(57)【要約】【課題】  共振電極が誘電体層を挟んで一部が互いに重なるように配され、かつ曲がって形成されていることによって、外形寸法を小さくできるものとすること。【解決手段】  第１の片端開放共振電極３１は開放端５０に向かって複数本の線路３１ａ〜３１ｃに分岐し、分岐部で開放端と反対側の端部からの長さが同じになるように開放端を形成し、第２の片端開放共振電極４１は開放端５０に向かって複数本の線路４１ａ〜４１ｃに分岐し、分岐部で開放端と反対側の端部からの長さが同じになるように開放端を形成し、第１の片端短絡共振電極３２は短絡端５１に向かって複数本の線路３２ａ〜３２ｃに分岐し、分岐部で短絡端と反対側の端部からの長さが同じになるよう短絡端を形成し、第２の片端短絡共振電極４２は短絡端５１に向かって複数本の線路４２ａ〜４２ｃに分岐し、分岐部で短絡端と反対側の端部からの長さが同じになるよう短絡端を形成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、該第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地電極と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された第１の片端開放共振電極ならびに第１の片端短絡共振電極と、前記第２および第３の誘電体層の間に配された第２の片端開放共振電極ならびに第２の片端短絡共振電極と、前記第３の誘電体層の上面に配された第２の接地電極とから成り、
前記第１および第２の片端開放共振電極は前記第２の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配され、
前記第１および第２の片端短絡共振電極は前記第２の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配され、
前記第１および第２の接地電極は前記第１および第２の片端開放共振電極ならびに前記第１および第２の片端短絡共振電極を平面視で覆うように配され、
前記第１および第２の片端開放共振電極は開放端に向かって複数本の線路に分岐しているとともに、それらの分岐部において前記開放端と反対側の端部からの長さが同じになるように開放端を形成し、
前記第１および第２の片端短絡共振電極は短絡端に向かって複数本の線路に分岐しているとともに、それらの分岐部において前記前記短絡端と反対側の端部からの長さが同じになるように短絡端を形成し、
前記第１の片端開放共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第１の片端短絡共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第１の共振器を形成し、
前記第２の片端開放共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第２の片端短絡共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第２の共振器を形成し、
前記第１および第２の共振器にそれぞれ第１および第２の入出力端子が電気的に接続されていることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記各接地電極、または前記各片端短絡共振電極の前記短絡端および前記各接地電極が、前記誘電体層の内部に形成された貫通導体および側面に形成された側面導体により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ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。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の移動体通信機器等に使用されるフィルタ装置は、移動体通信機器等の薄型化、小型化の要求に伴い、誘電体同軸型共振器を用いたフィルタから分布定数回路を共振器に用いた積層ストリップラインフィルタへと進展してきている。
【０００３】
このような従来の積層ストリップラインフィルタとして、特許文献１には、図５に透視斜視図および図６に透視平面図で示す構成のものが提案されている。図５，図６において、７１は第１の誘電体層、７２は第１の誘電体層７１の上に積層された第２の誘電体層、７３は第２の誘電体層７２の上に積層された第３の誘電体層、８１は第１の誘電体層７１の下面に配された第１の接地電極、８２は第３の誘電体層７３の上面に配された第２の接地電極、８３，８４は、第１の誘電体層７１および第２の誘電体層７２の間に配した第１の片端開放矩形状共振電極および第１の片端短絡矩形状共振電極、８５，８６は、第２の誘電体層７２および第３の誘電体層７３の間に配した第２の片端開放矩形状共振電極および第２の片端短絡矩形状共振電極である。
【０００４】
第１および第２の片端開放矩形状共振電極８３，８５は略同一の形状を有し、平面視で平行に、かつ第１の片端開放矩形状共振電極８３の一部と第２の片端開放矩形状共振電極８５の一部とが第２の誘電体層７２を挟んで略同一の幅を有して重なる第１の結合部８７を形成するように対向して配されている。
【０００５】
また、第１および第２の片端短絡矩形状共振電極８４，８６は略同一の形状を有し、平面視で平行に、かつ第１の片端短絡矩形状共振電極８４の一部と第２の片端短絡矩形状共振電極８６の一部とが第２の誘電体層７２を挟んで略同一の幅を有して重なる第２の結合部８８を形成するように対向して配されている。
【０００６】
さらに、第１の片端開放矩形状共振電極８３の開放端９０と反対側の端部と、第１の片端短絡矩形状共振電極８４の短絡端９１と反対側の端部とが電気的に接続され、第２の片端開放矩形状共振電極８５の開放端９０と反対側の端部と、第２の片端短絡矩形状共振電極８６の短絡端９１と反対側の端部とが電気的に接続される構成となっていた。なお、図６においては、第１および第２の接地電極８１，８２の図示は省略している。
【０００７】
そして、第１および第２の片端開放矩形状共振電極８３，８５の幅Ｗ１、第１および第２の片端短絡矩形状共振電極８４，８６の幅Ｗ２、第１の結合部８７の幅Ｗ３、ならびに、第２の結合部８８幅Ｗ４を調整することにより、第１および第２の片端開放矩形状共振電極８３，８５間ならびに第１および第２の片端短絡矩形状共振電極８４，８６間で形成される結合として容量性結合が支配的となる場合は、通過帯域に対して低域側に減衰極を１個有するフィルタ特性を、逆に誘導性結合が支配的となる場合は、通過帯域に対して高域側に減衰極を１個有するフィルタ特性を実現していた。
【特許文献１】特開平９−３３１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の積層ストリップラインフィルタにおいては、第１および第２の結合部８７，８８の長さＬ１１，Ｌ１２と、第１の片端開放矩形状共振電極８３における第１の結合部８７を除く部分の長さＬ１３と、第２の片端開放矩形状共振電極８５における第１の結合部８７を除く部分の長さＬ１４と、第１の片端短絡矩形状共振電極８４における第２の結合部８８を除く部分の長さＬ１５と、第２の片端短絡矩形状共振電極８６における第２の結合部８８を除く部分の長さＬ１６と（各長さをそれぞれ図６中に一点鎖線で示す）が、Ｌ１１＝Ｌ１３＝Ｌ１４かつＬ１２＝Ｌ１５＝Ｌ１６の条件を満たさなければ、所望のフィルタ特性が得られないという制限があった。このため、従来の積層ストリップラインフィルタにおいては、積層ストリップラインフィルタの小型化を図るべく第１および第２の片端開放矩形状共振電極８３，８５、ならびに第１および第２の片端短絡矩形状共振電極８４，８６の形状を矩形状から不用意に変化させると、Ｌ１１＝Ｌ１３＝Ｌ１４かつＬ１２＝Ｌ１５＝Ｌ１６の条件が崩れ、フィルタ特性が大きく変化し、所望のフィルタ特性が得られないという問題があり、この結果、積層ストリップラインフィルタの小型化を実現することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、積層ストリップラインフィルタにおいて、設計の自由度が大きく小型化が容易なフィルタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のフィルタ装置は、第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、該第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地電極と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された第１の片端開放共振電極ならびに第１の片端短絡共振電極と、前記第２および第３の誘電体層の間に配された第２の片端開放共振電極ならびに第２の片端短絡共振電極と、前記第３の誘電体層の上面に配された第２の接地電極とから成り、
前記第１および第２の片端開放共振電極は前記第２の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配され、
前記第１および第２の片端短絡共振電極は前記第２の誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配され、
前記第１および第２の接地電極は前記第１および第２の片端開放共振電極ならびに前記第１および第２の片端短絡共振電極を平面視で覆うように配され、
前記第１および第２の片端開放共振電極は開放端に向かって複数本の線路に分岐しているとともに、それらの分岐部において前記開放端と反対側の端部からの長さが同じになるように開放端を形成し、
前記第１および第２の片端短絡共振電極は短絡端に向かって複数本の線路に分岐しているとともに、それらの分岐部において前記前記短絡端と反対側の端部からの長さが同じになるように短絡端を形成し、
前記第１の片端開放共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第１の片端短絡共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第１の共振器を形成し、
前記第２の片端開放共振電極の開放端と反対側の端部と、前記第２の片端短絡共振電極の短絡端と反対側の端部とを電気的に接続して第２の共振器を形成し、
前記第１および第２の共振器にそれぞれ第１および第２の入出力端子が電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のフィルタ装置は、上記構成において好ましくは、前記各接地電極、または前記各片端短絡共振電極の前記短絡端および前記各接地電極が、前記誘電体層の内部に形成された貫通導体および側面に形成された側面導体により電気的に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフィルタ装置（第１のフィルタ装置）は、第１および第２の片端開放共振電極は開放端に向かって複数本の線路に分岐し、もしくは、第１および第２の片端短絡共振電極は開放端に向かって複数本の線路に分岐し、詳しくは、誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配されている共振電極を、開放端もしくは短絡端に向かって平面視で重なる電極部と平面視で重ならない電極部に分岐し、好ましくは分岐した線路の幅と長さの比が１対３以上であるように更に複数本の線路に分岐していることから、分岐した線路を略Ｌ字形状に屈曲させることが容易にできる。
【００１３】
また、分岐後の複数本の線路の自己インピーダンスの総和が、分岐前の線路の自己インピーダンスとほぼ等しく、また、分岐後の複数本の線路の相互インピーダンスの総和が、分岐前の線路の相互インピーダンスとほぼ等しくなるように分岐し、更には、片端開放共振電極の開放端と反対側の端部から複数本の線路のそれぞれの開放端までの長さが略同一になるように開放端を容易に形成でき、もしくは片端短絡共振電極の短絡端と反対側の端部から複数本の線路のそれぞれの開放端までの長さが略同一になるよう短絡端を容易に形成できることから、分岐前とほぼ同等のフィルタ特性を得ることができる。この結果、所望のフィルタ特性を確保しつつ、設計の自由度が大きく、小型化が容易なフィルタ装置を提供することができる。
【００１４】
本発明のフィルタ装置（第２のフィルタ装置）は好ましくは、各接地電極、または各片端短絡共振電極の短絡端および各接地電極が、誘電体層の内部に形成された貫通導体および側面に形成された側面導体により電気的に接続されていることから、積層された複数の誘電体層の内部に各電極を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、小型で高性能なフィルタ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は、本発明の実施の形態の一例を示す透視斜視図であり、図２は図１のフィルタ装置を平面視した（積層方向から見た）透視平面図、図３（ａ）は図２のａ−ａ’線における断面図、図３（ｂ）は図２のｂ−ｂ’線における断面図、図３（ｃ）は図２のｃ−ｃ’線における断面図である。
【００１６】
図１〜図３において、２１は第１の誘電体層、２２は第１の誘電体層２１の上に積層された第２の誘電体層、２３は第２の誘電体層２２の上に積層された第３の誘電体層、１５は第１の誘電体層２１の下面に配された第１の接地電極、１６は第３の誘電体層２３の上面に配された第２の接地電極、３１および３２はそれぞれ第１および第２の誘電体層２１，２２の間に配した第１の片端開放共振電極および第１の片端短絡共振電極、４１および４２はそれぞれ第２および第３の誘電体層２２，２３の間に配した第２の片端開放共振電極および第２の片端短絡共振電極、５０は第１および第２の片端開放共振電極３１，４１のそれぞれの開放端、５１は第１および第２の片端短絡共振電極３２，４２のそれぞれの短絡端である。
【００１７】
そして、図１〜図３に示すように、第１および第２の片端開放共振電極３１，４１は第２の誘電体層２２を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配され、第１および第２の片端短絡共振電極３２，４２は第２の誘電体層２２を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配されている。また、第１および第２の接地電極１５，１６は第１および第２の片端開放共振電極３１，４１ならびに第１および第２の片端短絡共振電極３２，４２を平面視で覆うように配されている。
【００１８】
また、第１の片端開放共振電極３１は開放端５０に向かって複数本の線路３１ａ，３１ｂ，３１ｃに分岐しているとともに、それらの分岐部において開放端と反対側の端部からの長さが同じになるように開放端を形成し、第２の片端開放共振電極４１は開放端５０に向かって複数本の線路４１ａ，４１ｂ，４１ｃに分岐しているとともに、それらの分岐部において開放端と反対側の端部からの長さが同じになるように開放端を形成し、第１の片端短絡共振電極３２は短絡端５１に向かって複数本の線路３２ａ，３２ｂ，３２ｃに分岐しているとともに、それらの分岐部において短絡端と反対側の端部からの長さが同じになるよう短絡端を形成し、第２の片端短絡共振電極４２は短絡端５１に向かって複数本の線路４２ａ，４２ｂ，４２ｃに分岐しているとともに、それらの分岐部において短絡端と反対側の端部からの長さが同じになるよう短絡端を形成している。
【００１９】
そして、第１の片端開放共振電極３１の開放端５０と反対側の端部と、第１の片端短絡共振電極３２の短絡端５１と反対側の端部とを電気的に接続して第１の共振器１１を形成し、第２の片端開放共振電極４１の開放端５０と反対側の端部と、第２の片端短絡共振電極４２の短絡端５１と反対側の端部とを電気的に接続して第２の共振器１２を形成している。
【００２０】
そして、さらに、第１および第２の共振器１１，１２にそれぞれ第１および第２の入出力端子６１，６２が電気的に接続されており、伝送線路を介して外部回路に電気的に接続され、高周波信号が入出力される。
【００２１】
このような構成の本発明のフィルタ装置は、第１および第２の接地電極１５，１６間、または第１および第２の接地電極１５，１６と第１および第２の片端短絡共振電極３２，４２の短絡端５１を積層方向に電気的に接続する接地接続導体、および接続導体として誘電体層の内部に形成された貫通導体（図示せず）を用いて構成することにより、３次元的な配線設計が可能となり、積層された複数の誘電体層の内部に各電極を形成するフィルタ装置の設計自由度が向上するので、小型で高性能なフィルタ装置となる。
【００２２】
本発明のフィルタ装置を構成するに当たり、第１〜第３の誘電体層２１〜２３、第１および第２の接地電極１５，１６、第１および第２の片端開放共振電極３１，４１、第１および第２の片端短絡共振電極３２，４２は、周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料、構成を適用することができる。
【００２３】
第１〜第３の誘電体層２１〜２３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等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン−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），四ふっ化エチレン−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）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。これらの材料による第１〜第３の誘電体層２１〜２３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。
【００２４】
第１および第２の接地電極１５，１６、第１および第２の片端開放共振電極３１，４１、第１および第２の片端短絡共振電極３２，４２、ならびに貫通導体は、従来高周波信号伝送用に使用されている金属材料の導体層から成る。具体的には、例えばＣｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅も、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。
【００２５】
第１〜第３の誘電体層２１〜２３の形成にあたっては、例えば誘電体層がガラスセラミックスから成る場合、まず誘電体層となるガラスセラミックグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して貫通導体となる貫通孔を形成した後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、所定の伝送線路パターンおよびその他の導体層のパターンを印刷塗布する。次に、８５０〜１０００℃で焼成を行ない、最後に外表面に露出している導体層上にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００２６】
図４は、図１〜図３に示す構成の本発明のフィルタ装置、ならびに図５および図６に示す従来の積層ストリップラインフィルタにおいて容量性結合が支配的な場合に得られるフィルタ特性を示したものである。
【００２７】
図４において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を、ｆｒは減衰極を表す。図４に示すフィルタ特性は、通過帯域ＢＷの低域側に減衰極ｆｒを１個形成するという特徴を有する。図１〜図３に示す構成の本発明のフィルタ装置、ならびに図５および図６に示す従来の積層ストリップラインフィルタは、ともに図４に示すフィルタ特性を実現することができる。
【００２８】
図１〜図３に示す構成の本発明のフィルタ装置の場合、誘電体層を挟んでそれぞれの少なくとも一部が平面視で重なるように平行に配されている共振電極を、開放端もしくは短絡端に向かって平面視で重なる電極部と重ならない電極部に分岐し、好ましくは分岐した線路の幅と長さの比が１対３以上であるように更に複数本の線路に分岐している。そして、分岐した線路を略Ｌ字形状（屈曲部の角度が直角になる形状）に屈曲させている。これにより、共振電極の長さ方向の寸法Ｌを、従来のフィルタ装置の寸法Ｌに対し略半分に、平面視した面積では従来の約６５％程度に大幅に小型化することができ、小型のフィルタ装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明のフィルタ装置は、上記構成において好ましくは、第１および第２の接地電極１５，１６を積層方向に電気的に接続する接地接続導体および第１〜第４の片端短絡共振電極４１〜４４の短絡端５１を積層方向に電気的に接続する接続導体が、誘電体層の内部に形成された貫通導体、または側面に形成された側面導体である。これにより、積層された複数の誘電体層の内部に各電極を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、小型で高性能なフィルタ装置となる。
【００３０】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、改良を加えることは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のフィルタ装置の実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図２】本発明のフィルタ装置の実施の形態の一例を示す透視平面図である。
【図３】図２の本発明のフィルタ装置の断面図であり、（ａ）はａ−ａ’線における断面図、（ｂ）はｂ−ｂ’線における断面図、（ｃ）はｃ−ｃ’線における断面図である。
【図４】本発明のフィルタ装置および従来のフィルタ装置における挿入損失の例を示す線図である。
【図５】従来のフィルタ装置の例を示す透視斜視図である。
【図６】従来のフィルタ装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１・・・第１の共振器
１２・・・第２の共振器
２１・・・第１の誘電体層
２２・・・第２の誘電体層
２３・・・第３の誘電体層
１５・・・第１の接地電極
１６・・・第２の接地電極
３１・・・第１の片端開放共振電極
３２・・・第１の片端短絡共振電極
４１・・・第２の片端開放共振電極
４２・・・第２の片端短絡共振電極
５０・・・開放端
５１・・・短絡端
６１・・・第１の入出力端子
６２・・・第２の入出力端子
【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】
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