JP6545398B2 - マルチバンドフィルタ - Google Patents

Description

本発明は複数のフィルタを備えたマルチバンドフィルタに関するものである。

電気回路および光学系において、複数の特定周波数帯域のみを通過させる場合に、複数のフィルタが並列に接続され、各フィルタの入出力部にインダクタ、キャパシタが挿入された複数の通過帯域を有するマルチバンドフィルタが一般的に用いられている。また、電気回路および光学系の小型化に伴い、マルチバンドフィルタの小型化も求められている。このようなマルチバンドフィルタとして、２つのフィルタを積層した簡素かつ小型なフィルタが提案されている（特許文献１）。

米国特許第６１４７５７１号明細書（図１、図２１）

特許文献１のマルチバンドフィルタにおいて、通過帯域外の抑圧帯域における減衰量が目標値に達していない場合、各フィルタの入出力部に挿入されるインダクタのインダクタンス値とキャパシタのキャパシタンス値を増加させることにより通過帯域外の抑圧帯域における減衰量を確保することができる。

しかし、挿入されるインダクタのインダクタンス値とキャパシタのキャパシタンス値を増加することは、マルチバンドフィルタの通過帯域の整合を崩すことになり、通過帯域の形成が困難となり、通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保と通過帯域の形成との両立が困難であった。

一方、個別のフィルタの通過帯域外の減衰量を増加させることで通過帯域外の抑圧帯域における減衰量として目標値を確保することもできるが、フィルタ段数の増加による損失の増加につながるという問題があった。

本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、個別フィルタの通過帯域外の減衰量を増加させることなく、通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を実現することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のマルチバンドフィルタは、部品を配置するプリント基板と、外部より信号が入力される入力端子と、外部へ信号を出力する出力端子と、プリント基板に実装され、入力端子と出力端子の間に形成される第一の経路に配される第一のフィルタと、プリント基板に実装され、入力端子と出力端子の間に形成され、第一の経路と並列である第二の経路に配され、第一のフィルタと外形寸法が異なり、第一のフィルタよりも通過帯域の周波数が高い第二のフィルタと、第一の経路に配され、第一のフィルタと直列に接続される第一のインダクタと、第二の経路に配され、第二のフィルタと直列に接続される第一のキャパシタと、第一の経路に配され、入力端子と第一のフィルタ及び第一のインダクタと出力端子を直列に接続する、信号線導体パターンにて形成される第一の伝送線路と、第二の経路に配され、入力端子と第二のフィルタ及び第一のキャパシタと出力端子を直列に接続する、信号線導体パターンにて形成される第二の伝送線路を備え、第一の伝送線路に属する部分の一部が第一のフィルタと第二のフィルタとの外形寸法差により形成されたプリント基板上の領域に配置され、第一の伝送線路が第二の伝送線路よりも長いものである。

本発明にかかるマルチバンドフィルタによれば、個別フィルタの通過帯域外の個別フィルタの通過帯域外の減衰量を増加させることなく、通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１におけるマルチバンドフィルタの周波数通過特性の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態２におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。 本発明の実施の形態３におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。 本発明の実施の形態４におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。 本発明の実施の形態５におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。 本発明の実施の形態６におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。 本発明の実施の形態６におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。 従来のマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。

以下に、本発明にかかるマルチバンドフィルタの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下で参照する図面においては、同一もしくは相当する部分に同一の符号を付している。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチバンドフィルタの一例を示す構成図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’面での断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’面での断面図である。

図１において、マルチバンドフィルタ１００は、プリント基板１０、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、はんだ１４、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２を備える。

プリント基板１０は、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、はんだ１４、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２が配置される配線基板であり、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラス・コンポジット基板、ガラス・エポキシ基板などの一般的な材質の基板である。

グラウンド導体パターン１１は、プリント基板１０の表層または内層に配置されマルチバンドフィルタ１００におけるグラウンドを形成する。なお、プリント基板１０の内層においてグラウンド導体パターン１１は、プリント基板１０全体に配置されていてもよい。

グラウンドスルーホール１２は、導体パターン同士を接続し、接続された導体パターンを同で同電位状態とする。マルチバンドフィルタ１００においてグラウンドスルーホール１２は、グラウンド導体パターン１１同士を接続し、接続されたグラウンド導体パターン１１を同電位状態とする。

信号線導体パターン１３は、プリント基板１０の表層に配置され、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２間の接続を形成する。そして、信号線導体パターン１３は、グラウンド導体パターン１１と伝送線路を構成し、マルチバンドフィルタ１００に入力された信号がフィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２間を流れる経路を形成する。

はんだ１４は、グラウンド導体パターン１１および信号線導体パターン１３と、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２とを接続する。

フィルタ２０とフィルタ３０は、特定の周波数に通過帯域を有するバンドパスフィルタであり、誘電体同軸共振器を備えたフィルタやＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタなどであってよい。ここで、フィルタ２０はフィルタ３０よりも通過帯域の周波数が低いフィルタであり、通過帯域の周波数の低いフィルタ２０が第一のフィルタに、通過帯域の周波数が高いフィルタ３０が第二のフィルタに該当する。

キャパシタ４０は、信号線導体パターン１３を介してフィルタ３０に接続し、接続されるフィルタ３０との組み合わせにより信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路における信号が流れる経路を制御する。キャパシタ４０が第一のキャパシタに該当する。

インダクタ５０は、信号線導体パターン１３を介してフィルタ２０に接続し、接続されるフィルタ２０との組み合わせにより信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路における信号が流れる経路を制御する。インダクタ５０が第一のインダクタに該当する。

入力端子６１は、外部との接続端子であり、マルチバンドフィルタ１００に信号が入力される端子である。

出力端子６２は、外部との接続端子であり、マルチバンドフィルタ１００から信号が出力される端子である。

次に、図１を用いてプリント基板１０上におけるグラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、はんだ１４、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２の接続構成について説明する。

まず、図１（ａ）を用いて、プリント基板１０上の信号線導体パターン１３、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、およびインダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２間の接続関係を説明する。

図１（ａ）において、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、およびインダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２は、信号線導体パターン１３を介して接続される。これにより入力端子６１から入力された信号は、信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路により伝送され各部品を経由して、出力端子６２から出力される。

ここで、入力端子６１と出力端子６２の間に信号が流れる経路として並列である２つの経路が形成される。まず、第一の経路は、２つのインダクタ５０とフィルタ２０が直列に接続された経路であり、入力端子６１からインダクタ５０、フィルタ２０、そしてインダクタ５０の順にて信号が流れる経路である。第二の経路は、２つのキャパシタ４０とフィルタ３０が直列に接続された経路であり、入力端子６１からキャパシタ４０、フィルタ３０、そしてキャパシタ４０の順にて信号が流れる経路である。第一の経路を形成する信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路が第一の伝送線路に、第二の経路を形成する信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路が第二の伝送線路に該当する。

次に、図１（ｂ）を用いて、フィルタ３０、キャパシタ４０、およびインダクタ５０と、グラウンド導体パターン１１および信号線導体パターン１３との接続構成を説明する。

図１（ｂ）において、グラウンド導体パターン１１は、プリント基板１０の内層に配置され、グラウンドを形成する。信号線導体パターン１３は、プリント基板１０の表層にてフィルタ３０、キャパシタ４０、およびインダクタ５０の間に亘って配置され断続的なパターンを形成し、各部品とはんだ１４を介して接続される。

次に、図１（ｃ）を用いて、フィルタ２０とグラウンド導体パターン１１および信号線導体パターン１３との接続構成を説明する。

図１（ｃ）において、グラウンド導体パターン１１は、プリント基板１０の内層とフィルタ２０の下部の一部おいてプリント基板１０の表層とに配置される。表層に配置されたグラウンド導体パターン１１は、はんだ１４を介してフィルタ２０と接続され、グラウンドスルーホール１２を介して内層に配置されたグラウンド導体パターン１１と接続され同電位状態を確保している。信号線導体パターン１３は、プリント基板１０の表層に配置され、パターンの一部がフィルタ２０の下部まで配置される。信号線導体パターン１３は、このフィルタ２０の下部に配置された箇所にてフィルタ２０とはんだ１４を介して接続される。

次に、図１（ａ）を用いて、本発明のマルチバンドフィルタ１００の構造の一例について説明する。図１（ａ）において、マルチバンドフィルタ１００は、フィルタ２０とフィルタ３０の外形寸法が異なりフィルタ２０がフィルタ３０より大きく、この両フィルタの外形寸法差によりプリント基板１０上に形成される領域８０に信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路、キャパシタ４０、およびインダクタ５０が配置される構造である。

なお、フィルタ２０とフィルタ３０の外形寸法を異なるものとする方法として、異なる種類のフィルタを適用する方法がある。ここでは、フィルタ２０に誘電体同軸共振器を用いたフィルタを、フィルタ３０にＳＡＷフィルタを適用している。

フィルタ２０とフィルタ３０の外形寸法差により形成された領域８０に各部品を配置することで、フィルタ３０、キャパシタ４０、およびインダクタ５０を同一方向に列状に配置することが可能となり、マルチバンドフィルタ１００を小型化できる。

また、プリント基板１０上に領域８０を形成することでプリント基板１０上にユーザが信号線導体パターン１３を配置する領域を十分に確保することができ、ユーザは必要な長さの伝送線路を容易に形成することができる。

また、マルチバンドフィルタ１００において、フィルタ２０とフィルタ３０の外形寸法差により形成された領域８０に各部品が配置されることにより、入力端子６１、フィルタ２０、および出力端子６２を信号が流れる第一の経路の伝送線路を形成する信号線導体パターン１３が、入力端子６１、フィルタ３０、および出力端子６２を接続した信号が流れる第二の経路の伝送線路を形成する信号線導体パターン１３よりも長い線路長にて配置することが可能となる。

信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路の線路長が第一の経路と第二の経路によって異なっているのは、フィルタ２０またはフィルタ３０に流れる信号の位相を制御するためである。第一の経路を第二の経路よりも長く形成することで、高周波数領域においてフィルタ３０を流れる信号に対してフィルタ３０よりも通過帯域の低いフィルタ２０を流れる信号の位相を遅らせて位相差をつけることができ、マルチバンドフィルタ１００は、抑圧帯域における抑圧量を大きくすることができる。

このような配置により、通過帯域外の抑圧帯域における減衰量が目標値に達していない場合においても、マルチバンドフィルタ１００は、各フィルタの入出力部に挿入されるインダクタのインダクタンス値とキャパシタのキャパシタンス値を増加させることなく、また個別のフィルタの通過帯域外の減衰量を増加させることなく、必要な減衰量を得ることができる。

そのため、マルチバンドフィルタ１００においては、通過帯域外の抑圧帯域における減衰量を確保しながら、通過帯域の整合の崩れや個別フィルタのフィルタ段数の増加による損失の増加を防ぐことができるという効果を得ることができる。

また、マルチバンドフィルタ１００は、信号線導体パターン１３の配置にて形成される伝送線路により通過帯域と抑圧帯域を制御できるため、ユーザが容易に設計できるとの効果も得ることができる。

次に、図２を用いてマルチバンドフィルタ１００の周波数通過特性を説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるマルチバンドフィルタの周波数通過特性の一例を示す説明図である。図２（ａ）は、フィルタ２０とフィルタ３０単体の周波数特性の実測結果であり、図２（ｂ）は、回路シミュレーション上で計算した従来のマルチバンドフィルタ９００とマルチバンドフィルタ１００の基板パターン特性の電磁界シミュレーション結果である。

ここで、フィルタ２０の周波数通過帯域は１１５０−１３５０ＭＨｚ付近であり、フィルタ３０の周波数通過帯域は１５５０−１６００ＭＨｚ付近のフィルタである。また、マルチバンドフィルタは、上述の２つの帯域を通過帯域として、通過帯域間の１５００ＭＨｚ付近を抑圧帯域とし、抑圧目標値を−５０ｄＢとして設計している。

従来のマルチフィルタ９００は、図１０に示す構成であるとする。図１０は、従来のマルチバンドフィルタの構成の一例を示す構成図である。従来のマルチバンドフィルタ９００は、本発明のマルチバンドフィルタ１００と同様にプリント基板１０、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、はんだ１４、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２を備える。なお、各部品は本発明のマルチバンドフィルタ１００と同様のため説明を省略し、図１０は上面図であるため、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。

ここで、従来のマルチバンドフィルタ９００がマルチバンドフィルタ１００と異なるのは、フィルタ２０とフィルタ３０の外形寸法が同じであり、信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路の第一の経路と第二の経路との長さが同じであることである。

図２における電磁界シミュレーションにおいて、従来のマルチバンドフィルタ９００には、キャパシタンス値が２．５ｐＦのキャパシタ２つと、インダクタンス値が６．５ｎＨのインダクタ２つと、第一の経路と第二の経路は同じ長さで経路長が３ｍｍである伝送線路を形成する信号線導体パターンが配置されているとして計算している。

また、マルチバンドフィルタ１００として、キャパシタンス値が１０ｐＦのキャパシタ２つと、インダクタンス値が５．２ｎＨのインダクタ２つと、経路長が２０ｍｍの第一の経路と経路長が３ｍｍの第二の経路である伝送線路を形成する信号線導体パターンが配置されているとして計算している。

図２（ａ）において、横軸が周波数（ＭＨｚ）であり、縦軸が減衰量（ｄＢ）である。ここで、横軸は、１０００〜１８００ＭＨｚの範囲を示している。

実線２０１はフィルタ２０の周波数特性の実測結果であり、破線２０２はフィルタ３０の周波数特性の実測結果である。フィルタ２０の実測結果は、通過領域である周波数１１５０−１３５０ＭＨｚにおいて減衰量が小さく、通過領域を離れると減衰量が大きくなっている。フィルタ３０の実測結果は、通過領域である周波数１５５０−１６００ＭＨｚ付近において急激に減衰量が小さくなり、それ以外の周波数では抑圧量が大きくなっている。

これらの周波数特性のフィルタを用いて従来のマルチバンドフィルタ９００とマルチバンドフィルタ１００の電磁界シミュレーションを実施した結果が、図２（ｂ）である。

図２（ｂ）において、横軸が周波数（ＭＨｚ）であり、縦軸が抑圧量（ｄＢ）である。ここで、横軸は、１０００〜１８００ＭＨｚの範囲を示している。実線３０１は本発明のマルチバンドフィルタ１００の電磁界シミュレーション結果であり、破線３０２は従来のマルチバンドフィルタ９００の電磁界シミュレーション結果である。

図２（ｂ）より、従来のマルチバンドフィルタ９００は、抑圧帯域である周波数１５００ＭＨｚにおいて抑圧量目標値−５０ｄＢが達成できていない。これは、抑圧帯域が通過帯域に近接しているため、抑圧帯域における各フィルタの減衰特性が十分確保できていないことを示している。また、１１５０−１３５０ＭＨｚの高域側の通過帯域において、従来のマルチバンドフィルタ９００は、通過特性の劣化が生じている。これは、従来のマルチバンドフィルタ９００は、抑圧帯域を形成する上でインダクタのインダクタンス値を大きくする必要があり、この影響で通過帯域が崩れていることを示している。このように従来のマルチバンドフィルタ９００では、通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立が困難である。

一方、マルチバンドフィルタ１００は、通過帯域である周波数１１５０−１３５０ＭＨｚと周波数１５００−１６００ＭＨｚにおいて通過特性の劣化が起きておらず、抑圧帯域である周波数１５００ＭＨｚにおいて抑圧量目標値−５０ｄＢも達成している。なお、ここで通過領域特性の劣化が起きていないのは、本発明のマルチバンドフィルタ１００は、信号線導体パターンにて形成される伝送線路の第一の経路の線路長を長く配置でき、インダクタ４０のインダクタンス値を従来のマルチバンドフィルタ１００に比べて小さく配置することが可能であることにより通過帯域の整合を崩すことがないためである。

このように、本発明のマルチバンドフィルタ１００は、フィルタ２０とフィルタ３０との外形寸法が異なることより形成されたプリント基板１０上の領域８０に信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路、キャパシタ４０、およびインダクタ５０を配置したことで通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を容易に実現することができる。

以上のように、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００によれば、配置される２つのフィルタの外形寸法が異なることにより形成されたプリント基板上の領域に、信号線導体パターンを配置し、伝送線路の第一の経路を形成することで、通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を実現することができるという効果を得ることができる。

また、伝送線路の第一の経路の線路長を、第二の経路の線路長よりも長くなるように信号線導体パターンを配置し、第一のフィルタに流れる信号に位相差をつけることで、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００の抑圧帯域における抑圧量を大きくすることができるという効果も得ることができる。

また、第一のフィルタは第二のフィルタよりも大きく、第二のフィルタと第一のインダクタおよび第一のキャパシタが同一方向に列状に配置されることで、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００を小型化できるという効果も得ることができる。

なお、より小型化の効果を得られるマルチバンドフィルタ１００としてフィルタ３０、キャパシタ４０、およびインダクタ５０が同一方向に列状に配置される場合について説明したが、これに限定されず、キャパシタ４０とインダクタ５０を異なる方向の信号線導体パターン１３に接続する配置をしてもよい。この場合においても、信号線導体パターンを領域８０に配置することができ、領域８０に伝送線路を形成することができるため、形成できない場合に比べて小型化できるという効果を得ることができる。

なお、マルチバンドフィルタ１００としてキャパシタ４０とインダクタ５０をそれぞれ２つ配置された場合について説明したが、これに限定されず、キャパシタ４０とインダクタ５０がそれぞれ１つのみ配置されても、３つ以上配置されていてもよい。キャパシタ４０とインダクタ５０がそれぞれ１つのみ配置される場合は部品点数を減らすことができ、キャパシタ４０とインダクタ５０がそれぞれ３つ以上配置される場合は、各キャパシタとインダクタの容量を減らすことができるという効果を得ることができる。

なお、図１と図２のおけるマルチバンドフィルタ１００においては、フィルタ２０がフィルタ３０よりも外形寸法が大きい場合について説明したが、これに限定されず、フィルタ３０がフィルタ２０よりも外形寸法が大きくてもよい。つまり、マルチバンドフィルタ１００を構成するフィルタの外形寸法が異なることにより、形成される伝送線路の第一の経路と第二の経路の長さが異なるようにプリント基板１０上に信号線導体パターンを配置できる領域８０を形成できればよい。

図３を用いて、フィルタ３０がフィルタ２０よりも外形寸法が大きいマルチバンドフィルタ２００の構成を説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構成図である。

マルチバンドフィルタ２００は、本発明のマルチバンドフィルタ１００と同様にプリント基板１０、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、はんだ１４、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２を備える。なお、各部品は本発明のマルチバンドフィルタ１００と同様のため説明を省略する。また、各部品とプリント基板１０との接続関係を示す断面図についても実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様のため、説明を省略する。そのため、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。

図３において、マルチバンドフィルタ２００は、マルチバンドフィルタ１００と同様にフィルタ２０とフィルタ３０との外形寸法差により領域８０を形成している。ここで、マルチバンドフィルタ１００とは異なり、マルチバンドフィルタ２００は、領域８０に第一の経路を形成する信号線導体パターン１３が配置されている。これは、フィルタ２０がフィルタ３０よりも通過帯域の周波数が低いフィルタであり、フィルタ２０に流れる信号に位相差をつけ、抑圧帯域における抑圧量を大きくするためである。

なお、図３において、マルチバンドフィルタ２００の領域８０に配置される部品が第一の経路である伝送線路を形成する信号線導体パターンのみである場合について説明したが、これに限定されず、必要とする設計によりインダクタ５０、キャパシタ４０、および第二の経路である伝送線路を形成する信号線導体パターンが配置されていてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００において配置された信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路の一部が低インピーダンス線路である実施の形態について説明する。

図４は、本発明の実施の形態２におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。図４において、マルチバンドフィルタ３００は、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００の信号線導体パターン１３の一部が信号線導体パターン１５となっている構造である。

ここで、プリント基板１０、信号線導体パターン１３、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２は、マルチバンドフィルタ１００と同様であるため、説明を省略する。また、各部品とプリント基板１０との接続関係を示す断面図についても実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様のため、説明を省略する。そのため、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。

図４において、信号線導体パターン１５は、パターン幅を信号線導体パターン１３よりも太くした導体パターンであり、インダクタ５０に接続している。そのため、信号線導体パターン１５にて形成される伝送線路は、信号線導体パターン１３にて形成される伝送線路よりも低インピーダンス線路となる。ここで、信号線導体パターン１５は、信号線導体パターン１５にて形成される伝送線路の特性インピーダンスが入力端子６１と出力端子６２に比べて低インピーダンスとなるパターン幅の太さにて配置される。

このように配置することで、インダクタ５０による直列インダクタンス成分を、低インピーダンス線路である信号線導体パターン１５にて形成される伝送線路によるシャント容量成分により低減することができ、マルチバンドフィルタ３００の通過帯域における整合の劣化を防ぎ、通過帯域の挿入損失レベルを改善することができる。

以上のように、実施の形態２のマルチバンドフィルタ３００によれば、インダクタに接続する信号線導体パターンの一部をパターン幅の太い信号線導体パターンとすることで、低インピーダンス線路である伝送線路を形成し、通過帯域の挿入損失レベルを改善することができるという効果を得ることができる。

なお、マルチバンドフィルタ３００において低インピーダンス線路である伝送線路が伝送線路全体の一部である場合を説明しているが、これに限定されず、インダクタ５０からフィルタ２０間の全てにおいて低インピーダンス線路を形成してもよい。

なお、マルチバンドフィルタ３００において低インピーダンス線路である伝送線路の形成方法として、信号線導体パターンのパターン幅を太くする方法について説明しているが、これに限定されず、信号線導体パターン１３にグラウンドを形成するグラウンド導体パターン１１を近接させて、伝送線路を低インピーダンス線路として形成してもよい。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００に、インダクタ５０とフィルタ２０との間にシャント容量を追加した実施の形態について説明する。

図５は、本発明の実施の形態３におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＣ−Ｃ’面での断面図である。図５において、マルチバンドフィルタ４００は、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００のインダクタ５０とフィルタ２０の間の信号線導体パターン１３から分岐した信号線導体パターン１６、信号線導体パターン１６に接続するキャパシタ４１、キャパシタ４１に接続する信号線短絡導体パターン１７、および信号線短絡導体パターン１７に接続するグラウンドスルーホール１２が追加された構造である。

ここで、プリント基板１０、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２は、マルチバンドフィルタ１００と同様であるため、説明を省略する。

図５において、信号線導体パターン１６は、信号線導体パターン１３から分岐した信号線導体パターンであり、信号線導体パターン１３と同様にグラウンド導体パターン１１と伝送線路を形成する。信号線導体パターン１６にて形成される伝送線路が第三の伝送線路に該当する。なお、図５において説明のため信号線導体パターン１６を信号線導体パターン１３と別に描写しているが、一体に構成されていてもよい。

信号線短絡導体パターン１７は、グラウンドスルーホール１２を介して内層に配置されたグラウンド導体パターン１１と導通し、グラウンドに短絡した短絡部を形成している。

キャパシタ４１は、信号線導体パターン１６と信号線短絡導体パターン１７に接続し、グラウンド導体パターン１１、グラウンドスルーホール１２、および信号線短絡導体パターン１７を介してグラウンドに接地し、シャント容量を形成する。キャパシタ４１が第二のキャパシタに該当する。

マルチバンドフィルタ４００は、上述のキャパシタ４１、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１６、および信号線短絡導体パターン１７とで形成されるシャント容量により、インダクタ５０による直列インダクタンス成分を低減することができ、マルチバンドフィルタ３００の通過帯域における整合の劣化を防ぎ、通過帯域の挿入損失レベルを改善することができる。

また、図５において、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１６、信号線短絡導体パターン１７、およびキャパシタ４１は、第一の経路の伝送線路を形成する信号線導体パターン１３、第二の経路の伝送線路を形成する信号線導体パターン１３、フィルタ２０、およびフィルタ３０とで囲まれた内側の領域に配置される。

このように配置することで、プリント基板１０上の空間を有効活用することができ、マルチバンドフィルタ４００を小型化することができる。

以上のように、実施の形態３のマルチバンドフィルタ４００によれば、キャパシタ、グラウンドスルーホール、信号線導体パターン、および信号線短絡導体パターンにより形成されるシャント容量をインダクタ５０とフィルタ２０の間に接続することで、通過帯域の挿入損失レベルを改善することができるという効果を得ることができる。

また、シャント容量を形成するキャパシタ、グラウンドスルーホール、信号線導体パターン、および信号線短絡導体パターンを第一の経路の伝送線路を形成する信号線導体パターン１３、第二の経路の伝送線路を形成する信号線導体パターン１３、フィルタ２０、およびフィルタ３０とで囲まれた領域に配置することで、実施の形態３のマルチバンドフィルタ４００を小型化することができるという効果も得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態３におけるマルチバンドフィルタ４００に、信号線導体パターン１３と信号線導体パターン１６との分岐点とフィルタ２０との間にインダクタを追加した実施の形態について説明する。

図６は、本発明の実施の形態４におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。図６において、マルチバンドフィルタ５００は、実施の形態３におけるマルチバンドフィルタ３００の信号線導体パターン１３と信号線導体パターン１６との分岐点とフィルタ２０との間にインダクタ５１が追加された構造である。

ここで、プリント基板１０、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２は、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００と同様であり、信号線導体パターン１６、信号線短絡導体パターン１７、およびキャパシタ４１は実施の形態３におけるマルチバンドフィルタ４００と同様であるため、説明を省略する。また、各部品とプリント基板１０との接続関係を示す断面図についても実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様のため、説明を省略する。そのため、グラウンド導体パターン１１、フィルタ２０下部のグラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。

図６において、インダクタ５１は、信号線導体パターン１３と接続することで、キャパシタ４１とインダクタ５０とによるＴ型回路を構成する。インダクタ５１が本発明の第二のインダクタに該当する。

マルチバンドフィルタ５００は、上述のキャパシタ４１、インダクタ５０、およびインダクタ５１とで構成されるＴ型回路により、インダクタ５０による直列インダクタンス成分を低減することができ、マルチバンドフィルタ５００の通過帯域における整合の劣化を防ぎ、通過帯域の挿入損失レベルを改善することができる。

以上のように、実施の形態４のマルチバンドフィルタ５００によれば、インダクタを信号線導体パターン１３と信号線導体パターン１６との分岐点とフィルタ２０との間に接続することでＴ型回路を形成でき、通過帯域の挿入損失レベルを改善することができるという効果を得ることができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００に、フィルタ３１とキャパシタ４１が追加された３つのフィルタを備えたマルチバンドフィルタの実施の形態について説明する。

図７は、本発明の実施の形態５におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。図７において、マルチバンドフィルタ６００は、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００のキャパシタ４０とインダクタ５０との間に信号線導体パターン１８、フィルタ３１、およびキャパシタ４２とが追加された構造である。

ここで、プリント基板１０、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２は、マルチバンドフィルタ１００と同様であるため、説明を省略する。また、各部品とプリント基板１０との接続関係を示す断面図についてもマルチバンドフィルタ１００と同様のため、説明を省略する。そのため、グラウンド導体パターン１１、フィルタ２０下部のグラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。なお、説明のため追加するフィルタをフィルタ３１の１つとしているが、これに限定されず、追加するフィルタ３１の数は任意に設定できる。

図７において、信号線導体パターン１８は、キャパシタ４０とインダクタ５０との間の信号線導体パターン１３から分岐した信号線導体パターンであり、信号線導体パターン１３と同様にグラウンド導体パターン１１と伝送線路を形成する。信号線導体パターン１８にて形成される伝送線路が第四の伝送線路に該当する。なお、図７において説明のため信号線導体パターン１８を信号線導体パターン１３と別に描写しているが、一体に構成されていてもよい。

図７において、フィルタ３１は、フィルタ３０と同じ外形寸法のフィルタであり、通過帯域の周波数がフィルタ２０およびフィルタ３０と異なり、かつ、フィルタ３０よりも高いフィルタである。フィルタ３１は、キャパシタ４０とインダクタ５０との間の信号線導体パターン１３から分岐した信号線導体パターン１８と接続し、フィルタ２０およびフィルタ３０と並列に接続される。フィルタ３１が第三のフィルタに該当する。

キャパシタ４２は、信号線導体パターン１８と接続し、フィルタ３１と直列に接続される。キャパシタ４２が第三のキャパシタに該当する。なお、マルチバンドフィルタ６００においてキャパシタ４２を２つ配置される場合について説明しているが、これに限定されず、キャパシタ４２が１つまたは３つ以上配置されていてもよい。

マルチバンドフィルタ６００は、並列に接続するフィルタを３つ配置されているため、３つの通過帯域を得ることができる。また、マルチバンドフィルタ６００の一部は、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様の構成であるため、マルチバンドフィルタ１００と同様に通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を実現することができる。

以上のように、実施の形態５のマルチバンドフィルタ６００によれば、フィルタがキャパシタ４０とインダクタ５０との間に追加されることで、並列に接続されたフィルタが３つとなり、３つの通過帯域を得ることができるという効果を得ることができる。

なお、マルチバンドフィルタ６００において、追加するフィルタが１つの場合を説明したが、これに限定されず、２つ以上のフィルタを追加してもよい。２つ以上のフィルタを追加した場合は、並列に接続されたフィルタが４つ以上となり、マルチバンドフィルタの通過帯域も４つ以上得ることができるという効果を得ることができる。

なお、マルチバンドフィルタ６００において、追加するフィルタ３１がフィルタ３０と同じ外形寸法である場合について説明したが、これに限定されず、追加するフィルタとフィルタ３０の外形寸法が異なっていてもよい。この場合、フィルタ２０とフィルタ３０と同様にフィルタ３０とフィルタ３１との外形寸法差によりプリント基板１０上に形成される領域にフィルタ３０とフィルタ３１の通過帯域の周波数の関係に応じて信号線導体パターン１８を配置する、つまり通過帯域の周波数の低いフィルタの伝送線路を長く形成することでより通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保を実現することができる。

なお、マルチバンドフィルタ６００において、追加するフィルタ３１がフィルタ３０よりも通過帯域の周波数が高いフィルタである場合について説明したが、これに限定されず、フィルタ３０よりも通過帯域の周波数が低いフィルタであってもよい。この場合、キャパシタ４２の代わりにインダクタが追加され、フィルタ２０、フィルタ３０、およびフィルタ３１が並列に接続されることで、３つの通過帯域を得ることができる効果を得ることができる。なお、キャパシタ４２の代わりに追加されるインダクタが第三のインダクタに該当する。

実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００に、フィルタ３２とインダクタ５２が追加された３つのフィルタを備えたマルチバンドフィルタの実施の形態について説明する。

図８は、本発明の実施の形態６におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構造図である。図８において、マルチバンドフィルタ７００は、実施の形態１におけるマルチバンドフィルタ１００のフィルタ２０とインダクタ５０との間に信号線導体パターン１９、フィルタ３２、インダクタ５２とが追加された構造である。

ここで、プリント基板１０、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、フィルタ２０、フィルタ３０、キャパシタ４０、インダクタ５０、入力端子６１、および出力端子６２は、マルチバンドフィルタ１００と同様であるため、説明を省略する。また、各部品とプリント基板１０との接続関係を示す断面図についてもマルチバンドフィルタ１００と同様のため、説明を省略する。そのため、グラウンド導体パターン１１、フィルタ２０下部のグラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。なお、説明のため追加するフィルタをフィルタ３２の１つとしているが、これに限定されず、追加するフィルタ３２の数は任意に設定できる。

図８において、信号線導体パターン１９は、フィルタ２０とインダクタ５０との間の信号線導体パターン１３から分岐した信号線導体パターンであり、信号線導体パターン１３と同様にグラウンド導体パターン１１と伝送線路を形成する。信号線導体パターン１９にて形成される伝送線路が第五の伝送線路に該当する。なお、図８において説明のため信号線導体パターン１９を信号線導体パターン１３と別に描写しているが、一体に構成されていてもよい。

図８において、フィルタ３２は、フィルタ３０と同じ外形寸法のフィルタであり、通過帯域の周波数がフィルタ２０およびフィルタ３０と異なり、かつ、フィルタ３０よりも低いフィルタである。フィルタ３２は、フィルタ２０とインダクタ５０との間の信号線導体パターン１３から分岐した信号線導体パターン１９と接続し、フィルタ２０およびフィルタ３０と並列に接続される。フィルタ３２が第三のフィルタに該当する。

インダクタ５２は、信号線導体パターン１９と接続し、フィルタ３２と直列に接続される。インダクタ５２が第四のインダクタに該当する。なお、マルチバンドフィルタ７００においてインダクタ５２を２つ配置される場合について説明しているが、これに限定されず、インダクタ５２が１つまたは３つ以上配置されていてもよい。

マルチバンドフィルタ７００は、並列に接続するフィルタを３つ配置されているため、３つの通過帯域を得ることができる。また、マルチバンドフィルタ７００の一部は、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様の構成であるため、マルチバンドフィルタ１００と同様に通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を実現することができる。

以上のように、実施の形態６のマルチバンドフィルタ７００によれば、フィルタがフィルタ２０とインダクタ５０との間に追加されることで、並列に接続されたフィルタを３つとなり、３つの通過帯域を得ることができるという効果を得ることができる。

なお、マルチバンドフィルタ７００において、追加するフィルタが１つの場合を説明したが、これに限定されず、２つ以上のフィルタを追加してもよい。２つ以上のフィルタを追加した場合は、並列に接続されたフィルタが４つ以上となり、マルチバンドフィルタの通過帯域も４つ以上得ることができるという効果を得ることができる。

なお、マルチバンドフィルタ７００において、追加するフィルタがフィルタ３０と同じ外形寸法である場合について説明したが、これに限定されず、フィルタ３２とフィルタ３０の外形寸法が異なっていてもよい。この場合、フィルタ２０とフィルタ３０と同様にフィルタ３０とフィルタ３２との外形寸法差によりプリント基板１０上に形成される領域にフィルタ３０とフィルタ３２の通過帯域の周波数の関係に応じて信号線導体パターン１９を配置する、つまり通過帯域の周波数の低いフィルタの伝送線路を長く形成することでより通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保を実現することができる。

なお、マルチバンドフィルタ７００において、追加するフィルタがフィルタ２０とインダクタ５０との間に追加される場合について説明したが、これに限定されず、実施の形態５のマルチバンドフィルタ６００と同様に追加するフィルタがキャパシタ４０とインダクタ５０との間に追加されてもよい。

図９を用いて、信号線導体パターン１８、フィルタ３２、およびインダクタ５２がフィルタ２０とインダクタ５０との間に、信号線導体パターン１９、フィルタ３１、およびキャパシタ４２がキャパシタ４０とインダクタ５０との間に追加されたマルチバンドフィルタ８００について説明する。図９は、本発明の実施の形態６におけるマルチバンドフィルタの一例を示す構成図である。

ここで、プリント基板１０、グラウンドスルーホール１２、信号線導体パターン１３、信号線導体パターン１８、信号線導体パターン１９、フィルタ２０、フィルタ３０、フィルタ３１、フィルタ３２、キャパシタ４０、キャパシタ４２、インダクタ５０、インダクタ５２、入力端子６１、および出力端子６２は、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００、実施の形態５のマルチバンドフィルタ６００、および実施の形態６のマルチバンドフィルタ７００と同様であるため、説明を省略する。また、各部品とプリント基板１０との接続関係を示す断面図についても実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様のため、説明を省略する。そのため、グラウンド導体パターン１１、フィルタ２０下部のグラウンドスルーホール１２、はんだ１４については、図示を省略している。なお、説明のため追加するフィルタをフィルタ３１とフィルタ３２の２つとしているが、これに限定されず、追加するフィルタの数は任意に設定できる。

図９において、マルチバンドフィルタ８００は、実施の形態５のマルチバンドフィルタ６００と同様に、フィルタ３１とキャパシタ４２がキャパシタ４０とインダクタ５０との間に配置され、実施の形態６のマルチバンドフィルタ７００と同様に、フィルタ３２とインダクタ５２がフィルタ２０とインダクタ５０との間に配置されることで、フィルタ２０、フィルタ３０、フィルタ３１、およびフィルタ３２とが並列に接続される。

マルチバンドフィルタ８００は、並列に接続するフィルタを４つ配置されているため、４つの通過帯域を得ることができる。また、マルチバンドフィルタ８００の一部は、実施の形態１のマルチバンドフィルタ１００と同様の構成であるため、マルチバンドフィルタ１００と同様に通過帯域の形成と通過帯域外の抑圧帯域における減衰量の確保の両立を実現することができる。

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００ マルチバンドフィルタ、１０ プリント基板、１１ グラウンド導体パターン、１２ グラウンドスルーホール、１３、１５，１６，１８，１９ 信号線導体パターン、１４ はんだ、１７ 信号線短絡導体パターン、２０，３０，３１，３２ フィルタ、４０，４１，４２ キャパシタ、５０，５１，５２ インダクタ、６１ 入力端子、６２ 出力端子。

Claims (11)

1. 部品を配置するプリント基板と、
   外部より信号が入力される入力端子と、
   外部へ信号を出力する出力端子と、
   前記プリント基板に実装され、前記入力端子と前記出力端子の間に形成される第一の経路に配される第一のフィルタと、
   前記プリント基板に実装され、前記入力端子と前記出力端子の間に形成され、前記第一の経路と並列である第二の経路に配され、前記第一のフィルタと外形寸法が異なり、前記第一のフィルタよりも通過帯域の周波数が高い第二のフィルタと、
   前記第一の経路に配され、前記第一のフィルタと直列に接続される第一のインダクタと、
   前記第二の経路に配され、前記第二のフィルタと直列に接続される第一のキャパシタと、
   前記第一の経路に配され、前記入力端子と前記第一のフィルタと前記第一のインダクタと前記出力端子を直列に接続する、信号線導体パターンにて形成される第一の伝送線路と、
   前記第二の経路に配され、前記入力端子と前記第二のフィルタと前記第一のキャパシタと前記出力端子を直列に接続する、信号線導体パターンにて形成される第二の伝送線路を備え、
   前記第一の伝送線路に属する部分の一部が前記第一のフィルタと前記第二のフィルタとの外形寸法差により形成された前記プリント基板上の領域に配置され、前記第一の伝送線路が前記第二の伝送線路よりも長いことを特徴とするマルチバンドフィルタ。
2. 前記第一のインダクタは、前記入力端子と前記第一のフィルタの間に配されるインダクタと、前記第一のフィルタと前記出力端子の間に配されるインダクタを構成し、
   前記第一のキャパシタは、前記入力端子と前記第二のフィルタの間に配されるキャパシタと、前記第二のフィルタと前記出力端子の間に配されるキャパシタを構成することを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドフィルタ。
3. 前記第一のフィルタの外形寸法は前記第二のフィルタの外形寸法よりも大きく、前記第二のフィルタと前記第一のインダクタおよび前記第一のキャパシタが同一方向に列状に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチバンドフィルタ。
4. 前記第二のフィルタの外形寸法は前記第一のフィルタの外形寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチバンドフィルタ。
5. 前記第一の伝送線路における前記第一のフィルタと前記第一のインダクタを直列に接続する前記信号線導体パターンは、前記第一の伝送線路におけるその他の部分の前記信号線導体パターンよりも低インピーダンスであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマルチバンドフィルタ。
6. グラウンドに短絡した短絡部を形成する信号線短絡導体パターンと、
   前記短絡部と接続する第二のキャパシタと、
   前記第二のキャパシタと接続し、前記第一の伝送線路から分岐した信号線導体パターンにて形成される第三の伝送線路
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマルチバンドフィルタ。
7. 前記第一の経路に配され、前記第一の伝送線路と前記第三の伝送線路との分岐点と前記第一のフィルタとの間に配置され、前記第一のインダクタと直列に接続され、前記第一のインダクタと前記第二のキャパシタとによるＴ型回路を構成する第二のインダクタを備えることを特徴とする請求項６に記載のマルチバンドフィルタ。
8. 前記第三の伝送線路と前記短絡部と前記第二のキャパシタが、前記第一のフィルタと前記第二のフィルタとの外形寸法差により形成された前記プリント基板上の領域に配置されることを特徴とする請求項６に記載のマルチバンドフィルタ。
9. 前記第一のフィルタ及び前記第二のフィルタと並列に接続され、前記第二のフィルタよりも通過帯域の周波数が高い第三のフィルタと、
   前記第三のフィルタと直列に接続する第三のキャパシタを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマルチバンドフィルタ。
10. 前記第一のフィルタ及び前記第二のフィルタと並列に接続され、前記第一のフィルタおよび前記第二のフィルタと通過帯域の周波数が異なり、かつ、前記第二のフィルタよりも通過帯域の周波数が低い第三のフィルタと、
    前記第三のフィルタと直列に接続する第三のインダクタを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のマルチバンドフィルタ。
11. 前記第一のキャパシタを構成する前記入力端子と前記第二のフィルタの間に配されるキャパシタと、前記第一のインダクタを構成する前記入力端子と前記第一のフィルタの間に配されるインダクタとの間の信号線導体パターンから分岐した入力端子側の信号線導体パターンと、前記第一のキャパシタを構成する前記第二のフィルタと前記出力端子の間に配されるキャパシタと、前記第一のインダクタを構成する前記第一のフィルタと前記出力端子の間に配されるインダクタとの間の信号線導体パターンから分岐した出力端子側の信号線導体パターンにて形成される第四の伝送線路と、
    前記第一のフィルタ及び前記第二のフィルタと並列に接続され、前記第一のフィルタおよび前記第二のフィルタと通過帯域の周波数が異なり、かつ、前記第二のフィルタよりも通過帯域の周波数が低い第三のフィルタと、
    前記第三のフィルタと直列に接続する第三のインダクタを備え、
    前記第三のフィルタ及び第三のインダクタが、第四の伝送線路の入力端子側の信号線導体パターンと出力端子側の信号線導体パターンの間に接続されることを特徴とする請求項２に記載のマルチバンドフィルタ。

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