JPH04246901A - 高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波フィルタに関し
、更に詳しく言えば、移動無線など、各種の高周波回路
を有する装置に利用される高周波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８，図９は、従来例を示した図であり
、図８は高周波フィルタ例、図９は図８の等価回路を示
す。

【０００３】図中、１は基板（誘電体）、２，３はλ／
４型ストリップ共振器、４は結合コンデンサ、５はスル
ーホール、６はＧＮＤ電極（ベタアース）、７，８はλ
／４型誘電体共振器、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力端
子、Ｃ１〜Ｃ４　はコンデンサ、Ｌ１　〜Ｌ３　はコイ
ルを示す。

【０００４】従来、高周波フィルタには各種のものが知
られていた。この内、バンドパスフィルタの例を、図８
について説明する。図８（Ａ）はストリップラインフィ
ルタ、図８（Ｂ）は誘電体フィルタである。

【０００５】ストリップラインフィルタは、図８（Ａ）
のように、基板（誘電体）１の一面に、ある程度の距離
をあけて２つのλ／４型ストリップ共振器２，３を設け
、その間に結合コンデンサ４を接続すると共に、基板の
他面に、ＧＮＤ電極（ベタアース）６を形成したもので
ある。

【０００６】そして、上記２つのλ／４型ストリップ共
振器２，３の一端に、スルーホール５を設け、他面のＧ
ＮＤ電極６と接続する。

【０００７】また、誘電体フィルタは、図８（Ｂ）のよ
うに構成されている。すなわち、周囲にＧＮＤ電極（ベ
タアース）６を形成した２つのλ／４型誘電体共振器７
，８を並べて、その間に結合コンデンサ４を接続したも
のである。

【０００８】この２つのλ／４型誘電体共振器７，８は
、同軸タイプの誘電体共振器であり、内部に導体が設け
られており、誘電体の外周部にＧＮＤ電極６を形成して
ある。

【０００９】上記のような高周波フィルタ（バンドパス
フィルタ）の等価回路は、図９（Ａ）のようになる。図
示のように、図８に示したλ／４型ストリップ共振器２
，３あるいはλ／４型誘電体共振器７，８は、等価的に
は、それぞれＬ１　Ｃ１　の並列共振回路及びＬ２　Ｃ
２　の並列共振回路となる。

【００１０】このような高周波フィルタには、更にコイ
ルやコンデンサを付加することがあり、等価回路では、
図９（Ｂ）、図９（Ｃ）のようになる（有極型バンドパ
スフィルタ、バンドリジェクションフィルタなどを構成
する場合）。

【００１１】図９（Ｂ）は、結合コンデンサ４と並列に
コイルＬ３　を接続した例であり、図９（Ｃ）は、図９
（Ａ）の回路に、コンデンサＣ３　，Ｃ４　を付加した
例である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。

【００１３】（１）図８（Ａ）に示したストリップライ
ンフィルタの場合には、信号ラインとなるλ／４型スト
リップ共振器２，３の放射損失が大きい。

【００１４】また、λ／４型ストリップ共振器２，３間
は、相互干渉を防止するために、ある程度の距離をあけ
る必要があり、特に幅が大きくなる。

【００１５】（２）図８（Ｂ）に示した誘電体フィルタ
の場合には、体積が大きくなり、セットに組み込む上で
、部品としての体積占有率が問題となる（特に移動無線
機器関係）。

【００１６】（３）図８に示した高周波フィルタは、共
振器が２段構成であるが、実際には、更に、多段構成す
ることが多く、必然的に大型のフィルタとなる。このた
め、機器の小型化が困難となる。

【００１７】（４）図８に示した高周波フィルタに、更
に図９（Ｂ）、図９（Ｃ）に示したように、コイルやコ
ンデンサを付加した場合には、高周波フィルタブロック
として大型化する。

【００１８】本発明は、このような従来の課題を解消し
、高周波フィルタの性能を低下することなく、小型化及
び軽量化ができるようにすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理図
であり、図中、１０−１，１０−２は誘電体層、１１は
積層面、１２は第１の共振導体、１３は第２の共振導体
、１４，１５，１６はＧＮＤ電極を示す。

【００２０】また、２０−１〜２０−４は誘電体層、２
１〜２３は積層面、２４は第１の共振導体、２５は第２
の共振導体、２６，２８，２９，３０はＧＮＤ電極を示
す。

【００２１】本発明は、上記の目的を達成するため、次
のように構成したものである。

【００２２】（１）第１の誘電体層１０−１と、第２の
誘電体層１０−２との積層体から成り、前記積層体の積
層面１１には、所定の間隔をおいて、第１、第２の共振
導体１２，１３を設けると共に、前記各共振導体を取り
囲むように、該共振導体の周囲に、所定間隔をおいてＧ
ＮＤ電極１５を設け、更に第１、第２の誘電体層１０−
１，１０−２の外側に地位する面には、それぞれＧＮＤ
電極１４，１６を設けて高周波フィルタとした。

【００２３】（２）第１〜第４の誘電体層２０−１〜２
０−４で積層体を構成し、第１の誘電体層２０−１の外
側に地位する面にはＧＮＤ電極２６を設け、第１、第２
の誘電体層２０−１，２０−２の積層面２１には、第１
の共振導体２４を設けると共に、前記共振導体を取り囲
むように、該共振導体の周囲に、所定間隔をおいてＧＮ
Ｄ電極２７を設け、第２、第３の誘電体層２０−２，２
０−３の積層面２２には、ＧＮＤ電極２８を設け、第３
、第４の誘電体層２０−３，２０−４の積層面２３には
、第２の共振導体２５を設けると共に、前記共振導体を
取り囲むように、該共振導体の周囲に、所定間隔をおい
て、ＧＮＤ電極２９を設け、第４の誘電体層２０−４の
外側に地位する面には、ＧＮＤ電極３０を設けて高周波
フィルタとした。

【００２４】（３）上記構成（１）において、第１、第
２の誘電体層１０−１，１０−２を、高誘電率（ε１　
）の誘電体層とし、この第１、第２の誘電体層と、上記
外側のＧＮＤ電極１４，１６との間にそれぞれ、前記第
１，第２の誘電体層１０−１，１０−２よりも低誘電率
（ε２　，ε２　＜ε１　）の誘電体層を設けた。

【００２５】（４）上記構成（２）において、第１〜第
４の誘電体層２０−１〜２０−４を、高誘電率（ε１　
）の誘電体層とし、この第１〜第４の誘電体層と、上記
外側及び中央部のＧＮＤ電極（２６，２８，３０）との
間に、前記第１〜第４の誘電体層（２０−１〜２０−４
）よりも低誘電率（ε２　，ε１　＞ε２　）の誘電体
層を設けた。

【００２６】

【作用】上記構成に基づく本発明の作用を、図１を参照
しながら説明する。

【００２７】共振導体１２，１３、あるいは２４，２５
は、それぞれ、例えばλ／４型共振器を構成しており、
特定の信号周波数に対して共振状態となる。

【００２８】この共振導体は、上下方向（積層方向）と
左右方向（幅方向）にＧＮＤ電極が設けてあり、これら
のＧＮＤ電極で周囲を囲むような構造となっている。

【００２９】従って、共振導体に信号が伝播した際に電
界が発生するが、この電界は、上記ＧＮＤ電極によって
、外部へ漏れるのを防止する。

【００３０】このため、高周波フィルタを小型化した場
合でも、電界の漏れを防ぎ、信号線路の放射損失を少な
くできる。

【００３１】更に、共振導体１２，１３、あるいは２４
，２５を高誘電率材料の誘電体層で挟み、更にこの誘電
体層の外側に、低誘電率材料の誘電体層を設けることに
より、電界の漏れを一段と少なくし、より一層放射損失
を少なくできる。

【００３２】このため、高周波フィルタを小型化した場
合でも、放射損失を極めて少なくできる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００３４】（第１実施例の説明）図２〜図３は、本発
明の第１実施例を示した図であり、図２は、高周波フィ
ルタの分解斜視図、図３は、図２のＸ−Ｙ線断面図であ
る。

【００３５】図中、図１と同符号は同一のものを示す。 また、３１，３２はコンデンサ電極、３３はブラインド
スルーホール（内部を導体で満たしたスルーホール）を
示す。

【００３６】この実施例は、高周波フィルタを構成する
積層体を、３層構造とし、共振導体を同一積層面に形成
した例である。図２及び図３に示したように、第１の誘
電体層１０−１、第２の誘電体層１０−２、第３の誘電
体層１０−３を積層して積層体とする。

【００３７】この場合、上記第１の誘電体層１０−１上
には、ＧＮＤ電極１４を厚膜印刷パターンとしてほぼ全
面に形成する。そして、一部には、ＧＮＤ電極１４を形
成しない部分を残しておき、この部分に、入力端子ＩＮ
と出力端子ＯＵＴを厚膜印刷パターンとして形成する。

【００３８】第２の誘電体層１０−２上には、第１の共
振導体１２と、第２の共振導体１３を、所定の間隔をお
いて厚膜印刷パターンとして形成すると共に、各共振導
体１２，１３の周囲には、ＧＮＤ電極１５を厚膜印刷パ
ターンとして形成する。

【００３９】この共振導体１２，１３は、一端でＧＮＤ
電極１５に接続するが、他の部分では、ＧＮＤ電極１５
と所定の間隔をおいて形成する。また、ＧＮＤ電極１５
が設けてない部分に、コンデンサ電極３１を厚膜印刷パ
ターンとして形成し、これを第１の共振導体１２の先端
部分（ＧＮＤ電極１５に接続した部分の反対側）に接続
する。

【００４０】第３の誘電体層１０−３上には、ほぼ全面
にＧＮＤ電極１６を厚膜印刷パターンとして形成する。 またこの第２の誘電体層１０−３の一部にＧＮＤ電極１
６を形成しない部分を設けておき、この部分にコンデン
サ電極３２を厚膜印刷パターンとして形成する。

【００４１】上記のように、厚膜印刷パターンを形成し
た各誘電層を積層するが、図２に点線で示した部分を、
ブラインドスルーホール３３によって接続する。

【００４２】このようにすれば、コンデンサ電極３１，
３２間には、コンテンサＣが形成されると共に、入力端
子ＩＮ、及び出力端子ＯＵＴには、それぞれ共振導体１
２，１３が接続され、その等価回路は図９（Ａ）のよう
になる（バンドパスフィルタ）。

【００４３】なお、この実施例では、共振導体１２，１
３は、λ／４型共振器を構成している。また、各ＧＮＤ
電極１４〜１６間は、それぞれブラインドスルーホール
３３によって接続する。

【００４４】（第２実施例の説明）図４は第２実施例に
おける高周波フィルタの分解斜視図、図５は図４のＸ−
Ｙ線断面図である。

【００４５】図中、図１と同符号は同一のものを示す。 また、３４，３５はコンデンサ電極、３６は導体の無い
部分、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力端子を示す。

【００４６】この実施例は、高周波フィルタを、４層の
誘電体層から成る積層体で構成し、共振導体を積層方向
に配列したものである。図４，５のように、第１〜第４
の誘電体層２０−１〜２０−４を積層して積層体を構成
する。

【００４７】この場合、第１の誘電体層２０−１上には
、ほぼ全面にＧＮＤ電極２６を形成する。このＧＮＤ電
極２６は、厚膜印刷パターンとして形成する。また、第
１の誘電体層２０−１上には、一部にＧＮＤ電極２６を
形成しない部分を残しておき、この部分に、例えば入力
端子ＩＮを厚膜パターンとして形成する。

【００４８】第２の誘電体層２０−２上には、ほぼ中央
部に、λ／４型共振器を構成する共振導体２４を形成し
、この共振導体２４の周囲を囲むように、該共振導体２
４と所定の間隔をおいてＧＮＤ電極パターン２７を厚膜
印刷パターンとして形成する。

【００４９】また、共振導体２４の一端は、ＧＮＤ電極
２７に接続すると共に、他端には、厚膜印刷パターンと
して形成したコンデンサ電極３４を接続する。

【００５０】第３の誘電体層２０−３上には、ほぼ全面
にＧＮＤ電極２８を厚膜印刷パターンとして形成すると
共に、その一部には、導体の無い部分３６を設ける。こ
部分はコンデンサを形成する部分となる。

【００５１】第４の誘電体層２０−４上には、第２の誘
電体層２０−２上と同様にして、λ／４型共振導体を構
成する共振導体２５、ＧＮＤ電極２９、及びコンデンサ
電極３５をそれぞれ厚膜印刷パターンとして形成する。

【００５２】また、第４の誘電体層２０−４の裏面（共
振導体を設けた面の反対側）には、第１の誘電体層２０
−１上と同様にほぼ全面にＧＮＤ電極３０を厚膜印刷パ
ターンとして形成すると共に、その一部には、ＧＮＤ電
極３０を形成しない部分を残しておき、この部分に出力
端子ＯＵＴを厚膜印刷パターンとして形成する。

【００５３】上記のような厚膜印刷パターンを形成した
各誘電体層を積層して積層体とするが、この場合、ブラ
インドスルーホールにより、所定の部分を接続すること
により、高周波フィルタを得る。

【００５４】この高周波フィルタの等価回路は、図９（
Ａ）のようになる（バンドパスフィルタ）が、結合コン
デンサは、コンデンサ電極３４、３５間に形成される。 尚、ＧＮＤ電極２６〜２９は、スルーホール３３により
、それぞれ接続されている。

【００５５】（第３実施例の説明）図６は、第３実施例
における高周波フィルタの断面図である。図中、図１〜
図３と同符号は同一のものを示す。また１０−４，１０
−５は誘電体層を示す。

【００５６】この実施例は、上記第１実施例の高周波フ
ィルタを、更に改良して小型化を図った例であり、その
断面を図６に示す。

【００５７】すなわち、図２、図３に示した第１の誘電
体層１０−１、第２の誘電体層１０−２を高誘電率材料
（誘電率ε１　）で構成すると共に、これらの誘電体層
と、外側のＧＮＤ電極１４，１６との間に、それぞれ、
前記誘電体層よりも低誘電率（ε２　，ε１　，＞ε２
　）の誘電体層１０−４，１０−５を設けて、図６のよ
うに構成したものである。

【００５８】この場合、ε１　＞ε２　の関係となるよ
うに誘電体層の材料を選定する。このようにすれば、共
振導体１２，１３は、高誘電率材料の誘電体層で挾んだ
構造となり、更にその外側には、低誘電率材料の誘電体
層が存在する構造となる。

【００５９】このため、共振導体１２，１３で発生した
電界は、高誘電率材料の誘電体層内に閉じ込め、外部に
は漏れにくくなるため、上記第１実施例の高周波フィル
タよりも、更に、小型化が可能となる。

【００６０】（第４実施例の説明）図７は、第４実施例
における高周波フィルタの断面図であり、図中、図４、
図５と同符号は同一のものを示す。また、２０−５〜２
０−８は、誘電体層を示す。

【００６１】この実施例は、図４、図５に示した第２実
施例の高周波フィルタを、更に小型化できるようにした
ものである。

【００６２】すなわち、図４、図５に示した第１〜第４
の誘電体層２０−１〜２０−４を全て高誘電率材料（誘
電率ε１　）で構成すると共に、これらの高誘電率材料
から成る各誘電体層と、ＧＮＤ電極２６，２８，３０と
の間に、低誘電率材料（誘電率ε２　）から成る誘電体
層２０−５〜２０−８を設けたものである。

【００６３】この場合、ε１　＞ε２　の関係となるよ
うに各層の材料を選定する。このようにすれば、２つの
共振導体２４，２５は、それぞれ高誘電率材料の誘電体
層２０−１〜２０−４で挾んだ構造となり、更にその外
側には低誘電材料の誘電体層が存在する構造となる。

【００６４】従って、この例でも、共振導体２４，２５
で発生した電界を高誘電率材料の誘電体層内に閉じ込め
ることができ、第２実施例のものより更に小型化をする
ことが可能となる。

【００６５】（他の実施例の説明）以上実施例について
説明したが、本発明は次のようにしても実施可能である
。

【００６６】（１）上記実施例のようなバンドパスフィ
ルタだけでなく、共振器に付加する素子を変えることに
より、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドリ
ジェクトフィルタ、など、各種の高周波フィルタに使用
可能である。

【００６７】（２）積層体の層数を更に増やすことによ
り多段構成の高周波フィルタとすることも可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。

【００６９】（１）共振導体の周囲をＧＮＤ電極で挾む
ように構成したため、放射損失を少なくできる。

【００７０】（２）高周波フィルタを小体積化、小型化
した場合でも、放射損失を少なくできる。従って、高周
波フィルタを使用した機器の小型化、軽量化が達成でき
る。

【００７１】（３）高周波フィルタを多層構造としたの
で、他の素子、例えばコンデンサ等を付加する場合でも
、同時に厚膜印刷で構成し、内蔵することが可能である
。従って、製造も容易で、かつ高周波フィルタが小型化
できる。

【００７２】（４）共振導体を、高誘電率材料の誘電体
層で挾み、更にその外側に低誘電率材料の誘電体層を設
ければ、更に高周波フィルタの小型化、軽量化が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の第１実施例における高周波フィルタの
分解斜視図である。

【図３】図２のＸ−Ｙ線断面図である。

【図４】第２実施例における高周波フィルタの分解斜視
図である。

【図５】図４のＸ−Ｙ線断面図である。

【図６】第３実施例における高周波フィルタの断面図で
ある。

【図７】第４実施例における高周波フィルタの断面図で
ある。

【図８】従来の高周波フィルタ例である。

【図９】高周波フィルタの等価回路である。

【符号の説明】

１２，１３　　共振導体 １４，１５，１６　　ＧＮＤ電極 １０−１，１０−２　　誘電体層 １１　　積層面 ２０−１〜２０−４　　誘電体層 ２４，２５　　共振導体 ２６〜３０　　ＧＮＤ電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の誘電体層（１０−１）と、第２
   の誘電体層（１０−２）との積層体から成り、前記積層
   体の積層面（１１）には、所定の間隔をおいて第１、第
   ２の共振導体（１２，１３）を設けると共に、前記各共
   振導体を取り囲むように、該共振導体の周囲に、所定間
   隔をおいて、ＧＮＤ電極（１５）を設け、更に第１、第
   ２の誘電体層（１０−１，１０−２）の外側に地位する
   面には、それぞれＧＮＤ電極（１４，１６）を設けたこ
   とを特徴とする高周波フィルタ。
2. 【請求項２】　　第１〜第４の誘電体層（２０−１〜２
   ０−４）で積層体を構成し、第１の誘電体層（２０−１
   ）の外側に地位する面には、ＧＮＤ電極（２６）を設け
   、第１、第２の誘電体層（２０−１，２０−２）の積層
   面（２１）には、第１の共振導体（２４）を設けると共
   に、前記共振導体を取り囲むように、該共振導体の周囲
   に、所定間隔をおいてＧＮＤ電極パターン（２７）を設
   け、第２、第３の誘電体層（２０−２，２０−３）の積
   層面（２２）には、ＧＮＤ電極（２８）を設け、第３、
   第４の誘電体層（２０−３，２０−４）の積層面（２３
   ）には、第２の共振導体（２５）を設けると共に、前記
   共振導体を取り囲むように、該共振導体の周囲に、所定
   間隔をおいて、ＧＮＤ電極（２９）を設け、第４の誘電
   体層（２０−４）の外側に地位する面には、ＧＮＤ電極
   （３０）を設けたことを特徴とする高周波フィルタ。
3. 【請求項３】　　上記第１、第２の誘電体層（１０−１
   ，１０−２）を、高誘電率（ε１　）の誘電体層とし、
   この第１、第２の誘電体層と、上記外側のＧＮＤ電極（
   １４，１６）との間に、それぞれ、前記第１、第２の誘
   電体層（１０−１，１０−２）よりも低誘電率（ε２　
   ，ε２　＜ε１　）の誘電体層（１０−４，１０−５）
   を設けたことを特徴とする上記請求項１記載の高周波フ
   ィルタ。
4. 【請求項４】　　上記第１〜第４の誘電体層（２０−１
   〜２０−４）を、高誘電率（ε１　）の誘電体層とし、
   この第１〜第４の誘電体層と、上記外側及び中央部のＧ
   ＮＤ電極（２６，２８，３０）との間に、それぞれ、前
   記第１〜第４の誘電体層（２０−１〜２０−４）よりも
   低誘電率（ε２，ε１　＞ε２　）の誘電体層（２０−
   ５〜２０−８）を設けたことを特徴とする上記請求項２
   記載の高周波フィルタ。