(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層してなる積層体の両主面に形成した第１、第２アース電極と、前記積層体の同一層間で対向し、かつ一端側が前記第１、第２アース電極の何れとも接続するように形成された複数の１／４波長ストリップラインとが併設されてなり、該各ストリップラインは、第１、第２アース電極との短絡端より面方向に延びる誘導電極と、該誘導電極の先端と第１、第２アース電極との間の任意の誘電体層間まで延びるビアホール導体と、ビアホール導体の第１アース電極側の先端と接続され誘導電極側に折り返されて開放端に至る第１折り返し電極と、ビアホール導体の第２アース電極側の先端と接続されて誘導電極側に折り返されて開放端に至る第２折り返し電極とから形成された積層型誘電体フィルタにおいて、
前記ストリップラインは、その第１折り返し電極の折り返し点から第１折り返し電極の開放端までの長さと第２折り返し電極の折り返し点から第２折り返し電極の開放端までの長さとを異ならしめるとともに、隣接する一方側のストリップラインの第１折り返し電極の長さと他方側の第２折り返し電極の長さとを等しくし、かつ、隣接する他方側のストリップラインの第１折り返し電極の長さと一方側の第２折り返し電極の長さとを等しくしたことを特徴とする積層型誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波部品として使用される積層セラミック共振器及びフィルタ等のＴＥＭ（Transversed Electromagnetic Mode）モードを用いた高周波部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波を利用した携帯電話などの機器には、小型のフィルタが多用されているが、中でも誘電体層を複数積層したストリップライン共振器を用いて構成した積層型誘電体フィルタは低背化、高機能化できるために多く使用されてきている。
【０００３】
このような積層型誘電体フィルタについて図６を用いて説明する。図６は従来の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。図に示すように複数の誘電体層１０６ａ〜１０６ｃが積層された積層体１０６の両主面にアース電極１０１ａが、積層体１０６の端面にアース電極１０１ｂが形成され、アース電極１０１ａとアース電極１０１ｂとが互いに接続されている。誘電体層１０６ｂの主面にストリップライン１０２、１０３が互いに平行して配列されており、ストリップライン１０２とストリップライン１０３との間隔はＳの距離を保って配置されている。ストリップライン１０２、１０３の一方側はいずれも接続しない開放端が形成されており、その両近傍には入出力電極１０４、１０５が形成されている。またストリップライン１０２、１０３の他方側はアース電極１０１ｂと接続されて短絡端を形成している。
【０００４】
積層型誘電体フィルタの製造方法としては、まず、基板となるセラミック材料とガラス材料及び有機バインダと溶剤からなるスラリーをドクターブレード法等でキャスティング、乾燥してグリーンシートを作製する。次に、ストリップライン等の内部配線のパターンに応じて、導体ペーストをグリーンシートに印刷する。この印刷されたグリーンシートを複数枚積層して一体化した後、一括同時焼成して積層体を形成する。その後、積層体の側面及び短絡端、開放端、上面、下面にアース電極となる導体ペーストを印刷・焼成し、フィルタが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成された積層型誘電体フィルタにおいては、フィルタ特性の所望の中心周波数、帯域幅及び減衰量を同時に確保する設計がもとめられている。
【０００６】
即ち、誘電体層の誘電率とストリップラインの長さ寸法等の形状を変化させることによって所望の中心周波数を得ることができ、各ストリップラインで構成する共振器間の磁界結合の度合いや、電界結合の度合いによって通過帯域幅及び減衰極の位置が決定される。例えば共振器間の間隔を狭くすると磁界結合が強くなり帯域幅が広がる要因の１つとなる。
【０００７】
しかしながら、磁界結合と電解結合の双方が作用する積層型誘電体フィルタにおいては、単純にストリップラインの間隔を狭くしてフィルタの通過帯域幅を広げても、磁界結合が強くなることでフィルタの挿入損失が大きくなり、結果的にフィルタ特性を悪くしてしまうものである。
【０００８】
従って、積層型誘電体フィルタにおいて良好なフィルタ特性を得るためには、通過域において、通過帯域幅が広くとれ、阻止域においては、より大きな減衰量を得ることができるフィルタの構成が求められている。そのためには、従来の方法としては、ストリップラインの間隔を縮めながら、ストリップラインの形状を変化させて、磁界結合、電界結合を適宜調整して所望のフィルタ特性を得ていた。
【０００９】
しかしながら、近年の高周波帯を利用した移動体通信の分野では、送信側の通過域と受信側の阻止域又は受信側の通過域と送信側の阻止域が近接して、且つ大きな減衰量を必要とするフィルタが求められており、これらの方法をとるだけでは対応できなくなる場合が生じてきている。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みて案出されたものであり、その目的はフィルタの挿入損失を劣化させずにＱ値及び帯域幅を大きくとることができるフィルタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決する為に本発明は、複数の誘電体層を積層してなる積層体の両主面に形成した第１、第２アース電極と、前記積層体の同一層間で対向し、かつ一端側が前記第１、第２アース電極の何れとも接続するように形成された複数の１／４波長ストリップラインとが併設されてなり、該各ストリップラインは、第１、第２アース電極との短絡端より面方向に延びる誘導電極と、該誘導電極の先端と第１、第２アース電極との間の任意の誘電体層間まで延びるビアホール導体と、ビアホール導体の第１アース電極側の先端と接続され誘導電極側に折り返されて開放端に至る第１折り返し電極と、ビアホール導体の第２アース電極側の先端と接続されて誘導電極側に折り返されて開放端に至る第２折り返し電極とから形成された積層型誘電体フィルタにおいて、
前記ストリップラインは、その第１折り返し電極の折り返し点から第１折り返し電極の開放端までの長さと第２折り返し電極の折り返し点から第２折り返し電極の開放端までの長さとを異ならしめるとともに、隣接する一方側のストリップラインの第１折り返し電極の長さと他方側の第２折り返し電極の長さとを等しくし、かつ、隣接する他方側のストリップラインの第１折り返し電極の長さと一方側の第２折り返し電極の長さとを等しくしたことを特徴とする積層型誘電体フィルタを提供する。
【作用】
従来、上述のように積層型誘電体フィルタにおいては、フィルタの帯域幅を広くしたい場合は各ストリップラインで構成される各１／４波長型の共振器（以下、単に共振器という）間の間隔を狭くする事によって実現させていたが、弊害として、共振器間の間隔が狭くなるにつれて共振器が占有する誘電体の容積が小さくなり、共振器のQ値が低下してしまいフィルタとしての挿入損失が増大していた。
【００１２】
これに対して、本発明によれば、図２に示すように折り返し電極２ａの長さａ1と折り返し電極２ｄの長さｂ2とを等しくし、かつ、折り返し電極２ｂの長さａ2と折り返し電極２ｃの長さｂ1とを等しくしているので、ストリップライン１０ａ、１０ｂの経路長が同じになり中心周波数は変わらない。しかも、折り返し電極２ａ、２ｃ又は２ｂ、２ｄの長さを異ならしめたため、開放端に近い領域で隣接するストリップライン１０ａ、１０ｂの容量成分が折り返し電極が同じ長さの場合に比べて減少させることができ、中心周波数を変化させずにストリップライン１０ａ、１０ｂで構成する共振器の電界結合状態を変化させて帯域幅を可変することができる。
【００１３】
また、積層型誘電体フィルタの共振器間の間隔を狭くして小型化しても、従来品に比較してフィルタの通過帯域幅を維持でき、また、フィルタの挿入損失の劣化を抑えながらフィルタの小型化を達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の積層型誘電体フィルタの斜視図であり、図2はその内部構造を説明するための分解斜視図、図3は図1のＡ−Ａ線断面図である。図１において、Ｆは本発明の積層型誘電体フィルタである。積層型誘電体フィルタＦは誘電体磁器４からなる積層体６の略全表面にアース電位となるアース電極５が形成されてなる。
【００１５】
積層体６を構成する誘電体磁器４は図２に示すように誘電体層４ａ〜４ｄが厚み方向に積層されてなり、材質として誘電体セラミック材料と低温焼成を可能とする酸化物や低融点ガラス材料とから構成されている。具体的には、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、低温焼成するための酸化物としては、ＢｉＶＯ4、ＣｕＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3等がある。誘電体層４ａ〜４ｄは１層あたり５０〜３００μｍ程度の厚みを有している。
また、誘電体層４ａの表面にはアース電極５を形成する上面電極５ａが、誘電体層４ｄの裏面にはアース電極５を形成する下面電極５ｂが、積層体６の端面全面にはアース電極５を形成する端面電極５ｃが夫々形成されている。
さらに、誘電体層４ｃから誘電体層４ｂ又は４ｄの表面にかけてストリップライン１０（１０ａ、１０ｂ）が２本平行に上面電極５ａと下面電極５ｂの双方に対向して形成されている。
このストリップライン１０は、誘導電極１ａ、１ｂとビアホール導体３と折り返し電極２とで構成されている。
誘導電極１ａ、１ｂは、誘電体層４ｃ表面に形成され、その他方端側にアース電位の端面電極５ｃに夫々接続されている。ビアホール導体３は短絡していない誘導電極１ａ、１ｂの先端より積層体６の厚み方向に形成されており、その先端からアース電極５ａ又は５ｂとの間の誘電体層４ｂ、４ｄの表面まで延びるよう形成している。ビアホール導体３の形状としては図のようなストリップライン１０の幅と同じ幅の長穴が形成されているがこれに限定されることがなく、端面電極５ｃと対面する側の端面を通じて接続する導体も含む概念である。折り返し電極２は、誘電体層４ｂの表面（誘電体層４ａ、４ｂ間）に誘導電極１ａ、１ｂ側に折り返して開放端に至る折り返し電極２ａ、２ｂと、誘電体層４ｄの表面（誘電体層４ｃ、４ｄ間）には誘導電極１ａ、１ｂ側に折り返して開放端に至る折り返し電極２ｃ、２ｄとから構成されている。以上によりストリップライン１０は、端面電極５ｃから延出して上側と下側の異なる任意の誘電体層４で折り返して２つの開放端を形成している。これにより、アンカー状に形成されている。、
また、ストリップライン１０ａにおいて、折り返し電極２ａの距離ａ1と折り返し電極２ｃの距離ｂ1が異なり、ストリップライン１０ｂにおいて、折り返し電極２ｂの距離ａ2と折り返し電極２ｄの距離ｂ2が異なるようにしている。しかも、折り返し電極２ａの長さａ1と折り返し電極２ｄの長さｂ2とを等しくし、かつ、折り返し電極２ｂの長さａ2と折り返し電極２ｃの長さｂ1とを等しくして、ストリップライン１０ａと１０ｂとが各ストリップライン１０間を通る中央線に対して鏡対称となるように配置されている。なお、隣り合うストリップライン１０ａ、１０ｂの誘導電極１ａ、１ｂの延出方向の長さは同じに形成されている。このような長さ関係にすることで、ストリップライン１０ａ、１０ｂの短絡端から開放端に至る経路長が互いに同じになり共振周波数は変わらない。
【００１６】
このような折り返し電極２ａ〜２ｄの構成にすることにより、１／４λの波長で共振する共振器の機能を維持しつつ、実質的に波長が短縮されてフィルタを小型化できる。
また、折り返し電極２ａ〜２ｄの長さが誘導電極１ａ、１ｂを挟んで上下で異なる構造、即ち、折り返し電極２ａ、２ｃ又は２ｂ、２ｄの長さの比を変え、かつ、折り返し電極２ａ、２ｄと、折り返し電極２ｂ、２ｃの距離を等しくしたので、例えば隣接する折り返し電極２ａと折り返し電極２ｂで形成される容量成分が、互いに等しい比率のときと比べて容量成分が減少させて共振周波数を高く形成することができ、しかも、ストリップライン１０の経路長が隣接する各ストリップライン１０ａ、１０ｂで同じであるため、中心周波数はそのまま維持されて共振周波数が高くなり、これにより通過帯域幅の制御が可能となる。なお、７は入力ライン、８は出力ラインである。
【００１７】
上述のようにストリップライン１０、折返し電極２、ビアホール３、アース電極５の材質としては、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕなどを主成分とする導体材料により構成されている。
【００１８】
以上のように構成された積層型誘電体フィルタＦはストリップライン１０の折り返し電極２ａ〜ｆの端部を電気的に開放端とし、誘導電極１ａ、１ｂの他方を電気的に短絡端としているために、ストリップライン１０、折返し電極２とビアホール３及びグランド電極５との間で容量成分と誘導成分が夫々形成され、１／４λのＬ−Ｃ共振回路が構成された共振器となる。また、図２のようにストリップライン１０ａ、１０ｂで構成される共振器を２個以上結合させて所望のフィルタ特性を得ることができるものである。
【００１９】
本発明者は本発明の作用効果を確認するために、図２に記載の寸法であるａ1／（ａ1＋ａ2）の比率を変化させて図２の積層型誘電体フィルタにおける中心周波数の変化について調べた結果を図４に示す。この場合、ストリップライン１０ａとストリップライン１０ｂとが鏡対称となるようにしたため、ａ1／（ａ1＋ａ2）の所定比率で変化するに伴って、ｂ1／（ｂ1＋ｂ2）の比率も同じように変化している。この結果から理解されるように、折り返し電極の比率を変化させてもフィルタの中心周波数が変化しないことが理解できる。これは、ストリップライン１０ａ、１０ｂが互いに鏡対称となって構成するので経路長が変化せず中心周波数が変化しないものと考えられる。
【００２０】
次に、折り返し電極の比率の変化とフィルタの帯域幅の関係について調べた結果を図５にしめす。この場合も同様にストリップライン１０ａとストリップライン１０ｂとが鏡対称となるようにしたため、ａ1／（ａ1＋ａ2）の所定比率で変化するに伴って、ｂ1／（ｂ1＋ｂ2）の比率も同じように変化している。この結果から理解されるように、折り返し電極の比率ａ1／（ａ1＋ａ2）を異ならせることによってフィルタの帯域幅が大幅に向上することができる。
【００２１】
以上のことから本発明の構成にすることにより、フィルタの中心周波数を変化させずに帯域幅のみ向上させることができることが判る。
【００２２】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、アンカー状に形成されたストリップラインの折り返し電極部分の距離を上下で異ならせて構成し、隣接するストリップライン間を仕切る線に対して互いのストリップラインが鏡対称となっているために、Ｑ値が劣化することなくフィルタの中心周波数を変化させずに帯域幅のみ可変する事が可能になり、設計の自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型誘電体フィルタの外観斜視図である。
【図２】本発明の積層型誘電体フィルタの各層構造を説明する図である。
【図３】本発明の積層型誘電体フィルタの断面図である。
【図４】折り返し電極の比率とフィルタの中心周波数との関係を説明する図である。
【図５】折り返し電極の比率とフィルタの中心周波数との関係を説明する図である。
【図６】従来の積層型誘電体フィルタの各層構造を説明する図である。
【符号の説明】
１０（１０ａ、１０ｂ）：ストリップライン
１ａ、１ｂ：誘導電極
３：ビアホール導体
５ａ〜５ｃ：アース電極
４ａ〜４ｄ：誘電体層
【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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