JPH06120705A

JPH06120705A - 積層型誘電体フィルター

Info

Publication number: JPH06120705A
Application number: JP4286812A
Authority: JP
Inventors: Takami Hirai; 隆己平井; Shinsuke Yano; 信介矢野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2863387B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で、フィルター特性が高く、安定した特
性を発揮し得る誘電体フィルターを提供する。【構成】誘電体基板１４に複数の共振器用電極１８を
内蔵したトリプレート構造の誘電体フィルター１２にお
いて、隣接しない共振器用電極間１８，１８を結合する
ための、伝送線路２６及び容量素子２４からなる結合電
極２２を、前記複数の共振器用電極１８に対して積層構
造となるように、更に内蔵せしめた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、マイクロ波帯域で使用される積
層型誘電体フィルターに係り、特に小型で、優れたフィ
ルター特性を発揮し得る積層構造の誘電体フィルターに
関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、携帯電話や自動車電話等のマイクロ
波を利用した通信機においては、損失を小さくするため
に、各種の誘電体セラミックスを使った誘電体フィルタ
ーが使用されている。そして、従来より、誘電体フィル
ターの特性を向上させる様々な研究が為されており、マ
イクロ波帯域で使用される帯域通過フィルター（バンド
パスフィルター）では、基本的には、使用する共振器の
段数（即ち共振器用電極の数）を増やすことにより、減
衰特性を向上させ得ることが知られている。しかしなが
ら、共振器用電極の段数を多くすると、フィルター形状
が大きくなるうえ、挿入損失が大きくなってしまう不具
合が生じる。

【０００３】このため、複数の共振器用電極を備えたバ
ンドパスフィルターにおいては、共振器用電極の段数を
なるべく少なくする一方、隣接しない共振器用電極間を
適当なリアクタンスで結合することにより、減衰域に減
衰極（ポール）を形成せしめて、フィルターの減衰特性
を向上させる方法が、用いられている（『電子通信学会
論文誌』53-A, No. 4, 1970,p.163 〜168 参照）。ま
た、それらのリアクタンスとして、実際には、容量素子
やインダクタンス素子、伝送線路が設けられているので
ある。

【０００４】そして、特公昭５６−４８０８３号、実公
昭６０−７５２５号公報等には、板状の誘電体基板の表
面に、マイクロストリップライン型の共振器用電極を複
数設けた、図１２に示す如きフィルターにおいて、上記
のような減衰極を形成するためのリアクタンスを設けた
例が示されている。即ち、図１２において、誘電体基板
２の表面には、３本の共振器用電極４が設けられてお
り、隣り合う共振器用電極４，４は結合電極６，６にて
互いに結合されている。そして、更に、隣接しない共振
器用電極（左端及び右端の共振器用電極）４，４間を結
合するために、伝送線路８（リアクタンス）が設けられ
ているのである。なお、１０は、入出力用の電極であ
る。

【０００５】それ故に、かかるフィルターでは、減衰域
において減衰極が現れて、優れたフィルター特性が得ら
れ、また伝送線路８の等価電気長や結合係数等を変化さ
せることにより、該リアクタンスを変化させて、減衰極
の位置を調節することができる。しかしながら、このよ
うなフィルターでは、伝送線路８が共振器用電極４と同
一面内に形成されていることから、伝送線路８を設ける
分だけ、フィルター面積が大きくなってしまう問題があ
った。

【０００６】また、米国特許第４４１８３２４号明細書
には、下面にアース電極、上面に複数の共振器用電極が
設けられた一枚の誘電体基板の上に、上面にアース電極
が設けられた一枚の誘電体基板を重ね合わせて、それら
二枚の誘電体基板間に前記共振器用電極を挟んで、一体
的な誘電体フィルターを構成したトリプレート型のフィ
ルターにおいて、上記のような減衰極を形成するための
伝送線路（リアクタンス）を設けた例が示されている。
具体的には、前記上側の誘電体基板の上面に、隣接しな
い共振器用電極間を結合するための伝送線路を、前記ア
ース電極と非接続な状態で設けると共に、該伝送線路と
前記隣接しない共振器用電極とを、上側の誘電体基板の
厚みで与えられる容量素子を介して、接続している。し
かしながら、この場合には、前記伝送線路が誘電体基板
の表面に形成されて、電磁気的に遮蔽されていないこと
から、近くに存在する金属等の周りの影響を受け易く、
フィルター特性が安定し難い問題を内在していた。

【０００７】

【解決課題】本発明は、このような事情を背景として為
されたものであって、その解決課題とするところは、小
型で、フィルター特性が高く、しかも安定した特性を発
揮し得る誘電体フィルターを提供することにある。

【０００８】

【解決手段】そして、上記の課題を解決するために、本
発明の要旨とするところは、誘電体基板に複数の共振器
用電極を内蔵したトリプレート構造の誘電体フィルター
において、隣接しない共振器用電極間を結合するため
の、伝送線路、容量素子等のリアクタンスを、前記複数
の共振器用電極に対して積層構造となるように、更に内
蔵せしめたことを特徴とする積層型誘電体フィルターに
ある。

【０００９】また、本発明において、有利には、前記リ
アクタンスを、前記複数の共振器用電極に対して実質的
に電磁気的な影響を与えない離隔した位置に積層せしめ
る一方、該リアクタンスを、結合されるべき前記隣接し
ない共振器用電極に対してビアーホールを用いて結合す
る構成が、採用される。

【００１０】

【作用・効果】要するに、本発明に係る積層型誘電体フ
ィルターにあっては、隣接しない共振器間を結合するた
めの伝送線路、容量素子等のリアクタンスが、誘電体基
板の内部に内蔵されて、設けられている。それ故、該リ
アクタンスの存在によって、減衰域において減衰極が現
れ、優れたフィルター特性が発揮されるのである。そし
て、該リアクタンスの等価電気長や結合係数等を変化さ
せることにより、減衰極の位置を調節することができる
のである。また、かかるリアクタンスが電磁気的に遮蔽
され、外部の影響を受け難くなっていることから、フィ
ルター特性が効果的に安定せしめられる利点がある。し
かも、該リアクタンスは、誘電体基板内部において、複
数の共振器用電極に対して積層構造となるように設けら
れているところから、フィルター面積が大きくなること
も無く、有利に小型化を図ることができるのであり、近
年の厳しい小型化要求に良好に対応することができるの
である。

【００１１】さらに、該リアクタンスを、複数の共振器
用電極に対して実質的に電磁気的な影響を与えない離隔
した位置に積層せしめる一方、該リアクタンスを、結合
されるべき前記隣接しない共振器用電極に対してビアー
ホールを用いて結合する場合には、該リアクタンスと、
これと結合されない共振器用電極との間の電磁気的な影
響を小さくすることができるため、フィルター特性をよ
り有利に向上させることができるのである。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明をより具体的に明らかにする
ために、本発明に係る積層型誘電体フィルターの代表的
な実施例について、図面に基づいて詳細に説明すること
とする。

【００１３】先ず、図１には、本発明に従う積層型誘電
体フィルターの一例について、その積層構造が示されて
おり、図２には、その断面が示されているが、この誘電
体フィルター１２にあっては、誘電体基板１４が４層構
造を有している。そして、一番上の誘電体層の上面側
と、一番下の誘電体層の下面側に、それぞれ、アース電
極１６が設けられ、また上から３番目の誘電体層の上面
側に、４本の共振器用電極１８がコムライン構造で配設
され、更に一番下の誘電体層の上面側に、入出力用電極
２０が設けられている。それにより、各誘電体層を積層
して、焼成し、一体的な基板とした際に、図２の如き、
トリプレート構造が実現され、該誘電体基板１４に内蔵
される各共振器用電極１８に対応して、共振器が４段構
成されるようになっている。また、共振器用電極１８の
隣接するもの同士（左端から１段目と２段目、２段目と
３段目、及び３段目と４段目）は、互いに誘導結合によ
り結合されている。

【００１４】そして、この誘電体フィルター１２では、
前記誘電体基板１４の４つの層の中で、上から２番目の
誘電体層の上面側に、前記複数の共振器用電極１８の配
設方向に延びる伝送線路２６と、該伝送線路２６の途中
に設けられた２つの容量素子２４，２４とからなる結合
電極２２が設けられている。そして、該結合電極２２の
両端が、ビアーホール２８，２８にて、両端の共振器用
電極１８，１８に接続されていることにより、それら隣
接しない共振器用電極１８，１８が、複数の共振器用電
極１８に対して積層構造となるように設けられた結合電
極２２（リアクタンス）にて、結合せしめられているの
である。

【００１５】それ故に、この誘電体フィルター１２の等
価回路は、図３のようになる。そして、この場合に得ら
れるフィルター特性は、図４に示すようになり、通過帯
域の両側の減衰域に減衰極が生じることから、減衰特性
が極めて効果的に改善され、分離特性が大幅に向上する
のである。なお、減衰極の位置は、前記結合電極２２の
容量素子２４の値や、伝送線路２６の長さ、幅等を変化
させることにより、所望の位置に調節することができ
る。

【００１６】そして、前記結合電極２２（リアクタン
ス）は、誘電体基板１４内に、前記複数の共振器用電極
１８に対して積層構造となるようにして、内蔵されてい
るところから、フィルターが有利に小型化され得ると共
に、該結合電極２２が電磁気的に遮蔽されて、外部の影
響を受け難くなり、フィルター特性が安定して発揮され
得るのである。

【００１７】さらに、かかる誘電体フィルター１２で
は、前記結合電極２２（リアクタンス）を、前記複数の
共振器用電極１８に対して実質的に電磁気的な影響を与
えない離隔した位置に積層せしめる一方、該結合電極２
２を、結合されるべき前記隣接しない共振器用電極１
８，１８に対して、ビアーホール２８にて結合してい
る。それ故に、該結合電極２２と、これと結合されない
共振器用電極１８との間の電磁気的な影響が効果的に小
さくされ、フィルター特性がより有利に向上せしめられ
ているのである。

【００１８】次に、図５、図６には、本発明に従う積層
型誘電体フィルターの別の実施例が示されている。この
誘電体フィルター３２では、誘電体基板３４が５層構造
を有し、一番上の誘電体層の上面側と、一番下の誘電体
層の下面側に、それぞれ、アース電極３６が設けられ、
上から４番目の誘電体層の上面側に、４本の共振器用電
極３８がコムライン構造で配設され、更に一番下の誘電
体層の上面側に、入出力用電極４０が設けられている。
それにより、各誘電体層を積層して、焼成し、一体的な
基板とした際に、図６の如き、トリプレート構造が実現
され、該誘電体基板３４に内蔵される各共振器用電極３
８に対応して、共振器が４段構成されるようになってい
る。また、共振器用電極３８の隣接するもの同士（左端
から１段目と２段目、２段目と３段目、及び３段目と４
段目）は、互いに誘導結合により結合されている。

【００１９】そして、この誘電体フィルター３２では、
前記誘電体基板３４の５つの層の中で、上から２番目の
誘電体層の上面側に、前記複数の共振器用電極３８の配
設方向に延びる伝送線路４６が設けられている。また、
上から３番目の誘電体層の上面側には、該伝送線路４６
の両端部に対応する位置に、コンデンサ電極４４，４４
が設けられており、該コンデンサ電極４４，４４と前記
伝送線路４６の両端部とが、ビアーホール４８，４８に
て接続されている。そして、該コンデンサ電極４４，４
４が、誘電体層を介して、両端の共振器用電極３８，３
８に対して結合するようになっているのである。それに
よって、それら隣接しない共振器用電極３８，３８が、
複数の共振器用電極３８に対して積層構造となるように
設けられたリアクタンス（コンデンサ電極４４，伝送線
路４６）にて結合せしめられているのである。

【００２０】それ故に、この誘電体フィルター３２の等
価回路は、図７のようになり、この場合にも、通過帯域
の両側の減衰域に減衰極が現れ（図４参照）、優れたフ
ィルター特性が得られることとなる。なお、減衰極の位
置は、前記コンデンサ電極４４にて形成される容量の値
や、伝送線路４６の長さ、幅等を変化させることによ
り、所望の位置に調節することができる。

【００２１】そして、そのようなリアクタンス（コンデ
ンサ電極４４，伝送線路４６）が、誘電体基板３４内
に、前記複数の共振器用電極３８に対して積層構造とな
るようにして、内蔵されているところから、フィルター
が有利に小型化され、且つフィルター特性が安定するの
である。さらに、該リアクタンスを、前記複数の共振器
用電極３８に対して実質的に電磁気的な影響を与えない
離隔した位置に積層せしめる一方、結合されるべき前記
隣接しない共振器用電極３８，３８に対してビアーホー
ル４８を用いて結合していることから、該リアクタンス
と、これと結合されない共振器用電極３８との間の電磁
気的な影響が小さくされ、フィルター特性が有利に向上
せしめられているのである。

【００２２】さらに、図８、図９には、本発明に従う積
層型誘電体フィルターのまた別の実施例が示されてい
る。この誘電体フィルター５２では、誘電体基板５４が
５層構造を有し、一番上の誘電体層の上面側と、一番下
の誘電体層の下面側に、それぞれ、アース電極５６が設
けられ、また上から４番目の誘電体層の上面側に、５本
の共振器用電極５８がコムライン構造で配設され、更に
一番下の誘電体層の上面側には、入出力用電極６０が設
けられている。それにより、各誘電体層を積層して、焼
成し、一体的な基板とした際に、図９の如き、トリプレ
ート構造が実現され、該誘電体基板５４に内蔵される各
共振器用電極５８に対応して、共振器が５段構成される
ようになっている。

【００２３】また、上から３番目の誘電体層の上面側に
は、５つのコンデンサ電極７０が、前記共振器用電極５
８の各々に対応する位置に設けられており、各コンデン
サ電極７０と対応する共振器用電極５８とはビアーホー
ル７２で接続されている。それにより、前記共振器用電
極５８の隣接するもの同士（左端から１段目と２段目、
２段目と３段目、３段目と４段目、及び４段目と５段
目）が容量結合で結合せしめられているのである。

【００２４】そして、この誘電体フィルター５２では、
前記誘電体基板５４の５つの層の中で、上から２番目の
誘電体層の上面側に、前記複数の共振器用電極５８の配
設方向に延びる伝送線路６６と、該伝送線路６６の途中
に配された２つの容量素子６４，６４とからなる結合電
極６２が設けられている。そして、該結合電極６２の両
端が、ビアーホール６８，６８にて、前記コンデンサ電
極７０の両端のものに接続され、更にビアーホール７
２，７２により両端の共振器用電極５８，５８に結合せ
しめられているのである。それによって、それら隣接し
ない共振器用電極５８，５８が、複数の共振器用電極５
８に対して積層構造となるように設けられた結合電極６
２にて結合されているのである。

【００２５】それ故に、この誘電体フィルター５２の等
価回路は図１０のようになり、この場合には、図１１に
示すような特性が得られ、通過帯域の低周波数側の減衰
域に減衰極が生じて、フィルター特性が効果的に改善さ
れることとなる。なお、減衰極の位置は、前記結合電極
６２の容量素子６４の値や、伝送線路６６の長さ、幅等
を変化させることにより、所望の位置に調節することが
できる。

【００２６】そして、この誘電体フィルター５２におい
ても、前記結合電極６２（リアクタンス）が、誘電体基
板５４内に、前記複数の共振器用電極５８に対して積層
構造となるようにして、内蔵されているところから、フ
ィルターが有利に小型化され、且つフィルター特性が安
定するのである。更には、該結合電極６２を、前記複数
の共振器用電極５８に対して実質的に電磁気的な影響を
与えない離隔した位置に積層せしめる一方、結合される
べき前記隣接しない共振器用電極５８，５８に対してビ
アーホール６８，７２を用いて結合していることから、
該結合電極６２と、これと結合されない共振器用電極５
８との間の電磁気的な影響が小さくされ、フィルター特
性が有利に向上せしめられている。

【００２７】以上、本発明の幾つかの実施例について詳
述してきたが、本発明が、そのような実施例の記載によ
って、何等の制約をも受けるものでないことは、言うま
でもないところである。また、本発明には、上記の実施
例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、
当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を
加え得るものであることが、理解されるべきである。

【００２８】例えば、図８、図９の積層型誘電体フィル
ターの場合には、低周波数側に減衰極を形成できたが、
容量素子の替わりに、高インピーダンスの伝送線路等の
インダクタンス素子を形成すれば、高周波数側の減衰極
を形成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う積層型誘電体フィルターの一例に
ついて、積層構造を示す説明図である。

【図２】図１のフィルターの断面を示す断面説明図であ
る。

【図３】図１のフィルターの等価回路である。

【図４】図１のフィルターのフィルター特性を示すグラ
フである。

【図５】本発明に従う積層型誘電体フィルターの別の例
について、積層構造を示す説明図である。

【図６】図５のフィルターの断面を示す断面説明図であ
る。

【図７】図５のフィルターの等価回路である。

【図８】本発明に従う積層型誘電体フィルターの更に別
の例について、積層構造を示す説明図である。

【図９】図８のフィルターの断面を示す断面説明図であ
る。

【図１０】図８のフィルターの等価回路である。

【図１１】図８のフィルターのフィルター特性を示すグ
ラフである。

【図１２】従来の誘電体フィルターの一例を示す平面図
である。

【符号の説明】

１２誘電体フィルター１４誘電体基板１６アース電極１８共振器用電極２０入出力用電極２２結合電極２４容量素子２６伝送線路２８ビアーホール３２誘電体フィルター３４誘電体基板３６アース電極３８共振器用電極４０入出力用電極４４コンデンサ電極４６伝送線路４８ビアーホール５２誘電体フィルター５４誘電体基板５６アース電極５８共振器用電極６０入出力用電極６２結合電極６４容量素子６６伝送線路６８ビアーホール７０コンデンサ電極７２ビアーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板に複数の共振器用電極を内蔵
したトリプレート構造の誘電体フィルターにおいて、隣接しない共振器用電極間を結合するための、伝送線
路、容量素子等のリアクタンスを、前記複数の共振器用
電極に対して積層構造となるように、更に内蔵せしめた
ことを特徴とする積層型誘電体フィルター。
【請求項２】前記リアクタンスを、前記複数の共振器
用電極に対して実質的に電磁気的な影響を与えない離隔
した位置に積層せしめる一方、該リアクタンスを、結合
されるべき前記隣接しない共振器用電極に対してビアー
ホールを用いて結合したことを特徴とする請求項１記載
の積層型誘電体フィルター。