WO2010005017A1 - ストリップラインフィルタ - Google Patents

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WO2010005017A1
WO2010005017A1 PCT/JP2009/062420 JP2009062420W WO2010005017A1 WO 2010005017 A1 WO2010005017 A1 WO 2010005017A1 JP 2009062420 W JP2009062420 W JP 2009062420W WO 2010005017 A1 WO2010005017 A1 WO 2010005017A1
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filter
stripline filter
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竹井泰範
辻口達也
本田修祥
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株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
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    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354—Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20381—Special shape resonators

Definitions

  • the present invention relates to a stripline filter having a dielectric substrate provided with a stripline.
  • a filter used in a communication system such as UWB (ultra wide band) communication using a very wide band at a high frequency is required to have a wide band filter characteristic.
  • the specific bandwidth of the filter depends on the strength of electromagnetic coupling between resonators and the strength of external coupling. Therefore, a strong external coupling is realized by directly connecting the resonant line and the input / output electrode constituting the resonator of the input / output stage with an electrode and performing a tap coupling, and each resonator is interdigitally coupled.
  • a stripline filter having a broadband filter characteristic may be used (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 5 of Patent Document 1 the open ends and the short-circuit ends of the three-stage resonant line electrodes are alternately arranged and interdigitally coupled, and the input / output stage resonant line electrodes and the input / output electrodes are directly connected. A tap-coupled one is described.
  • the specific bandwidth of the filter is affected by electromagnetic coupling between the resonators constituting the filter. Therefore, conventionally, when adjusting the specific bandwidth of the filter, the electromagnetic field coupling is adjusted by adjusting the arrangement interval of the resonators to set the specific bandwidth of the filter to a desired value. In this case, since the arrangement interval of the resonators becomes a setting variable for electromagnetic coupling, the outer dimension of the filter is restricted. As a result, there are cases in which the required size of the filter cannot be satisfied while the required specific bandwidth of the filter is realized.
  • the specific bandwidth of the filter it is conceivable to set the specific bandwidth of the filter to a desired value by adjusting the strength of external coupling.
  • the specific bandwidth of the filter is wide if the external coupling is strong, and the external coupling is strong if the characteristic impedance of the resonator in the input / output stage is high. For this reason, it is conceivable to adjust the characteristic impedance in order to satisfy the specific bandwidth condition.
  • the adjustment of the characteristic impedance changes the filter characteristics such as pass characteristics and reflection characteristics, and the desired filter characteristics can be obtained. There was nothing. For example, even if the line width of each resonance line is narrowed and the characteristic impedance is increased, the resistance of the resonance line is increased and the insertion loss of the filter is increased, so that good pass characteristics cannot be obtained.
  • an object of the present invention is to provide a stripline filter capable of strengthening external coupling while suppressing restrictions on external dimensions and deterioration of filter characteristics.
  • the present invention is a stripline filter including a plurality of resonators of three or more stages including an input / output stage resonator and an intermediate stage resonator, and includes a ground electrode, an input / output electrode, an intermediate stage resonance line, and an input / output A stage resonant line and a connection electrode are provided.
  • the ground electrode is provided only on the lower surface of the rectangular flat dielectric substrate.
  • the input / output electrodes are provided on the lower surface of the dielectric substrate apart from the ground electrode.
  • the intermediate stage resonance line is provided on the upper surface of the dielectric substrate, and constitutes an intermediate stage resonator.
  • the input / output stage resonance line is provided on the upper surface of the electric substrate with a line width narrower than that of the intermediate stage resonance line, and constitutes an input / output stage resonator.
  • the connection electrode conducts the input / output stage resonance line and the input / output electrode.
  • the filter can be downsized.
  • the characteristic impedance of the input / output stage resonant line becomes higher than when the line width of the input / output stage resonant line is equal to that of the intermediate stage resonant line.
  • the resistance of the input / output stage resonance line increases and the insertion loss of the filter also increases.
  • the influence of the line width on the insertion loss of the filter is stronger in the intermediate stage resonator and constitutes the intermediate stage resonator. Increasing the insertion loss of the filter is suppressed by increasing the line width of the line to be performed.
  • the arrangement interval between the input / output stage resonance line and the resonance line adjacent to the input / output stage resonance line is wider than the arrangement interval between other resonance lines.
  • the electromagnetic coupling between the resonator formed by the input / output stage resonance line and the adjacent resonator is weakened, and the filter is biased so that the specific bandwidth is narrowed. Therefore, it is possible to suppress the restriction on the outer dimensions of the filter while negating the influence of the broadening of the filter due to the strong external coupling. That is, in order to realize an arbitrary frequency characteristic such as a frequency characteristic similar to the conventional one, the design variable can be increased to increase the degree of design freedom.
  • connection electrode includes an upper surface line portion provided on the upper surface of the dielectric substrate, and a side surface line portion provided on the side surface of the dielectric substrate so as to pass through the center of the side surface. It is preferable that it is narrower than the line width of the side line part.
  • the electromagnetic field coupling between the resonators is large, and a broadband frequency characteristic suitable for UWB communication or the like can be obtained.
  • the upper surface of the dielectric substrate may be opened, a laminated dielectric substrate may be laminated, or a laminated glass layer may be laminated.
  • strong external coupling can be realized by narrowing the line width of the input stage resonant line while suppressing restrictions on the outer dimensions and suppressing deterioration of the filter characteristics.
  • the stripline filter shown here is a band-pass filter. This filter is used for UWB (Ultra Wide Band) communication corresponding to a high frequency band of 4 GHz or more.
  • UWB Ultra Wide Band
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the upper surface side of the stripline filter.
  • FIG. 2 is a perspective view of the lower surface side of the stripline filter.
  • the stripline filter 1 includes a rectangular flat dielectric substrate 10 and laminated glass layers 2 and 3.
  • each of the laminated glass layers 2 and 3 has a thickness of about 15 ⁇ m.
  • the laminated glass layers 2 and 3 are laminated on the upper surface of the dielectric substrate 10 and contribute to mechanical protection of the stripline filter 1 and improvement of environmental resistance.
  • the laminated glass layer 2 is provided with a hole 21 serving as a marker so that the direction of the stripline filter 1 can be visually recognized.
  • the laminated glass layers 2 and 3 are not indispensable structures, and a structure in which the upper surface of the dielectric substrate 10 is opened without providing the laminated glass layers 2 and 3, or another dielectric substrate is provided on the upper surface of the dielectric substrate 10. It is good also as a structure which laminates
  • the dielectric substrate 10 is a small rectangular parallelepiped ceramic sintered substrate made of titanium oxide or the like and having a relative dielectric constant of about 111, and the composition and dimensions of the substrate 10 are set in consideration of frequency characteristics and specifications.
  • upper surface resonance lines 13A to 13E, upper surface line portions 16A and 16B, and connection electrode portions 15A and 15B are formed on the upper surface of the substrate 10.
  • These electrode patterns are silver electrodes having a thickness of about 5 ⁇ m or more, and are formed by applying a photosensitive silver paste to the substrate 10, forming a pattern by a photolithography process, and baking. By making these electrodes photosensitive silver electrodes, the shape accuracy of the electrodes is increased to provide a stripline filter that can be used for UWB communication.
  • side resonance lines 12A and 12B and dummy electrodes 11A and 11B are formed on the right-hand front surface (right side surface) of the substrate 10 in FIG.
  • Side resonance lines 12C and 12D and dummy electrodes 11C and 11D are formed on the left-hand back surface (left side surface) opposite to the right-hand front surface (right side surface) of the substrate 10 as shown in FIG.
  • These electrode patterns are silver electrodes having a thickness of about 12 ⁇ m or more, and are formed by applying a non-photosensitive silver paste to the substrate 10 using a screen mask or a metal mask and baking it.
  • the electrode pattern on the right-hand front surface (right side surface) and the electrode pattern on the left-hand back surface (left side surface) of the substrate 10 are formed in a congruent shape, and the orientation of the substrate 10 is determined in these electrode pattern forming steps.
  • the dummy electrodes 11A to 11D are not essential and need not be provided.
  • the electrode thickness of the side electrode pattern thicker than the electrode thickness of the upper electrode pattern, the current at the grounded end side of the resonator where current concentration generally occurs is dispersed, and the conductor loss is reduced. Yes.
  • a side track portion 14A is formed on the left-hand front surface (front surface) of the substrate 10 in FIG.
  • a side track portion 14 ⁇ / b> B (not shown) is formed on the back surface (back surface) of the right hand facing the front surface (front surface) of the left hand of the substrate 10.
  • These electrode patterns are silver electrodes having a thickness of about 12 ⁇ m or more, and are formed by applying a non-photosensitive silver paste to the substrate 10 using a screen mask or a metal mask and baking it. Note that the electrode pattern on the left-hand front surface (front surface) and the electrode pattern on the right-hand back surface (back surface) of the substrate 10 are formed so as to pass through the centers of the respective surfaces and be congruent with each other. Thus, it is not necessary to control the orientation of the substrate 10 in the process of forming these electrode patterns, and the mounting position is made appropriate by the self-alignment effect by the solder during the SMD mounting of the chip.
  • the lower surface of the substrate 10 is a mounting surface of the stripline filter 1, and the ground electrode 17 and the input / output electrodes 18A and 18B are formed apart from each other.
  • the input / output electrodes 18A and 18B are formed separately from the ground electrode 17.
  • the input / output electrodes 18A and 18B are connected to a high-frequency signal input / output terminal when the stripline filter 1 is mounted on a mounting board.
  • the ground electrode 17 is the ground plane of the resonator and is connected to the ground electrode of the mounting board.
  • the bottom electrode pattern is a silver electrode having a thickness of about 12 ⁇ m, and is formed by applying a non-photosensitive silver paste to the substrate 10 using a screen mask or a metal mask and baking it.
  • the input / output electrodes 18A and 18B are provided at positions in contact with the boundary between the left-hand front surface (front surface) or the right-hand back surface (back surface) and the lower surface. And, by making the width at the boundary thicker than the side line parts 14A and 14B, the connectivity with the side line parts 14A and 14B is enhanced, and the side line parts 14A and 14B and the ground electrode 17 are insulated. Increases sex.
  • the upper surface resonance lines 13A and 13E are connected to the side surface resonance lines 12C and 12D at the boundary between the left hand back surface (left side surface) and the upper surface of the substrate 10, and the side surface resonance lines 12C and 12D are connected.
  • the upper resonant lines 13A and 13E are extended from the boundary to the right-hand front surface (right side surface) side, and the tips are open.
  • the upper surface resonance lines 13B and 13D are connected to the side resonance lines 12A and 12B at the boundary between the right-hand front surface (right side surface) and the upper surface of the substrate 10, and are connected to the ground electrode 17 on the lower surface via the side surface resonance lines 12A and 12B. Yes.
  • the upper surface resonance lines 13B and 13D are bent from the boundary thereof and extend to the left-hand back surface (left side surface) side, and the tips are opened.
  • the top resonant line 13C is a C-shaped electrode that is disposed in the center of the substrate 10 and that is open on the right-hand front (right side) side, and both ends thereof are open.
  • These upper surface resonance lines 13A to 13E constitute a five-stage resonator that faces the ground electrode 17 on the lower surface and is interdigitally coupled to each other.
  • the upper surface resonance line 13A constituting the first stage resonator and the upper surface resonance line 13E constituting the fifth stage resonator are the input / output stage resonance lines of the present invention and constitute the input / output stage resonators. To do.
  • the upper surface resonance lines 13B to 13D constituting the second to fourth stage resonators are the intermediate stage resonance lines of the present invention, and constitute an intermediate stage resonator.
  • the upper surface resonance lines 13A and 13E are connected to the input / output electrodes 18A and 18B through the upper surface line portions 16A and 16B, the connection electrode portions 15A and 15B, and the side surface line portions 14A and 14B.
  • the upper surface line portions 16A and 16B are connected between the upper surface resonance lines 13A and 13E and the connection electrode portions 15A and 15B.
  • the connection electrode portions 15A and 15B are formed on the upper surface end portion of the dielectric substrate 10, and are connected to the side surface line portions 14A and 14B and the upper surface line portions 16A and 16B.
  • the side line portions 14A and 14B are connected to the input / output electrodes 18A and 18B.
  • the upper surface line portions 16A and 16B, the connection electrode portions 15A and 15B, and the side surface line portions 14A and 14B constitute a tap electrode, and the resonator formed by the upper surface resonance lines 13A and 13E is directly connected to the input / output electrodes 18A and 18B. Connect and tap to join.
  • the widths of the connection electrode portions 15A and 15B are made wider than the sum of the representative values of the electrode formation errors of the side surface line portions 14A and 14B and the line widths of the side surface line portions 14A and 14B. Accordingly, the side surface line portions 14A and 14B are reliably connected to the connection electrode portions 15A and 15B over the entire length.
  • the line widths of the upper surface line portions 16A and 16B are narrower than those of the side surface line portions 14A and 14B and the connection electrode portions 15A and 15B, and the capacitance generated between the upper surface line portions 16A and 16B and the ground electrode 17.
  • the outer coupling is strengthened by reducing the.
  • the line widths of the top resonance lines 13A and 13E are narrower than the line widths of the top resonance lines 13B to 13D.
  • the characteristic impedance of the upper surface resonance lines 13A and 13E is increased by narrowing the line width of the upper surface resonance lines 13A and 13E constituting the resonator at the input / output stage.
  • the external Q: Q e of the filter is proportional to the reciprocal of the characteristic impedance of the input / output stage resonator, and the strength of the external coupling is proportional to the reciprocal of the external Q: Q e .
  • FIG. 3 is a diagram showing calculation results of changes in external Q: Qe and changes in external coupling when the line widths of the top resonant lines 13A and 13E are changed.
  • the line width of the top resonant lines 13B to 13D is 120 ⁇ m. From the calculation results, it can be confirmed that the external Q: Qe becomes smaller and the external coupling becomes stronger as the line width of each of the top resonant lines 13A and 13E is narrower.
  • the specific bandwidth of the stripline filter 1 is affected not only by external coupling but also by the degree of electromagnetic coupling between the resonators.
  • the arrangement interval between the upper surface resonance lines 13A and 13E and the upper surface resonance lines 13B and 13D is wide, and therefore the electromagnetic field coupling between the resonators is weak. Due to the weakening of the electromagnetic coupling, the specific bandwidth of the filter is biased to be narrow. Accordingly, the broadening of the band due to the enhancement of the external coupling is canceled by the decrease of the electromagnetic coupling, and the stripline filter 1 maintains the same specific bandwidth as the case where the line widths of the top resonance lines 13A to 13E are made uniform. Dimensional constraints are reduced.
  • the resistance component of the top resonant line if Hosokere the line width of the top surface resonant line is large, the unloaded Q: Q 0 is reduced insertion loss of the filter increases. Therefore, even in this configuration, resulting in a bias associated to an increase in the insertion loss of the filter increases.
  • the line width of the upper surface resonant lines 13B ⁇ 13D is thick, the unloaded Q: reduction of Q 0 is the top surface resonant lines 13A , 13E is suppressed only by an increase in resistance, and an increase in insertion loss is suppressed.
  • the influence of the line width on the insertion loss of the filter is stronger at the center resonator and the input / output stage resonator is weaker. Therefore, by increasing the line width of the line constituting the intermediate stage resonator, the insertion loss of the filter is increased. The increase of is suppressed.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the comparison between the filter characteristics in the present embodiment measured by simulation and the filter characteristics in the comparative example.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining a configuration example of a stripline filter in the present embodiment
  • FIG. 4B is a diagram for explaining a configuration example of a comparison-target stripline filter.
  • () Is a diagram showing filter characteristics of the stripline filters of the present configuration example and the comparative example. The solid line in the filter characteristics indicates this configuration example, and the dotted line indicates a comparative example.
  • the line widths of the top resonance lines 13A and 13E are W1, and the line widths of the top resonance lines 13B to 13D are W2.
  • the line width W1 is narrower than the line width W2.
  • the upper surface resonance lines 13A and 13E and the upper surface resonance lines 13B and 13D are arranged at the arrangement interval L1.
  • the line widths of the upper surface resonance lines 13A to 13E are uniform at W2. Further, the upper surface resonance lines 13A and 13E and the upper surface resonance lines 13B and 13D are arranged at an arrangement interval L1 '.
  • the sum of the arrangement interval L1 'and the line width W2 in the comparative example is equal to the sum of the arrangement interval L1 and the line width W1 in this configuration example.
  • the insertion loss in the 3 dB ratio bandwidth of the pass characteristic (S21) is almost unchanged.
  • the line widths of the top surface resonance lines 13A and 13E in the input / output stage are narrowed, the line widths of the top surface resonance lines 13B to 13D are not changed, so that the insertion loss is almost increased. It is thought that there was not.
  • there is a frequency where the insertion loss is partially increased in the comparative example but this is because the matching balance is changed as a result of changing the impedance matching in the configuration example to the configuration of the comparative example. It is considered that the insertion loss of the comparative example has increased due to the collapse.
  • the present configuration example has a smaller amount of reflection and is better. This is probably because the matching balance is lost and the reflection amount of the comparative example is increased as a result of changing the impedance matching in the present configuration example to the configuration of the comparative example.
  • FIG. 5 is a top view of the dielectric substrate of the stripline filter 51 of the present embodiment.
  • the stripline filter 51 of the present embodiment is different in that the arrangement interval between the upper surface resonance line 13A (13E) and the upper surface resonance line 13B (13D) is equal to the arrangement interval L2 between the upper surface resonance lines 13B, 13C, and 13D. This is different from the stripline filter 1 of the first embodiment.
  • the present invention by narrowing the line width of the upper-surface resonant line of the input / output stage, it is possible to strengthen external coupling while suppressing restrictions on the outer dimensions and deterioration of filter characteristics.
  • the arrangement position and shape of the upper surface resonance line and the extraction electrode in the above-described embodiment are according to the product specification, and may be any arrangement position and shape according to the product specification.
  • the present invention can be applied to configurations other than those described above, and can be applied to various filter pattern shapes.
  • another configuration high frequency circuit may be further arranged in this filter.

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Abstract

　ストリップラインフィルタ（１）は、接地電極（１７）と入出力電極（１８Ａ，１８Ｂ）と上面共振線路（１３Ａ～１３Ｅ）と側面共振線路（１２Ａ～１２Ｄ）と側面線路部（１４Ａ，１４Ｂ）と接続電極部（１５Ａ，１５Ｂ）と上面線路部（１６Ａ，１６Ｂ）とを備える。接地電極（１７）は、誘電体基板（１０）の下面のみに設けられる。入出力電極（１８Ａ，１８Ｂ）は、基板（１０）の下面に接地電極（１７）から離間して設けられる。上面共振線路（１３Ａ～１３Ｅ）は基板（１０）の上面に設けられる。側面線路部（１４Ａ，１４Ｂ）と接続電極部（１５Ａ，１５Ｂ）と上面線路部（１６Ａ，１６Ｂ）とは、上面共振線路（１３Ａ，１３Ｅ）と入出力電極（１８Ａ，１８Ｂ）とを導通する。上面共振線路（１３Ａ，１３Ｅ）は、上面共振線路（１３Ｂ～１３Ｄ）よりも細い線路幅で設けられる。

Description

ストリップラインフィルタ
　この発明は、誘電体基板にストリップラインを設けたストリップラインフィルタに関する。
　高周波で非常に広い帯域を使ったＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）通信などの通信システムで使用されるフィルタには広帯域なフィルタ特性が求められる。フィルタの比帯域幅は、共振器間の電磁界結合の強さや外部結合の強さに依拠する。そこで、入出力段の共振器を構成する共振線路と入出力電極との間を電極で直接接続してタップ結合させることで強い外部結合を実現するとともに、各共振器をインターディジタル結合させた、広帯域なフィルタ特性のストリップラインフィルタが利用されることがある（例えば、特許文献１参照。）。
　特許文献１の図５には、３段の共振線路電極の開放端と短絡端とを交互に配置してインターディジタル結合させ、入出力段の共振線路電極と入出力電極とを直接接続してタップ結合させたものが記載されている。
特開平６－２１６６０５号公報
　フィルタの比帯域幅は、フィルタを構成する共振器間の電磁界結合により影響を受ける。そこで従来はフィルタの比帯域幅を調整する際に、各共振器の配置間隔の調整により電磁界結合を調整して、フィルタの比帯域幅を所望のものに設定していた。この場合、共振器の配置間隔が電磁界結合の設定変数となるため、フィルタの外形寸法に制約が生じる。これにより、必要とするフィルタの比帯域幅を実現しながら、小型化など外形寸法上の要求を満足させられない場合があった。
　そこで、外部結合の強さを調整することでフィルタの比帯域幅を所望のものに設定することが考えられる。フィルタの比帯域幅は外部結合が強ければ広く、外部結合は入出力段の共振器の特性インピーダンスが高ければ強い。そのため、比帯域幅の条件を満足するために特性インピーダンスを調整することが考えられるが、特性インピーダンスの調整により通過特性や反射特性などのフィルタ特性が変化してしまい、所望のフィルタ特性を得られないことがあった。例えば、各共振線路の線路幅を細くして特性インピーダンスを高くしても、共振線路の抵抗が大きくなってフィルタの挿入損失が増大してしまい良好な通過特性を得ることができなくなる。
　そこで本発明は、外形寸法に与える制約やフィルタ特性の悪化を抑えながら、外部結合を強められるストリップラインフィルタの提供を目的とする。
　この発明は、入出力段の共振器と中間段の共振器とを含む３段以上の複数の共振器を備えるストリップラインフィルタであって、接地電極と入出力電極と中間段共振線路と入出力段共振線路と接続電極とを備える。接地電極は、矩形平板状の誘電体基板の下面のみに設けられる。入出力電極は、誘電体基板の下面に接地電極から離間して設けられる。中間段共振線路は、誘電体基板の上面に設けられ、中間段の共振器を構成する。入出力段共振線路は、電体基板の上面に中間段共振線路よりも細い線路幅で設けられ、入出力段の共振器を構成する。接続電極は、入出力段共振線路と入出力電極とを導通する。
　入出力段共振線路の線路幅を細くすれば、その分、フィルタの外形寸法に及ぶ制約が抑制され、例えばフィルタの小型化が可能になる。そのうえ、入出力段共振線路の線路幅を細くすることにより、入出力段共振線路の線路幅が中間段共振線路と等しい場合よりも、入出力段共振線路の特性インピーダンスは高くなり、外部結合を強くすることができる。この場合、入出力段共振線路の抵抗が大きくなりフィルタの挿入損失も大きくなってしまうが、フィルタの挿入損失に及ぶ線路幅の影響は中間段の共振器ほど強く、中間段の共振器を構成する線路の線路幅を太くすることでフィルタの挿入損失の増大は抑制される。
　入出力段共振線路と、入出力段共振線路が隣接する共振線路との配置間隔を、他の共振線路間の配置間隔よりも広くすると好適である。この構成では、入出力段共振線路が構成する共振器と隣接する共振器との間の電磁界結合が弱くなり、フィルタの比帯域幅は狭くなるようにバイアスづけられる。したがって、外部結合が強くなることによるフィルタの広帯域化の影響を打ち消しながら、フィルタの外形寸法に及ぶ制約を抑制できる。即ち、従来と同様の周波数特性など任意の周波数特性の実現のために、設計変数を増やして設計自由度を高められる。
　接続電極は、誘電体基板の上面に設けられた上面線路部と、誘電体基板の側面に側面中央を通過するように設けられた側面線路部と、を備え、上面線路部の線路幅は、側面線路部の線路幅よりも細いと好適である。この構成により、このフィルタのＳＭＤ実装時に、溶融ハンダによるチップのセルフアライメント効果により実装不良を防ぐことができ、その上、さらに外部結合を大きくしながらフィルタの外形寸法に及ぶ制約を抑制できる。
　３段以上の共振器が、互いにインターディジタル結合すると好適である。この構成では、共振器間の電磁界結合が大きく、ＵＷＢ通信などに適した広帯域な周波数特性が得られる。
　誘電体基板の上面は、開放してもよく、積層誘電体基板を積層してもよく、積層ガラス層を積層してもよい。
　この発明によれば、外形寸法に与える制約を抑制しフィルタ特性の悪化を抑えながら、入力段共振線路の線路幅を細くすることにより強い外部結合を実現できる。
第１の実施形態に係るストリップラインフィルタの上面側の分解斜視図である。 同ストリップラインフィルタの下面側の斜視図である。 同ストリップラインフィルタの備える入出力段の共振線路の線路幅と外部結合との関係を説明する図である。 本構成例と比較例とのストリップラインフィルタのフィルタ特性を説明する図である。 第２の実施形態に係るストリップラインフィルタの誘電体基板の上面図である。
　以下、第１実施形態のストリップラインフィルタの構成例を説明する。
　ここで示すストリップラインフィルタは帯域通過型のフィルタである。このフィルタは４GＨｚ以上の高周波帯に対応するＵＷＢ（Ultra　Wide　Band）通信に利用される。
　図１は、同ストリップラインフィルタの上面側の分解斜視図である。図２は、同ストリップラインフィルタの下面側の斜視図である。
　ストリップラインフィルタ１は、矩形平板状の誘電体基板１０と積層ガラス層２，３とを備える。ここでは積層ガラス層２，３は、それぞれ厚み約１５μｍとしている。積層ガラス層２，３は、誘電体基板１０の上面に積層していて、ストリップラインフィルタ１の機械的保護、耐環境性向上などに寄与する。積層ガラス層２にはマーカとなる孔２１を設け、ストリップラインフィルタ１の向きを視認可能にしている。なお、積層ガラス層２，３は必須の構成では無く、積層ガラス層２，３を設けずに誘電体基板１０の上面を開放する構成や、誘電体基板１０の上面に別の誘電体基板を積層し、その基板の上面に上面接地電極を設ける構成としてもよい。
　誘電体基板１０は酸化チタン等からなる比誘電率が約１１１の小型直方体状のセラミック焼結基板であり、基板１０の組成及び寸法は周波数特性や仕様などを考慮して設定している。
　基板１０の上面には、上面共振線路１３Ａ～１３Ｅと上面線路部１６Ａ，１６Ｂと接続電極部１５Ａ，１５Ｂとを形成している。これらの電極パターンは厚み約５μｍ以上の銀電極であり、基板１０に感光性銀ペーストを塗布し、フォトリソグラフィプロセスによりパターン形成し、焼成してなる。これらの電極を感光性銀電極とすることによって、電極の形状精度を高めてＵＷＢ通信に利用可能なストリップラインフィルタとしている。
　図１における基板１０の右手前面（右側面）には、側面共振線路１２Ａ，１２Ｂとダミー電極１１Ａ，１１Ｂとを形成している。基板１０の右手前面（右側面）に対向する左手奥面（左側面）には、図２に示すように側面共振線路１２Ｃ，１２Ｄとダミー電極１１Ｃ，１１Ｄとを形成している。これらの電極パターンは厚み約１２μｍ以上の銀電極であり、基板１０にスクリーンマスク又はメタルマスクを用いて非感光性の銀ペーストを塗布し、焼成してなる。なお、ここでは基板１０の右手前面（右側面）の電極パターンと左手奥面（左側面）の電極パターンとは互いに合同な形状に形成して、これらの電極パターンの形成工程で基板１０の向きを制御する必要を無くしているが、ダミー電極１１Ａ～１１Ｄは必須の構成でなく設けなくてもよい。また、側面電極パターンの電極厚みを上面電極パターンの電極厚みよりは厚いものにすることで、一般に電流集中が生じる共振器の接地端側の部位での電流を分散させ、導体損を低減している。
　図１における基板１０の左手前面（正面）には、側面線路部１４Ａを形成している。基板１０の左手前面（正面）に対向する右手奥面（背面）には、側面線路部１４Ｂ（不図示）を形成している。これらの電極パターンは厚み約１２μｍ以上の銀電極であり、基板１０にスクリーンマスク又はメタルマスクを用いて非感光性の銀ペーストを塗布し、焼成してなる。なお、基板１０の左手前面（正面）の電極パターンと右手奥面（背面）の電極パターンとはそれぞれの面の中央を通過し、互いに合同になるように形成している。これにより、これらの電極パターンの形成工程で基板１０の向きを制御する必要を無くし、チップのＳＭＤ実装時にハンダによるセルフアライメント効果により実装位置が適正になるようにしている。
　基板１０の下面は、このストリップラインフィルタ１の実装面であり、接地電極１７と入出力電極１８Ａ，１８Ｂとを互いに離間して形成している。入出力電極１８Ａ，１８Ｂは、接地電極１７から分離して形成している。入出力電極１８Ａ，１８Ｂは、このストリップラインフィルタ１を実装基板に実装する際に、高周波信号入出力端子に接続される。接地電極１７は共振器のグランド面であり、実装基板の接地電極に接続される。この下面電極パターンは厚み約１２μｍの銀電極であり、基板１０にスクリーンマスク又はメタルマスクを用いて非感光性の銀ペーストを塗布し、焼成してなる。入出力電極１８Ａ，１８Ｂは、左手前面（正面）又は右手奥面（背面）と下面との境界に接する位置に設けている。そして、その境界での幅を、側面線路部１４Ａ，１４Ｂよりも太くすることで、側面線路部１４Ａ，１４Ｂとの接続性を高め、かつ、側面線路部１４Ａ，１４Ｂと接地電極１７との絶縁性を高めている。
　さて、誘電体基板１０の上面では、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅは基板１０の左手奥面（左側面）と上面との境界で側面共振線路１２Ｃ，１２Ｄに接続され、側面共振線路１２Ｃ，１２Ｄを介して下面の接地電極１７に接続されている。また、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅは、その境界から右手前面（右側面）側に延設され、先端が開放されている。上面共振線路１３Ｂ，１３Ｄは基板１０の右手前面（右側面）と上面との境界で側面共振線路１２Ａ，１２Ｂに接続され、側面共振線路１２Ａ，１２Ｂを介して下面の接地電極１７に接続されている。また、上面共振線路１３Ｂ，１３Ｄは、その境界から屈曲して左手奥面（左側面）側に延び、先端が開放されている。上面共振線路１３Ｃは基板１０の中央に配置されていて、右手前面（右側面）側が開いたＣ字形状の電極であり、その両端が開放されている。これらの上面共振線路１３Ａ～１３Ｅは、下面の接地電極１７に対向し、互いにインターディジタル結合する５段の共振器を構成している。
　１段目の共振器を構成する上面共振線路１３Ａと、５段目の共振器を構成する上面共振線路１３Ｅとは、本発明の入出力段共振線路であり、入出力段の共振器を構成する。なお、２段目から４段目の共振器を構成する上面共振線路１３Ｂ～１３Ｄは、本発明の中間段共振線路であり、中間段の共振器を構成する。
　上面共振線路１３Ａ，１３Ｅは、上面線路部１６Ａ，１６Ｂと接続電極部１５Ａ，１５Ｂと側面線路部１４Ａ，１４Ｂとを介して入出力電極１８Ａ，１８Ｂに接続されている。上面線路部１６Ａ，１６Ｂは、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅと接続電極部１５Ａ，１５Ｂとの間に接続されている。接続電極部１５Ａ，１５Ｂは誘電体基板１０の上面端部に形成されていて、側面線路部１４Ａ，１４Ｂと上面線路部１６Ａ，１６Ｂとに接続されている。側面線路部１４Ａ，１４Ｂは入出力電極１８Ａ，１８Ｂに接続されている。したがって、上面線路部１６Ａ，１６Ｂと接続電極部１５Ａ，１５Ｂと側面線路部１４Ａ，１４Ｂはタップ電極を構成し、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの構成する共振器を、入出力電極１８Ａ，１８Ｂに直接接続してタップ結合させる。
　ここでは接続電極部１５Ａ，１５Ｂの幅は、側面線路部１４Ａ，１４Ｂの電極形成誤差の代表値と側面線路部１４Ａ，１４Ｂの線路幅を足したものよりも広くしている。これにより、側面線路部１４Ａ，１４Ｂが全長に渡って接続電極部１５Ａ，１５Ｂに確実に接続されるようにしている。また、上面線路部１６Ａ，１６Ｂの線路幅は、側面線路部１４Ａ，１４Ｂや接続電極部１５Ａ，１５Ｂに比べて細くしていて、上面線路部１６Ａ，１６Ｂと接地電極１７との間に生じる容量を小さくすることで外部結合を強くしている。
　以上の構成では、インターディジタル結合により強い電磁界結合を実現するとともにタップ結合により強い外部結合を実現して、ストリップラインフィルタ１をＵＷＢ通信などに適した広帯域なものにしている。
　ここで、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅそれぞれの線路幅は、上面共振線路１３Ｂ～１３Ｄの線路幅よりも細い。このように入出力段の共振器を構成する上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの線路幅を細くすることで、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの特性インピーダンスを高くしている。フィルタの外部Ｑ：Ｑｅは入出力段共振器の特性インピーダンスの逆数に比例し、外部結合の強さは外部Ｑ：Ｑｅの逆数に比例する。したがって本構成を採用することにより、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの特性インピーダンスが高くなって強い外部結合が得られ、フィルタの比帯域幅が広くなるようにバイアスづけられる。図３は上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの線路幅を変化させた場合の、外部Ｑ：Ｑｅの変化と外部結合の変化との計算結果を示す図である。ここでは、上面共振線路１３Ｂ～１３Ｄの線路幅を１２０μｍとしている。計算結果からも上面共振線路１３Ａ，１３Ｅそれぞれの線路幅が細いほうが、外部Ｑ：Ｑｅが小さくなり、外部結合が強くなることが確認できる。
　ただし、ストリップラインフィルタ１の比帯域幅は外部結合の他、共振器間の電磁界結合の程度にも影響を受ける。本実施形態では、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅと上面共振線路１３Ｂ，１３Ｄとの配置間隔が広く、このため共振器間の電磁界結合は弱くなっている。この電磁界結合の弱まりによって、フィルタの比帯域幅は狭くなるようにバイアスづけられる。したがって、外部結合の強化による広帯域化が電磁界結合の低下によって打ち消され、このストリップラインフィルタ１では、上面共振線路１３Ａ～１３Ｅの線路幅を均一にした場合と同様な比帯域幅のまま、外形寸法の制約を低減している。
　また、上面共振線路の線路幅が細ければその上面共振線路の抵抗成分は大きく、無負荷Ｑ：Ｑ０が低くなりフィルタの挿入損失が大きくなる。したがって、本構成でも、フィルタの挿入損失の増大が大きくなるようにバイアスづけられてしまうが、上面共振線路１３Ｂ～１３Ｄの線路幅が太いため、無負荷Ｑ：Ｑ０の低下が上面共振線路１３Ａ，１３Ｅによる抵抗分の増大のみに抑制され、挿入損失の増大が抑制される。なお、フィルタの挿入損失に及ぶ線路幅の影響は中央の共振器ほど強く入出力段の共振器は弱いので、中間段の共振器を構成する線路の線路幅を太くすることでフィルタの挿入損失の増大は抑制される。
　次に、本実施形態のストリップラインフィルタ１のフィルタ特性について、シミュレーション結果に基づいて説明する。
　図４は、シミュレーションにより測定した本実施形態でのフィルタ特性と、比較例でのフィルタ特性とを比較して説明する図である。同図（Ａ）は本実施形態でのストリップラインフィルタの構成例を説明する図であり、同図（Ｂ）は比較対象のストリップラインフィルタの構成例を説明する図であり、同図（Ｃ）は本構成例と比較例のストリップラインフィルタのフィルタ特性を示す図である。フィルタ特性における実線は本構成例を、点線は比較例を示している。
　同図（Ａ）に示すように、本構成例のストリップラインフィルタ１は、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅそれぞれの線路幅がＷ１であり、上面共振線路１３Ｂ～１３Ｄは線路幅がＷ２である。線路幅Ｗ１は、線路幅Ｗ２よりも細い。また、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅと上面共振線路１３Ｂ，１３Ｄとを配置間隔Ｌ１で配置している。
　同図（Ｂ）に示すように、比較例のストリップラインフィルタ１０１は、上面共振線路１３Ａ～１３Ｅの線路幅がＷ２で均一である。また、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅと上面共振線路１３Ｂ，１３Ｄとを配置間隔Ｌ１’で配置している。ここで、比較例の配置間隔Ｌ１’と線路幅Ｗ２との合計は、本構成例の配置間隔Ｌ１と線路幅Ｗ１との合計と等しくしている。
　同図（Ｃ）の本構成例と比較例とで通過特性（Ｓ２１）比較すると、いずれも３ｄＢ比帯域幅が殆ど変わらない。これは、外部結合の変化と電磁界結合の変化とが互いに打ち消し合ったものと考えられる。
　また通過特性（Ｓ２１）の３ｄＢ比帯域幅での挿入損失が殆ど変わらない。これは、本構成例では入出力段の上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの線路幅を細くしているが、上面共振線路１３Ｂ～１３Ｄの線路幅は変更していないために、殆ど挿入損失が増大しなかったものと考えられる。なお、比較例では部分的に挿入損失が大きくなっている周波数があるが、これは、本構成例でのインピーダンスマッチングが取れていた状態から、比較例の構成に変更した結果として、マッチングバランスが崩れて比較例の挿入損失が大きくなったものと考えられる。
　また、本構成例と比較例とで反射特性（Ｓ１１）を比較すると、本構成例のほうが反射量が少なく良好である。これは、本構成例でのインピーダンスマッチングが取れていた状態から、比較例の構成に変更した結果として、マッチングバランスが崩れて比較例の反射量が大きくなったものと考えられる。
　以上のシミュレーション結果からも、本構成例のように入出力段の上面共振線路の線路幅のみを細くしても、フィルタ特性の悪化を抑えられることが確認できる。
　次に、本発明の第２実施形態のストリップラインフィルタについて説明する。
　図５は、本実施形態のストリップラインフィルタ５１の誘電体基板上面図である。本実施形態のストリップラインフィルタ５１は、上面共振線路１３Ａ（１３Ｅ）と、上面共振線路１３Ｂ（１３Ｄ）との配置間隔が、上面共振線路１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの配置間隔Ｌ２と等しい点で、第1の実施形態のストリップラインフィルタ１と相違する。
　この構成では、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの線路幅が細いので外部結合が強く、上面共振線路１３Ａ（１３Ｅ）と上面共振線路１３Ｂ（１３Ｄ）との配置間隔Ｌ２が狭いので、共振器間の電磁界結合も強い。このため、フィルタの比帯域幅が、第１の実施形態のストリップラインフィルタ１よりも広い。また、上面共振線路１３Ａ，１３Ｅの線路幅が細く上面共振線路１３Ａ（１３Ｅ）と上面共振線路１３Ｂ（１３Ｄ）との配置間隔Ｌ２が狭いので、外形寸法を極めて小型化できる。
　以上のように、本発明によれば、入出力段の上面共振線路の線路幅を狭くすることで、外形寸法に与える制約やフィルタ特性の悪化を抑えながら、外部結合を強められる。
　また、上記した実施形態での上面共振線路や引出電極の配置位置や形状は製品仕様に応じたものであり、製品仕様に応じたどのような配置位置や形状であっても良い。本発明は上記構成以外であっても適用でき、多様なフィルタのパターン形状に採用できる。また、このフィルタに、他の構成（高周波回路）をさらに配しても良い。
１，５１…ストリップラインフィルタ
２，３…積層ガラス層
１０…誘電体基板
１１Ａ～１１Ｄ…ダミー電極
１２Ａ～１２Ｄ…側面共振線路
１３Ａ～１３Ｅ…上面共振線路
１４Ａ，１４Ｂ…側面線路部
１５Ａ，１５Ｂ…接続電極部
１６Ａ，１６Ｂ…上面線路部
１７…接地電極
１８Ａ，１８Ｂ…入出力電極
２１…孔

Claims (7)

  1. 　入出力段の共振器と中間段の共振器とを含む３段以上の共振器を備えるストリップラインフィルタであって、
    　矩形平板状の誘電体基板の下面のみに設けられた接地電極と、
    　前記誘電体基板の下面に前記接地電極から離間して設けられた入出力電極と、
    　前記誘電体基板の上面に設けられ、前記中間段の共振器を構成する中間段共振線路と、
    　前記誘電体基板の上面に前記中間段共振線路よりも細い線路幅で設けられ、前記入出力段の共振器を構成する入出力段共振線路と、
    　前記入出力段共振線路と前記入出力電極とを導通する接続電極と、
    を備える、ストリップラインフィルタ。
  2. 　前記入出力段共振線路と、前記入出力段共振線路に隣接する共振線路との配置間隔を、他の共振線路間の配置間隔よりも広くした請求項１に記載のストリップラインフィルタ。
  3. 　前記接続電極は、
    前記誘電体基板の上面に設けられた上面線路部と、
    前記誘電体基板の側面に側面中央を通過するように設けられた側面線路部と、を備え、
    　前記上面線路部の線路幅が、前記側面線路部の線路幅よりも細い、
    請求項１または２に記載のストリップラインフィルタ。
  4. 　前記３段以上の共振器は、互いにインターディジタル結合する、請求項１～３のいずれかに記載のストリップラインフィルタ。
  5. 　前記誘電体基板の上面に積層される積層誘電体基板をさらに備え、前積層誘電体基板の上面にも接地電極を形成した請求項１～４のいずれかに記載のストリップラインフィルタ。
  6. 　前記誘電体基板の上面を開放した、請求項１～４のいずれかに記載のストリップラインフィルタ。
  7. 　前記誘電体基板の上面に積層される積層ガラス層をさらに備える、請求項１～４のいずれかに記載のストリップラインフィルタ。
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