フィルタ装置
【課題】 通過帯域の低域側において、十分な減衰量があり、インピーダンスの高いフィルタ装置を提供する。
【解決手段】 積層体１の下面に配置された接地電極２と、積層体１の第１の層間において平面視で横並びに整列された２つの共振器電極３・３と、積層体１の第１の層間と接地電極２との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて接地電極２に対向するとともに、接続導体６を介して２つの共振器電極３・３のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極４・４と、２つの共振器電極３・３の間に共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに接地電極２に電気的に接続されているシールド電極５とを有するフィルタ装置である。移相ラインを設けなくても、り、インピーダンスが高く、通過帯域の低域側において十分な減衰量がある。
【解決手段】 積層体１の下面に配置された接地電極２と、積層体１の第１の層間において平面視で横並びに整列された２つの共振器電極３・３と、積層体１の第１の層間と接地電極２との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて接地電極２に対向するとともに、接続導体６を介して２つの共振器電極３・３のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極４・４と、２つの共振器電極３・３の間に共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに接地電極２に電気的に接続されているシールド電極５とを有するフィルタ装置である。移相ラインを設けなくても、り、インピーダンスが高く、通過帯域の低域側において十分な減衰量がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話，無線ＬＡＮ（Local Area Network），ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用されるフィルタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、目的や用途に応じて携帯電話機や無線ＬＡＮ等の様々な無線通信システムが用いられている。このような状況の中で、一つの装置で複数の無線通信システムに対応可能なマルチバンド対応の通信機器が望まれている。このマルチバンド対応の通信機器には、一つのアンテナを複数の無線通信システムで共用するために、それぞれの無線通信システムに使用される周波数帯に応じて信号を分波する役割を持つトリプレクサやダイプレクサなどが搭載されている。トリプレクサやダイプレクサは、特定の周波数帯を通過させるローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどの個々のフィルタ装置を組み合わせて構成されている。
【０００３】
このようなトリプレクサやダイプレクサに用いられるフィルタ装置には、使用する（目的とする）周波数帯（以下、通過帯域）の信号を損失少なく通過させるとともに、組み合わされる他のフィルタ装置の通過帯域の信号に対して十分な減衰特性を有することが求められる。このような減衰特性が良好なフィルタ装置としては、例えば、２つのアース電極の間に設けられた誘電体層と、誘電体層内に近接して設けられた片側短絡型の２つの共振素子と、アース電極と共振素子との間の誘電体層内に設けられた結合調整電極と、共振素子の開放端側に対向する内層アース電極とを有するフィルタ装置がある。このフィルタ装置によれば、共振素子間の誘導結合度を調整可能として、所望の帯域幅が得られるというものである（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−120703号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のフィルタ装置は、通過帯域の低域側に良好な減衰特性を有するものの、トリプレクサやダイプレクサの高域側のフィルタ装置として用いようとした場合には、通過帯域の低域側のインピーダンスが考慮されていないためインピーダンスが十分に高くなく、組み合わされる他のフィルタ装置へ流れるはずの通過帯域の信号を短絡してしまい、他のフィルタ装置へ信号が流れなくなってしまうというものであった。
【０００６】
そこで、このようなフィルタ装置には、一般的に、フィルタ装置よりアンテナ端子側へ移相ラインを挿入し、インピーダンスを変換する方法が用いられる。移相ラインを挿入し、フィルタ装置の位相を回転させることにより、通過帯域の低域側のインピーダンスを高インピーダンス（オープン側）とすることができ、トリプレクサやダイプレクサに組み合わせることが可能となる。
【０００７】
しかしながら、この移相ラインによる位相の調整は、波長に応じて移相ラインの長さを変えることで行なわれることから、１つの長さの移相ラインでは１つの周波数の位相の調整しかできないので、広帯域の周波数の位相を調整することが難しく、また低い周波数帯の位相を調整するには、長い移相ラインが必要となり、フィルタ装置が大きくなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のフィルタ装置は、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の下面に配置された接地電極と、前記積層体の第１の層間において平面視で横並びに整列された、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である２つの共振器電極と、前記積層体の第１の層間と前記接地電極との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて前記接地電極に対向するとともに、接続導体を介して２つの前記共振器電極のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極と、２つの前記共振器電極の間に前記共振器電極の長さ方向にわたって配置された、少なくとも前記第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに前記接地電極に電気的に接続されているシールド電極とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフィルタ装置によれば、２つの共振器電極の間に共振器電極の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに接地電極に電気的に接続されているシールド電極とを備えることから、シールド電極により２つの共振器電極が直接結合することを阻止して、共振器電極と短縮容量とから成る２つの共振器回路間の結合を、短縮容量電極によるエッジ結合だけにすることができ、共振器間が容量性で結合したものとなるので、通過帯域の低域側の減衰域のインピーダンスをオープン側に設定できる（高インピーダンスとすることができる）ようになる。移相ラインを設けることがないので、通過帯域の低域側の広い周波数域において減衰域の減衰量および減衰の急峻度を増すことができ、小型で、ダイプレクサのハイバンド側のフィルタ装置に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のフィルタ装置の実施の形態の一例を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すフィルタ装置の共振器電極、短縮容量電極、シールド電極および結合電極の位置を示す平面図であり、（ｂ）は、側面図である。
【図３】本発明のフィルタ装置の実施の形態の他の一例を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、図３に示すフィルタ装置の共振器電極、短縮容量電極、シールド電極および結合電極の位置を示す平面図であり、（ｂ）は、側面図である。
【図５】図１および図３に示すフィルタ装置を表す等価回路図である。
【図６】本発明のフィルタ装置の伝送特性およびインピーダンス特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】シールド電極がないフィルタ装置のインピーダンス特性のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のフィルタ装置について、添付の図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。図１〜図４において、１ａは誘電体層、１は誘電体層１ａが積層されてなる積層体、２は接地電極、３は共振器電極、４は短縮容量電極、５はシールド電極、５ａは平面シールド電極層、５ｂは貫通シールド電極、６は共振器電極３と短縮容量電極４とを接続する接続導体、７は入力電極、７ａは入力端子電極、８は出力電極、８ａは出力端子電極である。
【００１２】
図１および図３において、共振器電極３と短縮容量電極４とを接続する接続導体６を破線で示しているが、その他の貫通導体（例えば、入力電極７と入力端子電極７ａとを接続する導体）も同様に破線で示している。図２および図４は、本発明のフィルタ装置の共振器電極３、接地容量電極４、シールド電極５、接続導体６の位置関係ついて、（ａ）は平面視した場合を示し、（ｂ）は側面視した場合を示すものであり、いずれも入力電極７、入力端子電極７a、出力電極８および出力端子電極８ａは省略し、誘電体層１ａを透視して示している。
【００１３】
本発明のフィルタ装置は、図１〜図４に示す例のように、複数の誘電体層１ａが積層されてなる積層体１と、この積層体１の下面に配置された接地電極２と、積層体１の第１の層間において平面視で横並びに整列された、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である２つの共振器電極３・３と、積層体１の第１の層間と接地電極２との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて接地電極２に対向するとともに、接続導体６を介して２つの共振器電極３・３のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極４・４と、２つの共振器電極３・３の間に共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されるとともに接地電極２に電気的に接続されているシールド電極５とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
図１および図３に示す例では、積層体１の下面に接地電極２が形成され、下側の誘電体層１ａ・１ａ間に順次、短縮容量電極４、入力電極７および出力電極８、共振器電極３が形成され、積層体１の上面に入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａが形成されている。また、シールド電極５は入力電極７および出力電極８が形成された層間より、積層体１の上面まで形成されている。また、共振器電極３と短縮容量電極４は貫通導体６で接続され共振器回路を構成している。
【００１５】
図５は、図１および図３に示すフィルタ装置を簡易的に表す等価回路図である。図５において、11は共振器電極３から成る共振器、12は短縮容量電極４が接地電極２と対向することによって生じる短縮容量を表しており、13は短縮容量電極４が互いに側面でエッジ結合することによって生じる結合容量、14は入力電極７と共振器電極３が対向することによって生じる入力容量、15は出力電極８と共振器電極３が対向することにより生じる出力容量、16は入力端子電極７ａである入力端子、17は出力端子電極８ａである出力端子、18は共振器11と短縮容量12が接続されることにより形成される共振器回路である。
【００１６】
本発明のフィルタ装置によれば、２つの共振器電極３・３の間に共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されるとともに接地電極２に電気的に接続されているシールド電極５とを備えることから、シールド電極５により２つの共振器電極３・３が直接結合することを阻止して、共振器電極３と短縮容量４とからなる共振器回路18・18間の結合を、２つの短縮容量電極４によるエッジ結合だけにすることができ、共振器11・11間が容量性で結合したものとなるので、通過帯域の低域側の減衰域のインピーダンスをオープン側に設定できる（高インピーダンスとすることができる）ようになる。通過帯域の低域側の減衰域のインピーダンスをオープン側に設定するのに移相ラインを設けることがないので、通過帯域の低域側の広い周波数域において減衰域の減衰量および減衰の急峻度を増すことができ、小型で、ダイプレクサのハイバンド側のフィルタ装置に適したものとなる。
【００１７】
積層体１は、図１に示す例では、４層の誘電体層１ａが積層されて構成されているが、誘電体層１ａの層数は、各誘電体層１ａの厚みや比誘電率、接地電極２、共振器電極３、短縮容量電極４、シールド電極５、入力電極７および出力電極８といった各電極の配置等によって適宜変えることができる。例えば厚みの厚い誘電体層１ａとして、厚みの薄い誘電体層１ａを複数枚積層したものを用いてもよい。このようにすると、他の誘電体層１ａと同じ厚みのものを用いることが可能となり、使用する誘電体層１ａの厚みの種類を減らすことができるので、製造効率がよくなる。
【００１８】
接地電極２は、積層体１の下面の全面に形成され、共振器電極３・３の短絡端等と電気的に接続するための、積層体１の側面に形成される端面接地電極（図示しない）と接続される。
【００１９】
共振器電極３は、積層体１の１つの誘電体層１ａ・１ａ間に２つ形成されて、平面視で横並びに整列されており、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である。短絡端は、上記の端面接地電極で接地電極２に接続される。共振器電極３は、要求される特性（通過帯域周波数や通過帯域幅）に応じてその長さが適宜設定され、２つの長さは同じにする。例えば、通過周波数が2.4ＧＨｚである場合には、小型化の観点より共振器電極３・３の長さは波長の１／４以下（電気長で31ｍｍ以下）とすればよい。共振器電極３・３の形状は特に制限はなく、長方形あるいは楕円形状や長円形状等の細長い帯状であり、通常は図１〜図４に示す例のような長方形状である。２つの共振器電極３・３の間隔は、その間にシールド電極５を形成することができる間隔であればよい。
【００２０】
短縮容量電極４は、接地電極２と対向し短縮容量12を形成するとともに、短縮容量電極４同士がエッジ結合し結合容量13が得られるような形状になるように適宜配置される。短縮容量電極４を共振器電極３の長さ方向に長くすると大きなエッジ結合が得られ、大きな結合容量13が得られるものとなる。安定したエッジ結合を得るには、２つの短縮容量電極４・４の互いに対向する部分が平行な辺であるものがよく、大きなエッジ結合を得るためには、細長い帯状の形状であるのがよい。２つの短縮容量電極４・４間の距離は、これらの間に必要なエッジ結合量に応じて、また２つの短縮容量電極４・４の長さによって適宜設定される。２つの短縮容量電極４・４間の距離が小さい方が、フィルタ装置をより小型にすることができ、また短い短縮容量電極４でも大きなエッジ結合が得られるが、短縮容量電極４・４間の距離は、形成性を考慮すると0.05ｍｍ程度以上であるのがよい。
【００２１】
短縮容量電極４と共振器電極３との接続は、その間に位置する誘電体層１ａを貫通する貫通導体で形成される接続導体６によって行なわれる。このとき、例えば、図１〜図４に示す例のように、短縮容量電極４が長方形状であるときには、エッジ結合する側の辺と対向する辺に近い側に接続導体６を接続すると、２つの短縮容量電極４・４をより近づけて配置することができ、フィルタ装置を小型にしてもより大きなエッジ結合を得ることができるのでよい。この場合は、図２および図４に示す例のように、短縮容量電極４のエッジ結合する部分は、平面視してシールド電極５と重なって下側に位置するようになる。
【００２２】
シールド電極５は、２つの共振器電極３・３同士の磁界結合を妨げるように、平面視して共振器電極３・３間に、共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置され、接地電極２に電気的に接続されている。共振器電極３・３の長さ方向にわたってとは、２つの共振器電極３・３の間にはシールド電極５が位置するようにということであり、より具体的には、共振器電極３の長さ以上の長さを有するシールド電極５が、その長さ方向の端部が、２つの共振器電極３・３の間の長さ方向の端部と同じか、共振器電極３・３の端部から突出するように配置するということである。図１〜図４に示す例では、共振器電極３・３の短絡端側では、シールド電極５は共振器電極３・３とともに同じ端面接地電極に接続されるので、シールド電極５の長さ方向の端部は共振器電極３・３の端部と揃った位置にある。一方、共振器電極３・３の開放端側では、シールド電極５の長さ方向の端部は、平面視で共振器電極３・３の端部より突出している。このように、シールド電極５の長さ方向の端部が平面視で共振器電極３・３の端部より突出していると、２つの共振器電極３・３同士の磁界結合を妨げる効果がより大きくなるので好ましいが、この突出を大きくするとフィルタ装置が大型化してしまう。２つの共振器電極３・３同士の磁界結合は、シールド電極５の平面視での共振器電極３・３の端部からの突出長さが共振器電極３・３の幅以上であれば、ほとんど妨げることができる。
【００２３】
また、シールド電極５は、誘電体層１ａの積層方向には、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間の上下の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成される。図１に示す例では、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間の上下１層の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されており、図３に示す例では、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間の上１層、および下２層の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されている。２つの共振器電極３・３同士の磁界結合を妨げるためには、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間から上方および下方への長さが長いのが好ましいが、シールド電極５の誘電体層１ａの積層方向の長さを大きくするとフィルタ装置が大型化してしまう。２つの共振器電極３・３同士の磁界結合は、シールド電極５が、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間から上下方向へ、共振器電極３・３間の距離以上の長さ延びていればよい。図１および図３に示す例では、シールド電極５は、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間より上方は、いずれも積層体１の上面まで形成されている。このとき、積層体１の上面より上には誘電体層１ａがなく、そこの比誘電率は小さい（通常は空気なので比誘電率は１）ことから、シールド電極５の上方で２つの共振器電極３・３同士が結合し難くなるので、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間より上方のシールド電極５の長さが共振器電極３・３間の距離より短くても構わない。
【００２４】
シールド電極５の幅（２つの共振器電極３・３を結ぶ方向の長さ）は、大きくなると２つの共振器電極３・３間の距離が大きくなってこれらの間の結合が小さくなるが、上記のような大きさのシールド電極５が接地電極２に接続された導体が２つの共振器電極３・３間にあれば効果は得られるので、フィルタ装置を小型化するためにはより小さい方が好ましい。
【００２５】
シールド電極５は、図１に示す例のように、板状のものであってもよいし、図３に示す例のように、誘電体層１ａ・１ａ間に形成された平面シールド電極５ａと複数の平面シールド電極層５ａ・５ａ間の誘電体層１ａを貫通して平面シールド電極層５ａ・５ａ間を接続する貫通シールド電極５ｂとから成るものであってもよい。シールド電極５が平面シールド電極層５ａ・５ａと貫通シールド電極５ｂとから成る場合は、上下２つの平面シールド電極層５ａ・５ａ間に複数の貫通シールド電極５ｂが並べて形成される。この貫通シールド電極５ｂの間隔が、シールド効果を得たい周波数の波長の長さの１／４以下であれば、貫通シールド電極５ｂ・５ｂ間を通って２つの共振器電極３・３が磁界結合することがない。フィルタ装置による通過周波数の奇数倍の周波数で共振器回路18の結合が強くなるため、シールド効果を得たい周波数は通過周波数の奇数倍に設定するとよく、通常は通過周波数の３倍に設定すれば十分なシールド効果が得られる。具体的には、フィルタ装置による通過周波数が2.4ＧＨｚである場合には、シールド効果を得たい周波数は7.2ＧＨｚであり、貫通シールド電極５ｂ・５ｂの間隔をその波長の１／４以下（電気長で10.4ｍｍ以下）とすればよい。
【００２６】
入力電極７および出力電極８は、図１および図３に示す例では、共振器電極３と短縮容量電極４との間に配置され、共振器電極３と対向することにより、それぞれ入力容量14、出力容量15を形成している。共振器電極３より上で誘電体層１ａを挟んで共振器電極３と対向することにより、入力容量14、出力容量15を形成してもよい。あるいは、入力電極７および出力電極８は、共振器電極３と対向せずに、短縮容量電極４と対向し、入力容量14、出力容量15を形成してもよい。入力電極７、出力電極８の形状や大きさは、誘電体層１ａの厚みおよび比誘電率によって、必要な入力容量14および出力容量15に応じて適宜設定される。
【００２７】
誘電体層１ａとしては、例えば、アルミナ，ムライト，窒化アルミニウム，ＢａＯ−ＴｉＯ２系，ＣａＯ−ＴｉＯ２系，ＭｇＯ−ＴｉＯ２系およびガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂：ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂：ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の有機樹脂材料が用いられる。これらの材料による誘電体層１ａの形状や寸法（厚みや幅，長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。セラミック材料の場合は、より高周波の信号を伝送することが可能な、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の低抵抗金属からなる導体材料と同時焼成が可能な低温焼成セラミックスが好ましい。
【００２８】
接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａは、誘電体層１ａがセラミック材料からなる場合は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｏ−Ｍｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属を主成分とするメタライズ層により形成される。また、誘電体層１ａが樹脂系材料からなる場合は、厚膜印刷法，各種の薄膜形成方法，めっき法あるいは箔転写法等によって形成した金属層や、このような金属層上にめっき層を形成したもの、例えばＣｕ層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層またはＣｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの，ＴａＮ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｎｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの等が挙げられる。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００２９】
接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの形成は、周知の方法を用いればよい。例えば誘電体層１ａがガラスセラミックスから成る場合であれば、まずそれら誘電体層１ａとなるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、グリーンシート上にスクリーン印刷法によってＡｇ等の導体ペーストを所定形状で印刷塗布して、接地電極２、共振器電極３、短縮容量電極４、シールド電極５、入力電極７、出力電極８、入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの各電極パターンを形成する。次に、これらの電極パターンが形成されたグリーンシートを重ねて圧着するなどして積層体を作製し、この積層体を850〜1000℃で焼成することによって形成する。その後、外表面に露出している電極上には、ＮｉめっきおよびＡｕめっき等のめっき皮膜を形成する。誘電体層１ａが有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば有機樹脂シート上に接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの各電極パターン形状に加工したＣｕ箔を転写し、Ｃｕ箔が転写された有機樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。
【００３０】
接続導体６，貫通シールド電極５ｂおよびその他の貫通導体は、誘電体層１ａがガラスセラミックス等のセラミックスから成る場合には、例えば前述の製造方法において接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，接続導体６，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの各電極パターンを形成する前に、グリーンシートに金型加工やレーザー加工によってあらかじめ形成しておいた貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填することで形成することがでる。誘電体層１ａが樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したりすればよい。
【００３１】
シールド電極５が図１および図２に示す例のような、複数の誘電体層１ａを貫通する板状のものである場合は、金型加工やレーザー加工によってグリーンシートにシールド電極５の平面視の形状の貫通孔を設けておき、貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填することで形成することがでる。貫通孔を充填せずに貫通孔の内面に導体ペーストを塗布して中空の板状としてもシールド電極５として機能する。あるいは、この貫通孔に金属製の板材を嵌め込んでもよい。金属製の板材は積層体の貫通孔に嵌め込んでもよいし、焼成後の貫通孔に嵌め込んでもよい。接着剤やろう材で貫通孔内に固定するようにする。そのため、ろう材で接続できるように貫通孔の内面に積層体の貫通孔の内面に導体ペーストを塗布して導体層を形成しておくのがよい。
【００３２】
端面導体は、例えば接地電極２，共振器電極３・３およびシールド電極５を端面に露出させたグリーンシート積層体を形成した後、同様の導体ペーストをグリーンシート積層体の側面に印刷することによって形成することができる。また、端面導体は、グリーンシートに貫通孔を形成しておき、接地電極２，共振器電極３・３およびシールド電極５をこの貫通孔に接するように形成した後、グリーンシートの積層前または積層後に導体ペーストを貫通孔の内面に印刷し、または貫通孔に充填して、貫通孔の部分で切断することによっても形成することができる。誘電体層１ａが樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したり、薄膜法等によって側面導体を形成したりすればよい。
【００３３】
このような本発明のフィルタ装置は、具体的には、無線ＬＡＮのＩＥＥＥ802.11.ｂ／ｇ（2.4〜2.45ＧＨｚ）のシステムと、携帯電話（0.88〜2.2ＧＨｚ）のダイプレクサのハイバンド側（無線ＬＡＮのＩＥＥＥ802.11.ｂ／ｇのシステム）側に用いられるフィルタ装置であれば、図３に示すような形態の場合は、例えば誘電体層１ａとして比誘電率が9.4のガラスセラミックスを用い、接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，シールド電極５，接続導体６，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａにＡｇメタライズを用いることにより得られる。比誘電率が9.4のガラスセラミックスは、例えば、ガラス成分としてＰｂＯ，Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯおよびアルカリ土類金属酸化物を主成分とする結晶化ガラスが50質量％と、フィラー成分としてアルミナが50質量％とからなるものを用いればよい。
【００３４】
このとき、誘電体層１ａは、積層体１の下面の接地電極２より上面に向かって順次、0.1ｍｍ、0.4ｍｍ、0.4ｍｍ、0.025ｍｍ、0.075ｍｍの順で積層される。接地電極２の寸法は、3.8ｍｍ×1.5ｍｍとし、積層体１の１側面の全面に形成される端面導体と接続される。共振器電極３の寸法は3.6ｍｍ×1.5ｍｍでシールド電極５から幅方向へ0.2ｍｍ離れた位置に配置され（0.55ｍｍの間隔を設けて配置され）短絡端側が端面接地電極に接続されており、短縮容量電極４の寸法は2.29ｍｍ×0.4ｍｍで間隔は0.07ｍｍであり、直径0.1ｍｍの接続導体６にて共振器電極３の開放端側で接続される。シールド電極５を構成する４つの平面シールド電極５ａの寸法は3.8ｍｍ×0.15ｍｍであり、それぞれの間は、平面シールド電極５ａの一端から0.1ｍｍの位置から他端へ0.6ｍｍの間隔で６つの直径0.1ｍｍの貫通シールド電極５ｂを配置して接続される。入力電極７および出力電極８は、0.8ｍｍ×0.125ｍｍの主導体部に0.15ｍｍ×0.15ｍｍの接続導体部を接続したものであり、主導体部が共振器電極３の開放端側から0.25ｍｍの位置に対向するように配置され、それぞれの接続導体部は積層体１の上面に配置された入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａに直径0.1ｍｍの貫通導体でそれぞれ接続される。
【００３５】
このような例の本発明のフィルタ装置のフィルタ特性は、図６の線図に示すようなものとなる。図６（ａ）は伝送特性を示し、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を示す。図６（ｂ）は、フィルタ装置の0.88ＧＨｚ〜2.2ＧＨｚまでの入力インピーダンス特性を50Ωで正規化したスミスチャート上に示すものである。また、図７は、本発明のフィルタ装置に対してシールド電極５がない例の入力インピーダンス特性を同様のスミスチャート上に示したものである。
【００３６】
図６（ａ）より、ダイプレクサのハイバンド側に用いたときに要求される通過帯域（2.4ＧＨｚ〜2.45ＧＨｚ）の低域側に十分な減衰特性が得られていることがわかる。また、図６（ｂ）と図７とを比較すると、0.88ＧＨｚ〜2.2ＧＨｚの位相は、図７に示すシールド電極を有さないフィルタ装置では−101度〜−34度であるのに対して、図６（ｂ）の本発明のフィルタ装置では−79度〜−23度となっており、シールド電極５によって位相がよりオープン側（０度側）になるとともに、帯域内の位相差も小さくなっていることが分かる。
【００３７】
このような結果から、本発明のフィルタ装置は、移相ラインを設けていなくても通過帯域の低域側のインピーダンスが高く（オープン側に）なっており、移相ラインを設けていないことで通過帯域の低域側の広い周波数域において十分な減衰特性が得られ、ダイプレクサのハイバンド側に用いるのに最適な特性となっているといえる。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・積層体
１ａ・・・誘電体層
２・・・接地電極
３・・・共振器電極
４・・・短縮容量電極
５・・・シールド電極
５ａ・・・平面シールド電極
５ｂ・・・貫通シールド電極
６・・・接続導体
７・・・入力電極
７ａ・・・入力端子電極
８・・・出力電極
８ａ・・・出力端子電極
11・・・共振器
12・・・短縮容量
13・・・結合容量
14・・・入力容量
15・・・出力容量
16・・・入力端子
17・・・出力端子
18・・・共振器回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話，無線ＬＡＮ（Local Area Network），ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用されるフィルタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、目的や用途に応じて携帯電話機や無線ＬＡＮ等の様々な無線通信システムが用いられている。このような状況の中で、一つの装置で複数の無線通信システムに対応可能なマルチバンド対応の通信機器が望まれている。このマルチバンド対応の通信機器には、一つのアンテナを複数の無線通信システムで共用するために、それぞれの無線通信システムに使用される周波数帯に応じて信号を分波する役割を持つトリプレクサやダイプレクサなどが搭載されている。トリプレクサやダイプレクサは、特定の周波数帯を通過させるローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどの個々のフィルタ装置を組み合わせて構成されている。
【０００３】
このようなトリプレクサやダイプレクサに用いられるフィルタ装置には、使用する（目的とする）周波数帯（以下、通過帯域）の信号を損失少なく通過させるとともに、組み合わされる他のフィルタ装置の通過帯域の信号に対して十分な減衰特性を有することが求められる。このような減衰特性が良好なフィルタ装置としては、例えば、２つのアース電極の間に設けられた誘電体層と、誘電体層内に近接して設けられた片側短絡型の２つの共振素子と、アース電極と共振素子との間の誘電体層内に設けられた結合調整電極と、共振素子の開放端側に対向する内層アース電極とを有するフィルタ装置がある。このフィルタ装置によれば、共振素子間の誘導結合度を調整可能として、所望の帯域幅が得られるというものである（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−120703号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のフィルタ装置は、通過帯域の低域側に良好な減衰特性を有するものの、トリプレクサやダイプレクサの高域側のフィルタ装置として用いようとした場合には、通過帯域の低域側のインピーダンスが考慮されていないためインピーダンスが十分に高くなく、組み合わされる他のフィルタ装置へ流れるはずの通過帯域の信号を短絡してしまい、他のフィルタ装置へ信号が流れなくなってしまうというものであった。
【０００６】
そこで、このようなフィルタ装置には、一般的に、フィルタ装置よりアンテナ端子側へ移相ラインを挿入し、インピーダンスを変換する方法が用いられる。移相ラインを挿入し、フィルタ装置の位相を回転させることにより、通過帯域の低域側のインピーダンスを高インピーダンス（オープン側）とすることができ、トリプレクサやダイプレクサに組み合わせることが可能となる。
【０００７】
しかしながら、この移相ラインによる位相の調整は、波長に応じて移相ラインの長さを変えることで行なわれることから、１つの長さの移相ラインでは１つの周波数の位相の調整しかできないので、広帯域の周波数の位相を調整することが難しく、また低い周波数帯の位相を調整するには、長い移相ラインが必要となり、フィルタ装置が大きくなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のフィルタ装置は、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の下面に配置された接地電極と、前記積層体の第１の層間において平面視で横並びに整列された、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である２つの共振器電極と、前記積層体の第１の層間と前記接地電極との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて前記接地電極に対向するとともに、接続導体を介して２つの前記共振器電極のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極と、２つの前記共振器電極の間に前記共振器電極の長さ方向にわたって配置された、少なくとも前記第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに前記接地電極に電気的に接続されているシールド電極とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフィルタ装置によれば、２つの共振器電極の間に共振器電極の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに接地電極に電気的に接続されているシールド電極とを備えることから、シールド電極により２つの共振器電極が直接結合することを阻止して、共振器電極と短縮容量とから成る２つの共振器回路間の結合を、短縮容量電極によるエッジ結合だけにすることができ、共振器間が容量性で結合したものとなるので、通過帯域の低域側の減衰域のインピーダンスをオープン側に設定できる（高インピーダンスとすることができる）ようになる。移相ラインを設けることがないので、通過帯域の低域側の広い周波数域において減衰域の減衰量および減衰の急峻度を増すことができ、小型で、ダイプレクサのハイバンド側のフィルタ装置に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のフィルタ装置の実施の形態の一例を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すフィルタ装置の共振器電極、短縮容量電極、シールド電極および結合電極の位置を示す平面図であり、（ｂ）は、側面図である。
【図３】本発明のフィルタ装置の実施の形態の他の一例を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、図３に示すフィルタ装置の共振器電極、短縮容量電極、シールド電極および結合電極の位置を示す平面図であり、（ｂ）は、側面図である。
【図５】図１および図３に示すフィルタ装置を表す等価回路図である。
【図６】本発明のフィルタ装置の伝送特性およびインピーダンス特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】シールド電極がないフィルタ装置のインピーダンス特性のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のフィルタ装置について、添付の図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。図１〜図４において、１ａは誘電体層、１は誘電体層１ａが積層されてなる積層体、２は接地電極、３は共振器電極、４は短縮容量電極、５はシールド電極、５ａは平面シールド電極層、５ｂは貫通シールド電極、６は共振器電極３と短縮容量電極４とを接続する接続導体、７は入力電極、７ａは入力端子電極、８は出力電極、８ａは出力端子電極である。
【００１２】
図１および図３において、共振器電極３と短縮容量電極４とを接続する接続導体６を破線で示しているが、その他の貫通導体（例えば、入力電極７と入力端子電極７ａとを接続する導体）も同様に破線で示している。図２および図４は、本発明のフィルタ装置の共振器電極３、接地容量電極４、シールド電極５、接続導体６の位置関係ついて、（ａ）は平面視した場合を示し、（ｂ）は側面視した場合を示すものであり、いずれも入力電極７、入力端子電極７a、出力電極８および出力端子電極８ａは省略し、誘電体層１ａを透視して示している。
【００１３】
本発明のフィルタ装置は、図１〜図４に示す例のように、複数の誘電体層１ａが積層されてなる積層体１と、この積層体１の下面に配置された接地電極２と、積層体１の第１の層間において平面視で横並びに整列された、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である２つの共振器電極３・３と、積層体１の第１の層間と接地電極２との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて接地電極２に対向するとともに、接続導体６を介して２つの共振器電極３・３のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極４・４と、２つの共振器電極３・３の間に共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されるとともに接地電極２に電気的に接続されているシールド電極５とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
図１および図３に示す例では、積層体１の下面に接地電極２が形成され、下側の誘電体層１ａ・１ａ間に順次、短縮容量電極４、入力電極７および出力電極８、共振器電極３が形成され、積層体１の上面に入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａが形成されている。また、シールド電極５は入力電極７および出力電極８が形成された層間より、積層体１の上面まで形成されている。また、共振器電極３と短縮容量電極４は貫通導体６で接続され共振器回路を構成している。
【００１５】
図５は、図１および図３に示すフィルタ装置を簡易的に表す等価回路図である。図５において、11は共振器電極３から成る共振器、12は短縮容量電極４が接地電極２と対向することによって生じる短縮容量を表しており、13は短縮容量電極４が互いに側面でエッジ結合することによって生じる結合容量、14は入力電極７と共振器電極３が対向することによって生じる入力容量、15は出力電極８と共振器電極３が対向することにより生じる出力容量、16は入力端子電極７ａである入力端子、17は出力端子電極８ａである出力端子、18は共振器11と短縮容量12が接続されることにより形成される共振器回路である。
【００１６】
本発明のフィルタ装置によれば、２つの共振器電極３・３の間に共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置された、少なくとも第１の層間の上下の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されるとともに接地電極２に電気的に接続されているシールド電極５とを備えることから、シールド電極５により２つの共振器電極３・３が直接結合することを阻止して、共振器電極３と短縮容量４とからなる共振器回路18・18間の結合を、２つの短縮容量電極４によるエッジ結合だけにすることができ、共振器11・11間が容量性で結合したものとなるので、通過帯域の低域側の減衰域のインピーダンスをオープン側に設定できる（高インピーダンスとすることができる）ようになる。通過帯域の低域側の減衰域のインピーダンスをオープン側に設定するのに移相ラインを設けることがないので、通過帯域の低域側の広い周波数域において減衰域の減衰量および減衰の急峻度を増すことができ、小型で、ダイプレクサのハイバンド側のフィルタ装置に適したものとなる。
【００１７】
積層体１は、図１に示す例では、４層の誘電体層１ａが積層されて構成されているが、誘電体層１ａの層数は、各誘電体層１ａの厚みや比誘電率、接地電極２、共振器電極３、短縮容量電極４、シールド電極５、入力電極７および出力電極８といった各電極の配置等によって適宜変えることができる。例えば厚みの厚い誘電体層１ａとして、厚みの薄い誘電体層１ａを複数枚積層したものを用いてもよい。このようにすると、他の誘電体層１ａと同じ厚みのものを用いることが可能となり、使用する誘電体層１ａの厚みの種類を減らすことができるので、製造効率がよくなる。
【００１８】
接地電極２は、積層体１の下面の全面に形成され、共振器電極３・３の短絡端等と電気的に接続するための、積層体１の側面に形成される端面接地電極（図示しない）と接続される。
【００１９】
共振器電極３は、積層体１の１つの誘電体層１ａ・１ａ間に２つ形成されて、平面視で横並びに整列されており、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である。短絡端は、上記の端面接地電極で接地電極２に接続される。共振器電極３は、要求される特性（通過帯域周波数や通過帯域幅）に応じてその長さが適宜設定され、２つの長さは同じにする。例えば、通過周波数が2.4ＧＨｚである場合には、小型化の観点より共振器電極３・３の長さは波長の１／４以下（電気長で31ｍｍ以下）とすればよい。共振器電極３・３の形状は特に制限はなく、長方形あるいは楕円形状や長円形状等の細長い帯状であり、通常は図１〜図４に示す例のような長方形状である。２つの共振器電極３・３の間隔は、その間にシールド電極５を形成することができる間隔であればよい。
【００２０】
短縮容量電極４は、接地電極２と対向し短縮容量12を形成するとともに、短縮容量電極４同士がエッジ結合し結合容量13が得られるような形状になるように適宜配置される。短縮容量電極４を共振器電極３の長さ方向に長くすると大きなエッジ結合が得られ、大きな結合容量13が得られるものとなる。安定したエッジ結合を得るには、２つの短縮容量電極４・４の互いに対向する部分が平行な辺であるものがよく、大きなエッジ結合を得るためには、細長い帯状の形状であるのがよい。２つの短縮容量電極４・４間の距離は、これらの間に必要なエッジ結合量に応じて、また２つの短縮容量電極４・４の長さによって適宜設定される。２つの短縮容量電極４・４間の距離が小さい方が、フィルタ装置をより小型にすることができ、また短い短縮容量電極４でも大きなエッジ結合が得られるが、短縮容量電極４・４間の距離は、形成性を考慮すると0.05ｍｍ程度以上であるのがよい。
【００２１】
短縮容量電極４と共振器電極３との接続は、その間に位置する誘電体層１ａを貫通する貫通導体で形成される接続導体６によって行なわれる。このとき、例えば、図１〜図４に示す例のように、短縮容量電極４が長方形状であるときには、エッジ結合する側の辺と対向する辺に近い側に接続導体６を接続すると、２つの短縮容量電極４・４をより近づけて配置することができ、フィルタ装置を小型にしてもより大きなエッジ結合を得ることができるのでよい。この場合は、図２および図４に示す例のように、短縮容量電極４のエッジ結合する部分は、平面視してシールド電極５と重なって下側に位置するようになる。
【００２２】
シールド電極５は、２つの共振器電極３・３同士の磁界結合を妨げるように、平面視して共振器電極３・３間に、共振器電極３・３の長さ方向にわたって配置され、接地電極２に電気的に接続されている。共振器電極３・３の長さ方向にわたってとは、２つの共振器電極３・３の間にはシールド電極５が位置するようにということであり、より具体的には、共振器電極３の長さ以上の長さを有するシールド電極５が、その長さ方向の端部が、２つの共振器電極３・３の間の長さ方向の端部と同じか、共振器電極３・３の端部から突出するように配置するということである。図１〜図４に示す例では、共振器電極３・３の短絡端側では、シールド電極５は共振器電極３・３とともに同じ端面接地電極に接続されるので、シールド電極５の長さ方向の端部は共振器電極３・３の端部と揃った位置にある。一方、共振器電極３・３の開放端側では、シールド電極５の長さ方向の端部は、平面視で共振器電極３・３の端部より突出している。このように、シールド電極５の長さ方向の端部が平面視で共振器電極３・３の端部より突出していると、２つの共振器電極３・３同士の磁界結合を妨げる効果がより大きくなるので好ましいが、この突出を大きくするとフィルタ装置が大型化してしまう。２つの共振器電極３・３同士の磁界結合は、シールド電極５の平面視での共振器電極３・３の端部からの突出長さが共振器電極３・３の幅以上であれば、ほとんど妨げることができる。
【００２３】
また、シールド電極５は、誘電体層１ａの積層方向には、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間の上下の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成される。図１に示す例では、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間の上下１層の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されており、図３に示す例では、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間の上１層、および下２層の誘電体層１ａ・１ａを貫通して形成されている。２つの共振器電極３・３同士の磁界結合を妨げるためには、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間から上方および下方への長さが長いのが好ましいが、シールド電極５の誘電体層１ａの積層方向の長さを大きくするとフィルタ装置が大型化してしまう。２つの共振器電極３・３同士の磁界結合は、シールド電極５が、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間から上下方向へ、共振器電極３・３間の距離以上の長さ延びていればよい。図１および図３に示す例では、シールド電極５は、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間より上方は、いずれも積層体１の上面まで形成されている。このとき、積層体１の上面より上には誘電体層１ａがなく、そこの比誘電率は小さい（通常は空気なので比誘電率は１）ことから、シールド電極５の上方で２つの共振器電極３・３同士が結合し難くなるので、２つの共振器電極３・３が配置された誘電体層１ａ・１ａ間より上方のシールド電極５の長さが共振器電極３・３間の距離より短くても構わない。
【００２４】
シールド電極５の幅（２つの共振器電極３・３を結ぶ方向の長さ）は、大きくなると２つの共振器電極３・３間の距離が大きくなってこれらの間の結合が小さくなるが、上記のような大きさのシールド電極５が接地電極２に接続された導体が２つの共振器電極３・３間にあれば効果は得られるので、フィルタ装置を小型化するためにはより小さい方が好ましい。
【００２５】
シールド電極５は、図１に示す例のように、板状のものであってもよいし、図３に示す例のように、誘電体層１ａ・１ａ間に形成された平面シールド電極５ａと複数の平面シールド電極層５ａ・５ａ間の誘電体層１ａを貫通して平面シールド電極層５ａ・５ａ間を接続する貫通シールド電極５ｂとから成るものであってもよい。シールド電極５が平面シールド電極層５ａ・５ａと貫通シールド電極５ｂとから成る場合は、上下２つの平面シールド電極層５ａ・５ａ間に複数の貫通シールド電極５ｂが並べて形成される。この貫通シールド電極５ｂの間隔が、シールド効果を得たい周波数の波長の長さの１／４以下であれば、貫通シールド電極５ｂ・５ｂ間を通って２つの共振器電極３・３が磁界結合することがない。フィルタ装置による通過周波数の奇数倍の周波数で共振器回路18の結合が強くなるため、シールド効果を得たい周波数は通過周波数の奇数倍に設定するとよく、通常は通過周波数の３倍に設定すれば十分なシールド効果が得られる。具体的には、フィルタ装置による通過周波数が2.4ＧＨｚである場合には、シールド効果を得たい周波数は7.2ＧＨｚであり、貫通シールド電極５ｂ・５ｂの間隔をその波長の１／４以下（電気長で10.4ｍｍ以下）とすればよい。
【００２６】
入力電極７および出力電極８は、図１および図３に示す例では、共振器電極３と短縮容量電極４との間に配置され、共振器電極３と対向することにより、それぞれ入力容量14、出力容量15を形成している。共振器電極３より上で誘電体層１ａを挟んで共振器電極３と対向することにより、入力容量14、出力容量15を形成してもよい。あるいは、入力電極７および出力電極８は、共振器電極３と対向せずに、短縮容量電極４と対向し、入力容量14、出力容量15を形成してもよい。入力電極７、出力電極８の形状や大きさは、誘電体層１ａの厚みおよび比誘電率によって、必要な入力容量14および出力容量15に応じて適宜設定される。
【００２７】
誘電体層１ａとしては、例えば、アルミナ，ムライト，窒化アルミニウム，ＢａＯ−ＴｉＯ２系，ＣａＯ−ＴｉＯ２系，ＭｇＯ−ＴｉＯ２系およびガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂：ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂：ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の有機樹脂材料が用いられる。これらの材料による誘電体層１ａの形状や寸法（厚みや幅，長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。セラミック材料の場合は、より高周波の信号を伝送することが可能な、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の低抵抗金属からなる導体材料と同時焼成が可能な低温焼成セラミックスが好ましい。
【００２８】
接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａは、誘電体層１ａがセラミック材料からなる場合は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｏ−Ｍｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属を主成分とするメタライズ層により形成される。また、誘電体層１ａが樹脂系材料からなる場合は、厚膜印刷法，各種の薄膜形成方法，めっき法あるいは箔転写法等によって形成した金属層や、このような金属層上にめっき層を形成したもの、例えばＣｕ層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層またはＣｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの，ＴａＮ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの，Ｎｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの等が挙げられる。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００２９】
接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの形成は、周知の方法を用いればよい。例えば誘電体層１ａがガラスセラミックスから成る場合であれば、まずそれら誘電体層１ａとなるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、グリーンシート上にスクリーン印刷法によってＡｇ等の導体ペーストを所定形状で印刷塗布して、接地電極２、共振器電極３、短縮容量電極４、シールド電極５、入力電極７、出力電極８、入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの各電極パターンを形成する。次に、これらの電極パターンが形成されたグリーンシートを重ねて圧着するなどして積層体を作製し、この積層体を850〜1000℃で焼成することによって形成する。その後、外表面に露出している電極上には、ＮｉめっきおよびＡｕめっき等のめっき皮膜を形成する。誘電体層１ａが有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば有機樹脂シート上に接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの各電極パターン形状に加工したＣｕ箔を転写し、Ｃｕ箔が転写された有機樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。
【００３０】
接続導体６，貫通シールド電極５ｂおよびその他の貫通導体は、誘電体層１ａがガラスセラミックス等のセラミックスから成る場合には、例えば前述の製造方法において接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，平面シールド電極５ａ，接続導体６，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａの各電極パターンを形成する前に、グリーンシートに金型加工やレーザー加工によってあらかじめ形成しておいた貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填することで形成することがでる。誘電体層１ａが樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したりすればよい。
【００３１】
シールド電極５が図１および図２に示す例のような、複数の誘電体層１ａを貫通する板状のものである場合は、金型加工やレーザー加工によってグリーンシートにシールド電極５の平面視の形状の貫通孔を設けておき、貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填することで形成することがでる。貫通孔を充填せずに貫通孔の内面に導体ペーストを塗布して中空の板状としてもシールド電極５として機能する。あるいは、この貫通孔に金属製の板材を嵌め込んでもよい。金属製の板材は積層体の貫通孔に嵌め込んでもよいし、焼成後の貫通孔に嵌め込んでもよい。接着剤やろう材で貫通孔内に固定するようにする。そのため、ろう材で接続できるように貫通孔の内面に積層体の貫通孔の内面に導体ペーストを塗布して導体層を形成しておくのがよい。
【００３２】
端面導体は、例えば接地電極２，共振器電極３・３およびシールド電極５を端面に露出させたグリーンシート積層体を形成した後、同様の導体ペーストをグリーンシート積層体の側面に印刷することによって形成することができる。また、端面導体は、グリーンシートに貫通孔を形成しておき、接地電極２，共振器電極３・３およびシールド電極５をこの貫通孔に接するように形成した後、グリーンシートの積層前または積層後に導体ペーストを貫通孔の内面に印刷し、または貫通孔に充填して、貫通孔の部分で切断することによっても形成することができる。誘電体層１ａが樹脂系材料から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したり、薄膜法等によって側面導体を形成したりすればよい。
【００３３】
このような本発明のフィルタ装置は、具体的には、無線ＬＡＮのＩＥＥＥ802.11.ｂ／ｇ（2.4〜2.45ＧＨｚ）のシステムと、携帯電話（0.88〜2.2ＧＨｚ）のダイプレクサのハイバンド側（無線ＬＡＮのＩＥＥＥ802.11.ｂ／ｇのシステム）側に用いられるフィルタ装置であれば、図３に示すような形態の場合は、例えば誘電体層１ａとして比誘電率が9.4のガラスセラミックスを用い、接地電極２，共振器電極３，短縮容量電極４，シールド電極５，接続導体６，入力電極７，出力電極８，入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａにＡｇメタライズを用いることにより得られる。比誘電率が9.4のガラスセラミックスは、例えば、ガラス成分としてＰｂＯ，Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯおよびアルカリ土類金属酸化物を主成分とする結晶化ガラスが50質量％と、フィラー成分としてアルミナが50質量％とからなるものを用いればよい。
【００３４】
このとき、誘電体層１ａは、積層体１の下面の接地電極２より上面に向かって順次、0.1ｍｍ、0.4ｍｍ、0.4ｍｍ、0.025ｍｍ、0.075ｍｍの順で積層される。接地電極２の寸法は、3.8ｍｍ×1.5ｍｍとし、積層体１の１側面の全面に形成される端面導体と接続される。共振器電極３の寸法は3.6ｍｍ×1.5ｍｍでシールド電極５から幅方向へ0.2ｍｍ離れた位置に配置され（0.55ｍｍの間隔を設けて配置され）短絡端側が端面接地電極に接続されており、短縮容量電極４の寸法は2.29ｍｍ×0.4ｍｍで間隔は0.07ｍｍであり、直径0.1ｍｍの接続導体６にて共振器電極３の開放端側で接続される。シールド電極５を構成する４つの平面シールド電極５ａの寸法は3.8ｍｍ×0.15ｍｍであり、それぞれの間は、平面シールド電極５ａの一端から0.1ｍｍの位置から他端へ0.6ｍｍの間隔で６つの直径0.1ｍｍの貫通シールド電極５ｂを配置して接続される。入力電極７および出力電極８は、0.8ｍｍ×0.125ｍｍの主導体部に0.15ｍｍ×0.15ｍｍの接続導体部を接続したものであり、主導体部が共振器電極３の開放端側から0.25ｍｍの位置に対向するように配置され、それぞれの接続導体部は積層体１の上面に配置された入力端子電極７ａおよび出力端子電極８ａに直径0.1ｍｍの貫通導体でそれぞれ接続される。
【００３５】
このような例の本発明のフィルタ装置のフィルタ特性は、図６の線図に示すようなものとなる。図６（ａ）は伝送特性を示し、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を示す。図６（ｂ）は、フィルタ装置の0.88ＧＨｚ〜2.2ＧＨｚまでの入力インピーダンス特性を50Ωで正規化したスミスチャート上に示すものである。また、図７は、本発明のフィルタ装置に対してシールド電極５がない例の入力インピーダンス特性を同様のスミスチャート上に示したものである。
【００３６】
図６（ａ）より、ダイプレクサのハイバンド側に用いたときに要求される通過帯域（2.4ＧＨｚ〜2.45ＧＨｚ）の低域側に十分な減衰特性が得られていることがわかる。また、図６（ｂ）と図７とを比較すると、0.88ＧＨｚ〜2.2ＧＨｚの位相は、図７に示すシールド電極を有さないフィルタ装置では−101度〜−34度であるのに対して、図６（ｂ）の本発明のフィルタ装置では−79度〜−23度となっており、シールド電極５によって位相がよりオープン側（０度側）になるとともに、帯域内の位相差も小さくなっていることが分かる。
【００３７】
このような結果から、本発明のフィルタ装置は、移相ラインを設けていなくても通過帯域の低域側のインピーダンスが高く（オープン側に）なっており、移相ラインを設けていないことで通過帯域の低域側の広い周波数域において十分な減衰特性が得られ、ダイプレクサのハイバンド側に用いるのに最適な特性となっているといえる。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・積層体
１ａ・・・誘電体層
２・・・接地電極
３・・・共振器電極
４・・・短縮容量電極
５・・・シールド電極
５ａ・・・平面シールド電極
５ｂ・・・貫通シールド電極
６・・・接続導体
７・・・入力電極
７ａ・・・入力端子電極
８・・・出力電極
８ａ・・・出力端子電極
11・・・共振器
12・・・短縮容量
13・・・結合容量
14・・・入力容量
15・・・出力容量
16・・・入力端子
17・・・出力端子
18・・・共振器回路
【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、
該積層体の下面に配置された接地電極と、
前記積層体の第１の層間において平面視で横並びに整列された、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である２つの共振器電極と、
前記積層体の第１の層間と前記接地電極との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて前記接地電極に対向するとともに、接続導体を介して２つの前記共振器電極のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極と、
２つの前記共振器電極の間に前記共振器電極の長さ方向にわたって配置された、少なくとも前記第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに前記接地電極に電気的に接続されているシールド電極と
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、
該積層体の下面に配置された接地電極と、
前記積層体の第１の層間において平面視で横並びに整列された、それぞれ一方端が短絡端で他方端が開放端である２つの共振器電極と、
前記積層体の第１の層間と前記接地電極との間の第２の層間において互いに側面で容量結合するように平面視で横並びに整列されて前記接地電極に対向するとともに、接続導体を介して２つの前記共振器電極のそれぞれの開放端に接続された２つの短縮容量電極と、
２つの前記共振器電極の間に前記共振器電極の長さ方向にわたって配置された、少なくとも前記第１の層間の上下の層を貫通して形成されるとともに前記接地電極に電気的に接続されているシールド電極と
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１４６０１（Ｐ２０１１−１１４６０１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９５１４（Ｐ２００９−２６９５１４）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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