JPH11266102A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サイズを大きくすることなく、通過帯域の周波
数を低くしたり広い周波数範囲に亘って調整でき、通過
帯域をそのままとする場合には、サイズを小さくするこ
とができる積層型誘電体フィルタを提供する。 【解決手段】少なくとも２つの共振子を誘電体層を挟ん
で対向配置して構成した対称型ストリップライン共振器
を２組以上設けた積層型誘電体フィルタにおいて、対称
型ストリップライン共振器を構成する共振子の各々を、
内層アース電極によって挟んだ構成とする。各共振子
と、内層アース電極との間に静電容量が形成されるの
で、通過帯域の周波数を低くできるかまたは寸法を小さ
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体中に、所定
のパターンを有する入力電極、出力電極、内層アース電
極、共振器を構成する共振素子電極、結合電極などを所
定の位置関係で配置して構成した積層型誘電体フィルタ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような積層型誘電体フィルタは既知
であり、例えば特開平６−１２０７０３号公報に開示さ
れている。この従来の積層型誘電体フィルタを図１に示
す。積層型誘電体フィルタは、表面に導体パターンによ
り各種の電極を形成した複数の誘電体基板を積層し、積
層体の上下の表面および入出力部分を除く側面に導電層
を被覆した後、全体を加熱して誘電体基板を焼成して一
体とすることにより製造されるので、製造された積層型
誘電体フィルタにおいては、誘電体層の境界は存在して
おらず、各種電極が誘電体ブロックの中に所定の位置関
係で埋設された構造を有している。しかし、説明の便宜
上、本明細書においては、図１に示すように、一体の誘
電体ブロックを、各種電極が表面に形成されている複数
の誘電体層に分割して示すことにする。

【０００３】図１に示す従来の積層型誘電体フィルタ
は、第１〜第４の誘電体層１〜４を有し、第１および第
４の誘電体層１および４の表面にそれぞれ第１および第
２のアース電極５および６が形成され、第１の誘電体層
１の表面に入力電極７および出力電極８が、それぞれの
一端が積層型誘電体フィルタの側面から外部に露出する
ように形成されている。また、第２の誘電体層２の表面
には、それぞれストリップライン共振器のストリップラ
イン電極を構成する共振素子９および１０が、それらの
一端が積層型誘電体フィルタの側面に形成されており、
上述したアース電極５および６とも接続されているアー
ス電極（図示せず）に接続され、他端が開放するように
形成されている。

【０００４】さらに、第３の誘電体層３の表面には、こ
れらの共振素子９および１０を電磁誘導結合するための
結合電極１１が、誘電体層３を介してこれらの共振素子
と重なるような位置に形成されている。また、第１およ
び第３の誘電体層１および３には、共振素子９および１
０の開放端側の部分と誘電体層を介して重なるような位
置に内層アース電極１２〜１５が形成されている。これ
らの内層アース電極１２〜１５は、積層型誘電体フィル
タの側面においてアース電極と接続されている。

【０００５】このような積層型誘電体フィルタにおいて
は、共振素子９と内層アース電極１２および１４との間
並びに共振素子１０と内層アース電極１３および１５と
の間との間に４つの静電容量が得られ、これらの静電容
量は共振素子９および１０と並列に接続されることにな
るので、共振素子の長さが一定であっても、共振周波数
を下げることができるという利点がある。また、共振素
子９および１０の間の誘導結合の度合いを結合電極１１
によって調整することができるので、積層型誘電体フィ
ルタを小型化する目的で共振素子９および１０と内層ア
ース電極１２〜１５との間の静電容量を増大させても共
振素子同士の結合が強くなり過ぎるといった不具合はな
くなり、フィルタの帯域が広くなり過ぎるのを防止でき
るという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】携帯電話等の無線通信
システムの小型化、多様化に伴って、図１に示したよう
な従来の積層型誘電体フィルタについても、小型化や種
々の通過帯域を有するものが要求されるようになってい
る。ここで、小型化や同一形状で通過帯域の周波数を下
げるという要求を満たすためには、共振素子９，１０と
内層アース電極１３〜１５との間の静電容量をさらに増
加させる必要がある。このように共振素子９，１０と内
層アース電極１３〜１５との間の容量を大きくすること
ができれば、それよりも高い周波数の通過帯域を持った
積層型誘電体フィルタを得ることは簡単である。このよ
うに共振素子９，１０と内層アース電極１２〜１５との
間の静電容量を増大させるために、従来は電極の重なり
部分の面積を広げるという方法が採られていたが、この
ように電極の重なり部分の面積を広げるためには、図２
に示すように、内層アース電極１２〜１５と重なる共振
素子９，１０の開放端側の巾を広くする必要がある。し
かしながら、このような方法で共振素子９，１０と内層
アース電極１２〜１５との重なり部分の面積を広くする
には限界があるため、周波数帯の調整範囲が狭いという
問題がある。

【０００７】また、共振素子９，１０と内層アース電極
１２〜１５との間の静電容量を増大させる他の方法とし
て、これらの間に介在する誘電体層２，３の膜厚を薄く
する方法が考えられるが、誘電体層の膜厚を薄くすると
絶縁破壊や物理的な強度不足、製造工程での取扱いの困
難さによるコストアップの問題がある。

【０００８】また、このような積層型誘電体フィルタは
携帯電話機に組み込まれているが、携帯電話機は小型、
軽量化が強く要求されており、したがって積層型誘電体
フィルタもさらに小型化することが要求されるようにな
っているが、積層型誘電体フィルタを小型化すると、共
振素子９，１０と内層アース電極１２〜１５との重なり
部分の面積も当然減少し、これらの間の静電容量が小さ
くなり、所望の周波数特性が得られなくなってしまうと
いう問題もある。

【０００９】したがって、本発明の目的は、共振素子と
内層アース電極との間の重なり部分の面積を広くした
り、これらの間の誘電体層の膜厚を薄くすることなく、
内層アース電極と共振素子との間の静電容量を増大させ
ることができ、これによって低い周波数から広い周波数
帯に亘って通過帯域の調整が可能であるか、周波数が同
じであれば一層の小型、軽量化ができ、その結果として
多様な要求に応えることができる積層型誘電体フィルタ
を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために、少なくとも２つの共振素子を誘電体
層を介して対向配置した対称型ストリップライン共振器
を少なくとも２組配置し、これら対称型ストリップライ
ン共振器を構成する共振素子を、誘電体層を介して挟む
ように内層アース電極をそれぞれ配置したことを特徴と
するものである。本発明による積層型誘電体フィルタに
おいては、全ての対称型ストリップライン共振器の全て
の共振素子を、それぞれ誘電体層を介して内層アース電
極で挟むように構成することができるが、全ての共振素
子ではなくその一部を、誘電体層を介して内層アース電
極で挟むように構成することもできる。この後者の場合
には、内層アース電極を配置しない部分に他の電極をし
ても良い。また、これによって通過帯域を調整すること
もできる。

【００１１】このような本発明による積層型誘電体フィ
ルタによれば、対称型ストリップライン共振器を構成す
る少なくとも２枚の共振素子の上下に内層アース電極が
配置されることになるので、共振素子と内層アース電極
との間の静電容量を大きくすることができ、これによっ
て各部の寸法を従来と同じとする場合には、共振周波数
を下げることができ、共振周波数を従来と同じとする場
合には、寸法を小さくすることができる。また、共振素
子と内層アース電極との間の静電容量を小さくすること
は容易であるから、広い周波数範囲に亘って通過帯域を
調整することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図３は本発明による積層型誘電体
フィルタの第１の実施例を示すものであり、説明の便宜
上、図１および２と同様に、各種電極を仮想的な誘電体
層の表面に形成したものとして示した。本例において
は、第１〜第６の誘電体層２１〜２６を順次に積層した
構造を持ち、第１および第６の誘電体層２１および２６
の外側表面にはそれぞれアース電極３１および３２を配
置し、第１の誘電体層２１の表面には入力電極３３およ
び出力電極３４を配置し、第２および第４の誘電体層２
２および２４の表面には、共振素子４１ａ，４２ａおよ
び４１ｂ，４２ｂをそれぞれ配置する。共振素子４１ａ
および４１ｂは誘電体層２３を挟んで対向し、第１の対
称型のストリップライン共振器を構成し、共振素子４２
ａおよび４２ｂは誘電体層２３を挟んで対向し、第２の
対称型のストリップライン共振器を構成している。すな
わち、本例においては、各々が２つの共振素子を有する
２組の対称型ストリップライン共振器を配置したもので
ある。

【００１３】このように、誘電体層を挟んで上下に対向
させた共振素子によって対称型ストリップライン共振器
を構成すること自体は既知であり、例えば特開平４−４
３７０３号公報に記載されている。しかしながら、この
公報には、このような対称型ストリップライン共振器を
用いて積層型誘電体フィルタをどのように構成するかに
ついては開示されていない。

【００１４】本発明においては、上述した共振素子４１
ａ，４１ｂおよび４２ａ，４２ｂの各々が、誘電体層を
介して内層アース電極によって挟まれるように構成した
ものである。すなわち、第１の誘電体層２１の表面の、
共振素子４１ａの開放端側の部分と重なる位置に内層ア
ース電極５１ａを配置するとともに共振素子４２ａの開
放端側の部分と重なる位置に内層アース電極５２ａを配
置し、さらに第３の誘電体層２３の表面の、共振素子４
１ａの開放端側の部分と重なるように内層アース電極５
１ｂを配置するとともに共振素子４２ａの開放端側の部
分と重なるように内層アース電極５２ｂを配置する。第
３の誘電体層２３の表面に配置したこれらの内層アース
電極５１ｂおよび５２ｂは、第４の誘電体層２４の表面
に配置された共振素子４１ｂおよび４２ｂの開放端側の
部分とも重なるものである。さらに、第５の誘電体層２
５の表面には、これらの共振素子４１ｂおよび４２ｂの
開放端側の部分と重なるように内層アース電極５１ｃお
よび５２ｃを配置する。

【００１５】上述したように、第１および第２の対称型
ストリップライン共振器を構成する共振素子４１ａ，４
１ｂおよび４２ａ，４２ｂの各々を挟むように、それら
の上下に内層アース電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃおよび
５２ａ，５２ｂ，５２ｃを配置することによって、共振
素子と内層アース電極との間の静電容量を増大させるこ
とができ、この場合平面のサイズを大きくする必要はな
い。

【００１６】図４は本発明による積層型誘電体フィルタ
の第２の実施例を示すものである。図３に示した第１の
実施例においては、中間の内層アース電極５１ｂおよび
５２ｂは、第１の共振素子４１ａおよび４２ａをそれぞ
れ挟むとともに第２の共振素子４１ｂおよび４２ｂをそ
れぞれ挟んでいるが、本例においては、各共振素子をそ
れぞれ別個の内層アース電極で挟むようにしたものであ
る。

【００１７】すなわち、図４に示すように、第１〜第７
の７枚の誘電体層２１〜２７を設ける。本例において
は、第１および第２の対称型ストリップライン共振器の
第１の共振素子４１ａおよび４２ａを、内層アース電極
５１ａと５１ｂとの間および５２ａと５２ｂとの間にそ
れぞれ挟むとともに、第１および第２の対称型ストリッ
プライン共振器の第２の共振素子４１ｂおよび４２ｂ
を、内層アース電極５１ｃと５１ｄとの間および５２ｃ
と５２ｄとの間に挟むように構成したものである。

【００１８】図５は本発明による積層型誘電体フィルタ
の第３の実施例を示すものである。本例では、上述した
第１の実施例から入力電極３３および出力電極３４を省
き、第１の対称型ストリップライン共振器の共振素子４
１ａおよび４１ｂを入力電極を兼ねるような形状に形成
し、第２の対称型ストリップライン共振器の共振素子４
２ａおよび４２ｂを出力電極を兼ねるような形状に形成
した、いわゆるＬタップ方式としたものである。すなわ
ち、第１の対称型ストリップライン共振器の共振素子４
１ａおよび４１ｂには、誘電体層２２および２４の入力
側の側縁まで達するタップ部分６１ａおよび６１ｂを設
け、第２の対称型ストリップライン共振器の共振素子４
２ａおよび４２ｂには、誘電体層２２および２４の出力
側の側縁まで達するタップ部分６２ａおよび６２ｂを設
けたものである。

【００１９】図６は本発明による積層型誘電体フィルタ
の第４の実施例を示すものである。本例においては、各
々が３つの共振素子を誘電体層を介して積層して構成さ
れた３組の対称型ストリップライン共振器を具え、これ
ら全ての対称型ストリップライン共振器の全ての共振素
子を、内層アース電極で挟むようにしたものである。

【００２０】すなわち、第１〜第８の誘電体層２１〜２
８を順次に積層した構造を持ち、第１および第８の誘電
体層２１および２８の外側表面にはそれぞれアース電極
３１および３２を配置し、第３の誘電体層２３の表面に
は入力電極３３を配置し、第５の誘電体層２５の表面に
出力電極３４を配置する。さらに、第３の誘電体層２３
の表面に結合電極３５を配置し、第３の誘電体層２３の
表面に結合電極３６を配置する。第２、第４および第６
の誘電体層２２、２４および２６の表面には、共振素子
４１ａ，４２ａ，４３ａ；４１ｂ，４２ｂ，４３ｂおよ
び４１ｃ，４２ｃ，４３ｃをそれぞれ配置する。共振素
子４１ａ，４１ｂおよび４１ｃは、それぞれ誘電体層２
３および２５を挟んで対向し、第１の対称型のストリッ
プライン共振器を構成し、共振素子４２ａ，４２ｂおよ
び４２ｃはそれぞれ誘電体層２３および２５を挟んで対
向し、第２の対称型のストリップライン共振器を構成
し、共振素子４３ａ，４３ｂおよび４３ｃはそれぞれ誘
電体層２３および２５を挟んで対向し、第３の対称型の
ストリップライン共振器を構成している。すなわち、本
例においては、各々が３つの共振素子を有する３組の対
称型ストリップライン共振器を配置したものである。

【００２１】本例では、第１の誘電体層２１の表面の、
それぞれ共振素子４１ａ，４２ａ，４３ａの開放端側の
部分と重なる位置に内層アース電極５１ａ，５２ａ，５
３ａを配置する。また、第３の誘電体層２３の表面の、
それぞれ共振素子４１ａ，４２ａ，４３ａの開放端側の
部分と重なるように内層アース電極５１ｂ，５２ｂ，５
３ｂを配置する。さらに、第５の誘電体層２５の表面に
は、それぞれ共振素子４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの開放端
側の部分と重なるように内層アース電極５１ｃ，５２
ｃ，５３ｃを配置し、第７の誘電体層２７の表面には、
それぞれ共振素子４１ｃ，４２ｃ，４３ｃの開放端側の
部分と重なるように内層アース電極５１ｄ，５２ｄ，５
３ｄを配置する。このようにして、３つの対称型ストリ
ップライン共振器を構成する全ての共振素子を挟むよう
に内層アース電極が形成されることになるので、共振素
子と内層アース電極との間に大きな静電容量を構成する
ことができる。

【００２２】図７は本発明による積層型誘電体フィルタ
の第５の実施例を示すものであり、図６に示した第４の
実施例から、内層アース電極を一部分除去した構成であ
る。すなわち、第３の誘電体層２３の表面に配置した内
層アース電極５１ｂと、第５の誘電体層２５の表面に配
置した内層アース電極５３ｃを取り除いた構成となって
いる。したがって、第１の対称型ストリップライン共振
器を構成する共振素子４１ａと４１ｂはまとめて内層ア
ース電極５１ａと５１ｂとの間に挟まれることになり、
同様に、第３の対称型ストリップライン共振器を構成す
る共振素子４３ｂと４３ｃはまとめて内層アース電極５
３ｂと５３ｃとの間に挟まれることになる。本例におい
ても、従来に比べて共振素子と内層アース電極との間の
静電容量を増大させることができ、さらに内層アース電
極を除去した部分には、他の電極を配置することができ
るので、設計の自由度が向上するという効果がある。

【００２３】図８は本発明による積層型誘電体フィルタ
の減衰量の周波数特性と、従来の積層型誘電体フィルタ
の減衰量の周波数特性とを対比して示すものであり、縦
軸の減衰量は、任意の単位で示したものである。比較の
ため、本発明による積層型誘電体フィルタと従来の積層
型誘電体フィルタとは同じ外形寸法を有するとともにフ
ィルタを構成する共振器の段数および内層電極の寸法も
同じものである。図８において、実線Ａは、図３に示し
た構造を有する本発明による積層型誘電体フィルタの周
波数特性を示し、破線Ｂは、図１に示した構造を有する
従来の積層型誘電体フィルタの周波数特性を示すもので
ある。これらの曲線ＡおよびＢを比較すれば明らかなよ
うに、本発明による積層型誘電体フィルタの方が従来の
積層型誘電体フィルタに比べて周波数が低くなっている
ことがわかる。

【００２４】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、各々が２つの共振素子を有す
る対称型ストリップライン共振器を２組配置したもの
と、各々が３つの共振素子を有する対称型ストリップラ
イン共振器を３組配置したものとを示したが、各対称型
ストリップライン共振器を構成する共振素子の個数は２
個または３個に限られるものではなく、４個以上の共振
素子を有するものとすることができる。また、対称型ス
トリップライン共振器の組数も２組または３組に限られ
るものではなく、４組以上とすることもできる。さら
に、入力電極や出力電極の形状や配置位置、結合電極の
形状や配置位置も種々のものが考えられる。

【００２５】

【発明の効果】上述したように、本発明による積層型誘
電体フィルタにおいては、２つ以上の共振素子を誘電体
層を挟んで対向配置した対称型ストリップライン共振器
を２組以上配置し、これらの共振素子を、内層アース電
極で挟むように構成したので、共振素子と内層アース電
極との間の静電容量を増大させることができる。これに
よって、サイズを従来よりも大きくすることなく通過帯
域の周波数を低くすることができ、また通過帯域の周波
数を従来と同じとすると、サイズを小さくすることがで
きる。さらに、共振素子と内層アース電極との間の静電
容量を減少することは容易であるので、広い周波数範囲
に亘って通過帯域を調整することがでる。このようにし
て、多様な要求に応える積層型誘電体フィルタを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層型誘電体フィルタを示す図である。

【図２】従来の他の積層型誘電体フィルタを示す図であ
る。

【図３】本発明による積層型誘電体フィルタの第１の実
施例を示す図である。

【図４】本発明による積層型誘電体フィルタの第２の実
施例を示す図である。

【図５】本発明による積層型誘電体フィルタの第３の実
施例を示す図である。

【図６】本発明による積層型誘電体フィルタの第４の実
施例を示す図である。

【図７】本発明による積層型誘電体フィルタの第５の実
施例を示す図である。

【図８】本発明の積層型誘電体フィルタの周波数特性を
従来と対比して示すグラフである。

【符号の説明】

２１〜２８ 誘電体層、 ３１，３２ アース電極、
３３ 入力電極、 ３４出力電極、 ３５，３６ 結合
電極、 ４１〜４３ 共振素子、 ５１〜５３内層アー
ス電極、６１〜６２ タップ部分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの共振素子を誘電体層を介
   して対向配置した対称型ストリップライン共振器を少な
   くとも２組配置し、これら対称型ストリップライン共振
   器を構成する共振素子を、誘電体層を介して挟むように
   内層アース電極をそれぞれ配置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】全ての対称型ストリップライン共振器の全
   ての共振素子を、誘電体層を介して内層アース電極で挟
   むように構成したことを特徴とする請求項１に記載の積
   層型誘電体フィルタ。
3. 【請求項３】前記対称型ストリップライン共振器の一部
   分の共振素子を誘電体層を介して内層アース電極で挟む
   ように構成したことを特徴とする請求項１に記載の積層
   型誘電体フィルタ。
4. 【請求項４】前記対称型ストリップライン共振器の共振
   素子を誘電体層を介して挟む内層アース電極を全て異な
   るものとしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに
   記載の積層型誘電体フィルタ。