JP4972041B2

JP4972041B2 - フィルタ

Info

Publication number: JP4972041B2
Application number: JP2008166210A
Authority: JP
Inventors: 敦諏訪
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: JP2010010931A

Description

本発明は、インターディジタル型のフィルタに関するものである。

図６は、従来のフィルタの構成を示しており、このフィルタは、表面に接地導体２ａを載置した誘電体基板１ａの裏面に薄膜状の導体部３０を形成し、誘電体基板１ｂが、その裏面を誘電体基板１ａの裏面に対向させて導体部３０上に載置され、誘電体基板１ｂの表面に接地導体２ｂを載置したストリップ線路構造を有する。ここで、誘電体基板１ａ，１ｂで誘電体基板１を構成しており、導体部３０は、誘電体基板１内で接地導体２ａ，２ｂに対して平行に形成されている。

薄膜状の導体部３０は、誘電体基板１ａ，１ｂの間で接地導体２ａ，２ｂの面に対して平行な面上に形成された矩形状の導体片３１〜３４で構成され、導体片３１〜３４は、導体片の幅方向で所定の間隔毎に並設されている。並設方向で隣り合う導体片３１〜３４は互いに電磁結合によって結合し、並設方向の一端の導体片３１からは給電部４が延設され、並設方向の他端の導体片３４からは出力部５が延設されている。

そして、導体片３１〜３４は、その並設方向に直交する導体片の長さ方向のいずれかの端部に接地用スルーホール６を設けており、導体片３１〜３４は接地用スルーホール６を介して接地導体２ａ，２ｂに電気的に接続している。導体片３１〜３４は、隣り合う導体片とは逆の端部に接地用スルーホール６を形成しており、例えば、導体片３１が一方の端部に接地用スルーホール６を形成すれば、導体片３２は他方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３３は一方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３４は他方の端部に接地用スルーホール６を形成する。また、導体片３１〜３４の接地用スルーホール６を設けていない端部は開放されている。

この導体片３１〜３４は共振器として動作し、隣り合う導体片とインターディジタル型に配置されて互いに電磁結合させることにより、給電部４の入力に対する出力部５の出力が所定の周波数帯域のみ通過するバンドパスフィルタを構成している。

図７は導体片３（以後、導体片３１〜３４を区別しない場合は導体片３と称す）の詳細図を示しており、導体片３の各寸法と特性の関係について説明する。矩形状の導体片３の長さ、幅、隣り合う導体片とのギャップをそれぞれＬ，Ｗ，Ｇとすると、長さＬはバンドパスフィルタの中心周波数ｆ０を決定し、幅ＷとギャップＧは通過周波数の帯域幅Ｂ１を決定する。
（例えば、特許文献１参照）
特公昭６１−１９１２２号公報

上記従来技術によるバンドパスフィルタの通過特性を図８に示す。図８の横軸は周波数、縦軸は減衰量であり、中心周波数ｆ０＝４ＧＨｚの周辺を本来の通過帯域Ｂ１とするバンドパスフィルタの特性を示している。しかしながら、高域の８〜９ＧＨｚにも減衰量が十分に確保されていない帯域Ｂ１１が発生している。

一般にバンドパスフィルタには急峻なスカート特性、本来の通過帯域Ｂ１における低損失特性、非通過帯域での十分な減衰量が求められる。しかし、図６に示す従来技術のバンドパスフィルタでは、図８に示すように、中心周波数ｆ０（＝４ＧＨｚ）周辺に本来の通過帯域Ｂ１があるものの、減衰量が確保されなければならない高域の８〜９ＧＨｚ周辺の帯域Ｂ１１での減衰量が十分に確保されておらず、バンドパスフィルタの特性としては十分なものではなく、使用条件が制限されていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、本来の通過帯域よりも高域における減衰量を十分に確保できるフィルタを提供することにある。

請求項１の発明は、両面に接地導体を備えた誘電体板と、誘電体板内で接地導体に対して平行に形成された面上に並設されて、互いに電磁結合によって結合した複数の導体片と、複数の導体片のうち並設方向の一端の導体片に形成された給電部と、複数の導体片のうち並設方向の他端の導体片に形成された出力部と、各導体片の前記並設方向に対する直交方向の両端部のうち、隣り合う導体片とは逆の端部に形成されて、各導体片を誘電体板の両面の接地導体に接続する第１の接地結合部とを設けたフィルタにおいて、互いに隣り合う各導体片の少なくとも一方の導体片は、前記並設方向における当該導体片の幅の略中央であって、且つ互いに隣り合う各導体片の第１の接地結合部を結ぶ線の中央近傍において、誘電体板の両面の接地導体を互いに接続する第２の接地結合部を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、両面の接地導体を接続する第２の接地結合部を導体片に配置することで、接地結合部間の距離を従来に比べて短くして、両面の接地導体の電位の安定化を図り、本来の通過帯域よりも高域における減衰量を十分に確保できる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第２の接地結合部は、前記導体片を貫通して設けられることを特徴とする。

この発明によれば、ロスが少なくなる。

請求項３の発明は、請求項１または２において、複数の導体片のうち前記並設方向の一端および他端の各導体片は、第２の接地結合部を設けず、前記給電部および出力部を当該導体片上に形成することを特徴とする。

この発明によれば、減衰量が増大する高域の減衰極がより低域にシフトして、バンドパスフィルタの急峻なスカート特性を実現できる、さらには、フィルタの小型化を図ることができる。

以上説明したように、本発明では、本来の通過帯域よりも高域における減衰量を十分に確保できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態のフィルタの構成を示しており、このフィルタは、表面に接地導体２ａを載置した誘電体基板１ａの裏面に薄膜状の導体部３０を形成し、誘電体基板１ｂが、その裏面を誘電体基板１ａの裏面に対向させて導体部３０上に載置され、誘電体基板１ｂの表面に接地導体２ｂを載置したストリップ線路構造を有する。ここで、誘電体基板１ａ，１ｂで誘電体基板１を構成しており、導体部３０は、誘電体基板１内で接地導体２ａ，２ｂに対して平行に形成されている。

そして、導体片３１〜３４は、その並設方向に直交する導体片の長さ方向のいずれかの端部に接地用スルーホール６（第１の接地結合部）を設けており、接地用スルーホール６は、誘電体基板１ａ，１ｂ内を挿通して接地導体２ａ，２ｂに接続し、導体片３１〜３４は接地用スルーホール６を介して接地導体２ａ，２ｂに電気的に接続している。導体片３１〜３４は、隣り合う導体片とは逆の端部に接地用スルーホール６を形成しており、例えば、導体片３１が一方の端部に接地用スルーホール６を形成すれば、導体片３２は他方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３３は一方の端部に接地用スルーホール６を形成し、導体片３４は他方の端部に接地用スルーホール６を形成する。また、導体片３１〜３４の接地用スルーホール６を設けていない端部は開放されている。

図２は導体片３（以後、導体片３１〜３４を区別しない場合は導体片３と称す）の詳細図を示しており、導体片３の各寸法と特性の関係について説明する。矩形状の導体片３の長さ、幅、隣り合う導体片とのギャップをそれぞれＬ，Ｗ，Ｇとすると、長さＬはバンドパスフィルタの中心周波数ｆ０を決定し、幅ＷとギャップＧは通過周波数の帯域幅Ｂ１を決定する。

さらに従来例との差異として、本実施形態の導体片３は、その略中央（長さＬおよび幅Ｗの略中央）に孔８を穿設し、その孔８を貫通して上下の接地導体２ａ，２ｂを接続する接地用スルーホール７（第２の接地結合部）を配置しており（接地用スルーホール７は、導体片２の幅Ｗの略中央であって、且つ後述する間隔Ｐ１の中央近傍に設けられればよい）、接地用スルーホール７は、誘電体基板１ａ，１ｂ内を挿通して接地導体２ａ，２ｂに接続し、接地導体２ａ，２ｂは、接地用スルーホール７を介して互いに電気的に接続している。しかし、導体片３は、接地用スルーホール７の周囲に孔８を形成しており、導体片３とスルーホール７とは電気的に絶縁状態となる。

本実施形態のフィルタは、導体片３の長さＬを１／４波長とする周波数を中心周波数ｆ０とし導体片３の幅ＷおよびギャップＧで帯域幅Ｂ１を決定することで、例えば４ＧＨｚを中心周波数ｆ０とする通過帯域Ｂ１を有するバンドパスフィルタを構成する。バンドパスフィルタに求められる特性の１つに、通過帯域Ｂ１外での十分な減衰量を確保することが挙げられるが、図８に示す従来の特性では８〜９ＧＨｚ付近の減衰量が十分ではなかった。この減衰量の悪化の要因は、図７に示す従来の導体片３において、互いに隣り合う導体片３の端部に設けた接地用スルーホール６の間隔Ｐ１である。

高周波回路において、ある周波数に対して接地導体２ａ，２ｂの電位を固定するためには、当該周波数の１／４波長以下の間隔で接地用スルーホールを設け、これらの接地用スルーホールによって上下の接地導体２ａ，２ｂを接続することが望ましいと言われている。しかし、図６、図７に示す従来のフィルタでは、導体片３の互いに同方向の端部に設けた接地用スルーホール６が、導体片３の幅Ｗ＋ギャップＧの２倍の比較的短い間隔で上下の接地導体２ａ，２ｂを接続しているが、導体片３の互いに逆方向の端部に設けた接地用スルーホール６（すなわち、隣り合って並設された各導体片３に設けた接地用スルーホール６）は、図７に示す間隔Ｐ１で上下の接地導体２ａ，２ｂを接続している。

この隣り合う導体片３の接地用スルーホール６の間隔Ｐ１は、導体片３の長さＬに略等しいことから、本来の通過帯域Ｂ１の中心周波数ｆ０の約１／４波長となり、通過帯域Ｂ１に対して接地導体２ａ，２ｂの電位は安定している。しかし、図８に示す帯域Ｂ１１の周波数８〜９ＧＨｚに対しては接地導体２ａ，２ｂの電位の固定が不十分であり、接地導体２ａ，２ｂの電位の不安定化の要因となっている。すなわち、この間隔Ｐ１は、図８に示す帯域Ｂ１１の周波数８〜９ＧＨｚにおける波長の約１／２であり、間隔Ｐ１を約１／２波長とする周波数で、互いに隣り合う導体片３の接地用スルーホール６間で共振が起こり、従来のフィルタでは、周波数８〜９ＧＨｚにおける減衰量が悪化しているのである。

このように、図６、図７に示す従来のフィルタでは、隣り合う導体片３の接地用スルーホール６の間隔Ｐ１を約１／２波長とする周波数で共振が発生し、本来非通過帯域となるべき帯域Ｂ１１で減衰量が悪化していた。この減衰量の悪化を改善するにはより狭い間隔（帯域Ｂ１１の１／４波長未満が望ましい）で接地用スルーホールを配置し、接地導体２ａ，２ｂの電位を安定化させる必要がある。

そこで本実施形態では、図１，図２に示すように導体片３の中央近傍に孔８を穿設し、その孔８を貫通するように上下の接地導体２ａ，２ｂを接続する接地用スルーホール７を配置することで、接地用スルーホール間の距離を従来に比べて短くしている。これにより本来の通過帯域Ｂ１より高域においても、上下の接地導体２ａ，２ｂの電位の安定化を図ることができる。また、高周波電流は導体片３の端部に沿って分布するため、導体片３の中央近傍に孔８を設けてもバンドパスフィルタの特性には大きな影響を与えない。

図２において、Ｐ１は、互いに隣り合う導体片３の端部に設けた接地用スルーホール６の間隔であり、Ｐ２は、各導体片３の接地用スルーホール６，７の間隔であり、Ｐ３は、互いに隣り合う導体片３の略中央に設けた接地用スルーホール７の間隔である。そして、各間隔Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、導体片３の長さＬ、幅Ｗ、ギャップＧを用いて、
Ｐ１＝√｛（Ｗ＋Ｇ）^２＋Ｌ^２｝
Ｐ２＝Ｌ／２
Ｐ３＝Ｗ＋Ｇ
と表され、例えば、Ｌ＝８ｍｍ、Ｗ＝３ｍｍ、Ｇ＝１ｍｍとするとＰ１＝８．９ｍｍ、Ｐ２＝４．０ｍｍ、Ｐ３＝４．０ｍｍとなる。

上述の図８に示す帯域Ｂ１１における減衰量の悪化は、間隔Ｐ１を１／２波長とする高域の周波数近辺で発生していた。本実施形態の構成によると、導体片３の長さＬが通過帯域Ｂ１の中心周波数ｆ０の１／４波長に等しく、間隔Ｐ１が帯域Ｂ１１の１／２波長に等しく、さらに間隔Ｐ１が導体片３の長さＬに略等しいことから、
Ｐ２≦１／２・Ｐ１≒帯域Ｂ１１の周波数の１／４波長
Ｐ３＜１／２・Ｐ１≒帯域Ｂ１１の周波数の１／４波長
となる。したがって、接地用スルーホール６，７によって、帯域Ｂ１１の周波数の１／４波長以下の間隔Ｐ２，Ｐ３で、上下の接地導体２ａ，２ｂの電位を固定することができる。このため本実施形態では、高域における減衰量の悪化は発生しない。

図３は本実施形態のフィルタの通過特性を示しており、従来は発生していた８〜９ＧＨｚ付近の高域の通過帯域Ｂ１１における減衰量の悪化が見られず（図８参照）、中心周波数ｆ０（＝４ＧＨｚ）とする通過帯域Ｂ１以外の周波数では十分な減衰量が確保されていることが分かる。

このように本実施形態では、導体片３の中央近傍に上下の接地導体２ａ，２ｂを接続する接地用スルーホール７を配置することで、帯域Ｂ１１の周波数の１／４波長以下の間隔で接地用スルーホール６，７を配置し、上述の高域における減衰量の悪化を抑制している。

なお、各導体片３の接地用スルーホール７は、互いに隣り合う各導体片３の少なくとも一方に設けておれば、上記同様の効果を得ることができる（例えば図１において、導体片３１，３３のみに接地用スルーホール７を設け、導体片３２，３４には接地用スルーホール７を設けない）。

（実施形態２）
図４は、本実施形態のフィルタの構成の一部を示しており、実施形態１の導体片３１から延設した給電部４の代わりに給電部４ａを形成し、導体片３４から延設した出力部５の代わりに出力部５ａを形成した点が実施形態１と異なる。

導体片３１は、接地用スルーホール７が形成されず、略中央に給電部４ａが形成されており、導体片３４は、接地用スルーホール７が形成されず、略中央に給電部５ａが形成されている。

このように、導体片３１，３４の接地用スルーホール７をなくし、給電部４ａ、給電部５ａを導体片３１，３４に設けたことで、図５に示すように実施形態１と同様に高域での不要な共振を防止して、高域の帯域Ｂ１１における減衰量の悪化を防止するとともに、減衰量が増大する減衰極Ａ１がより低域にシフトして、バンドパスフィルタの急峻なスカート特性を実現できる。

さらには、給電部４ａ、出力部５ａを導体片３内に形成することで、フィルタの小型化を図ることができる。

実施形態１のフィルタの構成を示す一部分解斜視図である。同上の導体片の構成を示す平面図である。同上の減衰特性を示す図である。実施形態２のフィルタの一部構成を示す斜視図である。同上の減衰特性を示す図である。従来のフィルタの構成を示す一部分解斜視図である。同上の導体片の構成を示す平面図である。同上の減衰特性を示す図である。

符号の説明

１（１ａ，１ｂ）誘電体基板
２ａ，２ｂ接地導体
３０導体部
３（３１〜３４）導体片
４給電部
５出力部
６接地用スルーホール
７接地用スルーホール

Claims

両面に接地導体を備えた誘電体板と、
誘電体板内で接地導体に対して平行に形成された面上に並設されて、互いに電磁結合によって結合した複数の導体片と、
複数の導体片のうち並設方向の一端の導体片に形成された給電部と、
複数の導体片のうち並設方向の他端の導体片に形成された出力部と、
各導体片の前記並設方向に対する直交方向の両端部のうち、隣り合う導体片とは逆の端部に形成されて、各導体片を誘電体板の両面の接地導体に接続する第１の接地結合部とを設けたフィルタにおいて、
互いに隣り合う各導体片の少なくとも一方の導体片は、前記並設方向における当該導体片の幅の略中央であって、且つ互いに隣り合う各導体片の第１の接地結合部を結ぶ線の中央近傍において、誘電体板の両面の接地導体を互いに接続する第２の接地結合部を設けたことを特徴とするフィルタ。
前記第２の接地結合部は、前記導体片を貫通して設けられることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
複数の導体片のうち前記並設方向の一端および他端の各導体片は、第２の接地結合部を設けず、前記給電部および出力部を当該導体片上に形成することを特徴とする請求項１または２記載のフィルタ。