(57)【要約】【課題】共振器に孔部を設けた場合、この孔部が設けられた部分における共振電極の幅が部分的に小さくなる。孔部を設けることによる高調波成分の共振を抑制する効果を高めるためには、孔部の幅を大きくする必要がある。しかしながら、孔部の幅を大きくした結果、共振電極が断線してしまい、通過帯域における波長成分が大きく減衰してしまうことがあった。【解決手段】複数の共振電極の少なくとも一つに接続される分岐部と、分岐部を介して共振電極と電気的に接続されるとともに、誘電体層を介して基準電極と対向する対向電極と、を備えたフィルタ装置とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層された積層体と、該積層体の表面上に配設された基準電極と、前記複数の誘電体層間に配設され、それぞれ一方の端部が短絡端であって、他方の端部が開放端である複数の共振電極と、該共振電極に信号を入力するための入力電極と、前記共振電極から信号を出力するための出力電極とを備えたフィルタ装置であって、
前記複数の共振電極の少なくとも一つに接続される分岐部と、該分岐部を介して前記共振電極と電気的に接続されるとともに、前記誘電体層を介して前記基準電極と対向する対向電極と、を更に備え、
Ｎ及びＭが０＜Ｎ≦Ｍの関係を満たす任意の自然数であって、前記共振電極の一方の端部から他方の端部までの距離をＬ１、前記共振電極の一方の端部から前記分岐部までの距離をＬ２としたとき、Ｌ２＝Ｌ１・（２Ｎ−１）／（２Ｍ＋１）となる部分に前記分岐部が位置していることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記分岐部は、前記共振電極の一方の端部から、前記共振電極の一方の端部と他方の端部との間の距離の１／３となる部分に位置していることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記共振電極と前記対向電極との距離よりも前記対向電極と前記基準電極との距離が小さいことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記対向電極は誘電体層を介して前記積層体の積層方向に共振電極と対向することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタ装置と、前記フィルタ装置の第１の端部及び第２の端部に配設されたバンプと、前記フィルタ装置の第１の端部側に配設され、前記バンプを介して前記フィルタ装置と電気的に接続された集積回路と、前記フィルタ装置の第２の端部側に配設され、前記バンプを介して前記フィルタ装置と電気的に接続されたプリント基板とを備えた無線通信モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信モジュールと、前記プリント基板を介して前記フィルタ装置と電気的に接続されたベースバンド部と、前記プリント基板を介して前記フィルタ装置と電気的に接続されたアンテナとを備えた無線通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置並びにこれを用いた無線通信モジュール及び通信機器装置に関するものである。通信機器装置は、例えば、携帯電話、無線ＬＡＮのような無線通信機器に好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無線通信機器などにおける高周波回路において、λ／４共振を利用したフィルタ装置が用いられている。しかしながら、このようなλ／４共振を利用したフィルタ装置においては、高調波による共振が発生するという問題があった。そこで、特許文献１に記載されているように、ストリップ導体（共振電極）に孔部を設け、部分的にストリップ導体の幅を小さくしたフィルタ装置が提案されている。これにより、高調波による共振が抑制されるので、減衰域における波長成分の減衰を大きくすることができる。
【特許文献１】実開平５−６３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のフィルタ装置のように共振器に孔部を設けた場合、この孔部が設けられた部分における共振電極の幅が部分的に小さくなる。孔部を設けることによる高調波成分の共振を抑制する効果を高めるためには、孔部の幅を大きくする必要がある。しかしながら、孔部の幅を大きくした結果、共振電極が断線してしまい、通過帯域における波長成分が大きく減衰してしまうことがあった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、通過帯域における波長成分の減衰を抑制しつつも高調波成分の減衰が大きいフィルタ装置並びにこれを用いた無線通信モジュール及び通信機器装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のフィルタ装置は、複数の誘電体層が積層された積層体と、該積層体の表面上に配設された基準電極と、前記複数の誘電体層間に配設され、それぞれ一方の端部が短絡端であって、他方の端部が開放端である複数の共振電極と、該共振電極に信号を入力するための入力電極と、前記共振電極から信号を出力するための出力電極とを備えている。そして、前記複数の共振電極の少なくとも一つに接続される分岐部と、該分岐部を介して前記共振電極と電気的に接続されるとともに、前記誘電体層を介して前記基準電極と対向する対向電極とをさらに備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のフィルタ装置によれば、上記の対向電極を有することにより、通過帯域における波長成分の減衰を抑制しつつも高調波成分の減衰を大きくすることができる。誘電体層を介して基準電極と対向する対向電極を備えていることにより、この対向電極と基準電極との間で容量が形成されるので、高調波成分を減衰させることができる。また、共振電極に孔部を設けるのではなく、分岐部を介して共振電極と電気的に接続された対向電極を備えているので、共振電極が断線する可能性を大幅に低減することができる。そのため、通過帯域における波長成分の減衰を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のフィルタ装置について図面を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図１〜３に示すように、本発明の第１の実施形態にかかるフィルタ装置１は、複数の誘電体層３が積層された積層体５と、積層体５の表面上に配設された基準電極７と、複数の誘電体層３間に配設され、それぞれ一方の端部が短絡端であって、他方の端部が開放端である複数の共振電極９と、共振電極９に信号を入力するための入力電極１１と、共振電極９から信号を出力するための出力電極１３とを備えている。また、複数の共振電極９の少なくとも一つに接続される分岐部１５と、分岐部１５を介して共振電極９と電気的に接続されるとともに、誘電体層３を介して基準電極７と対向する対向電極１７とを更に備えている。
【０００９】
このように、本実施形態のフィルタ装置１は、複数の共振電極９の少なくとも一つに接続される分岐部１５と、分岐部１５を介して共振電極９と電気的に接続されるとともに、誘電体層３を介して基準電極７と対向する対向電極１７とを更に備えているので、共振電極９の断線を抑制しつつ、高調波成分を減衰させることができる。
【００１０】
本実施形態のフィルタ装置１は、図２に示すように、複数の誘電体層３が積層された積層体５を備えている。積層体５及び誘電体層３の形状や寸法は、使用される周波数や用途に応じて設定される。特に、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間での電気的な短絡を防止するため、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間に位置する誘電体層３の厚みは、対向電極１７と接地電極との絶縁性を確保するのに十分な厚みを有していることが好ましい。
【００１１】
誘電体層３としては、例えば、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることができる。具体的には、セラミック材料としては、例えば、アルミナセラミックス、ムライトセラミックス及びガラスセラミックスを用いることができる。また、樹脂材料としては、例えば、四フッ化エチレン―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）及び四フッ化エチレン―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―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）のようなフッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂並びにポリイミドを用いることができる。
【００１２】
本実施形態のフィルタ装置１においては、積層体５の表面には第１の基準電極７ａ及び第２の基準電極７ｂが配設されている。より具体的には、積層体５の積層方向の一方の端部（図２においては上面）に第１の基準電極７ａが配設され、積層体５の積層方向の他方の端部（図２においては下面）に第２の基準電極７ｂが配設されている。そして、本実施形態のフィルタ装置１においては、第２の基準電極７ｂが誘電体層３を介して対向電極１７と対向している。
【００１３】
第１の基準電極７ａ及び第２の基準電極７ｂは、積層体５の上面及び下面の全体にそれぞれ配設されていることが好ましい。これにより、積層体５の内部における信号の伝達に伴い生じる電磁波の外部への漏洩を抑制することができるからである。ただし、本実施形態のように、入力電極１１及び出力電極１３（以下、単に入出力電極ともいう）が、積層体５の上面又は下面において外部に取り出されている場合には、入出力電極との電気的な短絡を防止するため、入出力電極と離隔するように、入出力電極の取り出し口を除く部分に配設されていることが好ましい。
【００１４】
第１の基準電極７ａ及び第２の基準電極７ｂは、アース電位のような基準電位となるように外部配線（非図示）に接続される。このとき、第１の基準電極７ａと第２の基準電極７ｂとが互いに離隔して、第１の基準電極７ａ及び第２の基準電極７ｂが、それぞれ外部配線に接続されてもよいが、積層体５の側面に第３の基準電極を配設し、この第３の基準電極を介して第１の基準電極７ａと第２の基準電極７ｂとが接続され、第１の基準電極７ａ又は第２の基準電極７ｂのいずれかに外部配線が接続されていることが好ましい。これにより、外部配線の数を減らすことができるので、フィルタ装置１を製造する工程を減らすことができるからである。
【００１５】
複数の誘電体層３間には、複数の共振電極９が、一方の端部が短絡端であって、他方の端部が開放端となるように並設されている。隣り合う共振電極９が電磁界結合することにより、入力信号における通過帯域に対応する波長成分を取り出すことができる。このとき、共振電極９の長さが、通過帯域に対応する波長成分の略１／４であることにより、λ／４共振を利用して、効率よく入力信号における通過帯域に対応する波長成分を取り出すことができる。
【００１６】
また、本実施形態においては、共振電極９は、積層体５の第１の側面から第１の側面と反対側に位置する第２の側面に向かって並設され、それぞれ一方の端部が互いに電気的に接続された短絡端であるとともに他方の端部が開放端である複数の第１の共振電極９ａと、複数の第１の共振電極９ａ間にそれぞれ位置して、第１の共振電極９ａと互い違いとなるように配設された複数の第２の共振電極９ｂとからなる。このように、いわゆるインターデジタル型に共振電極９が配設されることにより、隣り合う共振電極９間の電磁界結合を強固なものにできるので、フィルタ装置１の通過帯域を広くすることができる。
【００１７】
また、本実施形態のように、積層体５を平面視した場合に、第１の共振電極９ａ及び第２の共振電極９ｂを取り囲むように内部基準電極９ｃを備えていることが好ましい。このような内部基準電極９ｃを備えていることにより、第１の共振電極９ａ及び第２の共振電極９ｂ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からである。
【００１８】
なお、第１の共振電極９ａ及び第２の共振電極９ｂとしては、第１の基準電極７ａと同様の金属材料を用いることができる。
【００１９】
また、本実施形態のフィルタ装置１は、複数の共振電極９の少なくとも一つに接続される分岐部１５を備えている。分岐部１５は、誘電体層３の主面に対して平行な方向に形成されていてもよいが、本実施形態のように、複数の共振電極９よりも第２の基準電極７ｂ側に向かって形成されることが好ましい。これにより、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間の距離を小さくすることができるので、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間での容量を大きくすることができる。
【００２０】
そして、本実施形態にかかるフィルタ装置１は、図３に示すように、Ｎ及びＭが０＜Ｎ≦Ｍの関係を満たす任意の自然数であって、共振電極９の一方の端部から他方の端部までの距離をＬ１、共振電極９の一方の端部から分岐部１５までの距離をＬ２としたとき、Ｌ２＝Ｌ１・（２Ｎ−１）／（２Ｍ＋１）となる部分に分岐部１５が位置していることを特徴とする。図４に示すように、短絡端である一方の端部が信号に対して固定端となり、開放端である他方の端部が信号に対しては自由端となることによるλ／４共振を利用した共振電極９においては、λ／４共振だけでなく３λ／４、５λ／４、・・・、（２ｎ＋１）λ／４、・・・（ｎは任意の自然数）という高調波成分も同時に共振する。
【００２１】
誘電体層３を介して第２の基準電極７ｂと対向する対向電極１７が、共振電極９と接続されることにより、共振電極９における見かけ上の共振の波長を長くすることができる。言い換えれば、共振する見かけ上の周波数を小さくできる。そのため、この対向電極１７と共振電極９とを電気的に接続する分岐部１５が、上記の高調波成分の共振の腹の位置に対応するＬ２＝Ｌ１・（２Ｎ−１）／（２Ｍ＋１）となる部分に位置していることにより、複数の共振電極９のうちの対向電極１７を有する共振電極９の対応する高調波成分の共振周波数が、対向電極１７を有さない共振電極９の共振周波数よりも低周波側にシフトする。結果として、他の周波数成分への影響を小さくしつつも、対応する高調波成分を効果的に抑制することができる。
【００２２】
無線通信機器などにおいて、良好な通信を行うためには、上記の高調波成分のうち、特に、通過帯域の周波数に最も近い３λ／４共振による高調波成分を抑制することが求められる。この３λ／４共振を引き起こす高調波の腹の位置は共振電極９の一方の端部から、共振電極９の一方の端部と他方の端部との間の距離の１／３となる部分である。そのため、本実施形態のように、分岐部１５が、共振電極９の一方の端部から、共振電極９の一方の端部と他方の端部との間の距離の１／３となる部分に位置していることにより、通過帯域の周波数に最も近い３λ／４共振による高調波成分を抑制することが可能となる。
【００２３】
さらに、本実施形態のフィルタ装置１は、分岐部１５を介して共振電極９と電気的に接続されるとともに、誘電体層３を介して第２の基準電極７ｂと対向する対向電極１７を備えている。既に示したように、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間には容量が形成される。そして、この対向電極１７が分岐部１５を介して共振電極９と電気的に接続されることにより、共振電極９の断線を抑制しつつ、高調波成分を減衰させることができる。
【００２４】
対向電極１７は、主面が第２の基準電極７ｂに対して平行な平板の形状であることが好ましい。これにより、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間の容量を大きくすることができるので、高調波成分を抑制する効果を高めることができるからである。
【００２５】
対向電極１７は、一つであってもよいが、本実施形態のように複数備えていることが好ましい。対向電極１７を複数備えることにより、高調波成分を抑制する効果をより高めることができるからである。このとき、複数の対向電極１７は互いに離隔していることが好ましい。これは、共振電極９の一つから別の共振電極９へ信号が伝わり、対向電極１７による高調波成分の抑制効果が低下することがないからである。
【００２６】
また、本実施形態のように、第１の共振電極９ａの一方の端部から、第１の共振電極９ａの一方の端部と他方の端部との間の距離の略１／３となる部分に分岐部１５を介して第１の対向電極１７ａが電気的に接続されるとともに、第２の共振電極９ｂの一方の端部から、第２の共振電極９ｂの一方の端部と他方の端部との間の距離の略１／３となる部分に分岐部１５を介して第２の対向電極１７ｂが電気的に接続されることが好ましい。これにより、通過帯域の周波数に最も近い３λ／４共振による高調波成分をより確実に抑制することが可能となる。
【００２７】
また、対向電極１７は誘電体層３を介して積層体５の積層方向に共振電極９と対向することが好ましい。これにより、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間の静電容量を大きくすることができるとともに、第２の基準電極７ｂとの間で電気的な短絡が生じる可能性が抑制されるからである。
【００２８】
また、本実施形態のフィルタ装置１は、第１の共振電極９ａに信号を入力するための入力電極１１及び第２の共振電極９ｂから信号を出力するための出力電極１３を備えている。入力電極１１には入力配線１９を介して信号が入力される。本実施形態における入力電極１１は、誘電体層３を介して最も第１の側面側に位置する第１の共振電極９ａと対向している。
【００２９】
入力電極１１は、直接、第１の共振電極９ａに接続されていてもよいが、本実施形態のように誘電体層３を介して対向していることが好ましい。これにより、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を抑制することができるからである。結果として、通過帯域の全域に渡って平坦で損失の少ない通過特性を有するフィルタ装置１とすることができる。
【００３０】
また、入力電極１１は、最も第１の側面側に位置する第１の共振電極９ａ以外の第１の共振電極９ａと誘電体層３を介して対向していてもよいが、本実施形態のように最も第１の側面側に位置する第１の共振電極９ａと誘電体層３を介して対向していることが好ましい。
【００３１】
また、本実施形態のフィルタ装置１は、第２の共振電極９ｂから信号を出力するための出力電極１３を備えている。出力電極１３からは出力配線２１を介して信号が出力される。本実施形態における出力電極１３は、誘電体層３を介して最も第２の側面側に位置する第２の共振電極９ｂと対向している。
【００３２】
出力電極１３は、直接、第２の共振電極９ｂに接続されていてもよいが、本実施形態のように誘電体層３を介して対向していることが好ましい。これにより、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を抑制することができるからである。結果として、通過帯域の全域に渡って平坦で損失の少ない通過特性を有するフィルタ装置１とすることができる。
【００３３】
また、出力電極１３は、最も第２の側面側に位置する第２の共振電極９ｂ以外の第２の共振電極９ｂと誘電体層３を介して対向していてもよいが、本実施形態のように最も第２の側面側に位置する第２の共振電極９ｂと誘電体層３を介して対向していることが好ましい。
【００３４】
なお、入力電極１１及び出力電極１３としては、上記する第１の基準電極７ａと同様の金属材料を用いることができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００３６】
図５、６に示すように、本実施形態のフィルタ装置１は、第１の実施形態と比較して、共振電極９と対向電極１７との距離よりも対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの距離が小さいことを特徴とする。
【００３７】
このように、共振電極９と対向電極１７との距離Ｚ１よりも対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの距離Ｚ２が小さいことにより、積層体５の大きさを変えることなく、対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの間の容量を大きくすることができる。
【００３８】
本実施形態のフィルタ装置１を用いた場合におけるフィルタ特性を図７に示す。
【００３９】
図７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。また、破線が本実施形態におけるフィルタ特性であり、実線が比較例におけるフィルタ特性である。比較例は、対向電極１７を備えていないことを除けば、本実施形態と同様に作製されている。なお、本実施形態のフィルタ装置１においては、共振電極９と対向電極１７との間に位置する誘電体層３の厚みを０．２１ｍｍとするとともに、共振電極９と第２の基準電極との間に位置する誘電体層３の厚みを０．０３ｍｍとした。このように、共振電極９と対向電極１７との距離Ｚ１よりも対向電極１７と第２の基準電極７ｂとの距離Ｚ２を小さくしている。
【００４０】
図７に示すように、対向電極１７を備えた本実施形態及び対向電極１７を備えていない比較例は、いずれもλ／４に対応する５ｋＨｚ周辺においてλ／４共振が生じているため、挿入損失が小さい。しかしながら、対向電極１７を備えていない比較例では、対向電極１７を備えていないことから、高調波成分が抑制されておらず、減衰が不十分である。一方、対向電極１７を備えた本実施形態においては、対向電極１７を備えていることにより、高調波成分が抑制されていて、減衰が確保できている。そのため、λ／４に対応する周波数帯を通過帯域とした場合には、ノイズの少ない信号として取り出すことができる。
【００４１】
以上のことから、本実施形態のフィルタ装置によれば、共振電極９の少なくとも一つに分岐部１５を介して電気的に接続されるとともに、誘電体層３を介して基準電極７ｂと対向する対向電極１７を備えていることから、対向電極１７を有する共振電極９の共振周波数を、対向電極１７を有さない共振電極９の共振周波数よりも高調波成分を抑制し減衰を確保することができる。
【００４２】
次に、本発明の無線通信モジュール及び無線通信機器について以下に説明する。
【００４３】
図８に示すように、本実施形態の無線通信モジュール２３は、上記いずれかに記載のフィルタ装置１と、フィルタ装置１の第１の端部側（図８においては上面側）に配設され、バンプ２５を介してフィルタ装置１と電気的に接続された集積回路２７と、フィルタ装置１の第２の端部側（図８においては下面側）に配設され、バンプ２５を介してフィルタ装置１と電気的に接続されたプリント基板２９とを備えている。
【００４４】
そして、本実施形態の無線通信機器は、上記の無線通信モジュール２３と、プリント基板２９を介してフィルタ装置１に電気的に接続されたベースバンド部３３と、プリント基板２９を介してフィルタ装置１に電気的に接続されたアンテナ３５とを備えている。
【００４５】
本実施形態の無線通信モジュール２３および無線通信機器によれば、従来のフィルタ装置１と比較して、通過帯域における波長成分の減衰を抑制しつつも高調波成分の減衰が大きい、上記いずれかに記載のフィルタ装置１を用いている。そのため、所望の通過帯域における波長成分を取り出しやすくなっている。言い換えれば、ノイズが減少している。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２３および無線通信機器を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、集積回路２７が、フィルタ装置１の第１の端部側に配設されるとともにバンプ２５を介してフィルタ装置１と電気的に接続している。また、プリント基板２９が、フィルタ装置１の第２の端部側に配設されるとともにバンプ２５を介してフィルタ装置１と電気的に接続されている。ここで、フィルタ装置１を内蔵した基板を用いて、集積回路２７を、基体の第１の端部側に配設するとともにバンプ２５を介して基体と電気的に接続し、プリント基板２９を、基体の第２の端部側に配設するとともにバンプ２５を介して基体と電気的に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるフィルタ装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の分解斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態におけるフィルタ装置の一部を拡大した分解斜視図である。
【図４】図１に示す実施形態における共振電極と信号波の関係を示した概念図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるフィルタ装置を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示す実施形態の断面図である。
【図７】図５に示す実施形態のフィルタ装置を用いた場合におけるフィルタ特性を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる高周波モジュール及び無線通信機器を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・フィルタ装置
３・・・誘電体層
５・・・積層体
７・・・基準電極
９・・・共振電極
１１・・・入力電極
１３・・・出力電極
１５・・・    分岐部
１７・・・対向電極
１９・・・入力配線
２１・・・出力配線
２３・・・無線通信モジュール
２５・・・バンプ
２７・・・集積回路
２９・・・プリント基板
３１・・・    無線通信機器
３３・・・ベースバンド部
３５・・・アンテナ
【図１】
2010057119.tif 000003
【図２】
2010057119.tif 000004
【図３】
2010057119.tif 000005
【図４】
2010057119.tif 000006
【図５】
2010057119.tif 000007
【図６】
2010057119.tif 000008
【図７】
2010057119.tif 000009
【図８】
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