JP6777162B2 - Ｌｃ共振器およびｌｃフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＣ共振器および当該ＬＣ共振器を含むＬＣフィルタに関する。

従来から、ＬＣ共振器を含むＬＣフィルタが知られている。たとえば国際公開第２００７／１１９３５６号パンフレット（特許文献１）には、複数の誘電体層が積層された積層体の内部に、複数のＬＣ並列共振器が並置された積層帯域通過フィルタが開示されている。

国際公開第２００７／１１９３５６号パンフレット

特許文献１に開示されているＬＣ並列共振器は、誘電体層上に形成された線路導体パターンと、他の誘電体層上に形成されたキャパシタ導体パターンから当該線路導体パターンへ伸びるビア導体パターンと、当該線路導体パターンから接地電極へ伸びる他のビア導体パターンとにより形成されたループ状のインダクタを含む。当該インダクタは、ビア導体パターンを介して接地電極に接続されている。

接地電極、および接地電極に接続している他の導体にインダクタから電流が流れた場合、接地電極および接地電極に接続している他の導体がＬＣフィルタの設計上想定されていないインダクタとして機能することがある。高周波信号に対して高精度のフィルタリング機能が要求されるＬＣフィルタにおいては、接地電極および接地電極に接続している他の導体がインダクタとして機能した場合、これらがＬＣフィルタの特性（たとえば挿入損失、あるいは反射損失）に無視することができない影響を与え得る。しかし、ＬＣフィルタの実装状態において接地電極がどのような導体にどのような態様で接続されるかをＬＣフィルタの設計段階で想定することは困難である場合が多い。そのため、ＬＣフィルタの特性（たとえば挿入損失、あるいは反射損失）が所望の特性から乖離し得る。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＬＣフィルタの特性が所望の特性から乖離することを抑制することである。

本発明の一実施形態によるＬＣ共振器は、複数の誘電体層が積層方向に積層された積層体である。ＬＣ共振器は、第１および第２キャパシタと、インダクタとを備える。インダクタは、第１キャパシタと第２キャパシタとの間に接続されている。インダクタの一方端は、第１キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されている。インダクタの他方端は、第２キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されている。

本発明に係るＬＣ共振器においては、インダクタの一方端が第１キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されているとともに、インダクタの他方端が第２キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されている。インダクタが接地ノードに接続される接地電極から直流的に絶縁されるため、接地電極および接地電極に接続している他の導体がインダクタとして機能することが抑制される。その結果、当該ＬＣ共振器を含むＬＣフィルタの特性が所望の特性から乖離することを抑制することができる。

実施の形態１に係るＬＣフィルタの一例であるバンドパスフィルタの等価回路図である。 図１のバンドパスフィルタの外観斜視図である。 図２に示されるバンドパスフィルタの内部に配置されている２つの接地導体パターンを示す図である。 図１のバンドパスフィルタの積層構造の一例を示す分解斜視図である。 図４に示されるバンドパスフィルタをＹ軸方向から平面視した図である。 インダクタビア導体パターンの長さ（インダクタのインダクタンス）を３段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失を併せて示す図である。 キャパシタ導体パターンの面積（ＬＣ直列共振器に含まれるキャパシタの容量）を３段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失を併せて示す図である。 キャパシタ導体パターンと接地導体パターンとの距離（ＬＣ並列共振器に含まれるキャパシタの容量）を２段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失を併せて示す図である。 キャパシタ導体パターンの面積（ＬＣ並列共振器に含まれるキャパシタの容量）を２段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失を併せて示す図である。 実施の形態２に係るバンドパスフィルタの積層構造の一例を示す分解斜視図である。 図１０に示されるバンドパスフィルタを積層方向から平面視した図である。 図１０に示されるバンドパスフィルタの挿入損失および反射損失を併せて示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係るＬＣフィルタの一例であるバンドパスフィルタ１の等価回路図である。図１に示されるように、バンドパスフィルタ１は、ＬＣ共振器ＬＣ１０と、入出力端子Ｐ１，Ｐ２と、キャパシタＣ３，Ｃ４とを備える。

ＬＣ共振器ＬＣ１０は、インダクタＬ１と、キャパシタＣ１，Ｃ２とを備える。インダクタＬ１の一方端は、キャパシタＣ１を介して接地ノードＧＮに接続されている。インダクタＬ１の他方端は、キャパシタＣ２を介して接地ノードＧＮに接続されている。

ＬＣ共振器ＬＣ１０は、インダクタＬ１と、キャパシタＣ１およびＣ２が合成されたキャパシタとが並列に接続されたＬＣ並列共振器と考えることができる。また、インダクタＬ１とキャパシタＣ２とは、ＬＣ直列共振器ＳＬＣを形成している。

インダクタＬ１の一方端は、キャパシタＣ３を介して入出力端子Ｐ１に接続されている。インダクタＬ１の一方端は、キャパシタＣ４を介して入出力端子Ｐ２に接続されている。

接地ノードＧＮに接続される接地電極、および接地電極に接続している他の導体にインダクタから電流が流れた場合、接地電極および接地電極に接続している他の導体がバンドパスフィルタ１の設計上想定されていないインダクタとして機能することがある。高周波信号に対して高精度のフィルタリング機能が要求されるバンドパスフィルタ１においては、接地電極および接地電極に接続している他の導体がインダクタとして機能した場合、これらがバンドパスフィルタ１の特性（たとえば挿入損失、あるいは反射損失）に無視することができない影響を与え得る。しかし、バンドパスフィルタ１の実装状態において接地電極がどのような導体にどのような態様で接続されるかをバンドパスフィルタ１の設計段階で想定することは困難である場合が多い。そのため、バンドパスフィルタ１の特性（たとえば挿入損失、あるいは反射損失）が所望の特性から乖離し得る。

そこで実施の形態１においては、インダクタＬ１の一方端をキャパシタＣ１により接地ノードＧＮから直流的に絶縁するとともに、インダクタＬ１の他方端をキャパシタＣ２により接地ノードＧＮから直流的に絶縁する。インダクタＬ１が接地ノードＧＮに接続される接地電極から直流的に絶縁されるため、接地電極および接地電極に接続している他の導体がインダクタとして機能することが抑制される。その結果、バンドパスフィルタ１の特性が所望の特性から乖離することを抑制することができる。

さらに、実施の形態１においては、インダクタＬ１の一方端をキャパシタＣ３により入出力端子Ｐ１から直流的に絶縁するとともに、インダクタＬ１の一方端をキャパシタＣ４により入出力端子Ｐ２から直流的に絶縁する。インダクタＬ１が入出力端子Ｐ１，Ｐ２からも直流的に絶縁されるため、入出力端子Ｐ１，Ｐ２および入出力端子Ｐ１，Ｐ２に接続している他の導体がインダクタとして機能することが抑制される。その結果、バンドパスフィルタ１の特性が所望の特性から乖離することをさらに抑制することができる。

以下では、バンドパスフィルタ１を複数の誘電体の積層体として構成する場合について説明する。図２は、図１のバンドパスフィルタ１の外観斜視図である。図２に示されるように、積層方向（バンドパスフィルタ１の高さ方向）をＺ軸方向とする。バンドパスフィルタ１の長辺（幅）方向をＸ軸方向とする。バンドパスフィルタ１の短辺（奥行）方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交している。

バンドパスフィルタ１はたとえば直方体状である。積層方向に垂直な方向に沿うバンドパスフィルタ１の面を底面ＢＦおよび上面ＵＦとする。積層方向に平行な方向に沿う面のうちＺＸ平面に沿う面を側面ＳＦ１およびＳＦ３とする。積層方向に沿う面のうちＹＺ平面に沿う面を側面ＳＦ２およびＳＦ４とする。

底面ＢＦには、入出力端子Ｐ１、Ｐ２、および接地電極ＧＮＤが形成されている。入出力端子Ｐ１、Ｐ２、および接地電極ＧＮＤは、たとえば底面ＢＦに平面電極が規則的に配置されたＬＧＡ（Land Grid Array）端子である。

上面ＵＦには、方向識別マークＤＭが形成されている。方向識別マークＤＭは、バンドパスフィルタ１の実装時の向きを識別するために用いられる。

図３は、図２に示されるバンドパスフィルタ１の内部に配置されている２つの接地導体パターン１１，７１を示す図である。バンドパスフィルタ１の内部には、接地導体パターン１１と７１との間にＬＣ共振器ＬＣ１０が配置されているが、図３においては図の見易さのため、ＬＣ共振器ＬＣ１０を示していない。ＬＣ共振器ＬＣ１０の構造については、後に図４を参照しながら説明する。

図３に示されるように、接地導体パターン７１は、複数のビア導体パターンの各々によって接地導体パターン１１に接続されている。接地導体パターン１１は、複数のビア導体パターンの各々によって接地電極ＧＮＤに接続されている。このように、接地電極ＧＮＤおよび接地導体パターン１１が複数のビア導体パターンの各々によって接続されるとともに、接地導体パターン１１および７１が複数のビア導体パターンの各々によって接続されることによって、接地導体パターン１１および７１の電位を接地電極ＧＮＤと略同じ電位に維持することができる。

図４は、図１のバンドパスフィルタ１の積層構造の一例を示す分解斜視図である。図４に示されるように、バンドパスフィルタ１は、複数の誘電体層Ｌｙｒ１〜Ｌｙｒ８をＺ軸方向に積層した積層体である。誘電体層Ｌｙｒ１を底面ＢＦ側、誘電体層Ｌｙｒ８を上面ＵＦ側として、誘電体層Ｌｙｒ１〜Ｌｙｒ８の順にＺ軸方向に積層されている。図４においては、ＬＣ共振器ＬＣ１０の構造を見易くするために、接地電極ＧＮＤと接地導体パターン１１とを接続する複数のビア導体パターン、および接地導体パターン１１と７１とを接続する複数のビア導体パターンは図示していない。

誘電体層Ｌｙｒ１の底面ＢＦには、既に説明したように入出力端子Ｐ１、Ｐ２、および接地電極ＧＮＤが形成されている。誘電体層Ｌｙｒ１にはさらに、接地導体パターン１１が形成されている。既に説明したように、接地導体パターン１１は、不図示の複数のビア導体パターンの各々によって接地電極ＧＮＤに接続されている。

誘電体層Ｌｙｒ２には、キャパシタ導体パターン２０が形成されている。キャパシタ導体パターン２０と接地導体パターン１１とは、キャパシタＣ２を形成している。

誘電体層Ｌｙｒ５には、キャパシタ導体パターン５１，５２が形成されている。キャパシタ導体パターン５１，５２は、ビア導体パターンＶ５１，Ｖ５２によって入出力端子Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ接続されている。

誘電体層Ｌｙｒ６には、キャパシタ導体パターン６０が形成されている。キャパシタ導体パターン６０は、インダクタビア導体パターンＶ６０によってキャパシタ導体パターン２０に接続されている。インダクタビア導体パターンＶ６０は、インダクタＬ１として機能する。キャパシタ導体パターン６０と、キャパシタ導体パターン５１，５２とは、キャパシタＣ３，Ｃ４をそれぞれ形成している。

誘電体層Ｌｙｒ７には、接地導体パターン７１が形成されている。キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１とは、キャパシタＣ１を形成している。また、既に説明したように、接地導体パターン７１は、不図示の複数のビア導体パターンの各々によって接地導体パターン１１に接続されている。

誘電体層Ｌｙｒ８の上面ＵＦには、既に説明したように方向識別マークＤＭが形成されている。

再び図１を参照して、下記の式（１）で定義されるＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１において、ＬＣ共振器ＬＣ１０のインピーダンスは、非常に大きくなる（無限大に近づく）。共振周波数ｆｒ１付近においては、入出力端子Ｐ１あるいはＰ２からの信号は、ＬＣ共振器ＬＣ１０を通過し難くなり、一方の入出力端子から他方の入出力端子へ信号が伝わり易くなる。すなわち、挿入損失が極小となるバンドパスフィルタ１の共振周波数は、ＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１付近の周波数となる。共振周波数ｆｒ１を調整することにより、バンドパスフィルタ１の共振周波数を調整することができる。

また、下記の式（２）で定義されるＬＣ直列共振器ＳＬＣの共振周波数ｆｒ２において、ＬＣ直列共振器ＳＬＣのインピーダンスは、非常に小さくなる（０に近づく）。共振周波数ｆｒ２付近においては、入出力端子Ｐ１あるいはＰ２からの信号は、ＬＣ共振器ＬＣ１０を通過し易くなる。その結果、一方の入出力端子からの信号のうち、ＬＣ共振器ＬＣ１０を通過して失われる割合が大きくなる。すなわち、共振周波数ｆｒ２付近の周波数において、バンドパスフィルタ１の挿入損失が極大となる減衰極が生じる。共振周波数ｆｒ２を調整することにより、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数を調整することができる。

以下では、図５〜図９を用いて、ＬＣ共振器ＬＣ１０およびＬＣ直列共振器ＳＬＣの各共振周波数を変化させた場合に、バンドパスフィルタ１の特性がどのように変化するかを説明する。

図５は、図４に示されるバンドパスフィルタ１をＹ軸方向から平面視した図である。図５を参照して、インダクタビア導体パターンＶ６０（インダクタＬ１）の長さ（キャパシタ導体パターン２０と６０との距離）Ｄ１を変化させるとインダクタＬ１のインダクタンスが変化し、ＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１およびＬＣ直列共振器ＳＬＣの共振周波数ｆｒ２が同時に変化する。この場合にバンドパスフィルタ１の特性がどのように変化するかを図６を用いて説明する。

キャパシタ導体パターン２０の面積を変化させると、キャパシタＣ２の容量が変化し、ＬＣ直列共振器ＳＬＣの共振周波数ｆｒ２が変化する。この場合にバンドパスフィルタ１の特性がどのように変化するかを図７を用いて説明する。

キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離Ｄ２あるいはキャパシタ導体パターン６０の面積を変化させると、キャパシタＣ１の容量が変化し、ＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１が変化する。この場合にバンドパスフィルタ１の特性がどのように変化するかを図８，図９を用いて説明する。

図６は、インダクタビア導体パターンＶ６０の長さ（インダクタＬ１のインダクタンス）を３段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失ＩＬ１０１〜ＩＬ１０３を併せて示す図である。図６において縦軸の減衰量（ｄＢ）はマイナスの値として示されている。減衰量の絶対値が大きいほど挿入損失は大きい。図７〜図９および図１２においても同様である。挿入損失が大きい程、バンドパスフィルタ１に入力された信号のうちバンドパスフィルタ１の内部で失われた信号の割合が大きいことを意味する。そのため、挿入損失は小さい方が好ましい。

図６において、挿入損失がＩＬ１０１〜ＩＬ１０３で表される場合のインダクタビア導体パターンＶ６０の長さは、それぞれ距離Ｄ１１〜Ｄ１３（Ｄ１１＞Ｄ１２＞Ｄ１３）である。挿入損失がＩＬ１０１〜ＩＬ１０３で表される場合におけるバンドパスフィルタ１の共振周波数は、それぞれ周波数ｆ１〜ｆ３（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）である。挿入損失がＩＬ１０１〜ＩＬ１０３で表される場合の減衰極の周波数は、それぞれ周波数ｆ１１〜ｆ１３（ｆ１１＜ｆ１２＜ｆ１３）である。

インダクタビア導体パターンＶ６０の長さが小さくなるほど、インダクタＬ１のインダクタンスが小さくなる。インダクタンス値が小さくなると、ＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１は高くなるため（式（１）参照）、図６に示されるようにバンドパスフィルタ１の共振周波数は高くなる。バンドパスフィルタ１においては、インダクタビア導体パターンＶ６０の長さを調整することにより、バンドパスフィルタ１の共振周波数を調整することができる。

また、インダクタビア導体パターンＶ６０の長さが小さくなるほど、ＬＣ直列共振器ＳＬＣの共振周波数ｆｒ２も高くなるため（式（２）参照）、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数も高くなる。バンドパスフィルタ１においては、インダクタビア導体パターンＶ６０の長さを調整することにより、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数も共振周波数と共に調整することができる。

図７は、キャパシタ導体パターン２０の面積（キャパシタＣ２の容量）を３段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失ＩＬ１１１，ＩＬ１０１，ＩＬ１１２を併せて示す図である。図７に示される挿入損失ＩＬ１０１は、図６に示される挿入損失ＩＬ１０１と同じである。挿入損失がＩＬ１１１，ＩＬ１０１，ＩＬ１１２で表される場合のキャパシタ導体パターン２０の面積は、それぞれ面積Ｓ２１〜Ｓ２３（Ｓ２１＞Ｓ２２＞Ｓ２３）である。挿入損失がＩＬ１１１，ＩＬ１１２で表される場合のバンドパスフィルタ１の減衰極の周波数は、それぞれ周波数ｆ１４，ｆ１５（ｆ１４＜ｆ１１＜ｆ１５）である。

キャパシタ導体パターン２０の面積が小さくなるほど、キャパシタＣ２の容量が小さくなる。キャパシタ容量が小さくなると、ＬＣ直列共振器ＳＬＣの共振周波数ｆｒ２が高くなるため（式（２）参照）、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数は高くなる。また、挿入損失がＩＬ１１１，ＩＬ１０１，ＩＬ１１２で表される場合のバンドパスフィルタ１の共振周波数は、キャパシタＣ２の容量が変化することにより変化する（式（１）参照）。しかし、共振周波数以降の挿入損失の変化は、挿入損失がＩＬ１１１，ＩＬ１０１，ＩＬ１１２で表される場合でほとんど同様である。すなわち、キャパシタ導体パターン２０の面積の変化は、バンドパスフィルタ１の通過特性にほとんど影響を与えていない。キャパシタ導体パターン２０の面積を調整することにより、バンドパスフィルタ１の通過特性にほとんど影響を与えることなく、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数を調整することができる。

図８は、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離（キャパシタＣ１の容量）を２段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失ＩＬ１０１，ＩＬ１２１を併せて示す図である。図８に示される挿入損失ＩＬ１０１は、図６に示される挿入損失ＩＬ１０１と同じである。挿入損失がＩＬ１０１，ＩＬ１２１で表される場合におけるキャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離は、それぞれ距離Ｄ２１，Ｄ２２（Ｄ２１＞Ｄ２２）である。挿入損失がＩＬ１２１で表される場合のバンドパスフィルタ１の共振周波数は、周波数ｆ４（ｆ４＜ｆ１）である。

キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離が小さくなるほど、キャパシタＣ１の容量が大きくなる。キャパシタ容量が大きくなると、ＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１が低くなるため（式（１）参照）、バンドパスフィルタ１の共振周波数は低くなる。一方、挿入損失がＩＬ１２１，ＩＬ１０１で表される場合の減衰極の周波数は、いずれも周波数ｆ１１付近の周波数であり、ほとんど変わっていない。キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離を調整することにより、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数をほとんど変えずに、共振周波数を調整することができる。

図９は、キャパシタ導体パターン６０の面積（キャパシタＣ１の容量）を２段階に変化させた場合のそれぞれの挿入損失ＩＬ１０１，ＩＬ１２２を併せて示す図である。図９に示される挿入損失ＩＬ１０１は、図６に示される挿入損失ＩＬ１０１と同じである。挿入損失がＩＬ１０１，ＩＬ１２２で表される場合のキャパシタ導体パターン６０の面積は、それぞれ面積Ｓ１１，Ｓ１２（Ｓ１１＜Ｓ１２）である。挿入損失がＩＬ１２２で表される場合の共振周波数および減衰極の周波数は、それぞれ周波数ｆ５（ｆ５＜ｆ１），ｆ１６（ｆ１６＜ｆ１１）である。

キャパシタ導体パターン６０の面積が大きくなるほど、キャパシタＣ１の容量が大きくなる。この場合、ＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数ｆｒ１が低くなるため（式（１）参照）、バンドパスフィルタ１の共振周波数は低くなる。この対応関係は、図８に示される対応関係と同様である。しかし、図９においては、挿入損失がＩＬ１０１，ＩＬ１２２で表される場合で、減衰極の周波数に図８よりも大きな差異が生じている。

キャパシタ導体パターン６０の面積を変化させると、キャパシタＣ１における電界の分布に変化が生じ、キャパシタＣ１とＣ２との結合状態に無視できない変化が生じ得る。その場合、キャパシタ導体パターン６０の面積の変化がＬＣ共振器ＬＣ１０の共振周波数だけではなく、ＬＣ直列共振器ＳＬＣの共振周波数にも無視できない影響を与える。その結果、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数も無視できない程度に変化し得る。

一方、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離を変化させる場合、キャパシタＣ１における電界の分布はほとんど変化しない。キャパシタＣ１とＣ２との結合状態はほとんど変化しないため、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離を変化させても、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数はほとんど変化しない。

キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離およびキャパシタ導体パターン６０の面積のいずれを調整してもバンドパスフィルタ１の共振周波数を調整することは可能である。しかし、バンドパスフィルタ１の減衰極の周波数を変えたくない場合には、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離の調整による方が好ましい。

また、バンドパスフィルタ１を積層体として製造する場合、キャパシタ導体パターン６０の面積を調整するためには、誘電体層に形成する導体パターンを変える必要がある。一方、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離の調整は、誘電体層の厚みを変更することで実現することができる。そのため、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離の調整は、キャパシタ導体パターン６０の面積の調整よりも容易である。調整の容易さという観点でも、キャパシタ導体パターン６０と接地導体パターン７１との距離の調整による方が好ましい。

以上、実施の形態１に係るＬＣフィルタにおいては、インダクタの一方端が第１キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されているとともに、インダクタの他方端が第２キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されている。インダクタが接地ノードに接続される接地電極から直流的に分離されるため、接地電極および接地電極に接続している他の導体がインダクタとして機能することが抑制される。その結果、ＬＣフィルタの特性が所望の特性から乖離することを抑制することができる。

実施の形態１においては、インダクタビア導体パターンの長さを調整することにより、バンドパスフィルタの共振周波数および減衰極の周波数を共に調整することができる。第１キャパシタを構成する導体パターン間の距離あるいは導体パターンの面積を調整することにより、バンドパスフィルタの共振周波数を調整することができる。第２キャパシタを構成する導体パターン間の距離を調整することにより、バンドパスフィルタの通過特性にほとんど影響を与えることなく、バンドパスフィルタの減衰極の周波数を調整することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、本発明に係るＬＣフィルタが、ＬＣ共振器を１つ含む場合について説明した。本発明に係るＬＣフィルタは、ＬＣ共振器を複数含むことができる。実施の形態２においては、本発明に係るＬＣフィルタが４つのＬＣ共振器を含む場合について説明する。

図１０は、実施の形態２に係るバンドパスフィルタ２の積層構造の一例を示す分解斜視図である。図１０においては、図４に示される誘電体層Ｌｙｒ２およびＬｙｒ６が、Ｌｙｒ２ＢおよびＬｙｒ６Ｂにそれぞれ置き換えられている。Ｌｙｒ２ＢおよびＬｙｒ６Ｂ以外の誘電体層は図４と同様であるため、説明を繰り返さない。

誘電体層Ｌｙｒ２Ｂには、キャパシタ導体パターン２１〜２４が形成されている。誘電体層Ｌｙｒ６Ｂには、キャパシタ導体パターン６１〜６４が形成されている。キャパシタ導体パターン６１〜６４は、インダクタビア導体パターンＶ６１〜Ｖ６４によって、キャパシタ導体パターン２１〜２４にそれぞれ接続されている。

図１１は、図１０に示されるバンドパスフィルタ２の誘電体層Ｌｙｒ６ＢからＬｙｒ２Ｂまでを積層方向から平面視した図である。図１１に示されるように、バンドパスフィルタ２は、ＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２４を備える。ＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２３は、互いに隣接している。ＬＣ共振器ＬＣ２４は、ＬＣ共振器ＬＣ２２およびＬＣ２３に隣接している。

ＬＣ共振器ＬＣ２１は、キャパシタ導体パターン２１，６１と、キャパシタ導体パターン２１と６１とを接続するインダクタビア導体パターンＶ６１とを含む。キャパシタ導体パターン６１は、キャパシタ導体パターン５１とともにキャパシタＣ３を形成し、インダクタビア導体パターンＶ６１を入出力端子Ｐ１から直流的に絶縁している。

ＬＣ共振器ＬＣ２２は、キャパシタ導体パターン２２，６２と、キャパシタ導体パターン２２と６２とを接続するインダクタビア導体パターンＶ６２とを含む。ＬＣ共振器ＬＣ２３は、キャパシタ導体パターン２３，６３と、キャパシタ導体パターン２３と６３とを接続するインダクタビア導体パターンＶ６３とを含む。

ＬＣ共振器ＬＣ２４は、キャパシタ導体パターン２４，６４と、キャパシタ導体パターン２４と６４とを接続するインダクタビア導体パターンＶ６４とを含む。キャパシタ導体パターン６４は、キャパシタ導体パターン５２とともにキャパシタＣ４を形成し、インダクタビア導体パターンＶ６４を入出力端子Ｐ２から直流的に絶縁している。

ＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２３は、互いに隣接しているため、ＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２３の各インダクタビア導体パターンの間には磁気結合が生じる。すなわち、インダクタビア導体パターンＶ６１とＶ６２との間には、磁気結合Ｍ１２が生じる。インダクタビア導体パターンＶ６２とＶ６３との間には、磁気結合Ｍ２３が生じる。インダクタビア導体パターンＶ６１とＶ６３との間には磁気結合Ｍ１３が生じる。磁気結合とは、一方のインダクタに流れる電流の変化に伴ってインダクタ間の磁束が変化し、他方のインダクタに誘導起電力が生じるという、磁束を介した結合である。

ＬＣ共振器ＬＣ２４は、ＬＣ共振器ＬＣ２２およびＬＣ２３に隣接しているため、ＬＣ共振器ＬＣ２２とＬＣ２４との間、およびＬＣ共振器ＬＣ２３とＬＣ２４との間に磁気結合が生じる。すなわち、インダクタビア導体パターンＶ６２とＶ６４との間には、磁気結合Ｍ２４が生じる。インダクタビア導体パターンＶ６３とＶ６４との間には、磁気結合Ｍ３４が生じる。

バンドパスフィルタ２においてＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２４は、直線状に配置されているのではなく、各ＬＣ共振器が少なくとも他の２つのＬＣ共振器と隣接するように千鳥状に配置されている。ＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２４を千鳥状に配置することにより、直線状の配置とするよりもＬＣ共振器間の磁気結合が強まる。その結果、インダクタ間の信号伝達が促進され、バンドパスフィルタ２の通過帯域を広げることができる。

また、ＬＣ共振器ＬＣ２１〜ＬＣ２４を千鳥状に配置することにより、直線状に配置する場合よりも、積層体内部の限られた空間を有効に活用することができる。その結果、積層体内部のデッドスペースが減少し、バンドパスフィルタ２を小型化することができる。

図１２は、図１０に示されるバンドパスフィルタ２の挿入損失ＩＬ２０および反射損失ＲＬ２０を併せて示す図である。減衰量の絶対値が大きいほど反射損失は大きい。反射損失が大きいほど、バンドパスフィルタ２に入力された信号のうちバンドパスフィルタ２の内部で反射されずに戻ってこない信号の割合が大きいことを意味する。そのため、反射損失は大きい方が好ましい。

図１２に示されるように、挿入損失ＩＬ２０は、周波数ｆ２１〜ｆ２２の周波数帯において、減衰量が０に近づいてほぼ平坦となる。反射損失ＲＬ２０は、周波数ｆ２１〜ｆ２２の周波数帯において極大となっている。バンドパスフィルタ２においては、挿入損失ＩＬ２０が平坦となって極小となる周波数ｆ２１〜ｆ２２の周波数帯において、反射損失が極大となっており、実用的なバンドパスフィルタが持つ典型的な特性が実現されている。

また、周波数ｆ２１〜ｆ２２の周波数帯において反射損失ＲＬ２０には、極大値と極小値とが交互に現われている。反射損失ＲＬ２０のこのような変化は、複数のＬＣ共振器が磁気結合されている場合に生じる典型的な変化である。複数のＬＣ共振器が磁気結合されることにより、バンドパスフィルタ２の通過帯域の広域化が実現されている。

以上、実施の形態２に係るＬＣフィルタによれば、第１〜第４ＬＣ共振器の各インダクタの一方端が第１キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されているとともに、各インダクタの他方端が第２キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁されている。第１〜第４ＬＣ共振器の各インダクタが接地ノードに接続される接地電極から直流的に絶縁されるため、接地電極および接地電極に接続している他の導体がインダクタとして機能することが抑制される。その結果、ＬＣフィルタの特性が所望の特性から乖離することを抑制することができる。

実施の形態２においては、第１〜第３ＬＣ共振器が互いに隣接している。また、第４ＬＣ共振器が第２および第３ＬＣ共振器に隣接している。そのため、各共振器間に磁気結合が生じる。その結果、ＬＣフィルタの性能を向上させることができる。また、第１〜第４ＬＣ共振器が千鳥状に配置されているため、ＬＣフィルタを小型化することができる。

今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２ バンドパスフィルタ、１１，７１ 接地導体パターン、２０〜２４，５１，５２，６０〜６４ キャパシタ導体パターン、Ｃ１〜Ｃ４ キャパシタ、ＤＭ 方向識別マーク、ＧＮ 接地ノード、ＧＮＤ 接地電極、Ｌ１ インダクタ、ＬＣ１０，ＬＣ２１〜ＬＣ２４ ＬＣ共振器、Ｌｙｒ１〜Ｌｙｒ８，Ｌｙｒ２Ｂ，Ｌｙｒ６Ｂ 誘電体層、Ｐ１，Ｐ２ 入出力端子、ＳＬＣ ＬＣ直列共振器、Ｖ５１，Ｖ５２ ビア導体パターン、Ｖ６０〜Ｖ６４ インダクタビア導体パターン。

Claims (7)

1. 複数の誘電体層が積層方向に積層されたＬＣ共振器であって、
   第１および第２キャパシタと、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間に接続されたインダクタとを備え、
   前記インダクタの一方端は、前記第１キャパシタにより接地ノードから直流的に絶縁され、
   前記インダクタの他方端は、前記第２キャパシタにより前記接地ノードから直流的に絶縁され、
   前記ＬＣ共振器は、
   前記複数の誘電体層に含まれる第１および第２誘電体層にそれぞれ形成された第１および第２接地導体パターンと、
   前記複数の誘電体層に含まれる、前記第１および第２誘電体層の間の第３誘電体層に形成され、前記第１接地導体パターンとともに前記第１キャパシタを形成する第１キャパシタ導体パターンと、
   前記複数の誘電体層に含まれる、前記第２および第３誘電体層の間の第４誘電体層に形成され、前記第２接地導体パターンとともに前記第２キャパシタを形成する第２キャパシタ導体パターンと、
   前記第１キャパシタ導体パターンと前記第２キャパシタ導体パターンとを接続し、前記インダクタとして機能するインダクタビア導体パターンとを備え、
   前記第１接地導体パターンは、複数のビア導体パターンによって前記第２接地導体パターンに接続されている、ＬＣ共振器。
2. 前記第１キャパシタ導体パターンの面積は、前記第２キャパシタ導体パターンの面積と異なる、請求項１に記載のＬＣ共振器。
3. 前記第１キャパシタ導体パターンと前記第１接地導体パターンとの距離は、前記第２キャパシタ導体パターンと前記第２接地導体パターンとの距離と異なる、請求項１または２に記載のＬＣ共振器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＣ共振器と、
   第１および第２端子と、
   第３および第４キャパシタとを備え、
   前記インダクタの一方端は、前記第３キャパシタにより前記第１端子から直流的に絶縁され、
   前記インダクタの一方端は、前記第４キャパシタにより前記第２端子から直流的に絶縁されている、ＬＣフィルタ。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の第１〜第４ＬＣ共振器と、
   第１および第２端子と、
   第３および第４キャパシタとを備え、
   前記第１〜第４ＬＣ共振器の各々のインダクタビア導体パターンは、前記積層方向に延在し、
   前記第１ＬＣ共振器のインダクタの一方端は、前記第３キャパシタにより前記第１端子から直流的に絶縁され、
   前記第４ＬＣ共振器のインダクタの一方端は、前記第４キャパシタにより前記第２端子から直流的に絶縁され、
   前記第１〜第３ＬＣ共振器は、互いに隣接している、ＬＣフィルタ。
6. 前記第４ＬＣ共振器は、前記第２および第３ＬＣ共振器に隣接している、請求項５に記載のＬＣフィルタ。
7. 前記第１〜第３ＬＣ共振器を含む複数のＬＣ共振器は、千鳥状に配置されている、請求項５または６に記載のＬＣフィルタ。

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