JPH04306005A - バンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ
の周波数の携帯用無線機等に用いられる誘電体積層形の
バンドパスフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の共振器としては、ストリップライ
ンを用いたものと、コイルパターンを用いたものとに大
別することができる。そして、このような共振器を用い
てバンドパスフィルタを作製する場合には、複数の共振
器を磁気的に結合させるような構造である。

【０００３】ここで、上記ストリップラインを用いたも
のとしては、図１８に示すように、ラインの両端が開放
された１／２波長の共振器と、図１９に示すように、ラ
インの一端は開放され、他端は短絡状態にある１／４波
長の共振器とがある。一方、コイルパターンを用いたも
のとしては、本願出願人が先に提案（図２０参照）した
ように、誘電体層２０２を挟んで両側に渦巻き状のコイ
ルパターン２０１とアースパターン２０３とが形成され
るようなものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の共振器を用いたバンドパスフィルタでは、それぞれ
以下に示すような課題を有していた。 ■ストリップラインを用いたもの （ａ）　共振周波数が２〜３ＧＨｚの共振器は、かなり
大きいものとなる。特に、共振器を複数結合する構造の
バンドパスフィルタでは、著しい大型化を招くことにな
る。 これは、以下に示す理由による。

【０００５】即ち、ストリップラインの長さＬ１０，Ｌ
１１は、数１（１／２波長の共振器），数２（１／４波
長の共振器）に示すように定められる。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】

【０００８】尚、上記数１，数２におけるλは波長，ε
は誘電体積層シートの誘電率である。ここで、現在、銀
或いは銅と同時焼成可能で、且つ温度特性に優れた誘電
体積層シートの誘電率は余り大きくすることができず、
ε≒１０程度である。したがって、上記数１，数２にお
いて、ε＝１０とすると、Ｌ１０＝１５．８ｍｍ、Ｌ１
１＝７．９ｍｍと、非常に長くなり、上記の如く共振器
（バンドパスフィルタ）の大型化を招く。

【０００９】（ｂ）　バンドパスフィルタにおいては、
組み込まれる装置によって入出力インピーダンスを調整
（バンドパスフィルタと装置とのインピーダンスのマッ
チング）することが望ましい。ところが、ストリップラ
イン形のものにあっては入出力インピーダンスがストリ
ップライン毎に固有の値を有しているため、取出位置等
を変えても調整を行うことができず、マッチングできな
い。 ■コイルパターンを用いたもの コイルパターンは渦巻き状であるため、隣接するパター
ン間で磁束が影響しあって電流が流れ難くなる。このた
め、実質的な抵抗が増大して、Ｑが低くなる。

【００１０】例えば、図２０において、パターン片２０
１ａとパターン片２０１ｂとにおいては、電流の流れる
方向は同一（共に、Ｄ方向に流れる）であるため、磁界
が打ち消しあって磁束が粗になり、その結果電流が流れ
難くなって、実質的な抵抗が増大する。このようにＱが
低くなると、バンドパスフィルタの挿入損失が大きくな
るという課題を有していた。

【００１１】本発明はかかる現状に鑑みてなされたもの
であり、Ｑが高くて挿入損失が少なく、且つ小型化が可
能であり、しかも入出力インピーダンスを任意に調整可
能なバンドパスフィルタを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、誘電体材料から成る２枚の板体の主表面間
には第１の電極が設けられる一方、上記板体の他の主表
面には各々第２の電極が設けられたバンドパスフィルタ
であって、上記第１の電極は面状を成し、且つ上記第２
の電極同士が磁気結合しうるように結合窓が形成される
と共に、上記板体の端部に向けてアース端子が引き出さ
れる一方、上記各第２の電極は共にループ状を成し、且
つ各第２の電極から上記板体の端部に向けて、取出端子
とアース端子とが所定のインピーダンスを有する間隔で
引き出されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成であれば、第１の電極と第２の電極と
が対向する所謂ストリップライン構造であるという理由
、及び渦巻き状コイルパターンのように第２の電極のパ
ターン片同士が隣接していないという理由により、Ｑが
飛躍的に向上して、挿入損失が小さくなり、スカート特
性の切れが良くなる。

【００１４】また、第２の電極はループ状を成している
ので、素子の寸法が小さくなる。加えて、第２の電極の
取出端子とアース端子との間隔を変えるだけでインピー
ダンスを調整できるので、インピーダンスの調整が極め
て容易となる。

【００１５】

【実施例】（第１実施例）本発明の第１実施例を、図１
〜図１２に基づいて、以下に説明する。図１は本発明の
第１実施例に係るバンドパスフィルタの構造を示す分解
斜視図、図２は本発明に用いる誘電体シートの平面図、
図３は図２の誘電体シートに第２アース電極パターンを
形成した状態を示す平面図、図４は図２の誘電体シート
に第１コイル電極パターンを形成した状態を示す平面図
、図５は図２の誘電体シートに第１アース電極パターン
を形成した状態を示す平面図、図６は図２の誘電体シー
トに第２コイル電極パターンを形成した状態を示す平面
図、図７は誘電体シートを積層したときの側面図、図８
は積層体を圧着したときの正面図、図９及び図１０はは
外部電極を形成したときの図であって、図９は平面図、
図１０は正面図、図１１はバンドパスフィルタの等価回
路図、図１２は上記バンドパスフィルタの周波数特性を
示すグラフである。

【００１６】図１に示すように、本発明のバンドパスフ
ィルタは、複数枚の誘電体シート１０１…より成る誘電
体層１…と、この誘電体層１…の上下に設けられた保護
層２・３とを有している。保護層２・３は、それぞれ複
数層にて形成されていてもよい。上記誘電体シート１０
１…のうち中央部に位置する誘電体シート１０１の一方
の主表面１０１ａには、第１アース電極パターン４が形
成されている。この第１アース電極パターン４にはアー
ス端子パターン５ａ・５ｂが接続されており、これらア
ース端子パターン５ａ・５ｂは端部がそれぞれバンドパ
スフィルタの側面Ａ或いは側面Ｂまで延設されている。 また、上記第１アース電極パターン４の一方側には、後
述の第１コイル電極パターン６と第２コイル電極パター
ン７とを磁気結合させるための結合窓８が形成されてい
る。

【００１７】一方、上記第１アース電極パターン４の上
下の誘電体層１を介した誘電体シート１０１の主表面１
０１ｂ・１０１ｃには、それぞれ第１コイル電極パター
ン６と第２コイル電極パターン７とが形成されている。 そして、これらは互いに焼成，一体化される。具体的な
上記第１コイル電極パターン６の構造は、一部に隙間部
９が形成されたパターン片６ａとこのパターン片６ａと
対向配置され直線状を成すパターン片６ｂとが、これら
パターン片６ａ・６ｂの両端にそれぞれ接続された直線
状のパターン片６ｃ・６ｄを介して接続されるような構
造（即ち、ループ状）となっている。また、この第１コ
イル電極パターン６は、上記第１アース電極パターン４
の外周よりも若干小さくなるように形成されている。

【００１８】ここで、上記第１コイル電極パターン６の
全長Ｌ１　は下記数３に示す長さとなるように構成され
ている。

【００１９】

【数３】

【００２０】λは波長、εは誘電率である。尚、隙間部
９の長さＬ２　は、パターン片６ａ（パターン片６ｂ〜
パターン片６ｄも同じ）の幅Ｌ３　と同等かそれ以下で
あることが望ましい。一方、上記第２コイル電極パター
ン７は、パターン片７ａ〜７ｄから構成され、隙間部１
０を有している点では上記第１コイル電極パターン６と
同様の構成であるが、逆向きに配置されているという点
で異なっている。

【００２１】上記構造の両コイル電極パターン６・７に
おいて、第１コイル電極パターン６のパターン片６ｄと
第２コイル電極パターン７のパターン片７ｄとは、前記
第１アース電極パターン４に形成された結合窓８を介し
て磁気結合される。また、上記第１コイル電極パターン
６には、前記アース端子パターン５ａに対応する位置に
形成されたアース端子パターン１１と、このアース端子
パターン１１から所定の距離Ｌ４　だけ離れて設けられ
た取出電極パターン１２とが接続されており、これらア
ース端子パターン１１と取出電極パターン１２とは端部
がバンドパスフィルタの側面Ａまで延設される。また、
上記第２コイル電極パターン７には、前記アース端子パ
ターン５ｂに対応する位置に形成されたアース端子パタ
ーン１３と、このアース端子パターン１１から所定の距
離Ｌ６　だけ離れて設けられた取出電極パターン１４と
が接続されており、これらアース端子パターン１３と取
出電極パターン１４とは端部がバンドパスフィルタの側
面Ｂまで延設される。

【００２２】次に、前記保護層３における誘電体層１側
の面３ａ及び前記保護層２と隣接する誘電体シート１０
１の主表面１０１ｄには、それぞれ第２アース電極パタ
ーン１５・１６が形成されており、これら第２アース電
極パターン１５・１６の大きさは上記第１アース電極パ
ターン４と略同等となるように構成されている。但し、
結合窓８を有しない点で第１アース電極パターン４と異
なっている。また、面３ａにおける上記アース端子パタ
ーン５ａ・５ｂに対応する位置には、一端が第２アース
電極パターン１５と接続され他端がバンドパスフィルタ
の側面Ａ或いは側面Ｂまで延設されたアース端子パター
ン１７・１８が形成されている。一方、主表面１０１ｄ
における上記アース端子パターン５ａ・５ｂに対応する
位置には、一端が第１アース電極パターン１６と接続さ
れ他端がバンドパスフィルタの側面Ａ或いは側面Ｂまで
延設されたアース端子パターン１９・２０が形成されて
いる。

【００２３】そして、上記アース端子パターン５ａ・１
１・１７・１９は外部アース電極２３に、アース端子パ
ターン５ｂ・１３・１８・２０は外部アース電極２４に
それぞれ接続されており、また前記取出電極パターン１
２は外部取出電極２５に、前記取出電極パターン１４は
外部取出電極２６にそれぞれ接続されている。上記両外
部アース電極２３・２４及び両外部取出電極２５・２６
は、バンドパスフィルタの側面に断面コ字状となるよう
形成されている。

【００２４】ここで、上記構造のバンドパスフィルタを
、以下の手順で作製した。先ず、図２に示す誘電体シー
ト１０１（厚み約数十μｍ）の一方の主表面に、図３に
示すようなパターン（前記第２アース電極パターン１５
及びアース端子パターン１７・１８と同一のパターン、
或いは前記第２アース電極パターン１６及びアース端子
パターン１９・２０と同一のパターン）３０となるよう
に銅ペースト等を塗布する。一方、これと並行して、上
記誘電体シート１０１と同様の構成の保護シート１０１
（但し、厚みは異なっていてもよい）における一方の面
に、図４に示すようなパターン（前記第１コイル電極パ
ターン６及び両端子パターン１１・１２）３１、図５に
示すようなパターン（前記第１アース電極パターン４及
びアース端子パターン５ａ・５ｂと同一のパターン）３
２、及び図６に示すようなパターン（前記第２コイル電
極パターン７及び両端子パターン１３・１４）３３とな
るように銅ペースト等を各々塗布する。

【００２５】次に、図７に示すように、各パタ−ン３０
〜３４が上記誘電体シート１０１より成るシート層４０
〜４３を介して位置するように、保護シート３と、シー
ト層４０〜４３と、保護シート２（保護シート３と同様
の構造）とを積層し，更に圧着して積層体４５を作製す
る。この後、図８に示すペースト層の露出部５ａ・５ｂ
・１１〜１４・１７〜２０に対応する部位（外部アース
電極２３・２４及び外部取出電極２５・２６となる部位
）に、図９及び図１０に示すように、銅ペースト等を印
刷或いは塗布してペースト層５０〜５３を作製する。 しかる後、この積層体を焼成することにより、誘電体シ
ートが一体化され、これによってバンドパスフィルタが
作製される。尚、積層体の焼成とペースト層５０〜５３
の焼付とは別工程で行ってもよい。

【００２６】ところで、上記のようにして作製したバン
ドパスフィルタにおいてはコンデンサパターンが形成さ
れていないが、図１１に示すような等価回路を有する（
図中Ｍは磁気結合を示している）。これは、以下に示す
２つの理由による。■両コイル電極パターン６・７は両
アース電極パターン４・１５・１６と同電位（即ち、ア
ースされた状態）となっている。■両コイル電極パター
ン６・７と両アース電極パターン４・１５・１６との間
には誘電体層１が介在しているので、浮遊容量が生じる
。

【００２７】このようにしてコンデンサが形成されると
共に、第１コイル電極パターン６のパターン片６ｄと第
２コイル電極パターン７のパターン片７ｄとの間で磁気
結合されることになるので、図１１に示すような等価回
路を有することになる。尚、上記浮遊容量は、主として
両コイル電極パターン６・７と両アース電極パターン４
・１５・１６との間に生じるので、両コイル電極パター
ン６・７と両アース電極パターン４・１５・１６とを近
接，離反させることによりコンデンサ容量が変化し、通
過帯域の周波数を変えることが可能となる。具体的には
、両コイル電極パターン６・７と両アース電極パターン
４・１５・１６とを近接（誘電体シート１０１の厚みを
減少）させれば、コンデンサ容量が大きくなるので、通
過帯域の周波数が低くなる。一方、両コイル電極パター
ン６・７と両アース電極パターン４・１５・１６とを離
反（誘電体シート１０１の厚みを増加）させれば、コン
デンサ容量が小さくなるので、通過帯域の周波数が高く
なる。

【００２８】また、浮遊容量は、誘電体層１の誘電率や
両コイル電極パターン６・７の太さによっても、変える
ことが可能である。例えば、両コイル電極パターン６・
７の幅Ｌ３　を太くすると、浮遊容量が大きくなって通
過帯域の周波数を下げることができるので、より小型化
を図ることができる。但し、各パターン片間の間隔が余
り狭くなると、波形が悪化するので、必要以上に両コイ
ル電極パターン６・７の幅Ｌ３　を太くするのは好まし
くない。

【００２９】また、上記バンドパスフィルタの帯域幅の
変更は、結合窓８の長さＬ８　を変えることにより行う
ことができる。即ち、結合窓８の長さＬ８　を長くする
と、コイル電極パターン６・７間の結合力が強くなるた
め、帯域幅が広くなる一方、結合窓８の長さＬ８　を短
くすると、コイル電極パターン６・７間の結合力が弱く
なるため、帯域幅が狭くなる。

【００３０】入出力インピーダンスの変更は、アース端
子パターン１１と取出電極パターン１２との距離Ｌ４　
或いはアース端子パターン１３と取出電極パターン１４
との距離Ｌ６　を変えることにより行う。実験によれば
、誘電体層１の誘電率や厚み或いは両コイル電極パター
ン６・７の面積等を調整することにより、本発明バンド
パスフィルタの適用可能周波数を数１００ＭＨｚ〜数Ｇ
Ｈｚにすることができた。その一例を、下記実験に示す
。 〔実験〕上記構造のバンドパスフィルタの周波数特性を
調べたので、その結果を図１２に示す。 〔その他の事項〕■本発明のバンドパスフィルタを実装
する場合には、プリント基板上の電極と外部アース電極
５０・５１及び外部取出電極５２・５３とを位置合わせ
した状態で、本発明バンドパスフィルタを載置し、半田
付けを行えばよい。このとき、外側が保護層２・３にて
覆われているので、両コイル電極パターン６・７や両ア
ース電極パターン４・１５・１６が傷付くのを防止でき
る。■上記誘電体層１としては、薄肉の誘電体シート１
０１を複数枚重ねるような構造に限定するものではなく
、予め所定の厚みに形成した誘電体シートを用いても良
い。■本発明品の製造は１個ずつ行う必要はなく、広い
１枚の誘電体シートに複数の両コイル電極パターン６・
７を形成し、また同様の誘電体シートに同数の両アース
電極パターン４・１５・１６を形成し、この状態のもの
を積層した後、切断して１個ずつに分断し、焼成するよ
うな方法であってもよい。■両コイル電極パターン６・
７の構造としては上記各種の実施例に示すものに限定す
ものではなく、例えば、図１３，図１４，図１５に示す
ようなループ状のものであっても良い。

【００３１】（第２実施例）本発明の第３実施例を、図
１６に基づいて、以下に説明する。図１６は本発明の第
２実施例に係るバンドパスフィルタを示す分解斜視図で
ある。図１６に示すように、第２アース電極パターンの
形状を異ならしめる他は、上記第１実施例に示すバンド
パスフィルタと同様の構成である。具体的には、第２ア
ース電極パターン５１・５２が両コイル電極パターン６
・７よりも一回り大きくなるような構造となっている。

【００３２】このような構成とすれば、両コイル電極パ
ターン６・７に対応する第２アース電極パターン５１・
５２の一部（例えば、図１６における二点鎖線Ｃ１　，
Ｃ２　で示す部位）等を切断するだけで、浮遊容量を調
整できるので、周波数を簡単に調整することが可能とな
る。 尚、上記第１実施例及び第２実施例のアース電極パター
ン（略全面に形成される）でも、上記の調整は可能であ
るが、切断長さが長くなるので、周波数を調整するので
あれば、本実施例の構成とするのが望ましい。

【００３３】（第３実施例）本発明の第３実施例を、図
１７に基づいて、以下に説明する。図１７は本発明の第
３実施例に係るバンドパスフィルタの分解斜視図である
。図１７に示すように、両コイル電極パターン６・７が
形成された誘電体シート１０１・１０１に隣接する誘電
体シート１０１・１０１に、両コイル電極パターン６・
７と同形状の浮かし電極パターン６０・６１を各々形成
する他は、上記第１実施例に示すバンドパスフィルタと
同様の構成である。

【００３４】尚、図示はしないが、このような構造とす
ることにより、第１実施例に示すバンドパスフィルタよ
り、一層通過帯域の中心周波数が低くなることを、実験
により確認している。これは、両コイル電極パターン６
・７と両浮かし電極パターン６０・６１との間で浮遊容
量が形成されるため、バンドパスフィルタのコンデンサ
容量が増大するということに起因するものと考えられる
。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
謂ストリップライン構造であるという理由及び第２の電
極のパターン片同士が隣接していないという理由により
、Ｑを飛躍的に向上させることが可能となる。この結果
、バンドパスフィルタの挿入損失が小さくなって、スカ
ート特性の切れが良くなる。

【００３６】また、第２の電極はループ状を成している
ので、素子の寸法が小さくなる。加えて、第２の電極の
取出端子とアース端子との間隔を変えるだけでインピー
ダンスを調整できるので、インピーダンスの調整が極め
て容易となる。これらのことから、挿入損失が小さく、
且つ小型で、しかも入出力インピーダンスを任意に調整
可能な、極めて優れたバンドパスフィルタを提供するこ
とができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るバンドパスフィルタ
の構造を示す分解斜視図である。

【図２】本発明に用いる誘電体シートの平面図である。

【図３】図２の誘電体シートに第２アース電極パターン
を形成した状態を示す平面図である。

【図４】図２の誘電体シートに第１コイル電極パターン
を形成した状態を示す平面図である。

【図５】図２の誘電体シートに第１アース電極パターン
を形成した状態を示す平面図である。

【図６】図２の誘電体シートに第２コイル電極パターン
を形成した状態を示す平面図である。

【図７】誘電体シートを積層したときの側面図である。

【図８】積層体を圧着したときの正面図である。

【図９】外部電極を形成したときの平面図である。

【図１０】外部電極を形成したときの正面図である。

【図１１】バンドパスフィルタの等価回路図である。

【図１２】バンドパスフィルタの周波数特性を示すグラ
フである。

【図１３】本発明のバンドパスフィルタの変形例を示す
要部平面図である。

【図１４】本発明のバンドパスフィルタの他の変形例を
示す要部平面図である。

【図１５】本発明のバンドパスフィルタの更に他の変形
例を示す要部平面図である。

【図１６】本発明の第２実施例に係るバンドパスフィル
タの分解斜視図である。

【図１７】本発明の第３実施例に係るバンドパスフィル
タの分解斜視図である。

【図１８】従来のストリップライン型誘電体共振器を示
す説明図である。

【図１９】従来のストリップライン型誘電体共振器を示
す説明図である。

【図２０】従来のコイルパターン型誘電体共振器を示す
説明図である。

【符号の説明】

１　　　　誘電体層 ４　　　　第１アース電極パターン ５ａ　　アース端子パターン ５ｂ　　アース端子パターン ６　　　　第１コイル電極パターン ７　　　　第２コイル電極パターン ８　　　　結合窓 １１　　　　アース端子パターン １２　　　　取出電極パターン １３　　　　アース端子パターン １４　　　　取出電極パターン １５　　　　第２アース電極パターン １６　　　　第２アース電極パターン １７　　　　アース端子パターン １８　　　　アース端子パターン １９　　　　アース端子パターン ２０　　　　アース端子パターン ５１　　　　第２アース電極パターン ５２　　　　第２アース電極パターン ６０　　　　浮かし電極パターン ６１　　　　浮かし電極パターン １０１　　　　誘電体シート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　誘電体材料から成る２枚の板体の主表
   面間には第１の電極が設けられる一方、上記板体の他の
   主表面には各々第２の電極が設けられたバンドパスフィ
   ルタであって、上記第１の電極は面状を成し、且つ上記
   第２の電極同士が磁気結合しうるように結合窓が形成さ
   れると共に、上記板体の端部に向けてアース端子が引き
   出される一方、上記各第２の電極は共にループ状を成し
   、且つ各第２の電極から上記板体の端部に向けて、取出
   端子とアース端子とが所定のインピーダンスを有する間
   隔で引き出されていることを特徴とするバンドパスフィ
   ルタ。
2. 【請求項２】　　前記両第２の電極の外側には、板体を
   介して、板体の端部に向けてアース端子が引き出された
   第３の電極が設けられていることを特徴とする請求項１
   記載のバンドパスフィルタ。
3. 【請求項３】　　前記第３の電極は、面状を成している
   ことを特徴とする請求項２記載のバンドパスフィルタ。
4. 【請求項４】　　前記第３の電極は、前記第２の電極よ
   り若干大きな形状を成していることを特徴とする請求項
   ２記載のバンドパスフィルタ。
5. 【請求項５】　　前記第２の電極と少なくとも一方の第
   ３の電極との間には、第２の電極と同形状の第４の電極
   が形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項
   ３又は請求項４記載のバンドパスフィルタ。