(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層誘電体中に形成され、特定の減衰周波数の信号を減衰させて伝達するノッチフィルタにおいて、
伝達信号を入出力する２つの端子と、
それらの端子間に接続された線路と、
一端が接地され他端が２つの第１の結合コンデンサを介して前記線路の各端と接続する２つの共振器と、
前記２つの共振器と前記２つの第１の結合コンデンサの接続点間に結合された第２の結合コンデンサとを少なくとも備え、
該第２の結合コンデンサは、前記共振器間に生ずる電磁界結合を等価的に回路に見たてて得られる回路と並列回路を構成し、その並列回路の反共振により、前記２つの共振器間の電磁界結合をキャンセルする
ことを特徴とする積層ノッチフィルタ。
【請求項２】
前記共振器間に生ずる電磁界結合を等価的に回路に見たてて得られる回路と前記第２の結合コンデンサとからなる並列回路の反共振周波数と、ノッチフィルタの減衰周波数とを一致させたことを特徴とする請求項１記載の積層ノッチフィルタ。
【請求項３】
積層誘電体中に形成され、特定の減衰周波数の信号を減衰させて伝達するノッチフィルタにおいて、
伝達信号を入出力する２つの端子と、
それらの端子間に接続された線路と、
一端が接地され他端が第１の結合コンデンサを介して前記線路と接続され、高インピーダンス部と低インピーダンス部からなり、低インピーダンス部間の電磁界結合量を高インピーダンス部間の電磁界結合量で見かけ上キャンセルする２つのインピーダンス・ステップ型共振器と
を備えることを特徴とする積層ノッチフィルタ。
【請求項４】
前記インピーダンス・ステップ型共振器における低インピーダンス部間の電磁界結合及び高インピーダンス部間の電磁界結合を等価的に回路に見たてたときのその回路の反共振周波数と、積層ノッチフィルタの減衰周波数とを一致させるように前記インピーダンス・ステップ型共振器の制御を行なうことを特徴とする請求項３記載の積層ノッチフィルタ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の積層ノッチフィルタを用いた携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機などの高周波機器で使用するノッチフィルタ及びそれを用いた携帯電話機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、積層ノッチフィルタは様々な無線機、特に、携帯電話機において使用されている。以下に図面を参照しながら、従来の積層ノッチフィルタの一例について説明する。
【０００３】
図７は従来の積層ノッチフィルタの等価回路図を示すものである。図７において、ノッチフィルタは２つの入出力端子１と、２つの結合コンデンサ２と、２つの４分の１波長共振器３とを備える。各結合コンデンサ２の一端は４分の１波長共振器３の開放端の１つに接続されている。２つの結合コンデンサ２は略４分の１波長の長さを持つ段間結合線路４を介して縦続に接続されている。また、４分の１波長共振器３同士は互いに電磁界結合している（図中、電磁界結合Ｃが模式的に示されている。）
【０００４】
以上のように構成された積層ノッチフィルタの動作を説明する。
まず、入出力端子１間は段間結合線路４で接続されているので、通常の周波数の信号は何ら影響を受けずに伝達される。すなわち、挿入損失はほとんど生じない。これに対し、結合コンデンサ２と４分の１波長共振器３が直列接続された回路が直列共振する特定の周波数（以下「共振周波数」という。）においては、入出力端子１を介して入力される信号はインピーダンスがほぼ零で接地されるため、ほとんど伝達されることはない。すなわち、共振周波数において減衰量が理想的には無限大となる（例えば、特開平１０−１７８３０２号公報参照）。但し、これは共振器に同軸共振器を用いた場合やストリップライン共振器間の距離が十分離れた場合のように、各々の共振器間の電磁界結合Ｃが無視できる場合である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に段間結合線路４の長さは４分の１波長と短いため、共振器３間に電磁界結合Ｃが生じている。共振器３間の電磁界結合Ｃは、図８に示すようにその強さに応じてフィルタ減衰量の劣化を生じさせる（すなわち、結合量が大きくなるにしたがい減衰量は小さくなる）。このように、共振器間の電磁界結合Ｃが無視できないような構成では、減衰量の劣化が生じるので小型で良好な減衰特性を有するノッチフィルタを実現できないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、各々の共振器間の電磁界結合が無視できない場合でも良好な減衰特性を有する小型の積層ノッチフィルタ及びそれを用いた携帯電話機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のノッチフィルタは、積層誘電体中に形成され、特定の減衰周波数の信号を減衰させて伝達するノッチフィルタであって、伝達信号を入出力する２つの端子と、それらの端子間に接続された線路と、一端が接地され他端が２つの第１の結合コンデンサを介して前記線路の各端と接続する２つの共振器と、前記２つの共振器と前記２つの第１の結合コンデンサの接続点間に結合された第２の結合コンデンサとを少なくとも備える。第２の結合コンデンサは、共振器間に生ずる電磁界結合を等価的に回路に見たてて得られる回路と並列回路を構成し、その並列回路の反共振により、２つの共振器間の電磁界結合をキャンセルする。
【０００８】
好ましくは、第１のノッチフィルタにおいて、共振器間に生ずる電磁界結合を等価的に回路に見たてて得られる回路と第２の結合コンデンサとからなる並列回路の反共振周波数と、ノッチフィルタの減衰周波数とを一致させるようにする。
【０００９】
本発明に係る第２のノッチフィルタは、積層誘電体中に形成され、特定の減衰周波数の信号を減衰させて伝達するノッチフィルタであって、伝達信号を入出力する２つの端子と、それらの端子間に接続された線路と、一端が接地され他端が第１の結合コンデンサを介して前記線路と接続され、高インピーダンス部と低インピーダンス部からなり、低インピーダンス部間の電磁界結合量を高インピーダンス部間の電磁界結合量で見かけ上キャンセルする２つのインピーダンス・ステップ型共振器とを備える。
【００１０】
好ましくは、第２のノッチフィルタにおいて、インピーダンス・ステップ型共振器における低インピーダンス部間の電磁界結合及び高インピーダンス部間の電磁界結合を等価的に回路に見たてたときのその回路の反共振周波数と、積層ノッチフィルタの減衰周波数とを一致させるように前記インピーダンス・ステップ型共振器の制御を行なう。
【００１２】
本発明に係る携帯電話機は上記の積層ノッチフィルタを使用する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層ノッチフィルタ及び携帯電話機について添付の図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明に係る積層ノッチフィルタの等価回路を示す図である。図１（ａ）において、積層ノッチフィルタは、２つの入出力端子１、２つの結合コンデンサ２、２つの４分の１波長共振器３、段間結合線路４及び段間結合コンデンサ５を有する。２つの共振器３間には電磁界結合Ｃが生じている。
【００１５】
入出力端子１は、段間結合線路４中を伝達させる信号を入力または出力するための端子である。入出力端子１間に接続された段間結合線路４の両端には結合コンデンサ２を介して４分の１波長共振器（以下「共振器」という。）３がそれぞれ接続されている。さらに、共振器３と結合コンデンサ２の接続点間は段間結合コンデンサ５により結合されている。共振器３において結合コンデンサ２が接続されていない側の端はグランドに接続（接地）されている。
【００１６】
本実施形態の積層ノッチフィルタは低温燒結セラミック積層体中に形成されたものである。図２に積層ノッチフィルタの積層構造を示す。積層ノッチフィルタは同図に示すような５層構造を有している。すなわち、積層ノッチフィルタは、低温燒結セラミックからなる誘電体シート９と、シールド電極１０が形成された誘電体シートと、線路１４と段間結合コンデンサ１５が形成された誘電体シートと、４分の１波長共振器１３が形成された誘電体シートと、シールド電極１０が形成された誘電体シートとが積層されて形成される。積層ノッチフィルタはさらに入出力電極１１やグランド電極１７を備える。ここで、入出力電極１１、線路１４、段間結合コンデンサ１５は各々図１（ａ）に示す入出力端子１、段間結合線路４段間結合コンデンサ５に対応する。なお、他の実施形態において説明するノッチフィルタについても本実施形態と同様に積層誘電体中に形成される。
【００１７】
以上のように構成された積層ノッチフィルタの動作を説明する。
ここで、図１（ａ）において段間結合線路４を取り去った回路は、例えば、特許公報第２６０６０４４号に示されるバンドパス型の誘電体フィルタと同じ回路構成となる。この公報には、バンドパスフィルタにおいて、段間結合コンデンサによる電界結合と共振器間の電磁界結合とを組み合わせることによって通過帯域近傍に減衰極を形成する技術が開示されている。つまり、π型等価回路の直列枝が反共振をしてインピーダンスが無限大になることにより減衰極を発生させることができる。
【００１８】
本実施形態のノッチフィルタは、上記の反共振を利用し、共振器３間の本来の電磁界結合Ｃを見かけ上キャンセルするという発想から生まれたものである。すなわち、π型等価回路の直列枝の反共振周波数とノッチフィルタの減衰周波数とを一致させることにより、共振器３間の電磁界結合Ｃがあっても、大きな減衰量を得ることができるというものである。ここで、π型等価回路の直列枝の反共振周波数は、段間結合コンデンサ５と、共振器３間の電磁界結合Ｃを回路に見たてたときの回路とによる並列回路の反共振周波数に等しい。ノッチフィルタの減衰周波数は共振器３により定まる。
【００１９】
共振器３間の電磁界結合Ｃは、積層ノッチフィルタを小型にし、共振器間の距離が近づくほど強くなるので、本構成の積層ノッチフィルタは携帯電話の小型化に非常に有効である。
【００２０】
図３に本実施形態の積層ノッチフィルタの周波数特性を示す。同図において、曲線Ａは共振器３間を結合する結合コンデンサ５を備えた本実施形態の積層ノッチフィルタの周波数特性を示し、曲線Ｂは結合コンデンサ５を備えていない従来の積層ノッチフィルタの周波数特性を示す。この図に示すように、本実施形態による積層ノッチフィルタによれば、電磁界結合の影響を受けることなく、減衰特性の改善が見られる。
【００２１】
以上のように本実施形態によれば、低温焼結セラミック積層体の中に形成された互いに電磁界結合した複数の４分の１波長共振器と、結合コンデンサと、段間結合線路とからノッチフィルタを構成し、４分の１波長共振器間を段間結合コンデンサで電気的に接続することにより、小型で高減衰量を有する積層ノッチフィルタを実現することができる。
【００２２】
なお、上記説明では２段のノッチフィルタについて説明したが、複数段の線路に対して上記ノッチフィルタを適用するためには、図１の（ｂ）に示すような態様で適用すればよい（以下の実施形態において同じ）。
【００２３】
（実施の形態２）
本発明に係る積層ノッチフィルタの第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図４は本実施形態の積層ノッチフィルタの等価回路図である。図４に示すように、本実施形態の積層ノッチフィルタは、図７に示す積層ノッチフィルタにおいて４分の１波長共振器３の代わりにインピーダンス・ステップ型共振器（Ｓｔｅｐｐｅｄ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、以下「ＳＩＲ型共振器」という。）７を用いている。
【００２５】
ＳＩＲ型共振器７は低インピーダンス部７ａと高インピーダンス部７ｂとからなる。２つのＳＩＲ型共振器７において、低インピーダンス部７ａ間及び高インピーダンス部７ｂ間には電磁界結合Ｃ１、Ｃ２がある。電磁界結合Ｃ１、Ｃ２の結合量は低インピーダンス部７ａ及び高インピーダンス部７ｂそれぞれのインピーダンスを制御することにより適宜調整することができる。
【００２６】
以上のように構成された積層ノッチフィルタについて、以下その動作を説明する。
【００２７】
図４に示す回路において、段間結合線路４を取り去った回路は、例えば、特開平７−３１２５０３号公報に開示されたバンドパス型の誘電体フィルタと同じ回路であると考えることができる。当該公報には、バンドパスフィルタにおいてＳＩＲ型共振器を用いることにより低インピーダンス部間の電磁界結合量と高インピーダンス部間の電磁界結合量を独立に制御し、通過帯域近傍に減衰極を形成する技術が開示されている。
【００２８】
そこで、本実施形態のノッチフィルタは、上記技術をノッチフィルタに利用し、さらに、ＳＩＲ型共振器７の低インピーダンス部７ａ間の電磁界結合Ｃ１の結合量と高インピーダンス部７ｂ間の電磁界結合Ｃ２の結合量とを独立に制御することにより、π型等価回路の直列枝の反共振周波数とノッチフィルタの減衰周波数とを一致させるようにする。これにより、実施の形態１の場合と同様、共振器７間の電磁界結合を見かけ上キャンセルすることができ、共振器７間の電磁界結合があっても、大きな減衰量を実現する。ここで、π型等価回路の直列枝の反共振周波数は、ＳＩＲ型共振器７における低インピーダンス部７ａ間の電磁界結合Ｃ１及び高インピーダンス部７ｂ間の電磁界結合Ｃ２を等価的に回路に見たてたときの回路の反共振周波数に等しい。
【００２９】
以上のように、低温焼結セラミック積層体の中に形成された互いに電磁界結合した複数のインピーダンス・ステップ型共振器（ＳＩＲ）と、結合コンデンサと、段間結合線路とからノッチフィルタを構成し、インピーダンス・ステップ型共振器（ＳＩＲ）の低インピーダンス部間の電磁界結合量と高インピーダンス部間の電磁界結合量を独立に制御することにより、小型で高減衰量を有する積層ノッチフィルタを実現することができる。
【００３０】
（参考例）
以下、本発明に係る積層ノッチフィルタの参考例について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図５は本発明の参考例の形態の積層ノッチフィルタの等価回路図である。図５に示すノッチフィルタは、基本的に実施の形態１のノッチフィルタ（図１参照）と同様の構成を有しているが、段間結合線路４の代わりに短経路長段間結合線路８を用いている点、段間結合コンデンサ５を有していない点が実施の形態１のものと異なる。短経路長段間結合線路８は、その線路長が８分の１波長より短い伝送線路である。
【００３２】
通常、ノッチフィルタ回路では、段間結合線路として約４分の１波長の長さの伝送線路を用いる。段間結合線路長を４分の１波長からずらすことによって、見かけ上、共振器３間に結合Ｃ３を生じる。そこで、本実施形態では、段間結合線路長を４分の１波長からずらすことによって見かけ上生じる共振器間結合Ｃ３により、共振器３間の電磁界結合により生じる本来の結合Ｃ４をキャンセルするようにしたものである。特に、結合線路長が８分の１波長より短い場合に、このキャンセル効果は大きくなる。したがって、線路長が８分の１波長より短い短経路長段間結合線路８を用いることにより、共振器３間の電磁界結合Ｃにより劣化する減衰量を回復することができる。
【００３３】
以上のように、低温焼結セラミック積層体の中に形成された互いに電磁界結合した複数の４分の１波長共振器と、結合コンデンサと、８分の１波長より短い短経路長段間結合線路とからノッチフィルタを構成し、短経路長段間結合線路を介して４分の１波長共振器間の電磁界結合を等価的に相殺することにより、小型で高減衰量を有する積層ノッチフィルタを実現することができる。なお、本参考例のノッチフィルタにおいても実施の形態１に示したように段間結合コンデンサを設けてもよい。
【００３４】
（実施の形態３）
上記の実施形態において説明したノッチフィルタは、種々の電子機器において利用可能であり、例えば、携帯電話機に利用できる。ノッチフィルタは携帯電話機内部で発生したり、外部から飛び込んでくる不要な妨害信号だけを抑圧し、必要な信号はほとんど損失なしに伝達させ、必要に応じて携帯電話機の種々の部分で使用され得る。図６に携帯電話機における利用形態の一例を示す。同図は、上記実施形態のいずれかのノッチフィルタを利用した携帯電話機の一部の構成を示した図である。
【００３５】
図６において、アンテナ３１で受信された信号は、ローノイズアンプ４３で増幅された後、積層ノッチフィルタ４５で不要な周波数成分が減衰されてダウンコンバータ４７に入力される。ダウンコンバータ４７では発振器４９の周波数により所望の周波数に変換され、その後、復調等の処理が行なわれ音声信号に変換される。一方、送信時は、アップコンバータ３９は発振器３９の周波数により定まる送信周波数と、その前段の回路から与えられる変調信号とによって送信信号を発生する。この送信信号は積層ノッチフィルタ３７で不要な周波数成分が除去され、パワーアンプ３５で増幅され、共用器３３を介してアンテナ３５から送信される。
【００３６】
以上のように携帯電話機において本発明のノッチフィルタを使用することにより、小型で高性能な携帯電話機を実現することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で高減衰量を有する積層ノッチフィルタを実現することができる。また、本発明に係るノッチフィルタを用いることにより、小型で高性能な携帯電話機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における積層ノッチフィルタの等価回路図、及び、（ｂ）実施の形態１における積層ノッチフィルタを複数段の線路に適用する際の態様を示した図。
【図２】本発明に係るノッチフィルタの積層構造を説明した図。
【図３】本発明の実施の形態１におけるノッチフィルタの周波数伝達特性を示す図。
【図４】本発明の実施の形態２における積層ノッチフィルタの等価回路図。
【図５】本発明の参考例における積層ノッチフィルタの等価回路図。
【図６】本発明に係る積層ノッチフィルタの携帯電話機における利用の態様を示した図。
【図７】従来の積層ノッチフィルタの等価回路図。
【図８】従来の積層ノッチフィルタの周波数伝達特性を示す図。
【符号の説明】
１  入出力端子
２  結合コンデンサ
３  ４分の１波長共振器
４  段間結合線路
５  段間結合コンデンサ
７  インピーダンス・ステップ型共振器（Ｓｔｅｐｐｅｄ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）
７ａ  低インピーダンス部
７ｂ  高インピーダンス部
８  短経路長段間結合線路
Ｃ、Ｃ１〜Ｃ３  電磁界結合
【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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【図６】
0003549831.tif 000007
【図７】
0003549831.tif 000008
【図８】
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