JP4623398B2

JP4623398B2 - 積層型分波器

Info

Publication number: JP4623398B2
Application number: JP21606197A
Authority: JP
Inventors: 裕之但井; 剛志武田; 俊彦田中
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2017-08-11
Also published as: JPH1168499A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯で使用される分波器に関し、特にデュアルバンド携帯電話のバンド分波に使用される分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の分波器の回路図を図５に示す。この従来例は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）とＨＰＦ（ハイパスフィルタ）とを組合せた構造である。また、特開平３−２１６００２号公報には、図６、図７に示すブロック図の分波器が記載されている。この図６の分波器は、図５の回路のＨＰＦに更にＬＰＦを接続した構造であり、図７の分波器は、図６の分波器のＬＰＦ及びＨＰＦにＲＥＪ（リジェクションフィルタ）をそれぞれ加えた構造である。
【０００３】
これらのフィルタは、一般的に誘電体同軸共振器が使用される。これは、誘電体磁器からなる円筒形状体の内周面、外周面に電極を形成した構造をしており、形状的には小型化には不適であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年の携帯電話の普及はめざましいものがあり、携帯端末機の機能の向上が計られている。その一つとして、一つの携帯端末機で二つの周波数帯での通話を可能とするデュアルバンド携帯電話の提案がなされている。このデュアルバンド携帯電話を構成するためには、その二つの周波数を選択する機能が必要となる。しかも、携帯端末機に使用するためには、小型の分波器を構成する必要がある。
【０００５】
例えば、図５に示す従来の分波器の構成で、ｆ１＝８２４〜８９４ＭＨｚ、ｆ２＝１８５０〜１９９０ＭＨｚの分波器を構成した結果の挿入損失を図８に示す。この従来例では、アッテネーションが５〜１０ｄＢであり、それぞれの周波数帯域への他方の周波数成分の廻り込みが大きく、それぞれの周波数ｆ１、ｆ２において、挿入損失特性が良くなかった。
【０００６】
また、図６又は図７に示す回路構成を用いれば、それぞれの周波数ｆ１、ｆ２において挿入損失特性を改善することができるが、回路が複雑となることにより、分波器が大きくなる。例えば、携帯電話に使用することを考えれば、大型形状の分波器は使用できなく、小型で高性能な分波器が望まれている。
【０００７】
本発明は、新規な構造の分波器を構成することを目的とし、また小型で高性能な分波器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁層を積層一体化して構成される積層体に、インダクタンス成分Ｌ１とコンデンサ成分Ｃ１とでなる第１のノッチ回路と、インダクタンス成分Ｌ２とコンデンサ成分Ｃ２とでなり第１のノッチ回路よりも低い共振周波数を有する第２のノッチ回路とを有し、前記２個のノッチ回路の一端どうしが接続され、もって異なる周波数の信号を分波する回路が内蔵された積層型分波器であって、前記積層体は、コンデンサ用電極パターンのみが形成された領域と、インダクタンス用電極パターンのみが形成された領域とに、積層方向において分かれて構成され、コンデンサ用電極パターンのみが形成された領域には、アース電極の上層側の絶縁層にコンデンサ成分Ｃ１用パターン電極とコンデンサ成分Ｃ２用パターン電極とが形成され、その上層側の絶縁層には前記コンデンサ成分Ｃ１用及びコンデンサ成分Ｃ２用のそれぞれのパターン電極と対向するコンデンサ成分Ｃ１とコンデンサ成分Ｃ２とに共用のパターン電極が形成され、その上層側の絶縁層には前記共用のパターン電極と対向するコンデンサ成分Ｃ２用パターン電極が形成され、共用のパターン電極と対向するコンデンサ成分Ｃ２用パターン電極の上層側に位置するインダクタンス用電極パターンのみが形成された領域には、前記インダクタンス成分Ｌ１を構成する複数のインダクタ用ライン電極を有し、それらが積層方向に接続されて周回構造に形成されるとともに、前記インダクタンス成分Ｌ２を構成する複数のインダクタ用ライン電極を有し、それらが積層方向に接続されて周回構造に形成され、
分波される２つの周波数の内、高周波側の信号を通過させる経路に配置された第２のノッチ回路のインダクタンス成分Ｌ２を形成するインダクタ用ライン電極のライン幅が、低周波側の信号を通過させる経路に配置された第１のノッチ回路のインダクタンス成分Ｌ１を形成するインダクタ用ライン電極のライン幅よりも太く形成されていることを特徴とする積層型分波器である。
【０００９】
また本発明においては、前記インダクタンス用電極パターンのみが形成された領域には、前記２個のノッチ回路のインダクタンス成分Ｌ１、Ｌ２を構成するインダクタ用ライン電極がともに形成された絶縁層を有するのが好ましい。
【００１０】
また本発明においては、前記第１のノッチ回路の他端を接地するコンデンサ成分Ｃ３を有し、前記アース電極と、その上層側のコンデンサ成分Ｃ１用パターン電極との間の誘電体層に、前記コンデンサ成分Ｃ３を構成するコンデンサ用パターン電極を配置するのが好ましく、更に、前記第２のノッチ回路の他端を接地するインダクタンス成分Ｌ３を有し、インダクタンス成分Ｌ３のインダクタ用ライン電極を、インダクタンス成分Ｌ１、Ｌ２のインダクタ用ライン電極が形成された絶縁層の最上層よりも上層側の絶縁層に配置するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施例の一等価回路図を図１に示す。この実施例の分波器は、インダクタンス成分Ｌ１とコンデンサ成分Ｃ１とを並列に接続したノッチ回路１と、同じくインダクタンス成分Ｌ２とコンデンサ成分Ｃ２とを並列に接続したノッチ回路２とから構成されている。その２つのノッチ回路１、２の一端どうしを接続して分波回路を構成している。このノッチ回路としては、このようにインダクタンス成分Ｌ１とコンデンサ成分Ｃ１とを並列に接続して構成することができる。またノッチ回路としては、インダクタンス成分とコンデンサ成分とを直列に接続する構成もある。
【００１２】
この実施例の回路図によれば、Ａ〜Ｂで特定の周波数ｆ１を通過させる時、ノッチ回路２の挿入損失がその周波数ｆ１で最大となるように構成し、Ｃに信号を出さないように構成し、逆にＡ〜Ｃで特定の周波数ｆ２を通過させる時、ノッチ回路１の挿入損失がその周波数ｆ２で最大となるように構成し、Ｂに信号を出さないように構成し、分波させるものである。
【００１３】
また本発明に係る一実施例の積層構造図を図２に、斜視図を図３に示す。
この実施例は、シート積層法を用いて構成したチップ状の積層型分波器の実施例である。まず、９５０℃以下の低温焼成が可能なセラミック誘電体材料を用い、この誘電体材料のスラリーをドクターブレードにてシート成形し、セラミックグリーンシートを用意する。この誘電体材料の誘電率は８のものを用いた。
【００１４】
このセラミックグリーンシートを所定枚数積層して構成する。まず、下層に、アース電極３１が印刷形成された絶縁層（セラミックグリーンシート）１１を配置する。このアース電極３１は、外部端子電極Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に接続するように引き出されている。
その上に、アース電極３１と対向してコンデンサ成分を形成するコンデンサ用パターン電極３２が形成された絶縁層１２を積層する。このコンデンサ用パターン電極は、外部端子電極Ｂに接続される。
【００１５】
その上の絶縁層１３上には、２つのコンデンサ成分形成用パターン電極３３、３４が形成され、それぞれのコンデンサ用パターン電極３３、３４は、それぞれ外部端子電極Ｃ、Ｂに接続される。
その上に積層される絶縁層１４上には、コンデンサ成分形成用のパターン電極３５が形成され、そのコンデンサ用パターン電極３５は、外部端子電極Ａに接続される。
その上に積層される絶縁層１５上には、コンデンサ成分形成用のパターン電極３６が形成され、そのコンデンサ用パターン電極３６は、外部端子電極Ｃに接続される。
【００１６】
その上に積層される絶縁層１６、１７、１８上には、インダクタンス成分を構成するライン電極３７、３８、３９、４０、４１がそれぞれ構成されている。このライン電極３７は、一端が外部端子電極Ｃに接続され、他端はスルーホールにて、上の絶縁層１７のライン電極３８に接続され、そのライン電極３８の他端は、更に上の絶縁層１８のライン電極３９にスルーホールにて接続され、そのライン電極３９の他端は、外部端子電極Ａに接続される。そして、外部端子電極ＡとＣの間に、螺旋状に周回する線路が形成され、インダクタンス成分を形成している。
【００１７】
また絶縁層１７上のライン電極４０は、一端が外部端子電極Ｂに接続され、他端はスルーホールにて、上の絶縁層１８のライン電極４１に接続され、そのライン電極４１の他端は、外部端子電極Ａに接続される。そして、外部端子電極ＡとＢの間に、螺旋状に周回する線路が形成され、インダクタンス成分を形成している。
【００１８】
その上の絶縁層１９、２０上には、ライン電極４２、４３が形成され、そのライン電極４２の一端は、外部端子電極Ｄ１に接続され、他端はスルーホールにて、上の絶縁層２０のライン電極４３に接続され、そのライン電極４３の他端は、外部端子電極Ｃに接続される。そして、外部端子電極Ｄ１とＣの間に、螺旋状に周回する線路が形成され、インダクタンス成分を形成している。
【００１９】
そして、その上に、マーク４４の形成された絶縁層２１が積層される。この積層体を約９００℃で一体焼成し、側面に外部端子電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を形成して、積層型分波器を構成した。
このパターン電極及びライン電極はＡｇペーストをスクリーン印刷して形成した。
【００２０】
この実施例により、図１に示す回路図の積層型分波器が構成されている。つまり、Ｃ１がコンデンサ用パターン電極３４、３５の対向電極により構成され、Ｌ１がライン電極４０、４１を接続した周回状に構成され、Ｃ２がコンデンサ用パターン電極３３、３５及び３５、３６の２つの対向電極により構成され、Ｌ２がライン電極３７、３８、３９を接続した周回状に形成されている。そして、Ｃ３がコンデンサ用パターン電極３２とアース電極３１の対向電極により構成され、Ｌ３がライン電極４２、４３を接続して構成されている。
【００２１】
このインダクタンス成分を形成するライン電極は、螺旋状に周回するライン電極により構成されている。この螺旋状に周回するライン電極とすることにより、そのライン電極を構成する面積を小さくすることができる。本発明では、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１ｍｍ（高さ）という従来にない非常に小型の分波器を構成することができた。
【００２２】
また、本発明では、Ｌ１を構成するライン電極とＬ２を構成するライン電極の電極幅を異ならせている。これは、Ｌ１側の回路で第１の周波数を通過させ、Ｌ２側の回路で第２の周波数を通過させる場合、高周波側の周波数を通過させるインダクタンス（実施例では、Ｌ２）を構成するライン電極（実施例では、３７、３８、３９）を、低周波側の周波数を通過させるインダクタンス（実施例では、Ｌ１）を構成するライン電極（実施例では、４０、４１）よりも太くしている。実施例では、ライン電極３７、３８、３９を０．２ｍｍとし、ライン電極４０、４１を０．１２ｍｍとした。このように、設定することにより、低損失特性を実現させるとともに、入出力端子のインピーダンスを５０Ωに合せることできる。
【００２３】
つまり、ＬとＣで構成するノッチ回路では、Ｌ値、Ｃ値を適宜選択して構成することができる。このとき、Ｌ値を大きくする（Ｃ値は小さくなる）とノッチの幅（バンド幅）が広くなる傾向が有り、逆にＬ値を小さくする（Ｃ値は大きくなる）とノッチが急峻となり、通過周波数の挿入損失が小さくなる（良好となる）傾向がある。本発明の実施例では、低周波側は８２４〜８９４ＭＨｚ（バンド幅７０ＭＨｚ）であり、高周波側は１８５０〜１９９０ＭＨｚ（バンド幅１４０ＭＨｚ）である。そこで、低周波側をカットし、高周波側を通過させるノッチ回路のＬ２のインダクタンスを小さくなるように設計し、そのライン幅を広くしている。これにより、比較的狭いバンド幅の低周波側のカットを可能とし、高周波側の通過挿入損失を小さくし、良好な特性を得ている。一方、高周波側をカットし、低周波側を通過させるノッチ回路のＬ１のインダクタンスは大きくなるように設計し、そのライン幅を比較的狭くしている。これにより、広いバンド幅の高周波側のカットを可能としている
【００２４】
また本発明の分波器では、低周波側の周波数を通過させるノッチ回路に、アースとの間にコンデンサ成分を配置して構成したローパスフィルタ回路を接続し、また高周波側の周波数を通過させるノッチ回路に、アースとの間にインダクタンス成分を配置して構成したハイパスフィルタ回路を接続し、分波特性の向上を計っている。
【００２５】
【実施例】
図２に示す積層型分波器であって、図１に示す等価回路において、Ｃ１を１．４ｐＦ、Ｌ１を４．５ｎＨとし、Ｃ２を４．３ｐＦ、Ｌ２を７．５ｎＨとして分波器を構成した。この実施例の挿入損失特性を図４に示す。この分波器はｆ１を８６０ＭＨｚとし、ｆ２を１９２０ＭＨｚとしている。この実施例は、ｆ１の周波数帯が８２４〜８９４ＭＨｚ、ｆ２の周波数帯が１８５０〜１９９０ＭＨｚのデュアルバンド携帯電話用のバンド波に使用される。尚、この積層型分波器の外形寸法は、３．２ｍｍ×１．６ｍｍで高さ１．０ｍｍといった非常に小型、薄型に構成できた。
図４に示すように、本発明の分波器は、アッテネーションが１５ｄＢ以上で、それぞれの周波数帯域への片方の周波数成分の廻り込みが小さく、分波器として優れた特性を有している。
【００２６】
本発明によれば、積層構造により、分波器を構成したので、非常に小型の分波器を構成することができた。しかも、ＬＣのノッチ回路を２つ組み合わせた単純な回路構成であるので、積層構造も容易に構成出来る。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、分波特性が良好で、小型の分波器を構成することができる。これにより、例えば携帯電話など小型のマイクロ波製品において、機器全体の小型化に、特性を犠牲にすることなく貢献出来る。特に、デュアルバンド携帯電話機において有効なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の一等価回路図である。
【図２】本発明に係る一実施例の積層構造図である。
【図３】本発明に係る一実施例の斜視図である。
【図４】本発明に係る実施例の挿入損失特性である。
【図５】従来例の回路図である。
【図６】従来例のブロック図である。
【図７】従来例のブロック図である。
【図８】従来例の挿入損失特性である。
【符号の説明】
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１絶縁層
３２、３３、３４、３５、３６コンデンサ成分形成用パターン電極
３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３ライン電極

Claims

絶縁層を積層一体化して構成される積層体に、インダクタンス成分Ｌ１とコンデンサ成分Ｃ１とでなる第１のノッチ回路と、インダクタンス成分Ｌ２とコンデンサ成分Ｃ２とでなり第１のノッチ回路よりも低い共振周波数を有する第２のノッチ回路とを有し、前記２個のノッチ回路の一端どうしが接続され、もって異なる周波数の信号を分波する回路が内蔵された積層型分波器であって、
前記積層体は、コンデンサ用電極パターンのみが形成された領域と、インダクタンス用電極パターンのみが形成された領域とに、積層方向において分かれて構成され、
コンデンサ用電極パターンのみが形成された領域には、アース電極の上層側の絶縁層にコンデンサ成分Ｃ１用パターン電極とコンデンサ成分Ｃ２用パターン電極とが形成され、その上層側の絶縁層には前記コンデンサ成分Ｃ１用及びコンデンサ成分Ｃ２用のそれぞれのパターン電極と対向するコンデンサ成分Ｃ１とコンデンサ成分Ｃ２とに共用のパターン電極が形成され、その上層側の絶縁層には前記共用のパターン電極と対向するコンデンサ成分Ｃ２用パターン電極が形成され、
共用のパターン電極と対向するコンデンサ成分Ｃ２用パターン電極の上層側に位置するインダクタンス用電極パターンのみが形成された領域には、前記インダクタンス成分Ｌ１を構成する複数のインダクタ用ライン電極を有し、それらが積層方向に接続されて周回構造に形成されるとともに、前記インダクタンス成分Ｌ２を構成する複数のインダクタ用ライン電極を有し、それらが積層方向に接続されて周回構造に形成され、
分波される２つの周波数の内、高周波側の信号を通過させる経路に配置された第２のノッチ回路のインダクタンス成分Ｌ２を形成するインダクタ用ライン電極のライン幅が、低周波側の信号を通過させる経路に配置された第１のノッチ回路のインダクタンス成分Ｌ１を形成するインダクタ用ライン電極のライン幅よりも太く形成されていることを特徴とする積層型分波器。
前記インダクタンス用電極パターンのみが形成された領域には、前記２個のノッチ回路のインダクタンス成分Ｌ１、Ｌ２を構成するインダクタ用ライン電極がともに形成された絶縁層を有することを特徴とする請求項１に記載の積層型分波器。
前記第１のノッチ回路の他端を接地するコンデンサ成分Ｃ３を有し、
前記アース電極と、その上層側のコンデンサ成分Ｃ１用パターン電極との間の誘電体層に、前記コンデンサ成分Ｃ３を構成するコンデンサ用パターン電極を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型分波器。
前記第２のノッチ回路の他端を接地するインダクタンス成分Ｌ３を有し、
インダクタンス成分Ｌ３のインダクタ用ライン電極を、インダクタンス成分Ｌ１、Ｌ２のインダクタ用ライン電極が形成された絶縁層の最上層よりも上層側の絶縁層に配置したことを特徴とする請求項３に記載の積層型分波器。