バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器
【課題】 広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きい２つの通過帯域を備えるバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供する。
【解決手段】第１〜３の共振器を構成する第１〜３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃと、第４，５の共振器を構成する第４，５の共振電極31ｄ，31ｅと、第１，４の共振電極31ａ，31ｄと電磁界結合する第１の入出力結合電極40ａと、第２，５の共振電極31ｂ，31ｅと電磁界結合する第２の入出力結合電極40ｂと、第１，３の共振電極31ａ，31ｃを電磁界結合する共振器結合電極43とを備え、第１，２の共振器の共振周波数は等しく且つ第３の共振器と異なり、第４，５の共振器の共振周波数は等しく且つ第１〜３の共振器と異なり、第１〜３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成し、第４，５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成するバンドパスフィルタである。
【解決手段】第１〜３の共振器を構成する第１〜３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃと、第４，５の共振器を構成する第４，５の共振電極31ｄ，31ｅと、第１，４の共振電極31ａ，31ｄと電磁界結合する第１の入出力結合電極40ａと、第２，５の共振電極31ｂ，31ｅと電磁界結合する第２の入出力結合電極40ｂと、第１，３の共振電極31ａ，31ｃを電磁界結合する共振器結合電極43とを備え、第１，２の共振器の共振周波数は等しく且つ第３の共振器と異なり、第４，５の共振器の共振周波数は等しく且つ第１〜３の共振器と異なり、第１〜３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成し、第４，５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成するバンドパスフィルタである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものであり、特に、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きい２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等の電子装置においては、特定の周波数の電気信号のみを通過させるバンドパスフィルタが用いられており、特に、同一の共振周波数を有する２つの共振器が電磁気的に結合された共振系における偶モード共振および奇モード共振を利用して、偶モード共振周波数および奇モード共振周波数を含む通過帯域を形成したバンドパスフィルタが広く用いられている。このようなバンドパスフィルタにおいては、２つの共振器間の電磁気的な結合の強さに応じて偶モード共振周波数と奇モード共振周波数との差が変化し、これによって通過帯域の幅が決定される（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平７−30303号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のバンドパスフィルタは、偶モード共振および奇モード共振の２つの共振ピークを利用して通過帯域を形成するため広帯域化には限界があった。また、同一の共振周波数を有する３つの共振器が電磁気的に結合された共振系における３つの共振モードによる３つの共振ピークを利用して通過帯域を形成したバンドパスフィルタも知られており、このようなバンドパスフィルタは更なる広帯域化が可能であるが、３つの共振ピークの周波数をそれぞれ任意に設定することは困難であり、通過帯域の設計の自由度が小さいものであった。
【０００４】
また、デュアルモードの通信装置等においては、２つの通信帯域をそれぞれ通過帯域とする２つのバンドパスフィルタが用いられており、通信装置の小型化を妨げていた。
【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きい２つの通過帯域を備えるバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の上面および下面の少なくとも一方に配置された接地電極と、前記積層体の第１の層間に相互に電磁界結合するように横並びに順次配置された、それぞれ一方端が接地されて第１乃至第３の共振器を構成する帯状の第１乃至第３の共振電極と、前記積層体の第２の層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端が接地されて第４および第５の共振器を構成する帯状の第４および第５の共振電極と、前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極と、前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極と、前記積層体の前記第１の層間を間に挟んで前記第１の入出力結合電極が配置された層間および前記第２の入出力結合電極が配置された層間と反対側に位置する層間に配置された、自身を介して前記第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極とを備え、前記第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、前記第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第１乃至第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、前記第１乃至第３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成するとともに前記第４および第５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のバンドパスフィルタは、上記構成において、前記第１乃至第３の共振電極は、それぞれの接地される側が互い違いになるように配置されており、前記共振器結合電極を介した前記第１および第３の共振電極の電磁界結合は主に容量性の結合とされており、前記第１および第２の共振器の共振周波数は前記第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の無線通信モジュールは、上記各構成のいずれかのバンドパスフィルタを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の無線通信機器は、アンテナと、該アンテナに接続された上記各構成のいずれかのバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のバンドパスフィルタは、相互に電磁界結合するように横並びに順次配置されて第１乃至第３の共振器を構成する第１乃至第３の共振電極と、第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極とを備え、第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、第１乃至第３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成する。
【００１１】
このような構成を備える本発明のバンドパスフィルタによれば、隣り合う互いに共振周波数が等しい第１および第２の共振器が電磁界結合することにより、偶モードおよび奇モードの２つの共振ピークが生じる。また、第１および第２の共振器と異なる共振周波数に設定された第３の共振器が第２の共振器と直接電磁界結合するとともに共振器結合電極を介して第１の共振器と電磁界結合することにより３つ目の共振ピークが生じる。この３つの共振ピークを用いて第１の通過帯域を形成することができるので、第１の通過帯域が広いバンドパスフィルタを得ることができる。また、３つの共振ピークの周波数を任意に設定することができるので、第１の通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１２】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、第４および第５の共振器を構成する第４および第５の共振電極と、第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極と、第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極とを備え、第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第１乃至第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、第４および第５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成する。
【００１３】
このような構成を備える本発明のバンドパスフィルタによれば、第１乃至第３の共振器を用いて形成される第１の通過帯域に加えて、第４および第５の共振器を用いて形成される第２の通過帯域を備えるため、２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。また、第１の入出力結合電極は第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合し、第２の入出力結合電極は第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合することから、２つの通過帯域を形成する２つの共振系と入出力とのインピーダンス整合を広い周波数帯域に渡って良好に保つことができるので、２つの広い通過帯域を備えるバンドパスフィルタを得ることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、第１乃至第３の共振電極は、それぞれの接地される側が互い違いになるように配置されており、共振器結合電極を介した第１および第３の共振電極の電磁界結合は主に容量性の結合とされており、第１および第２の共振器の共振周波数が第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されているときには、第１乃至第３の共振器同士の電磁界結合が全て主に容量性の結合となり、第１の共振器から直接第２の共振器へ伝達される電気信号と第１の共振器から第３の共振器を介して第２の共振器へ伝達される信号との間において、３つの共振ピークの間の周波数では位相反転が生じず、３つの共振ピークの外側の周波数で位相反転が生じるので、第１の通過帯域において、３つの共振ピークを含む通過帯域内には減衰極がなく、３つの共振ピークの外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１５】
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、広帯域な第１の通過帯域および第２の通過帯域を有する本発明のバンドパスフィルタを通信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する通信信号の減衰を小さくすることができるので、小型で高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を模式的に示す外観斜視図である。図２は図１に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。図３は図１に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。図４は図１に示すバンドパスフィルタの例のＱ−Ｑ’線断面図である。
【００１８】
本例のバンドパスフィルタは、図１〜図４に示すように、複数の誘電体層11が積層されてなる積層体10と、積層体10の上面および下面のほぼ全面に配置された接地電極21と、積層体10の層間Ａに相互に電磁界結合するように横並びに順次配置された、それぞれ一方端が接地されて第１乃至第３の共振器を構成する帯状の第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃと、積層体10の層間Ｂに相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端が接地されて第４および第５の共振器を構成する帯状の第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅと、積層体10の層間Ａおよび層間Ｂの間に位置する層間Ｃに配置された、第１および第４の共振電極31ａ，31ｄと対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極40ａと、第２および第５の共振電極31ｂ，31ｅと対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極40ｂと、積層体10の層間Ａを間に挟んで層間Ｃと反対側に位置する層間Ｄに配置された、自身を介して第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極43とを備えている。また、積層体10の上面には第１の入出力端子電極60ａおよび第２の入出力端子電極60ｂが接地電極21と間隔を開けて配置されており、それぞれ貫通導体50を介して第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂに接続されている。そして、積層体10の層間Ａには、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃの周囲を囲むように第１の環状接地電極23が配置されており、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃの一方端がそれぞれ接続されている。また、積層体10の層間Ｂには、第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅの周囲を囲むように第２の環状接地電極24が配置されており、第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅの一方端がそれぞれ接続されている。なお、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃはそれぞれの一方端が互い違いになるように配置されており、第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅはそれぞれの一方端が互い違いになるように配置されている。
【００１９】
また、本例のバンドパスフィルタにおいて、共振器結合電極43は、その一方端が貫通導体50を介して第３の共振電極31ｃの他方端に接続されており、第３の共振電極31ｃおよび貫通導体50とともに第３の共振器を構成している。また、共振器結合電極43の他方端は、誘電体層11を介して第１の共振電極31ａの他方端と対向しており、第１の共振電極31ａと主に容量性の電磁界結合をしている。また、第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第３の共振器の共振周波数よりも高くなるように設定されており、第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第１乃至第３の共振器の共振周波数よりも高くなるように設定されている。
【００２０】
さらに、本例のバンドパスフィルタは、第１の入出力結合電極40ａにおいて電気信号が入力または出力される第１の入出力点45ａは、第１の共振電極31ａとの対向部の中央よりも第１の共振電極31ａの他方端に近い側にあり、第４の共振電極31ｄとの対向部の中央よりも第４の共振電極31ｄの他方端に近い側にある。また、第２の入出力結合電極40ｂにおいて電気信号が入力または出力される第２の入出力点45ｂは、第２の共振電極31ｂとの対向部の中央よりも第２の共振電極31ｂの他方端に近い側にあり、第５の共振電極31ｅとの対向部の中央よりも第５の共振電極31ｅの他方端に近い側にある。
【００２１】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、例えば、第１の入出力端子電極60ａおよび貫通導体50を介して第１の入出力結合電極40ａに外部回路からの電気信号が入力されると、第１の入出力結合電極40ａと電磁界結合する第１の共振電極31ａが励振されるとともに、これと電磁界結合する第２の共振電極31ｂが共振する。また、第１の共振電極31ａが共振すると、共振器結合電極43を介して第１の共振電極31ａと電磁界結合する第３の共振電極31ｃも共振し、そのエネルギーは第３の共振電極31ｃと電磁界結合する第２の共振電極31ｂに伝えられる。この２つのルートで第２の共振電極31ｂに電気信号が伝達され、第２の共振電極31ｂと電磁界結合する第２の入出力結合電極40ｂから貫通導体50および第２の入出力端子電極60ｂを介して外部回路に電気信号が出力される。これによって第１の通過帯域が形成される。また、第１の入出力結合電極40ａと電磁界結合する第４の共振電極31ｄが励振されるとともに、これと電磁界結合する第５の共振電極31ｅが共振し、第５の共振電極31ｅと電磁界結合する第２の入出力結合電極40ｂから貫通導体50および第２の入出力端子電極60ｂを介して外部回路に電気信号が出力される。これによって第２の通過帯域が形成される。このようにして、本例のバンドパスフィルタは、２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタとして機能することができる。
【００２２】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、隣り合う互いに共振周波数が等しい第１および第２の共振器が電磁界結合することにより、偶モードおよび奇モードの２つの共振ピークが生じる。また、第１および第２の共振器よりも共振周波数が低く設定された第３の共振器が第２の共振器と直接電磁界結合するとともに共振器結合電極43を介して第１の共振器と電磁界結合することにより３つ目の共振ピークが生じる。この３つの共振ピークを用いて第１の通過帯域を形成することができるので、広帯域な第１の通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。また、３つの共振ピークの周波数を任意に設定することができるので、第１の通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２３】
さらに、本例のバンドパスフィルタによれば、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃの接地される側が互い違いになるように配置されてインターデジタル型に電磁界結合しているので、第１の共振電極31ａと第２の共振電極31ｂとの電磁界結合および第２の共振電極31ｂと第３の共振電極31ｃとの電磁界結合はどちらも主に容量性の結合になる。そして、第１の共振電極31ａと第３の共振電極31ｃとは共振器結合電極43を介して容量性主体で電磁界結合しているので、第１乃至第３の共振器間の電磁界結合は全て主に容量性の結合となっている。その上で、第１および第２の共振器の共振周波数が第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることから、第１の共振器から直接第２の共振器へ伝達される電気信号と第１の共振器から第３の共振器を介して第２の共振器へ伝達される信号との間において、３つの共振ピークの間の周波数では位相反転が生じず、３つの共振ピークの外側の周波数で位相反転が生じるので、３つの共振ピークを含む第１の通過帯域内には減衰極がなく、３つの共振ピークの外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２４】
（実施の形態の第２の例）
図５は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を模式的に示す分解斜視図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２５】
本例のバンドパスフィルタは、図５に示すように、積層体10の層間Ｂに、第４の共振電極31ｄを間に挟んで第５の共振電極31ｅと反対側に第６の共振電極31ｆが配置されている。第６の共振電極31ｆは、その一方端が第２の環状接地電極24に接続されて接地されている。また、積層体10の層間Ｂを間に挟んで層間Ｃと反対側に位置する層間Ｅに、第２の共振器結合電極44が配置されており、その一方端が貫通導体50を介して第６の共振電極31ｆの他方端に接続されており、第６の共振電極31ｆおよび貫通導体50とともに第６の共振器を構成している。また、第２の共振器結合電極44の他方端は、誘電体層11を介して第５の共振電極31ｅの他方端と対向しており、第５の共振電極31ｅと主に容量性の電磁界結合をしている。また、第６の共振器の共振周波は、第１乃至第３の共振器の共振周波数よりは高く、第４および第５の共振器の共振周波数よりは低くなるように設定されており、第４乃至第６の共振器で第２の通過帯域を形成するようにされている。
【００２６】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、第４および第５の共振器が電磁界結合することにより、偶モードおよび奇モードの２つの共振ピークが生じる。そして、第６の共振器が第４の共振器と直接電磁界結合するとともに第２の共振器結合電極44を介して第５の共振器と電磁界結合することにより３つ目の共振ピークが生じる。この３つの共振ピークを用いて第２の通過帯域を形成することができるので、広帯域な第２の通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。また、３つの共振ピークの周波数を任意に設定することができるので、第２の通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２７】
さらに、本例のバンドパスフィルタによれば、第４乃至第６の共振電極31ｄ，31ｅ，31ｆの接地される側が互い違いになるように配置されてインターデジタル型に電磁界結合しているので、第４の共振電極31ｄと第５の共振電極31ｅとの電磁界結合および第４の共振電極31ｄと第６の共振電極31ｆとの電磁界結合はどちらも主に容量性の結合になる。そして、第５の共振電極31ｅと第６の共振電極31ｆとが第２の共振器結合電極44を介して主に容量性の結合をしているので、第４乃至第６の共振器間の電磁界結合は全て主に主に容量性の結合となっている。その上で、第４および第５の共振器の共振周波数が第６の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることから、第４の共振器から直接第５の共振器へ伝達される電気信号と第４の共振器から第６の共振器を介して第５の共振器へ伝達される信号との間において、３つの共振ピークの間の周波数では位相反転が生じず、３つの共振ピークの外側の周波数で位相反転が生じるので、３つの共振ピークを含む第２の通過帯域内には減衰極がなく、３つの共振ピークの外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２８】
（実施の形態の第３の例）
図６は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を模式的に示す外観斜視図である。図７は図６に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。図８は図６に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２９】
本例のバンドパスフィルタにおいては、図６〜図８に示すように、第１の入出力端子電極60ａおよび第２の入出力端子電極60ｂが積層体10の対向する２側面に分かれて配置されており、積層体10の他の２側面には接地電極21に接続される接地端子電極60ｃが配置されている。そして、第１の環状接地電極23に代えて第１の共振電極31ａおよび第３の共振電極31ｃの一方端が接続された内層接地電極23ａと第２の共振電極31ｂの一方端が接続された内層接地電極23ｂが第１の層間に配置されており、内層接地電極23ａおよび内層接地電極23ｂは積層体10の側面に配置された接地端子電極60ｃに接続されている。
【００３０】
また、本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の入出力結合電極40ａは、積層体10の層間Ａと層間Ｂとの間に位置する層間Ｃに配置された第１部分41ａと、層間Ｃと層間Ｂとの間に位置する層間Ｆに配置された第２部分42ａとの２層に分離されて配置されている。第１部分41ａおよび第２部分42ａは、それぞれの一方端が積層体10の側面に配置された第１の入出力端子電極60ａに接続されており、それぞれの他方端は、それぞれの間に位置する誘電体層11を貫通する貫通導体50によって互いに接続されている。同様に、第２の入出力結合電極40ｂは、積層体10の層間Ｃに配置された第１部分41ｂと、層間Ｆに配置された第２部分42ｂとの２層に分離されて配置されている。第１部分41ｂおよび第２部分42ｂは、それぞれの一方端が積層体10の側面に配置された第２の入出力端子電極60ｂに接続されており、それぞれの他方端は、それぞれの間に位置する誘電体層11を貫通する貫通導体50によって互いに接続されている。
【００３１】
さらに、本例のバンドパスフィルタにおいては、第２の環状接地電極24が設けられておらず、第４の共振電極31ｄの一方端は積層体10の側面に配置された接地端子電極60ｃに接続されており、第５の共振電極31ｅの一方端は、誘電体層11を貫通する貫通導体50を介して内層接地電極23ｂに接続されている。そして、第１の共振電極31ａの他方端は貫通導体50を介して層間Ｄに配置された共振器結合電極43の一方端に接続されており、共振器結合電極43の他方端は間に位置する誘電体層11を介して第３の共振電極31ｃの他方端と対向して主に容量性の電磁界結合をしている。また、層間Ｄを間に挟んで層間Ａと反対側に位置する層間Ｈには、接地端子電極60ｃに接続された内層接地電極22ａが配置されている。そして、層間Ｈと積層体10の下面との間に位置する層間Ｊには、層間Ｈに配置された内層接地電極22ａおよび積層体10の下面に配置された接地電極21と誘電体層11を介して対向する第１の容量電極35ａが配置されている。第１の容量電極35ａは貫通導体50を介して共振器結合電極43に接続されており、共振器結合電極43および第１の共振電極31ａとともに第１の共振器を構成している。
【００３２】
またさらに、本例のバンドパスフィルタにおいては、積層体10の層間Ｈに接地端子電極60ｃに接続された内層接地電極22ｂが配置されており、層間Ｊには、層間Ｈに配置された内層接地電極22ｂおよび積層体10の下面に配置された接地電極21と誘電体層11を介して対向する第２の容量電極35ｂが配置されている。第２の容量電極35ｂは、貫通導体50および層間Ｄに配置された接続電極36を介して第２の共振電極31ｂの他方端に接続されており、貫通導体50，接続電極36および第２の共振電極31ｂとともに第２の共振器を構成している。
【００３３】
さらにまた、本例のバンドパスフィルタにおいては、積層体10の層間Ｂと上面との間に位置する層間Ｅに、接地端子電極60ｃに接続された内層接地電極22ｃが配置されている。また、層間Ｅと積層体10の上面との間に位置する層間Ｇに、層間Ｅに配置された内層接地電極22ｃおよび積層体の上面に配置された接地電極21と誘電体層11を介して対向する第３の容量電極35ｃが配置されている。第３の容量電極35ｃは、貫通導体50を介して第３の共振電極31ｃの他方端に接続されており、貫通導体50および第３の共振電極31ｃとともに第３の共振器を構成している。
【００３４】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂが２層に分離されていることから、第１および第２の共振電極31ａ，31ｂならびに第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅと第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂとの間隔を維持したままで、第１および第２の共振電極31ａ，31ｂと第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅとの間隔を広げることができる。これにより、第１および第２の共振電極31ａ，31ｂならびに第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅと第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂとの電磁界結合を強めることができるので、第１および第２の通過帯域が広い場合においても、通過帯域の全体に渡って入出力インピーダンスが良好に整合された、平坦な通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３５】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、第１の容量電極35ａと内層接地電極22ａおよび接地電極21との間に生じる静電容量ならびに共振器結合電極43および貫通導体50が有するインダクタンスにより、第１の共振電極31ａの長さを短縮することができる。また、第２の容量電極35ｂと内層接地電極22ｂおよび接地電極21との間に生じる静電容量ならびに第２の容量電極35ｂ，接続電極36および貫通導体50が有するインダクタンスにより、第２の共振電極31ｂの長さを短縮することができる。さらに、第３の共振電極31ｃと内層接地電極22ｃおよび接地電極21との間に生じる静電容量ならびに第３の容量電極35ｃおよび貫通導体50が有するインダクタンスにより、第３の共振電極31ｃの長さを短縮することができる。よって、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３６】
（実施の形態の第４の例）
図９は本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュール80および無線通信機器85の構成例を示すブロック図である。
【００３７】
本発明の無線通信モジュール80は、例えば、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号が処理されるＲＦ部82とを備えている。ＲＦ部82には前述の本発明のバンドパスフィルタ821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号をバンドパスフィルタ821によって減衰させている。具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドＩＣ 811が配置され、ＲＦ部82にはバンドパスフィルタ821とベースバンド部81との間にＲＦ ＩＣ 822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。そして、無線通信モジュール80のバンドパスフィルタ821にアンテナ84を接続することによってＲＦ信号の送受信がなされる本発明の無線通信機器85が構成される。
【００３８】
このような構成を有する本例の無線通信モジュール80および無線通信機器85によれば、広帯域な第１の通過帯域および第２の通過帯域を有する本発明の821を送信信号および受信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタ821を通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるため、受信感度が向上し、また、送信信号および受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。また、２つの通過帯域の濾波を１つのバンドパスフィルタで行うことができる。よって、受信感度が高く消費電力が少ない小型で高性能の無線通信モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
【００３９】
本発明のバンドパスフィルタにおいて、誘電体層11の材質としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２等の誘電体セラミック材料と、Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ等のガラス材料とからなり、800〜1200℃程度の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられる。また、誘電体層11の厚みとしては、例えば0.01〜0.1ｍｍ程度に設定される。
【００４０】
前述した各種の電極および貫通導体の材質としては、例えば、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系，Ｗ系，Ｍｏ系，Ｐｄ系導電材料等が好適に用いられる。各種の電極の厚みは、例えば0.001〜0.2ｍｍに設定される。
【００４１】
本発明のバンドパスフィルタは、例えば次のようにして作製することができる。まず、セラミック原料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して泥漿を作製するとともに、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて貫通導体を形成するための貫通孔を形成し、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ等の導体を含む導体ペーストを充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に印刷法を用いて前述したのと同様の導体ペーストを塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらの導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着し、800℃〜1050℃程度のピーク温度で焼成することにより作製される。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明のバンドパスフィルタの具体例について説明する。
【００４３】
図６〜図８に示した実施の形態の第３の例のバンドパスフィルタの電気特性を、有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。
【００４４】
本シミュレーションにおいては、第１の共振電極31ａは幅が0.34ｍｍで長さが1.6ｍｍの矩形状とした。第２の共振電極31ｂは幅が0.34ｍｍで長さが1.9ｍｍの矩形状とした。第３の共振電極31ｃは幅が0.34ｍｍで長さが2.0ｍｍの矩形状とした。第１の容量電極35ａは幅が0.29ｍｍで長さが0.7ｍｍの矩形状とした。第２の容量電極35ｂは幅が0.3ｍｍで長さが1.0ｍｍの矩形状とした。第３の容量電極35ｃは幅が0.73ｍｍで長さが0.63ｍｍの矩形状とした。第４の共振電極31ｄは幅が0.15ｍｍで長さが1.5ｍｍの矩形状とした。第５の共振電極31ｅは幅が0.15ｍｍで長さが1.55ｍｍの矩形状とした。第１の入出力結合電極40ａの第１部分41ａは幅が0.09ｍｍで長さが1.9ｍｍの矩形状とし、第２部分42ａは幅が0.14ｍｍで長さが1.9ｍｍの矩形状とした。第２の入出力結合電極40ｂの第１部分41ｂは幅が0.09ｍｍで長さが1.75ｍｍの矩形状とし、第２部分42ｂは幅が0.09ｍｍで長さが1.75ｍｍの矩形状とした。バンドパスフィルタ全体は幅が2.0ｍｍで長さが2.5ｍｍで高さが0.9ｍｍの直方体状とし、誘電体層11の比誘電率は18.7とした。
【００４５】
図10はそのシミュレーション結果を示すグラフであり、横軸は周波数，縦軸は減衰量を表しており、バンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）および反射特性（Ｓ11）を示している。図10に示すグラフによれば、広帯域な２つの通過帯域を備えるとともに、低周波側の第１の通過帯域よりもさらに低周波側に３つの減衰極が形成されており、第１の通過帯域よりも低周波側における減衰量が充分に確保された優れた通過特性が得られていることがわかる。なお、第１の通過帯域に最も近い周波数にある減衰極は、第１〜第３の共振器が全て容量結合し、第１および第２の共振器の共振周波数が等しく且つ第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることにより生じる減衰極であり、それよりも低周波側の２つの減衰極は、第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂと第３の共振器との容量性の結合ならびに第１の入出力結合電極40ａと第２の入出力結合電極40ｂとの容量性の結合により形成されたものである。このシミュレーション結果により本発明の有効性が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。
【図３】図１に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図４】図１に示すバンドパスフィルタの例のＱ−Ｑ’線断面図である。
【図５】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を模式的に示す分解斜視図である。
【図６】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を模式的に示す外観斜視図である。
【図７】図６に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。
【図８】図６に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態の第３の例のバンドパスフィルタの電気特性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
10：積層体
11：誘電体層
21：接地電極
31ａ：第１の共振電極
31ｂ：第２の共振電極
31ｃ：第３の共振電極
31ｄ：第４の共振電極
31ｅ：第５の共振電極
40ａ：第１の入出力結合電極
40ｂ：第２の入出力結合電極
43：共振器結合電極
80：無線通信モジュール
81：ベースバンド部
82：ＲＦ部
84：アンテナ
85：無線通信機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものであり、特に、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きい２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等の電子装置においては、特定の周波数の電気信号のみを通過させるバンドパスフィルタが用いられており、特に、同一の共振周波数を有する２つの共振器が電磁気的に結合された共振系における偶モード共振および奇モード共振を利用して、偶モード共振周波数および奇モード共振周波数を含む通過帯域を形成したバンドパスフィルタが広く用いられている。このようなバンドパスフィルタにおいては、２つの共振器間の電磁気的な結合の強さに応じて偶モード共振周波数と奇モード共振周波数との差が変化し、これによって通過帯域の幅が決定される（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平７−30303号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のバンドパスフィルタは、偶モード共振および奇モード共振の２つの共振ピークを利用して通過帯域を形成するため広帯域化には限界があった。また、同一の共振周波数を有する３つの共振器が電磁気的に結合された共振系における３つの共振モードによる３つの共振ピークを利用して通過帯域を形成したバンドパスフィルタも知られており、このようなバンドパスフィルタは更なる広帯域化が可能であるが、３つの共振ピークの周波数をそれぞれ任意に設定することは困難であり、通過帯域の設計の自由度が小さいものであった。
【０００４】
また、デュアルモードの通信装置等においては、２つの通信帯域をそれぞれ通過帯域とする２つのバンドパスフィルタが用いられており、通信装置の小型化を妨げていた。
【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、広帯域化が可能で通過帯域の設計の自由度が大きい２つの通過帯域を備えるバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の上面および下面の少なくとも一方に配置された接地電極と、前記積層体の第１の層間に相互に電磁界結合するように横並びに順次配置された、それぞれ一方端が接地されて第１乃至第３の共振器を構成する帯状の第１乃至第３の共振電極と、前記積層体の第２の層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端が接地されて第４および第５の共振器を構成する帯状の第４および第５の共振電極と、前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極と、前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極と、前記積層体の前記第１の層間を間に挟んで前記第１の入出力結合電極が配置された層間および前記第２の入出力結合電極が配置された層間と反対側に位置する層間に配置された、自身を介して前記第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極とを備え、前記第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、前記第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第１乃至第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、前記第１乃至第３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成するとともに前記第４および第５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のバンドパスフィルタは、上記構成において、前記第１乃至第３の共振電極は、それぞれの接地される側が互い違いになるように配置されており、前記共振器結合電極を介した前記第１および第３の共振電極の電磁界結合は主に容量性の結合とされており、前記第１および第２の共振器の共振周波数は前記第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の無線通信モジュールは、上記各構成のいずれかのバンドパスフィルタを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の無線通信機器は、アンテナと、該アンテナに接続された上記各構成のいずれかのバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のバンドパスフィルタは、相互に電磁界結合するように横並びに順次配置されて第１乃至第３の共振器を構成する第１乃至第３の共振電極と、第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極とを備え、第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、第１乃至第３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成する。
【００１１】
このような構成を備える本発明のバンドパスフィルタによれば、隣り合う互いに共振周波数が等しい第１および第２の共振器が電磁界結合することにより、偶モードおよび奇モードの２つの共振ピークが生じる。また、第１および第２の共振器と異なる共振周波数に設定された第３の共振器が第２の共振器と直接電磁界結合するとともに共振器結合電極を介して第１の共振器と電磁界結合することにより３つ目の共振ピークが生じる。この３つの共振ピークを用いて第１の通過帯域を形成することができるので、第１の通過帯域が広いバンドパスフィルタを得ることができる。また、３つの共振ピークの周波数を任意に設定することができるので、第１の通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１２】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、第４および第５の共振器を構成する第４および第５の共振電極と、第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極と、第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極とを備え、第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第１乃至第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、第４および第５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成する。
【００１３】
このような構成を備える本発明のバンドパスフィルタによれば、第１乃至第３の共振器を用いて形成される第１の通過帯域に加えて、第４および第５の共振器を用いて形成される第２の通過帯域を備えるため、２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。また、第１の入出力結合電極は第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合し、第２の入出力結合電極は第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合することから、２つの通過帯域を形成する２つの共振系と入出力とのインピーダンス整合を広い周波数帯域に渡って良好に保つことができるので、２つの広い通過帯域を備えるバンドパスフィルタを得ることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、第１乃至第３の共振電極は、それぞれの接地される側が互い違いになるように配置されており、共振器結合電極を介した第１および第３の共振電極の電磁界結合は主に容量性の結合とされており、第１および第２の共振器の共振周波数が第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されているときには、第１乃至第３の共振器同士の電磁界結合が全て主に容量性の結合となり、第１の共振器から直接第２の共振器へ伝達される電気信号と第１の共振器から第３の共振器を介して第２の共振器へ伝達される信号との間において、３つの共振ピークの間の周波数では位相反転が生じず、３つの共振ピークの外側の周波数で位相反転が生じるので、第１の通過帯域において、３つの共振ピークを含む通過帯域内には減衰極がなく、３つの共振ピークの外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００１５】
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、広帯域な第１の通過帯域および第２の通過帯域を有する本発明のバンドパスフィルタを通信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する通信信号の減衰を小さくすることができるので、小型で高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を模式的に示す外観斜視図である。図２は図１に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。図３は図１に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。図４は図１に示すバンドパスフィルタの例のＱ−Ｑ’線断面図である。
【００１８】
本例のバンドパスフィルタは、図１〜図４に示すように、複数の誘電体層11が積層されてなる積層体10と、積層体10の上面および下面のほぼ全面に配置された接地電極21と、積層体10の層間Ａに相互に電磁界結合するように横並びに順次配置された、それぞれ一方端が接地されて第１乃至第３の共振器を構成する帯状の第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃと、積層体10の層間Ｂに相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端が接地されて第４および第５の共振器を構成する帯状の第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅと、積層体10の層間Ａおよび層間Ｂの間に位置する層間Ｃに配置された、第１および第４の共振電極31ａ，31ｄと対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極40ａと、第２および第５の共振電極31ｂ，31ｅと対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極40ｂと、積層体10の層間Ａを間に挟んで層間Ｃと反対側に位置する層間Ｄに配置された、自身を介して第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極43とを備えている。また、積層体10の上面には第１の入出力端子電極60ａおよび第２の入出力端子電極60ｂが接地電極21と間隔を開けて配置されており、それぞれ貫通導体50を介して第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂに接続されている。そして、積層体10の層間Ａには、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃの周囲を囲むように第１の環状接地電極23が配置されており、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃの一方端がそれぞれ接続されている。また、積層体10の層間Ｂには、第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅの周囲を囲むように第２の環状接地電極24が配置されており、第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅの一方端がそれぞれ接続されている。なお、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃはそれぞれの一方端が互い違いになるように配置されており、第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅはそれぞれの一方端が互い違いになるように配置されている。
【００１９】
また、本例のバンドパスフィルタにおいて、共振器結合電極43は、その一方端が貫通導体50を介して第３の共振電極31ｃの他方端に接続されており、第３の共振電極31ｃおよび貫通導体50とともに第３の共振器を構成している。また、共振器結合電極43の他方端は、誘電体層11を介して第１の共振電極31ａの他方端と対向しており、第１の共振電極31ａと主に容量性の電磁界結合をしている。また、第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第３の共振器の共振周波数よりも高くなるように設定されており、第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ第１乃至第３の共振器の共振周波数よりも高くなるように設定されている。
【００２０】
さらに、本例のバンドパスフィルタは、第１の入出力結合電極40ａにおいて電気信号が入力または出力される第１の入出力点45ａは、第１の共振電極31ａとの対向部の中央よりも第１の共振電極31ａの他方端に近い側にあり、第４の共振電極31ｄとの対向部の中央よりも第４の共振電極31ｄの他方端に近い側にある。また、第２の入出力結合電極40ｂにおいて電気信号が入力または出力される第２の入出力点45ｂは、第２の共振電極31ｂとの対向部の中央よりも第２の共振電極31ｂの他方端に近い側にあり、第５の共振電極31ｅとの対向部の中央よりも第５の共振電極31ｅの他方端に近い側にある。
【００２１】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、例えば、第１の入出力端子電極60ａおよび貫通導体50を介して第１の入出力結合電極40ａに外部回路からの電気信号が入力されると、第１の入出力結合電極40ａと電磁界結合する第１の共振電極31ａが励振されるとともに、これと電磁界結合する第２の共振電極31ｂが共振する。また、第１の共振電極31ａが共振すると、共振器結合電極43を介して第１の共振電極31ａと電磁界結合する第３の共振電極31ｃも共振し、そのエネルギーは第３の共振電極31ｃと電磁界結合する第２の共振電極31ｂに伝えられる。この２つのルートで第２の共振電極31ｂに電気信号が伝達され、第２の共振電極31ｂと電磁界結合する第２の入出力結合電極40ｂから貫通導体50および第２の入出力端子電極60ｂを介して外部回路に電気信号が出力される。これによって第１の通過帯域が形成される。また、第１の入出力結合電極40ａと電磁界結合する第４の共振電極31ｄが励振されるとともに、これと電磁界結合する第５の共振電極31ｅが共振し、第５の共振電極31ｅと電磁界結合する第２の入出力結合電極40ｂから貫通導体50および第２の入出力端子電極60ｂを介して外部回路に電気信号が出力される。これによって第２の通過帯域が形成される。このようにして、本例のバンドパスフィルタは、２つの通過帯域を有するバンドパスフィルタとして機能することができる。
【００２２】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、隣り合う互いに共振周波数が等しい第１および第２の共振器が電磁界結合することにより、偶モードおよび奇モードの２つの共振ピークが生じる。また、第１および第２の共振器よりも共振周波数が低く設定された第３の共振器が第２の共振器と直接電磁界結合するとともに共振器結合電極43を介して第１の共振器と電磁界結合することにより３つ目の共振ピークが生じる。この３つの共振ピークを用いて第１の通過帯域を形成することができるので、広帯域な第１の通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。また、３つの共振ピークの周波数を任意に設定することができるので、第１の通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２３】
さらに、本例のバンドパスフィルタによれば、第１乃至第３の共振電極31ａ，31ｂ，31ｃの接地される側が互い違いになるように配置されてインターデジタル型に電磁界結合しているので、第１の共振電極31ａと第２の共振電極31ｂとの電磁界結合および第２の共振電極31ｂと第３の共振電極31ｃとの電磁界結合はどちらも主に容量性の結合になる。そして、第１の共振電極31ａと第３の共振電極31ｃとは共振器結合電極43を介して容量性主体で電磁界結合しているので、第１乃至第３の共振器間の電磁界結合は全て主に容量性の結合となっている。その上で、第１および第２の共振器の共振周波数が第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることから、第１の共振器から直接第２の共振器へ伝達される電気信号と第１の共振器から第３の共振器を介して第２の共振器へ伝達される信号との間において、３つの共振ピークの間の周波数では位相反転が生じず、３つの共振ピークの外側の周波数で位相反転が生じるので、３つの共振ピークを含む第１の通過帯域内には減衰極がなく、３つの共振ピークの外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２４】
（実施の形態の第２の例）
図５は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を模式的に示す分解斜視図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２５】
本例のバンドパスフィルタは、図５に示すように、積層体10の層間Ｂに、第４の共振電極31ｄを間に挟んで第５の共振電極31ｅと反対側に第６の共振電極31ｆが配置されている。第６の共振電極31ｆは、その一方端が第２の環状接地電極24に接続されて接地されている。また、積層体10の層間Ｂを間に挟んで層間Ｃと反対側に位置する層間Ｅに、第２の共振器結合電極44が配置されており、その一方端が貫通導体50を介して第６の共振電極31ｆの他方端に接続されており、第６の共振電極31ｆおよび貫通導体50とともに第６の共振器を構成している。また、第２の共振器結合電極44の他方端は、誘電体層11を介して第５の共振電極31ｅの他方端と対向しており、第５の共振電極31ｅと主に容量性の電磁界結合をしている。また、第６の共振器の共振周波は、第１乃至第３の共振器の共振周波数よりは高く、第４および第５の共振器の共振周波数よりは低くなるように設定されており、第４乃至第６の共振器で第２の通過帯域を形成するようにされている。
【００２６】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、第４および第５の共振器が電磁界結合することにより、偶モードおよび奇モードの２つの共振ピークが生じる。そして、第６の共振器が第４の共振器と直接電磁界結合するとともに第２の共振器結合電極44を介して第５の共振器と電磁界結合することにより３つ目の共振ピークが生じる。この３つの共振ピークを用いて第２の通過帯域を形成することができるので、広帯域な第２の通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。また、３つの共振ピークの周波数を任意に設定することができるので、第２の通過帯域の設計の自由度が大きいバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２７】
さらに、本例のバンドパスフィルタによれば、第４乃至第６の共振電極31ｄ，31ｅ，31ｆの接地される側が互い違いになるように配置されてインターデジタル型に電磁界結合しているので、第４の共振電極31ｄと第５の共振電極31ｅとの電磁界結合および第４の共振電極31ｄと第６の共振電極31ｆとの電磁界結合はどちらも主に容量性の結合になる。そして、第５の共振電極31ｅと第６の共振電極31ｆとが第２の共振器結合電極44を介して主に容量性の結合をしているので、第４乃至第６の共振器間の電磁界結合は全て主に主に容量性の結合となっている。その上で、第４および第５の共振器の共振周波数が第６の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることから、第４の共振器から直接第５の共振器へ伝達される電気信号と第４の共振器から第６の共振器を介して第５の共振器へ伝達される信号との間において、３つの共振ピークの間の周波数では位相反転が生じず、３つの共振ピークの外側の周波数で位相反転が生じるので、３つの共振ピークを含む第２の通過帯域内には減衰極がなく、３つの共振ピークの外側の通過帯域外に減衰極を有する優れた通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２８】
（実施の形態の第３の例）
図６は本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を模式的に示す外観斜視図である。図７は図６に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。図８は図６に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２９】
本例のバンドパスフィルタにおいては、図６〜図８に示すように、第１の入出力端子電極60ａおよび第２の入出力端子電極60ｂが積層体10の対向する２側面に分かれて配置されており、積層体10の他の２側面には接地電極21に接続される接地端子電極60ｃが配置されている。そして、第１の環状接地電極23に代えて第１の共振電極31ａおよび第３の共振電極31ｃの一方端が接続された内層接地電極23ａと第２の共振電極31ｂの一方端が接続された内層接地電極23ｂが第１の層間に配置されており、内層接地電極23ａおよび内層接地電極23ｂは積層体10の側面に配置された接地端子電極60ｃに接続されている。
【００３０】
また、本例のバンドパスフィルタにおいては、第１の入出力結合電極40ａは、積層体10の層間Ａと層間Ｂとの間に位置する層間Ｃに配置された第１部分41ａと、層間Ｃと層間Ｂとの間に位置する層間Ｆに配置された第２部分42ａとの２層に分離されて配置されている。第１部分41ａおよび第２部分42ａは、それぞれの一方端が積層体10の側面に配置された第１の入出力端子電極60ａに接続されており、それぞれの他方端は、それぞれの間に位置する誘電体層11を貫通する貫通導体50によって互いに接続されている。同様に、第２の入出力結合電極40ｂは、積層体10の層間Ｃに配置された第１部分41ｂと、層間Ｆに配置された第２部分42ｂとの２層に分離されて配置されている。第１部分41ｂおよび第２部分42ｂは、それぞれの一方端が積層体10の側面に配置された第２の入出力端子電極60ｂに接続されており、それぞれの他方端は、それぞれの間に位置する誘電体層11を貫通する貫通導体50によって互いに接続されている。
【００３１】
さらに、本例のバンドパスフィルタにおいては、第２の環状接地電極24が設けられておらず、第４の共振電極31ｄの一方端は積層体10の側面に配置された接地端子電極60ｃに接続されており、第５の共振電極31ｅの一方端は、誘電体層11を貫通する貫通導体50を介して内層接地電極23ｂに接続されている。そして、第１の共振電極31ａの他方端は貫通導体50を介して層間Ｄに配置された共振器結合電極43の一方端に接続されており、共振器結合電極43の他方端は間に位置する誘電体層11を介して第３の共振電極31ｃの他方端と対向して主に容量性の電磁界結合をしている。また、層間Ｄを間に挟んで層間Ａと反対側に位置する層間Ｈには、接地端子電極60ｃに接続された内層接地電極22ａが配置されている。そして、層間Ｈと積層体10の下面との間に位置する層間Ｊには、層間Ｈに配置された内層接地電極22ａおよび積層体10の下面に配置された接地電極21と誘電体層11を介して対向する第１の容量電極35ａが配置されている。第１の容量電極35ａは貫通導体50を介して共振器結合電極43に接続されており、共振器結合電極43および第１の共振電極31ａとともに第１の共振器を構成している。
【００３２】
またさらに、本例のバンドパスフィルタにおいては、積層体10の層間Ｈに接地端子電極60ｃに接続された内層接地電極22ｂが配置されており、層間Ｊには、層間Ｈに配置された内層接地電極22ｂおよび積層体10の下面に配置された接地電極21と誘電体層11を介して対向する第２の容量電極35ｂが配置されている。第２の容量電極35ｂは、貫通導体50および層間Ｄに配置された接続電極36を介して第２の共振電極31ｂの他方端に接続されており、貫通導体50，接続電極36および第２の共振電極31ｂとともに第２の共振器を構成している。
【００３３】
さらにまた、本例のバンドパスフィルタにおいては、積層体10の層間Ｂと上面との間に位置する層間Ｅに、接地端子電極60ｃに接続された内層接地電極22ｃが配置されている。また、層間Ｅと積層体10の上面との間に位置する層間Ｇに、層間Ｅに配置された内層接地電極22ｃおよび積層体の上面に配置された接地電極21と誘電体層11を介して対向する第３の容量電極35ｃが配置されている。第３の容量電極35ｃは、貫通導体50を介して第３の共振電極31ｃの他方端に接続されており、貫通導体50および第３の共振電極31ｃとともに第３の共振器を構成している。
【００３４】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタによれば、第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂが２層に分離されていることから、第１および第２の共振電極31ａ，31ｂならびに第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅと第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂとの間隔を維持したままで、第１および第２の共振電極31ａ，31ｂと第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅとの間隔を広げることができる。これにより、第１および第２の共振電極31ａ，31ｂならびに第４および第５の共振電極31ｄ，31ｅと第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂとの電磁界結合を強めることができるので、第１および第２の通過帯域が広い場合においても、通過帯域の全体に渡って入出力インピーダンスが良好に整合された、平坦な通過帯域を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３５】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、第１の容量電極35ａと内層接地電極22ａおよび接地電極21との間に生じる静電容量ならびに共振器結合電極43および貫通導体50が有するインダクタンスにより、第１の共振電極31ａの長さを短縮することができる。また、第２の容量電極35ｂと内層接地電極22ｂおよび接地電極21との間に生じる静電容量ならびに第２の容量電極35ｂ，接続電極36および貫通導体50が有するインダクタンスにより、第２の共振電極31ｂの長さを短縮することができる。さらに、第３の共振電極31ｃと内層接地電極22ｃおよび接地電極21との間に生じる静電容量ならびに第３の容量電極35ｃおよび貫通導体50が有するインダクタンスにより、第３の共振電極31ｃの長さを短縮することができる。よって、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３６】
（実施の形態の第４の例）
図９は本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュール80および無線通信機器85の構成例を示すブロック図である。
【００３７】
本発明の無線通信モジュール80は、例えば、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号が処理されるＲＦ部82とを備えている。ＲＦ部82には前述の本発明のバンドパスフィルタ821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号をバンドパスフィルタ821によって減衰させている。具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドＩＣ 811が配置され、ＲＦ部82にはバンドパスフィルタ821とベースバンド部81との間にＲＦ ＩＣ 822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。そして、無線通信モジュール80のバンドパスフィルタ821にアンテナ84を接続することによってＲＦ信号の送受信がなされる本発明の無線通信機器85が構成される。
【００３８】
このような構成を有する本例の無線通信モジュール80および無線通信機器85によれば、広帯域な第１の通過帯域および第２の通過帯域を有する本発明の821を送信信号および受信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタ821を通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるため、受信感度が向上し、また、送信信号および受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。また、２つの通過帯域の濾波を１つのバンドパスフィルタで行うことができる。よって、受信感度が高く消費電力が少ない小型で高性能の無線通信モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
【００３９】
本発明のバンドパスフィルタにおいて、誘電体層11の材質としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２等の誘電体セラミック材料と、Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ等のガラス材料とからなり、800〜1200℃程度の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられる。また、誘電体層11の厚みとしては、例えば0.01〜0.1ｍｍ程度に設定される。
【００４０】
前述した各種の電極および貫通導体の材質としては、例えば、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系，Ｗ系，Ｍｏ系，Ｐｄ系導電材料等が好適に用いられる。各種の電極の厚みは、例えば0.001〜0.2ｍｍに設定される。
【００４１】
本発明のバンドパスフィルタは、例えば次のようにして作製することができる。まず、セラミック原料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して泥漿を作製するとともに、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて貫通導体を形成するための貫通孔を形成し、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ等の導体を含む導体ペーストを充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に印刷法を用いて前述したのと同様の導体ペーストを塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらの導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着し、800℃〜1050℃程度のピーク温度で焼成することにより作製される。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明のバンドパスフィルタの具体例について説明する。
【００４３】
図６〜図８に示した実施の形態の第３の例のバンドパスフィルタの電気特性を、有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。
【００４４】
本シミュレーションにおいては、第１の共振電極31ａは幅が0.34ｍｍで長さが1.6ｍｍの矩形状とした。第２の共振電極31ｂは幅が0.34ｍｍで長さが1.9ｍｍの矩形状とした。第３の共振電極31ｃは幅が0.34ｍｍで長さが2.0ｍｍの矩形状とした。第１の容量電極35ａは幅が0.29ｍｍで長さが0.7ｍｍの矩形状とした。第２の容量電極35ｂは幅が0.3ｍｍで長さが1.0ｍｍの矩形状とした。第３の容量電極35ｃは幅が0.73ｍｍで長さが0.63ｍｍの矩形状とした。第４の共振電極31ｄは幅が0.15ｍｍで長さが1.5ｍｍの矩形状とした。第５の共振電極31ｅは幅が0.15ｍｍで長さが1.55ｍｍの矩形状とした。第１の入出力結合電極40ａの第１部分41ａは幅が0.09ｍｍで長さが1.9ｍｍの矩形状とし、第２部分42ａは幅が0.14ｍｍで長さが1.9ｍｍの矩形状とした。第２の入出力結合電極40ｂの第１部分41ｂは幅が0.09ｍｍで長さが1.75ｍｍの矩形状とし、第２部分42ｂは幅が0.09ｍｍで長さが1.75ｍｍの矩形状とした。バンドパスフィルタ全体は幅が2.0ｍｍで長さが2.5ｍｍで高さが0.9ｍｍの直方体状とし、誘電体層11の比誘電率は18.7とした。
【００４５】
図10はそのシミュレーション結果を示すグラフであり、横軸は周波数，縦軸は減衰量を表しており、バンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）および反射特性（Ｓ11）を示している。図10に示すグラフによれば、広帯域な２つの通過帯域を備えるとともに、低周波側の第１の通過帯域よりもさらに低周波側に３つの減衰極が形成されており、第１の通過帯域よりも低周波側における減衰量が充分に確保された優れた通過特性が得られていることがわかる。なお、第１の通過帯域に最も近い周波数にある減衰極は、第１〜第３の共振器が全て容量結合し、第１および第２の共振器の共振周波数が等しく且つ第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることにより生じる減衰極であり、それよりも低周波側の２つの減衰極は、第１の入出力結合電極40ａおよび第２の入出力結合電極40ｂと第３の共振器との容量性の結合ならびに第１の入出力結合電極40ａと第２の入出力結合電極40ｂとの容量性の結合により形成されたものである。このシミュレーション結果により本発明の有効性が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第１の例を模式的に示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。
【図３】図１に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図４】図１に示すバンドパスフィルタの例のＱ−Ｑ’線断面図である。
【図５】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第２の例を模式的に示す分解斜視図である。
【図６】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の第３の例を模式的に示す外観斜視図である。
【図７】図６に示すバンドパスフィルタの例の模式的な分解斜視図である。
【図８】図６に示すバンドパスフィルタの例の上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態の第３の例のバンドパスフィルタの電気特性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
10：積層体
11：誘電体層
21：接地電極
31ａ：第１の共振電極
31ｂ：第２の共振電極
31ｃ：第３の共振電極
31ｄ：第４の共振電極
31ｅ：第５の共振電極
40ａ：第１の入出力結合電極
40ｂ：第２の入出力結合電極
43：共振器結合電極
80：無線通信モジュール
81：ベースバンド部
82：ＲＦ部
84：アンテナ
85：無線通信機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、
該積層体の上面および下面の少なくとも一方に配置された接地電極と、
前記積層体の第１の層間に相互に電磁界結合するように横並びに順次配置された、それぞれ一方端が接地されて第１乃至第３の共振器を構成する帯状の第１乃至第３の共振電極と、
前記積層体の第２の層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端が接地されて第４および第５の共振器を構成する帯状の第４および第５の共振電極と、
前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極と、
前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極と、
前記積層体の前記第１の層間を間に挟んで前記第１の入出力結合電極が配置された層間および前記第２の入出力結合電極が配置された層間と反対側に位置する層間に配置された、自身を介して前記第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極とを備え、
前記第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、
前記第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第１乃至第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、
前記第１乃至第３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成するとともに前記第４および第５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成することを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記第１乃至第３の共振電極は、それぞれの接地される側が互い違いになるように配置されており、前記共振器結合電極を介した前記第１および第３の共振電極の電磁界結合は主に容量性の結合とされており、前記第１および第２の共振器の共振周波数は前記第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバンドパスフィルタを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする無線通信機器。
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、
該積層体の上面および下面の少なくとも一方に配置された接地電極と、
前記積層体の第１の層間に相互に電磁界結合するように横並びに順次配置された、それぞれ一方端が接地されて第１乃至第３の共振器を構成する帯状の第１乃至第３の共振電極と、
前記積層体の第２の層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端が接地されて第４および第５の共振器を構成する帯状の第４および第５の共振電極と、
前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第１および第４の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第１の入出力結合電極と、
前記積層体の前記第１および第２の層間の間に位置する層間に配置された、前記第２および第５の共振電極と対向して電磁界結合する帯状の第２の入出力結合電極と、
前記積層体の前記第１の層間を間に挟んで前記第１の入出力結合電極が配置された層間および前記第２の入出力結合電極が配置された層間と反対側に位置する層間に配置された、自身を介して前記第１および第３の共振電極を電磁界結合させる共振器結合電極とを備え、
前記第１および第２の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、
前記第４および第５の共振器の共振周波数は互いに等しく且つ前記第１乃至第３の共振器の共振周波数と異なる周波数に設定されており、
前記第１乃至第３の共振器を用いて第１の通過帯域を形成するとともに前記第４および第５の共振器を用いて第２の通過帯域を形成することを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記第１乃至第３の共振電極は、それぞれの接地される側が互い違いになるように配置されており、前記共振器結合電極を介した前記第１および第３の共振電極の電磁界結合は主に容量性の結合とされており、前記第１および第２の共振器の共振周波数は前記第３の共振器の共振周波数よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバンドパスフィルタを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする無線通信機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１５３９６８（Ｐ２０１０−１５３９６８Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２６９８７（Ｐ２００８−３２６９８７）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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