JP5489745B2 - Filter device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば携帯電話,無線LAN(Local Area Network)等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用されるフィルタ装置に関するものである。 The present invention relates to a filter device used in, for example, a wireless communication device such as a mobile phone and a wireless local area network (LAN) and other various communication devices.
近年、携帯電話機や無線LAN等の様々な用途で無線通信機器が用いられるようになっており、各無線通信機器において使用される周波数が互いに近くなっていることから、これらの無線通信機器には、所望周波数帯域の信号のみを選択的に通過させるとともに、通過帯域の低周波側および高周波側に近接した信号帯域における不所望信号の混入を防止して良質の通信を行ない得る必要がある。 In recent years, wireless communication devices have been used in various applications such as mobile phones and wireless LANs, and the frequencies used in each wireless communication device are close to each other. In addition, it is necessary to selectively pass only a signal in a desired frequency band and to prevent undesired signals from being mixed in a signal band close to a low frequency side and a high frequency side of the pass band so that high-quality communication can be performed.
このような要求に対して、図7に分解斜視図で示す例のような、端部が2つの共振器電極23・23のそれぞれと対向する結合調整電極25を備えたフィルタ装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このフィルタ装置においては、結合調整電極25を備えていることにより、共振器電極23・23間において、誘導性の結合だけでなく容量性の結合も生じさせることができるので、通過帯域幅を調整できるとともに、誘導性の結合と容量性の結合の並列共振回路により所定の通過帯域近傍の周波数帯域における信号を急峻に減衰させることができるというものである。
In response to such a demand, a filter device having a
また、近年の無線機器の小型化に伴い、その内部に使用されるフィルタ装置にも小型化が要求されている。これに対して、共振器電極の開放端側と対面する位置に短縮電極を備えたフィルタ装置が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。共振器電極の開放端側と対向する位置に波長短縮電極を配置することで、波長短縮電極による波長短縮効果によって共振器電極を短くすることができ、フィルタ装置の小型化ができるというものである。 In addition, with the recent miniaturization of wireless devices, the filter devices used therein are also required to be miniaturized. On the other hand, the filter apparatus provided with the shortening electrode in the position facing the open end side of a resonator electrode is proposed (for example, refer patent document 2). By disposing the wavelength shortening electrode at a position facing the open end side of the resonator electrode, the resonator electrode can be shortened by the wavelength shortening effect of the wavelength shortening electrode, and the filter device can be downsized. .
しかしながら、従来のフィルタ装置においては、結合調整用電極は各共振器電極に対向するように配置するため、小型のフィルタ装置で共振器電極幅が細い場合には結合調整用電極による容量性の結合が不十分となって帯域幅の調整が難しくなり、また、通過帯域の片側にしか急峻な減衰特性が得られないため、通過帯域の他の片側の減衰特性が急峻でないものとなってしまった。 However, in the conventional filter device, since the coupling adjustment electrode is disposed so as to face each resonator electrode, when the resonator electrode width is narrow in a small filter device, capacitive coupling by the coupling adjustment electrode is performed. The bandwidth is difficult to adjust, and a steep attenuation characteristic can be obtained only on one side of the passband, so the attenuation characteristic on the other side of the passband is not steep. .
本発明は上記課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型で通過帯帯域幅の調整が容易であり、かつ通過帯域の両側に急峻な減衰特性を有するとともに、高周波側の減衰特性の跳ね上がりの小さいフィルタ装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, and its purpose is to be small and easy to adjust the passband bandwidth, and to have a steep attenuation characteristic on both sides of the passband, and on the high frequency side. An object of the present invention is to provide a filter device having a small damping characteristic jump.
本発明のフィルタ装置は、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体を挟んで対向するように配置された第1の接地電極および第2の接地電極と、前記積層体内にお
いて互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である複数の共振器電極と、前記第2の接地電極と前記共振器電極との間において前記誘電体層を挟んで前記第2の接地電極と対向する複数の短縮容量電極と、
複数の該短縮容量電極に対して前記誘電体層を挟んで前記第2の接地電極とは反対側に複数の前記短縮容量電極と隣接して配置され、端部がそれぞれ隣り合う前記2つの短縮容量電極と対向する結合容量電極と、
該結合容量電極に対して前記誘電体層を挟んで前記複数の短縮容量電極とは反対側で、前記結合容量電極の端部とそれぞれ対向するとともに、一方端が前記複数の共振器電極のそれぞれの開放端に前記誘電体層を貫通する第1の貫通導体によって接続され、他方端が複数の前記短縮容量電極のそれぞれの端部に前記誘電体層を貫通する第2の貫通導体によって接続されている複数の補助容量電極と、該複数の補助容量電極の初段と最終段に電気的に接続された2つの外部端子とを備えることを特徴とするものである。
The filter device of the present invention includes a laminated body in which a plurality of dielectric layers are laminated, a first ground electrode and a second ground electrode arranged so as to face each other with the laminated body interposed therebetween, and the laminated body. A plurality of resonator electrodes that are arranged side by side in a plan view so as to be electromagnetically coupled to each other, one end of which is a short-circuited end and the other end is an open end, and the second ground electrode and the resonator electrode A plurality of shortened capacitance electrodes facing the second ground electrode with the dielectric layer interposed therebetween,
The two shortening electrodes are arranged adjacent to the plurality of shortening capacitor electrodes on the opposite side of the second ground electrode across the dielectric layer with respect to the plurality of shortening capacitor electrodes, and their end portions are adjacent to each other. A coupling capacitive electrode facing the capacitive electrode;
The coupling capacitor electrode is opposite to the plurality of shortened capacitor electrodes across the dielectric layer, and is opposed to the end of the coupling capacitor electrode, and one end of each of the plurality of resonator electrodes. And the other end of each of the shortened capacitor electrodes is connected to each end of the plurality of shortening capacitor electrodes by a second through conductor. And a plurality of auxiliary capacitance electrodes, and two external terminals electrically connected to the first and last stages of the plurality of auxiliary capacitance electrodes.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、平面透視において前記結合容量電極は、前記第2の貫通導体側に配置されているとともに、前記短縮容量電極に対向することを特徴とするものである。
Further, the filter device of the present invention, in the above configuration, the coupling capacitor electrode in a plan perspective, together are disposed in the second through conductor side, characterized in that facing the shortening capacitor electrode is there.
また、本発明のフィルタ装置は、上記各構成において、前記補助容量電極は、前記結合容量電極と対向する対向部と、該対向部より幅が小さい、前記対向部と前記第1の貫通導体とを接続する第1の接続部と、前記対向部より幅が小さい、前記対向部と前記第2の貫通導体とを接続する第2接続部とからなることを特徴とするものである。 In the filter device according to the present invention, in each of the above configurations, the auxiliary capacitance electrode includes a facing portion facing the coupling capacitance electrode, a width smaller than the facing portion, the facing portion and the first through conductor. And a second connection part that connects the opposing part and the second through conductor and has a width smaller than that of the opposing part.
本発明のフィルタ装置によれば、第2の接地電極と共振器電極との間において誘電体層を挟んで第2の接地電極と対向する複数の短縮容量電極と、複数の短縮容量電極に対して誘電体層を挟んで第2の接地電極とは反対側に複数の短縮容量電極と隣接して配置され、端部がそれぞれ隣り合う2つの短縮容量電極と対向する結合容量電極と、結合容量電極に対して誘電体層を挟んで複数の短縮容量電極とは反対側で、結合容量電極の端部とそれぞれ対向するとともに、一方端が複数の共振器電極のそれぞれの開放端に誘電体層を貫通する第1の貫通導体によって接続され、他方端が複数の短縮容量電極のそれぞれの端部に誘電体層を貫通する第2の貫通導体によって接続されている複数の補助容量電極とを備えることから、短縮容量電極を有することで共振器電極を短くすることができるので共振器を小さくすることができ、また、隣り合う共振器電極間に発生する誘導結合と、結合容量電極による短縮容量電極間の容量結合、即ち短縮容量電極が接続された共振器電極間の容量結合とによって形成される並列共振回路により減衰極が発現して、通過帯域の低周波側における信号を急激に減衰させることができるとともに、共振器電極の幅が細い場合であっても、結合容量電極は短縮容量電極および補助容量電極との間で容量結合するので、短縮容量電極および補助容量電極が接続された共振器電極間の容量結合が十分なものとなり、通過帯域幅を容易に調整できる。
According to the filter device of the present invention, a plurality of shortened capacitor electrodes opposed to the second ground electrode with a dielectric layer interposed between the second ground electrode and the resonator electrode, and a plurality of shortened capacitor electrodes A coupling capacitor electrode disposed adjacent to the plurality of shortening capacitor electrodes on the opposite side of the second ground electrode across the dielectric layer, and having two end portions facing each of the adjacent shortening capacitor electrodes, A dielectric layer opposite to the plurality of shortened capacitive electrodes across the dielectric layer with respect to the electrodes, facing each of the ends of the coupling capacitive electrodes, and having one end at the open end of each of the plurality of resonator electrodes A plurality of auxiliary capacitance electrodes connected by a first through conductor that passes through the dielectric layer, and connected at the other end by a second through conductor that penetrates the dielectric layer to each end of the plurality of shortened capacitance electrodes. Therefore, it has a shortened capacitance electrode Therefore, the resonator electrode can be shortened, so that the resonator can be made small. Also, inductive coupling generated between adjacent resonator electrodes and capacitive coupling between the shortened capacitive electrodes by the coupled capacitive electrodes, that is, shortened An attenuation pole is generated by a parallel resonance circuit formed by capacitive coupling between the resonator electrodes to which the capacitance electrodes are connected, and the signal on the low frequency side of the passband can be rapidly attenuated. Even if the width of the capacitor is thin, the coupling capacitor electrode is capacitively coupled between the shortened capacitor electrode and the auxiliary capacitor electrode, so that the capacitive coupling between the resonator electrode to which the shortened capacitor electrode and the auxiliary capacitor electrode are connected is sufficient. Therefore, the pass bandwidth can be easily adjusted.
また、第2の貫通導体同士の間に発生する誘導結合と、短縮容量電極と結合容量電極との間および補助容量電極と結合容量電極との間に発生する容量結合とによっても並列共振回路が形成され、これによって通過帯域の高周波側にも減衰極が発現するので、通過帯域の高周波側における信号を急激に減衰させることができる。よって、通過帯域の両側に急峻な減衰特性を有するフィルタ装置となる。 The parallel resonant circuit is also generated by inductive coupling generated between the second through conductors and capacitive coupling generated between the shortened capacitive electrode and the coupled capacitive electrode and between the auxiliary capacitive electrode and the coupled capacitive electrode. As a result, an attenuation pole also appears on the high frequency side of the pass band, so that the signal on the high frequency side of the pass band can be rapidly attenuated. Therefore, the filter device has steep attenuation characteristics on both sides of the passband.
また、本発明のフィルタ装置によれば、上記構成において、平面透視において結合容量電極が第2の貫通導体側に配置されているとともに、短縮容量電極に対向するときには、隣り合う共振器電極との間に発生する誘導結合と、結合容量電極による短縮容量電極間の容量結合、即ち短縮容量電極が接続された共振器電極間の容量結合とによって形成される並列共振回路の中に短縮容量電極と補助容量電極との間で形成される不要な容量結合が減少するので、高次の共振が高周波側にシフトして減衰特性の跳ね上がりを小さくすることができ、通過帯域の高周波側での減衰特性が良好なものとなる。 Further, according to the filter device of the present invention, in the above configuration, the coupling capacitor electrode is disposed on the second through conductor side in a plan view , and when facing the shortened capacitor electrode, A shortened capacitive electrode in a parallel resonant circuit formed by inductive coupling generated between them and capacitive coupling between the shortened capacitive electrodes by the coupled capacitive electrode, that is, capacitive coupling between the resonator electrodes to which the shortened capacitive electrode is connected. Since unnecessary capacitive coupling formed with the auxiliary capacitance electrode is reduced, higher-order resonance can be shifted to the high frequency side to reduce the jump of the attenuation characteristic, and the attenuation characteristic on the high frequency side of the passband Will be good.
また、本発明のフィルタ装置によれば、上記各構成において、補助容量電極が、結合容量電極と対向する対向部と、対向部より幅が小さい、対向部と第1の貫通導体とを接続する第1の接続部と、対向部より幅が小さい、対向部と第2の貫通導体とを接続する第2の接続部とからなるときには、補助容量電極の対向部と結合容量電極との間だけで容量結合が発生するので、隣り合う共振器電極との間に発生する誘導結合と、結合容量電極による短縮容量電極間の容量結合、即ち短縮容量電極が接続された共振器電極間の容量結合とによって形成される並列共振回路の中に短縮容量電極と補助容量電極との間で形成される不要な容量結合が減少するので、高次の共振が高周波側にシフトして減衰特性の跳ね上がりを小さくすることができるとともに、第1の接続部および第2の接続部の幅が小さいことから、インダクタ成分が増加して、第2の貫通導体同士の間に発生する誘導結合と、短縮容量電極と結合容量電極との間および補助容量電極と結合容量電極との間に発生する容量結合とによる並列共振回路の誘導結合が増加するので、この並列共振回路による通過帯域の高周波側の減衰極が発現する周波数が低下し、通過帯域の高周波側における減衰がより急峻なものとなる。 According to the filter device of the present invention, in each of the above configurations, the auxiliary capacitance electrode connects the facing portion that faces the coupling capacitance electrode, and the facing portion that is smaller in width than the facing portion and the first through conductor. When the first connection portion and the second connection portion that is smaller in width than the facing portion and connects the facing portion and the second through conductor, only between the facing portion of the auxiliary capacitance electrode and the coupling capacitance electrode Since capacitive coupling occurs, inductive coupling that occurs between adjacent resonator electrodes and capacitive coupling between the shortened capacitive electrodes by the coupled capacitive electrodes, that is, capacitive coupling between the resonator electrodes to which the shortened capacitive electrodes are connected. The unnecessary capacitive coupling formed between the shortened capacitive electrode and the auxiliary capacitive electrode is reduced in the parallel resonant circuit formed by the above, so that the higher-order resonance shifts to the high frequency side, and the damping characteristic jumps up. I can make it smaller In addition, since the widths of the first connection portion and the second connection portion are small, the inductor component increases, and inductive coupling generated between the second through conductors, the shortened capacitance electrode, the coupling capacitance electrode, Since the inductive coupling of the parallel resonant circuit due to the capacitive coupling generated between the auxiliary capacitive electrode and the coupling capacitive electrode increases, the frequency at which the attenuation pole on the high-frequency side of the passband due to this parallel resonant circuit appears is reduced. However, the attenuation on the high frequency side of the pass band becomes steeper.
本発明のフィルタ装置について以下に詳細に説明する。図1〜図6において、1aは誘電体層、1は誘電体層1aが積層されてなる積層体、2aは第1の接地電極、2bは第2の接地電極、3は共振器電極、4は短縮容量電極、5は結合容量電極、6は補助容量電極、7は第1の貫通導体、8は第2の貫通導体、9は第3の貫通導体、10は入力端子電極、10aは入力結合電極、11は出力端子電極、11aは出力結合電極を示している。なお、図2(b)および図4(b)は、共振器電極3、短縮容量電極4、結合容量電極5および補助容量電極6の平面視での位置関係を示すものであり、これら以外は省略して示している。
The filter device of the present invention will be described in detail below. 1 to 6, 1 a is a dielectric layer, 1 is a laminate formed by laminating a dielectric layer 1 a, 2 a is a first ground electrode, 2 b is a second ground electrode, 3 is a resonator electrode, 4 Is a shortened capacitance electrode, 5 is a coupling capacitance electrode, 6 is an auxiliary capacitance electrode, 7 is a first through conductor, 8 is a second through conductor, 9 is a third through conductor, 10 is an input terminal electrode, and 10a is an input. A coupling electrode, 11 is an output terminal electrode, and 11a is an output coupling electrode. 2 (b) and 4 (b) show the positional relationship of the
図1〜図5に示す例では、積層体1は5つの誘電体層1aが積層されて構成されているが、誘電体層1aの層数は、各誘電体層1aの厚みや比誘電率、あるいは、第1の接地電極2a,第2の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容
量電極6,入力結合電極10aおよび出力結合電極11aといった各電極の配置等によって適宜変えることができる。例えば、図1に示す例では、積層体1を挟んで対向するように第1の接地電極2aと第2の接地電極2bとが配置され、第1の接地電極2aが配置された誘電体層1a上に第1の接地電極2aとは電気的に絶縁されて入力端子電極10および出力端子電極11が配置されているが、第1の接地電極2aの上にさらに絶縁層1aを積層して、その上に入力端子電極10および出力端子電極11を配置してもよい。入力端子電極10およ
び出力端子電極11は、並びの両端の補助容量電極6即ち初段および最終段の補助容量電極6にそれぞれ第3の貫通導体9で接続されており、入力端子電極10および出力端子電極11が外部回路基板等に接続されることでフィルタ装置への信号の入出力点となる。また、図5に示す例のように、入力端子電極10および出力端子電極11は、それぞれ初段および最終段の補助容量電極6に対向する入力結合電極10aおよび出力結合電極11aを介して初段および最終段の補助容量電極6に電気的に接続してもよい。
In the example shown in FIGS. 1 to 5, the
また、共振器電極3は、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端であり、積層体1の1つの誘電体層1a・1a間に、互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列されて、所謂コムライン型に配置されて、相互に誘導結合(エッジ結合)している。共振器電極3の形状や間隔は、要求される特性(通過帯域周波数や通過帯域幅)に応じて適宜設定されるが、安定した誘導結合(エッジ結合)を得るにはエッジ部分の対向する長さの長い、細長い帯状の形状であるのが望ましい。
The
図1〜図4では2つの共振器電極3を備える例を示し、図5では3つの共振器電極3を備える例を示しているが、共振器電極は4つ以上を設けてもよく、損失が大きくならない程度の個数であればよい。無線LAN等の用途では、損失と減衰特性のバランスから、共振器電極3の数は2つまたは3つが好ましい。
1 to 4 show an example including two
また、短縮容量電極4は、第2の接地電極2bおよび共振器電極3との間において誘電体層1aを挟んで第2の接地電極2bと対向して配置され、複数の共振器電極3のそれぞれの開放端に第1の貫通導体7、補助容量電極6および第2の貫通導体8を介して電気的に接続されている。これによって、共振器電極3を短くすることができるので共振器を小さくすることができ、フィルタ装置も小型化することができる。
Further, the shortened
また、短縮容量電極4に対して誘電体層1aを挟んで第2の接地電極2bとは反対側に配置され、端部がそれぞれ隣り合う2つの短縮容量電極4と対向する結合容量電極5と、結合容量電極5に対して誘電体層1aを挟んで複数の短縮容量電極4とは反対側で、結合容量電極5の端部とそれぞれ対向するように配置され、一方端が共振器電極3のそれぞれの開放端に誘電体層1aを貫通する第1の貫通導体7によって接続され、他方端が短縮容量電極4のそれぞれの端部に誘電体層1aを貫通する第2の貫通導体8によって接続されている複数の補助容量電極6とを備える。そして、補助容量電極6の初段および最終段が、それぞれ入力端子電極10および出力端子電極11と第3の貫通導体9によって電気的に接続されている。
Also, a
このことにより、隣り合う共振器電極3・3間に発生する誘導結合と、結合容量電極5による短縮容量電極4・4間の容量結合、即ち短縮容量電極4・4が接続された共振器電極3・3間の容量結合とによって形成される並列共振回路により減衰極が発現して、通過帯域の低周波側における信号を急激に減衰させることができる。また、共振器電極3の幅が細い場合であっても、結合容量電極5は短縮容量電極4および補助容量電極6との間で容量結合するので、短縮容量電極4および補助容量電極6が接続された共振器電極3・3間の容量結合が十分なものとなり、通過帯域幅を容易に調整できる。
Thus, inductive coupling generated between the
また、第2の貫通導体8同士の間に発生する誘導結合と、短縮容量電極4と結合容量電極5との間および補助容量電極6と結合容量電極5との間に発生する容量結合とによっても並列共振回路が形成され、これによって通過帯域の高周波側にも減衰極が発現するので、通過帯域の高周波側における信号を急激に減衰させることができる。よって、通過帯域の両側に急峻な減衰特性を有するフィルタ装置となる。
Further, by inductive coupling generated between the second through
また、本発明のフィルタ装置は、図3および図4に示す例のように、上記構成において
、結合容量電極5を、第2の貫通導体8側で短縮容量電極4に対向させたときには、隣り合う共振器電極3・3との間に発生する誘導結合と、結合容量電極5による短縮容量電極4・4間の容量結合、即ち短縮容量電極4・4が接続された共振器電極3・3間の容量結合とによって形成される並列共振回路の中に短縮容量電極4と補助容量電極6との間で形成される不要な容量結合が減少するので、高次の共振が高周波側にシフトして減衰特性の跳ね上がりを小さくすることができ、通過帯域の高周波側での減衰特性が良好なものとなる。
Further, as in the example shown in FIGS. 3 and 4, the filter device of the present invention has a configuration in which the
また、本発明のフィルタ装置は、図3および図4に示す例のように、上記各構成において、補助容量電極6を結合容量電極5と対向する対向部と、対向部より幅が小さい、対向部と第1の貫通導体7とを接続する第1の接続部と、対向部より幅が小さい、対向部と第2の貫通導体8とを接続する第2接続部とからなるものとしたときには、補助容量電極6の対向部と結合容量電極5との間だけで容量結合を発生するので、共振器電極3・3間に発生する誘導結合と、結合容量電極5による短縮容量電極4・4間の容量結合、即ち短縮容量電極4・4が接続された共振器電極3・3間の容量結合とによって形成される並列共振回路の中に短縮容量電極4と補助容量電極6との間で形成される不要な容量結合が減少するので、高次の共振が高周波側にシフトして減衰特性の跳ね上がりを小さくすることができるとともに、第1の接続部および第2の接続部の幅が小さいことから、インダクタ成分が増加して、複数の第2の貫通導体8同士の間に発生する誘導結合と、短縮容量電極4と結合容量電極5との間および補助容量電極6と結合容量電極5との間に発生する容量結合とによる共振回路の誘導結合が増加するので、この並列共振回路による通過帯域の高周波側の減衰極が発現する周波数が低下し、通過帯域の高周波側における減衰がより急峻なものとなる。
Further, as in the examples shown in FIGS. 3 and 4, the filter device according to the present invention has a facing portion in which the
短縮容量電極4は、短縮容量電極4と共振器電極3とが平面視で重なると、その重なった面積分だけ共振器電極3と第1および第2の接地電極2a,2bとの結合が小さくなってしまい、また、例えば共振器電極3に接続された短縮容量電極4と他の共振器電極3とが平面視で重なると、共振器電極3と隣り合う共振器電極3との結合量が変わってしまうので、図1に示す例のように、短縮容量電極4を長方形や楕円形のような細長い形状とし、平面視で共振器電極3の開放端と短縮容量電極4の一方端とが重なるように配置して、短縮容量電極4の他方端を共振器電極3の開放端を延長する方向に向けるとよい。
In the shortened
補助容量電極6は、短縮容量電極4と平面視で同じ位置に配置して一方端を共振器電極3の開放端に第1の貫通導体7によって接続し、他方端を短縮容量電極4の他方端に接続する。また、補助容量電極6の形状は、図1および図2に示す例のように、短縮容量電極4と同じ形状のものであってもよいが、上述したような理由から、短縮容量電極4との間に形成される不要な容量結合を小さくするように、図3および図4に示す例のような、補助容量電極6の結合容量電極5との対向部を、結合容量電極5の端部と同様の大きさおよび形状として、対向部より幅が小さい接続部を設けるのが好ましい。
The
また、補助容量電極6の第1の貫通導体7との接続部から入力端子電極10または出力端子電極11との接続部までの間の部分の特性インピーダンスが、共振器電極3の特性インピーダンスに近似していると、この部分が共振器のような振る舞いをして、波長短縮効果が得られるので、共振器電極3をより短くすることができる。そのため、この部分に位置する補助容量電極6の第1の接続部は、第1の接続部の特性インピーダンスが共振器電極3の特性インピーダンスとが同等になるような幅とするのが好ましい。
In addition, the characteristic impedance of the portion from the connection portion of the
結合容量電極5は、平面視で短縮容量電極4からはみ出す部分が小さい方が好ましい。結合容量電極5の平面視で短縮容量電極4からはみ出す部分(結合容量電極5の平面視で短縮容量電極4とは重ならない部分)と第2の接地電極2bおよび第1の接地電極2aと
の間で不要な容量結合が発現して共振器電極3によるフィルタ特性に影響するからである。このようなことから、結合容量電極5の形状は、図1から図5に示す例のように、短縮容量電極4と対向する両端部と細い導体で接続した形状とするのが好ましい。
The
また、図5に示す例のように共振器電極3が3つ以上ある場合は、隣り合う2つの短縮容量電極4と対向する結合容量電極5を2つ以上配置する。このとき、例えば、図5に示す例のように、共振器電極3が3つあり、それに接続された短縮容量電極4も3つある場合には、初段(1段目)の短縮容量電極4と2段目の短縮容量電極4とに対向する結合容量電極5と、最終段(3段目)の短縮容量電極4と2段目の短縮容量電極4とに対向する結合容量電極5の2つの結合容量電極5・5が並べて配置される。2段目の短縮容量電極4には、隣り合う2つ結合容量電極5のそれぞれの端部が対向することとなる。図5に示す例では、1つの結合容量電極5の2つの端部の大きさが異なっているが、特性上は大きな問題とはならない。
When there are three or
誘電体層1aとしては、例えば、アルミナ,ムライト,窒化アルミニウム,BaO−TiO2系,CaO−TiO2系,MgO−TiO2系およびガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン:PTFE),四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂:ETFE),四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂:PFA)等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂,ポリイミド等の有機樹脂材料が用いられる。これらの材料による誘電体層1aの形状や寸法(厚みや幅,長さ)は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。セラミック材料の場合は、より高周波の信号を伝送することが可能な、Au,Ag,Cu等の低抵抗金属からなる導体材料と同時焼成が可能な低温焼成セラミックスが好ましい。 As the dielectric layer 1a, for example, alumina, mullite, aluminum nitride, BaO—TiO 2 series, CaO—TiO 2 series, MgO—TiO 2 series, ceramic materials such as glass ceramics, or tetrafluoroethylene resin (polytetra Fluoroethylene: PTFE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin: ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer resin (tetrafluoroethylene-perfluteroalkyl vinyl ether) Fluorine resin such as copolymer resin (PFA), glass epoxy resin, organic resin material such as polyimide is used. The shape and dimensions (thickness, width, length) of the dielectric layer 1a made of these materials are set according to the frequency used, the application, and the like. In the case of a ceramic material, low-temperature fired ceramics that can be fired simultaneously with a conductor material made of a low-resistance metal such as Au, Ag, or Cu that can transmit a higher frequency signal is preferable.
第1の接地電極2a,第2の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容量電極6,入力端子電極10,出力端子電極11,入力結合電極10aおよび出力結合電極11aは、誘電体層1aがセラミック材料からなる場合は、W,Mo,Mo−Mn,Au,Ag,Cu等の金属を主成分とするメタライズ層により形成される。また、誘電体層1aが樹脂系材料からなる場合は、厚膜印刷法,各種の薄膜形成方法,めっき法あるいは箔転写法等により形成した金属層や、このような金属層上にめっき層を形成したもの、例えばCu層,Cr−Cu合金層またはCr−Cu合金層上にNiめっき層およびAuめっき層を被着させたもの,TaN層上にNi−Cr合金層およびAuめっき層を被着させたもの,Ti層上にPt層およびAuめっき層を被着させたもの,Ni−Cr合金層上にPt層およびAuめっき層を被着させたもの等が挙げられる。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
First ground electrode 2a, second ground electrode 2b,
第1の接地電極2a,第2の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容量電極6,入力端子電極10,出力端子電極11,入力結合電極10aおよび出力結合電極11aの形成は、周知の方法を用いればよい。例えば誘電体層1aがガラスセラミックスから成る場合であれば、まずそれら誘電体層1aとなるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、グリーンシート上にスクリーン印刷法によりAg等の導体ペーストを所定形状で印刷塗布して第1の接地電極2a,第2の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容量電極6,入力端子電極10,出力端子電極11,
入力結合電極10aおよび出力結合電極11aの各電極パターンを形成する。次に、これらの電極パターンが形成されたグリーンシートを重ねて圧着するなどして積層体を作製し、この積層体を850〜1000℃で焼成することにより形成する。その後、外表面に露出している
電極上には、NiめっきおよびAuめっき等のめっき皮膜を形成する。誘電体層1aが有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば有機樹脂シート上に第1の接地電極2a,第2
の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容量電極6,入力端子電極10,出力端子電極11,入力結合電極10aおよび出力結合電極11aの各電極パターン形状に加工したCu箔を転写し、Cu箔が転写された有機樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。
First ground electrode 2a, second ground electrode 2b,
The electrode patterns of the input coupling electrode 10a and the output coupling electrode 11a are formed. Next, a green body with these electrode patterns formed thereon is stacked and pressure-bonded, for example, to produce a laminate, and this laminate is formed by firing at 850 to 1000 ° C. Thereafter, a plating film such as Ni plating or Au plating is formed on the electrode exposed on the outer surface. When the dielectric layer 1a is made of an organic resin material, for example, the first ground electrode 2a and the second ground electrode are formed on the organic resin sheet.
The electrode patterns of the ground electrode 2b,
第1〜第3の貫通導体7〜9は、例えば前述の製造方法において、第1の接地電極2a,第2の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容量電極6,入力端子電極10,出力端子電極11,入力結合電極10aおよび出力結合電極11aの各電極パターンを形成する前に、グリーンシートに金型加工やレーザー加工によりあらかじめ形成しておいた貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填しておくことでメタライズ導体として形成することができる。あるいは、有機樹脂シートに同様にして形成した貫通孔内の内面にめっき法によって金属層を形成したり、貫通孔をめっき法によって金属で充填したり、あるいは加熱等によって硬化する導体ペーストを充填したりすることによって形成することができる。
The first to third through
第1の接地電極2aおよび第2の接地電極2bと共振器電極3の短絡端とを接続する接続導体は、それらの間に位置する誘電体層1a内に形成された貫通導体または誘電体層1aの端面に形成された端面導体の形態で形成することによって、積層されたそれら誘電体層1aの内部に形成するフィルタ装置の設計自由度が向上するとともに、より小型で高性能なフィルタ装置とすることができる。
The connection conductor connecting the first ground electrode 2a and the second ground electrode 2b and the short-circuited end of the
このような接続導体となる貫通導体や側面導体は、誘電体層1aがガラスセラミックス等のセラミックスから成る場合には、貫通導体は、第1〜第3の貫通導体7〜9と同様にして形成することができ、端面導体は、例えば内部の電極を端面に露出させたグリーンシート積層体を形成した後、同様の導体ペーストをグリーンシート積層体の側面に印刷することによって形成することができる。また、端面導体は、グリーンシートに貫通孔を形成しておき、第1の接地電極2aおよび第2の接地電極2bをこの貫通孔に接するように形成した後、グリーンシートの積層前または積層後に導体ペーストを貫通孔の内面に印刷し、または貫通穴に充填して、貫通孔の部分で切断することによっても形成することができる。誘電体層1aが樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したり、薄膜法等によって側面導体を形成したりすればよい。
When the dielectric layer 1a is made of ceramics such as glass ceramics, the through conductors and side conductors serving as such connection conductors are formed in the same manner as the first to third through
具体的には、無線LANの規格に用いられるような、通過帯域の周波数が5.15〜5.85GHzのバンドパスフィルタとしてのフィルタ装置は、図1に示すような形態であれば、例えば誘電体層1aとして比誘電率が7.7のガラスセラミックスを用い、第1の接地電極2
a,第2の接地電極2b,共振器電極3,短縮容量電極4,結合容量電極5,補助容量電極6,入力端子電極10,出力端子電極11,入力結合電極10a,出力結合電極11a,および
第1〜第3の貫通導体7〜9にCuメタライズを用いることにより得られる。比誘電率が7.4のガラスセラミックスは、例えば、ガラス成分としてPbO,B2O3,SiO2,
Al2O3,ZnOおよびアルカリ土類金属酸化物を主成分とする結晶化ガラスが50質量%と、フィラー成分としてアルミナが50質量%とからなるものを用いればよい。
Specifically, a filter device as a bandpass filter having a passband frequency of 5.15 to 5.85 GHz, which is used in a wireless LAN standard, has the form shown in FIG. 1, for example, the dielectric layer 1a. Glass ceramics having a dielectric constant of 7.7 as the
a, second ground electrode 2b,
このとき、誘電体層1aは、厚みを上から順に、260μm,110μm,25μm,25μm,35μmとする。第1の接地電極2aおよび第2の接地電極2bは、寸法を1.4mm×1.9mmとする。第1の接地電極2aには入力端子電極10および出力端子電極11を配置するための0.5mm×0.5mmの開口部を2つ設ける。2つの共振器電極3は寸法が0.13mm×0.7
mmで0.125mmの間隔で横並びに整列し、各短絡端を積層体1の短絡端側の側面全面に
形成した端面導体で接地電極2a,2bに接続する。補助容量電極6は、寸法が0.4mm
×1.25mmで、平面視で共振器電極3よりそれぞれ内側に0.0125mmの位置に配置して、
共振器電極3の各開放端側の端部と0.13mm×0.15mmの範囲で重なるように配置し、重なる部分の中心で直径0.075mmの第1の貫通導体7によって共振器電極3に接続する。
短縮容量電極4は、それぞれの寸法が0.4mm×1.25mmで、平面視で各補助容量電極6
と同じ位置に配置して、補助容量電極6の他方端の内側の角から外側へ0.0875mm、一方端側へ0.075mmの位置で直径0.075mmの第2の貫通導体8によって補助容量電極6に接続する。入力端子電極10および出力端子電極11は、寸法が0.2mm×0.2mmで、上記開口部の中心に配置して、かつ2つの補助容量電極6のそれぞれに平面視で中央部と重なるように配置するとともに、直径0.075mmの第3の貫通導体9で接続する。結合容量電極5
は、寸法が0.25mm×0.765mmである端部を寸法が0.25mm×0.25mmの導体で接続す
る形状であり、端部がそれぞれ各短縮容量電極4の短絡端側から0.185mmの位置で各短
縮容量電極4と重なるように配置する。
At this time, the thickness of the dielectric layer 1a is 260 μm, 110 μm, 25 μm, 25 μm, and 35 μm in order from the top. The first ground electrode 2a and the second ground electrode 2b have dimensions of 1.4 mm × 1.9 mm. The first ground electrode 2 a is provided with two 0.5 mm × 0.5 mm openings for arranging the
are arranged side by side at intervals of 0.125 mm, and the respective short-circuit ends are connected to the ground electrodes 2a and 2b by end surface conductors formed on the entire side surface of the
× 1.25mm, arranged in a position of 0.0125mm inside the
It arrange | positions so that it may overlap with the edge part of each open end side of the
Each of the shortened
Are arranged at the same position as the
Is a shape in which ends having dimensions of 0.25 mm × 0.765 mm are connected by conductors having dimensions of 0.25 mm × 0.25 mm, and each end is 0.185 mm from the short-circuit end side of each shortened
このような例の本発明のフィルタ装置のフィルタ特性は、図6の線図に破線の特性曲線で示すようなものとなる。図6に示す線図において、縦軸は挿入損失(単位:dB)を、横軸は周波数(単位:GHz)を示す。従来のフィルタ装置では、例えば、図6の線図に一点鎖線の特性曲線で示すような、通過帯域の片側にしか減衰極のないフィルタ特性であるのに対して、本発明のフィルタ装置の特性は、通過帯域の両側(低周波側では3GHz付近、高周波側では16GHz付近)においても急峻な減衰特性を得ることが分かる。 The filter characteristic of the filter device of the present invention in such an example is as shown by a broken characteristic curve in the diagram of FIG. In the diagram shown in FIG. 6, the vertical axis represents insertion loss (unit: dB), and the horizontal axis represents frequency (unit: GHz). In the conventional filter device, for example, the filter characteristic has an attenuation pole only on one side of the pass band as shown by a one-dot chain line characteristic curve in the diagram of FIG. It can be seen that steep attenuation characteristics are obtained even on both sides of the pass band (near 3 GHz on the low frequency side and near 16 GHz on the high frequency side).
また、図3に示す例のような本発明のフィルタ装置のフィルタ特性は、図6の線図に実線の特性曲線で示すようなものとなる。この例のフィルタ装置は、図1の例の本発明のフィルタ装置に対して、結合容量電極5は、端部がそれぞれ各短縮容量電極4の短絡端側から0.335mmの位置で各短縮容量電極4と重なるように配置する。また、補助容量電極6
は、寸法が0.4mm×0.815mmの対向部と寸法が0.17mm×0.31mmの第1接続部と寸法が0.17mm×0.125mmの第2の接続部とを内側の辺を揃えて並べて接続した形状であり
、短絡端側の辺および外側の辺を短縮容量電極4のそれぞれに揃えて配置する。また、2つの共振器電極3は寸法が0.13mm×0.6mmとする。これ以外の各電極や誘電体層は、
上記と同様の寸法、形状および配置とするものである。
Further, the filter characteristic of the filter device of the present invention as in the example shown in FIG. 3 is as shown by a solid characteristic curve in the diagram of FIG. The filter device of this example is different from the filter device of the present invention of the example of FIG. 1 in that each of the
Is connected with the inner side aligned and the opposing part with dimensions of 0.4 mm x 0.815 mm, the first connection part with dimensions of 0.17 mm x 0.31 mm, and the second connection part with dimensions of 0.17 mm x 0.125 mm. The short-circuit end side and the outer side are aligned with each of the shortened
The dimensions, shape and arrangement are the same as above.
この例の結果から、結合容量電極5を、第2の貫通導体8側で短縮容量電極4に対向させ、補助容量電極6を結合容量電極5と対向する対向部と、対向部より幅が小さい、対向部と第1の貫通導体7とを接続する第1の接続部と、対向部より幅が小さい、対向部と第2の貫通導体8とを接続する第2の接続部とからなるものとした場合には、通過帯域の高周波側の減衰極が発現する周波数が低下して、通過帯域の高周波側における減衰がより急峻なものとなるとともに、高次の共振が高周波側にシフトして減衰特性の跳ね上がりが小さくなることで、通過帯域の高周波側での減衰特性がより良好なフィルタ特性が得られるといえる。また、共振器電極3を短くしても同じ通過帯域を有するフィルタ特性が得られているので、フィルタ装置を小型化することができるといえる。
From the result of this example, the
1・・・・積層体
1a・・・誘電体層
2a・・・第1の接地電極
2b・・・第2の接地電極
3・・・・共振器電極
4・・・・短縮容量電極
5・・・・結合容量電極
6・・・・補助容量電極
7・・・・第1の貫通導体
8・・・・第2の貫通導体
9・・・・第3の貫通導体
10・・・・入力端子電極
10a・・・入力結合電極
11・・・・出力端子電極
11a・・・出力結合電極
DESCRIPTION OF
10 ... Input terminal electrode
10a ・ ・ ・ Input coupling electrode
11 ... Output terminal electrode
11a ... Output coupling electrode
Claims (3)
該積層体を挟んで対向するように配置された第1の接地電極および第2の接地電極と、
前記積層体内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である複数の共振器電極と、
前記第2の接地電極と前記共振器電極との間において前記誘電体層を挟んで前記第2の接地電極と対向する複数の短縮容量電極と、
複数の該短縮容量電極に対して前記誘電体層を挟んで前記第2の接地電極とは反対側に複数の前記短縮容量電極と隣接して配置され、端部がそれぞれ隣り合う前記2つの短縮容量電極と対向する結合容量電極と、
該結合容量電極に対して前記誘電体層を挟んで前記複数の短縮容量電極とは反対側で、前記結合容量電極の端部とそれぞれ対向するとともに、一方端が前記複数の共振器電極のそれぞれの開放端に前記誘電体層を貫通する第1の貫通導体によって接続され、他方端が複数の前記短縮容量電極のそれぞれの端部に前記誘電体層を貫通する第2の貫通導体によって接続されている複数の補助容量電極と、
該複数の補助容量電極の初段と最終段に電気的に接続された2つの外部端子と
を備えることを特徴とするフィルタ装置。 A laminate in which a plurality of dielectric layers are laminated;
A first ground electrode and a second ground electrode arranged to face each other with the laminate interposed therebetween;
A plurality of resonator electrodes arranged side by side in a plan view so as to be electromagnetically coupled to each other in the stacked body, each having one end short-circuited and the other end open-ended;
A plurality of shortened capacitance electrodes facing the second ground electrode across the dielectric layer between the second ground electrode and the resonator electrode;
The two shortening electrodes are arranged adjacent to the plurality of shortening capacitor electrodes on the opposite side of the second ground electrode across the dielectric layer with respect to the plurality of shortening capacitor electrodes, and their end portions are adjacent to each other. A coupling capacitive electrode facing the capacitive electrode;
The coupling capacitor electrode is opposite to the plurality of shortened capacitor electrodes across the dielectric layer, and is opposed to the end of the coupling capacitor electrode, and one end of each of the plurality of resonator electrodes. And the other end of each of the shortened capacitor electrodes is connected to each end of the plurality of shortening capacitor electrodes by a second through conductor. A plurality of auxiliary capacitance electrodes,
A filter device comprising two external terminals electrically connected to the first stage and the last stage of the plurality of auxiliary capacitance electrodes.
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