設方向に隣り合う導体片の接地用スルーホールを形成していない端部から離れるように、各面上において並設方向に対する直交方向へずらして配置され、
並設方向に隣り合う各導体片は、厚み方向からみて互いの一部が重なる
ことを特徴とするフィルタ。