JPH11266103A - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】積層型誘電体フィルタにおいて、各種電極の寸
法を小さくするにも拘らず結合電極と共振素子との間に
大きな静電容量が構成され、通過低域巾を広くし、その
調整範囲を広くする。 【解決手段】第１の対称型ストリップライン共振器と第
２の対称型ストリップライン共振器とを結合する結合電
極３５を、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との間および第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と４
１ｂとの間に配置することにより、結合電極と共振素子
との間に大きな静電容量が構成される。

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の外側表面にそれぞれ第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９，１０と結合電極１１との間で得られる
静電容量によって通過帯域巾の調整を行なうことができ
る。この場合、共振素子９と１０との間の結合を誘導性
とすると、通過帯域の高周波数側に並列共振点が存在す
るので、高周波数側に減衰ピークを持つ積層型誘電体フ
ィルタが得られ、共振素子９と１０との間の結合を容量
性とすると、通過帯域の低周波数側に並列共振点が存在
するので、低周波数側に減衰ピークを持つ積層型誘電体
フィルタが得られる。前者の誘導結合の場合には、共振
素子と結合電極との間の静電容量を増加させると、通過
帯域巾が狭くなり、後者の容量結合の場合には、共振素
子９，１０と結合電極１１との間の静電容量を増加させ
ると、通過帯域巾が広くなる。したがって、積層型誘電
体フィルタにおいては、共振素子９，１０と結合電極１
１との間の静電容量を大きくすることによって通過帯域
巾の調整を行なうことができる。

【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、さらなる小型化が要
求されるようになって来ている。積層型誘電体フィルタ
を小型化するためには、誘電体層中に埋設する各種の電
極の寸法を小さくしなければならない。しかしながら、
このように電極 の寸法を小さくすると、共振素子９，
１０と結合電極１１との間に形成される静電容量が減少
するため、共振器間の結合が容量性の場合にはフィルタ
の通過帯域巾が狭くなり過ぎ、また誘導性の場合には通
過帯域が広くなり過ぎ、必要とする通過帯域巾を有する
積層型誘電体フィルタを得ることができなくなってしま
う。したがって、従来の積層型誘電体フィルタの小型化
には限界があり、最近の要求に十分に応えることができ
ない問題がある。

【０００７】また、共振素子９，１０と結合電極１１と
の間の静電容量を増大させる方法として、これらの間に
介在する誘電体層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
ップなどの問題があり、誘電体層の膜厚を薄くして共振
素子９，１０と結合電極１１との間の静電容量を増大さ
せるのも限界がある。

【０００８】したがって、本発明の目的は、電極の寸法
を小さくしても共振素子と結合電極との間の静電容量を
増大させることができ、これによって通過帯域巾広くす
ることができ、したがって広い範囲に亘って通過帯域を
調整することができ、その結果として一層の小型、軽量
化が可能な積層型誘電体フィルタを提供しようとするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも２
つの共振素子を、順次の共振素子の間に誘電体層を介在
させ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、隣接する対称型ストリップライン
共振器の間を結合する少なくとも１つの結合電極を、誘
電体層を介して共振素子によって挟むように配置したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】このような本発明による積層型誘電体フィ
ルタにおいては、各結合電極は、それぞれ誘電体層を介
して対称型ストリップライン共振器の２つの共振素子と
対向するように構成されているので、共振器に並列に結
合容量を付加したようになり、結合電極と共振素子との
間の静電容量を大きくすることができる。さらに、スト
リップライン電極を積層状に配置した対称型ストリップ
ライン共振器とすることで、各ストリップライン電極の
特性インピーダンスを増大させることができ、より大き
い静電容量を得ることができる。したがって、共振器間
が容量性の場合には通過帯域巾を広くすることができ、
誘導性の場合には通過帯域巾を狭くすることができる。
また、結合電極と共振素子との間の静電容量を減少させ
ることは容易に実施できるので、通過帯域の周波数およ
び通過帯域巾の調整範囲を広くすることができる。ま
た、通過帯域巾を過度に狭くしたり、広くしたりするこ
となく各電極の寸法を小さくすることができるので、小
型、軽量化に十分応えることができる。

【００１１】本発明による積層型誘電体フィルタの好適
な実施例においては、各々が２つの共振素子を具える２
組の対称型ストリップライン共振器を設け、これら２つ
の対称型ストリップライン共振器の間を結合する１つの
結合電極を、各対称型ストリップライン共振器の２つの
共振素子の間に、誘電体層を介して配置する。本発明に
よる積層型誘電体フィルタの他の好適な実施例において
は、各々が第１、第２および第３の共振素子を具える第
１、第２および第３の対称型ストリップライン共振器を
順次に並べて設け、第１および第２の組の対称型ストリ
ップライン共振器の間を結合する第１の結合電極を、こ
れら第１および第２の対称型ストリップライン共振器の
各々の、第１および第２の共振素子の間に、誘電体層を
介して配置し、第２および第３の組の対称型ストリップ
ライン共振器の間を結合する第２の結合電極を、これら
第２および第３の対称型ストリップライン共振器の各々
の、第２および第３の共振素子の間に、誘電体層を介し
て配置する。

【００１２】また、本発明による積層型誘電体フィルタ
においては、前記結合電極を誘電体層を介して挟む前記
一対の共振素子の少なくとも一方の、前記結合電極とは
反対側に誘電体層を介して別の結合電極を配置すること
もできる。このように構成することにより結合電極と並
列の静電容量をさらに大きくすることができ、通過帯域
巾の調整範囲をさらに広くすることができる。

【００１３】さらに、本発明による積層型誘電体フィル
タにおいては、前記対称型ストリップライン共振器の共
振素子の少なくとも１つを、誘電体層を介して挟む内層
アース電極を設けることができる。このように構成する
と、通過帯域巾を狭くすることなく通過帯域の周波数を
低くでき、通過帯域巾の調整範囲を広くすることができ
るとともに通過帯域周波数の調整範囲を広くすることが
でき、種々の要求に適切に対応した小型の積層型誘電体
フィルタを提供することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】 図２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２２および
２４の表面には、共振素子４１ａ，４２ａおよび４１
ｂ，４２ｂをそれぞれ配置する。第１の誘電体層２１に
は、第２の誘電体層２２に設けた共振素子４１ａおよび
４２ａとそれぞれ対向する内層アース電極５１ａおよび
５２ａを設け、第５の誘電体層２５には、第４の誘電体
層２４に設けた共振素子４１ｂおよび４２ｂとそれぞれ
対向する内層アース電極５１ｂおよび５２ｂを設ける。

【００１５】共振素子４１ａおよび４１ｂは第３の誘電
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４２ａ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。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４−４３７０３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。

【００１６】本発明においては、上述した第１の対称型
ストリップライン共振器と第２の対称型ストリップライ
ン共振器とを結合するための結合電極３５を、第１の対
称型ストリップライン共振器を構成する２つの共振素子
４１ａと４１ｂとの間に挟まれるとともに第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４２ａと４
２ｂとの間に挟まれるように構成したものである。すな
わち、第１の対称型ストリップライン共振器と第２の対
称型ストリップライン共振器とを結合する結合電極３５
を第３の誘電体層２３の上に配置し、第２の誘電体層２
２に設けた共振素子４１ａおよび４２ａと、第４の誘電
体層２４に設けた共振素子４１ｂおよび４２ｂとの間で
挟むように構成したものである。

【００１７】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結合する結合電極３５を、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との間および第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４２ａと４２ｂとの間に
介在させることによって、これらの間の静電容量を大き
くすることができ、したがってフィルタの通過帯域巾の
調整範囲を大きくすることができる。

【００１８】図３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。本例においては、お
のおのが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、
これらの対称型ストリップライン共振器を結合する２つ
の結合電極を、共振素子で挟むようにしたものである。

【００１９】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。第１お
よび第７の誘電体層２３および２７の表面には、内層ア
ース電極５１ａ，５２ａ，５３ａ；５１ｂ，５２ｂ，５
３ｂおよびを５１ｃ，５２ｃ，５３ｃを配置する。共振
素子４１ａ，４１ｂおよび４１ｃは、それぞれ誘電体層
２３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。

【００２０】本例では、第１の対称型ストリップライン
共振器と第２の対称型ストリップライン共振器とを結合
する第１の結合電極３５を第５の誘電体層２５の表面に
配置し、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４１ｂと４１ｃとの間および第２の対称型ス
トリップライン共振器を構成す共振素子４２ｂと４２ｃ
との間に挟まれるようにする。また、同様に、第２の対
称型ストリップライン共振器と第３の対称型ストリップ
ライン共振器とを結合する第２の結合電極３６を第３の
誘電体層２３の表面に配置し、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４２ａと４２ｂとの間
および第３の対称型ストリップライン共振器を構成す共
振素子４３ａと４３ｂとの間に挟まれるようにする。こ
のようにして、積層型誘電体フィルタを構成する３つの
対称型ストリップライン共振器を結合する第１および第
２の結合電極３５および３６を、それぞれ共振素子で挟
むようにしているので、共振素子と結合電極との間に大
きな静電容量を構成することができる。したがって、フ
ィルタの通過帯域巾の調整範囲を広げることができる。

【００２１】図４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り、図２に示した第１の
実施例から、入力電極３３および出力電極３４を除去
し、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，４１ｂの各々を入力端子と直接接続する
とともに、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４２ａ，４２ｂの各々を、出力端子に直接
接続したＬタップ方式に形成したものである。本例にお
いても、第１の対称型ストリップライン共振器と第２の
対称型ストリップライン共振器とを結合する結合電極３
５は、共振素子４１ａ，４２ａと共振素子４１ｂ，４２
ｂとの間に挟むように構成したので、これらの間に大き
な静電容量を構成することができる。

【００２２】図５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。図５に
おいて、実線Ａは、図２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。これらの曲線から
分かるように、これらの積層型誘電体フィルタは通過帯
域の低周波数側に減衰ピークを有する容量型のものであ
る。曲線Ａで示す本発明による積層型誘電体フィルタの
通過帯域巾は、曲線Ｂで示す従来の積層型誘電体フィル
タの通過帯域巾よりも広くなっており、このことから本
発明による積層型誘電体フィルタでは結合電極と共振素
子との間の静電容量が大きくなっているいることがわか
る。本発明による積層型誘電体フィルタによれば、この
ように通過帯域巾を広くすることができるので、その調
整を広い範囲に亘って行なうことができる。

【００２３】図６は本発明による積層型誘電体フィルタ
の第４の実施例を示す斜視図である。本例においては、
図２に示した第１の実施例において、ストリップライン
電極４１ｂ，４２ｂの上方にある第５の誘電体層２５の
表面に第２の結合電極３６を配置したものである。この
ような構成によれば、第２の結合電極３６と、ストリッ
プライン電極４１ｂ，４２ｂとの間にも静電容量が形成
されるので、より大きな静電容量が得られ、通過帯域の
周波数を一層低くすることができ、したがって通過帯域
の調整範囲を一層広くすることができ、また一層の小型
化も可能となる。

【００２４】図７は本発明による積層型誘電体フィルタ
の第５の実施例を示す斜視図である。本例においては、
図２に示した第１の実施例において、結合電極３５を設
けた第３の誘電体層２３の表面に、それぞれストリップ
ライン電極４１ｂおよび４２ｂと重なるように内層アー
ス電極５１ｃおよび５２ｃを配置したものである。この
ような構成によれば、ストリップライン電極４１ａは内
層アース電極５１ａと５１ｃとで挟まれ、ストリップラ
イン電極４１ｂは内層アース電極５１ｃと５１ｂとで挟
まれ、ストリップライン電極４２ａは内層アース電極５
２ａと５２ｃとで挟まれ、ストリップライン電極４２ｂ
は内層アース電極５２ｃと５２ｂとで挟まれることにな
るので、これらの間の静電容量が形成され、積層型誘電
体フィルタの通過帯域周波数を低くしたり、一層の小型
化が可能となる。

【００２５】一般に、積層型誘電体フィルタを容量性と
する場合には、通過帯域の周波数を低くすると通過帯域
巾が狭くなる傾向があるが、本発明によれば結合電極の
容量を大きくすることによって通過帯域巾を広くするこ
とができるので、通過帯域巾を狭くすることなく、通過
帯域の周波数を低くすることができる。また、静電容量
を減少させることは容易であるので、広い周波数範囲に
亘って通過帯域の周波数を調整することができる。

【００２６】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、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、容
量入力方式やＬタップ入力方式を採用することもでき
る。また、図７に示す実施例においては、全ての共振素
子を内層アース電極で挟むように構成したが、一部の共
振素子を内層アース電極で挟むようにすることもでき
る。

【００２７】

【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、これら対称型ストリップライン共振
器間を結合する結合電極を、対称型ストリップライン共
振器を構成する共振素子で挟むように構成したので、共
振素子と結合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、積層型誘電体フィルタのサイズ
を大きくすることなく、共振器間が容量性結合の場合に
はフィルタの通過帯域巾を広くすることができ、誘導性
接合の場合には通過帯域を狭くすることができる。一
方、共振素子と結合電極との間の静電容量を減少させる
ことは容易に行なうことができるので、通過帯域巾の調
整範囲を広くすることができる。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。

【００２８】また、図７に示した実施例のように対称型
ストリップライン共振器の共振素子を内層アース電極で
挟むようにして通過帯域周波数を低くした場合、一般に
通過帯域巾が狭くなるが、本発明では共振素子と結合電
極との間の静電容量を増大させることによって共振器間
の結合が容量性の場合には通過帯域巾を広くすることが
できるので、通過帯域巾を狭くすることなく通過帯域周
波数を低くすることができる。

【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】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３】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４】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５】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。

【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。

【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

Claims (5)

【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、順次の共振
   素子の間に誘電体層を介在させ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、隣接す
   る対称型ストリップライン共振器の間を結合する少なく
   とも１つの結合電極を、誘電体層を介して前記共振素子
   によって挟むように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】各々が２つの共振素子を具える２組の対称
   型ストリップライン共振器を設け、これら２つの対称型
   ストリップライン共振器の間を結合する１つの結合電極
   を、各対称型ストリップライン共振器の２つの共振素子
   の間に、誘電体層を介して配置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】各々が第１、第２および第３の共振素子を
   具える第１、第２および第３の対称型ストリップライン
   共振器を順次に並べて設け、第１および第２の組の対称
   型ストリップライン共振器の間を結合する第１の結合電
   極を、これら第１および第２の対称型ストリップライン
   共振器の各々の、第１および第２の共振素子の間に、誘
   電体層を介して配置し、第２および第３の組の対称型ス
   トリップライン共振器の間を結合する第２の結合電極
   を、これら第２および第３の対称型ストリップライン共
   振器の各々の、第２および第３の共振素子の間に、誘電
   体層を介して配置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】前記結合電極を誘電体層を介して挟む前記
   一対の共振素子の少なくとも一方の、前記結合電極とは
   反対側に誘電体層を介して別の結合電極を配置したこと
   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。
5. 【請求項５】前記対称型ストリップライン共振器の共振
   素子の少なくとも１つを、誘電体層を介して挟む内層ア
   ース電極を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れ
   かに記載の積層型誘電体フィルタ。