(57)【要約】【課題】送受信用フィルタを有するデュプレクサにおいて、送受信用フィルタのインピーダンス整合が容易にとれるデイプレクサを提供する。【解決手段】複数の誘電体層１を積層して成る積層体２の内部に、各々が一対のストリップライン３で構成された受信用フィルタ６及び送信用フィルタ５と、両フィルタのインピーダンス整合をとるための帯状導体４とを平行に配設するとともに、前記積層体２の両主面と一端面に、該一端面で前記受信用フィルタ６及び送信用フィルタ５に電気的に接続されるグランド電極１２を被着させ、前記一端面と対向する積層体２の他端面に前記帯状導体４に電気的に接続されるアンテナ側端子１５を被着させたデュプレクサにおいて、前記帯状導体と積層体一主面のグランド電極１２との間に位置する誘電体層内に、帯状導体４に沿って直線状に配列した複数個のビアホール導体７を埋設するとともに、これらビアホール導体７のうち少なくとも１個と積層体一主面のグランド電極１２とを電気的に分離せしめてインピーダンス整合を調整する。【選択図】図１
2004120295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に、各々が一対のストリップラインで構成された受信用フィルタ及び送信用フィルタと、両フィルタのインピーダンス整合をとるための帯状導体とを平行に配設するとともに、前記積層体の両主面と一端面に、該一端面で前記受信用フィルタ及び送信用フィルタに電気的に接続されるグランド電極を被着させ、前記一端面と対向する積層体の他端面に前記帯状導体に電気的に接続されるアンテナ側端子を被着させたデュプレクサにおいて、
前記帯状導体と積層体一主面のグランド電極との間に位置する誘電体層内に、帯状導体に沿って直線状に配列した複数個のビアホール導体を埋設するとともに、これらビアホール導体のうち少なくとも１個と積層体一主面のグランド電極とを電気的に分離せしめてインピーダンス整合を調整したことを特徴とするデュプレクサ。
【請求項２】
前記積層体一主面のグランド電極に、グランド電極とビアホール導体とを電気的に分離するための環状の切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のデュプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機器や電子機器等の高周波回路用フィルタ等に使用される積層型のデュプレクサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の誘電体層から成る積層体の内部にストリップラインを形成した積層型のデュプレクサは、薄型で、高機能化への対応が比較的容易であることから、マイクロ波を利用する通信機器や電子機器の高周波回路用フィルタ等に幅広く用いられている。
【０００３】
このような従来のデュプレクサを図８に示す。同図に示す従来のデュプレクサ１００は、複数の誘電体層１０１ａ〜１０１ｈを積層して成る積層体１０２の両主面及び側面にグランド電極１１２，１１３，１１４を形成するとともに、前記積層体１０２の内部にストリップライン１０３を形成した構造を有している。
【０００４】
ストリップライン１０３は、誘電体層１０１ｃ，１０１ｄ間に介在され、一端側をグランド電極１１４に接続した送信用フィルタ１０５及び受信用フィルタ１０６を設けた構造となっており、この送信用フィルタ１０５と受信用フィルタ１０６を内部配線端子１１０でアンテナ側端子１１５に接続しアンテナ側端子１１５から両フィルタの整合用導体である帯状導体１０４が形成され一端側をグランド電極１１４に接続している。この帯状導体１０４の長さを最適な整合状態とすることよって送信用フィルタ１０５と受信用フィルタ１０６のインピーダンス整合をとるようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６４７１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のデュプレクサ１００においては、その製造時、誘電体層１０１ａ〜１０１ｈを形成するセラミック材料や送信用フィルタ１０５，受信用フィルタ１０６等を形成する導電材料の材料定数、電気的特性等が製造ロットによってばらついてしまうことがあり、そのような材料を用いて同じ設計でデュプレクサを製作すると、周波数特性が設計値よりずれることにより、帯状導体１０４の長さでは十分な整合状態が得られなくなる不都合があった。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑み案出されたもので、その目的は、簡易な方法で所望する整合状態に調整することが可能な、生産性に優れたデュプレクサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のデュプレクサは、複数の誘電体層を積層して成る積層体の内部に、各々が一対のストリップラインで構成された受信用フィルタ及び送信用フィルタと、両フィルタのインピーダンス整合をとるための帯状導体とを平行に配設するとともに、前記積層体の両主面と一端面に、該一端面で前記受信用フィルタ及び送信用フィルタに電気的に接続されるグランド電極を被着させ、前記一端面と対向する積層体の他端面に前記帯状導体に電気的に接続されるアンテナ側端子を被着させたデュプレクサにおいて、前記帯状導体と積層体一主面のグランド電極との間に位置する誘電体層内に、帯状導体に沿って直線状に配列した複数個のビアホール導体を埋設するとともに、これらビアホール導体のうち少なくとも１個と積層体一主面のグランド電極とを電気的に分離せしめてインピーダンス整合を調整したことを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明のデュプレクサは、積層体一主面のグランド電極に、グランド電極とビアホール導体とを電気的に分離するための環状の切り欠きが設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のデュプレクサによれば、整合回路に用いる帯状導体を複数のビアホール導体に接続し、これらをグランド電極に接続した状態から１つずつ開放すること、即ち、ビアホール導体をグランド電極から１つずつ電気的に分離させていくことにより、帯状導体のインダクタンスを段階的に大きくして、送受信用フィルタの阻止域のインピーダンスを無限大に設定することができるとともに、送受信用フィルタの挿入損失が最小となるように帯状導体のインダクタンスを調整することができ、これによって送受信用フィルタのインピーダンス特性を最適な整合状態となすことが可能となる。
【００１１】
また本発明のデュプレクサによれば、ビアホール導体の上端部を積層体の一主面で外部に露出させているため、上述の調整作業はデュプレクサの形成後に極めて簡単に行うことができ、これによってデュプレクサの生産性を大幅に向上させることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るデュプレクサの外観斜視図、図２は図１のデュプレクサの分解斜視図、図３は図１のデュプレクサの等価回路図、図４は図１のデュプレクサを上方から見た平面図であり、これらの図において、Ａはデュプレクサ、１は誘電体層、２は積層体、３はストリップライン、４は帯状導体、５は送信用フィルタ、６は受信用フィルタ、７はビアホール導体、８は送信用端子、９は受信用端子、１０は内部配線導体、１１は容量結合導体、１２，１３，１４はグランド電極、１５はアンテナ側端子、１６は切り欠きである。
【００１３】
積層体２は複数の誘電体層１ａ〜１ｈを積層してなり、その材質は、例えば、誘電体セラミック材料や低温焼成を可能とする酸化物や低融点ガラス材料等により構成されている。前記誘電体セラミック材料としては、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ２系、Ｃａ−ＴｉＯ２系、ＭｇＯ−ＴｉＯ２系等が用いられ、低温焼成が可能な酸化物としては、ＢｉＶＯ４、ＣｕＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３等が用いられる。本実施形態ではデュプレクサの小型化のために高誘電率のものが用いられ、例えば、比誘電率が１５〜２５の材料が好適に用いられる。なお、誘電体層１ａ〜１ｈは、１層あたり５０〜３００オｍ程度の厚みを有している。
【００１４】
グランド電極１２，１３，１４は積層体２の表面及び裏面に形成されたグランド電極１２、１３及び側面に形成されたグランド電極１４とからなる。グランド電極１２，１３，１４の材質としては、Ａｇ、Ｃｕなどを主成分（Ａｇ単体またはＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金、Ｃｕ単体またはＣｕ合金）とする導体材料で形成されている。受信用フィルタ６は誘電体層１ｃと誘電体層１ｄの間に形成されたストリップライン３ａ、３ｂを具備しており、ストリップライン３ａ、３ｂは夫々がグランド電極１４と接続して１／４波長のストリップライン共振器を形成している。これと同様に、送信用フィルタ５もストリップライン３ｃ、３ｄは夫々がグランド電極１４と接続して１／４波長のストリップライン共振器を形成している。
【００１５】
また、上述の受信用フィルタ６、送信用フィルタ５を構成するストリップライン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、例えば、グランド電極１２，１３，１４と同様の導電材料によって形成される。
【００１６】
そして、誘電体層１ｂと誘電体層１ｃとの間には容量結合導体１１が形成され、誘電体層１ｅと誘電体層１ｆの間に送信用端子８、受信用端子９が形成され、誘電体層１ｆと誘電体層１ｇの間に内部配線導体１０が形成されている。
【００１７】
さらに、誘電体層１ａと誘電体層１ｂの間に帯状導体４が形成されビアホール導体７によりグランド電極１２に接続している。
【００１８】
次に上述したデュプレクサＡの製造方法について説明する。
まず、誘電体材料と樹脂材料からなるセラミックグリーンシートに導電性ペーストを用いてグランド電極１２とビアホール導体７を形成したもの、帯状導体４を形成したもの、容量結合導体１１を形成したもの、ストリップライン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを形成したもの、送信用端子８と受信用端子９を形成したもの、、内部配線導体１０を形成したもの、グランド電極１３を形成したものをそれぞれ図２に示される順序で積層する。
【００１９】
次に上述したセラミックグリーンシートの積層体を高温で焼成し、誘電体層と内部導体とを同時焼成することによって積層体２を形成し、最後に、得られた積層体２の側面にグランド電極１４を形成すことによって製品としてのデュプレクサが完成する。
【００２０】
そして、図３に示す等価回路のように受信用フィルタ６は、受信用端子９と、受信用端子９−ストリップライン３ａ間に形成される容量成分Ｃ６、ストリップライン３ａ、３ｂ−容量結合導体１１間に形成される容量成分Ｃ５、アンテナ側端子１５−ストリップライン３ｂ間に形成される容量成分Ｃ４を接続して構成されており、送信用フィルタ５も同様に、送信用端子８と、送信用端子８−ストリップライン３ｄ間に形成される容量成分Ｃ１、ストリップライン３ｄ、３ｃ−容量結合導体１１間に形成される容量成分Ｃ２、アンテナ側端子１５−ストリップライン３ｃ間に形成される容量成分Ｃ３を接続して構成されている。Ｍ１はストリップライン３ｃ、３ｃ間の相互インダクタンスであり、Ｍ２はストリップライン３ａ、３ｂ間の相互インダクタンスである。そして、送信用フィルタ５と受信用フィルタ６との間には帯状導体４によって形成される可変インダクタＬ１を接続して構成されている。
【００２１】
帯状導体４は、積層体２を平面視したときに両フィルタ間に位置するように配されており、送受信用フィルタ５、６のストリップライン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと平行に配置されている。また、帯状導体４上にはビアホール導体７が複数個設けられており、これらのビアホール導体７は、当初、その全てがグランド電極１２に接続されており、後述する調整作業によって全部のビアホール導体７、もしくはいくつかのビアホール導体７の周囲に環状の切り欠き１６が形成されてビアホール導体７がグランド電極１２より電気的に分離されることとなる。
【００２２】
ビアホール導体７は帯状導体４の端面グランド電極１４側からほぼ等間隔に形成されている。本実施形態においては、このビアホール導体７をアンテナ側端子１５に近い方から１個ずつ開放しインダクタンスＬ１を調整するようにしている。即ち、ビアホール導体７を全てグランド電極１２に接続した状態（初期状態）が帯状導体４で形成されるインダクタンスＬ１は最も小さく、アンテナ側端子１５に近いほうから、ビアホール導体７を１個ずつ開放することでインダクタンスＬ１が段階的に大きくなることとなる。よって、ビアホール導体７を全て開放した状態がインダクタンスＬ１は最大となる。
【００２３】
上記帯状導体４は、アンテナ端子１５に接続され可変インダクタＬ１として働き、受信用フィルタ６及び送信用フィルタ５のインピーダンス特性を、帯状導体４の実質的な長さを変えることでインダクタンスＬ１を調整して整合をとっている。
【００２４】
次に上述したインピーダンス整合の調整方法について説明する。
図５は送受信用フィルタ５、６のフィルタ特性を示す図であり、図５（ａ）は送信用フィルタ５のフィルタ特性、図５（ｂ）は受信用フィルタ６のフィルタ特性を示し、縦軸は減衰量（ｄＢ）、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。なお、図５（ａ）のマーカ▼ｍ３は送信用フィルタ５の中心周波数（通過域）を、マーカ？ｍ４は送信用フィルタ５の減衰域を示し、図５（ｂ）のマーカ▼ｍ３は受信用フィルタ６の中心阻止域を、マーカ▼ｍ４は受信用フィルタ６の中心周波数（通過域）を示す。
【００２５】
また、図６は送受信用フィルタ５、６のインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図６（ａ）は送信用フィルタ５のインピーダンスを、図６（ｂ）は受信用フィルタ６のインピーダンスを示し、各スミスチャートは中央線を境に上側半分が誘導成分、下側半分が容量成分を示し、上段は送受信用フィルタ５、６単体のインピーダンス特性、下段はインピーダンス整合をとった状態のインピーダンス特性である。なお、図６（ａ）においてマーカ▼ｍ１は送信用フィルタ５の中心周波数（通過域）、マーカ▼ｍ２は送信用フィルタ５の阻止域であり、図６（ｂ）においてマーカ▼ｍ１は受信用フィルタ６の阻止域、マーカ▼ｍ２は受信用フィルタ６の中心周波数（通過域）である。
【００２６】
図６の上段に示すように、本発明のデュプレクサＡに設けた送信用フィルタ５及び受信用フィルタ６単体の通過域と阻止域のインピーダンスが、図６の上段ような関係にある場合は、このままでは不整合（ミスマッチ）により所望の挿入損失・減衰量が得られない。即ち、阻止域のインピーダンスが無限大になっておらず、各々のフィルタ特性が影響し合っていることがわかる。
【００２７】
そこで、帯状導体４のインダクタＬ１を調整することで送信用フィルタ５及び受信用フィルタ６を図６の下段の特性へインピーダンスを変換させて送信用フィルタ５と受信用フィルタ６の阻止域のインピーダンスを無限大とすることができる。
【００２８】
図７は、帯状導体４のトリミング状態とインダクタンスＬ１及び送受信フィルタ５、６の挿入損失の関係を示したものであり、横軸のカット無しは初期状態（ビアホール導体７全てがグランド電極１２に接続された状態）であり、その右側はアンテナ側端子１５に近いビアホール導体７から１つずつ開放していった状態を示している。これより、ビアホール導体７を２本トリミングした状態が送受信フィルタ５，６の挿入損失が最小になり、インピーダンス整合がとれているのがわかる。
【００２９】
従って、帯状導体４上のビアホール導体７をトリミングすることで、送受信用フィルタ５、６の阻止域インピーダンスを無限大に調整できるとともに、送受信用フィルタ５、６の通過域挿入損失を最小とすることができ、最適なインピーダンス整合状態に調整することができる。また、ビアホール導体７が外部に露出しているので、部品完成後に製造プロセスに起因する特性ばらつきを緩和でき、簡単に最適なインピーダンス特性への微調整が可能である。
【００３０】
尚、本発明は上述の実施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において種々の変更、改良等が可能である。
【００３１】
例えば、上述の実施形態では帯状導体４は誘電体層１ａと誘電体層１ｂの間に形成しているが、これに限定されず、いかなる誘電体層間に形成しても構わない。
【００３２】
また上述の実施形態では、帯状導体４がストリップライン３と平行な直線状に形成されているが、蛇行線状または十字状に形成しても構わない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のデュプレクサによれば、整合回路に用いる帯状導体を複数のビアホール導体に接続し、これらをグランド電極に接続した状態から１つずつ開放すること、即ち、ビアホール導体をグランド電極から１つずつ電気的に分離させていくことにより、帯状導体のインダクタンスを段階的に大きくして、送受信用フィルタの阻止域のインピーダンスを無限大に設定することができるとともに、送受信用フィルタの挿入損失が最小となるように帯状導体のインダクタンスを調整することができ、これによって送受信用フィルタのインピーダンス特性を最適な整合状態となすことが可能となる。
【００３４】
また本発明のデュプレクサによれば、ビアホール導体の上端部を積層体の一主面で外部に露出させているため、上述の調整作業はデュプレクサの形成後に極めて簡単に行うことができ、これによってデュプレクサの生産性を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデュプレクサの外観斜視図である。
【図２】図１のデュプレクサの分解斜視図である。
【図３】図１のデュプレクサの等価回路図である。
【図４】図１のデュプレクサを上方から見た平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は本発明のデュプレクサのフィルタ特性を示す図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明のデュプレクサの入出力インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図７】本発明のデュプレクサにおけるフィルタの挿入損失と帯状導体のインダクタンスとビアホール導体のトリミング状態の関係を示す図である。
【図８】従来のデュプレクサの分解斜視図である。
【符号の説明】
１・・・誘電体層
２・・・積層体
３・・・ストリップライン
４・・・帯状導体
５・・・送信用フィルタ
６・・・受信用フィルタ
７・・・ビアホール導体
８・・・送信用端子
９・・・受信用端子
１０・・・内部配線導体
１１・・・容量結合導体
１２，１３，１４・・・グランド電極
１５・・・アンテナ側端子
【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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【図７】
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【図８】
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