WO2022045065A1 - 複合誘電体共振装置 - Google Patents
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- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/212—Frequency-selective devices, e.g. filters suppressing or attenuating harmonic frequencies
Definitions
- the present disclosure relates to a composite dielectric resonator, and particularly to a composite dielectric resonator suitable for use in the microwave band.
- Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1.
- the composite dielectric resonator of the present disclosure has a dielectric block made of a dielectric material, a first main surface made of a dielectric material, and a second main surface located opposite to the first main surface.
- a mounting substrate having a recess on the first main surface is provided.
- the dielectric block has an outer conductor that covers the outer surface of the dielectric block.
- the mounting substrate has a circuit electrode located on the bottom surface of the recess, a ground electrode located on the first main surface, and a mounting electrode located on the second main surface.
- the dielectric block is joined to the mounting substrate by the outer conductor and the ground electrode, and the recess is closed by the outer conductor.
- a dielectric block As the dielectric resonance component used in a mobile communication device such as a mobile phone having the configuration underlying the present disclosure, a dielectric block is used, and a coaxial type having an outer conductor provided on the outside and an inner conductor provided on the inside or Waveguide-type composite dielectric resonators are often used.
- a plurality of dielectric resonators are formed in a substantially rectangular (or substantially hexahedron) -shaped dielectric block made of a dielectric material, and these dielectric resonators are formed.
- these dielectric resonators are formed.
- band-passing type dielectric filter by electromagnetically coupling the two with each other.
- FIG. 6 is a perspective view schematically showing a composite dielectric resonance device 1 having a configuration premised on the composite dielectric resonance device according to the present disclosure.
- the composite dielectric resonance device 1 having a configuration premised on the composite dielectric resonance device of the present embodiment has a low-pass filter (low-pass filter) FLP configured on the mounting substrate 2 and a dielectric filter on the mounting substrate 2.
- a bandpass filter FBP is attached and fixed, and a combination of a bandpass filter (bandpass filter) FBP and a low pass filter FLP is configured to obtain desired characteristics.
- a circuit electrode 3 is formed on a mounting substrate 2, and a microstrip line type low frequency pass filter FLP is configured.
- the low-frequency pass filter FLP is covered with a conductive shield case 4 having an inverted concave cross section, which suppresses the radiation of an electromagnetic field and secures the attenuation characteristics in the high frequency region.
- a band-passing filter F BP configured by a dielectric block 5 is mounted and fixed on the mounting board 2 next to the low-pass filter F LP , and the band-passing filter F BP and the low-pass filter F LP are connected in series.
- such a composite dielectric resonance device 1 has a problem that the mounting substrate 2 becomes large and cannot meet the demand for miniaturization. Further, since the low frequency pass filter FLP needs to be provided with the shield case 4 for preventing the radiation of the electromagnetic field, it has a problem that the number of parts is large and the manufacturing cost increases.
- FIG. 7 is a perspective view schematically showing a composite dielectric resonance device 1a having another configuration premised on the composite dielectric resonance device according to the present disclosure.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken from the cut plane line VIII-VIII of FIG.
- the circuit electrode 7 is formed in the mounting substrate 2a, and the low frequency pass filter FLP is configured.
- a ground electrode 8 is formed on the first main surface of the mounting substrate 2a, and a mounting electrode 9 is formed on the second main surface opposite to the first main surface.
- a bandpass filter FBP is mounted and fixed to the ground electrode 8.
- the mounting substrate 2a is downsized by forming an inner layer of the low frequency pass filter FLP . Further, the first main surface and the second main surface of the mounting substrate 2a have a structure sandwiched between the ground electrode 8 and the mounting electrode 9, so that the radiation of the electromagnetic field from the low frequency pass filter FLP is suppressed.
- the shield case 4 becomes unnecessary.
- the relative permittivity is about 3 to 5, so that the spurious frequency is lowered and the high frequency region is formed. It has a problem that good attenuation cannot be obtained.
- FIG. 9 shows the results of computer analysis simulation of the frequency response of the composite dielectric resonator 1a with a built-in low frequency filter FLP shown in FIGS. 7 and 8.
- the vertical axis shows the attenuation gain
- the horizontal axis shows the frequency
- only the pass characteristic and the reflection characteristic of the low frequency pass filter FLP built in the mounting substrate 2a are shown
- the band pass filter FBP is shown. The characteristics of are not shown.
- the relative permittivity of the mounting substrate 2a used for the computer analysis at this time is about 3.7.
- the characteristics of the low frequency pass filter FLP have a pass band in the 3 GHz band and an attenuation band in the high frequency region from the vicinity of 6 GHz. It can be seen that an unnecessary resonance peak Pk is generated in the vicinity of the frequency of 9.5 GHz, and the attenuation region is narrowed. This is an unnecessary spurious peak due to the dielectric constant of the mounting substrate 2a, and has a problem that the amount of attenuation in a wide band cannot be secured.
- FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the composite dielectric resonator device 10 of the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a plan view of the composite dielectric resonator device 10 shown in FIG.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the composite dielectric resonator 10 as viewed from the cut plane line III-III of FIG.
- the perspective view of the composite dielectric resonance device 10 of the present embodiment is omitted because it appears the same as the perspective view of FIG. 7.
- the composite dielectric resonator 10 has a dielectric block 11 and a mounting substrate 12.
- the dielectric block 11 is made of, for example, a ceramic material containing, for example, MgO, BaTiO 3 , Pb 4 Fe 2 Nb 2 O 12 or TiO 2 as a main component, and is abbreviated as a dielectric ceramic material having a relative permittivity ⁇ r of about 20.
- a rectangular (or substantially hexahedron) -shaped sintered body can be preferably used.
- As the mounting substrate 12 for example, a resin substrate having a relative permittivity of about 3.7 can be preferably used.
- the dielectric block 11 is located between the first surface 13a, the second surface 13b on the opposite side of the first surface 13a, the four edges of the first surface 13a, and the four edges of the second surface 13b. It has a third surface 13c, a fourth surface 13d, a fifth surface 13e, and a sixth surface 13f located at.
- the dielectric block 11 further includes a plurality of through-hole portions 14a to 14d penetrating between the first surface 13a and the second surface 13b, and inner conductors formed in the inner walls of the through-hole portions 14a to 14d. It has 15a to 15d and outer conductors 16b to 16f formed on the second surface 13b to the sixth surface 13f excluding the first surface 13a. Resonators are configured corresponding to each set of the through-hole portions 14a to 14d and the inner conductors 15a to 15d.
- the inner conductors 15a to 15d and the outer conductors 16b to 16f are, for example, conductive materials mainly composed of Ag alloys such as Ag, Ag-Pd, and Ag-Pt, or Cu-based, W-based, Mo-based, and Pd.
- conductive materials of the system can be appropriately selected and used.
- the dielectric block 11 further has coupling electrodes 17a to 17d having a conductive pattern extending from each of the end faces of the inner conductors 15a to 15d on the first surface 13a. These coupling electrodes 17a to 17d capacitively couple the resonators adjacent to each other. In the present embodiment, the four resonators are capacitively coupled to each other by the coupling electrodes 17a to 17d to construct a four-stage dielectric filter in TEM (Transverse Electric and Magnetic) mode.
- TEM Transverse Electric and Magnetic
- Input / output electrodes 18a and 18b made of a conductive pattern are formed on the first surface 13a of the dielectric block 11.
- the input / output electrodes 18a and 18b are capacitively coupled to the coupling electrodes 17a and 17d extending from the inner conductors 15a and 15d of the resonator located at both ends, respectively.
- the dielectric filter configured in this way functions as a bandpass filter (bandpass filter) FBP .
- a rectangular recess 19 is formed in a substantially central portion of the mounting substrate 12 in a plan view.
- a circuit electrode 20 is formed on the bottom surface 19a of the recess 19 as shown by a broken line in FIG.
- the circuit electrode 20 has capacitive electrodes 21, 22, 23 and coil electrodes 24, 25, and these are combined to form a 5-element low-pass filter FLP .
- Each coil electrode 24, 25 is composed of a U-shaped line in a plan view, and constitutes an inductor L.
- the mounting substrate 12 has a ground electrode 26 formed on the first main surface 12a, a mounting electrode 27 formed on the second main surface 12b opposite to the first main surface 12a, and a ground electrode 26 on the first main surface 12a.
- One insulated connection electrode 30a and the other connection electrode 30b are formed.
- On the mounting board 12, one input / output terminal 32a and the other input / output terminal 32b connected to the second main surface 12b from the first main surface 12a via the one side surface 12c are insulated from the ground electrode 26 and the mounting electrode 27. It is formed in the state of being.
- connection electrode 30a and the low frequency pass filter FLP are connected via one of the extraction electrodes 38a.
- One drawer electrode 38a extends inside the mounting substrate 12 and is connected to one connection electrode 30a via a through conductor such as a via hole.
- One input / output terminal 32a and the low frequency pass filter FLP are connected via the other extraction electrode 38b.
- the other drawer electrode 38b is connected to one input / output terminal 32a inside the mounting substrate 12 via a through conductor such as a via hole.
- connection electrode 30b and the other input / output terminal 32b are connected through the first main surface 12a or the wiring layer inside the mounting board 12.
- the sixth surface 13f of the bandpass filter FBP (or dielectric filter) and the first main surface 12a of the mounting substrate 12 are arranged so as to face each other, and the outer conductor 16f and the ground electrode 26 on the sixth surface 13f are arranged. Is joined with, for example, solder.
- One input / output electrode 18a is connected to one connection electrode 30a, and the other input / output electrode 18b is connected to the other connection electrode 30b.
- two filters FLp and FBP are provided, from one input / output terminal 32a to the other input / output terminal 32b via the low frequency pass filter FLP and the band pass filter FBP .
- the composite dielectric resonance device 10 is realized.
- a space corresponding to the depth of the recess 19 is formed between the band passing filter F BP and the low frequency passing filter FLP , and the opening at the upper portion thereof is closed by the outer conductor 16f formed on the sixth surface 13f. It is peeled off and shielded.
- the space corresponding to the depth ⁇ d of the recess 19 constitutes the cavity space.
- FIG. 4 shows the results of simulating the frequency response of the low frequency pass filter FLP in the present embodiment using a computer using general-purpose software.
- the vertical axis indicates the attenuation gain
- the horizontal axis indicates the frequency
- the relative permittivity ⁇ r of the mounting substrate 12 is about 3.7 as described above.
- the element configuration of the low frequency pass filter is the same as that of the composite dielectric resonators 1, 1a having the configuration shown in FIG. 9 described above. Compared with the passing characteristics of FIG. 9, it can be seen that there is no unnecessary spurious peak Pk up to 12 GHz in FIG. 4, and good spurious characteristics are obtained.
- the outer conductor 16f of the dielectric filter brings about an electromagnetic shielding effect, and better characteristics of the low frequency pass filter FLP can be obtained. Therefore, it is possible to realize the composite dielectric resonance device 10 having excellent spurious characteristics.
- the low-pass filter FLP is configured in the mounting substrate 12 having a cavity structure, and the ground electrode 26 is such that the outer conductor 16f of the band pass filter FBP , which is a dielectric filter, closes the cavity-shaped recess 19. Since the outer conductor 16f is mounted and fixed, it is possible to construct a low-pass pass filter with a wide band with little leakage of electromagnetic fields and good attenuation, and a compact, high-performance composite dielectric resonator with a small number of parts. Can be provided.
- FIG. 5 is a perspective view schematically showing the composite dielectric resonance device 10a according to the second embodiment according to the present disclosure.
- the dielectric filter FBP is configured by a dielectric waveguide type resonator.
- a plurality of through holes 29a, 29b, 29c, 29d are formed in the dielectric block 11 over the fourth surface 13d and the sixth surface 13f, and inner conductors 31a to 31d are formed on the inner walls of the through holes 29a to 29d.
- the resonators adjacent to each other are partitioned by through holes 29a to 29d, and a three-stage bandpass filter FBP is configured.
- Outer conductors 16a to 16f are formed on all the surfaces of the first surface 13a to the sixth surface 13f of the dielectric block 11, and are insulated from the outer conductors 16a and 16f over the first surface 13a and the sixth surface 13f.
- two input / output electrodes 33 and 34 are formed.
- the two input / output electrodes 33 and 34 are connected to the resonators at both ends and used to extract a signal.
- the sixth surface 13f of the dielectric block 11 and the first main surface 12a of the mounting substrate 12 are arranged so as to face each other, the outer conductor 16f on the sixth surface 13f and the ground electrode 26 on the first main surface 12a. Is joined with, for example, solder.
- the input / output electrodes 33 and 34 are connected to the connection electrodes 30a and 30b, respectively, as in the first embodiment.
- a recess 19 similar to the above and a circuit electrode 20 are formed on the bottom surface 19a of the recess 19 on the bandpass filter FBP side (that is, the dielectric filter side) which is the upper part of the mounting substrate 12, and the recess 19 is made of a dielectric.
- a cavity space is constructed by sealing with an outer conductor 16f formed on the sixth surface 13f of the block 11.
- the outer conductor of the dielectric filter provides a shielding effect, and better low-pass filter characteristics can be obtained. Further, in the present embodiment, since the dielectric waveguide type filter does not have an open end as in the first embodiment, it is possible to obtain characteristics that the electromagnetic field radiation is small and the attenuation characteristics are good.
- the number of resonators formed on the dielectric block 11 is not limited to each of the above-described embodiments, and depends on conditions such as a target resonance frequency, a required size, and an installation space.
- the external dimensions, the number of resonators, and the relative permittivity can be determined as appropriate.
- the number of elements such as the capacitive electrodes 21, 22, 23 and the coil electrodes 24, 25 of the low frequency pass filter is not limited to each of the above-described embodiments, and may be appropriately increased or decreased. Is also good.
- the material of the dielectric block 11 is not limited to a material having a relative permittivity of 20, but also other materials having a relative permittivity, for example, a material having a relative permittivity of 10 to 40. Applies.
- the dielectric resonator having a plurality of through holes and used as a bandpass filter has been described, but it is a dielectric resonator having one through hole and resonating at one specific frequency. Further, a plurality of through holes and an input / output terminal structure may be provided, which is larger than the four through holes in the above embodiment.
- the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various changes, improvements, and the like can be made without departing from the gist of the present disclosure. Needless to say, all or part of each of the above embodiments can be appropriately combined within a consistent range.
- the composite dielectric resonator of the present disclosure includes a dielectric block made of a dielectric material, an outer conductor covering the outer surface of the dielectric block, a first main surface, and a first surface opposite to the first main surface.
- a ground electrode provided on one main surface and a mounting electrode provided on the second main surface are provided, and the outer conductor and the ground electrode are in a state where the recess is closed by the outer conductor. , It is assumed that they are joined to each other.
- a low-pass filter is configured in a mounting substrate having a cavity structure, and the ground electrode and the outer conductor are mounted and fixed so that the outer conductor of the dielectric filter closes the cavity-shaped recess. It is possible to construct a low-pass filter having a wide band and good attenuation, and it is possible to provide a compact and high-performance composite dielectric resonator with a small number of parts.
- the composite dielectric resonant device of the present disclosure can be suitably applied as a resonant component of a mobile communication device such as a base station application that requires spurious suppression.
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Abstract
誘電体材料からなる誘電体ブロックと、誘電体ブロックの外表面の第２面～第６面を覆う外導体と、第１主面と、第１主面とは反対側の第２主面とを有する、誘電体材料からなる装着基板であって、第１主面上で開口する凹部が設けられた装着基板と、凹部の底面に設けられた回路電極と、第１主面上に設けられたグランド電極と、第２主面上に設けられた実装電極と、を備え、外導体とグランド電極とは、凹部を外導体よって塞いだ状態で、互いに接合される。
Description
本開示は、複合誘電体共振装置に関し、特にマイクロ波帯での使用に適した複合誘電体共振装置に関する。
従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
本開示の複合誘電体共振装置は、誘電体材料からなる誘電体ブロックと、誘電体材料からなり、第１主面と、前記第１主面の反対に位置する第２主面とを有し、前記第１主面に凹部を有する装着基板と、を備えている。前記誘電体ブロックは、前記誘電体ブロックの外表面を覆う外導体を有している。前記装着基板は、前記凹部の底面に位置する回路電極と、前記第１主面上に位置するグランド電極と、前記第２主面上に位置する実装電極と、を有している。前記誘電体ブロックは、前記外導体と前記グランド電極とで前記装着基板に接合され、前記凹部は、前記外導体によって塞がれている。
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の基礎となる構成の携帯電話機などの移動通信機器に用いられる誘電体共振部品としては、誘電体ブロックを用い、外部に外導体が設けられ、内部に内導体が設けられた同軸型または導波管型の複合誘電体共振装置が多用されている。
この種の複合誘電体共振装置が備える誘電体フィルタとしては、誘電体材料からなる略直方体（または略六面体）形状の誘電体ブロックに複数の誘電体共振器を形成し、これらの誘電体共振器を電磁的に相互に結合させて帯域通過形の誘電体フィルタを構成したものが知られている。
（前提構成）
まず、図６～図９を参照して、本開示に係る複合誘電体共振装置が前提とする構成の一例について説明する。
まず、図６～図９を参照して、本開示に係る複合誘電体共振装置が前提とする構成の一例について説明する。
図６は、本開示に係る複合誘電体共振装置が前提とする構成の複合誘電体共振装置１を模式的に示す斜視図である。本実施形態の複合誘電体共振装置が前提とする構成の複合誘電体共振装置１は、低域通過フィルタ（ローパスフィルタ）ＦＬＰを装着基板２上に構成し、装着基板２に誘電体フィルタである帯域通過フィルタＦＢＰを装着して固定し、帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）ＦＢＰと低域通過フィルタＦＬＰとの組み合わせで、所望の特性を得るように構成される。
複合誘電体共振装置１は、装着基板２上に回路電極３が形成されており、マイクロストリップライン型の低域通過フィルタＦＬＰが構成される。低域通過フィルタＦＬＰには、断面が逆凹状の導電性のシールドケース４が被せられており、これによって電磁界の放射を抑制し、高周波領域の減衰特性を確保している。装着基板２には、低域通過フィルタＦＬＰの隣に誘電体ブロック５によって構成された帯域通過フィルタＦＢＰが装着固定されており、帯域通過フィルタＦＢＰと低域通過フィルタＦＬＰとは直列に結合されて、複合誘電体共振装置１を構成する。
しかしながら、このような複合誘電体共振装置１では、装着基板２が大きくなり、小型化の要求に対応できないという課題を有している。また、低域通過フィルタＦＬＰは、電磁界の放射防止用のシールドケース４を設ける必要があるので、部品点数が多く、製造コストが増加するという課題を有している。
図７は、本開示に係る複合誘電体共振装置が前提とする他の構成の複合誘電体共振装置１ａを模式的に示す斜視図である。図８は、図７の切断面線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩから見た断面図である。他の前提とする構成の複合誘電体共振装置１ａは、装着基板２ａ内に回路電極７が形成されており、低域通過フィルタＦＬＰが構成される。装着基板２ａの第１主面には、グランド電極８、第１主面とは反対側の第２主面には、実装電極９が形成される。グランド電極８には、帯域通過フィルタＦＢＰが装着固定されている。
前述の他の従来技術の複合誘電体共振装置１ａでは、低域通過フィルタＦＬＰを内層化することによって、装着基板２ａの小型化を図られている。また、装着基板２ａの第１主面および第２主面は、グランド電極８および実装電極９で挟まれた構造とすることによって、低域通過フィルタＦＬＰからの電磁界の放射が抑えられ、シールドケース４が不要になる。
しかしながら、このような他の前提とする構成の複合誘電体共振装置１ａでは、例えば、装着基板２ａが樹脂基板の場合、比誘電率が３～５程度であり、そのためスプリアス周波数が下がり、高周波領域まで良好な減衰が得られないという課題を有している。
図７および図８に示される低域通過フィルタＦＬＰ内蔵型の複合誘電体共振装置１ａについて、周波数応答をコンピュータ解析によってシミュレーションした結果を図９に示す。図９において、縦軸は減衰利得を示し、横軸は周波数を示し、装着基板２ａに内蔵されている低域通過フィルタＦＬＰの通過特性および反射特性のみを示してあり、帯域通過フィルタＦＢＰの特性は表れていない。このときのコンピュータ解析に用いた装着基板２ａの比誘電率は、約３．７である。
図９から明らかなように、低域通過フィルタＦＬＰの特性は、３ＧＨｚ帯に通過帯域を有し、６ＧＨｚ近傍から周波数が高い領域で減衰帯域を有することが分かる。周波数９．５ＧＨｚ付近には、不要な共振ピークＰｋが発生し、減衰領域を狭くしていることが分かる。これは、装着基板２ａの誘電率に起因する不要なスプリアスピークであり、広い帯域での減衰量が確保できないという課題を有している。
次に、上記の前提とする構成の複合誘電体共振装置１，１ａの課題を解決する本実施形態の複合誘電体共振装置１０について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態の複合誘電体共振装置１０を模式的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示される複合誘電体共振装置１０の平面図である。図３は、複合誘電体共振装置１０を図２の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た断面図である。なお、本実施形態の複合誘電体共振装置１０の斜視図は、図７の斜視図と同一に表れるので省略する。
図１は、本開示の第１実施形態の複合誘電体共振装置１０を模式的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示される複合誘電体共振装置１０の平面図である。図３は、複合誘電体共振装置１０を図２の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た断面図である。なお、本実施形態の複合誘電体共振装置１０の斜視図は、図７の斜視図と同一に表れるので省略する。
複合誘電体共振装置１０は、誘電体ブロック１１と、装着基板１２とを有する。誘電体ブロック１１は、例えば、ＭｇＯ、ＢａＴｉＯ３、Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２またはＴｉＯ２等を主成分とするセラミック材料からなり、比誘電率εｒが２０程度の誘電体セラミックス材料からなる略直方体（または略六面体）形状の焼結体を好適に使用することができる。装着基板１２は、例えば、比誘電率εｒが３．７程度の樹脂基板を好適に使用することができる。
誘電体ブロック１１は、第１面１３ａと、第１面１３ａとは反対側の第２面１３ｂと、これらの第１面１３ａの４つの縁辺と、第２面１３ｂの４つの縁辺との間に位置する第３面１３ｃ、第４面１３ｄ、第５面１３ｅおよび第６面１３ｆとを有する。
誘電体ブロック１１は、さらに、第１面１３ａおよび第２面１３ｂの間を貫通する複数の貫通孔部１４ａ～１４ｄと、これらの貫通孔部１４ａ～１４ｄのそれぞれの内壁に形成された内導体１５ａ～１５ｄと、第１面１３ａを除く第２面１３ｂ～第６面１３ｆに形成された外導体１６ｂ～１６ｆとを有する。各貫通孔部１４ａ～１４ｄおよび各内導体１５ａ～１５ｄの各組に対応して、共振器がそれぞれ構成される。
各内導体１５ａ～１５ｄおよび各外導体１６ｂ～１６ｆは、例えば、Ａｇ、Ａｇ－Ｐｄ、Ａｇ－ＰｔなどのＡｇ合金を主成分とする導電性材料、あるいはＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電性材料のうちの１種または複数種を適宜選択して用いることができる。
誘電体ブロック１１は、さらに、第１面１３ａ上で各内導体１５ａ～１５ｄの端面部のそれぞれから延びる導電パターンからなる結合電極１７ａ～１７ｄを有する。これらの結合電極１７ａ～１７ｄは、互いに隣接する共振器同士を容量結合させる。本実施形態では、４つの共振器が互いに結合電極１７ａ～１７ｄによって容量結合することによって、ＴＥＭ(Transverse Electric and Magnetic)モードの４段の誘電体フィルタが構築される。
誘電体ブロック１１の第１面１３ａには、導電パターンからなる入出力電極１８ａ，１８ｂが形成される。入出力電極１８ａ，１８ｂは、両端に位置する共振器の内導体１５ａ，１５ｄから延びる結合電極１７ａ，１７ｄとそれぞれ容量結合している。このように構成される誘電体フィルタは、帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）ＦＢＰとして機能する。
装着基板１２のほぼ中央部には、平面視において矩形の凹部１９が形成される。凹部１９の底面１９ａには、図２に破線で示されるように、回路電極２０が形成される。回路電極２０は、容量電極２１，２２，２３とコイル電極２４，２５とを有し、これらを組み合わせて５素子の低域通過フィルタＦＬＰが構成される。各コイル電極２４，２５は、平面視においてＵ字状の線路からなり、インダクタＬを構成する。
装着基板１２は、第１主面１２ａにグランド電極２６、第１主面１２ａとは反対側の第２主面１２ｂに実装電極２７が形成され、第１主面１２ａには、グランド電極２６と絶縁された一方の接続電極３０ａと他方の接続電極３０ｂとがそれぞれ形成される。装着基板１２には、第１主面１２ａから一側面１２ｃを経由して第２主面１２ｂに連なる一方の入出力端子３２ａおよび他方の入出力端子３２ｂがグランド電極２６および実装電極２７と絶縁された状態で形成される。
接続電極３０ａと低域通過フィルタＦＬＰとは、一方の引出し電極３８ａを介して接続されている。一方の引出し電極３８ａは、装着基板１２の内部に延び、例えばビアホール等の貫通導体を介して一方の接続電極３０ａと接続される。一方の入出力端子３２ａと低域通過フィルタＦＬＰとは、他方の引出し電極３８ｂを介して接続される。他方の引出し電極３８ｂは、装着基板１２内部の、例えばビアホール等の貫通導体を介して一方の入出力端子３２ａと接続される。
他方の接続電極３０ｂと他方の入出力端子３２ｂとは、第１主面１２ａまたは装着基板１２内部の配線層を通じて接続される。
帯域通過フィルタＦＢＰ（または誘電体フィルタ）の第６面１３ｆと、装着基板１２の第１主面１２ａとは、互いに対向して配置され、第６面１３ｆ上の外導体１６ｆとグランド電極２６とは、例えば半田等で接合される。一方の入出力電極１８ａは、一方の接続電極３０ａに接続され、他方の入出力電極１８ｂは、他方の接続電極３０ｂに接続される。このような構成によって、一方の入出力端子３２ａから低域通過フィルタＦＬＰを経て、帯域通過フィルタＦＢＰを経由し、他方の入出力端子３２ｂに至る、２つのフィルタＦＬｐ，ＦＢＰを備えた複合誘電体共振装置１０が実現される。
帯域通過フィルタＦＢＰと低域通過フィルタＦＬＰとの間には、凹部１９の深さ分の空間が形成され、その上部の開口は、第６面１３ｆ上に形成された外導体１６ｆによって塞がれて遮蔽される。凹部１９の深さΔｄ分の空間は、キャビティ空間を構成する。
本実施形態における、低域通過フィルタＦＬＰの周波数応答性を、汎用のソフトウェアによるコンピュータを用いたシミュレーションした結果を図４に示す。図４において、縦軸は減衰利得を示し、横軸は周波数を示し、装着基板１２の比誘電率εｒは、前述と同様に約３．７である。同図では、装着基板１２に内蔵されている低域通過フィルタＦＬＰの通過特性および反射特性のみを示しており、帯域通過フィルタＦＢＰの特性は示していない。低域通過フィルタの素子構成は、前述の図９に示す構成の複合誘電体共振装置１，１ａの場合と同じである。図９の通過特性に比べて、図４では１２ＧＨｚまで不要なスプリアスピークＰｋがなく、良好なスプリアス特性が得られていることが分かる。
これは、装着基板１２の上部である帯域通過フィルタＦＢＰ側に、凹部１９と、その底面１９ａに回路電極２０とを形成し、凹部１９を誘電体ブロック１１の第６面１３ｆ上に形成された外導体１６ｆで封止してキャビティ構造とし、比誘電率εｒが１の空気層とすることによって、誘電率に起因するスプリアスピークが高域にシフトし、広い帯域での減衰量が確保できることが確認された。
さらに、誘電体フィルタの外導体１６ｆが電磁シールド効果をもたらし、より良好な低域通過フィルタＦＬＰの特性を得ることができる。従って、スプリアス特性に優れた複合誘電体共振装置１０を実現することができる。
以上のように、キャビティ構造の装着基板１２内に低域通過フィルタＦＬＰを構成し、誘電体フィルタである帯域通過フィルタＦＢＰの外導体１６ｆがキャビティ状の凹部１９を塞ぐようにグランド電極２６と外導体１６ｆが装着固定されているので、電磁界の漏洩が少ない広帯域で減衰の良い低域通過フィルタを構成することができ、部品点数が少なく、小型で高性能な複合誘電体共振装置を提供することができる。
（第２実施形態）
図５は本開示に係る第２実施形態による複合誘電体共振装置１０ａを模式的に示す斜視図である。なお、前述の第１実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の複合誘電体共振装置１０ａでは、誘電体フィルタＦＢＰが、誘電体導波管型共振器によって構成される。誘電体ブロック１１には、第４面１３ｄと第６面１３ｆとにわたって、複数の貫通孔２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが形成され、各貫通孔２９ａ～２９ｄの内壁には、内導体３１ａ～３１ｄがそれぞれ設けられる。互いに隣接する共振器は、貫通孔２９ａ～２９ｄによって仕切られており、３段の帯域通過フィルタＦＢＰが構成される。
図５は本開示に係る第２実施形態による複合誘電体共振装置１０ａを模式的に示す斜視図である。なお、前述の第１実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の複合誘電体共振装置１０ａでは、誘電体フィルタＦＢＰが、誘電体導波管型共振器によって構成される。誘電体ブロック１１には、第４面１３ｄと第６面１３ｆとにわたって、複数の貫通孔２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄが形成され、各貫通孔２９ａ～２９ｄの内壁には、内導体３１ａ～３１ｄがそれぞれ設けられる。互いに隣接する共振器は、貫通孔２９ａ～２９ｄによって仕切られており、３段の帯域通過フィルタＦＢＰが構成される。
誘電体ブロック１１の第１面１３ａ～第６面１３ｆのすべての面には、外導体１６ａ～１６ｆが形成され、第１面１３ａと第６面１３ｆとにわたって、外導体１６ａ，１６ｆと絶縁された状態で２つの入出力電極３３，３４が形成される。２つの入出力電極３３，３４は、両端の共振器とそれぞれ結合し、信号を取り出すために用いられる。
誘電体ブロック１１の第６面１３ｆと装着基板１２の第１主面１２ａとは、互いに向き合うように配置され、第６面１３ｆ上の外導体１６ｆと、第１主面１２ａ上のグランド電極２６とは、例えば半田等で接合される。各入出力電極３３，３４は、第1実施形態と同じく、接続電極３０ａ，３０ｂにそれぞれ接続される。
装着基板１２の上部である帯域通過フィルタＦＢＰ側（すなわち、誘電体フィルタ側）には、前述と同様な凹部１９と、その底面１９ａに回路電極２０とが形成され、凹部１９を、誘電体ブロック１１の第６面１３ｆ上に形成された外導体１６ｆで封止してキャビティ空間が構築される。装着基板１２に構成された低域通過フィルタの上部をキャビティ構造とし、比誘電率εｒ＝1の空気層とすることで、誘電率に起因するスプリアスピークが高域にシフトし、広い帯域での減衰量が確保できる。さらに、誘電体フィルタの外導体がシールド効果をもたらし、より良好な低域通過フィルタの特性を得ることができる。また、本実施形態において、誘電体導波管型フィルタは、第１の実施形態のような開放端がないため、電磁界の放射が少なく、さらに減衰特性が良好な特性を得ることができる。
本開示の他の実施形態として、誘電体ブロック１１に形成される共振器の数は、前述の各実施形態に限るものではなく、目的とする共振周波数、要求サイズ、設置スペース等の条件に応じて外形寸法、共振器数、比誘電率を適宜決定することができる。
本開示の他の実施形態として、低域通過フィルタの容量電極２１，２２，２３およびコイル電極２４，２５等の素子数も、前述の各実施形態に限るものではなく、適宜増加あるいは減少させても良い。
本開示の他の実施形態として、装着基板１２の材料は、比誘電率εｒ＝３．７に限定されるものではなく、例えば、εｒ＝３～２０の範囲でも良く、使用する材料も樹脂でもセラミック基板でも良い。
本開示の他の実施形態として、誘電体ブロック１１の材料は、比誘電率εｒが２０に限定されるものではなく、他の比誘電率の材料、例えば、εｒ＝１０～４０の材料にも適用される。
上記の各実施形態では、複数の貫通孔を有し、帯域通過フィルタとして用いる誘電体共振器について説明したが、１つの貫通孔を有しで１つの特定周波数で共振する誘電体共振器であってもよく、また、上記実施形態における４つの貫通孔よりもさらに多い複数の貫通孔や入出力端子構造を設けてもよい。本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、矛盾しない範囲で適宜組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
本開示は次の実施の形態が可能である。
本開示の複合誘電体共振装置は、誘電体材料からなる誘電体ブロックと、前記誘電体ブロックの外表面を覆う外導体と、第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを有する、誘電体材料からなる装着基板であって、前記第１主面上で開口する凹部が設けられた装着基板と、前記凹部の底面に設けられた回路電極と、前記第１主面上に設けられたグランド電極と、前記第２主面上に設けられた実装電極と、を備え、前記外導体と前記グランド電極とは、前記凹部を前記外導体によって塞いだ状態で、互いに接合されている構成とする。
本開示によれば、キャビティ構造の装着基板内に低域通過フィルタを構成し、誘電体フィルタの外導体が前記キャビティ状の凹部を塞ぐようにグランド電極と外導体が装着固定されているので、広帯域で減衰の良い低域通過フィルタを構成することができ、部品点数が少なく、小型で高性能な複合誘電体共振装置を提供することができる。
本開示の複合誘電体共振装置は、スプリアス抑制が要求されている基地局用途などの移動体通信機器の共振部品として好適に適用することができる。
１０，１０ａ 複合誘電体共振装置
１１ 誘電体ブロック
１２ 装着基板
１２ａ 第１主面
１２ｂ 第２主面
１３ａ 第１面
１３ｂ 第２面
１３ｃ 第３面
１３ｄ 第４面
１３ｅ 第５面
１３ｆ 第６面
１４ａ～１４ｄ 貫通孔部
１５ａ～１５ｄ 内導体
１６ｂ～１６ｆ 外導体
１７ａ～１７ｄ 結合電極
１８ａ，１８ｂ；３３，３４ 入出力電極
１９ 凹部
１９ａ 底面
２０ 回路電極
２１，２２，２３ 容量電極
２４，２５ コイル電極
２６ グランド電極
２７ 実装電極
３０ａ，３０ｂ 接続電極
３２ａ，３２ｂ 入出力端子
３８ａ，３８ｂ 引出し電極
ＦＬＰ 低域通過フィルタ
ＦＢＰ 帯域通過フィルタ
１１ 誘電体ブロック
１２ 装着基板
１２ａ 第１主面
１２ｂ 第２主面
１３ａ 第１面
１３ｂ 第２面
１３ｃ 第３面
１３ｄ 第４面
１３ｅ 第５面
１３ｆ 第６面
１４ａ～１４ｄ 貫通孔部
１５ａ～１５ｄ 内導体
１６ｂ～１６ｆ 外導体
１７ａ～１７ｄ 結合電極
１８ａ，１８ｂ；３３，３４ 入出力電極
１９ 凹部
１９ａ 底面
２０ 回路電極
２１，２２，２３ 容量電極
２４，２５ コイル電極
２６ グランド電極
２７ 実装電極
３０ａ，３０ｂ 接続電極
３２ａ，３２ｂ 入出力端子
３８ａ，３８ｂ 引出し電極
ＦＬＰ 低域通過フィルタ
ＦＢＰ 帯域通過フィルタ
Claims (6)
- 誘電体材料からなる誘電体ブロックと、
誘電体材料からなり、第１主面と、前記第１主面の反対に位置する第２主面とを有し、前記第１主面に凹部を有する装着基板と、を備え、
前記誘電体ブロックは、前記誘電体ブロックの外表面を覆う外導体を有し、
前記装着基板は、前記凹部の底面に位置する回路電極と、前記第１主面に位置するグランド電極と、前記第２主面に位置する実装電極と、を有し、
前記誘電体ブロックは、前記外導体と前記グランド電極とで前記装着基板に接合され、前記凹部は、前記外導体によって塞さがれている複合誘電体共振装置。 - 前記誘電体ブロックは、前記外導体と隔絶された入出力電極を備え、
前記装着基板は、前記グランド電極および前記実装電極と隔絶された接続電極と、前記グランド電極および前記実装電極と隔絶された入出力端子とを備え、
前記回路電極は、一端が前記入出力端子に接続され、他端が前記接続電極に接続されており、
前記接続電極は、前記入出力電極に接続されている、請求項１に記載の複合誘電体共振装置。 - 前記回路電極は、容量電極とコイル電極とを有し、低域通過フィルタを構成する、請求項１または２に記載の複合誘電体共振装置。
- 前記誘電体ブロックは、
第１面と、前記第１面の反対に位置する第２面と、前記第１面および前記第２面間を貫通する複数の貫通孔と、
前記複数の貫通孔の内壁のそれぞれに位置し、前記外導体にそれぞれ接続された複数の内導体と、
をさらに備えている、請求項１～３のいずれか１項に記載の複合誘電体共振装置。 - 前記誘電体ブロックは、
第１面と、前記第１面の反対に位置する第２面と、前記第１面および前記第２面間を貫通する複数の貫通孔と、
前記複数の貫通孔の内壁のそれぞれに位置し、前記外導体にそれぞれ接続された複数の内導体と、
前記第１面に位置し、前記複数の内導体のそれぞれに接続された複数の結合電極と、
前記外導体と隔絶された、前記複数の結合電極のうちいずれかと結合する入出力電極を備え、
前記装着基板は、前記グランド電極および前記実装電極と隔絶された接続電極と、前記グランド電極および前記実装電極と隔絶された入出力端子とを備え、
前記回路電極は、一端が前記入出力端子に接続され、他端が前記接続電極に接続されており、
前記接続電極は、前記入出力電極に接続されている、請求項１に記載の複合誘電体共振装置。 - 前記回路電極は、容量電極とコイル電極とを有し、低域通過フィルタを構成する、請求項５に記載の複合誘電体共振装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020-145036 | 2020-08-28 | ||
| JP2020145036 | 2020-08-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022045065A1 true WO2022045065A1 (ja) | 2022-03-03 |
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ID=80353368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/030805 WO2022045065A1 (ja) | 2020-08-28 | 2021-08-23 | 複合誘電体共振装置 |
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|---|---|
| WO (1) | WO2022045065A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07170105A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-04 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体フィルタ |
| JPH07283625A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-10-27 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体共振器およびこれを用いた誘電体フィルタ |
| JP2010056509A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-03-11 | Kyocera Corp | 配線基板および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置 |
-
2021
- 2021-08-23 WO PCT/JP2021/030805 patent/WO2022045065A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07170105A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-04 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体フィルタ |
| JPH07283625A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-10-27 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体共振器およびこれを用いた誘電体フィルタ |
| JP2010056509A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-03-11 | Kyocera Corp | 配線基板および半導体素子収納用パッケージならびに半導体装置 |
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