WO2022215353A1 - フィルタ装置およびそれを備えた高周波フロントエンド回路 - Google Patents

フィルタ装置およびそれを備えた高周波フロントエンド回路 Download PDF

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WO2022215353A1
WO2022215353A1 PCT/JP2022/005889 JP2022005889W WO2022215353A1 WO 2022215353 A1 WO2022215353 A1 WO 2022215353A1 JP 2022005889 W JP2022005889 W JP 2022005889W WO 2022215353 A1 WO2022215353 A1 WO 2022215353A1
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resonator
filter device
resonators
electrode
main body
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PCT/JP2022/005889
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誠之 菊田
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株式会社村田製作所
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    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0153—Electrical filters; Controlling thereof
    • H03H7/0161—Bandpass filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
    • H—ELECTRICITY
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    • H01P1/00—Auxiliary devices
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    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1758—Series LC in shunt or branch path
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • H03H2001/0021—Constructional details
    • H03H2001/0085—Multilayer, e.g. LTCC, HTCC, green sheets

Definitions

  • the present disclosure relates to a filter device and a high-frequency front-end circuit including the same, and more specifically to technology for improving the characteristics of a filter device configured with stacked LC resonators.
  • Patent Document 1 discloses a filter device configured by a multi-stage laminated LC resonator.
  • the filter device as described above is used, for example, in mobile terminals typified by mobile phones or smart phones, or in communication equipment such as personal computers having communication functions. There is still a strong demand for further miniaturization and thinning of these communication devices, and the electronic components used accordingly are also required to be miniaturized.
  • a filter device In a filter device, it is generally desired to pass signals within the target passband with low loss and to have high attenuation characteristics for signals outside the passband. However, when further miniaturizing the filter device, there may be a case where sufficient attenuation characteristics outside the passband cannot be ensured.
  • the present disclosure was made to solve the above problems, and the purpose thereof is to improve attenuation characteristics in a filter device including stacked LC resonators.
  • a filter device includes a main body, an input terminal, an output terminal, a ground terminal, a first ground electrode, a second ground electrode, and a plurality of resonators.
  • An input terminal, an output terminal and a ground terminal are provided on the body.
  • the first ground electrode and the second ground electrode are arranged at different positions in the normal direction of the main body and connected to the ground terminal.
  • a plurality of resonators are arranged between the first ground electrode and the second ground electrode in the normal direction and are electromagnetically coupled with each other.
  • Each of the plurality of resonators includes a first capacitor electrode, a second capacitor electrode and a first via.
  • the first capacitor electrode When the main body is viewed from the normal direction, the first capacitor electrode at least partially overlaps the first ground electrode, and the second capacitor electrode at least partially overlaps the second ground electrode.
  • the first via connects the first capacitor electrode and the second capacitor electrode.
  • the plurality of resonators includes a first resonator connected to the input terminal, a second resonator connected to the output terminal, and a third resonator arranged in a region between the first resonator and the second resonator. A resonator and a fourth resonator are included.
  • the filter device has a second via arranged in a region between the third resonator and the fourth resonator when the main body is viewed from the normal direction, and connected to the first ground electrode and the second ground electrode. further provide.
  • the filter device includes four resonators, and when the filter device is viewed from above, a ground A via (second via) connected to the electrode is arranged.
  • the degree of coupling between resonators can be adjusted by this second via. Therefore, attenuation characteristics can be improved in a filter device including laminated resonators.
  • FIG. 1 is a block diagram of a communication device having a high-frequency front-end circuit to which the filter device according to Embodiment 1 is applied;
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the filter device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a filter device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the internal structure of the filter device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the state of coupling between resonators in the filter device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the state of coupling between resonators in the filter device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing pass characteristics of the filter device according to the first embodiment and the filter device according to the comparative example;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the structure of a filter device according to Embodiment 2;
  • FIG. 1 is a block diagram of a communication device 10 having a high frequency front-end circuit 20 to which a filter device according to Embodiment 1 is applied.
  • the communication device 10 is, for example, a mobile terminal typified by a smart phone, or a mobile phone base station.
  • communication device 10 includes antenna 12, high-frequency front-end circuit 20, mixer 30, local oscillator 32, D/A converter (DAC) 40, and RF circuit 50. .
  • High frequency front end circuit 20 also includes bandpass filters 22 and 28 , amplifier 24 and attenuator 26 .
  • the high-frequency front-end circuit 20 includes a transmission circuit that transmits a high-frequency signal from the antenna 12 will be described. may contain
  • the communication device 10 up-converts the signal transmitted from the RF circuit 50 into a high-frequency signal and radiates it from the antenna 12 .
  • a modulated digital signal output from the RF circuit 50 is converted to an analog signal by the D/A converter 40 .
  • the mixer 30 mixes the signal converted into the analog signal by the D/A converter 40 with the oscillation signal from the local oscillator 32 and up-converts it into a high frequency signal.
  • a band-pass filter 28 removes unnecessary waves generated by the up-conversion and extracts only signals in a desired frequency band.
  • Attenuator 26 adjusts the strength of the signal.
  • Amplifier 24 power-amplifies the signal that has passed through attenuator 26 to a predetermined level.
  • the band-pass filter 22 removes unwanted waves generated in the amplification process and allows only signal components in the frequency band specified by the communication standard to pass.
  • a signal that has passed through the bandpass filter 22 is radiated from the antenna 12 as a transmission signal.
  • a filter device corresponding to the present disclosure can be employed as the bandpass filters 22 and 28 in the communication device 10 as described above.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the filter device 100 according to Embodiment 1.
  • filter device 100 includes an input terminal T1 (IN), an output terminal T2 (OUT), inductors L1 and L2, and resonators RC10 to RC40.
  • Each of resonators RC10-RC40 is an LC resonator including an inductor and a capacitor.
  • Resonator RC10 is connected to input terminal T1 via inductor L1.
  • Resonator RC20 is connected to output terminal T2 via inductor L2.
  • Resonators RC30 and RC40 are arranged between resonator RC10 and resonator RC20.
  • the resonator RC10 includes inductors L10, L13 and capacitors C11, C12.
  • Inductor L10 includes series-connected inductors L11 and L12. One end of inductor L11 is connected to ground terminal GND via capacitor C11. One end of inductor L12 is connected to ground terminal GND via capacitor C12.
  • Inductor L13 is connected between a connection node of inductors L11 and L12 and ground terminal GND.
  • Capacitor C11 is connected to input terminal T1 via inductor L1.
  • Inductor L1 is connected to ground terminal GND.
  • the resonator RC20 includes inductors L20, L23 and capacitors C21, C22.
  • Inductor L20 includes series-connected inductors L21 and L22. One end of inductor L21 is connected to ground terminal GND via capacitor C21. One end of inductor L22 is connected to ground terminal GND via capacitor C22.
  • Inductor L23 is connected between a connection node of inductors L21 and L22 and ground terminal GND.
  • Capacitor C21 is connected to output terminal T2 via inductor L2.
  • Inductor L2 is connected to ground terminal GND.
  • a filter device By connecting the input terminal T1 and the output terminal T2 to the ground terminal GND of the corresponding resonator, the high-frequency signal propagating between the resonators is excited in a TE (Transversal Electric) mode.
  • TE Transversal Electric
  • a filter device can be configured with a resonator having a high Q value.
  • the resonator RC30 includes inductors L31 and L32 and capacitors C31 and C32. One end of inductor L31 is connected to ground terminal GND via capacitor C31. The other end of inductor L31 is connected to ground terminal GND via capacitor C32. Inductor L32 is connected in parallel with inductor L31. Inductors L31 and L32 are DC-insulated from ground terminal GND by capacitors C31 and C32.
  • the resonator RC40 includes inductors L41, L42 and capacitors C41, C42. One end of inductor L41 is connected to ground terminal GND via capacitor C41. The other end of inductor L41 is connected to ground terminal GND via capacitor C42. Inductor L42 is connected in parallel with inductor L41. Inductors L41 and L42 are DC-insulated from ground terminal GND by capacitors C41 and C42.
  • the filter device 100 has a configuration in which four stages of resonators that are electromagnetically coupled to each other are arranged between the input terminal T1 and the output terminal T2.
  • a high-frequency signal input to the input terminal T1 is transmitted by electromagnetic field coupling of the resonators RC10 to RC40 and output from the output terminal T2.
  • the filter device 100 functions as a bandpass filter that passes signals in a desired frequency band by adjusting the resonance frequency of each resonator.
  • FIG. 3 is an external perspective view of the filter device 100.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the filter device 100.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the filter device 100.
  • the filter device 100 includes a rectangular parallelepiped or substantially rectangular parallelepiped main body 110 formed by stacking a plurality of dielectric layers LY1 to LY7 along a predetermined direction.
  • the direction in which the plurality of dielectric layers LY1 to LY7 are stacked is defined as the stacking direction.
  • Each dielectric layer of main body 110 is made of ceramic such as low temperature co-fired ceramics (LTCC) or resin.
  • LTCC low temperature co-fired ceramics
  • a plurality of electrodes provided on each dielectric layer and a plurality of vias provided between the dielectric layers form inductors and capacitors for forming an LC resonant circuit.
  • the term "via” refers to a conductor provided in a dielectric layer for connecting electrodes provided on different dielectric layers. Vias are formed, for example, by conductive paste, plating, and/or metal pins.
  • the stacking direction of the main body 110 is defined as the “Z-axis direction,” the direction perpendicular to the Z-axis direction and along the long side of the main body 110 is defined as the “X-axis direction,” and the short direction of the main body 110 is defined as the “X-axis direction.”
  • the positive direction of the Z-axis in each drawing may be referred to as the upper side
  • the negative direction may be referred to as the lower side.
  • a directional mark DM for specifying the direction of the filter device 100 is arranged on the upper surface 111 (dielectric layer LY1) of the main body 110 .
  • An input terminal T1, an output terminal T2, and a ground terminal GND are arranged on the bottom surface 112 (dielectric layer LY7) of the main body 110 .
  • Filter device 100 is connected to an external device using input terminal T 1 , output terminal T 2 and ground terminal GND arranged on lower surface 112 of main body 110 .
  • Each of the input terminal T1, the output terminal T, and the ground terminal GND is a plate-shaped electrode.
  • the ground terminal GND has a substantially H-shape with notches in the positive and negative directions of the X-axis.
  • the input terminal T1 has a rectangular shape and is arranged inside the notch of the ground terminal GND in the negative direction of the X axis.
  • the output terminal T2 has a rectangular shape and is arranged inside the notch in the positive direction of the X-axis of the ground terminal GND.
  • a flat plate-shaped ground electrode PG1 having a rectangular shape is arranged on the dielectric layer LY2 of the main body 110 .
  • a flat plate-shaped ground electrode PG2 is arranged on the dielectric layer LY6 of the main body 110 .
  • the ground electrodes PG1 and PG2 are connected to a ground terminal GND provided on the dielectric layer LY7 by vias VG1 to VG5.
  • the vias VG1 to VG4 are arranged at the four corners of the ground electrode PG1.
  • the via VG5 is arranged substantially at the center of the ground electrode PG1.
  • the ground electrode PG2 is connected to the input terminal T1 of the dielectric layer LY7 by a via VG1. Also, the ground electrode PG2 is connected to the output terminal T2 of the dielectric layer LY7 by a via VG2. Vias VG1 and VG2 form inductors L1 and L2 in FIG. 2, respectively.
  • the filter device 100 includes four resonators RC10 to RC40, as described with reference to FIG. More specifically, resonator RC10 is composed of via V11, capacitor electrodes PC11 and PC12, and plate electrode P1.
  • the resonator RC20 is composed of a via V21, capacitor electrodes PC21 and PC22, and a plate electrode P2.
  • the resonator RC30 is composed of vias V31, V32 and capacitor electrodes PC31, PC32.
  • the resonator RC40 is composed of vias V41, V42 and capacitor electrodes PC41, PC42.
  • the capacitor electrode PC11 of the resonator RC10 is a rectangular flat plate electrode provided on the dielectric layer LY3. When viewed in plan from the normal direction (Z-axis direction) of the main body 110, a portion of the capacitor electrode PC11 overlaps the ground electrode PG1 provided on the dielectric layer LY2.
  • the capacitor C11 in FIG. 2 is configured by the capacitor electrode PC11 and the ground electrode PG1.
  • the capacitor electrode PC12 is a rectangular flat plate electrode provided on the dielectric layer LY5. When viewed from the normal direction of the main body 110, a portion of the capacitor electrode PC12 overlaps the ground electrode PG2 provided on the dielectric layer LY6.
  • Capacitor C12 in FIG. 2 is configured by capacitor electrode PC12 and ground electrode PG2.
  • the capacitor electrode PC11 is connected to the capacitor electrode PC12 by a via V11.
  • the via V11 is also connected to the plate electrode P1 provided on the dielectric layer LY4.
  • the plate electrode P1 has a substantially C-shape and is connected to the ground electrodes PG1 and PG2 and the ground terminal GND by vias VG1 and VG2.
  • Vias V12 and V13 are connected to each end of the projecting portion of the flat plate electrode P1 in the substantially C shape.
  • the vias V12 and V13 are connected to the ground electrode PG2 of the dielectric layer LY6 and the ground terminal GND of the dielectric layer LY7.
  • the via V11 constitutes the inductor L10 in FIG.
  • Inductor L13 in FIG. 2 is configured by plate electrode P1 and vias VG1, VG2, V12, and V13.
  • the capacitor electrode PC21 of the resonator RC20 is a rectangular flat plate electrode provided on the dielectric layer LY3. When viewed from the normal direction of the main body 110, part of the capacitor electrode PC21 overlaps the ground electrode PG1 provided on the dielectric layer LY2.
  • the capacitor C21 in FIG. 2 is configured by the capacitor electrode PC21 and the ground electrode PG1.
  • the capacitor electrode PC22 is a rectangular plate electrode provided on the dielectric layer LY5. When viewed from the normal direction of the main body 110, a part of the capacitor electrode PC22 overlaps the ground electrode PG2 provided on the dielectric layer LY6.
  • the capacitor C22 in FIG. 2 is configured by the capacitor electrode PC22 and the ground electrode PG2.
  • the capacitor electrode PC21 is connected to the capacitor electrode PC22 by a via V21. Also, the via V21 is connected to the plate electrode P2 provided on the dielectric layer LY4.
  • the plate electrode P2 has a substantially C shape and is connected to the ground electrodes PG1 and PG2 and the ground terminal GND by vias VG1 and VG2.
  • Vias V22 and V23 are connected to each of the end portions of the projecting portion of the substantially C-shaped plate electrode P2.
  • the vias V22 and V23 are connected to the ground electrode PG2 of the dielectric layer LY6 and the ground terminal GND of the dielectric layer LY7.
  • the via V21 constitutes the inductor L20 in FIG.
  • Inductor L23 in FIG. 2 is configured by plate electrode P2 and vias VG1, VG2, V22, and V23.
  • the plate electrodes P1 and P2 By providing the plate electrodes P1 and P2 and connecting the input/output side resonators RC10 and RC20 to the ground terminal, there is an effect of generating an attenuation pole on the lower frequency side than the passband. Since the plate electrodes P1 and P2 are connected to the ground electrodes PG1 and PG2 and the ground terminal GND, the impedance on the low frequency side of the resonators RC10 and RC20 is reduced, and the via V11 connected in series to the capacitor electrodes PC12 and PC22. , V21 causes an attenuation pole on the low frequency side of the passband.
  • the capacitor electrode PC31 of the resonator RC30 has a flat plate shape and is arranged in the region between the capacitor electrode PC11 and the capacitor electrode PC21 in the dielectric layer LY3. When viewed from the normal direction of the main body 110, a portion of the capacitor electrode PC31 overlaps the ground electrode PG1 arranged on the dielectric layer LY2.
  • the capacitor C31 in FIG. 2 is configured by the capacitor electrode PC31 and the ground electrode PG1.
  • the capacitor electrode PC32 has a flat plate shape and is provided on the dielectric layer LY5. When viewed from the normal direction of the main body 110, a portion of the capacitor electrode PC32 overlaps the ground electrode PG2 provided on the dielectric layer LY6.
  • the capacitor C32 in FIG. 2 is configured by the capacitor electrode PC32 and the ground electrode PG2.
  • the capacitor electrode PC31 is connected to the capacitor electrode PC32 by vias V31 and V32.
  • the capacitor electrode PC41 of the resonator RC40 has a flat plate shape and is arranged in the region between the capacitor electrode PC11 and the capacitor electrode PC21 in the dielectric layer LY3.
  • the capacitor electrode PC41 is arranged in the dielectric layer LY3 so as to face the capacitor electrode PC31 of the resonator RC30 in the Y-axis direction.
  • a portion of the capacitor electrode PC41 overlaps the ground electrode PG1 arranged on the dielectric layer LY2.
  • the capacitor C41 in FIG. 2 is configured by the capacitor electrode PC41 and the ground electrode PG1.
  • the capacitor electrode PC42 has a flat plate shape, and is arranged in the dielectric layer LY5 so as to face the capacitor electrode PC32 of the resonator RC30 in the Y-axis direction. When viewed from the normal direction of the main body 110, a portion of the capacitor electrode PC42 overlaps the ground electrode PG2 arranged on the dielectric layer LY6.
  • Capacitor C42 in FIG. 2 is configured by capacitor electrode PC42 and ground electrode PG2.
  • the capacitor electrode PC41 is connected to the capacitor electrode PC42 by vias V41 and V42.
  • the vias VG1, V12, V22, VG3 are arranged along the side surface of the main body 110 in the X-axis direction. Also, the vias VG2, V13, V23, and VG4 are arranged along the side surface of the main body 110 in the X-axis direction. In other words, the vias VG1 to VG4, V12, V13, V22, V23 are arranged along the outer circumference of the main body 110.
  • the via VG5 is an area between the capacitor electrode PC11 of the resonator RC10 and the capacitor electrode PC21 of the resonator RC20, and is located between the capacitor electrode PC31 of the resonator RC30 and the resonator. It is arranged in a region between RC40 and capacitor electrode PC41.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the state of coupling between resonators in the filter device 100.
  • a high-frequency signal input to input terminal T1 passes through resonator RC10, resonator RC30, resonator RC40, and resonator RC20 along paths indicated by arrows AR1, AR2, and AR3 in FIG. They are transmitted in order and output from the output terminal T2.
  • the high-frequency signal input to the input terminal T1 is also transmitted from the resonator RC10 to the resonator RC40 as indicated by the dashed arrow AR4 in FIG.
  • the high frequency signal transmitted to the resonator RC30 is also transmitted to the resonator RC20 as indicated by the dashed arrow AR5 in FIG.
  • An attenuation pole is generated by such a so-called interlaced coupling that bypasses a part of the main path.
  • via VG5 connected to ground terminal GND is provided in the region between resonator RC10 and resonator RC20 and in the region between resonator RC30 and resonator RC40. are placed. This can ensure isolation between the input terminal T1 and the output terminal T2. Further, the degree of coupling between the resonators RC30 and RC40 is adjusted by the positions of the vias V31, V32, V41, V42 included in the resonators RC30 and RC40 and the via VG5.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining in more detail the coupling state between the resonator RC30 and the resonator RC40 in the filter device 100.
  • FIG. FIG. 6 is a plan view of the dielectric layer LY3 in FIG. Referring to FIG. 6, as described above, via VG5 is arranged in the region between capacitor electrode PC31 of resonator RC30 and capacitor electrode PC41 of resonator RC40.
  • the position of the via V31 in the X-axis direction is more negative than the position of the via VG5, and the position of the via V32 in the X-axis direction is more positive than the position of the via VG5.
  • the position of the via V41 in the X-axis direction is more negative than the position of the via VG5, and the position of the via V42 in the X-axis direction is more positive than the position of the via VG5.
  • the via VG5 is arranged in the region where the path connecting the via V31 and the via V42 and the path connecting the via V32 and the via V41 intersect. This arrangement cuts off or weakens the coupling between the via V31 and the via V42 and the coupling between the via V32 and the via V41 indicated by the dashed arrows AR23 and AR24 in FIG.
  • the connection between via V31 and via V41 (arrow AR21) and the connection between via V32 and via V42 (arrow AR22) are not blocked by via VG5. That is, the coupling between resonator RC30 and resonator RC40 is weakened compared to the case where via VG5 is not arranged.
  • the via VG5 is arranged on the path connecting the via V11 of the resonator RC10 and the via V21 of the resonator RC20. This cuts off the coupling between the resonator RC10 and the resonator RC20. Therefore, isolation between the resonator RC10 and the resonator RC20 can be ensured.
  • the via VG5 does not necessarily have to be placed in the center of the main body 110, and can be placed at any position in the hatched region RG1 in FIG. 9 according to the required degree of coupling between the resonators. .
  • FIG. 7 is a diagram showing pass characteristics of the filter device 100 of the first embodiment and pass characteristics of a comparative filter device in which the via VG5 is not provided.
  • the horizontal axis indicates frequency
  • the vertical axis indicates insertion loss.
  • a solid line LN10 indicates the case of the filter device 100 of the first embodiment
  • a dashed line LN11 indicates the case of the filter device of the comparative example.
  • the attenuation at each attenuation pole is larger than in the comparative example, Also, an attenuation amount of about 50 dB or more can be secured on the high frequency side of the attenuation pole near 32.5 GHz.
  • the degree of coupling between the resonators is adjusted by arranging the vias connected to the ground terminal between the resonators. be. Therefore, even when the distance between the resonators becomes narrow due to the downsizing of the filter device, the increase in the degree of coupling between the resonators is suppressed. Therefore, it is possible to secure the isolation between the input and output terminals in the filter device and to suppress the deterioration of the attenuation characteristic.
  • the “ground electrodes PG1 and PG2" in Embodiment 1 respectively correspond to the “first ground electrode” and the “second ground electrode” in the present disclosure.
  • Each of the “capacitor electrodes PC11, PC21, PC31, PC41” in Embodiment 1 corresponds to the "first capacitor electrode” in the present disclosure.
  • Each of the “capacitor electrodes PC12, PC22, PC32, PC42” in the first embodiment corresponds to the “second capacitor electrode” in the present disclosure.
  • Each of the “vias V11, V21, V31, V32, V41, V42" in Embodiment 1 corresponds to the "first via” in the present disclosure.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the structure of the filter device 100A according to Embodiment 2.
  • FIG. Filter device 100A is different in that two vias VG6 and VG7 are arranged in the region between resonator RC30 and resonator RC40 instead of via VG5 of filter device 100 of the first embodiment.
  • FIG. 8 other configurations are the same as those of the filter device 100 of FIG. In the description of FIG. 8, the description of elements overlapping those of FIG. 4 will not be repeated.
  • the via VG6 is arranged at a position offset from the center of the dielectric layer toward the input terminal T1 in the region between the resonator RC30 and the resonator RC40. Also, the via VG7 is arranged at a position offset from the center of the dielectric layer toward the output terminal T2 in the region between the resonator RC30 and the resonator RC40. Vias VG6 and VG7 are connected to ground electrodes PG1 and PG2 and ground terminal GND, respectively.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the coupling state between the resonator RC30 and the resonator RC40 in the filter device 100A.
  • 9 is a plan view of the dielectric layer LY3 in FIG. 8.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the coupling state between the resonator RC30 and the resonator RC40 in the filter device 100A.
  • 9 is a plan view of the dielectric layer LY3 in FIG. 8.
  • vias VG6 and VG7 are arranged in a region between capacitor electrode PC31 of resonator RC30 and capacitor electrode PC41 of resonator RC40.
  • the position of via VG6 in the X-axis direction is more negative than vias V31, V32, V41, and V42.
  • the position of the via VG7 in the X-axis direction is more positive than the vias V31, V32, V41, and V42. Therefore, in the example of the filter device 100A, vias VG6 and VG7 provide coupling between resonator RC30 and resonator RC40, that is, coupling between via V31 and via V41 (arrow AR31), coupling between via V32 and via V41. (arrow AR32), via V31 and via V42 (arrow AR33), and via V32 and via V42 (arrow AR34) are hardly affected.
  • the positions of the vias VG6 and VG7 are shifted toward the center from the position in FIG.
  • the degree of coupling between the vias V31, V32, V41 and V42 is weakened by the presence of the vias. This makes it possible to increase the amount of attenuation in the non-passband.
  • the positions of the vias VG6 and VG7 are appropriately selected depending on the desired pass characteristics (insertion loss in the pass band and attenuation in the non-pass band).
  • the isolation between the input and output terminals can be secured and the attenuation characteristic can be improved. It is possible to suppress the decrease in By providing a plurality of vias, the coupling state between the resonators is adjusted more finely.
  • vias VG6, VG7 in the second embodiment correspond to “second vias” in the present disclosure.
  • FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the filter device 100B according to the third embodiment.
  • Filter device 100B of the third embodiment differs from filter device 100 of the first embodiment in the connection position of input terminal T1 in resonator RC10 and the connection position of output terminal T2 in resonator RC20. .
  • the description of elements that overlap with filter device 100 will not be repeated.
  • the inductor L1 connected to the input terminal T1 is connected to the connection node between the capacitor C11 and the inductor L10 in the resonator RC10.
  • the inductor L2 connected to the output terminal T2 is connected to the connection node between the capacitor C21 and the inductor L20 in the resonator RC20.
  • the via V1 connected to the input terminal T1 in FIG. 4 is not connected to the ground electrode PG2, but is connected to the capacitor electrode PC12.
  • the via V2 connected to the output terminal T2 is not connected to the ground electrode PG2, but is connected to the capacitor electrode PC22.
  • vias connected to the ground terminal GND are arranged in the region between the resonators RC10 and RC20 and between the resonators RC30 and RC40.
  • the degree of coupling between the resonators is adjusted. Therefore, it is possible to secure the isolation between the input and output terminals in the filter device and to suppress the deterioration of the attenuation characteristic.

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Abstract

フィルタ装置（１００）は、本体（１１０）と、接地端子（ＧＮＤ）と、接地電極（ＰＧ１，ＰＧ２）と、共振器（ＲＣ１０～ＲＣ４０）と、ビア（ＶＧ５）とを備える。接地電極は、本体の法線方向の異なる位置に配置される。共振器は、接地電極の間に配置され、互いに電磁界結合している。各共振器は、２つのキャパシタ電極と、それらを接続するビアとを含む。本体を平面視した場合に、一方のキャパシタ電極は接地電極（ＰＧ１）と重なっており、他方のキャパシタ電極は接地電極（ＰＧ２）と重なっている。共振器は、入力端子（Ｔ１）および出力端子（Ｔ２）にそれぞれ接続された共振器（ＲＣ１０，ＲＣ２０）と、共振器（ＲＣ１０，ＲＣ２０）の間に配置された共振器（ＲＣ３０，ＲＣ４０）とを含む。ビア（ＶＧ５）は、法線方向から本体を平面視した場合に、共振器（ＲＣ３０，ＲＣ４０）との間に配置され、接地電極に接続される。

Description

フィルタ装置およびそれを備えた高周波フロントエンド回路
　本開示はフィルタ装置およびそれを備えた高周波フロントエンド回路に関し、より特定的には、積層型ＬＣ共振器により構成されたフィルタ装置の特性を向上させるための技術に関する。
　国際公開第２０１８／１００９２３号明細書（特許文献１）には、複数段の積層型ＬＣ共振器により構成されたフィルタ装置が開示されている。
国際公開第２０１８／１００９２３号明細書
　上記のようなフィルタ装置は、たとえば、携帯電話またはスマートフォンに代表される携帯端末、あるいは通信機能を有するパーソナルコンピュータなどの通信機器に用いられる。これらの通信機器においては、さらなる小型化および薄型化の要求が依然として高く、それに伴って使用される電子部品についても小型化が必要とされている。
　フィルタ装置においては、一般的に、対象となる通過帯域内の信号に対しては低損失で通過させ、通過帯域外の信号に対しては高い減衰特性を有することが望まれる。しかしながら、フィルタ装置のさらなる小型化を行なう場合に、通過帯域外における減衰特性が十分に確保できない場合が生じ得る。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであった、その目的は、積層型ＬＣ共振器を含むフィルタ装置における減衰特性を向上させることである。
　本開示に係るフィルタ装置は、本体と、入力端子と、出力端子と、接地端子と、第１接地電極および第２接地電極と、複数の共振器とを備える。入力端子、出力端子および接地端子は、本体に設けられる。第１接地電極および第２接地電極は、本体の法線方向の異なる位置に配置され、接地端子に接続される。複数の共振器は、法線方向において第１接地電極と第２接地電極との間に配置され、互いに電磁界結合している。複数の共振器の各々は、第１キャパシタ電極と、第２キャパシタ電極と、第１ビアとを含む。法線方向から本体を平面視した場合に、第１キャパシタ電極は第１接地電極と少なくとも一部が重なっており、第２キャパシタ電極は第２接地電極と少なくとも一部が重なっている。第１ビアは、第１キャパシタ電極と第２キャパシタ電極とを接続している。複数の共振器は、入力端子に接続された第１共振器と、出力端子に接続された第２共振器と、第１共振器と第２共振器との間の領域に配置された第３共振器および第４共振器とを含む。フィルタ装置は、法線方向から本体を平面視した場合に、第３共振器と第４共振器との間の領域に配置され、第１接地電極および第２接地電極に接続された第２ビアをさらに備える。
　本開示に係るフィルタ装置は４つの共振器を含んで構成されており、フィルタ装置を平面視した場合に、中段の２つの共振器（第３，第４共振器）の間の領域に、接地電極に接続されたビア（第２ビア）が配置されている。この第２ビアによって、共振器間の結合度合いを調整することができる。したがって、積層型共振器を含むフィルタ装置において、減衰特性を向上させることができる。
実施の形態１に係るフィルタ装置が適用される高周波フロントエンド回路を有する通信装置のブロック図である。 実施の形態１に係るフィルタ装置の等価回路図である。 実施の形態１に係るフィルタ装置の外観斜視図である。 実施の形態１に係るフィルタ装置の内部構造を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るフィルタ装置における、共振器間の結合状態を説明するための図である。 実施の形態１に係るフィルタ装置において、共振器間の結合状態を説明するための図である。 実施の形態１に係るフィルタ装置および比較例に係るフィルタ装置の通過特性を示す図である。 実施の形態２に係るフィルタ装置の構造を示す分解斜視図である。 実施の形態２に係るフィルタ装置において、共振器間の結合状態を説明するための図である。 実施の形態３に係るフィルタ装置の等価回路図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［実施の形態１］
　（通信装置の基本構成）
　図１は、実施の形態１に係るフィルタ装置が適用される高周波フロントエンド回路２０を有する通信装置１０のブロック図である。通信装置１０は、たとえば、スマートフォンに代表される携帯端末、あるいは、携帯電話基地局である。
　図１を参照して、通信装置１０は、アンテナ１２と、高周波フロントエンド回路２０と、ミキサ３０と、局部発共振器３２と、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）４０と、ＲＦ回路５０とを備える。また、高周波フロントエンド回路２０は、バンドパスフィルタ２２，２８と、増幅器２４と、減衰器２６とを含む。なお、図１においては、高周波フロントエンド回路２０が、アンテナ１２から高周波信号を送信する送信回路を含む場合について説明するが、高周波フロントエンド回路２０はアンテナ１２を介して高周波信号を受信する受信回路を含んでいてもよい。
　通信装置１０は、ＲＦ回路５０から伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナ１２から放射する。ＲＦ回路５０から出力された変調済みのデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ４０によってアナログ信号に変換される。ミキサ３０は、Ｄ／Ａコンバータ４０によってアナログ信号に変換された信号を、局部発共振器３２からの発振信号と混合して高周波信号へとアップコンバートする。バンドパスフィルタ２８は、アップコンバートによって生じた不要波を除去して、所望の周波数帯域の信号のみを抽出する。減衰器２６は、信号の強度を調整する。増幅器２４は、減衰器２６を通過した信号を、所定のレベルまで電力増幅する。バンドパスフィルタ２２は、増幅過程で生じた不要波を除去するとともに、通信規格で定められた周波数帯域の信号成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ２２を通過した信号は、送信信号としてアンテナ１２から放射される。
　上記のような通信装置１０におけるバンドパスフィルタ２２，２８として、本開示に対応したフィルタ装置を採用することができる。
　（フィルタ装置の構成）
　次に、図２～図４を用いて、実施の形態１のフィルタ装置１００の詳細な構成について説明する。
　図２は、実施の形態１に係るフィルタ装置１００の等価回路図である。図２を参照して、フィルタ装置１００は、入力端子Ｔ１（ＩＮ）と、出力端子Ｔ２（ＯＵＴ）と、インダクタＬ１，Ｌ２と、共振器ＲＣ１０～ＲＣ４０とを備える。共振器ＲＣ１０～ＲＣ４０の各々は、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣ共振器である。共振器ＲＣ１０は、インダクタＬ１を介して入力端子Ｔ１に接続されている。共振器ＲＣ２０は、インダクタＬ２を介して出力端子Ｔ２に接続されている。共振器ＲＣ３０，ＲＣ４０は、共振器ＲＣ１０と共振器ＲＣ２０との間に配置されている。
　共振器ＲＣ１０は、インダクタＬ１０，Ｌ１３と、キャパシタＣ１１，Ｃ１２とを含む。インダクタＬ１０は、直列接続されたインダクタＬ１１，Ｌ１２を含む。インダクタＬ１１の一方端は、キャパシタＣ１１を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。また、インダクタＬ１２の一方端は、キャパシタＣ１２を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタＬ１３は、インダクタＬ１１およびインダクタＬ１２の接続ノードと接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。キャパシタＣ１１は、インダクタＬ１を介して入力端子Ｔ１に接続されている。インダクタＬ１は、接地端子ＧＮＤに接続されている。
　共振器ＲＣ２０は、インダクタＬ２０，Ｌ２３と、キャパシタＣ２１，Ｃ２２とを含む。インダクタＬ２０は、直列接続されたインダクタＬ２１，Ｌ２２を含む。インダクタＬ２１の一方端は、キャパシタＣ２１を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。また、インダクタＬ２２の一方端は、キャパシタＣ２２を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタＬ２３は、インダクタＬ２１およびインダクタＬ２２の接続ノードと接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。キャパシタＣ２１は、インダクタＬ２を介して出力端子Ｔ２に接続されている。インダクタＬ２は、接地端子ＧＮＤに接続されている。
　入力端子Ｔ１および出力端子Ｔ２が、対応する共振器における接地端子ＧＮＤに接続されていることによって、共振器間を伝播する高周波信号をＴＥ（Transversal　Electric）モードで励振する。これによって、Ｑ値の高い共振器によってフィルタ装置を構成することができる。
　共振器ＲＣ３０は、インダクタＬ３１，Ｌ３２と、キャパシタＣ３１，Ｃ３２とを含む。インダクタＬ３１の一方端は、キャパシタＣ３１を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタＬ３１の他方端は、キャパシタＣ３２を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタＬ３２は、インダクタＬ３１に並列に接続されている。インダクタＬ３１，Ｌ３２は、キャパシタＣ３１，Ｃ３２によって、接地端子ＧＮＤと直流的に絶縁されている。
　共振器ＲＣ４０は、インダクタＬ４１，Ｌ４２と、キャパシタＣ４１，Ｃ４２とを含む。インダクタＬ４１の一方端は、キャパシタＣ４１を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタＬ４１の他方端は、キャパシタＣ４２を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。インダクタＬ４２は、インダクタＬ４１に並列に接続されている。インダクタＬ４１，Ｌ４２は、キャパシタＣ４１，Ｃ４２によって、接地端子ＧＮＤと直流的に絶縁されている。
　各共振器同士は、電磁界結合Ｍにより結合されている。このように、フィルタ装置１００は、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に、互いに電磁界結合する４段の共振器が配置された構成を有している。入力端子Ｔ１に入力された高周波信号は、共振器ＲＣ１０～ＲＣ４０の電磁界結合により伝達されて、出力端子Ｔ２から出力される。このとき、各共振器の共振周波数によって定まる周波数帯域の信号のみが出力端子Ｔ２に伝達される。すなわち、フィルタ装置１００は各共振器の共振周波数を調整することによって、所望の周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタとして機能する。
　図３は、フィルタ装置１００の外観斜視図である。また、図４はフィルタ装置１００の構造の一例を示す分解斜視図である。
　図３および図４を参照して、フィルタ装置１００は、複数の誘電体層ＬＹ１～ＬＹ７が所定の方向に沿って積み上げられて形成された、直方体または略直方体の本体１１０を備えている。本体１１０において、複数の誘電体層ＬＹ１～ＬＹ７が積み上げられている方向を積層方向とする。本体１１０の各誘電体層は、たとえば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low　Temperature　Co-fired　Ceramics）などのセラミック、あるいは樹脂により形成されている。本体１１０の内部において、各誘電体層に設けられた複数の電極、および、誘電体層間に設けられた複数のビアによって、ＬＣ共振回路を構成するためのインダクタおよびキャパシタが構成される。なお、本明細書において「ビア」とは、異なる誘電体層に設けられた電極を接続するために、誘電体層中に設けられる導体を示す。ビアは、たとえば、導電ペースト、めっき、および／または金属ピンなどによって形成される。
　なお、以降の説明においては、本体１１０の積層方向を「Ｚ軸方向」とし、Ｚ軸方向に垂直であって本体１１０の長辺に沿った方向を「Ｘ軸方向」とし、本体１１０の短辺に沿った方向を「Ｙ軸方向」とする。また、以下では、各図におけるＺ軸の正方向を上側、負方向を下側と称する場合がある。
　本体１１０の上面１１１（誘電体層ＬＹ１）には、フィルタ装置１００の方向を特定するための方向性マークＤＭが配置されている。本体１１０の下面１１２（誘電体層ＬＹ７）には、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ２および接地端子ＧＮＤが配置されている。フィルタ装置１００は、本体１１０の下面１１２に配置された入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ２および接地端子ＧＮＤを用いて外部機器と接続される。
　入力端子Ｔ１、出力端子Ｔおよび接地端子ＧＮＤの各々は平板形状の電極である。接地端子ＧＮＤは、Ｘ軸の正方向および負方向に切欠部が設けられた略Ｈ字形状を有している。入力端子Ｔ１は矩形形状を有しており、接地端子ＧＮＤにおけるＸ軸の負方向の切欠部の内部に配置されている。出力端子Ｔ２は矩形形状を有しており、接地端子ＧＮＤのＸ軸における正方向の切欠部の内部に配置されている。
　本体１１０の誘電体層ＬＹ２には、矩形形状を有する平板形状の接地電極ＰＧ１が配置されている。また、本体１１０の誘電体層ＬＹ６には、平板形状の接地電極ＰＧ２が配置されている。接地電極ＰＧ１，ＰＧ２は、ビアＶＧ１～ＶＧ５によって、誘電体層ＬＹ７に設けられた接地端子ＧＮＤに接続されている。ビアＶＧ１～ＶＧ４は、接地電極ＰＧ１の四隅にそれぞれ配置されている。ビアＶＧ５は、接地電極ＰＧ１のほぼ中心に配置されている。
　接地電極ＰＧ２は、ビアＶＧ１によって誘電体層ＬＹ７の入力端子Ｔ１に接続されている。また、接地電極ＰＧ２は、ビアＶＧ２によって誘電体層ＬＹ７の出力端子Ｔ２に接続されている。ビアＶＧ１，ＶＧ２によって、図２におけるインダクタＬ１，Ｌ２がそれぞれ構成される。
　フィルタ装置１００は、図２で説明したように、４つの共振器ＲＣ１０～ＲＣ４０を含む。より具体的には、共振器ＲＣ１０は、ビアＶ１１、キャパシタ電極ＰＣ１１，ＰＣ１２および平板電極Ｐ１により構成されている。共振器ＲＣ２０は、ビアＶ２１、キャパシタ電極ＰＣ２１，ＰＣ２２および平板電極Ｐ２により構成されている。共振器ＲＣ３０は、ビアＶ３１，Ｖ３２およびキャパシタ電極ＰＣ３１，ＰＣ３２により構成されている。共振器ＲＣ４０は、ビアＶ４１，Ｖ４２およびキャパシタ電極ＰＣ４１，ＰＣ４２により構成されている。
　共振器ＲＣ１０のキャパシタ電極ＰＣ１１は、矩形形状の平板電極であり、誘電体層ＬＹ３に設けられている。本体１１０の法線方向（Ｚ軸方向）から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ１１の一部は、誘電体層ＬＹ２に設けられた接地電極ＰＧ１と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ１１と接地電極ＰＧ１とによって、図２のキャパシタＣ１１が構成される。キャパシタ電極ＰＣ１２は矩形形状の平板電極であり、誘電体層ＬＹ５に設けられている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ１２の一部は、誘電体層ＬＹ６に設けられた接地電極ＰＧ２と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ１２と接地電極ＰＧ２とによって、図２のキャパシタＣ１２が構成される。
　キャパシタ電極ＰＣ１１は、ビアＶ１１によってキャパシタ電極ＰＣ１２に接続されている。また、ビアＶ１１は、誘電体層ＬＹ４に設けられた平板電極Ｐ１にも接続されている。平板電極Ｐ１は、略Ｃ字形状を有しており、ビアＶＧ１，ＶＧ２によって、接地電極ＰＧ１，ＰＧ２および接地端子ＧＮＤに接続されている。また、平板電極Ｐ１の略Ｃ字形状における突出部の端部の各々には、ビアＶ１２，Ｖ１３が接続されている。ビアＶ１２，Ｖ１３は、誘電体層ＬＹ６の接地電極ＰＧ２および誘電体層ＬＹ７の接地端子ＧＮＤに接続されている。ビアＶ１１によって、図２のインダクタＬ１０が構成される。また、平板電極Ｐ１およびビアＶＧ１，ＶＧ２，Ｖ１２，Ｖ１３によって、図２のインダクタＬ１３が構成される。
　共振器ＲＣ２０のキャパシタ電極ＰＣ２１は、矩形形状の平板電極であり、誘電体層ＬＹ３に設けられている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ２１の一部は、誘電体層ＬＹ２に設けられた接地電極ＰＧ１と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ２１と接地電極ＰＧ１とによって、図２のキャパシタＣ２１が構成される。キャパシタ電極ＰＣ２２は矩形形状の平板電極であり、誘電体層ＬＹ５に設けられている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ２２の一部は、誘電体層ＬＹ６に設けられた接地電極ＰＧ２と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ２２と接地電極ＰＧ２とによって、図２のキャパシタＣ２２が構成される。
　キャパシタ電極ＰＣ２１は、ビアＶ２１によってキャパシタ電極ＰＣ２２に接続されている。また、ビアＶ２１は、誘電体層ＬＹ４に設けられた平板電極Ｐ２に接続されている。平板電極Ｐ２は、略Ｃ字形状を有しており、ビアＶＧ１，ＶＧ２によって、接地電極ＰＧ１，ＰＧ２および接地端子ＧＮＤに接続されている。また、平板電極Ｐ２の略Ｃ字形状における突出部の端部の各々には、ビアＶ２２，Ｖ２３が接続されている。ビアＶ２２，Ｖ２３は、誘電体層ＬＹ６の接地電極ＰＧ２および誘電体層ＬＹ７の接地端子ＧＮＤに接続されている。ビアＶ２１によって、図２のインダクタＬ２０が構成される。また、平板電極Ｐ２およびビアＶＧ１，ＶＧ２，Ｖ２２，Ｖ２３によって、図２のインダクタＬ２３が構成される。
　平板電極Ｐ１，Ｐ２を設けて、入出力側の共振器ＲＣ１０，ＲＣ２０を接地端子に接続することによって、通過帯域よりも低周波数側に減衰極を発生させる効果がある。平板電極Ｐ１，Ｐ２が接地電極ＰＧ１，ＰＧ２および接地端子ＧＮＤに接続されていることにより、共振器ＲＣ１０，ＲＣ２０の低周波数側のインピーダンスが低減され、キャパシタ電極ＰＣ１２，ＰＣ２２に直列接続されるビアＶ１１，Ｖ２１のインダクタンスによって通過帯域の低周波数側に減衰極が生じる。
　共振器ＲＣ３０のキャパシタ電極ＰＣ３１は平板形状を有しており、誘電体層ＬＹ３において、キャパシタ電極ＰＣ１１とキャパシタ電極ＰＣ２１との間の領域に配置されている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ３１の一部は、誘電体層ＬＹ２に配置された接地電極ＰＧ１と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ３１と接地電極ＰＧ１とによって、図２のキャパシタＣ３１が構成される。キャパシタ電極ＰＣ３２は平板形状を有しており、誘電体層ＬＹ５に設けられている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ３２の一部は、誘電体層ＬＹ６に設けられた接地電極ＰＧ２と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ３２と接地電極ＰＧ２とによって、図２のキャパシタＣ３２が構成される。キャパシタ電極ＰＣ３１は、ビアＶ３１，Ｖ３２によってキャパシタ電極ＰＣ３２に接続されている。
　共振器ＲＣ４０のキャパシタ電極ＰＣ４１は平板形状を有しており、誘電体層ＬＹ３において、キャパシタ電極ＰＣ１１とキャパシタ電極ＰＣ２１との間の領域に配置されている。キャパシタ電極ＰＣ４１は、誘電体層ＬＹ３において、共振器ＲＣ３０のキャパシタ電極ＰＣ３１に対して、Ｙ軸方向に対向して配置されている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ４１の一部は、誘電体層ＬＹ２に配置された接地電極ＰＧ１と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ４１と接地電極ＰＧ１とによって、図２のキャパシタＣ４１が構成される。キャパシタ電極ＰＣ４２は平板形状を有しており、誘電体層ＬＹ５において、共振器ＲＣ３０のキャパシタ電極ＰＣ３２に対して、Ｙ軸方向に対向して配置されている。本体１１０の法線方向から平面視した場合、キャパシタ電極ＰＣ４２の一部は、誘電体層ＬＹ６に配置された接地電極ＰＧ２と重なっている。キャパシタ電極ＰＣ４２と接地電極ＰＧ２とによって、図２のキャパシタＣ４２が構成される。キャパシタ電極ＰＣ４１は、ビアＶ４１，Ｖ４２によってキャパシタ電極ＰＣ４２に接続されている。
　ビアＶＧ１，Ｖ１２，Ｖ２２，ＶＧ３は、本体１１０の側面に沿ってＸ軸方向に配置されている。また、ビアＶＧ２，Ｖ１３，Ｖ２３，ＶＧ４は、本体１１０の側面に沿ってＸ軸方向に配置されている。言い換えれば、ビアＶＧ１～ＶＧ４，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ２２，Ｖ２３は、本体１１０の外周に沿って配置されている。
　本体１１０を積層方向から平面視した場合に、ビアＶＧ５は、共振器ＲＣ１０のキャパシタ電極ＰＣ１１と共振器ＲＣ２０のキャパシタ電極ＰＣ２１との間の領域で、かつ、共振器ＲＣ３０のキャパシタ電極ＰＣ３１と共振器ＲＣ４０のキャパシタ電極ＰＣ４１との間の領域に配置されている。
　図５は、フィルタ装置１００における、共振器間の結合状態を説明するための図である。フィルタ装置１００において、入力端子Ｔ１に入力された高周波信号は、図５の矢印ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３で示される経路を主経路として、共振器ＲＣ１０、共振器ＲＣ３０、共振器ＲＣ４０および共振器ＲＣ２０の順に伝達されて、出力端子Ｔ２から出力される。
　また、入力端子Ｔ１に入力された高周波信号は、図５の破線矢印ＡＲ４のように、共振器ＲＣ１０から共振器ＲＣ４０にも伝達される。さらに、共振器ＲＣ３０に伝達された高周波信号は、図５の破線矢印ＡＲ５のように、共振器ＲＣ２０にも伝達される。このような、主経路の一部をバイパスする、いわゆる飛越結合を行なうことによって減衰極が生じる。
　このような複数の共振器を備えたフィルタ装置において、さらなる小型化を行なう場合、各共振器の間隔が狭くなるため共振器間の結合が強くなる。そうすると、入力端子と出力端子との間のアイソレーションの低下、および／または、非通過帯域における減衰特性の低下を招く可能性がある。
　実施の形態１のフィルタ装置１００においては、共振器ＲＣ１０と共振器ＲＣ２０との間の領域、かつ、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の領域に、接地端子ＧＮＤに接続されたビアＶＧ５が配置されている。これによって、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間のアイソレーションを確保することができる。さらに、共振器ＲＣ３０，ＲＣ４０に含まれるビアＶ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２と、ビアＶＧ５との位置によって、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合度合いが調整される。
　図６は、フィルタ装置１００において、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合状態を、より詳細に説明するための図である。図６は、図４における誘電体層ＬＹ３の平面図である。図６を参照して、上述のように、ビアＶＧ５は、共振器ＲＣ３０のキャパシタ電極ＰＣ３１と共振器ＲＣ４０のキャパシタ電極ＰＣ４１との間の領域に配置されている。
　共振器ＲＣ３０においては、ビアＶ３１のＸ軸方向の位置はビアＶＧ５の位置よりも負方向に配置されており、ビアＶ３２のＸ軸方向の位置はビアＶＧ５の位置よりも正方向である。また、共振器ＲＣ４０においては、ビアＶ４１のＸ軸方向の位置はビアＶＧ５の位置よりも負方向であり、ビアＶ４２のＸ軸方向の位置はビアＶＧ５の位置よりも正方向である。
　フィルタ装置１００においては、ビアＶ３１およびビアＶ４２を結ぶ経路と、ビアＶ３２およびビアＶ４１を結ぶ経路とが交差する領域に、ビアＶＧ５が配置されている。このような配置により、図６中の破線矢印ＡＲ２３，ＡＲ２４で示される、ビアＶ３１とビアＶ４２との結合、および、ビアＶ３２とビアＶ４１との結合が遮断あるいは弱められる。一方で、ビアＶ３１とビアＶ４１との間の結合（矢印ＡＲ２１）、および、ビアＶ３２とビアＶ４２との間の結合（矢印ＡＲ２２）については、ビアＶＧ５により阻害されない。すなわち、ビアＶＧ５が配置されない場合に比べて、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合が弱められる。したがって、小型化により共振器ＲＣ３０，ＲＣ４０との間の距離が近づいた場合に、ビアＶＧ５によって共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合が調整されるので、非通過帯域における減衰量を確保することが可能となる。
　また、ビアＶＧ５は、共振器ＲＣ１０のビアＶ１１と、共振器ＲＣ２０のビアＶ２１とを結ぶ経路上に配置されている。これによって、共振器ＲＣ１０と共振器ＲＣ２０との結合が遮断される。したがって、共振器ＲＣ１０と共振器ＲＣ２０との間のアイソレーションを確保することができる。
　なお、ビアＶＧ５は、必ずしも本体１１０の中央に配置されなくてもよく、必要とされる各共振器間の結合度合いに応じて、図９においてハッチングされた領域ＲＧ１の任意の位置に配置される。
　（通過特性）
　図７は、本実施の形態１のフィルタ装置１００の通過特性、および、ビアＶＧ５が設けられてない比較例のフィルタ装置の通過特性を示す図である。図７においては、横軸に周波数が示されており、縦軸には挿入損失が示されている。図７において、実線ＬＮ１０は、本実施の形態１のフィルタ装置１００の場合を示しており、破線ＬＮ１１は比較例のフィルタ装置の場合を示している。
　図７に示されるように、本実施の形態１のフィルタ装置１００の場合には、各減衰極における減衰量が比較例に比べて大きくなっており、２４ＧＨｚ付近の減衰極よりも低周波数側、および、３２．５ＧＨｚ付近の減衰極よりも高周波数側において、約５０ｄＢ以上の減衰量を確保することができている。
　以上のように、複数の積層型ＬＣ共振器を含んで構成されたフィルタ装置において、接地端子に接続されたビアが共振器間に配置されていることによって、共振器間の結合度合いが調整される。そのため、フィルタ装置の小型化によって共振器間の距離が狭くなる場合においても、共振器間の結合度合いが強くなってしまうことが抑制される。したがって、フィルタ装置における入出力端子間のアイソレーションを確保するとともに、減衰特性の低下を抑制することが可能となる。
　なお、実施の形態１における「接地電極ＰＧ１，ＰＧ２」は、本開示における「第１接地電極」および「第２接地電極」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「キャパシタ電極ＰＣ１１，ＰＣ２１，ＰＣ３１，ＰＣ４１」の各々は、本開示における「第１キャパシタ電極」に対応する。実施の形態１における「キャパシタ電極ＰＣ１２，ＰＣ２２，ＰＣ３２，ＰＣ４２」の各々は、本開示における「第２キャパシタ電極」に対応する。実施の形態１における「ビアＶ１１，Ｖ２１，Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２」の各々は、本開示における「第１ビア」に対応する。実施の形態１における「共振器ＲＣ１０，ＲＣ２０，ＲＣ３０，ＲＣ４０」は、本開示における「第１共振器」～「第４共振器」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「ビアＶＧ５」は、本開示における「第２ビア」に対応する。実施の形態１における「ビアＶ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２」は、本開示における「第１導体」～「第４導体」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「ビアＶＧ１，ＶＧ２，ＶＧ３，ＶＧ４，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ２２，Ｖ２３」の各々は、本開示における「第３ビア」に対応する。
　［実施の形態２］
　実施の形態２においては、共振器間の領域に、接地端子に接続された複数のビアが配置される場合について説明する。
　図８は、実施の形態２に係るフィルタ装置１００Ａの構造を示す分解斜視図である。フィルタ装置１００Ａにおいては、実施の形態１のフィルタ装置１００のビアＶＧ５に代えて、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の領域に、２つのビアＶＧ６，ＶＧ７が配置されている点が異なっている。なお、図８において、その他の構成は図４のフィルタ装置１００と同様である。図８の説明において、図４と重複する要素についての説明は繰り返さない。
　図８を参照して、ビアＶＧ６は、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の領域において、誘電体層の中心よりも入力端子Ｔ１側にオフセットした位置に配置されている。また、ビアＶＧ７は、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の領域において、誘電体層の中心よりも出力端子Ｔ２側にオフセットした位置に配置されている。そして、ビアＶＧ６，ＶＧ７の各々は、接地電極ＰＧ１，ＰＧ２および接地端子ＧＮＤに接続されている。
　図９は、フィルタ装置１００Ａにおいて、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合状態を説明するための図である。図９は、図８における誘電体層ＬＹ３の平面図である。
　図９を参照して、ビアＶＧ６，ＶＧ７は、共振器ＲＣ３０のキャパシタ電極ＰＣ３１と共振器ＲＣ４０のキャパシタ電極ＰＣ４１との間の領域に配置されている。ビアＶＧ６のＸ軸方向の位置は、ビアＶ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２よりも負方向である。また、ビアＶＧ７のＸ軸方向の位置は、ビアＶ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２よりも正方向である。そのため、フィルタ装置１００Ａの例においては、ビアＶＧ６，ＶＧ７によって、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合、すなわち、ビアＶ３１とビアＶ４１との結合（矢印ＡＲ３１）、ビアＶ３２とビアＶ４１との結合（矢印ＡＲ３２）、ビアＶ３１とビアＶ４２との結合（矢印ＡＲ３３）、およびビアＶ３２とビアＶ４２との結合（矢印ＡＲ３４）は影響をほとんど受けない。
　一方で、共振器ＲＣ１０および共振器ＲＣ２０については、ビアＶ１１とビアＶ２１との間に２つのビアＶＧ６，ＶＧ７が存在するため、共振器ＲＣ１０と共振器ＲＣ２０との結合をさらに低減することができる。したがって、入出力端子間のアイソレーションを向上させることができる。
　なお、図９のビアＶＧ６，ＶＧ７の配置では共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の結合への影響はほとんどないが、ビアＶＧ６，ＶＧ７の位置が図９の位置から中央側にずらされていることによって、ビアＶ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２間の結合度合いは弱くなる。これにより、非通過帯域における減衰量を増加することができる。なお、ビアＶＧ６，ＶＧ７の位置については、所望の通過特性（通過帯域における挿入損失，非通過帯域における減衰量）によって適宜選択される。
　以上のように、接地端子に接続された複数のビアを共振器間に配置する構成においても、当該ビアの配置が調整されることによって、入出力端子間のアイソレーションを確保するとともに、減衰特性の低下を抑制することが可能となる。ビアの数が複数であることによって、より細やかに共振器間の結合状態が調整される。
　なお、実施の形態２における「ビアＶＧ６，ＶＧ７］は、本開示における「第２ビア」に対応する。
　［実施の形態３］
　図１０は、実施の形態３に係るフィルタ装置１００Ｂの等価回路図である。実施の形態３のフィルタ装置１００Ｂにおいては、実施の形態１のフィルタ装置１００と比較すると、共振器ＲＣ１０における入力端子Ｔ１の接続位置、および、共振器ＲＣ２０における出力端子Ｔ２の接続位置が異なっている。なお、フィルタ装置１００Ｂにおいて、フィルタ装置１００と重複する要素の説明は繰り返さない。
　より詳細には、フィルタ装置１００Ｂにおいては、入力端子Ｔ１に接続されたインダクタＬ１は、共振器ＲＣ１０において、キャパシタＣ１１とインダクタＬ１０との間の接続ノードに接続されている。また、出力端子Ｔ２に接続されたインダクタＬ２は、共振器ＲＣ２０において、キャパシタＣ２１とインダクタＬ２０との間の接続ノードに接続されている。
　この場合、図４において入力端子Ｔ１に接続されるビアＶ１は、接地電極ＰＧ２には接続されず、キャパシタ電極ＰＣ１２に接続される。また、出力端子Ｔ２に接続されるビアＶ２は、接地電極ＰＧ２には接続されず、キャパシタ電極ＰＣ２２に接続される。
　このような構成においても、共振器ＲＣ１０と共振器ＲＣ２０との間の領域で、かつ、共振器ＲＣ３０と共振器ＲＣ４０との間の領域に、接地端子ＧＮＤに接続されたビアが配置されていることによって、共振器間の結合度合いが調整される。したがって、フィルタ装置における入出力端子間のアイソレーションを確保するとともに、減衰特性の低下を抑制することが可能となる。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　通信装置、１２　アンテナ、２０　高周波フロントエンド回路、２２，２８　バンドパスフィルタ、２４　増幅器、２６　減衰器、３０　ミキサ、３２　局部発共振器、４０　Ｄ／Ａコンバータ、５０　ＲＦ回路、１００，１００Ａ，１００Ｂ　フィルタ装置、１１０　本体、１１１　上面、１１２　下面、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２　キャパシタ、ＤＭ　方向性マーク、ＧＮＤ　接地端子、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１０～Ｌ１３，Ｌ２０～Ｌ２３，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３４，Ｌ４１，Ｌ４２　インダクタ、ＬＹ１～ＬＹ７　誘電体層、Ｐ１，Ｐ２　平板電極、ＰＣ１１，ＰＣ１２ＰＣ２１，ＰＣ２２，ＰＣ３１，ＰＣ３２，ＰＣ４１，ＰＣ４２　キャパシタ電極、ＰＧ１，ＰＧ２　接地電極、ＲＣ１０～ＲＣ４０　共振器、ＲＧ１　領域、Ｔ１　入力端子、Ｔ２　出力端子、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ１１～Ｖ１３，Ｖ２１～Ｖ２３，Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ４１，Ｖ４２，ＶＧ１～ＶＧ７　ビア。

Claims (9)

  1. 　フィルタ装置であって、
    　本体と、
    　前記本体に設けられた入力端子、出力端子および接地端子と、
    　前記本体の法線方向の異なる位置に配置され、前記接地端子に接続された第１接地電極および第２接地電極と、
    　前記法線方向において前記第１接地電極と前記第２接地電極との間に配置され、互いに電磁界結合する複数の共振器とを備え、
    　前記複数の共振器の各々は、
    　　前記法線方向から前記本体を平面視した場合に、前記第１接地電極と少なくとも一部が重なる第１キャパシタ電極と、
    　　前記法線方向から前記本体を平面視した場合に、前記第２接地電極と少なくとも一部が重なる第２キャパシタ電極と、
    　　前記第１キャパシタ電極と前記第２キャパシタ電極とを接続する第１ビアとを含み、
    　前記複数の共振器は、
    　　前記入力端子に接続された第１共振器と、
    　　前記出力端子に接続された第２共振器と、
    　　前記第１共振器と前記第２共振器との間の領域に配置された第３共振器および第４共振器とを含み、
    　前記フィルタ装置は、
    　前記法線方向から前記本体を平面視した場合に、前記第３共振器と前記第４共振器との間の領域に配置され、前記第１接地電極および前記第２接地電極に接続された第２ビアをさらに備える、フィルタ装置。
  2. 　前記第２ビアは、前記法線方向から前記本体を平面視した場合に、前記第１接地電極および前記第２接地電極が重なる領域に配置される、請求項１に記載のフィルタ装置。
  3. 　前記法線方向から前記本体を平面視した場合に、前記第２ビアは、前記第１共振器の第１ビアと、前記第２共振器の第１ビアとを結ぶ経路上に配置されている、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
  4. 　前記第３共振器の第１ビアは、第１導体および第２導体を含み、
    　前記第４共振器の第１ビアは、第３導体および第４導体を含み、
    　前記第２ビアは、前記第１導体および前記第４導体を結ぶ経路と、前記第２導体および前記第３導体を結ぶ経路とが交差する領域に配置される、請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
  5. 　前記第３共振器の第１ビアは、第１導体および第２導体を含み、
    　前記第４共振器の第１ビアは、第３導体および第４導体を含み、
    　前記第２ビアは、第５導体および第６導体を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
  6. 　前記第１共振器に含まれるインダクタ、および、前記第２共振器に含まれるインダクタは、前記接地端子に接続される、請求項１～５のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
  7. 　前記入力端子および前記出力端子は、前記接地端子に接続される、請求項１～６のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
  8. 　前記本体において、前記本体の外周に沿って配置され、前記接地端子に電気的に接続された複数の第３ビアをさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のフィルタ装置を備えた、高周波フロントエンド回路。
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