(57)【要約】【課題】本発明は、左手系共振器の小型化の実現を目的とする。【解決手段】並列接続した第１のインダクタ１１１Ｂおよび第１のコンデンサ１１１Ａを有する第１の並列体１１１と、直列接続した第２のインダクタ１２１Ｂおよび第２のコンデンサ１２１Ａを有し、第１の並列体１１１と接続した第１の直列体１２１と、並列接続した第３のインダクタ１１２Ｂおよび第３のコンデンサ１１２Ａを有する第２の並列体１１２と、直列接続した第４のインダクタ１２２Ｂおよび第４のコンデンサ１２２Ａを有し、第２の並列体１１２と接続した第２の直列体１２２と、第１の直列体１２１と前記第２の直列体１２２とを接続するインダクタ１３１とを備え、第２のコンデンサ１２１Ａと第４のコンデンサ１２２Ａとが容量結合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続したインダクタおよびコンデンサを有する第１の並列体と、
直列接続したインダクタおよびコンデンサを有し、前記第１の並列体と接続した第１の直列体と、
並列接続したインダクタおよびコンデンサを有する第２の並列体と、
直列接続したインダクタおよびコンデンサを有し、前記第２の並列体と接続した第２の直列体と、
前記第１の直列体と前記第２の直列体とを接続するインダクタとを備え、
前記第１の直列体が有するコンデンサと前記第２の直列体が有するコンデンサとが容量結合することを特徴とする左手系共振器。
【請求項２】
前記第１の直列体が有するインダクタと前記第２の直列体が有するインダクタとがさらに磁界結合することを特徴とする請求項１に記載の左手系共振器。
【請求項３】
誘電体を挟んで互いに対向配置された第１、第２のグランド電極と、
前記第１のグランド電極と接続した第１のビア導体およびこの第１のビア導体に接続された第１の導体パターンからなる第１のインダクタと、
前記第１の導体パターンが前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置されて構成された第１のコンデンサと、
前記第１の導体パターンに接続されるとともに前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置された第２の導体パターンおよびこの第２の導体パターンと対向配置された第３の導体パターンからなる第２のコンデンサと、
前記第２の導体パターンおよび前記第３の導体パターンからなる第２のインダクタと、
前記第２のグランド電極と接続した第２のビア導体およびこの第２のビア導体に接続された第４の導体パターンからなる第３のインダクタと、
前記第４の導体パターンが前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置されて構成された第３のコンデンサと、
前記第４の導体パターンに接続されるとともに前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置された第５の導体パターンおよびこの第５の導体パターンと対向配置された第６の導体パターンからなる第４のコンデンサと、
前記第５の導体パターンおよび前記第６の導体パターンからなる第４のインダクタとを備え、
前記第２のコンデンサと前記第４のコンデンサとが容量結合することを特徴とする左手系共振器。
【請求項４】
前記第２のインダクタと前記第４のインダクタとが磁界結合することを特徴とする請求項３に記載の左手系共振器。
【請求項５】
前記第３の導体パターンと前記第４の導体パターンとを接続する第３のビア導体をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の左手系共振器。
【請求項６】
前記第３の導体パターンと前記第６の導体パターンとを接続する第４のビア導体をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の左手系共振器。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載の左手系共振器のうち少なくともいずれか１つを用いて構成される左手系フィルタ。
【請求項８】
請求項７に記載の左手系フィルタが実装された電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の各種電子機器に用いられる左手系共振器、この左手系共振器を用いた左手系フィルタ、および、この左手系フィルタを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィルタに用いられる共振器は、図５に示すごとく、略平板状の低インピーダンス配線部１ａ、１ｂと略平板状の高インピーダンス配線部２ａ、２ｂとが略同一平面上に配置され、低インピーダンス配線部１ａの一端側と高インピーダンス配線部２ａと一端側、低インピーダンス配線部１ｂの一端側と高インピーダンス配線部２ｂの一端側、高インピーダンス配線部２ａの他端側と高インピーダンス配線部２ｂの他端側のそれぞれが、電気的に接続された状態となるよう構成されていた（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平２−２４９３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の共振器では、小面積化が難しいことが問題となっていた。
【０００４】
すなわち、上記従来の構成においては、略平板状の低インピーダンス配線部１ａ、１ｂと略平板状の高インピーダンス配線部２ａ、２ｂとを略同一平面において配置する構成としているため、この共振器の面積をこれら４つの配線部１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの面積の和未満にすることができず、その結果として小面積化が難しくなってしまっていた。
【０００５】
そこで本発明は、左手系共振器の小型化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面である左手系共振器は、並列接続したインダクタおよびコンデンサを有する第１の並列体と、直列接続したインダクタおよびコンデンサを有し、前記第１の並列体と接続した第１の直列体と、並列接続したインダクタおよびコンデンサを有する第２の並列体と、直列接続したインダクタおよびコンデンサを有し、前記第２の並列体と接続した第２の直列体と、前記第１の直列体と前記第２の直列体とを接続するインダクタとを備え、前記第１の直列体が有するコンデンサと前記第２の直列体が有するコンデンサとが容量結合することを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の局面である左手系共振器は、誘電体を挟んで互いに対向配置された第１、第２のグランド電極と、前記第１のグランド電極と接続した第１のビア導体およびこの第１のビア導体に接続された第１の導体パターンからなる第１のインダクタと、前記第１の導体パターンが前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置されて構成された第１のコンデンサと、前記第１の導体パターンに接続されるとともに前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置された第２の導体パターンおよびこの第２の導体パターンと対向配置された第３の導体パターンからなる第２のコンデンサと、前記第２の導体パターンおよび前記第３の導体パターンからなる第２のインダクタと、前記第２のグランド電極と接続した第２のビア導体およびこの第２のビア導体に接続された第４の導体パターンからなる第３のインダクタと、前記第４の導体パターンが前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置されて構成された第３のコンデンサと、前記第４の導体パターンに接続されるとともに前記第１のグランド電極と前記第２のグランド電極との間に対向配置された第５の導体パターンおよびこの第５の導体パターンと対向配置された第６の導体パターンからなる第４のコンデンサと、前記第５の導体パターンおよび前記第６の導体パターンからなる第４のインダクタとを備え、前記第２のコンデンサと前記第４のコンデンサとが容量結合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、３次元的に左手系共振器を構成することができるため、左手系共振器の面積を小さくすることができるため、左手系共振器の小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における左手系共振器１００について、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、左手系共振器１００の等価回路図である。図２は、左手系共振器１００の全体斜視図である。
【００１１】
図１に示されるように、本実施の形態における左手系共振器１００は、第１の並列体１１１と、１ポート端子１０１および第１の並列体１１１に接続した第１の直列体１２１と、この第１の直列体１２１に接続したインダクタ１３１と、インダクタ１３１と接続した第２の直列体１２２と、第２の直列体１２２に接続した第２の並列体１１２と、第２の並列体１１２および第２の直列体１２２に接続した開放端１４１とを備える。
【００１２】
この共振器の特性を確認する方法としては、例えば、図１に示すように入力と出力の機能を持つ１ポート端子１０１と、１ポート端子１０１と電気的に接続した入出力結合素子１０２と、入出力結合素子１０２と接続した第１の並列体１１１に接続する方法が挙げられる。
【００１３】
第１の並列体１１１は、並列接続された第１のコンデンサ１１１Ａおよび第１のインダクタ１１１Ｂとを備える。第１のコンデンサ１１１Ａおよび第１のインダクタ１１１Ｂは、一端が１ポート端子１０１および第１の直列体１２１の一端に接続し、他端が接地される。
【００１４】
第１の直列体１２１は、直列接続された第２のコンデンサ１２１Ａおよび第２のインダクタ１２１Ｂとを備える。第２のインダクタ１２１Ｂは、一端が１ポート端子１０１および第１の並列体１１１に接続され、他端が第２のコンデンサ１２１Ａの一端に接続されている。また、第２のコンデンサ１２１Ａの他端は、インダクタ１３１の一端に接続されている。
【００１５】
第２の並列体１１２は、並列接続された第３のコンデンサ１１２Ａおよび第３のインダクタ１１２Ｂとを備える。第３のコンデンサ１１２Ａおよび第３のインダクタ１１２Ｂは、一端が開放端１４１および第２の直列体１２２の他端に接続し、他端が接地される。
【００１６】
第２の直列体１２２は、直列接続された第４のコンデンサ１２２Ａおよび第４のインダクタ１２２Ｂとを備える。第４のコンデンサ１２２Ａは、一端がインダクタ１３１の他端に接続され、他端が第４のインダクタ１２２Ｂの一端に接続されている。また、第４のインダクタ１２２Ｂの他端は、第２の並列体１１２の一端および開放端１４１に接続されている。
【００１７】
第１の直列体１２１と第２の直列体１２２とは、容量結合ができるように、配置関係を調整される。すなわち、第１の直列体１２１と第２の直列体１２２との間隔が近づけられている。第１の直列体１２１と第２の直列体１２２とが所定の距離以下に近づくと、第１の直列体１２１と第２の直列体１２２とは容量結合する。ここで、少なくとも、第１の直列体１２１が有する第２のコンデンサ１２１Ａと第２の直列体１２２が有する第４のコンデンサ１２２Ａとが容量結合する。また、第１の直列体１２１が有する第２のコンデンサ１２１Ａおよび第２のインダクタ１２１Ｂと、第２の直列体１２２が有する第４のコンデンサ１２２Ａおよび第４のインダクタ１２２Ｂとが磁界結合してもよい。
【００１８】
これにより、第１の並列体１１１および第１の直列体１２１と、第２の並列体１１２と第２の直列体１２２とを異なる平面上に配置することが可能になるので、左手系共振器の小型化を図ることができる。
【００１９】
次に、図１に示された左手系共振器１００の具体的な構造について図２を用いて説明する。図２は、具体的な構造の左手系共振器２００を導体パターンと導体ビアの層ごとに分解した分解斜視図である。
【００２０】
左手系共振器２００は、互いに対向するよう配置された第１のグランド電極２０１、第２のグランド電極２０２間が積層された誘電体２０３で満たされた構造となっている。第１のグランド電極２０１と第２のグランド電極２０２は、図示しない側面電極によって接続され、等電位に保たれている。第１のグランド電極２０１と同一平面上には、第１のグランド電極２０１と絶縁された端子２０４が設けられている。この端子２０４は、入力端と出力端の機能を果たす１ポート端子として用いられる。端子２０４には、ビア導体２０５を介して導体パターン２０６が接続される。この導体パターン２０６と対向配置された導体パターン２０７には、導体パターン２０８が接続されている。導体パターン２０８は、ビア導体２０９を介して第１のグランド電極２０１と接続されている。導体パターン２０７は、ビア導体２１０を介して導体パターン２１１および導体パターン２１２と接続されている。また、導体パターン２０７は、導体パターン２１１と導体パターン２１２との間に、導体パターン２１１と導体パターン２１２と対向配置されている。また、さらに、導体パターン２１３が、導体パターン２１１と導体パターン２１２との間に、導体パターン２１１と導体パターン２１２と対向配置されている。導体パターン２１３は、ビア導体２１４を介して導体パターン２１５と接続されている。この導体パターン２１５は、導体パターン２１６と導体パターン２１７との間に、導体パターン２１６と導体パターン２１７と対向配置されている。導体パターン２１６と導体パターン２１７とは、ビア導体２１８を介して接続されている。導体パターン２１７は、導体パターン２１２から絶縁され、導体パターン２１２と対向配置されている。また、導体パターン２１９は、ビア導体２１８を介して導体パターン２１６と導体パターン２１７と接続されている。そして、導体パターン２１９は、導体パターン２１６と導体パターン２１７との間に、導体パターン２１６と導体パターン２１７と対向配置されている。また、導体パターン２１９には、導体パターン２２０が接続されている。この導体パターン２２０は、ビア導体２２１を介して第２のグランド電極２０２と接続されている。
【００２１】
次に、図２に示された左手系共振器２００の構造と、図１に示された１ポート端子１０１、入出力結合素子１０２、開放端１４１の構成との対応関係について説明する。
【００２２】
図１に示された１ポート端子１０１は、端子２０４によって構成される。入出力結合素子１０２は、対向配置され導体パターン２０６および導体パターン２０７によって構成される。開放端１４１は、導体パターン２１９の先端部分２２２によって構成される。
【００２３】
次に、図２に示された左手系共振器２００の構造と、図１に示された第１の並列体１１１の構成との対応関係について説明する。
【００２４】
図１に示された第１のコンデンサ１１１Ａは、導体パターン２０７と導体パターン２０８に対向配置された第１のグランド電極２０１、および、導体パターン２０７と導体パターン２０８に対向配置された第２のグランド電極２０２によって構成される。また、図１に示された第１のインダクタ１１１Ｂは、導体パターン２０７と導体パターン２０８とビア導体２０９の長さ成分とによって構成される。
【００２５】
次に、図２に示された左手系共振器２００の構造と、図１に示された第１の直列体１２１の構成との対応関係について説明する。
【００２６】
図１に示された第２のコンデンサ１２１Ａは、導体パターン２１３に対向配置された導体パターン２１１、および、導体パターン２１３に対向配置された導体パターン２１２によって構成される。また、図１に示された第２のインダクタ１２１Ｂは、導体パターン２１１と導体パターン２１２の長さ成分によって構成される。
【００２７】
次に、図２に示された左手系共振器２００の構造と、図１に示された第２の並列体１１２の構成との対応関係について説明する。
【００２８】
図１に示された第３のコンデンサ１１２Ａは、導体パターン２１９と導体パターン２２０に対向配置された第１のグランド電極２０１、および、導体パターン２１９と導体パターン２２０に対向配置された第２のグランド電極２０２によって構成される。また、図１に示された第３のインダクタ１１２Ｂは、導体パターン２１９と導体パターン２２０とビア導体２２１の長さ成分とによって構成される。
【００２９】
次に、図２に示された左手系共振器２００の構造と、図１に示された第２の直列体１２２の構成との対応関係について説明する。
【００３０】
図１に示された第４のコンデンサ１２２Ａは、導体パターン２１５に対向配置された導体パターン２１７、および、導体パターン２１５に対向配置された導体パターン２１６によって構成される。また、図１に示された第４のインダクタ１２２Ｂは、導体パターン２１７と導体パターン２１６の長さ成分によって構成される。
【００３１】
次に、図２に示された左手系共振器２００の構造と、図１に示されたインダクタ１３１の構成との対応関係について説明する。図１に示されたインダクタ１３１は、ビア導体２１４の長さ成分によって構成される。
【００３２】
第２のコンデンサ１２１Ａを構成する導体パターン２１２と、第４のコンデンサ１２２Ａを構成する導体パターン２１７とを、誘電体２０３を介して導体パターン２１２と導体パターン２１７の間隔を調整して積層することによって、導体パターン２１２と導体パターン２１７の容量結合量を制御することができる。すなわち、図２に示された左手系共振器２００の構造の共振特性は、図４に例示された共振特性を示す曲線Ｘ、Ｙ、Ｚに示されるように、導体パターン２１２と導体パターン２１７との間隔を離すにつれて曲線Ｘから曲線Ｙへ、曲線Ｙから曲線Ｚへとシフトする。言い換えると、図２に示された左手系共振器２００の構造の共振特性は、導体パターン２１２と導体パターン２１７との間隔を離すにつれて、高周波数帯域側にシフトする。このような構造にすることで、左手系共振器２００の面積を単純に従来の半分程度にすることができるだけでなく、導体パターン２１２と導体パターン２１７との容量結合によって波長の短縮効果が得られ、さらに左手系共振器２００の面積を小さくすることができる。したがって、左手系共振器２００の小型化が可能になる。
【００３３】
また、この左手系共振器２００を用いて平衡不平衡変換左手系フィルタを構成した場合、従来の平衡不平衡変換左手系フィルタに用いられている左手系共振器よりも左手系共振器の占有面積が狭くなるため、左手系フィルタの小型化が可能になる。また、この左手系フィルタを搭載した携帯電話等の電子機器は、高集積化により処理速度等の性能を向上させることができる。
【００３４】
なお、導体パターン２１２と導体パターン２１７とインダクタ１３１の間隔を調整して積層し、導体パターン２１２と導体パターン２１７とインダクタ１３１とを磁界結合させてもよい。この場合、さらに、波長の短縮効果が得られ、左手系共振器２００をさらに小型化することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、導体パターン２０７から導体パターン２０８を接続し、ビア導体２０９と導体パターン２０７との間隔をあけて、ビア導体２０９を第１のグランド電極２０１に接地したが、導体パターン２０８を設けず、導体パターン２０７にビア導体２１０を直接接続して第１のグランド電極２０１に接地してもよい。この場合、信号の損失を抑えることができる。同様に、導体パターン２１９から導体パターン２２０を接続し、導体パターン２１９とビア導体２２１との間隔をあけて、ビア導体２２１を第２のグランド電極２０２に接地したが、導体パターン２２０を設けず、導体パターン２１９にビア導体２２１を直接接続して第２のグランド電極２０２に接地してもよい。この場合も信号の損失を抑えることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、１ポート入力端子１０１を用いたが、入力端と出力端とを別に設けてもよい。この場合、図２に示される左手系共振器２００には、第１のグランド電極２０１と同一平面上に、第１のグランド電極２０１と絶縁された入力端、出力端が設けられ、この入力端と出力端とには、導体パターン２０７にそれぞれ対向配置された２つの導体パターンがそれぞれビア導体を介して接続される。
【００３７】
また、本実施形態では、第２のコンデンサ１２１Ａを形成するために、導体パターン２１３に対向配置された導体パターン２１１、および、導体パターン２１３に対向配置された導体パターン２１２を用いたが、導体パターン２１３に対向配置された導体パターン２１２のみを用いてもよい。同様に、第４のコンデンサ１２２Ａを形成するために、導体パターン２１５に対向配置された導体パターン２１７、および、導体パターン２１５に対向配置された導体パターン２１６を用いたが、導体パターン２１５に対向配置された導体パターン２１７のみを用いてもよい。これにより、さらなる小型化と、コスト削減が可能になる。
【００３８】
（変形例１）
本発明の実施の形態１の変形例について図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１の変形例における具体的な構造の左手系共振器２００を導体パターンと導体ビアの層ごとに分解した分解斜視図である。実施の形態１と同様の構成については、説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１では、導体パターン２１３は、ビア導体２１４を介して導体パターン２１５と接続していたが、本変形例では、導体パターン２１３は、ビア導体２１４を介して導体パターン２１９と接続する。そして、導体パターン２１９と接続した導体パターン２２０は、ビア導体２２１を介して第２のグランド電極２０２と接続する。したがって、導体パターン２１３は、第２のグランド電極２０２と接続する。また、本変形例では、導体パターン２１５は、他の導体パターンやビア導体から絶縁されている。なお、図１に示される開放端１４１は、この導体パターン２１５によって構成される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のフィルタは、小型化とフィルタに設定された規格のインピーダンスを得ることとの両立を図ることができるという効果を有し、携帯電話等の各種電子機器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における左手系共振器１００の等価回路図
【図２】本発明の実施の形態１における左手系共振器１００の全体斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の変形例における左手系共振器１００の全体斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における左手系共振器の特性図
【図５】従来のフィルタに用いられる共振器の上面図
【符号の説明】
【００４２】
１ａ、１ｂ  低インピーダンス配線部
２ａ、２ｂ  高インピーダンス配線部
１００、２００  左手系共振器
１０１  １ポート端子
１０２  入出力結合素子
１１１  第１の並列体
１１１Ａ  第１のコンデンサ
１１１Ｂ  第１のインダクタ
１１２  第２の並列体
１１２Ａ  第３のコンデンサ
１１２Ｂ  第３のインダクタ
１２１  第１の直列体
１２１Ａ  第２のコンデンサ
１２１Ｂ  第２のインダクタ
１２２  第２の直列体
１２２Ａ  第４のコンデンサ
１２２Ｂ  第４のインダクタ
１３１  インダクタ
１４１  開放端
２０１  第１のグランド電極
２０２  第２のグランド電極
２０３  誘電体
２０４  端子
２０５、２０９、２１０、２１４、２１８、２２１  ビア導体
２０６、２０７、２０８、２１１、２１２、２１３、２１５、２１６、２１７、２１９、２２０、２２２  導体パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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