JP4901823B2 - Filter device, wireless communication module and wireless communication device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、例えば携帯電話、無線LAN(Local Area Network)、UWB(Ultra Wide Band)等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用されるフィルタ装置に関するものである。 The present invention relates to a filter device used in, for example, a wireless communication device such as a mobile phone, a wireless LAN (Local Area Network), and a UWB (Ultra Wide Band), and other various communication devices.
近年、携帯電話機や無線LAN等の様々な用途で無線通信機器が用いられるようになっており、各無線通信機器において使用される周波数が互いに近くなっていることから、これらの無線通信機器には、所望周波数帯域の信号のみを選択的に通過させるとともに、通過帯域の低周波側および高周波側に近接した信号帯域における不所望信号の混入を防止して良質の通信を行ない得るようにするために、通過周波数帯域の低周波側および高周波側の減衰帯域にそれぞれ減衰極を備えた帯域通過特性を有するフィルタ装置が搭載されている。 In recent years, wireless communication devices have been used in various applications such as mobile phones and wireless LANs, and the frequencies used in each wireless communication device are close to each other. In order to selectively pass only signals in the desired frequency band, and to prevent unwanted signals from being mixed in the signal band close to the low frequency side and high frequency side of the pass band so that high quality communication can be performed. A filter device having band pass characteristics having attenuation poles in the low frequency side and high frequency side attenuation bands of the pass frequency band is mounted.
情報伝送容量の増加に伴い、無線通信機器は使用可能な周波数帯域において、高周波化と広帯域化とで利用帯域幅を拡張して情報伝送容量を確保するようになってきている。そのため、通過帯域が広く、通過帯域の近傍に減衰極を有する(急峻な減衰特性を有する)フィルタ装置が求められるようになってきている。また、無線通信機器に対する小型化薄型化の要求により、複数の誘電体と電極とを積層したフィルタ装置が採用されている。 Along with the increase in information transmission capacity, wireless communication devices have secured the information transmission capacity by expanding the use bandwidth by increasing the frequency and bandwidth in the usable frequency band. Therefore, a filter device having a wide pass band and having an attenuation pole in the vicinity of the pass band (having a steep attenuation characteristic) has been demanded. In addition, a filter device in which a plurality of dielectrics and electrodes are stacked is employed in response to a demand for miniaturization and thinning of wireless communication devices.
従来のフィルタ装置として、図15に分解斜視図で示すような、多数の誘電体シート11aが積層・接合されて焼結一体化されている誘電体チップ11の内部に、短絡端と開放端とが互い違いとなるインターデジタル型に配置された複数の共振器内導体13と内挿入出力電極15b・16bとが埋設され、誘電体チップ11の外面には、共振器外導体12aと外部入出力電極15a・16aとが設けられているストリップ線路型の積層誘電体フィルタにおいて、共振器内導体13a・13dの短絡端と開放端とが互い違いとなるインターデジタル型であり、隣接する共振器内導体13a・13dの短絡端近傍の共振器外導体12a・12a間を繋ぐ短絡端接続パターン14が埋設されたものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。これによれば、短絡端接続パターン14を形成する層の位置や、パターン幅などのパターン形状を変えることにより、通過帯域付近の任意の周波数に減衰極を設定し、急峻な減衰特性を得ることができるというものである。
近年、新しい通信手段として着目されているUWBは、10m程度の短い距離において広い周波数帯域を使用して大容量のデータ転送を実現するものであり、例えば米国FCC(Federal Communication Commision)の規定によると3.1〜10.6GHzという非常に広い周波数帯域を使用する計画となっている。そして、日本では、無線LANのIEEE802.11.aにおいて使用される5.15GHz〜5.25GHzを避ける形で、3.4GHz〜4.8GHz程度の帯域を使用するローバンドと7.25GHz〜10.25GHz程度の帯域を使用するハイバンドとに分割された規格が立案されている。このため、ローバンド用のフィルタであれば、3.4GHz〜4.8GHz程度の広い帯域を使用する(通過させる)のに対してわずかに0.35GHzしか離れていない5.15GHzでは減衰するという非常に急峻な減衰特性が求められている。 In recent years, UWB, which has been attracting attention as a new communication means, realizes large-capacity data transfer using a wide frequency band in a short distance of about 10 m. For example, according to US FCC (Federal Communication Commission) regulations It is planned to use a very wide frequency band of 3.1 to 10.6 GHz. In Japan, wireless LAN IEEE802.11. Dividing into a low band using a band of about 3.4 GHz to 4.8 GHz and a high band using a band of about 7.25 GHz to 10.25 GHz, avoiding 5.15 GHz to 5.25 GHz used in a. Standards have been drafted. For this reason, a low-band filter uses (passes) a wide band of about 3.4 GHz to 4.8 GHz, but attenuates at 5.15 GHz, which is only 0.35 GHz away. Therefore, a steep attenuation characteristic is required.
しかしながら、従来のフィルタ装置では、通過帯域よりも低域側または高域側にそれぞれ1つの減衰極を発生させることしかできないため、例えばUWBのローバンドのような広い通過帯域の両側で急峻に減衰する極を形成すると、この減衰極よりさらに高周波側および低周波側に減衰特性の跳ね上がりのある減衰特性となってしまうので、通過帯域の高周波側の無線LANで使用する帯域における減衰量が十分ではなく、その無線LANと干渉してしまうという問題があった。 However, in the conventional filter device, only one attenuation pole can be generated on each of the low band side and the high band side from the pass band, and therefore, the filter apparatus attenuates steeply on both sides of a wide pass band such as a UWB low band. When the pole is formed, the attenuation characteristic has a jumping of the attenuation characteristic on the high frequency side and the low frequency side further than the attenuation pole. Therefore, the attenuation amount in the band used in the wireless LAN on the high frequency side of the pass band is not sufficient. There was a problem of interference with the wireless LAN.
本発明は、上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、通過帯域よりも低域側および高域側に減衰極をより急峻に発生させることができ、かつ通過帯域よりも低域側および高域側の減衰量が充分に確保できる、例えばUWBにも用いることのできるフィルタ装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, and its purpose is to make it possible to generate attenuation poles more steeply on the low-frequency side and the high-frequency side than the passband, and more easily than the passband. Another object of the present invention is to provide a filter device that can sufficiently secure the attenuation amount on the low-frequency side and the high-frequency side, and can also be used for, for example, UWB.
本発明のフィルタ装置は、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の第1の端部に配置された第1の基準電極と、前記積層体の第2の端部に配置された第2の基準電極と、前記積層体内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である3つ以上の複数の共振器電極と、前記共振器電極よりも前記第1の端部側に配置され、前記誘電体層を挟んで一端が初段の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに、この対向する前記共振器電極の短絡端に電気的に接続され、他端が最終段の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに、この対向する前記共振器電極の短絡端に電気的に接続された結合電極と、前記初段の共振器電極に信号を入力するための入力端子と、前記最終段の共振器電極から信号を出力するための出力端子とを具備し、前記結合電極が、前記一端と前記他端との間に接地する分岐部を有することを特徴とするものである。 The filter device according to the present invention includes a laminate in which a plurality of dielectric layers are laminated, a first reference electrode disposed at a first end of the laminate, and a second end of the laminate. Are arranged side by side in a plan view so as to be electromagnetically coupled to each other in the stacked body, and each of the second reference electrodes is arranged in a short circuit end and the other end is an open end. The resonator electrode is disposed closer to the first end than the resonator electrode, and one end of the resonator electrode is opposed to the short-circuited end of the first-stage resonator electrode across the dielectric layer. A coupling electrically connected to the short-circuited end of the resonator electrode, the other end facing the short-circuited end of the resonator electrode at the final stage and electrically connected to the short-circuited end of the opposed resonator electrode An electrode and an input terminal for inputting a signal to the first-stage resonator electrode An output terminal for outputting a signal from the last-stage resonator electrode, and the coupling electrode has a branching portion that is grounded between the one end and the other end. .
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記結合電極が前記第1の基準電極及び前記第2の基準電極の少なくとも一方に電気的に接続される接地強化部を有することが好ましい。 Moreover, the filter device of the present invention preferably has a ground reinforcement portion in which the coupling electrode is electrically connected to at least one of the first reference electrode and the second reference electrode in the above configuration.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記共振器電極を平面視した場合に、複数の前記共振器電極を取り囲むように内部基準電極が形成されていることが好ましい。 In the filter device of the present invention, in the above configuration, it is preferable that an internal reference electrode is formed so as to surround the plurality of resonator electrodes when the resonator electrodes are viewed in plan.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記共振器電極は4個以上であり、前記接地強化部は、初段および最終段の前記共振器電極以外の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに短絡端に電気的に接続されることが好ましい。 In the filter device according to the present invention, the number of the resonator electrodes is four or more in the configuration described above, and the ground reinforcement portion includes a short-circuit end portion of the resonator electrode other than the resonator electrodes at the first stage and the final stage. It is preferable to be opposed and electrically connected to the short-circuit end.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記接地強化部は、前記結合電極が配置された前記誘電体層間において平面視で前記共振器電極の外側に分岐して引き出されて前記内部基準電極に沿って形成されていることが好ましい。 In the filter device according to the present invention, in the configuration described above, the ground reinforcing portion is branched out to the outside of the resonator electrode in a plan view between the dielectric layers in which the coupling electrodes are arranged, and is pulled out to the internal reference. It is preferably formed along the electrodes.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記接地強化部は、前記第1の基準電極または前記内部基準電極と対向する基準電極対向部を有することを特徴とするものである。 The filter device according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the ground reinforcing portion has a reference electrode facing portion facing the first reference electrode or the internal reference electrode.
また、本発明のフィルタ装置は、上記各構成において、前記第1の基準電極と前記共振器電極との間において前記誘電体層を挟んで前記第1の基準電極と対向するとともに、複数の前記共振器電極の開放端にそれぞれ電気的に接続された複数の容量電極を有することが好ましい。 The filter device according to the present invention may be configured such that, in each of the above configurations, the first reference electrode is opposed to the first reference electrode with the dielectric layer interposed between the first reference electrode and the resonator electrode. It is preferable to have a plurality of capacitive electrodes electrically connected to the open ends of the resonator electrodes.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記共振器電極を平面視した場合に、複数の前記共振器電極を取り囲むように内部基準電極が形成され、前記容量電極の一部が前記誘電体層を挟んで前記内部基準電極と対向するように配置されていることが好ましい。 In the filter device according to the present invention, in the above configuration, when the resonator electrode is viewed in plan, an internal reference electrode is formed so as to surround the plurality of resonator electrodes, and a part of the capacitor electrode is the dielectric electrode. It is preferable to dispose the body layer so as to face the internal reference electrode.
また、本発明のフィルタ装置は、上記各構成において、前記入力端子は、初段の前記共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで初段の前記共振器電極と対向するように前記共振器電極よりも前記第2の端部側に配置されて初段の前記共振器電極と電磁界結合する内部入力端子と、前記積層体の外表面に形成され、前記内部入力端子に初段の前記共振器電極の前記開放端側で接続された外部入力端子とを具備し、前記出力端子は、最終段の前記共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで最終段の前記共振器電極と対向するように前記共振器電極よりも前記第2の端部側に配置されて最終段の前記共振器電極と電磁界結合する内部出力端子と、前記積層体の外表面に形成され、前記内部出力端子に前記共振器電極の最終段の前記開放端側で接続された外部出力端子とを具備していることが好ましい。 In the filter device of the present invention, in each of the above configurations, the input terminal has a shape along the first-stage resonator electrode, and is opposed to the first-stage resonator electrode with the dielectric layer interposed therebetween. An internal input terminal that is disposed closer to the second end than the resonator electrode and electromagnetically couples with the first-stage resonator electrode, and is formed on the outer surface of the laminate, and the first-stage the input terminal is connected to the internal input terminal. An external input terminal connected on the open end side of the resonator electrode, and the output terminal has a shape along the resonator electrode of the final stage, and the resonance of the final stage across the dielectric layer An internal output terminal that is disposed on the second end side of the resonator electrode so as to face the resonator electrode and electromagnetically couples with the final-stage resonator electrode, and is formed on the outer surface of the laminate. The final stage of the resonator electrode is connected to the internal output terminal. It is preferable that the and a connected external output terminal in Hotan side.
また、本発明のフィルタ装置は、上記各構成において、前記共振器電極間以外の前記積層体内において前記共振器電極の1つと電磁界結合するように配置され、一方端が短絡端で他方端が開放端である少なくとも1つの減衰共振器電極を有することが好ましい。 Moreover, the filter device of the present invention is arranged in the above-described configuration so as to be electromagnetically coupled to one of the resonator electrodes in the stacked body other than between the resonator electrodes, one end being a short-circuited end and the other end being It is preferred to have at least one damped resonator electrode that is open-ended.
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において、前記減衰共振器電極は前記開放端が複数に分岐した形状であり、前記短絡端から分岐した前記開放端の各先端までの長さがそれぞれ異なることが好ましい。 In the filter device according to the present invention, in the above configuration, the damped resonator electrode has a shape in which the open end is branched into a plurality, and the length from the short-circuited end to each tip of the open end is different. It is preferable.
また、本発明のフィルタ装置は、上記各構成において、前記共振器電極を第1の共振器電極とした場合に、前記積層体内における前記第1の共振器電極よりも前記第2の端部側であって前記誘電体層を介して配置され、互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である複数の第2の共振器電極をさらに備えることが好ましい。 In the filter device according to the present invention, in each of the above configurations, when the resonator electrode is a first resonator electrode, the second resonator is closer to the second end than the first resonator electrode in the stacked body. A plurality of second resonator electrodes arranged through the dielectric layer and arranged side by side in plan view so as to be electromagnetically coupled to each other, each having one end short-circuited and the other end open-ended It is preferable to further comprise.
また、本発明のフィルタ装置は、上記各構成において、前記入力端子が、初段の前記第1の共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで初段の前記第1の共振器電極及び前記第2の共振器電極と対向するように前記第1の共振器電極よりも前記第2の端部側であって前記第2の共振器電極よりも前記第1の端部側に配置されて初段の前記第1の共振器電極及び前記第2の共振器電極と電磁界結合する内部入力端子と、前記積層体の外表面に形成され、前記内部入力端子に初段の前記第1の共振器電極の前記開放端側で接続された外部入力端子とを具備し、前記出力端子が、最終段の前記第1の共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで最終段の前記第1の共振器電極及び前記第2の共振器電極と対向するように前記第1の共振器電極よりも前記第2の端部側であって前記第2の共振器電極よりも前記第1の端部側に配置されて最終段の前記第1の共振器電極及び前記第2の共振器電極と電磁界結合する内部出力端子と、前記積層体の外表面に形成され、前記内部出力端子に前記最終段の第1の共振器電極の前記開放端側で接続された外部出力端子とを具備していることが好ましい。 In the filter device of the present invention, in each of the above configurations, the input terminal has a shape along the first resonator electrode in the first stage, and the first resonator electrode in the first stage with the dielectric layer interposed therebetween. And arranged on the second end side of the first resonator electrode and on the first end side of the second resonator electrode so as to face the second resonator electrode. And an internal input terminal that is electromagnetically coupled to the first resonator electrode and the second resonator electrode in the first stage, and is formed on an outer surface of the stacked body, and the first input in the first stage is formed on the internal input terminal. An external input terminal connected on the open end side of the resonator electrode, and the output terminal has a shape along the first resonator electrode of the final stage, with the dielectric layer interposed therebetween, The first resonance so as to face the first resonator electrode and the second resonator electrode The first resonator electrode and the second resonator at the final stage are arranged closer to the second end than the electrode and closer to the first end than the second resonator electrode. An internal output terminal that is electromagnetically coupled to the electrode, and an external output terminal that is formed on the outer surface of the multilayer body and is connected to the internal output terminal on the open end side of the first resonator electrode of the final stage. It is preferable to have.
また、本発明の無線通信モジュールは、上記構成のフィルタ装置を備えたことを特徴とする。また、本発明の無線通信機器は、上記構成のフィルタ装置を含むRF部と、該RF部に接続されたベースバンド部と、前記RF部に接続されたアンテナとを備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication module including the filter device configured as described above. According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication device including an RF unit including the filter device having the above-described configuration, a baseband unit connected to the RF unit, and an antenna connected to the RF unit. .
本発明のフィルタ装置によれば、結合電極が一端と他端との間に接地する分岐部を有することから、結合電極の分岐点から接地側への電流が増大することにより、結合電極による初段の共振器電極と最終段の共振器電極の結合(誘導性の結合および容量性の結合)を調整(小さく)することができるので、フィルタの通過帯域により近い位置(周波数)に減衰極を形成しつつ、低域側および高域側の減衰極よりさらに低域側および高域側の周波数帯の減衰量が増大した優れた減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。 According to the filter device of the present invention, since the coupling electrode has the branching portion that is grounded between the one end and the other end, the current from the branching point of the coupling electrode to the ground side increases, so that Since the coupling (inductive coupling and capacitive coupling) between the resonator electrode of the first stage and the resonator electrode of the final stage can be adjusted (smaller), an attenuation pole is formed at a position (frequency) closer to the pass band of the filter However, it is possible to obtain a filter device having excellent attenuation characteristics in which the attenuation amount of the frequency band on the low frequency side and the high frequency side is further increased than the attenuation poles on the low frequency side and the high frequency side.
また、本発明のフィルタ装置によれば、結合電極が基準電極に電気的に接続される接地強化部を有するときには、結合電極の分岐点から接地側(基準電極)への電流がさらに増大するので、結合電極による初段の共振器電極と最終段の共振器電極の結合をより効率よく調整することができる。 Also, according to the filter device of the present invention, when the coupling electrode has a ground reinforcement portion that is electrically connected to the reference electrode, the current from the branch point of the coupling electrode to the ground side (reference electrode) further increases. The coupling between the first-stage resonator electrode and the last-stage resonator electrode by the coupling electrode can be adjusted more efficiently.
また、本発明のフィルタ装置によれば、共振器電極を平面視した場合に、複数の共振器電極を取り囲むように内部基準電極が形成されているときには、内部基準電極が複数の共振器電極の周囲を環状に取り囲むことによって、共振器電極から発生する電磁波の周囲への漏洩を低減することができる。この効果は、モジュール基板の中の一部の領域に本発明のフィルタ装置が形成される場合に、モジュール基板の他の領域への悪影響を防止する上で特に有用である。 According to the filter device of the present invention, when the internal reference electrode is formed so as to surround the plurality of resonator electrodes when the resonator electrode is viewed in plan, the internal reference electrode is formed of the plurality of resonator electrodes. By surrounding the periphery in a ring shape, leakage of electromagnetic waves generated from the resonator electrode to the periphery can be reduced. This effect is particularly useful for preventing adverse effects on other regions of the module substrate when the filter device of the present invention is formed in a partial region of the module substrate.
また、本発明のフィルタ装置によれば、共振器電極は4個以上であり、接地強化部は、初段および最終段の共振器電極以外の共振器電極の短絡端部と対向するとともに短絡端に電気的に接続されているときには、初段または最終段の共振器電極と初段および最終段の共振器電極以外の共振器電極との結合を強めることができるので、フィルタの通過帯域の低域側および高域側の減衰極の減衰量がさらに増大するとともに、通過帯域の高域側の減衰極よりさらに高域側に減衰極を形成することにより、通過帯域の低域側および高域側の周波数帯の減衰量がさらに増大した優れた減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。 Further, according to the filter device of the present invention, the number of resonator electrodes is four or more, and the ground reinforcing portion is opposed to the short-circuited end portion of the resonator electrode other than the first-stage and final-stage resonator electrodes and is connected to the short-circuited end. When electrically connected, the coupling between the first-stage or final-stage resonator electrode and the resonator electrodes other than the first-stage and final-stage resonator electrodes can be strengthened. Attenuation of the high-frequency attenuation pole is further increased, and by forming an attenuation pole on the higher-frequency side than the high-frequency attenuation pole of the passband, the frequencies on the lower and higher frequencies of the passband A filter device having excellent attenuation characteristics in which the attenuation amount of the band is further increased can be obtained.
また、本発明のフィルタ装置によれば、接地強化部が、結合電極が配置された誘電体層間において平面視で共振器電極の外側に分岐して引き出されて前記内部基準電極に沿って形成されているときには、平面視で接地強化部と共振器電極との重なりが小さくなり共振器電極との干渉が小さくなるので、副次的な効果のない優れたフィルタ特性を有するフィルタ装置となるとともに、接地強化部と内部基準電極との結合が大きくなるので、フィルタの通過帯域の高域側および低域側の減衰量がさらに増大する。 According to the filter device of the present invention, the ground reinforcing portion is formed along the internal reference electrode by branching out to the outside of the resonator electrode in plan view between the dielectric layers where the coupling electrodes are arranged. When it is, since the overlap between the ground reinforcement portion and the resonator electrode in plan view is reduced and interference with the resonator electrode is reduced, it becomes a filter device having excellent filter characteristics without secondary effects, Since the coupling between the ground enhancement portion and the internal reference electrode is increased, the attenuation amount on the high band side and low band side of the pass band of the filter is further increased.
また、本発明のフィルタ装置によれば、接地強化部が、第1の基準電極または内部基準電極と対向する基準電極対向部を有するときには、基準電極対向部と基準電極または内部基準電極との結合が大きくなり、基準電極対向部のインピーダンスが低くなるので、結合電極による初段の共振器電極と最終段の共振器電極との結合をより容易に調整(小さく)することができ、フィルタの通過帯域の高域側および低域側の減衰量がさらに増大する。 Further, according to the filter device of the present invention, when the ground reinforcement portion has the reference electrode facing portion facing the first reference electrode or the internal reference electrode, the reference electrode facing portion and the reference electrode or the internal reference electrode are coupled. Since the impedance of the reference electrode facing portion is reduced, the coupling between the first-stage resonator electrode and the last-stage resonator electrode by the coupling electrode can be adjusted (smaller) more easily, and the passband of the filter The amount of attenuation on the high-frequency side and low-frequency side is further increased.
また、本発明のフィルタ装置によれば、第1の基準電極と共振器電極との間において誘電体層を挟んで第1の基準電極と対向するとともに、複数の共振器電極の開放端にそれぞれ電気的に接続された複数の容量電極を有するときには、容量電極と第1の基準電極との距離は共振器電極と第1の基準電極との距離より短くなり、これにより共振器電極と第1の基準電極との間の結合がより強くなり共振器電極のC結合が強化されるので、各共振器電極の長さを短縮することができ、より小型のフィルタ装置を提供することができる。 Further, according to the filter device of the present invention, the first reference electrode and the resonator electrode are opposed to the first reference electrode with the dielectric layer interposed therebetween, and at the open ends of the plurality of resonator electrodes, respectively. In the case of having a plurality of electrically connected capacitive electrodes, the distance between the capacitive electrode and the first reference electrode is shorter than the distance between the resonator electrode and the first reference electrode, thereby the resonator electrode and the first reference electrode. Since the coupling between the reference electrode and the reference electrode becomes stronger and the C-coupling of the resonator electrode is strengthened, the length of each resonator electrode can be shortened, and a smaller filter device can be provided.
また、本発明のフィルタ装置によれば、共振器電極を平面視した場合に、複数の前記共振器電極を取り囲むように内部基準電極が形成され、容量電極の一部が誘電体層を挟んで内部基準電極と対向するように配置されているときには、内部基準電極は共振器電極が形成された誘電体層間と同じ誘電体層間に形成されており、容量電極を内部基準電極と結合させるように対向させると共振器電極と容量電極との電気的接続を行なう貫通導体等の配線長を短くすることができるので、この配線による不要なインダクタンスを減らすことができ、電極間の配線のインダクタンスによる副次的な共振のない優れたフィルタ特性を有するフィルタ装置とすることができる。 According to the filter device of the present invention, when the resonator electrode is viewed in plan, the internal reference electrode is formed so as to surround the plurality of resonator electrodes, and a part of the capacitor electrode sandwiches the dielectric layer. When arranged so as to face the internal reference electrode, the internal reference electrode is formed between the same dielectric layers as the dielectric layer on which the resonator electrode is formed, so that the capacitive electrode is coupled to the internal reference electrode. When facing each other, the wiring length of a through conductor or the like for electrical connection between the resonator electrode and the capacitor electrode can be shortened. Therefore, unnecessary inductance due to this wiring can be reduced, and the sub inductance due to the inductance of the wiring between the electrodes can be reduced. It can be set as the filter apparatus which has the outstanding filter characteristic without the next resonance.
また、本発明のフィルタ装置によれば、入力端子が、共振器電極の初段に沿った形状で、誘電体層を挟んで共振器電極の初段と対向するように共振器電極よりも第2の端部側に配置されて共振器電極の初段と電磁界結合する内部入力端子と、積層体の外表面に形成され、内部入力端子に共振器電極の初段の開放端側で接続された外部入力端子とを具備し、出力端子が、共振器電極の最終段に沿った形状で、誘電体層を挟んで共振器電極の最終段と対向するように共振器電極よりも第2の端部側に配置されて共振器電極の最終段と電磁界結合する内部出力端子と、積層体の外表面に形成され、内部出力端子に共振器電極の最終段の開放端側で接続された外部出力端子とを具備している場合は、入力端子と初段の共振器電極との間および出力端子と最終段の共振器電極との間において、磁界による結合と電界による結合とが加算されて強い結合が生じるので、これにより、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった帯域より広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失が大きく増加することのない、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有するフィルタ装置を提供することができる。 In addition, according to the filter device of the present invention, the input terminal has a shape along the first stage of the resonator electrode, and the second terminal is located more than the resonator electrode so as to face the first stage of the resonator electrode with the dielectric layer interposed therebetween. An internal input terminal disposed on the end side and electromagnetically coupled to the first stage of the resonator electrode, and an external input formed on the outer surface of the laminate and connected to the internal input terminal on the open end side of the first stage of the resonator electrode And the output terminal has a shape along the final stage of the resonator electrode and is located on the second end side of the resonator electrode so as to face the final stage of the resonator electrode with the dielectric layer interposed therebetween. An internal output terminal that is electromagnetically coupled to the final stage of the resonator electrode, and an external output terminal that is formed on the outer surface of the laminate and connected to the internal output terminal on the open end side of the final stage of the resonator electrode Between the input terminal and the first-stage resonator electrode, and the output terminal. Since the coupling by the magnetic field and the coupling by the electric field are added to the final-stage resonator electrode, a strong coupling is generated. Thus, a band that can be realized by a filter using a conventional quarter-wave resonator is obtained. Even in a wider passband, it has a flat and low-loss pass characteristic over the entire wide passband without greatly increasing the insertion loss at frequencies located between the resonance frequencies of the respective resonance modes. A filter device can be provided.
また、本発明のフィルタ装置によれば、共振器電極間以外の積層体内において共振器電極の1つと電磁界結合するように配置され、一方端が短絡端で他方端が開放端である少なくとも1つの減衰共振器電極を有するときには、減衰共振器電極により共振器電極による減衰極と通過帯域との間に反作用共振器(ノッチフィルタ)として機能する減衰極を形成することができるので、所望の通過帯域を有し、かつ特定の周波数における不要信号を除去した、より急峻な減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。 Further, according to the filter device of the present invention, at least one in which the one end is a short-circuited end and the other end is an open end is disposed so as to be electromagnetically coupled to one of the resonator electrodes in the laminated body other than between the resonator electrodes. When there are two damped resonator electrodes, the damped resonator electrode can form an damped pole that functions as a reaction resonator (notch filter) between the damped pole of the resonator electrode and the passband, so that the desired pass A filter device having a steep attenuation characteristic that has a band and eliminates an unnecessary signal at a specific frequency can be obtained.
また、本発明のフィルタ装置によれば、前記減衰共振器電極は開放端が複数に分岐した形状であり、短絡端から分岐した開放端の各先端までの長さがそれぞれ異なることから、減衰共振器電極の短絡端から分岐した開放端の各先端までの電気長に応じた複数の減衰極を形成することができるので、短絡端から分岐した開放端の各先端までの長さを調整して複数の減衰極の位置を調整することにより、容易により急峻な減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。 Further, according to the filter device of the present invention, the damped resonator electrode has a shape in which the open end is branched into a plurality, and the length from the short-circuited end to each tip of the open end is different. Since a plurality of attenuation poles can be formed according to the electrical length from the short-circuited end to the open end branched off, the length from the shorted end to the open end branched off can be adjusted. By adjusting the positions of the plurality of attenuation poles, a filter device having a steeper attenuation characteristic can be easily obtained.
また、本発明のフィルタ装置によれば、上記の共振器電極を第1の共振器電極とした場合に、積層体内における第1の共振器電極よりも第2の端部側であって誘電体層を介して配置され、互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である複数の第2の共振器電極をさらに備えることにより、複数の第1の共振器電極および複数の第2の共振器電極によって形成される非常に広い2つの通過帯域の全体に渡って、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数においても挿入損失の増加が少ない、平坦で低損失な通過特性を得ることができる。 Further, according to the filter device of the present invention, when the above resonator electrode is the first resonator electrode, the dielectric material is located on the second end side of the first resonator electrode in the multilayer body. A plurality of second resonator electrodes arranged in layers and aligned side by side in plan view so as to be electromagnetically coupled to each other, each having one end short-circuited and the other end open; Insertion is made at a frequency located between the resonance frequencies of the respective resonance modes over two very wide passbands formed by the plurality of first resonator electrodes and the plurality of second resonator electrodes. A flat and low-loss passing characteristic with little increase in loss can be obtained.
また、本発明のフィルタ装置によれば、初段の第1の共振器電極と第2の共振器電極の間に配置されて初段の第1の共振器電極及び第2の共振器電極と電磁界結合する内部入力端子と、最終段の第1の共振器電極と第2の共振器電極の間に配置されて最終段の第1の共振器電極及び第2の共振器電極と電磁界結合する内部出力端子とを具備しているときには、内部入力端子が初段の第1の共振器電極および初段の第2の共振器電極とブロードサイド結合するとともにインターデジタル型に結合するため、ブロードサイド結合によって強く電磁界結合するとともに、インターデジタル型の結合によって電界による結合と磁界による結合とが加算されてより強く電磁界結合するので、内部入力端子と初段の第1の共振器電極および初段の第2の共振器電極とを非常に強く結合させることができる。 Also, according to the filter device of the present invention, the first-stage first resonator electrode and the second-resonator electrode disposed between the first-stage first resonator electrode and the second-resonator electrode, and the electromagnetic field The internal input terminal to be coupled is disposed between the first resonator electrode and the second resonator electrode in the final stage, and is electromagnetically coupled to the first resonator electrode and the second resonator electrode in the final stage. When an internal output terminal is provided, the internal input terminal is broadside coupled to the first resonator electrode of the first stage and the second resonator electrode of the first stage and coupled to the interdigital type. In addition to the strong electromagnetic coupling, the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field are added together by the interdigital type coupling, and the electromagnetic coupling is stronger. Therefore, the internal input terminal, the first resonator electrode of the first stage, and the second of the first stage Both It can be attached very strongly to the vessel electrode.
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、広い通過帯域の全域に渡って通過する信号の損失が小さく、かつ通過帯域近傍に形成された減衰極によって阻止域の減衰量が充分に確保された本発明のフィルタ装置を送信信号および受信信号の濾波に用いることにより、フィルタ装置を通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるとともにノイズも減少する。このため、受信感度が向上するとともに送信信号および受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。よって受信感度が高く消費電力が少ない高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。さらに、1つのフィルタで2つの通信帯域をカバーすることができるので、小型で製造コストが低い無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。 According to the wireless communication module of the present invention and the wireless communication device of the present invention, the loss of the signal passing over the entire wide passband is small, and the attenuation in the stopband is reduced by the attenuation pole formed near the passband. By using the sufficiently secured filter device of the present invention for filtering the transmission signal and the reception signal, the attenuation of the reception signal and the transmission signal passing through the filter device is reduced and the noise is also reduced. For this reason, the reception sensitivity is improved and the amplification degree of the transmission signal and the reception signal can be reduced, so that the power consumption in the amplifier circuit is reduced. Therefore, a high-performance wireless communication module and wireless communication device with high reception sensitivity and low power consumption can be obtained. Furthermore, since two communication bands can be covered with one filter, a wireless communication module and a wireless communication device that are small in size and low in manufacturing cost can be obtained.
本発明のフィルタ装置について以下に詳細に説明する。図1〜図6はそれぞれ本発明のフィルタ装置における実施形態の一例を示す分解斜視図である。図1〜図6において、1aは誘電体層、1は誘電体層1aが積層されてなる積層体、2aは第1の基準電極、2bは第2の基準電極、9は内部基準電極、3a〜3dは共振器電極(第1の共振器電極)、3aは初段の共振器電極(初段の第1の共振器電極)、3dは最終段の共振器電極(最終段の第1の共振器電極)、4は結合電極、4aは接地強化部、4bは基準電極対向部、5は入力端子、5aは外部入力端子、5bは内部入力端子、6は出力端子、6aは外部出力端子、6bは内部出力端子、7は容量電極である。また、破線は、誘電体層1aの上下に位置する導体層(例えば初段の第1の共振器電極3aと入力端子5)を電気的に接続するための誘電体層1aを貫通する貫通導体があることを示している。
The filter device of the present invention will be described in detail below. 1 to 6 are exploded perspective views showing examples of embodiments of the filter device of the present invention. 1 to 6,
本実施形態のフィルタ装置は、複数の誘電体層1aが積層されてなる積層体1と、この積層体1の第1の端部に配置された第1の基準電極2aと、この積層体1の第2の端部に配置された第2の基準電極2bと、積層体1内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である第1の共振器電極3a〜3dと、共振器電極よりも3a〜3d第1の端部側に配置され、誘電体層1aを挟んで一端が初段の第1の共振器電極3aの短絡端部と対向するとともに、この対向する初段の第1の共振器電極3aの短絡端に電気的に接続され、他端が最終段の第1の共振器電極3dの短絡端部と対向するとともに、この対向する第1の共振器電極3dの短絡端に電気的に接続された結合電極4と、初段の第1の共振器電極3aに信号を入力するための入力端子5と、最終段の第1の共振器電極3dから信号を出力するための出力端子6とを具備している。そして、結合電極4は、一端と他端との間に接地する分岐部を有することを特徴とするものである。
The filter device according to the present embodiment includes a
本実施形態のフィルタ装置によれば、結合電極4が一端と他端との間に接地する分岐部を有することから、結合電極4の分岐点から接地する側への電流が増大するので、結合電極4による初段の第1の共振器電極3aと最終段の共振器電極の結合(誘導性の結合および容量性の結合)を調整(小さく)することができる。そのため、フィルタの通過帯域により近い位置(周波数)に減衰極を形成しつつ、低域側および高域側の減衰極よりさらに低域側および高域側の周波数帯の減衰量が増大した優れた減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。
According to the filter device of the present embodiment, since the
特に、結合電極4が第1の基準電極2aに電気的に接続される接地強化部4aを有するときには、結合電極4の分岐点から接地側(第1の基準電極2a)への電流がさらに増大するので、結合電極4による初段の第1の共振器電極3aと最終段の第1の共振器電極3dの結合(誘導性の結合および容量性の結合)をより効率よく調整(小さく)することができる。
In particular, when the
第1の基準電極2a及び第2の基準電極2bは、誘電体層1aが積層された積層体1の上下面に、入力端子5および出力端子6の周囲を除いたほぼ全面に配置されており、接地電位に接続されている。
The
第1の共振器電極3a,3b,3c,3dは、積層体1の1つの層間に横並びに整列させて配置されて相互に電磁界結合(エッジ結合)している。通過帯域の近傍に減衰極を作るには第1の共振器電極を3つ以上有する必要であり、第1の共振器電極が2つ以下である場合では、結合電極の効果である減衰極を作ることができない。そのため、本実施形態のように第1の共振器電極を3つ以上有する必要がある。
The
隣り合う第1の共振器電極3a・3b,3b・3c,3c・3d同士の間隔は小さい方が強い結合が得られ、容易に通過帯域を広くできるので好ましいが、短絡端から開放端の間において互いに短絡しないようにして等間隔に良好に形成するには、例えば、0.05〜0.5mm程度に設定される。横並びに配置されて相互に電磁界結合するためには、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの形状は細長い帯状のものであるのが好ましい。第1の共振器電極3a〜3dは、積層体1内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列されていればよい。図1に示すように、4つの第1の共振器電極3a〜3dが1つの誘電体層1a・1a間に配置されてもよいが、第1の共振器電極3a,3cを1つの誘電体層1a・1a間に配置し、共振器電極3b,3dを、誘電体層1aを1層介した別の誘電体層1a・1a間に配置してもよい。このように配置すると、隣り合う共振器電極間における短絡の可能性が抑制され、その形成は容易になるので好ましいが、誘電体層1aの層数が増加してフィルタ装置の厚みは厚いものとなる。
It is preferable that the distance between adjacent
また、図1〜図6に示す例のように、第1の共振器電極3a〜3dをインターデジタル型に配置したときには、第1の共振器電極3a〜3d間の結合は磁界による結合と電界による結合とが加算されることにより、各第1の共振器電極3a〜3d間においてより強い結合が生じることによって、それぞれの共振モードにおける共振周波数の間の周波数間隔を、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった帯域を超えて調整することができ、広帯域な通過帯域を有するフィルタ装置とすることができる。また、インターデジタル型に配置された第1の共振器電極3a〜3d間の結合は強い磁界結合となり、第1の共振器電極3a〜3dのパターン幅を小さくして磁界を強める必要がないので、第1の共振器電極3a〜3dのパターン幅を大きくすることによって第1の共振器電極3a〜3dの電気抵抗を小さくし、共振器の急峻性共振の鋭さを示すQ値(quality factor)を高くすることができる。その結果として、広い通過帯域を有し急峻な減衰特性を有する、例えばUWB用途のバンドパスフィルタに適したフィルタ装置とすることができる。
When the
また、第1の共振器電極3a〜3dをコムライン型に配置したときは、インターデジタル型と比べて第1の共振器電極3a〜3d間の結合が弱いことから、通過帯域が狭く急峻な特性が得られ、また各第1の共振器電極3a〜3dのパターン幅を小さくできることにより小型化できるため、携帯電話用や無線LAN等の比較的小型の無線機器に適したフィルタ装置となる。
In addition, when the
インターデジタル型とコムライン型とでは、第1の共振器電極3a〜3d間の結合を同程度にすると、初段の第1の共振器電極3aと最終段の第1の共振器電極3dとの結合は通常インターデジタル型の方が弱く、また第1の共振器電極3a〜3dの段数が多いほど弱いので、結合電極4による効果は、段数の多いインターデジタル型の場合に、より顕著になる。
In the interdigital type and the combline type, when the coupling between the
図1〜図6に示す例では4つの第1の共振器電極3a〜3d設けられているが、5つ以上の共振器電極を設けてもよく、損失が大きくならない程度の個数であればよい。UWBのローバンド用途では損失と減衰特性のバランスから4つが好ましい。
In the example shown in FIGS. 1 to 6, four
第1の共振器電極3a,3b,3c,3dは、第1の基準電極2a及び第2の基準電極2bと共にストリップライン共振器を構成しており、短絡端が第1の基準電極2a又は第2の基準電極2bに接続されて接地電位に接続されることによって1/4波長共振器として機能する。第1の共振器電極3a,3b,3c,3dと第1の基準電極2a又は第2の基準電極2bとの接続は、図1および図2に示すように、第1の共振器電極3a〜3dを形成した層間に第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの短絡端同士を接続するための導体層を設け、この導体層と貫通導体(図示せず)により接続したり、この導体層を誘電体層1aの端部まで延ばして誘電体層1aの端面(積層体1の側面)に形成した端面導体(図示せず)により接続したりすればよい。第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの短絡端同士を接続するための導体層を設けない場合は、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dのそれぞれを貫通導体により第1の基準電極2a・2aに接続してもよいし、第1の共振器電極3a〜3dの短絡端を誘電体層1aの端部まで延ばして誘電体層1aの端面(積層体1の側面)に形成した端面導体により第1の基準電極2a・2aに接続してもよい。端面導体で接続すると、第1の共振器電極3a〜3dから発生する電磁波の周囲への漏洩を低減するシールド層として端面導体を機能させることができ、貫通導体の場合でも、その間隔を小さくしたり、第1の共振器電極3a〜3dの周りに二重以上に配列し、側面から見てできるだけ貫通導体を隙間なく配置したりすれば、同様にシールドの機能がより顕著になるので好ましい。図1および図2に示すように、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの短絡端同士を接続するための導体層を設けると、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの短絡端を第1の基準電極2a,2aに接続するのが容易となるので好ましい。
The
また、本実施形態のフィルタ装置は、図4および図5に示す例のように、上記構成において、第1の共振器電極3a〜3dが形成された誘電体層1a間において、第1の共振器電極3a〜3dを平面視した場合に、複数の第1の共振器電極3a〜3dを取り囲むように内部基準電極9が形成されていることが好ましい。このようにすることにより、内部基準電極9が第1の共振器電極3a〜3dの周囲を取り囲むことによって、第1の共振器電極3a〜3dから発生する電磁波の周囲への漏洩を低減することができる。
Further, as in the example shown in FIGS. 4 and 5, the filter device of the present embodiment has a first resonance between the
この効果はモジュール基板の中の一部の領域にフィルタ装置が形成される場合に、モジュール基板の他の領域への悪影響を防止する上で特に有用である。内部基準電極9は、上述した第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの短絡端同士を接続するための導体層と、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの並びの両側に形成された導体層とからなる環状のものである。第1の基準電極2aと第1の共振器電極3a,3b,3c,3dとの接続を、内部基準電極9の第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの並びの両側に位置する部分でも行なえば、第1の共振器電極3a〜3dから発生する電磁波の周囲への漏洩をより効果的に低減することができる。
This effect is particularly useful in preventing adverse effects on other regions of the module substrate when the filter device is formed in a partial region of the module substrate. The
内部基準電極9と第1の共振器電極3a,3dとの距離は、第1の共振器電極3a,3dによる磁界に影響を与えてフィルタのQ値が低下し通過帯域の損失が大きくなってしまわないように、第1の共振器電極3a,3dによる磁束が通過できる距離があればよく、第1の共振器電極3a,3dと第1の基準電極2aとの間の距離より大きいことが好ましい。
The distance between the
結合電極4は、結合の弱い初段の第1の共振器電極3aと最終段の第1の共振器電極3dとの間の結合を強めるために設けるものであり、例えば図4に示す例において、第2段の共振器電極3bと第3段の共振器電極3cとの結合が増えると、第1の共振器電極3a〜3dと第1の基準電極2a・2aとで形成される基本的なフィルタの中心周波数がずれるなど通過帯域内のフィルタ特性が変わることになり、結合電極4を加えることによる減衰特性の設計が複雑になってしまう。また、結合電極4において初段の第1の共振器電極3aに対向する部分と最終段の第1の共振器電極3dに対向する部分とを接続するパターンの線幅が大きいと、結合電極4自身が基準電極のように機能することから第1の共振器電極3a〜3dによる磁界に影響を与えることにより、フィルタのQ値が低下して通過帯域の損失が大きくなってしまう。
The
そのため、初段の第1の共振器電極3aに対向する部分と最終段の第1の共振器電極3dに対向する部分とを接続する部分は、第2段および第3段の共振器電極3b・3cと対向する面積を小さくして結合をできるだけ小さくするために、小さい幅のパターンで、第2段および第3段の共振器電極3b・3cと直交するように設けるとよい。また、初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3dに対向する部分までの距離を大きくすることにより結合を小さくするために、この直交する部分をさらに1層以上の誘電体層1aを挟んだ位置に形成して、貫通導体により初段の第1の共振器電極3aに対向する部分および最終段の第1の共振器電極3dに対向する部分に接続してもよい。
Therefore, the portion connecting the portion facing the first-stage
結合電極4と第1の共振器電極3a・3dとの間の誘電体層1aの層数により結合電極4と第1の共振器電極3a・3dとの間の距離を変更したり、結合電極4のパターン幅や長さ等のパターン形状や平面視での位置により結合電極4と第1の共振器電極3a・3dとが重なる面積を変更したりすることで、結合電極4と第1の共振器電極3a・3dとの間の電磁界結合度の強弱を調整でき、減衰極が生じる周波数を任意に設定できる。第1の共振器電極3a・3dとの間で十分な結合が得られ、フィルタ装置を作製する際の位置ずれにより初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3d以外の共振器電極3b・3cとの結合が発生してしまうことがないように、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aに対向する部分および最終段の第1の共振器電極3dに対向する部分は、第1の共振器電極3a・3dの形状に沿った帯状で、第1の共振器電極3a・3dより幅の小さい形状とするのがよい。
Depending on the number of
また、結合電極4は、その一端と他端との間で分岐して第1の基準電極2aに電気的に接続される接地強化部4aを有するが、結合電極4の一端から接地強化部4aの端部までの長さは、結合電極4の一端から他端までの長さよりも長くなるようにするのが好ましい。これは、結合電極4の一端から接地強化部4aの端部までの長さの方が短いと、結合電極4の一端から他端へ電流が流れ難くなり、結合電極4の機能が大きく低下してしまうからである。
In addition, the
このようなことから、接地強化部4aの形状は、図2に示す例のように結合電極4から分岐して絶縁層1aを貫通して第1の基準電極2aへ接続するより形状も、図1に示す例のように、結合電極4が配置された誘電体層1a・1a間において分岐する形状の方が、長く形成しやすいのでよい。また、このようにすると、例えばセラミックグリーンシート上に導体ペーストを印刷することにより結合電極4を形成する際に、接地強化部4aも同時に形成することが可能となる。この場合の接地強化部4aの第1の基準電極2aとの電気的接続は、分岐して誘電体層1a・1a間に延在させてから絶縁層1aを貫通して第1の基準電極2aへ接続するようにしてもよいし、図1に示す例のように、第1の共振器電極3a〜3dの短絡端同士を接続するとともに第1の基準電極2aに電気的に接続される導体層に接続してもよい。
For this reason, the shape of the
図7は、図5に示す例のような第1の共振器電極3a〜3dおよび内部基準電極9が形成された絶縁層1aを上面視した平面図であり、第1の共振器電極3a〜3dとその下の絶縁層1a上に形成された結合電極4(破線で示す)との重なりの例を示している。
7 is a top view of the insulating
接地強化部4aが結合電極4から分岐する位置は、結合電極4の一端から接地強化部4aの端部までの長さが結合電極4の一端から他端までの長さより長くなるようにするには、図7(a),(b),(d),(e),(f)に示す例のように、接地強化部4aは結合電極4が配置された誘電体層1a・1a間において平面視で第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの外側に引き出せばよい。図7(c)に示す例の場合は、結合電極4の一端から接地強化部4aの端部までの長さが短くなる。また、図7(c)に示す例の場合は、共振器電極3b,3cと重なることにより、初段の第1の共振器電極3aと開放端の向きが逆の2段の共振器電極3b(および最終段の第1の共振器電極3dと3段の共振器電極3c)とが結合されるので、互いに干渉して共振特性が低下してしまう。
The position where the
初段の第1の共振器電極3aと対向する部分と最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分との間で分岐する場合は、図7(e)に示す例のように初段の第1の共振器電極3aと2段の共振器電極3bとの間または最終段の第1の共振器電極3dと3段の共振器電極3cとの間で分岐しなければならず、製造工程での位置ずれを考慮すると、共振器電極3b,3cと重ならないようにこの狭い間隔内に分岐点を設けるのは困難である。このようなことから、図7(a),(b),(d),(f)に示す例のように、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aと対向する部分または最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分から分岐するのが好ましい。図7(b)に示す例もわずかではあるが接地強化部4aが共振器電極と重なるので、図7(a),(d),(f)に示す例のように、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aと対向する部分または最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分から分岐し、それぞれ対向する第1の共振器電極3aまたは3dの外側に引き出すのがより好ましい。
When branching between a portion facing the
図8は、図3に示す例のような第1の共振器電極3a〜3dが形成された絶縁層1aを上面視した平面図であり、第1の共振器電極3a〜3dとその下の絶縁層1a上に形成された結合電極4(破線で示す)との重なりの例を示している。
FIG. 8 is a plan view of the top surface of the insulating
本実施形態のフィルタ装置は、図8に示す例のように、第1の共振器電極3a〜3dは4個以上であり、接地強化部4aは、初段および最終段の第1の共振器電極3a,3d以外の共振器電極3b,3cの短絡端部と対向するとともに短絡端に電気的に接続されることが好ましい。このようにすると、初段の第1の共振器電極3aと第3段の共振器電極3cとの結合、または最終段の第1の共振器電極3dと第2段の共振器電極3bとの結合を強めることができるので、フィルタの通過帯域により近い位置(周波数)に減衰極を形成しつつ、低域側および高域側の減衰極よりさらに低域側および高域側の周波数帯の減衰量がさらに増大した優れた減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。
In the filter device of the present embodiment, as shown in the example shown in FIG. 8, the
図8(a)に示す例のように、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aの短絡端部に対向する部分と第3段の共振器電極3cの短絡端部に対向する接地強化部7aとは、互いに横並びで近い短絡端に電気的に接続されており、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aの短絡端部に対向する部分と第2段の共振器電極3bの短絡端部に対向する接地強化部7aおよび内部基準電極9を通るループ状の電流経路より、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aの短絡端部に対向する部分と共振器電極3cの短絡端部に対向する接地強化部7aおよび内部基準電極9を通るループ状の電流経路の方が短いので、上述した初段の第1の共振器電極3aと第2段の共振器電極3bとの結合による影響は小さく、初段の第1の共振器電極3aと第3段の共振器電極3cとの結合が強まることによる上記効果の方が顕著になる。同様に、最終段の第1の共振器電極3dと第3段の共振器電極3cとが結合することによる影響は小さく、最終段の第1の共振器電極3dと第2段の共振器電極3bとの結合が強まることによる上記効果の方が顕著になる。
As in the example shown in FIG. 8A, the portion of the
初段の第1の共振器電極3aと第2段の共振器電極3bとの結合による影響や最終段の第1の共振器電極3dと第3段の共振器電極3cとが結合することによる影響を小さくするには、図8(b)に示す例のように、接地強化部4aは、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aと対向する部分から分岐し、第3段の共振器電極3cの短絡端部に対向するように、また、最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分から分岐し、第2段の共振器電極3bの短絡端部に対向するように形成するのが好ましい。この場合は、初段の第1の共振器電極3aと第2段の共振器電極3bとの結合や最終段の第1の共振器電極3dと第3段の共振器電極3cとの結合が小さくなるように、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aと対向する部分と第3段の共振器電極3cの短絡端部に対向する部分とを接続する部分および最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分と第2段の共振器電極3bの短絡端部に対向する部分とを接続する部分の幅は、インダクタンスが大きくなり過ぎない程度に幅を小さくし、具体的には0.1mm程度にするのが好ましい。
Influence due to coupling of first-stage
本実施形態のフィルタ装置は、上記接地強化部4aが初段および最終段の第1の共振器電極3a,3d以外の共振器電極3b,3cの短絡端部と対向するとともに短絡端に電気的に接続される構成でない場合においては、図7(a),(b),(e)に示す例のように、接地強化部4aは結合電極4が配置された誘電体層1a・1a間において平面視で第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの外側に分岐して引き出されて内部基準電極9に沿って形成されていることが好ましい。このような構成とすると、平面視で接地強化部4a,4aと第1の共振器電極3a,3b,3c,3dとの重なりが小さくなり、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dとの干渉を小さくすることができるので、副次的な効果のない優れたフィルタ特性を有するフィルタ装置となる。また、接地強化部4a,4aと内部基準電極9との結合が大きくなるので、フィルタの通過帯域の高域側および低域側の減衰量がさらに増大する。
In the filter device according to the present embodiment, the
容易に平面視で接地強化部4a,4aと第1の共振器電極3a,3b,3c,3dとの重なりが生じないようにするには、図7(a),(d),(f)に示す例のように、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aと対向する部分または最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分からそれぞれ対向する第1の共振器電極3aまたは3dの外側に引き出すのがより好ましい。
7 (a), (d), (f) in order to prevent the
また、接地強化部4a,4aと内部基準電極9との結合をより大きくするには、接地強化部4a,4aの長さを長くするか、幅を広くしたり、図7(f)に示す例のようにさらに外側に引き出して基準電極対向部4b,4bを設けたりして、接地強化部4a,4aと内部基準電極9とが平面視で重なる(対向する)ようにすればよい。図5に示す例のように内部基準電極9を有する場合は、接地強化部4a,4aに第1の基準電極2a,2aと対向するような基準電極対向部4b,4bを設けてもよい。この基準電極対向部4bは、内部基準電極9または第1の基準電極2a,2aのうちいずれか距離の近い方と主に対向するように設けると、より強い結合が得られるので好ましい。
Further, in order to further increase the coupling between the
一方、図1に示す例のように内部基準電極9有さない場合は、接地強化部4a,4aに第1の基準電極2a,2aと対向するような基準電極対向部4bを設けてもよい。この場合、図6に示す例のように、接地強化部4a,4aを結合電極4が配置された誘電体層1a・1a間において分岐して引き出すのではなく、より第1の基準電極2a,2aに近い誘電体層1a・1a間に基準電極対向部4b,4bを設けてもよい。このときの基準電極対向部4b,4bの第1の基準電極2a,2aへの電気的な接続は、第1の基準電極2a,2aに直接接続してもよいし、内部基準電極9に接続することで第1の基準電極2a,2aと電気的に接続してもよい。この場合も内部基準電極9に直接接続してもよいし、結合電極4を介して内部基準電極9に接続してもよい。
On the other hand, when the
すなわち、本実施形態のフィルタ装置は、上記構成において、接地強化部4aは、第1の基準電極2a,2aまたは内部基準電極9と対向する基準電極対向部4bを有することが好ましい。これによって、基準電極対向部4bと第1の基準電極2a,2aまたは内部基準電極9との結合が大きくなり、基準電極対向部9のインピーダンスが低くなるので、結合電極4による初段の第1の共振器電極3aと最終段の第1の共振器電極3dとの結合をより容易に調整(小さく)することができ、フィルタの通過帯域の高域側および低域側の減衰量がさらに増大する。
That is, in the filter device of the present embodiment, in the above configuration, the
このような効果をより顕著にするためには、基準電極対向部4b,4bは、第1の基準電極2a,2aまたは内部基準電極9との結合ができるだけ大きくなるような形状および配置とするのがよい。また、基準電極対向部4b,4bは、接地強化部4aの一部であるので、上述したように第1の共振器電極3a,3b,3c,3dとの結合ができるだけ小さくなるような形状および配置とするのがよい。
In order to make such an effect more prominent, the reference electrode facing portions 4b and 4b are shaped and arranged so that the coupling with the
このようなことから、図7(f)に示す例のように、結合電極4が配置された誘電体層1a・1a間において接地強化部4aを分岐して引き出す場合は、第1の共振器電極3aまたは3dの外側に引き出して面積の大きい基準電極対向部4b,4bを設けるのが好ましい。また、接地強化部4aを、図6に示す例のように、結合電極4から第1の基準電極2aの方へ延びる貫通導体により引き出して、誘電体層1a・1a間に基準電極対向部4b,4bを設ける場合は、基準電極対向部4b,4bが、平面視で初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3dより内側へ出ないようにするのがよい。基準電極対向部4b,4bと初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3dとの間には結合電極4が存在することから、基準電極対向部4b,4bと初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3dとの結合は小さいものとなるので、平面視で初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3dより外側にはみ出すようにして、面積の大きい基準電極対向部4bを設けるのが好ましい。結合電極4と第1の共振器電極3a,3b,3c,3dとの結合による影響をできるだけ抑えるには、基準電極対向部4bは、結合電極4の初段の第1の共振器電極3aまたは最終段の第1の共振器電極3dと対向する部分の幅および長さ以下で、平面視したときにこの部分からはみ出さないようにするのが好ましい。
For this reason, when the
また、誘電体層1aの比誘電率等にもよるけれども、結合電極4と第1の基準電極2a,2aとの間に基準電極対向部4bを設ける方が、結合電極4が配置された誘電体層1a・1a間において第1の共振器電極3a〜3dの外側に基準電極対向部4bを設ける場合と比較して、通常、配線長を短くすることができるので、この配線による不要なインダクタンスを減らすことができるので好ましい。
Further, although depending on the dielectric constant of the
図1〜図7に示す例では、いずれも接地強化部4a,4aは結合電極4の両端部にそれぞれ設けられているが、少なくとも1つあれば上述したような効果は得られる。結合電極4の入出力の電流のバランス(インピーダンスのバランス)を考えると、初段の第1の共振器電極3aと結合電極4の一端との結合量と、最終段の第1の共振器電極3dと結合電極4の他端との結合量とを同程度にするのがよいので、結合電極4の一端および他端からそれぞれ同じ距離の位置にそれぞれ同様の接地強化部4aを設けるのが好ましい。接地強化部4aの数を増やすとその効果がより高まるが、結合電極4による初段の第1の共振器電極3aと最終段の第1の共振器電極3dとの結合が小さくなり過ぎると、通過帯域の低域側および高域側の減衰極の位置(周波数)がそれぞれ低域側と高域側へシフトしてしまうので結合電極4の一端部および他端部にそれぞれ1つずつ設けるのがより好ましい。
In the example shown in FIGS. 1 to 7, the
また、本実施形態のフィルタ装置は、上記構成において、図4および図5に示す例のように、第1の基準電極2aと第1の共振器電極3a〜3dとの間において誘電体層1aを挟んで第1の基準電極2aと対向するとともに、第1の共振器電極3a〜3dのそれぞれの開放端にそれぞれ電気的に接続された複数の容量電極7を有することが好ましい。これにより、容量電極7と第1の基準電極2aとの距離は第1の共振器電極3a〜3dと第1の基準電極2aとの距離より短く、これにより第1の共振器電極3a〜3dと第1の基準電極2aとの間の結合がより強くなり、第1の共振器電極3a〜3dと第1の基準電極2aとのC結合が強化されるので、各第1の共振器電極3a〜3dの長さを短縮することができ、より小型なフィルタ装置を提供することができる。
Further, in the filter device of the present embodiment, the
また、本実施形態のフィルタ装置は、上記構成において、図5に示す例のように、容量電極7の一部が誘電体層1aを挟んで内部基準電極9と対向するように配置されていることが好ましい。図9は図5に示すフィルタ装置のA−A断面の一例を示す断面図である。内部基準電極9は、第1の共振器電極3a〜3dが形成された誘電体層1a・1a間と同じ誘電体層1a・1a間に形成されており、容量電極7を内部基準電極9と結合させるように対向させると、容量電極7を第1の基準電極2aのみと結合させるように対向させた場合(図9に破線で示した容量電極7aの場合)と比較して、第1の共振器電極3a〜3dと容量電極7との電気的接続を行なう貫通導体等の配線長を短くすることができるので、この配線による不要なインダクタンスを減らすことができ、インダクタンスによる副次的な共振のない優れたフィルタ特性を有するフィルタ装置とすることができる。また、第1の共振器電極3a〜3dと容量電極7との電気的接続を行なう貫通導体等の配線長が同じ場合であっても、容量電極7と内部基準電極9との間の静電容量が加わるので、第1の共振器電極3a〜3dの開放端と接地電位との間の静電容量がさらに増加し、第1の共振器電極3a〜3dの長さを短縮することができるので、より小型のバンドパスフィルタとしてのフィルタ装置を得ることができる。
Further, in the filter device of the present embodiment, in the configuration described above, as in the example shown in FIG. 5, a part of the
容量電極7と第1の共振器電極3a〜3dとは、貫通導体で電気的に接続される。容量電極7と第1の共振器電極3a〜3dとが平面視で重なると、その重なった面積分だけ第1の共振器電極3a〜3dと第1の基準電極2aとの結合が小さくなってしまい、また、例えば第1の共振器電極3aに接続された容量電極7と他の共振器電極3b〜3dとが平面視で重なると、初段の第1の共振器電極3aと他の共振器電極3b〜3dとの結合量が変わってしまうので、図4および図5に示す例のように、容量電極7を長方形や楕円形のような細長い形状とし、第1の共振器電極3a〜3dの開放端と容量電極7の一方端とを接続し、容量電極7の他方端を第1の共振器電極3a〜3dの開放端を延長する方向に向けるとよい。
The
容量電極7は、図4および図5に示す例では、第1の共振器電極3a〜3dに対して誘電体層1aを挟んで下方にそれぞれ1つずつ設けられているが、第1の共振器電極3a〜3dの上下に設けてもよいし、第1の共振器電極3a〜3dの上方にそれぞれ1つずつあるいは上方または下方のいずれかにそれぞれ1つずつ設けてもよい。
In the example shown in FIG. 4 and FIG. 5, the
入力端子5および出力端子6は、図1、図2および図4に示す例のように、貫通導体等の配線導体により電気的に接続してもよいが、誘電体層1aを挟んで第1の共振器電極3a・3dと対向するように配置し、それぞれ第1の共振器電極3a・3dと電磁界結合するようにしてもよい。この場合、図3および図5に示す例のように、入力端子5は、初段の第1の共振器電極3aに沿った形状で、誘電体層1aを挟んで初段の第1の共振器電極3aと対向するように初段の第1の共振器電極3aよりも第2の端部側に配置されて初段の第1の共振器電極3aと電磁界結合する内部入力端子5bと、積層体1の外表面に形成され、内部入力端子5bに初段の第1の共振器電極3aの開放端側で接続された外部入力端子5aとを具備し、出力端子6は、最終段の第1の共振器電極3dに沿った形状で、誘電体層1aを挟んで共振器電極3の最終段3dと対向するように最終段の第1の共振器電極3dよりも第2の端部側に配置されて最終段の第1の共振器電極3dと電磁界結合する内部出力端子6bと、積層体1の外表面に形成され、内部出力端子6bに最終段の第1の共振器電極3dの開放端側で接続された外部出力端子6aとを具備しているのが好ましい。
The
このような構成により、入力端子5と初段の第1の共振器電極3aとの間および出力端子6と最終段の第1の共振器電極3dとの間において、磁界による結合と電界による結合とが加算されて強い結合が生じるので、従来の1/4波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった帯域より広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失が大きく増加することのない、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有するフィルタ装置を提供することができる。この結果、広い通過帯域を有し急峻な減衰特性を有する、例えばUWB用途のバンドパスフィルタに適したフィルタ装置となる。
With such a configuration, coupling between the
内部入力端子5bと外部入力端子5aとの接続、および内部出力端子6bと外部出力端子6aとの接続は、図3および図5に示す例のように、誘電体層1aを貫通する貫通導体で行なえばよい。また、内部入力端子5b,外部入力端子5a,内部出力端子6bおよび外部出力端子6aをそれぞれ誘電体層1aの端部まで延ばして、端面導体で接続することもできる。第1の共振器電極3a〜3dと第1の基準電極2a・2aとの接続を端面導体で行なう場合は、端面導体の形成が導体ペーストの印刷等により他の電極と同時に行なえるので、製造上で都合がよい。
The connection between the internal input terminal 5b and the
図10は図1と同様の分解斜視図であり、図10において、8は減衰共振器電極である。本実施形態のフィルタ装置は、図10に示す例のように、上記各構成において、第1の共振器電極3a・3b,3b・3c,3c・3d間以外の積層体1内において第1の共振器電極3a〜3dの1つと電磁界結合するように配置され、一方端が短絡端で他方端が開放端である、少なくとも1つの減衰共振器電極8を有することが好ましい。減衰共振器電極8により第1の共振器電極3a〜3dによる減衰極と通過帯域との間に反作用共振器(ノッチフィルタ)として機能する減衰極を形成することができるので、所望の通過帯域を有し、かつ特定の周波数における不要信号を除去した、より急峻な減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。
FIG. 10 is an exploded perspective view similar to FIG. 1, and in FIG. 10, 8 is a damped resonator electrode. As in the example shown in FIG. 10, the filter device of the present embodiment has the first configuration in the
減衰共振器電極8は、第1の共振器電極3a〜3d間以外の積層体1内、例えば図10に示すように、第1の共振器電極3a〜3dが形成された誘電体層1a・1a間とは異なる誘電体層1a・1a間において第1の共振器電極3a〜3dの1つと電磁界結合するように配置され、一方端が第1の基準電極2a・2aに接続された短絡端で、他方端が他とは接続されていない開放端である。減衰共振器電極8と第1の基準電極2a・2aとの接続は、図10に示す例のように、減衰共振器電極8の短絡端を誘電体層1aの端部まで延ばし、誘電体層1aの端面(積層体1の側面)に形成した端面導体(図示せず)により接続してもよいし、貫通導体により接続してもよい。
The
減衰共振器電極8は第1の共振器電極3a〜3dの1つと電磁界結合するが、その結合量の調整により所望の減衰特性を得ることができる。例えば、所望の結合量が得られていない場合は、通過帯域の外側でカットオフ周波数の極めて近傍の帯域で急峻な減衰特性を得られても、減衰共振器電極8による減衰極の高域側(減衰極間)で減衰特性の跳ね上がりが生じるのに対し、所望の結合量が得られている場合は、このような減衰特性の跳ね上がりは生じず、急峻で跳ね上がりのない減衰特性を得ることができる。
The
減衰共振器電極8の数は、共振器電極3の形成領域の中心に対して対称となるようにペア(一対)で設置するのが好ましい。このようにすると、フィルタ装置を作製する際に位置ずれが発生しても、減衰共振器電極8と共振器電極3との結合が、一方が強まる方向に変化した場合であっても、他方は弱まる方向に変化するため、全体の結合量は大きく変化しないので設計値とのずれの小さいものを作るのが容易となる。
The number of the damped
また、本実施形態のフィルタ装置は、上記構成において、減衰共振器電極8は開放端が複数に分岐した形状であり、短絡端から分岐した開放端の各先端までの長さがそれぞれ異なることが好ましい。このことから、減衰共振器電極8の短絡端から分岐した開放端の各先端までの電気長に応じた複数の減衰極を形成することができるので、短絡端から分岐した開放端の各先端までの長さを調整して複数の減衰極の位置を調整することにより、容易により急峻な減衰特性を有するフィルタ装置とすることができる。
Further, in the filter device of the present embodiment, in the above configuration, the
減衰共振器電極8の形状は、第1の共振器電極3a〜3dとの結合量に応じてその形状を調整すればよいが、全体としては第1の共振器電極3a〜3dに沿った帯状のもので開放端が複数に分岐しているものが好ましい。
The shape of the damped
減衰共振器電極8の開放端の形状は、複数に分岐し、短絡端から分岐した開放端の各先端までの長さがそれぞれ異なるものであれば特に制限はなく、分岐点から先端までが曲線状(この例ではいわゆる曲線的なY字状)でもよく、短絡端から開放端までの本体部も同様に曲線状でもよい。また、分岐の数も2つだけでなく、3つに分岐してもよいし、あるいはそれ以上の数に分岐していてもよい。短絡端から分岐した開放端の各先端までの長さや分岐の数は、求められるフィルタ特性により必要な減衰極の周波数や減衰極の数に応じて設定すればよい。
The shape of the open end of the damped
第1の共振器電極3a〜3dに対する、結合電極4、入力端子5、出力端子6、容量電極7、および減衰共振器電極8の平面視の配置やそれぞれとの距離(間に介在する誘電体層1aの厚みまたは層数)は、特に制限はなく、所望の減衰特性となるように各電極と第1の共振器電極3a〜3dとの結合を調整するように設定すればよい。
Planar arrangement of the
図11は図1と同様の分解斜視図であり、図11において、3e〜3hは第2の共振器電極、3eは初段の第2の共振器電極、3hは最終段の第2の共振器電極である。本実施形態のフィルタ装置は、図11に示すように、積層体1内における第1の共振器電極3a〜3dよりも第2の端部側であって誘電体層1aを介して配置され、互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である複数の第2の共振器電極3e〜3hをさらに備えている。このような第2の共振器電極3e〜3hを備えていることにより、複数の第1の共振器電極3a〜3dおよび複数の第2の共振器電極3e〜3hによって形成される非常に広い2つの通過帯域の全体に渡って、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数においても挿入損失の増加が少ない、平坦で低損失な通過特性を得ることができる。
11 is an exploded perspective view similar to FIG. 1. In FIG. 11, 3e to 3h are second resonator electrodes, 3e is a first resonator electrode of the first stage, and 3h is a second resonator of the last stage. Electrode. As shown in FIG. 11, the filter device of the present embodiment is disposed on the second end side of the
なお、第2の共振器電極3e〜3hについても、第1の共振器電極3a〜3dと同様に、第2の共振器電極3e〜3hに対する、結合電極4、入力端子5、出力端子6、容量電極7、および減衰共振器電極8の平面視の配置やそれぞれとの距離(間に介在する誘電体層1aの厚みまたは層数)は、特に制限はなく、所望の減衰特性となるように各電極と第2の共振器電極3e〜3hとの結合を調整するように設定すればよい。
As for the
また、本実施形態のフィルタ装置は、初段の第1の共振器電極3a及び初段の第2の共振器電極3eに信号を入力するための入力端子5と最終段の第1の共振器電極3d及び最終段の第2の共振器電極3hから信号を出力するための出力端子6とを具備している。
In the filter device of this embodiment, the
入力端子5は、初段の第1の共振器電極3aに沿った形状で、誘電体層1aを挟んで初段の第1の共振器電極3a及び第2の共振器電極3eと対向するように第1の共振器電極3a〜3dよりも第2の端部側であって第2の共振器電極3e〜3hよりも第1の端部側に配置されて初段の第1の共振器電極3a及び第2の共振器電極3eと電磁界結合する内部入力端子5aと、積層体1の外表面に形成され、内部入力端子5aに初段の第1の共振器電極3aの開放端側で接続された外部入力端子5bとを具備している。
The
出力端子6は、最終段の第1の共振器電極3dに沿った形状で、誘電体層1aを挟んで最終段の第1の共振器電極3d及び第2の共振器電極3hと対向するように第1の共振器電極3a〜3dよりも第2の端部側であって第2の共振器電極3e〜3hよりも第1の端部側に配置されて最終段の前記第1の共振器電極3d及び第2の共振器電極3hと電磁界結合する内部出力端子6aと、積層体1の外表面に形成され、内部出力端子6aに最終段の第1の共振器電極3dの開放端側で接続された外部出力端子6bとを具備している。
The
このような入力端子5及び出力端子6を備えていることにより、内部入力端子5aが初段の第1の共振器電極3aおよび初段の第2の共振器電極3eとブロードサイド結合するとともにインターデジタル型に結合するため、ブロードサイド結合によって強く電磁界結合するとともに、インターデジタル型の結合によって電界による結合と磁界による結合とが加算されてより強く電磁界結合するので、内部入力端子5aと初段の第1の共振器電極3aおよび初段の第2の共振器電極3eとを非常に強く結合させることができる。
By providing the
誘電体層1aとしては、例えば、アルミナ,ムライト,窒化アルミニウム,BaO−TiO2系,CaO−TiO2系,MgO−TiO2系およびガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは四フッ化エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン;PTFE),四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂;ETFE),四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂;PFA)等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂,ポリイミド等の有機樹脂材料が用いられる。これらの材料による誘電体層1aの形状や寸法(厚みや幅,長さ)は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。セラミック材料の場合は、より高周波の信号を伝送することが可能な、Au,Ag,Cu等の低抵抗金属からなる導体材料と同時焼成が可能な低温焼成セラミックスが好ましい。
Examples of the
第1の基準電極2a,第2の基準電極2b,内部基準電極9,第1の共振器電極3a〜3d,第2の共振器電極3e〜3h,結合電極4,入力端子5,出力端子6,容量電極7,減衰共振器電極8は、誘電体層1aがセラミック材料からなる場合は、W,Mo,Mo−Mn,Au,Ag,Cu等の金属を主成分とするメタライズ層により形成することができる。また、誘電体層1aが樹脂系材料からなる場合は、厚膜印刷法,各種の薄膜形成方法,めっき法あるいは箔転写法等により形成した金属層や、このような金属層上にめっき層を形成したもの、例えばCu層,Cr−Cu合金層,Cr−Cu合金層上にNiめっき層およびAuめっき層を被着させたもの,TaN層上にNi−Cr合金層およびAuめっき層を被着させたもの,Ti層上にPt層およびAuめっき層を被着させたもの,Ni−Cr合金層上にPt層およびAuめっき層を被着させたもの等が挙げられる。これらの厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
誘電体層1a,第1の基準電極2a,第2の基準電極2b,内部基準電極9,第1の共振器電極3a〜3d,第2の共振器電極3e〜3h,結合電極4,入力端子5,出力端子6,容量電極7,減衰共振器電極8の形成は、従来周知の方法を用いればよい。例えば誘電体層1aがガラスセラミックスから成る場合であれば、まずそれら誘電体層1aとなるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、グリーンシート上にスクリーン印刷法によりAg等の導体ペーストを所定形状で印刷塗布して第1の基準電極2a,第2の基準電極2b,内部基準電極9,第1の共振器電極3a〜3d,第2の共振器電極3e〜3h,結合電極4,入力端子5,出力端子6,容量電極7,減衰共振器電極8の各電極パターンを形成する。次に、これらの電極パターンが形成されたグリーンシートを重ねて圧着するなどして積層体を作製し、この積層体を850〜1000℃で焼成することにより形成する。
その後、外表面に露出している導体層上には、NiめっきおよびAuめっき等のめっき皮膜を形成する。誘電体層1aが有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば有機樹脂シート上に第1の基準電極2a,第2の基準電極2b,内部基準電極9,第1の共振器電極3a〜3d,第2の共振器電極3e〜3h,接地強化部4a,入力端子5,出力端子6,結合電極4,容量電極7,減衰共振器電極8の各電極パターン形状に加工したCu箔を転写し、Cu箔が転写された有機樹脂シートを積層して接着剤で接着することにより形成する。
Thereafter, a plating film such as Ni plating or Au plating is formed on the conductor layer exposed on the outer surface. If the
第1の基準電極2aと第1の共振器電極3a〜3dの短絡端とを接続し、第2の基準電極2bと第2の共振器電極3e〜3hの短絡端とを接続する接続導体は、それぞれ、それらの間に位置する誘電体層1a内に形成された貫通導体または誘電体層1aの端面に形成された端面導体の形態で形成することにより、積層されたそれら誘電体層1aの内部に形成するフィルタ装置の設計自由度が向上するとともに、より小型で高性能なフィルタ装置とすることができる。
The connection conductor that connects the
このような接続導体となる貫通導体や側面導体は、誘電体層1aがガラスセラミックス等のセラミックスから成る場合には、貫通導体は、例えば前述の製造方法において第1の基準電極2a,第2の基準電極2b,内部基準電極9,第1の共振器電極3a〜3d,第2の共振器電極3e〜3h,結合電極4,入力端子5,出力端子6,容量電極7,減衰共振器電極8の各電極パターンを形成する前に、グリーンシートに金型加工やレーザー加工によりあらかじめ形成しておいた貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等により充填することで形成することができ、端面導体は、例えば第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの電極パターンの短絡端を端面に露出させたグリーンシート積層体を形成した後、同様の導体ペーストをグリーンシート積層体の側面に印刷することにより形成することができる。また、端面導体は、グリーンシートに第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの列の幅程度の貫通孔を形成しておき、第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの電極パターンの短絡端をこの貫通孔に接するように形成した後、グリーンシートの積層前または積層後に導体ペーストを貫通孔の内面に印刷し、または貫通穴に充填して、貫通孔の部分で切断することによっても形成することができる。
When the
誘電体層1aが樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきにより貫通孔内に貫通導体を形成したり、薄膜法等により側面導体を形成したりすればよい。第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの電極パターンの短絡端を積層体の側面に露出させるには、第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの電極パターンの短絡端がグリーンシート(あるいは有機樹脂シート)の端部に位置するように形成したり、第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの電極パターンを形成したグリーンシート(有機樹脂シート)を積層した後に、第1の共振器電極3a〜3d及び第2の共振器電極3e〜3hの電極パターンの短絡端が側面に露出するように積層体を切断したりすればよい。
Similarly, when the
具体的には、UWBのローバンド規格に用いられるような、通過帯域の中心周波数が3.9GHzのバンドパスフィルタとしてのフィルタ装置は、図3に示すような形態であれば、例えば誘電体層1aとして比誘電率が9.4のガラスセラミックスを用い、第1の基準電極2a,第2の基準電極2b,内部基準電極9,第1の共振器電極3a〜3d,第2の共振器電極3e〜3h,結合電極4,入力端子5,出力端子6,容量電極7および貫通導体にAgメタライズを用いることにより得られる。比誘電率が9.4のガラスセラミックスは、例えば、ガラス成分としてPbO,B2O3,SiO2,Al2O3,ZnOおよびアルカリ土類金属酸化物を主成分とする結晶化ガラスが50質量%とフィラー成分としてアルミナが50質量%とからなるものを用いればよい。
Specifically, a filter device as a bandpass filter having a passband center frequency of 3.9 GHz, which is used in the UWB low-band standard, has a configuration as shown in FIG. 3, for example, the
このとき、誘電体層1aは、厚みを上から順に、400μm,75μm,75μm,350μmとする。第1の基準電極2a及び第2の基準電極2bは、寸法を3.35mm×5.0mmとし、内部基準電極9は外寸を3.35mm×5.0mmで内寸(開口の寸法)を2.945mm×3.5mmとする。この開口内に寸法が0.4mm×3.35mmの第1の共振器電極3a〜3dを0.155mm,0.135mm,0.155mmの間隔で横並びに整列し、各短絡端を内部基準電極9に接続して、各開放端と内部基準電極9との間隔を0.15mm、第1の共振器電極3aおよび3dと内部基準電極9との間隔を0.45mmとなるように配置する。内部基準電極9と積層体1の上面に位置する第1の基準電極2a及び内部基準電極9と積層体1の下面に位置する第2の基準電極2bとは、外周部に配列した直径0.1mmの貫通導体で接続する。
At this time, the
入力端子5は、0.3mm×3.35mmの内部入力端子5bを初段の第1の共振器電極3aの開放端側と平面視で0.3mm×3.35mmの範囲で重なるように配置し、0.2mm×0.2mmの外部入力端子5aと直径0.1mmの貫通導体で接続する。出力端子6も同様に、0.3mm×3.35mmの内部出力端子6bを最終段の第1の共振器電極3dの開放端側と平面視で0.3mm×3.35mm重なるように配置し、0.2mm×0.2mmの外部出力端子6aと直径0.1mmの貫通導体で接続する。結合電極4は、2つの0.1mm×2.0mmの対向部を1.545mm×0.1mmの接続部で接続したクランク形とし、2つの対向部がそれぞれ初段の第1の共振器電極3aおよび最終段の第1の共振器電極3dの短絡端側と平面視で0.1mm×1.8mmの範囲で重なるように配置し、内部基準電極9と重なる部分の中心で直径0.1mmの貫通導体により内部基準電極9に接続する。
The
接地強化部4a,4aは、結合電極4の両端部において、0.1mm×1.45mmの導体層を結合電極4から第1の共振器電極3a,3dの外側に0.31mm離間させて結合電極4の対向部と端部を揃えて平行に配置し、結合電極4の一端および他端からそれぞれ1.35mmの位置で0.31mm×0.1mmの導体層で接続したL字形として、同様に内部基準電極9と重なる部分の中心で直径0.1mmの貫通導体により内部基準電極9と接続する。
The
容量電極7は0.2mm×0.4mmおよび0.4mm×0.6mmの2つの矩形を接続した凸型で、内部基準電極9と0.4mm×0.6mmの範囲で重なり、第1の共振器電極3a,3b,3c,3dの開放端部と平面視で0.2mm×0.25mmの範囲で重なるように配置し、重なる部分の中心で直径0.1mmの貫通導体により接続する。
The
このような実施形態のフィルタ装置のフィルタ特性は、図12の線図に実線の特性曲線で示すようなものとなる(実施例1)。また、このような実施形態のフィルタ装置によるフィルタ特性に対して、結合電極4が一端と他端との間で分岐して接地してはいないフィルタ装置(比較例)において得られるフィルタ特性は、図12に破線の特性曲線で示すようなものとなる。図12に示す線図において、縦軸は挿入損失(単位:dB)を、横軸は周波数(単位:GHz)を示す。
The filter characteristics of the filter device of such an embodiment are as shown by a solid characteristic curve in the diagram of FIG. 12 (Example 1). In addition, with respect to the filter characteristics of the filter device of such an embodiment, the filter characteristics obtained in the filter device (comparative example) in which the
図12に示すフィルタ特性から、本実施形態のフィルタ装置のフィルタ特性は、通過帯域より高周波側および低域側の減衰量が大きい減衰特性を有することがわかる。 From the filter characteristics shown in FIG. 12, it can be seen that the filter characteristics of the filter device of the present embodiment have attenuation characteristics in which the attenuation amounts on the high frequency side and the low frequency side are larger than the pass band.
実施例1のフィルタ装置に対して、接地強化部4a,4aを、図8(b)に示す例のような形状とした以外は同じにした他の例(実施例2)のフィルタ特性は、図12と同様の図13の線図に実線の特性曲線で示すようなものとなる。破線の特性曲線は図12と同様に比較例のフィルタ特性を示す。実施例2のフィルタ装置は、具体的には、実施例1のフィルタに対して、接地強化部4aを、結合電極4の両端部において、0.1mm×1.45mmの導体層を結合電極4から第1の共振器電極3a,3dの内側に0.99mm離間させて、幅方向の中心を共振器電極3b,3cと揃えるとともに端部を結合電極4の対向部と揃えて平行に配置し、結合電極4の一端および他端からそれぞれ1.35mmの位置で0.99mm×0.1mmの導体層で接続したL字形とした。
The filter characteristics of another example (Example 2) in which the
図13に示すフィルタ特性から、実施例2のフィルタ装置のフィルタ特性は、実施例1のフィルタ装置のフィルタ特性と比較して、通過帯域の低域側および高域側の減衰極においては減衰極の位置(周波数)が僅かに低域側および高域側に調整されて減衰極の減衰量が大きくなるとともに、通過帯域の高域側においては最も高域側の減衰極が通過帯域側へシフトして2つの減衰極が同じ位置となり、位相が反転することで1つの大きな減衰極を形成することとなり、これにより通過帯域の低域側および高域側の周波数帯の減衰量がさらに増大していることがわかる。 From the filter characteristics shown in FIG. 13, the filter characteristics of the filter device of the second embodiment are compared with the filter characteristics of the filter device of the first embodiment at the attenuation poles on the low band side and high band side of the pass band. The position (frequency) of the band is slightly adjusted to the low band side and the high band side to increase the attenuation amount of the attenuation pole, and on the high band side of the pass band, the highest attenuation pole is shifted to the pass band side. As a result, the two attenuation poles are in the same position, and one large attenuation pole is formed by reversing the phase. This further increases the attenuation amount of the low frequency band and high frequency band of the pass band. You can see that
本実施形態のフィルタ装置は、結合電極4が一端と他端との間で分岐しているとともに、第1の基準電極2aに電気的に接続される接地強化部4aを有している。これにより、結合電極4の分岐点から接地側(第1の基準電極2a)への電流を大きく増大させることができるため、フィルタの通過帯域により近い位置(周波数)に減衰極を形成しつつ、低域側および高域側の減衰極よりさらに低域側および高域側の周波数帯の減衰量が増大した優れた減衰特性を有するものであることがわかる。そして、接地強化部4a,4aが、初段および最終段の第1の共振器電極3a,3d以外の共振器電極3b,3cの短絡端部と対向するとともに短絡端に電気的に接続されているときには、初段または最終段の第1の共振器電極3a,3dと初段および最終段の共振器電極以外の第1の共振器電極3a,3dとの結合を強めることができるので、フィルタの通過帯域の低域側および高域側の減衰極の減衰量がさらに増大するとともに、通過帯域の高域側の減衰極よりさらに高域側に減衰極を形成することにより、通過帯域の低域側および高域側の周波数帯の減衰量がさらに増大した優れた減衰特性を有するものであることがわかる。
The filter device of the present embodiment has a
なお、従来のフィルタ装置は、比較例に対してさらに容量電極7を有さない構造である。このような従来のフィルタ装置において、本実施形態のフィルタ装置(および比較例のフィルタ装置)と同様の周波数に減衰極を有するものとするには、第1の共振器電極3a〜3dを長くしなければならず、フィルタ装置の大きさが大きくなってしまうばかりでなく、減衰極よりさらに高周波側に減衰特性の跳ね上がりがあり、無線LANで使用する帯域に対する減衰帯域において十分に減衰していないフィルタ特性となってしまう。
Note that the conventional filter device has a structure that does not have the
次に、本発明の無線モジュール及び無線通信機器について以下に説明する。図14は、本発明の無線モジュール及び無線通信機器における実施形態の一例を示す断面図である。図14において、10はフィルタ装置、11は集積回路、12はバンプ、13はプリント基板、14はRF部、15はベースバンド部、16はアンテナである。 Next, the wireless module and the wireless communication device of the present invention will be described below. FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the wireless module and the wireless communication device of the present invention. In FIG. 14, 10 is a filter device, 11 is an integrated circuit, 12 is a bump, 13 is a printed circuit board, 14 is an RF unit, 15 is a baseband unit, and 16 is an antenna.
図14に示すように、本実施形態の無線通信モジュールは、上記いずれかに記載のフィルタ装置10と、フィルタ装置10の第1の端面側(図14においては上面側)に配設され、バンプ12を介してフィルタ装置10と電気的に接続された集積回路11と、フィルタ装置10の第2の端面側(図14においては下面側)に配設され、バンプ12を介してフィルタ装置10と電気的に接続されたプリント基板13とを備えている。
As shown in FIG. 14, the wireless communication module of the present embodiment is disposed on the
また、本実施形態においては、フィルタ装置10と、フィルタ装置10の第1の端面側に配設され、バンプ12を介してフィルタ装置10と電気的に接続された集積回路11とを備えた部分がRF部14をなしており、本実施形態の無線通信機器は、このRF部14と、RF部14に電気的に接続されたプリント基板13と、プリント基板13を介してRF部14に電気的に接続されたベースバンド部15と、プリント基板13を介してRF部14に電気的に接続されたアンテナ16とを備えている。
In the present embodiment, the
本実施形態の無線通信モジュールおよび無線通信機器によれば、従来のフィルタ装置と比較して、フィルタの通過帯域により近い周波数に減衰極を形成しつつ、低域側および高域側の減衰極よりさらに低域側および高域側の周波数帯の減衰量が増大した優れた減衰特性を有する上記いずれかに記載のフィルタ装置を用いている。そのため、フィルタ装置を通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるとともにノイズも減少する。これにより、受信感度が向上するとともに送信信号および受信信号の増幅度を小さくできるので増幅回路における消費電力が少なくなる。結果として受信感度が高く消費電力が少ない高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。さらに、1つのフィルタで2つの通信帯域をカバーすることができるので、小型で製造コストが低い無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。 According to the wireless communication module and the wireless communication device of the present embodiment, compared to the conventional filter device, while forming the attenuation pole at a frequency closer to the pass band of the filter, the attenuation band on the low frequency side and the high frequency side. Furthermore, the filter device according to any one of the above, which has an excellent attenuation characteristic in which the attenuation amount of the low frequency band and the high frequency band is increased. For this reason, the attenuation of the reception signal and the transmission signal passing through the filter device is reduced and the noise is also reduced. Thereby, the reception sensitivity is improved and the amplification degree of the transmission signal and the reception signal can be reduced, so that the power consumption in the amplifier circuit is reduced. As a result, a high-performance wireless communication module and wireless communication device with high reception sensitivity and low power consumption can be obtained. Furthermore, since two communication bands can be covered with one filter, a wireless communication module and a wireless communication device that are small in size and low in manufacturing cost can be obtained.
なお、本実施形態においては、集積回路11が、フィルタ装置10の第1の端面側に配設されるとともにバンプ12を介してフィルタ装置10と電気的に接続している。また、プリント基板13が、フィルタ装置10の第2の端面側に配設されるとともにバンプ12を介してフィルタ装置10と電気的に接続されている。ここで、フィルタ装置10を内蔵した基板を用いて、集積回路11を、基体の第1の端面側に配設するとともにバンプ12を介して基体と電気的に接続し、プリント基板13を、基体の第2の端面側に配設するとともにバンプ12を介して基体と電気的に接続してもよい。
In the present embodiment, the
1・・・積層体
1a・・・誘電体層
2a・・・第1の基準電極
2b・・・第2の基準電極
3a〜3d・・・第1の共振器電極
3a・・・初段の第1の共振器電極
3d・・・最終段の第1の共振器電極
3e〜3h・・・第2の共振器電極
3e・・・初段の第2の共振器電極
3h・・・最終段の第2の共振器電極
4・・・結合電極
4a・・・接地強化部
4b・・・基準電極対向部
5・・・入力端子
5a・・・外部入力端子
5b・・・内部入力端子
6・・・出力端子
6a・・・外部出力端子
6b・・・内部出力端子
7・・・容量電極
8・・・減衰共振器電極
9・・・内部基準電極
10・・・フィルタ装置
11・・・集積回路
12・・・バンプ
13・・・プリント基板
14・・・RF部
15・・・ベースバンド部
16・・・アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
該積層体の第1の端部に配置された第1の基準電極と、
前記積層体の第2の端部に配置された第2の基準電極と、
前記積層体内において互いに電磁界結合するように平面視で横並びに整列され、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である3つ以上の共振器電極と、
前記共振器電極よりも前記第1の端部側に配置され、前記誘電体層を挟んで一端が初段の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに、この対向する前記共振器電極の短絡端に電気的に接続され、他端が最終段の前記共振器電極の短絡端部と対向するとともに、この対向する前記共振器電極の短絡端に電気的に接続された結合電極と、
前記初段の共振器電極に信号を入力するための入力端子と、
前記最終段の共振器電極から信号を出力するための出力端子と
を具備したフィルタ装置であって、
前記結合電極は、前記一端と前記他端との間に接地する分岐部を有することを特徴とするフィルタ装置。 A laminate in which a plurality of dielectric layers are laminated;
A first reference electrode disposed at a first end of the laminate;
A second reference electrode disposed at a second end of the laminate;
Three or more resonator electrodes arranged side by side in a plan view so as to be electromagnetically coupled to each other in the laminate, each having one end short-circuited and the other end open-ended;
The first electrode is disposed closer to the first end than the resonator electrode, with one end facing the short-circuited end of the first-stage resonator electrode across the dielectric layer and a short circuit between the opposed resonator electrodes. And a coupling electrode electrically connected to the short-circuited end of the resonator electrode opposite to the short-circuited end of the resonator electrode at the final stage,
An input terminal for inputting a signal to the first-stage resonator electrode;
A filter device including an output terminal for outputting a signal from the resonator electrode of the final stage,
The filter device according to claim 1, wherein the coupling electrode has a branch portion that is grounded between the one end and the other end.
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のフィルタ装置。 It is arranged to be electromagnetically coupled to one of the resonator electrodes in the laminate other than between the resonator electrodes, and has at least one damped resonator electrode having one end short-circuited and the other end open. The filter device according to claim 1, wherein:
前記出力端子は、最終段の前記第1の共振器電極に沿った形状で、前記誘電体層を挟んで最終段の前記第1の共振器電極及び前記第2の共振器電極と対向するように前記第1の共振器電極よりも前記第2の端部側であって前記第2の共振器電極よりも前記第1の端部側に配置されて最終段の前記第1の共振器電極及び前記第2の共振器電極と電磁界結合する内部出力端子と、前記積層体の外表面に形成され、前記内部出力端子に前記最終段の第1の共振器電極の前記開放端側で接続された外部出力端子とを具備していることを特徴とする請求項12記載のフィルタ装置。 The input terminal has a shape along the first resonator electrode in the first stage, and is opposed to the first resonator electrode and the second resonator electrode in the first stage across the dielectric layer. The first resonator electrode at the first stage disposed on the second end side with respect to the first resonator electrode and on the first end side with respect to the second resonator electrode, and the first resonator electrode. An internal input terminal electromagnetically coupled to the two resonator electrodes, and an external input formed on the outer surface of the laminate and connected to the internal input terminal on the open end side of the first resonator electrode of the first stage A terminal,
The output terminal has a shape along the first resonator electrode in the final stage, and faces the first resonator electrode and the second resonator electrode in the final stage with the dielectric layer interposed therebetween. The first resonator electrode at the final stage is disposed closer to the second end than the first resonator electrode and closer to the first end than the second resonator electrode. And an internal output terminal that is electromagnetically coupled to the second resonator electrode, and is formed on the outer surface of the laminate, and is connected to the internal output terminal on the open end side of the first resonator electrode in the final stage. 13. The filter device according to claim 12, further comprising an external output terminal.
A wireless communication device comprising: an RF unit including the filter device according to claim 1; a baseband unit connected to the RF unit; and an antenna connected to the RF unit.
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