TWI574504B - Low-pass filter - Google Patents

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TWI574504B
TWI574504B TW105104450A TW105104450A TWI574504B TW I574504 B TWI574504 B TW I574504B TW 105104450 A TW105104450 A TW 105104450A TW 105104450 A TW105104450 A TW 105104450A TW I574504 B TWI574504 B TW I574504B
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Description

低通濾波器
本發明係關於一種低通濾波器，更特定而言，係關於具備二個LC並聯諧振器之低通濾波器。
作為關於習知低通濾波器之發明，已知專利文獻1記載之低通濾波器。該低通濾波器具備第1電容器至第3電容器、第1電感器及第2電感器。第1電容器及第1電感器構成第一LC並聯諧振器，第2電容器及第2電感器構成第二LC並聯諧振器。第一LC並聯諧振器與第二LC並聯諧振器係串聯。又，第3電容器係連接於第一LC並聯諧振器與第二LC並聯諧振器間之部分、與接地之間。
然而，專利文獻1記載之低通濾波器，不易調整二個衰減極之間隔。圖6係顯示具有與專利文獻1記載之低通濾波器同等構成之比較例之低通濾波器之通過特性| S21 |及反射特性| S11 |之模擬結果之圖表。縱軸表示通過特性及反射特性，橫軸表示頻率。
低通濾波器，如圖6所示，在較通帶高之頻率，形成二個衰減極。此外，在低通濾波器，存在有藉由調整此等衰減極之間隔以獲得所欲通過特性之期望。作為上述衰減極之間隔之調整方法，例如有改變第1電感器及第2電感器之構造，以調整第1電感器與第2電感器之磁耦合之強度。
然而，欲調整第1電感器導體與第2電感器導體之磁耦合，雖可藉由物理上使此等之距離加大來改善，但當進行上述改變時，濾波器整體之特性即有可能劣化，就進行微調之觀點而言，並非容易之方法。此外，由於改變構造，因Q值劣化無法獲得所欲衰減特性。
專利文獻1：日本特開2013-21449號公報
因此，本發明之目的在提供一種可容易進行衰減極之間隔調整之低通濾波器。
本發明一形態之低通濾波器，具備：積層體，由複數個絕緣體層在積層方向積層而構成；第一LC並聯諧振器，包含呈螺旋狀之第1電感器，該第1電感器具有該積層方向一側之第1端部及該積層方向另一側之第2端部，一邊往該積層方向行進一邊旋繞；第二LC並聯諧振器，包含呈螺旋狀之第2電感器，且與該第一LC並聯諧振器串聯，該第2電感器具有該積層方向一側之第3端部及該積層方向另一側之第4端部，一邊往該積層方向行進一邊旋繞；第1通孔導體，係連接於該第1電感器之該第1端部及該第2電感器之該第3端部，相較於該第1電感器之該第2端部及該第2電感器之該第4端部延伸至該積層方向之另一側；以及第1電容器，與該第1電感器之至少一部分及該第2電感器之一部分並聯，由第1電容器導體層形成。
根據本發明，可容易進行衰減極之間隔之調整。
10,10a‧‧‧低通濾波器
12‧‧‧積層體
14a~14c‧‧‧外部電極
16a~16p‧‧‧絕緣體層
18a~18h,20a~20h,40‧‧‧電感器導體層
22a,22b,24a,24b,26,30,32,34‧‧‧電容器導體層
28‧‧‧接地導體層
C1~C6‧‧‧電容器
L1~L4‧‧‧電感器
LC1,LC2‧‧‧LC並聯諧振器
v1~v9,v11~v16‧‧‧通孔導體
圖1係第1實施形態之低通濾波器10之等效電路圖。
圖2係低通濾波器10之分解立體圖。
圖3係顯示低通濾波器10之通過特性| S21 |及反射特性| S11 |之模擬結果之圖表。
圖4係第2實施形態之低通濾波器10a之等效電路圖。
圖5係低通濾波器10a之分解立體圖。
圖6係顯示比較例之低通濾波器之通過特性| S21 |及反射特性| S11 |之模擬結果之圖表。
以下，參照圖式說明本發明實施形態之低通濾波器。
(第1實施形態)
(低通濾波器之構成)
以下，參照圖式說明本發明第1實施形態之低通濾波器之構成。圖1係第1實施形態之低通濾波器10之等效電路圖。
低通濾波器10，如圖1所示，具備LC並聯諧振器LC1,LC2、電感器L3,L4、電容器C3~C6、及外部電極14a~14c。外部電極14a,14b係輸出入端子，外部電極14c係接地端子。
LC並聯諧振器LC1,LC2(第一LC並聯諧振器及第二LC並聯諧振器之一例)，在外部電極14a與外部電極14b之間依序串聯。LC並聯諧振器LC1包含電感器L1(第1電感器之一例)及電容器C1(第3電容器之一例)。電感器L1與電容器C1彼此並聯。LC並聯諧振器LC2包含電感器L2(第2電感器之一例)及電容器C2。電感器L2與電容器C2彼此並聯。
電感器L3之一端連接於電感器L1與電感器L2間之部分，電感器L3之另一端連接於電容器C1與電容器C2間之部分。
電感器L4之一端連接於外部電極14c。電容器C3之一方電極連接於外部電極14a，電容器C3之另一方電極連接於電感器L4之另一端。電容器C4之一方電極連接於外部電極14b，電容器C4之另一方電極連接於電感器L4之另一端。
電容器C5(第2電容器之一例)之一方電極連接於電容器C1與電容器C2間之部分，電容器C5之另一方電極連接於電感器L4之另一端。
電容器C6(第1電容器之一例)與電感器L1及電感器L2之一部分並聯。
接著，參照圖式說明低通濾波器10之具體構成。圖2係低通濾波器10之分解立體圖。以下，將低通濾波器10之積層方向定義成上下方向，將從上側俯視時低通濾波器10之長邊延伸之方向定義成左右方向，將從上側俯視時低通濾波器10之短邊延伸之方向定義成前後方向。上下方向、左右方向及前後方向彼此正交。
低通濾波器10，如圖2所示，具備積層體12、外部電極14a~14c、電感器導體層18a~18h,20a~20h,40、電容器導體層22a,22b,24a,24b,26,30,32,34、接地導體層28(28a~28c)、連接導體層31,36,38、及通孔導體v1~v9,v11~v16。
積層體12，如圖2所示，由絕緣體層16a~16p(複數個絕緣體層之一例)從上側朝向下側依序排列積層而構成，呈長方體狀。絕緣體層16係長方形狀之電介質層。以下，將絕緣體層16之上側之主面稱為表面，將 絕緣體層16之下側之主面稱為背面。
外部電極14a,14b,14c呈長方形狀，在積層體12之下面從左側往右側依序排列設置。外部電極14a~14c僅設在積層體12之下面，未設在積層體12之前面、後面、左面、及右面。外部電極14a~14c係藉由在由銀或銅構成之底電極上施以Ni鍍敷、及Sn鍍敷或Au鍍敷製作。
電感器導體層18a~18h分別設在絕緣體層16b~16i表面之左半區域，係長方形狀之環狀之一部分被切開之線狀導體層。電感器導體層18a~18h，從上側俯視時，彼此重疊形成長方形狀之環狀軌道。以下，將電感器導體層18a~18h之順時針方向之上游側之端部稱為上游端，將電感器導體層18a~18h之順時針方向之下游側之端部稱為下游端。
電感器導體層18a與電感器導體層18b呈相同形狀，從上側俯視時，以一致之狀態重疊。電感器導體層18c與電感器導體層18d呈相同形狀，從上側俯視時，以一致之狀態重疊。電感器導體層18e與電感器導體層18f呈相同形狀，從上側俯視時，以一致之狀態重疊。電感器導體層18g與電感器導體層18h呈相同形狀，從上側俯視時，以一致之狀態重疊。
通孔導體v1，在上下方向貫通絕緣體層16b~16d，將電感器導體層18a,18b之上游端與電感器導體層18c,18d之下游端加以連接。通孔導體v2，在上下方向貫通絕緣體層16d~16f，將電感器導體層18c,18d之上游端與電感器導體層18e,18f之下游端加以連接。通孔導體v3，在上下方向貫通絕緣體層16f~16h，將電感器導體層18e,18f之上游端與電感器導體層18g,18h之下游端加以連接。藉此，電感器導體層18a與電感器導體層18b並聯，電感器導體層18c與電感器導體層18d並聯，電感器導體層18e與電 感器導體層18f並聯，電感器導體層18g與電感器導體層18h並聯。
上述電感器導體層18a~18g及通孔導體v1~v3包含於電感器L1。電感器L1，從上側俯視時，呈一邊往順時針方向旋繞一邊從下側往上側行進之螺旋狀。
電容器導體層22a,22b係設在絕緣體層16l,16n表面之左半區域之長方形狀之導體層。電容器導體層22a,22b呈相同形狀，從上側俯視時，以一致之狀態重疊。
接地導體層28(第1接地導體層之一例)係設在絕緣體層16m之表面，為十字形之導體層。接地導體層28包含設在絕緣體層16m中央之長方形狀之本體28a、及從本體往左右方向分別突出之帶狀之突出部28b,28c。電容器導體層22a與突出部28b隔著絕緣體層16l對向，電容器導體層22b與突出部28b隔著絕緣體層16m對向。上述電容器導體層22a,22b及接地導體層28包含於電容器C3。電容器C3設在電感器L1,L2之下側。
連接導體層36係設在絕緣體層16o表面之左半部分之區域，呈往前後方向延伸之線狀。
通孔導體v5，在上下方向貫通絕緣體層16n，將電容器導體層22b與連接導體層36之後端加以連接。通孔導體v6，在上下方向貫通絕緣體層16o,16p，將連接導體層36之前端與外部電極14a加以連接。藉此，電容器C3之一方之電極(電容器導體層22a,22b)連接於外部電極14a。
通孔導體v4，在上下方向貫通絕緣體層16h~16m，將電感器導體層18g,18h之上游端與電容器導體層22a,22b加以連接。藉此，電感器L1連接於外部電極14a。
電感器導體層40設在絕緣體層16o表面之中央附近，呈長方形之一邊被切開之形狀。將電感器導體層40之逆時針方向之上游側之端部稱為上游端，將電感器導體層40之逆時針方向之下游側之端部稱為下游端。電感器導體層40包含於電感器L4。
通孔導體v8，在上下方向貫通絕緣體層16m,16n，將接地導體層28與電感器導體層40之上游端加以連接。藉此，電容器C3之另一方之電極(接地導體層28)連接於電感器L4。
通孔導體v9，在上下方向貫通絕緣體層16o,16p，將電感器導體層40之下游端與外部電極14c加以連接。藉此，電感器L4連接於外部電極14c。因此，接地導體層28透過通孔導體v8,v9及電感器導體層40與外部電極14c電性連接。
電容器導體層26(第2電容器導體層之一例)係設在絕緣體層16l表面中央之長方形狀之導體層。接地導體層28之本體28a與電容器導體層26，從上側俯視時，隔著絕緣體層16l對向。藉此，電容器導體層26及接地導體層28包含在電容器C5。又，電容器C5設在電感器L1,L2之下側。
電容器導體層30係設在絕緣體層16k表面之左半區域之長方形狀之導體層。電容器導體層22a與電容器導體層30，從上側俯視時，隔著絕緣體層16k對向。藉此，電容器導體層22a,30包含在電容器C1。電容器C1設在電感器L1,L2之下側。
電感器導體層20a~20h、電容器導體層24a,24b,32、連接導體層38、及通孔導體v11~v16分別與電感器導體層18a~18h、電容器導體層22a,22b,30、連接導體層36、及通孔導體v1~v6相對於絕緣體層16a~16o之 中央(對角線之交點)為點對稱之關係。是以，省略電感器導體層20a~20h、電容器導體層24a,24b,32、連接導體層38、及通孔導體v11~v16之詳細說明。此外，電感器導體層18a之下游端與電感器導體層20a之上游端連接，電感器導體層18b之下游端與電感器導體層20b之上游端連接。亦即，電感器L1之上端與電感器L2之上端連接。藉此，電感器L1與電感器L2串聯。
電感器導體層20a~20g及通孔導體v11~v13包含在電感器L2。電容器導體層24a,24b及接地導體層28包含在電容器C4。電容器導體層24a,32包含在電容器C2。
通孔導體v7(第1通孔導體之一例)在上下方向貫通絕緣體層16b~16k，將電感器導體層18a,18b之下游端(亦即，電感器L1之上端(第1端部之一例))及電感器導體層20a,20b之上游端(亦即，電感器L2之上端(第3端部之一例))與電容器導體26加以連接。是以，通孔導體v7延伸至電感器L1之下端(第2端部之一例)及電感器L2之下端(第4端部之一例)之下側。通孔導體v7包含在電感器L3。藉此，電感器L3之一端連接於電感器L1與電感器L2間之部分。
連接導體層31設在絕緣體層16k之表面，為往左右方向延伸之線狀導體層。連接導體層31將電容器導體層30與電容器導體層32加以連接。藉此，電容器C1與電容器C2串聯。
又，連接導體層31連接於通孔導體v7。藉此，電感器L3之另一端連接於電容器C1與電容器C2間之部分。再者，電容器C1與電感器L1並聯，且電容器C2與電感器L2並聯。
電容器導體層34(第1電容器導體層之一例)設在絕緣體層 16j之表面，為往左右方向延伸之線狀導體層。電容器導體層34之左端連接於通孔導體v4。亦即，電容器導體層34之左端連接於電感器L1與電容器C1間之部分。電容器導體層34之右端，從上側俯視時，與電感器L2(亦即，電感器導體層20e,20f)重疊。電容器導體層34包含在電容器C6。藉此，電容器C6與電感器L1及電感器L2之一部分並聯。亦即，電容器C6由電容器導體層34形成。
電感器導體層18a~18h,20a~20h,40、電容器導體層22a,22b,24a,24b,26,30,32,34、接地導體層28、連接導體層31,36,38、及通孔導體v1~v9,v11~v16係藉由例如Cu等導電性材料製作。
(效果)
根據本實施形態之低通濾波器10，可容易進行衰減極之間隔之調整。圖3係顯示低通濾波器10之通過特性| S21 |及反射特性| S11 |之模擬結果之圖表。縱軸係表示通過特性及反射特性，橫軸表示頻率。此外，圖6係顯示比較例之低通濾波器之通過特性| S21 |及反射特性| S11 |之模擬結果之圖表。比較例之低通濾波器，在未設置電容器導體層34之點，與低通濾波器10不同。關於比較例之低通濾波器之各構成之參照符號，使用與低通濾波器10之各構成之參照符號相同之符號說明。
比較例之低通濾波器中，通孔導體v7連接於電感器L1之上端及電感器L2之上端，延伸至電感器L1之下端及電感器L2之下端之下側。由於通孔導體v7上下方向較長，因此具有較大之電感值，構成電感器L3。是以，電感器L3使電感器L1與電感器L2較強地磁耦合。當電感器L1與電感器L2較強地磁耦合時，如圖6所示，LC並聯諧振器LC1與LC並聯諧 振器LC2形成之二個衰減極之間隔即變近。
因此，於低通濾波器10，藉由設置電容器導體層34，電容器C6與電感器L1及電感器L2之一部分並聯。藉此，於低通濾波器10，相較於比較例之低通濾波器，由於電感器L1與電感器L2間之電容耦合之程度變大，因此相對地，電感器L1與電感器L2間之感應耦合之程度變小。因此，於低通濾波器10，相較於比較例之低通濾波器，電感器L1與電感器L2之磁耦合變小。其結果，如圖3及圖6所示，於低通濾波器10，相較於比較例之低通濾波器，LC並聯諧振器LC1與LC並聯諧振器LC2形成之二個衰減極之間隔離開。此外，藉由調整電容器C6之電容值，可調整二個衰減極之間隔。具體而言，隨著電容器C6之電容值變大，二個衰減極之間隔變大。因此，於低通濾波器10，不需改變電感器L1,L2之構造即可調整二個衰減極之間隔。根據上述說明，於低通濾波器10，可容易進行衰減極之間隔之調整。
(第2實施形態)
以下，參照圖式說明本發明第2實施形態之低通濾波器之構成。圖4係第2實施形態之低通濾波器10a之等效電路圖。圖5係低通濾波器10a之分解立體圖。
低通濾波器10a之電路構成，在電容器C6之連接部分與低通濾波器10之電路構成不同。更詳細而言，於低通濾波器10a，電容器C6與電感器L1之一部分及電感器L2之一部分並聯。由於低通濾波器10a之其他電路構成與低通濾波器10之電路構成相同，因此省略說明。
低通濾波器10a之具體構成，在電容器導體層34之構造與 低通濾波器10之具體構成不同。更詳細而言，於低通濾波器10a，電容器導體層34未連接於通孔導體v4，未與其他導體連接。取而代之，電容器導體層34之左端，從上側俯視時，與電感器L1(亦即，電感器導體層18e,18f)重疊。電容器導體層34之右端，從上側俯視時，與電感器L2(亦即，電感器導體層20e,120f)重疊。電容器導體層34包含在電容器C6。藉此，電容器C6與電感器L1之一部分及電感器L2之一部分並聯。
根據低通濾波器10a，與低通濾波器10相同，可容易進行衰減極之間隔之調整。
又，於低通濾波器10a，電容器C6之構成，係形成在電感器L1與電容器導體層34間之電容器、與形成在電容器導體層34與電感器L2間之電容器串聯。是以，低通濾波器10a之電容器C6之電容值為低通濾波器10之電容器C6之電容值之一半。如上述，可藉由電容器導體層34之連接方法調整電容器C6之電容值。因此，可進行衰減極之間隔之調整。
(其他實施形態)
本發明之低通濾波器並不限於低通濾波器10,10a，可在其要旨範圍內進行變更。
此外，亦可將低通濾波器10之構成與低通濾波器10a之構成加以任意組合。
又，電容器C6亦可與電感器L1(第2電感器之一例)之一部分與電感器L2(第1電感器之一例)並聯。
又，於低通濾波器10，電容器導體層34亦可直接連接於電感器L1(亦即，電感器導體層18a~18h及通孔導體v1~v3)。
此外，低通濾波器10,10a，除了LC並聯諧振器LC1,LC2外，亦可進一步具備LC並聯諧振器。
如上述，本發明適用於低通濾波器，尤其是在可容易進行衰減極之間隔調整方面優異。
10‧‧‧低通濾波器
12‧‧‧積層體
14a~14c‧‧‧外部電極
16a~16p‧‧‧絕緣體層
18a~18h,20a~20h,40‧‧‧電感器導體層
22a,22b,24a,24b,26,30,32,34‧‧‧電容器導體層
28‧‧‧接地導體層
28a‧‧‧本體
28b,28c‧‧‧突出部
31,36,38‧‧‧連接導體層
v1~v9,v11~v16‧‧‧通孔導體

Claims (5)

  1. 一種低通濾波器，具備：積層體，由複數個絕緣體層在積層方向積層所構成；第一LC並聯諧振器，包含第1電感器，該第1電感器具有該積層方向一側之第1端部及該積層方向另一側之第2端部，一邊往該積層方向行進一邊旋繞成螺旋狀；第二LC並聯諧振器，包含第2電感器，且對該第一LC並聯諧振器成串聯，該第2電感器具有該積層方向一側之第3端部及該積層方向另一側之第4端部，一邊往該積層方向行進一邊旋繞成螺旋狀；第1通孔導體，係連接於該第1電感器之該第1端部及該第2電感器之該第3端部，較該第1電感器之該第2端部及該第2電感器之該第4端部延伸至該積層方向之另一側；以及第1電容器，與該第1電感器之至少一部分及該第2電感器之一部分並聯，由第1電容器導體層形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之低通濾波器，其進一步具備第2電容器，該第2電容器較該第1電感器及該第2電感器設在該積層方向之另一側，且具有彼此對向之第2電容器導體層及第1接地導體層；該第1通孔導體連接於該第2電容器導體層。
  3. 如申請專利範圍第2項之低通濾波器，其進一步具備設在該積層體在該積層方向另一側之面之外部電極；該外部電極與該第1接地導體層電性連接。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之低通濾波器，其中，該第一 LC並聯諧振器進一步包含與該第1電感器並聯之第3電容器；該第1電容器導體層連接於該第1電感器之該第2端部與該第3電容器之間、或連接於該第1電感器，且從該積層方向俯視時，與該第2電感器重疊。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之低通濾波器，其中，該第1電容器導體層，從該積層方向俯視時，與該第1電感器及該第2電感器重疊。
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