JPH05267905A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

積層型誘電体フィルタ

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JPH05267905A
JPH05267905A JP6416192A JP6416192A JPH05267905A JP H05267905 A JPH05267905 A JP H05267905A JP 6416192 A JP6416192 A JP 6416192A JP 6416192 A JP6416192 A JP 6416192A JP H05267905 A JPH05267905 A JP H05267905A
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JP
Japan
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common electrode
resonance
length
electrode
dielectric layer
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Application number
JP6416192A
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English (en)
Inventor
Takami Hirai
隆己 平井
Shinsuke Yano
信介 矢野
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】中心周波数のばらつきを減少した積層型誘電体
フィルタを提供する。 【構成】ストリップラインからなる複数の共振素子31
〜33 を短絡し、かつアース電極2に電気的に接続され
る共通電極5を備えた積層型誘電体フィルタにおいて、
共振素子31 〜33 の長さ方向における共通電極5の長
さdを、電気長に換算した値でθとしたとき、0<θ≦
15°、このましくは0.1≦θ≦10°の範囲とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は携帯用電話機等の高周波
機器に利用するフィルタやアンテナ共用器に使用される
積層型誘電体フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の積層型誘電体フィルタの中心周波
数の設定は、図5に例示するように、ストリップライン
からなる共振素子21〜23の長さlを調整することに
よって行っている。このとき共振素子21〜23は誘電
体層上に印刷形成し、かつ共振素子21〜23のアース
電極に接続される側に共振素子21〜23と共に共通電
極24を印刷形成し、共通電極24を切り離すことによ
って共振素子21〜23の長さlを調整している。しか
るに切断位置のばらつきや、焼成による収縮のばらつき
等によって共振素子21〜23の長さが変動し、共振素
子の共振周波数が変わる。この結果、積層型誘電体フィ
ルタの中心周波数に影響を与え、中心周波数が目標周波
数からずれる。このため共通電極24を残すことによっ
て切断位置のばらつきを吸収している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記したように
共通電極を残した場合において、共通電極の共振素子方
向の長さdが大きくなると、共通電極の浮遊リアクタン
スが無視できなくなって、共振素子の実効長がlよりも
大きくなったのと等価となってしまって、積層型誘電体
フィルタの中心周波数が目標中心周波数から低下する方
向にずれてしまうという問題点があった。さらに、共通
電極によって共振素子間の誘導結合が強くなりすぎてし
まうという問題点もあった。
【0004】本発明は、中心周波数のばらつきを減少し
た積層型誘電体フィルタを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の積層型誘電体フ
ィルタは、ストリップラインからなる複数の共振素子を
短絡し、かつアース電極に電気的に接続される共通電極
を備えた積層型誘電体フィルタにおいて、共振素子の長
さ方向における共通電極の長さを、電気長に換算した値
でθとしたとき、0<θ≦15°、このましくは0.1
≦θ≦10°の範囲としたことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明の積層型誘電体フィルタによれば、共通
電極の長さθを0<θ≦15°、このましくは0.1≦
θ≦10°の範囲としたため、共通電極が共振素子に与
える影響は少なく、共振素子の切断位置のばらつきも吸
収できて、中心周波数の目標周波数からのばらつきも少
なくて済む。
【0007】
【実施例】以下本発明を実施例によって説明する。
【0008】図1は本発明の一実施例の模式展開図であ
り、図2は本発明の一実施例の斜視図である。
【0009】1/4波長より僅かに短いストリップライ
ンで形成したストリップライン共振器を構成する複数の
共振素子31 〜33 を誘電体層11 の表面に平行に形成
し、共振素子31 〜33 の一端部には共振素子31 〜3
3 と直交し、かつ一体に共通電極5が形成してあり、共
通電極5の端部は誘電体層11 の一方の端部にまで延び
て、後記のアース電極2に電気的に接続される。
【0010】さらに、誘電体層11 の他方の端部にまで
延びて一端部がアース電極2に電気的に接続され、かつ
他端が共振素子31 〜33 の他端(開放端)から所定の
間隔離れて共振素子31 〜33 のそれぞれに対向する電
極41 、42 、43 を誘電体層11 の表面に形成して、
共振素子31 〜33 各々の分布結合によるインダクタン
スで共振素子31 〜33 が結合されることを利用してコ
ムライン型のフィルタを構成する。
【0011】誘電体層11 上に積層される誘電体層12
の表面に、誘電体層12 を挟んで入力側の共振素子31
の一部に重なり、一端は誘電体層12 の一方の端部にま
で延びて入力端子71 に電気的に接続されると共に、共
振素子31 にほぼ直交するように入力用電極61 を形成
し、同様に誘電体層12 の表面に誘電体層12 を挟んで
出力側の共振素子33 の一部に重なり、一端は誘電体層
2 の他方の端部にまで延びて出力端子72 に電気的に
接続されると共に、共振素子33 にほぼ直交するように
出力用電極62 を形成する。
【0012】さらに、誘電体層11 の下に、裏面にアー
ス電極が形成される誘電体層10 を積層し、誘電体層1
2 上に、表面にアース電極が形成される誘電体層13
積層して、誘電体層10 〜13 を一体に構成し、一体に
構成した誘電体層10 〜13の表面と、裏面と、入力端
子部81 および出力端子部82 を除く側面とにアース電
極2を塗布して形成する。
【0013】一方、一体に構成した誘電体層10 〜13
の一方の側面に、アース電極2と電気的に絶縁して、入
力用電極61 と電気的に接続される入力端子71 を形成
し、さらに同様に一体に構成した誘電体層10 〜13
他方の側面に、アース電極2と電気的に絶縁して、出力
用電極62 と電気的に接続される出力端子72 を形成す
る。
【0014】上記のように構成した一実施例において、
共振素子31 〜33 は共通電極5を介してアース電極2
に電気的に接続され、共振素子31 〜33 の他端部には
電極41 〜43 によってアース電極2との間に静電容量
が付加されており、この静電容量は共振素子による並列
共振回路に並列に接続されるため、共振素子31 〜3 3
の長さは1/4波長より短くなっている。したがって、
隣合う共振素子間は誘導結合されている。
【0015】一方、共振素子31 と入力用電極61 とは
空間的に相互に重なる部分があって、かつ誘電体層12
を挟んで対向しているため、共振素子31 と入力用電極
1との間に静電容量が存在し、この静電容量を介して
入力端子71 と共振素子31とが接続され、共振素子3
3 と出力用電極62 とは空間的に相互に重なる部分があ
って、かつ誘電体層12 を挟んで対向しているため、共
振素子33 と出力用電極62 との間に静電容量が存在
し、この静電容量を介して出力端子72 と共振素子33
とが接続されることになって外部と接続される。
【0016】上記した一実施例において、電極41 、4
2 、43 を備え、共通電極5を有する図3(a)の各共
振素子31 、32 、33 の共振周波数のばらつきの計算
結果は次のとおりであった。比較のために図3(b)に
示すように共通電極5を有しない場合と共に説明する。
共通電極5の開放端は一体に構成された誘電体層に内装
されて、アース電極2と接続される部分のみが一体に構
成された誘電体層の側面に露出されるため、一体に構成
された誘電体層加工時の形状のばらつきによって影響さ
れるのは共通電極5の長さdのみであって、共通電極5
の長さdのみがばらつくと考えてよい。
【0017】共通電極5の長さdのばらつきの幅が電気
長で±1°としたとき、共振周波数の中心値が900M
Hzの±3MHzに入る確率は97%であった。これに
対し、共振素子の長さlのばらつきの幅が電気長で±1
°としたとき、図3(b)の場合は67%であった。さ
らに、図3(a)の場合において共通電極の長さdを電
気長に対して1°〜20°まで変化させても、前記の確
率は95%以上であった。
【0018】上記は、誘電体層を構成する誘電体の比誘
電率は85、誘電体層11 および1 2 の厚さは0.2m
m、誘電体層13 および10 の厚さは1.3mm、共振
素子31 、32 、33 および電極41 、42 、43 の幅
は0.8mm、共振素子31、32 、33 の長さは5m
m、電極41 、42 、43 の長さは0.5mm、共振素
子31 、32 、33 と電極41 、42 、43 との間隔は
0.3mm、共通電極5の長さdの基準値は0.1mm
の場合である。
【0019】上記において用いた電気長とは、共通電極
5の長さdを、そのときに共通電極5を伝播する信号の
波長との比として表わしたものであり、波長と長さdが
等しいときを360°(=2πラジアン)として表わ
す。誘電体中ではその誘電率が大きいほど信号の波長が
短縮されるため、同じ物理長でも誘電率が異なればその
電気長は異なる。本発明の基本となる共振素子は信号の
波としての性質を利用しているため、共通電極5の長さ
dを物理長よりも電気長で指定するのが妥当である。
【0020】しかし一方、共通電極5の長さdを長くし
すぎると、共振素子31 、32 、3 3 の共振周波数が低
くシフトしてしまう。これは各共振素子31 、32 、3
3 のアースへの短絡点が、共振素子31 、32 、33
共通電極5との境ではなく、共振素子31 、32 、33
の延長部で共通電極5の内部になるためである。このよ
うな共通電極5が共振周波数に与える影響の予測には、
電磁界解析等の高度な技術が必要となる。特に、共通電
極5の長さdが15°以上では共振周波数の予測が困難
となる。また、共通電極5の長さdを長くすると共振素
子31 、32 、33 間の誘導結合が大きくなってしま
う。このため隣接する共振素子間を途中で互いに導通さ
せたことになって、これによって誘導結合が大きくなる
のである。また共通電極5の長さdが長いほど誘導結合
は大きくなる。
【0021】いま、共振素子31 、32 をとって、共振
素子31 、32 の幅、長さl、電極41 、42 の長さ
d、共振素子31 、32 と電極41 、42 との間隔を上
記と同一にし、かつ共振素子31 と共振素子32 との間
隔を1.2mmとし、誘電体層10 〜13 との厚さの和
を3mm、誘電率を81としたとき、共通電極5の長さ
d(電気長)に対する共振素子31 と32 との誘導結合
度を示せば図4に示す如くであった。
【0022】図4からも明らかなようにように、共通電
極5の長さdが電気長で10°を超えると急激に誘導結
合度が大きくなる。これを避けるには共振素子間の間隔
を広げるしか方法がないが、共振素子間の間隔を広げる
と積層型誘電体フィルタの形状が大きくなる。したがっ
て、共通電極の長さdは電気長で0を超えて15°以
下、このましくは0.1以上10°以下であることが望
ましく、この範囲では誘導結合度の増加もなく、共振周
波数にも影響が極めて少ない。
【0023】次に本一実施例の積層型誘電体フィルタの
製造方法について説明する。本一実施例の積層型誘電体
フィルタは共振素子31 〜33 、電極41 〜43 、共通
電極5、入力用電極61 および出力用電極62 を完全に
誘電体層10 〜13 からなる誘電体中に内蔵することか
ら、共振素子31 〜33 、電極41 〜43 、共通電極
5、入力用電極61 および出力用電極62 には損失の少
ない比抵抗の低いものを用いることが望ましく、低抵抗
のAg系、若しくはCu系の導体を用いることが好まし
い。
【0024】また、信頼性が高く誘電率εγが大きくて
小型化に適するため、誘電体材料としては、セラミック
スを使用することが好ましい。
【0025】また、セラミックス誘電体層の形成方法と
しては、誘電体原料粉末の成形体とその成形体上に塗布
した導体とを積層した後、焼成緻密化し、導体が積層構
造でセラミックスと一体となる構成にすることが好まし
い。
【0026】Ag系やCu系の導体を使用する場合に
は、それらの導体の融点が低く、通常の誘電体材料と同
時焼成することは困難であるところから、それらの融点
(1100℃以下)よりも低い温度で焼成され得る誘電
体材料を用いる必要がある。また、マイクロ波フィルタ
としてのデバイスの性格上、形成される並列共振回路の
共振周波数の温度特性(温度係数)が±50ppm/℃
以下になるような誘電体材料が好ましい。このような誘
電体材料としては、例えば、コージェライト系ガラス粉
末とTiO2 粉末およびNd2 Ti2 7 粉末との混合
物等のガラス系のものや、BaO−TiO2 −RE2
3 −Bi2 3 系組成(RE:レアアース成分)に若干
のガラス形成成分やガラス粉末を添加したものがある。
【0027】一例として、MgO:18wt%−Al2
3 :37wt%−SiO2 :37wt%−B2 3
5wt%−TiO2 :3wt%なる組成のガラス粉末の
73wt%と、市販のTiO2 粉末の17wt%と、N
2 Ti2 7 粉末の10wt%を充分に混合し、混合
粉末を得た。なお、Nd2 Ti2 7 粉末は、Nd2
3 粉末とTiO2 粉末を1200℃で仮焼した後、粉砕
して得たものを使用した。次いで、この混合粉末に、ア
クリル系有機バインダー、可塑剤、トルエンおよびアル
コール系の溶剤を加え、アルミナ玉石で充分に混合して
スラリーとした。そして、このスラリーを用いて、ドク
ターブレード法により、0.2mm〜0.5mmの厚み
のグリーンテープを作製した。
【0028】銀ペーストを導体ペーストとして、前記グ
リーンテープ上に、図1に示した導体パターンを印刷
し、次いで、これら導体パターンが印刷されたグリーン
テープの厚みを調整するため必要なグリーンテープを重
ねて図1の構造となるように重ね、積層した後、900
℃で焼成した。
【0029】上記のように構成した積層型誘電体フィル
タ本体の両主面すなわち誘電体層1 0 の全裏面対応面
と、誘電体層13 の表面対応面と、入力端子部81 、出
力端子部82 の部分を除く側面とに図2に示すように銀
電極からなるアース電極2を印刷し、さらに入力端子部
1 、出力端子部82 内においてアース電極2から電気
的に絶縁し、かつ入力用電極61 、出力用電極62 に各
別に電気的に接続する銀電極を入力端子71 、出力端子
2 として印刷して、印刷した電極を850℃で焼きつ
けた。
【0030】上記の積層型誘電体フィルタにおいて、前
記の如く各共振素子31 、32 および33 の幅を0.8
mm、かつ共振素子間の間隔を1.2mm、共振素子3
1 、32 および33 の長さを5mmとし、電極41 、4
2 および43 の幅を0.8mmとし、電極41 、42
よび43 の長さを0.5mmとし、共振素子31 、3 2
および33 とそれぞれ対向する電極41 、42 および4
3 との間隔を0.3mmとし、共通電極5の長さdを
0.1mmとし、誘電体層10 および13 の厚さを1.
3mmとし、誘電体層11 および12 の厚さを0.2m
mとし、誘電体層11 の端から共振素子31 までの長さ
を1.0mmとし、共振素子33 から誘電体層11 の端
までの長さを1.2mmとしたとき、積層型誘電体フィ
ルタは、その中心周波数は1550MHz、帯域幅は7
5MHz、挿入損失は2.4dB以下であった。さらに
この積層型誘電体フィルタを50個製作したときの中心
周波数のばらつきは、±4.1MHzであった。
【0031】上記と同一形状、サイズで、かつ図1にお
いて一点鎖線A−Aで示す位置で共通電極5を切り取っ
て共通電極5のない構成で製作した場合は、中心周波数
は1600MHz、帯域幅は77MHz、挿入損失は
2.4dB以下であった。さらにこの積層型誘電体フィ
ルタを50個製作したときの中心周波数のばらつきは、
±6.9MHzであって、共通電極5を設けた上記の場
合よりもばらつきが1.5倍以上も大きかった。
【0032】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、スト
リップラインからなる複数の共振素子を短絡し、かつア
ース電極に電気的に接続される共通電極を備えた積層型
誘電体フィルタにおいて、共振素子の長さ方向における
共通電極の長さを、電気長に換算した値でθとしたと
き、0<θ≦15°、このましくは0.1≦θ≦10°
の範囲としたため、共通電極が共振素子に与える影響は
少なく、中心周波数の目標周波数からのばらつきも少な
くて済む効果がある。
【0033】また本発明によれば、共振素子のアースへ
の電気的接続端を誘電体層の端部まで直接延長せず、共
通電極を介してアース電極に接続したため、共振素子を
特性インピーダンスの低いラインを介してアース電極に
接続したことになって、共振素子を直接アース電極に接
続した場合に比較して、同じ長さのばらつきならば共振
素子の共振周波数のばらつきは少なくて済み、積層型誘
電体フィルタの中心周波数のばらつきも少なくなる効果
がある。
【0034】また共通電極を設けたため、誘電体層の焼
成時の収縮や、加工精度によって避けることのできない
共振素子の長さのばらつきが実質的に減少したのと等価
となって、共振素子の共振周波数のばらつきが減少し、
積層型誘電体フィルタの中心周波数のばらつきが抑制さ
れる効果がある。
【0035】さらに積層型誘電体フィルタの周波数特性
において、最重要な点は中心周波数であり、中心周波数
のばらつきが少なくなったことによって、中心周波数を
調整するための工数が減少し、製造時の歩留りが向上す
る効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す模式展開図であ
る。
【図2】本発明の一実施例の斜視図である。
【図3】本発明の一実施例における作用の説明に供する
共振素子の平面図である。
【図4】本発明の一実施例における共通電極の長さd対
誘導結合度を示す特性図である。
【図5】従来例の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
0 〜13 …誘電体層 2…アース電極 31 〜33 …共振素子 41 〜43 …電極 5…共通電極 61 …入力用電極 62 …出力用電極 71 …入力端子 72 …出力端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】いま、共振素子31 、32 をとって、共振
素子31 、32 の幅、長さl、電極41 、42 の長さ
d、共振素子31 、32 と電極41 、42 との間隔を上
記と同一にし、かつ共振素子31 と共振素子32 との間
隔を1.2mmとし、誘電体層10 〜13 との厚さの和
を3mm、誘電率を8としたとき、共通電極5の長
さd(電気長)に対する共振素子31 と32 との誘導結
合度を示せば図4に示す如くであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01P 5/08 H 8941−5J 11/00 G

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ストリップラインからなる複数の共振素子
    を短絡し、かつアース電極に電気的に接続される共通電
    極を備えた積層型誘電体フィルタにおいて、共振素子の
    長さ方向における共通電極の長さを、電気長に換算した
    値でθとしたとき、0<θ≦15°の範囲としたことを
    特徴とする積層型誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の積層型誘電体フィルタにお
    いて、θを0.1≦θ≦10°の範囲としたことを特徴
    とする積層型誘電体フィルタ。
JP6416192A 1992-03-19 1992-03-19 積層型誘電体フィルタ Pending JPH05267905A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07226603A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Ngk Insulators Ltd 積層型誘電体フィルタ
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