JP2004312184A - Dual mode band-pass filter, duplexer and radio communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波〜ミリ波帯の通信機において帯域フィルタとして用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタ、デュアルモード・バンドパスフィルタを用いたデュプレクサ及び無線通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、高周波領域で用いられるバンドパスフィルタとして、デュアルモード・バンドパスフィルタが種々提案されている(下記の非特許文献1など)。
【0003】
非特許文献1に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、円形の共振器パターンの中心に対して中心角90°をなすように入力線路及び出力線路が共振器電極に結合されるように配置されており、かつ入力線路及び出力線路から中心角で135°の位置に先端開放ストリップ線路スタブが設けられ、それによって2つの共振モードが結合されている。
【0004】
また、上記非特許文献1には、正方形の共振器パターンの隣接する2辺の中央部分に入出力線路が結合されており、該2辺がなすコーナー部分と対向するコーナー部分に切欠を設けることにより、2つの共振モードの結合が図られた構造も開示されている。
【0005】
しかしながら、非特許文献1に記載のようなデュアルモード・バンドパスフィルタでは、2つの共振モードの結合を十分大きくすることができず、通過帯域幅を広くすることが困難であった。また、共振器パターンの形状についても制約があり、設計の自由度が低かった。
【0006】
これに対して、下記の特許文献1には、任意形状の共振器電極に貫通孔を形成し、該貫通孔の大きさを調整することにより、共振器電極に生じる2つの共振モードが結合されて、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性が得られる旨が示されている。特許文献1に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器電極の形状の制約がなく、かつ通過帯域幅の拡大を図ることができる。
【0007】
また、下記の特許文献2には、特許文献1に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタと同様に設計の自由度に優れ、所望とする帯域幅を容易に得ることができるデュアルモード・バンドパスフィルタが開示されている。
【0008】
図19及び図20に示すように、特許文献2に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ101では、誘電体基板102の上面102a上に共振器電極103が形成されている。また、誘電体基板102の下面には、全面にグラウンド電極104が形成されている。そして、グラウンド電極104から上方に延びるように、ビアホール電極105,106が形成されている。ビアホール電極105は、その上端が、図20に示すように、誘電体基板102の上面102aには至らないように構成されている。ビアホール電極106も同様に構成されている。ここでは、共振器電極103において生じる2つの共振モードが結合されるように、上記ビアホール電極105,106と共振器電極103との間で構成されるコンデンサが付加されている。
【0009】
【非特許文献1】
「Miniature Dual Mode Microstrip Filter」J.A.Curtis and S.J.Fiedzuisako 1991、IEE MTT−S Digest
【特許文献1】
特開2001−237609号公報
【特許文献2】
特開2002−171107号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献2,3に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器電極の形状の制約がなく、設計の自由度に優れ、かつ所望とする帯域幅を容易に得ることができる。
【0011】
しかしながら、特許文献2に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて、インピーダンス調整を図るために、積層容量により、入出力を結合した場合、入出力結合線路の形状が制限されるという問題があった。すなわち、共振器電極には貫通孔が形成されているため、入出力結合線路と共振器電極とで上記積層容量を得ようとした場合、貫通孔が設けられているため、入出力結合線路の形状に制限があり、かつ十分な大きさの静電容量を得ることができず、インピーダンスを高くすることができないことがあった。
【0012】
他方、特許文献2に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、2つの共振モードのうち一方の共振モードの容量を変化させているため、共振器とグラウンド面が離れているとグラウンド面から延ばすビア電極が長くなり、加工工程を増やす原因となっていた。
【0013】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、加工工程が少なく、設計の自由度に優れ、所望とする帯域幅を容易に得ることができるだけでなく、所望とするインピーダンスを容易に得ることができ、かつ所望とする周波数特性を容易に得ることができるデュアルモード・バンドパスフィルタを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の広い局面によれば、誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた共振器電極と、前記共振器電極に結合された入出力結合回路と、前記共振器電極と誘電体基板の一部を介して対向するように配置されたグラウンド電極とを備え、前記共振器電極に生じる2つの共振モードが結合されるように、前記誘電体基板内において前記共振器電極の少なくとも一方面から該共振器電極に直交するように突出されたビアホール電極とを備えることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタが提供される。
【0015】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのある特定の局面では、前記ビアホール電極が形成されている共振器部分が、残りの共振器電極内に比べて相対的に強い共振電界を生じる。
【0016】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの他の特定の局面では、上記ビアホール電極が複数設けられている。
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器電極の平面形状が、特に限定されないが、例えば、円形、矩形、菱形または多角形とすることができる。
【0017】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのより限定的なある局面では、上記グラウンド電極は、共振器電極の上下に配置された第1,第2のグラウンド電極を有し、それによってトリプレート型の構造を有するデュアルモード・バンドパスフィルタが提供される。
【0018】
本発明に係るデュプレクサは、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを用いて構成されていることを特徴とし、本発明に係る無線通信装置は、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタまたは本発明に従って構成されたデュプレクサを有することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【0020】
図1(a)及び(b)は、本発明の第1の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの平面図及び(a)中のA−A線に沿う断面図である。
デュアルモード・バンドパスフィルタ1は、矩形板状の誘電体基板2を有する。誘電体基板2は、本実施例では、比誘電率(εr=6.27)及び誘電正接(tanδ=0.001)のBa,Al,Siを主成分とする多層セラミック基板により構成されている。もっとも、本実施例及び以下の実施例において誘電体基板2を構成する誘電体材料については特に限定されず、フッ素樹脂のような合成樹脂、Ba,Al,Siを主成分とする適宜の誘電体セラミックスを用いて誘電体基板2を構成することができる。
【0021】
誘電体基板2の寸法についても特に限定されないが、本実施例では、4.5×3.2×1.0mmの寸法とされている。
誘電体基板2内には、共振器電極3が形成されている。図1(c)は、共振器電極3が設けられている部分の平面断面図である。共振器電極3は、円形の形状を有する。本実施例では、共振器電極3は、誘電体基板2を平面視した場合、その中心に円形の共振器電極3の中心が一致するように配置されている。もっとも、共振器電極3は、誘電体基板2を平面視した場合の中心からずれた位置に配置されていてもよい。
【0022】
共振器電極3の寸法は、特に限定されるわけではないが、共振器電極3の半径は1.1mmとされている。
本実施例では、共振器電極3の下面から下方に突出するように、ビアホール電極4が形成されている。ビアホール電極4は、円柱状の形状を有し、その先端が後述のグラウンド電極10には至らないように形成されている。ビアホール電極4の形成位置は、図1(c)に示すように、誘電体基板2の短辺方向において、誘電体基板2の中心から距離xだけずれた位置とされている。本実施例では、距離xは0.8mmとした。
【0023】
また、ビアホール電極4の直径は0.2mm、長さは0.15mmとした。
共振器電極3の上方には、誘電体基板2の一部である誘電体基板層を介して対向するように入出力結合回路5,6が配置されている。図2(b)に示すように、入出力結合回路5,6は、誘電体基板2の端面2c,2dから中央方向に延びるように配置されており、入出力結合回路5,6の先端は誘電体基板の中央領域で隔てられている。
【0024】
入出力結合回路5,6は、共振器電極3と部分的に対向し、容量により共振器電極3に結合されている。
また、誘電体基板2の端面2c,2dには、入出力結合回路5,6に電気的に接続されるように入出力電極7,8が形成されている。入出力電極7,8は、端面2c,2dの中央において上下方向に延びるように形成されている。
【0025】
他方、誘電体基板2内において、入出力結合回路5,6が設けられている位置よりも上方に第1のグラウンド電極9が形成されている。グラウンド電極9は、端面2c,2dには至らないように形成されている。
【0026】
同様に、共振器電極3の下方においても、図2(a)に示す第2のグラウンド電極10が形成されている。第2のグラウンド電極10もまた、端面2c,2dには至らないように形成されている。
【0027】
また、誘電体基板2の一対の側面にもグラウンド電極12,13が形成される。
従って、グラウンド電極9,10,12,13はいずれも誘電体基板2の一部を介して共振器電極3に対向しており、特に、グラウンド電極9,10は誘電体基板層を介して共振器電極3に面対向されている。
【0028】
上記共振器電極3、ビアホール電極4、入出力結合回路5,6、入出力電極7,8及びグラウンド電極9,10,12,13は、適宜の導電性材料で構成されるが、本実施例では、Cuにより構成されている。
【0029】
デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、入出力結合回路5,6の一方と、グラウンド電極9,10との間に入力電圧を印加し、入出力結合回路5,6の他方とグラウンド電極9,10との間で出力が取り出される。この場合、共振器電極3においては、複数の共振モードが生じるが、ビアホール電極4が共振器電極3の中心からずらされた位置に配置されており、ビアホール電極4が設けられている部分の共振電界がビアホール電極4が設けられていない共振器電極部分に比べて強められている。また、上記ビアホール電極4は、2つの共振モードが結合するように配置されているため、該2つの共振モードが結合されて、入出力結合回路5,6の他方とグラウンド電極9,10との間でバンドパスフィルタとしての特性を取り出すことができる。
【0030】
これを、図3を参照して説明する。図3は、本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図である。図3において、一点鎖線は、反射特性を、実線が通過特性を示す。図3から明らかなように、本実施例によれば、28GHz帯で良好な周波数特性を有するデュアルモード・バンドパスフィルタを得られることがわかる。これは、上述したビアホール電極4により共振器電極3における共振電界の分布が部分的に強められ、2つの共振モードが結合したことによると考えられる。
【0031】
本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ1では、上記のように共振器電極3にビアホール電極4を設けるだけで、デュアルモード・バンドパスフィルタを構成することができる。従って、入出力結合回路5,6の結合位置に制約がなく、また共振器電極3の形状についても特に限定されないため、デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、設計の自由度が大幅に高められる。加えて、ビアホール電極4の寸法及び位置を調整することにより、後述の実施例からも明らかなように、帯域幅や周波数特性の異なるデュアルモード・バンドパスフィルタを容易に提供することができる。
【0032】
図4は、本発明の第2の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための正面断面図であり、第1の実施例について示した図1(c)に相当する図であり、共振器電極が構成されている部分の平面断面図である。第2の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ11では、ビアホール電極4の形成位置が、図4に示すように変更されたことを除いては、第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ1と同様に構成されている。
【0033】
すなわち、デュアルモード・バンドパスフィルタ11では、ビアホール電極4の形成位置が、共振器電極3の中心から、誘電体基板2の短辺方向において距離x1、誘電体基板2の長辺方向において距離y1ずらされた位置とされている。ここで、距離x1は0.8mm、距離y1は0.2mmとされている。このようにして構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタ11の周波数特性を図5に示す。なお、図5においては、第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ1の周波数特性も合わせて比較のために示すこととする。
【0034】
図5において、一点鎖線及び実線は、第1のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性及び通過特性をそれぞれ示し、破線B1及び破線B2が第2の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性及び通過特性をそれぞれ示す。
【0035】
図5から明らかなように、ビアホール電極4の形成位置を上記のように変更した場合であっても、第1の実施例の場合と同様に、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性を得ることができ、かつビアホール電極4の位置の調整により周波数特性を変更し得ることがわかる。
【0036】
図6は、本発明の第3の実施例に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの平面断面図であり、第1の実施例について示した図1(c)に相当する図である。第3の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ21では、共振器電極3の下面から複数のビアホール電極4a,4bが下方に突出するように形成されている。本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタ1では、このように複数のビアホール電極4a,4bが共振器電極3の下面から下方に突出するように設けられてもよい。
【0037】
図7は、第3の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ21の周波数特性と、第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ1の周波数特性を示す図である。一点鎖線及び実線は、第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ1の反射特性及び通過特性を示し、破線C1,C2が、第3の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ21の反射特性及び通過特性を示す。
【0038】
上記のように、本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、ビアホール電極の形成によりデュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性を得ることができるが、該ビアホール電極4の形成位置をずらせることにより周波数特性を様々に変更することができる。これを、図8〜図10を参照して説明する。
【0039】
第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ1において、図8に示すようにビアホール電極4の共振器電極3の中心からの誘電体基板2の短辺方向距離x3を0、0.4mm及び0.8mmとされている3種類のデュアルモード・バンドパスフィルタを作製した。図9及び図10は、このようにして得られた3種類のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性及び通過特性をそれぞれ示す図である。
【0040】
図9及び図10から明らかなように、ビアホール電極4を誘電体基板2の中心から誘電体基板2の短辺方向に沿ってずらせていくことにより、帯域幅が変化し、距離x3が大きくなる程帯域幅が広くなることがわかる。従って、ビアホール電極4を、共振器電極3の中心から誘電体基板2の短辺方向に沿ってずらせることにより、帯域幅を容易に調整し得ることがわかる。
【0041】
デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、ビアホール電極4の断面の大きさを変化させることによっても、周波数を調整することができる。これを図11から図13を参照して説明する。図11に示すように、デュアルモード・バンドパスフィルタ1において、ビアホール電極4を共振器電極3の中心に配置し、該ビアホール電極4の直径Rを0.1mm、0.2mm、0.3mm及び0.4mmとした4種類のデュアルモード・バンドパスフィルタを作製した。図12及び図13は、上記のようにして作製された4種類のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性及び通過特性をそれぞれ示す。
【0042】
図12及び図13から明らかなように、ビアホール電極4の直径を大きくしていくと、フィルタの中心周波数が高くなることがわかる。すなわち、ビアホール電極4の断面積を大きくすることにより、フィルタの中心周波数を高めるように周波数調整を行い得ることがわかる。
【0043】
また、デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、ビアホール電極4の長さを調整することによっても、周波数調整を行うことができる。図14(a)及び(b)に示すように、デュアルモード・バンドパスフィルタ1において、ビアホール電極4を共振器電極3の中心に配置し、かつビアホール電極4の長さ、すなわち、ビアホール電極4の共振器電極3の下面からビアホール電極4の先端までの長さzを、0.125、0.15及び0.175mmとされた3種類のデュアルモード・バンドパスフィルタ1を作製した。図15及び図16は、このようにして構成された3種類のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性及び通過特性をそれぞれ示す図である。図15及び図16から明らかなように、ビアホール電極4の長さZを長くすることにより、帯域幅を広げ得ることがわかる。
【0044】
上述した図8〜図16から明らかなように、デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、ビアホール電極4の共振器電極3に対する位置、ビアホール電極4の直径及びビアホール電極4の長さ等を変更することにより、デュアルモード・バンドパスフィルタ1として、様々な中心周波数や帯域幅のデュアルモード・バンドパスフィルタを容易に構成し得ることがわかる。
【0045】
また、前述した第3の実施例から明らかなように、複数のビアホール電極4a,4bを設けることによっても、様々な周波数特性を有するバンドパスフィルタを容易に提供し得ることがわかる。
【0046】
なお、上述した実施例及び実験例では、共振器電極3は円形の形状とされていたが、図17(a)及び(b)に示すように、三角形または五角形などの多角形状の共振器電極31,32を用いてもよく、共振器電極3の平面形状は特に限定されず、周縁が不規則な形状を有するように共振器電極を構成してもよい。
【0047】
また、ビアホール電極4の横断面形状についても円形に限らず、矩形等の適宜の形状とすることができる。
さらに、デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、共振器電極3の下面にビアホール電極4が接合されていたが、共振器電極3の上面に共振器電極3と直交する方向に延びるビアホール電極を設けてもよい。また、共振器電極3の上面及び下面の双方において、共振器電極3と直交する方向に延びるビアホール電極を設けてもよい。
【0048】
さらに、入出力結合回路5,6については、共振器電極3と同じ高さ位置において共振器電極3と隔てられて配置されてもよい。
デュアルモード・バンドパスフィルタ1では、共振器電極3の上方及び下方にグラウンド電極9,10が形成され、トリプレート構造とされていたが、第1,第2のグラウンド電極は誘電体基板2の上面2a及び下面2bにそれぞれ形成されていてもよい。
【0049】
次に、本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタを用いたデュプレクサ及び無線通信装置の実施例を、図18を参照して説明する。
図18は、上記デュアルモード・バンドパスフィルタを用いたデュプレクサDPXを有する無線通信装置300の要部を示すブロック図である。
【0050】
本実施例のデュプレクサDPXは、本発明にしたがって構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタからなる第1,第2のバンドパスフィルタBPF1,BPF2を有する。第1,第2のバンドパスフィルタBPF1,BPF2の一端が、それぞれ、デュプレクサDPXの第1,第2のポートP1,P2に接続されており、バンドパスフィルタBPF1,BPF2の他端が共通接続され、デュプレクサDPXの第3のポートP3に接続されている。
【0051】
また、第1のポートP1は、送信部TXに接続され、第2のポートP2は、受信部RXに接続されている。さらに、デュプレクサDPXの第3のポートP3は、アンテナANTに接続されている。
【0052】
本実施例のデュプレクサでは、本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタからなる第1,第2のバンドパスフィルタBPF1,BPF2を有するので、設計の自由度に優れ、所望とする帯域幅を容易に得ることができる。また、無線通信装置300では、上記デュプレクサDPXを有するため、通信品質を容易に高めることができる。
【0053】
【発明の効果】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、誘電体基板内に共振器電極が配置されており、該共振器電極の2つの共振モードが結合するように共振器電極の少なくとも一方面から共振器電極に直交するようにビアホール電極が配置されており、それによって2つの共振モードが結合されてデュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性が得られている。従って、入出力結合回路の共振器電極に対する結合点の制約が少なく、またビアホール電極の数、形成位置、寸法等を変更することにより様々な帯域幅及び中心周波数のデュアルモード・バンドパスフィルタを容易に構成することができる。
【0054】
よって、本発明によれば、設計の自由度が大幅に高められるだけでなく、所望とする帯域幅及び中心周波数のデュアルモード・バンドパスフィルタを容易に提供することが可能となる。
【0055】
上記ビアホール電極が複数設けられている場合には、複数のビアホール電極の数、位置及び寸法を調整することにより、より一層様々な周波数特性のデュアルモード・バンドパスフィルタを提供することが可能となる。共振器電極と誘電体基板の一部を介して対向するように配置されたグラウンド電極がさらに備えられている場合には、グラウンド電極で囲まれた部分に共振電界を効果的に閉じ込めることができる。
【0056】
特に、グラウンド電極が共振器の上下に配置された第1,第2のグラウンド電極を有する場合には、本発明に従ってトリプレート構造のデュアルモード・バンドパスフィルタを提供することができる。
【0057】
本発明に係るデュプレクサでは、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを備えるため、設計の自由度が高められており、所望とする帯域幅等の周波数特性を容易に得ることができる。
【0058】
また、本発明に係る無線通信装置では、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタまたはデュプレクサを有するため、設計の自由度で優れており、所望とする周波数特性を容易に得ることができ、通信品質を容易に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの平面図、(b)は(a)におけるA−A線に沿う断面図、(c)は共振器電極が形成されている部分の拡大平面断面図。
【図2】(a)は第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの第1のグラウンド電極の形状を示すための模式的平面断面図、(b)は入出力結合回路が設けられている部分の平面断面図、(c)は共振器電極が設けられている高さ位置の平面断面図、(d)下方の第2のグラウンド電極の形状を示すための模式的平面断面図。
【図3】第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図4】第2の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための模式的平面断面図。
【図5】第2の実施例及び第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図6】第3の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための模式的平面断面図。
【図7】第3の実施例及び第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図8】第1の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおいてビアホール電極の位置を変化させた構造を説明するための模式的平面断面図。
【図9】ビアホール電極の位置を誘電体基板の短辺方向においてずらせた場合の反射特性の変化を示す図。
【図10】ビアホール電極の位置を誘電体基板の短辺方向においてずらせた場合の通過特性の変化を示す図。
【図11】ビアホール電極の直径を変化させた構造を説明するための模式的平面断面図。
【図12】ビアホール電極の直径を変化させた場合の反射特性の変化を示す図。
【図13】ビアホール電極の直径を変化させた場合の通過特性の変化を示す図。
【図14】(a)及び(b)は、ビアホール電極の長さを変化させた構造を説明するための模式的平面断面図及び模式的正面断面図。
【図15】ビアホール電極の長さを変化させた場合の反射特性の変化を示す図。
【図16】ビアホール電極の長さを変化させた場合の通過特性の変化を示す図。
【図17】(a)及び(b)は、それぞれ、共振器電極の平面形状の変形例を説明するための模式的平面図。
【図18】本発明に従って構成されたデュプレクサが組み込まれた無線通信装置を説明するための概略ブロック図。
【図19】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの一例を説明するための斜視図。
【図20】図19に示したデュアルモード・バンドパスフィルタの要部を示す模式的正面断面図。
【符号の説明】
1…デュアルモード・バンドパスフィルタ
2…誘電体基板
2a…上面
2b…下面
2c,2d…端面
2e,2f…側面
3…共振器電極
4…ビアホール電極
4a,4b…ビアホール電極
5,6…入出力結合回路
7,8…入出力電極
9,10…第1,第2のグラウンド電極
11…デュアルモード・バンドパスフィルタ
12,13…グラウンド電極
21…デュアルモード・バンドパスフィルタ
31,32…共振器電極
300…無線通信装置
DPX…デュプレクサ
P1〜P3…第1〜第3のポート
BPF1,BPF2…第1,第2のバンドパスフィルタ
ANT…アンテナ
RX…受信部
TX…送信部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dual mode bandpass filter used as a band filter in a communication device in a microwave to millimeter wave band, a duplexer using the dual mode bandpass filter, and a wireless communication device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of dual-mode bandpass filters have been proposed as bandpass filters used in a high-frequency region (see Non-Patent
[0003]
In the dual-mode bandpass filter described in Non-Patent
[0004]
In the above-mentioned Non-Patent
[0005]
However, in the dual-mode bandpass filter as described in
[0006]
On the other hand, in the following
[0007]
[0008]
As shown in FIGS. 19 and 20, in a dual mode bandpass filter 101 described in
[0009]
[Non-patent document 1]
"Miniature Dual Mode Microstrip Filter," J. Am. A. Curtis and S.M. J. Fiedzuisako 1991, IEEE MTT-S Digest
[Patent Document 1]
JP 2001-237609 A
[Patent Document 2]
JP-A-2002-171107
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the dual mode bandpass filters described in
[0011]
However, in the dual-mode bandpass filter described in
[0012]
On the other hand, in the dual-mode bandpass filter described in
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, to reduce the number of processing steps, to provide a high degree of freedom in design, to easily obtain a desired bandwidth, and to easily obtain a desired impedance. An object of the present invention is to provide a dual-mode bandpass filter that can obtain desired frequency characteristics easily.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to a broad aspect of the present invention, a dielectric substrate, a resonator electrode provided on the dielectric substrate, an input / output coupling circuit coupled to the resonator electrode, and a resonator electrode and a dielectric substrate A ground electrode disposed so as to face through a part thereof, so that two resonance modes generated in the resonator electrode are coupled from each other from at least one surface of the resonator electrode in the dielectric substrate. A dual-mode bandpass filter, comprising: a via-hole electrode protruding orthogonally to the resonator electrode.
[0015]
In a specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, the resonator portion where the via hole electrode is formed generates a relatively strong resonance electric field as compared with the remaining resonator electrodes.
[0016]
In another specific aspect of the dual mode bandpass filter according to the present invention, a plurality of the via hole electrodes are provided.
In the dual mode bandpass filter according to the present invention, the planar shape of the resonator electrode is not particularly limited, but may be, for example, a circle, a rectangle, a rhombus, or a polygon.
[0017]
In one more specific aspect of the dual-mode bandpass filter according to the present invention, the ground electrode has first and second ground electrodes disposed above and below a resonator electrode, thereby forming a triplate type filter. Is provided.
[0018]
The duplexer according to the present invention is characterized in that it is configured using a dual-mode bandpass filter configured according to the present invention, and the wireless communication device according to the present invention includes a dual-mode band configured according to the present invention. It has a pass filter or a duplexer constructed according to the invention.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
[0020]
FIGS. 1A and 1B are a plan view of a dual mode bandpass filter according to a first embodiment of the present invention and a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
The dual-
[0021]
The dimensions of the
A
[0022]
The dimensions of the
In this embodiment, the via-
[0023]
The diameter of the via
Above the
[0024]
The input /
Input /
[0025]
On the other hand, in the
[0026]
Similarly, a
[0027]
Therefore, all of the
[0028]
The
[0029]
In the dual-
[0030]
This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating frequency characteristics of the dual mode bandpass filter of the present embodiment. In FIG. 3, the dashed line indicates the reflection characteristics, and the solid line indicates the transmission characteristics. As is clear from FIG. 3, according to the present embodiment, it is possible to obtain a dual-mode bandpass filter having good frequency characteristics in the 28 GHz band. It is considered that this is because the distribution of the resonance electric field in the
[0031]
In the dual-
[0032]
FIG. 4 is a front sectional view for explaining a dual mode bandpass filter according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram corresponding to FIG. 1 (c) showing the first embodiment. FIG. 3 is a plan sectional view of a portion where a resonator electrode is formed. In the dual
[0033]
That is, in the dual-
[0034]
In FIG. 5, the dashed line and the solid line show the reflection characteristics and the pass characteristics of the first dual mode bandpass filter, respectively, and the broken lines B1 and B2 show the reflection characteristics of the dual mode bandpass filter of the second embodiment. And transmission characteristics.
[0035]
As is clear from FIG. 5, even when the formation position of the via
[0036]
FIG. 6 is a plan sectional view of a dual-mode bandpass filter according to a third embodiment of the present invention, and is a diagram corresponding to FIG. 1C shown for the first embodiment. In the dual-
[0037]
FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of the dual
[0038]
As described above, in the dual mode bandpass filter of the present invention, the characteristics as a dual mode bandpass filter can be obtained by forming the via hole electrode. The characteristics can be changed in various ways. This will be described with reference to FIGS.
[0039]
In the dual
[0040]
As is clear from FIGS. 9 and 10, by shifting the via
[0041]
In the dual
[0042]
As is clear from FIGS. 12 and 13, it is understood that the center frequency of the filter increases as the diameter of the via
[0043]
In the dual-
[0044]
As apparent from FIGS. 8 to 16 described above, in the dual
[0045]
Further, as is apparent from the third embodiment described above, it can be seen that bandpass filters having various frequency characteristics can be easily provided by providing a plurality of via
[0046]
In the above-described embodiment and experimental example, the
[0047]
Also, the cross-sectional shape of the via
Further, in the dual-
[0048]
Further, the input /
In the dual
[0049]
Next, an embodiment of a duplexer and a wireless communication device using a dual mode bandpass filter according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 18 is a block diagram showing a main part of a
[0050]
The duplexer DPX of the present embodiment has first and second bandpass filters BPF1 and BPF2 composed of dual mode bandpass filters configured according to the present invention. One ends of the first and second bandpass filters BPF1 and BPF2 are connected to the first and second ports P1 and P2 of the duplexer DPX, respectively, and the other ends of the bandpass filters BPF1 and BPF2 are commonly connected. , And the third port P3 of the duplexer DPX.
[0051]
Further, the first port P1 is connected to the transmitting unit TX, and the second port P2 is connected to the receiving unit RX. Further, the third port P3 of the duplexer DPX is connected to the antenna ANT.
[0052]
The duplexer of the present embodiment has the first and second band-pass filters BPF1 and BPF2 composed of the dual-mode band-pass filter of the present invention, so that the duplexer is excellent in design flexibility and easily obtains a desired bandwidth. be able to. In addition, since the
[0053]
【The invention's effect】
In the dual-mode bandpass filter according to the present invention, the resonator electrode is disposed in the dielectric substrate, and the resonator electrode is provided from at least one surface of the resonator electrode so that two resonance modes of the resonator electrode are coupled. A via-hole electrode is arranged so as to be orthogonal to the electrode, whereby two resonance modes are coupled to obtain a characteristic as a dual-mode bandpass filter. Therefore, there are few restrictions on the coupling point of the input / output coupling circuit to the resonator electrode, and by changing the number, formation position, dimensions, etc. of the via-hole electrodes, a dual-mode bandpass filter with various bandwidths and center frequencies can be easily formed. Can be configured.
[0054]
Therefore, according to the present invention, not only the degree of freedom in design can be greatly increased, but also a dual mode bandpass filter having a desired bandwidth and center frequency can be easily provided.
[0055]
In the case where a plurality of the via hole electrodes are provided, it is possible to provide a dual mode bandpass filter having further various frequency characteristics by adjusting the number, position, and size of the plurality of via hole electrodes. . When a ground electrode is further provided so as to face the resonator electrode via a part of the dielectric substrate, the resonance electric field can be effectively confined in a portion surrounded by the ground electrode. .
[0056]
In particular, when the ground electrode has the first and second ground electrodes arranged above and below the resonator, a dual-mode bandpass filter having a triplate structure can be provided according to the present invention.
[0057]
Since the duplexer according to the present invention includes the dual-mode bandpass filter configured according to the present invention, the degree of freedom in design is increased, and a desired frequency characteristic such as a bandwidth can be easily obtained.
[0058]
Further, since the wireless communication device according to the present invention has the dual-mode bandpass filter or the duplexer configured according to the present invention, the wireless communication device is excellent in design flexibility and can easily obtain a desired frequency characteristic. The communication quality can be easily increased.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view of a dual mode bandpass filter according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional plan view of a portion where an electrode is formed.
FIG. 2A is a schematic plan sectional view showing a shape of a first ground electrode of the dual mode bandpass filter according to the first embodiment, and FIG. 2B is provided with an input / output coupling circuit. (C) is a plan sectional view at a height position where a resonator electrode is provided, and (d) is a schematic plan sectional view showing a shape of a lower second ground electrode.
FIG. 3 is a diagram illustrating frequency characteristics of the dual mode bandpass filter according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic plan sectional view illustrating a dual mode bandpass filter according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of the dual mode bandpass filters according to the second embodiment and the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic plan sectional view illustrating a dual mode bandpass filter according to a third embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating frequency characteristics of the dual mode bandpass filters according to the third embodiment and the first embodiment.
FIG. 8 is a schematic plan sectional view illustrating a structure in which the position of a via-hole electrode is changed in the dual mode bandpass filter of the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a change in reflection characteristics when a position of a via hole electrode is shifted in a short side direction of a dielectric substrate.
FIG. 10 is a diagram showing a change in transmission characteristics when a position of a via hole electrode is shifted in a short side direction of a dielectric substrate.
FIG. 11 is a schematic plan sectional view illustrating a structure in which the diameter of a via hole electrode is changed.
FIG. 12 is a diagram showing a change in reflection characteristics when the diameter of a via hole electrode is changed.
FIG. 13 is a diagram showing a change in transmission characteristics when the diameter of a via hole electrode is changed.
14A and 14B are a schematic plan sectional view and a schematic front sectional view for explaining a structure in which the length of a via hole electrode is changed.
FIG. 15 is a diagram showing a change in reflection characteristics when the length of a via hole electrode is changed.
FIG. 16 is a diagram showing a change in transmission characteristics when the length of a via hole electrode is changed.
FIGS. 17A and 17B are schematic plan views for explaining a modification of the planar shape of the resonator electrode.
FIG. 18 is a schematic block diagram illustrating a wireless communication device incorporating a duplexer configured according to the present invention.
FIG. 19 is a perspective view illustrating an example of a conventional dual mode bandpass filter.
FIG. 20 is a schematic front sectional view showing a main part of the dual mode bandpass filter shown in FIG. 19;
[Explanation of symbols]
1: Dual mode bandpass filter
2. Dielectric substrate
2a ... upper surface
2b ... lower surface
2c, 2d ... end face
2e, 2f ... side surface
3. Resonator electrode
4: Via hole electrode
4a, 4b ... via hole electrode
5, 6 ... I / O coupling circuit
7, 8 ... input / output electrodes
9, 10 ... first and second ground electrodes
11 ... Dual mode band pass filter
12, 13 ... ground electrode
21 ... Dual mode bandpass filter
31, 32 ... resonator electrodes
300 wireless communication device
DPX ... Duplexer
P1 to P3: first to third ports
BPF1, BPF2 ... First and second bandpass filters
ANT ... antenna
RX: Receiver
TX ... transmission unit
Claims (7)
前記誘電体基板に設けられた共振器電極と、
前記共振器電極に結合された入出力結合回路と、
前記共振器電極と誘電体基板の一部を介して対向するように配置されたグラウンド電極を備え、
前記共振器電極に生じる2つの共振モードが結合するように、前記誘電体基板内において前記共振器電極の少なくとも一方面から該共振器電極に直交するように突出されたビアホール電極とを備えることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタ。A dielectric substrate;
A resonator electrode provided on the dielectric substrate,
An input / output coupling circuit coupled to the resonator electrode;
A ground electrode disposed so as to face the resonator electrode through a part of the dielectric substrate,
A via hole electrode protruding from at least one surface of the resonator electrode so as to be orthogonal to the resonator electrode in the dielectric substrate so that two resonance modes generated in the resonator electrode are coupled. Features a dual-mode bandpass filter.
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