Bandpass filter

阅读:309发布:2024-01-17

专利汇可以提供Bandpass filter专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small, low-cost bandpass filter that eliminates the need for external elements such as capacitors, obtains a sufficient attenuation at a high frequency, and is galvanically ungrounded.SOLUTION: As lumped constant elements formed on a substrate, two inductors 30 and 32 producing mutual inductance and four capacitors 40, 42, 44, and 46 formed on respective terminal ends of the two inductors 30 and 32 are formed on a first metal foil layer. Also, a second metal foil layer as a GND layer is formed on the substrate. Via holes 70 that connect the first metal foil layer and the second metal foil layer are formed between two opposing pairs of the capacitors 40 and 44 and the capacitors 42 and 46 formed on the respective terminal ends of the two inductors 30 and 32.,下面是Bandpass filter专利的具体信息内容。

  • 基板上の金属パターンで形成した集中定数素子である容量性素子と誘導性素子を用いて、前記基板上に構成したバンドパスフィルタであって、
    前記基板上に形成した集中定数素子が直流的にも機械的にも接地されていないことを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 請求項1に記載のバンドパスフィルタにおいて、
    前記基板上に形成した第1金属箔層と、
    前記第1金属箔層と異なる層にGND層である第2金属箔層と、
    を備え、
    前記第1金属箔層には、
    相互インダクタンスを構成する2つのインダクタと、
    前記2つのインダクタの両端に形成された4つのコンデンサとが形成され、
    前記第1金属箔層に形成された、相互インダクタンスを構成する前記2つのインダクタの両端に形成された、前記2つのインダクタンス間の空隙を隔てて相対する各2つのコンデンサの間に、前記第2金属箔層に接続されたビアホールが形成されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 請求項2に記載のバンドパスフィルタにおいて、
    前記相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ及び前記2つのインダクタの両端に形成された4つのコンデンサは、
    前記第1金属箔層上において前記相互インダクタンスを構成する2つのインダクタの中心線及びそれに直交する方向に線対称に配置されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 請求項2又は請求項3に記載のバンドパスフィルタにおいて、
    前記2つのインダクタ及び前記4つのコンデンサの周辺に、前記2つのインダクタ及び前記4つのコンデンサと空隙により分離されたGND層が形成されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 請求項2又は請求項3に記載のバンドパスフィルタにおいて、
    前記第1金属箔層に形成された相互インダクタンスを構成する前記2つのインダクタの両端に形成された各2つのコンデンサは、
    前記2つのインダクタとの各接続点から一定の半径の扇形状に形成されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタにおいて、
    前記相互インダクタンスを構成する2つのインダクタのうち一方のインダクタ及び該インダクタに接続されている前記2つのコンデンサの間の第1位置に第1外部機器を接続し、該第1外部機器から電気信号を入力するための入力部と、
    前記相互インダクタンスを構成する2つのインダクタのうち他方のインダクタ及び該インダクタに接続されている前記2つのコンデンサの間の第2位置に第2外部機器を接続し、該第2外部機器へ電気信号を出力するための出力部と、
    を備え、
    前記第1位置は、接続された前記第1外部機器との間のインピーダンス整合をとることができる位置であり、
    前記第2位置は、接続された前記第2外部機器との間のインピーダンス整合をとることができる位置であることを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタにおいて、
    前記インダクタは、メアンダ状に形成されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
  • 说明书全文

    本発明は、高周波、特にマイクロ波帯において好適なバンドパスフィルタに関する。

    従来、マイクロ波帯で実際に多用されている公知のバンドパスフィルタの等価回路を図2に示す。 この等価回路では、入端子90側にはコンデンサC1とインダクタL1によって第1の並列共振回路が構成され、出力端子92側には、インダクタL2とコンデンサC2によって第2の並列共振回路が構成される。

    第1及び第2の並列共振回路は、相互誘導係数Mによって、いわばトランスのように結合する。 このため、入力端子90のマイクロ波信号は、第1及び第2の並列共振回路による並列共振作用を受けつつ出力端子92に導かれることにより、必要な周波数信号のみが伝達されるバンドパスフィルタ動作が得られる。

    このような等価回路で示されるバンドパスフィルタを公知のマイクロ波帯の分布定数回路で構成したものとして図3に示すものがある。 このバンドパスフィルタは、プリント基板上にλ/2(λは電磁波の波長)の長さのマイクロストリップライン94(又はストリップライン)を多段に形成した構成となっている。

    また、マイクロ波帯のバンドパスフィルタとして、電磁結合状態となるように配置された第1及び第2分布定数回路、第1分布定数回路の等価インダクタと並列共振回路を構成する第1コンデンサ及び第2分布定数回路の等価インダクタと並列共振回路を構成する第2コンデンサを含む副同調回路を1段以上備えたバンドパスフィルタがある。

    このようなバンドパスフィルタでは、急峻なフィルタ特性、安価なコスト、設計の容易さ、小型化或いは広範囲な周波数特性という利点を得ることができる(例えば、特許文献1参照)。

    特開平8−330805号公報

    ところが、図3に示すバンドパスフィルタでは、多段の1/2波長結合線路が一般的に用いられている。 このため、使用周波数によって基板上における結合線路の占有面積がほぼ決まってしまい、小型化が難しいという問題がある。

    また、特許文献1に記載のバンドパスフィルタの回路は、市販のコンデンサを実装する構成となっており、部品点数が多くなるとともにコストもアップしてしまう。 さらに、マイクロ波領域において、コンデンサの容量値が極めて小さくなるため、市販のコンデンサを入手することが困難となりバンドパスフィルタとして実現することが難しくなるという問題がある。

    また、バンドパスフィルタの前後に増幅器などを接続する場合、それらの入出力部分(つまり、バンドパスフィルタとの接続部分)が直流的に接地される為、図4に示すように、入出力部分に、入出力端子90,92と直列にカップリングコンデンサ84、85を配置する必要があるという問題もある。

    さらに、市販のコンデンサは残留インダクタンス(ESL)が大きいため自己共振周波数が低くなる(例えば、1pFのコンデンサの自己共振周波数は5.8GHz付近である)。 したがって市販のコンデンサでは、自己共振周波数より高い周波数で十分な減衰量を得られないという問題もある。

    本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、市販のコンデンサなどの外付けの素子が不要で、高い周波数で十分な減衰量を得ることができ、しかも、小型、低コストで、かつ、直流的に接地されていない構成とすることができるバンドパスフィルタを提供する。

    この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。

    上記「発明が解決しようとする課題」において述べた問題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、基板(10)上の金属パターンで形成した集中定数素子CとLを用いて、基板(10)上に構成されたバンドパスフィルタ(1)であって、基板(10)上に形成した集中定数回路が直流的にも機械的にも接地されていないことを特徴とするバンドパスフィルタである。

    このようなバンドパスフィルタ(1)によれば、市販のコンデンサなどの外付けの素子が不要で、高い周波数で十分な減衰量を得ることができ、しかも、小型かつ低コストで直流的に接地されていないバンドパスフィルタ(1)を容易に構成することができる。 以下説明する。

    前述のように、図2に示す従来のバンドパスフィルタを図3に示すように分布定数回路で構成することができる。 ところが、この場合には、1/2波長結合線路を多段結合する必要があり、使用する周波数帯域で基板(10)上の分布定数回路の占有面積が決まってしまい小型化することができない。

    これに対し、図4に示すように、分布定数回路を市販のコンデンサなどの外付けの集中定数素子に置き換えてバンドパスフィルタを構成する方法もある。
    このバンドパスフィルタでは、バンドパスフィルタ(1)の前段及び後段に増幅器などを接続する場合、それらの入出力部分(つまり、バンドパスフィルタ(1)との接続部分)が2つのインダクタンス(30,32)を介して直流的に接地されるため、入出力部分と直列にカップリングコンデンサ(84,85)を挿入する必要がある。

    このカップリングコンデンサ(84,85)を、バンドパスフィルタ(1)に取り込み、例えば、基板(10)上の銅箔パターンなどの金属箔パターンで形成する方法の一つに、図5に示すように多層基板で形成する方法がある。 しかし、図5に示すように、下層とGND層との間に意図しない新たな容量成分(87)が形成されてしまい、結局図6に示す等価回路となってしまう。

    これでは、必要以上に容量成分(コンデンサ)が大きくなってしまい、また、多層基板とすることでコストも大きくなってしまう。
    そこで、片側が接地されているコンデンサのみを用いることで直流をカットする機能を持つBPFの回路形式を考えた。 その結果、図7に示す回路形態に至った。 つまり、GNDと2つのインダクタンス(30,32)の間にコンデンサ(42,46)を挿入するのである。

    そして、この等価回路を基板(10)上の銅箔パターンなどの金属パターンで形成し易いようにするため、コンデンサ(40)の位置を図8に示すように、インダクタ(30,32)の両端を、コンデンサ(40,42,44、46)を介して接地するように移動させるのである。

    このようにすると、図4に示すバンドパスフィルタが図8に示すように、基板(10)上に形成される集中定数素子により、直流的にも機械的にも接地されない状態で構成することができる。

    つまり、基板(10)上に形成される金属パターンの集中定数素子のみでバンドパスフィルタ(1)を形成することができるので、外付けの市販のコンデンサなどの部品が不要となり、小型、低コストで、かつ、直流的に接地されていないバンドパスフィルタ(1)とすることができる。

    また、基板(10)上に形成されるパターンのみでバンドパスフィルタ(1)を形成することができるので、市販のコンデンサでは避けることが困難である残留インダクタンス(ESL)の影響がほとんどなくなる。 したがって、所望の高い周波数で十分な減衰量を得ることができる。

    さらに、基板(10)上で分布定数回路ではなく集中定数として回路を構成するため、バンドパスフィルタ(1)を小型化することができる。
    ここで、「素子が直流的に接地されていない」とは、例えば、素子を、コンデンサを介して接地する場合のように、交流電流に対しては接地状態となり、直流電流に対しては、接地されていない状態となっていることを意味している。

    また、バンドパスフィルタ(1)は、相互インダクタンスを構成するインダクタ(30,32)とコンデンサ(40,42,44,46)とで構成することができる。
    そこで、請求項2に記載のように、基板(10)上に形成した第1金属箔層(20)と、第1金属箔層(20)と異なる層にGND層である第2金属箔層(60)と、を備えるようにする。

    第1金属箔層(20)には、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)と、2つのインダクタ(30,32)の両端に形成された4つのコンデンサ(40,42,44,46)とが形成され、第1金属箔層(20)に形成された、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)の両端に形成された、2つのインダクタンス間の空隙を隔てて相対する各2つのコンデンサ(40,42,44,46)の間に、第2金属箔層(60)に接続されたビアホール(70)を形成するとよい。

    また、GND層である第2金属箔層(60)に接続されたビアホール(70)が、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)と、2つのインダクタ(30,32)の両端に形成された4つのコンデンサ(40,42,44,46)とが形成され、第1金属箔層(20)に形成された、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)の両端に形成された、2つのインダクタンス間の空隙を隔てて相対する各2つのコンデンサ(40,42,44,46)の間に、形成されているので、このビアホール(70)により、2つのコンデンサ間に寄生相互インダクタンスが形成されなくなる。 したがって、所望の減衰量を有するバンドパスフィルタ(1)とすることができる。

    また、請求項3に記載のように、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)及び2つのインダクタ(30,32)の両端に形成された4つのコンデンサ(40,42,44,46)を、第1金属箔層(20)上において、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)の中心線及びそれに直交する方向に線対称に配置するとよい。

    このようにすると、第1金属箔層(20)において、2つのインダクタ(30,32)及び4つのコンデンサ(40,42,44,46)を、基板(10)上に容易に形成することができる。

    また、請求項4に記載のように、2つのインダクタ(30,32)及び4つのコンデンサ(40,42,44,46)の周辺に、2つのインダクタ(30,32)及び4つのコンデンサ(40,42,44,46)と空隙により分離されたGND層(50)を形成するとよい。

    このようにすると、インダクタ(30,32)やコンデンサ(40,42,4446)の周辺がGNDとなるので、インダクタ(30,32)やコンデンサ(40,42,44,46)の周囲に寄生容量が発生しないので、所望の減衰量を有するバンドパスフィルタ(1)とすることができる。

    ここで、第1金属箔層(20)に形成するコンデンサ(40,42,44,46)の形状には種々のものが考えられるが、コンデンサには寄生インダクタンスがない方が良い。 インダクタンス成分があると、直列共振を起こしてしまい、減衰域で十分な減衰が得られなくなってしまうからである。

    したがって、インダクタ(30,32)とコンデンサ(40,42,44,46)の接続は、接続点を中心とした円形の銅箔パターンで形成されたコンデンサを直接接続するのが理想的である。

    しかし、円形にしてしまうと反対側の共振器や信号の入出力部(90,92)と機械的に干渉してしまうため実現不可能である。 そこで、円形から他の要素と干渉してしまう部分を削除した扇形状のコンデンサを用いるのである。

    ところで、バンドパスフィルタ(1)は、外部機器や外部回路と電気信号を入出力する必要がある。 そこで、請求項6に記載のように、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)のうち一方のインダクタ(30)及びそのインダクタ(30)に接続されている2つのコンデンサ(40,42)の間の第1位置に第1外部機器を接続し、その第1外部機器から電気信号を入力するための入力部(90)と、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(30,32)のうち他方のインダクタ(32)及びそのインダクタ(32)に接続されている2つのコンデンサ(44,46)の間の第2位置に第2外部機器を接続し、その第2外部機器へ電気信号を出力するための出力部(92)と、を設け、第1位置は、接続された第1外部機器との間のインピーダンス整合をとることができる位置であり、第2位置は、接続された第2外部機器との間のインピーダンス整合をとることができる位置であるようにするとよい。

    入力部(90)及び出力部(92)をこのような位置に配置すると第1外部機器と入力部(90)及び第2外部機器と出力部(92)との間のインピーダンス整合がとれているので、バンドパスフィルタ(1)の入出力部(90,92)において、高周波の反射などが抑圧できる。

    ここで、第1外部機器及び第2外部機器とは、基板(10)とは独立した機器である場合の他、バンドパスフィルタ(1)が形成される基板(10)上に形成された外部回路をも含む意味である。

    また、請求項7に記載のように、インダクタ(30,32)がメアンダ状に形成されていると、外形寸法を大きくすることなくインダクタ(30,32)長を長くすることができるので、インダクタンス成分の値を大きくすることができる。 したがって、例えば、バンドパスフィルタ(2)に入力される電気信号の周波数が低い場合など、所望の周波数を低く設定したいときに有効となる。

    バンドパスフィルタの基板上での回路パターンを示す図である。

    従来のバンドパスフィルタの回路図である。

    図2に示すバンドパスフィルタを分布定数回路で構成したときの概略の構成を示す図である。

    図2に示すバンドパスフィルタに直流カット用のカップリングコンデンサをつけたときのバンドパスフィルタの等価回路図である。

    図4におけるカップリングコンデンサを、多層基板を用いて金属箔パターンで形成したときの概略の構成を示す図である。

    図5に示す構成を採用した場合のバンドパスフィルタの等価回路図である。

    図4に示すバンドパスフィルタのカップリングコンデンサの位置を変更したときの回路図である。

    図7に示すバンドパスフィルタのコンデンサの位置を変更したときの回路図である。

    第1実施形態におけるバンドパスフィルタの周波数特性を示す図である。

    第2実施形態においてインダクタをメアンダ状の形状に形成した場合のバンドパスフィルタの回路パターンを示す図である。

    [第1実施形態]
    以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。 なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

    図1は、本発明が適用されたバンドパスフィルタ1の基板10上での回路パターンを示す図である。
    バンドパスフィルタ1は、基板10上の銅箔パターンなどの金属パターンで形成した集中定数素子である容量性素子と誘導性素子とを用いて、基板10上に構成したバンドパスフィルタであり、本第1実施形態では、中心周波数5.81GHz、周波数帯域80MHzの透過特性を有している。

    基板10は、その表面に形成された第1金属箔層20と、2層目の金属箔層である第2金属箔層60の2層構造となっている。 第1金属箔層20及び第2金属箔層60は、共に金属箔として銅箔を用いて形成されている。

    第1金属箔層20には、図1に示すように、集中定数素子として、2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)、4つのコンデンサ(第1コンデンサ40、第2コンデンサ42、第3コンデンサ44及び第4コンデンサ46)、また、入力端子90、出力端子92及びGND層50が形成されている。

    第1インダクタ30及び第2インダクタ32は、図1に示すように、それぞれ、幅0.15mm×長さ 2.5mmの矩形状に形成されており、幅方向に0.15mm離隔されており、相互インダクタンスを形成している。

    4つのコンデンサ(第1コンデンサ40〜第4コンデンサ46)は、図1に示すように、矩形状に形成された2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)の両端に形成されており、2つのインダクタ30,32の両端との各接続点(図1中にA1,A2,A3,A4で示す点)から一定の半径(本第1実施形態では、2.25mm)の扇形状に形成されている。

    入力端子90は、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ30,32のうち一方のインダクタ30及びインダクタ30に接続されている2つのコンデンサ40,42の間の第1位置(図1中A1で示す位置)に、図示しないプリアンプなどの外部機器を接続し、その外部機器から電気信号を入力するための端子である。

    外部端子92は、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ30,32のうち他方のインダクタ32及びインダクタ32に接続されている2つのコンデンサ44,46の間の第2位置(図1中A3で示す位置)に、図示しないアンプなどの外部機器を接続し、その外部機器へ電気信号を出力するための端子である。

    本第1実施形態においては、入力端子90及び出力端子92は、図1に示すように、2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)の両端のうち一端に形成されている第1コンデンサ40及び第2コンデンサ42と2つのインダクタ30,32の各接続点(図1中にA1,A2で示す点)から、各インダクタ30,32の外側(図1中左右側)に引き出すような形で形成されている。

    なお、本第1実施形態においては、入力端子90及び出力端子92の配置位置である第1位置及び第2位置を、図1中A1、A3で示すように、第1コンデンサ40及び第2コンデンサ42と2つのインダクタ30,32の各接続点としたが、第1位置は、外部機器と入力端子90の間のインピーダンス整合をとることができる位置、換言すれば、外部機器の出力インピーダンスとバンドパスフィルタ1の入力インピーダンスとの整合をとることができる位置とすればよい。

    また、第2位置も同様に、外部機器と出力端子92の間のインピーダンス整合をとることができる位置、換言すれば、外部機器の入力インピーダンスとバンドパスフィルタ1の出力インピーダンスとの整合をとることができる位置とすればよい。

    ここで、端子90,92をそれぞれ入力端子90、出力端子92と称しているが、端子90,92の入出力関係を入れ替えてもよい。 つまり、端子90を出力端子、端子92を入力端子としてもよい。

    GND層50は、第1金属箔層20において、2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)及び4つのコンデンサ40,42,44,46(第1コンデンサ40〜第4コンデンサ46)の周辺に、2つのインダクタ30,32及び4つのコンデンサ40,42,44,46と、0.2mmの空隙により分離されて形成されている。

    第2金属箔層60は、第1金属箔層20と異なる層(第1金属箔層20の下層)に形成されており、全面が接地されたGND層である。
    また、図1に示すように、第1金属箔層20と第2金属箔層60との間には、ビアホール70が形成されている。

    ビアホール70は、第1金属箔層20に形成された、第1インダクタ30及び第2インダクタ32の両端に形成された、当該2つのインダクタ30,32間の空隙を隔てて相対する第1コンデンサ40と第3コンデンサ44及び第2コンデンサと第4コンデンサ46の間に配置されている。

    なお、ここで説明したビアホール70以外にも、第1金属箔層20上に形成される集中定数素子間の寄生相互インダクタンスを抑制する目的で、必要に応じてビアホール70と同様に第1金属箔層20と第2金属箔層60とを接続するビアホールを配置してもよい。

    例えば、本第1実施形態においては、図1中円状に点線で示す部分が当該ビアホールである。
    なお、本第1実施形態における各寸法は、一例であり、バンドパスフィルタ1の透過特性(中心周波数や周波数帯域等)あるいは基板10の大きさなどによって変更されるものである。

    (バンドパスフィルタ1の特徴)
    バンドパスフィルタ1は、市販のコンデンサなどの外付けの素子が不要で、高い周波数で十分な減衰量を得ることができ、しかも、小型かつ低コストで直流的に接地されていない構成とすることができる。 以下説明する。

    前述のように、図2に示す従来のバンドパスフィルタを図3に示すように分布定数回路で構成すると、1/2波長結合線路を多段結合する必要があり、使用する周波数帯域で基板上の分布定数回路の占有面積が決まってしまい小型化することができない。

    これに対し、図4に示すように、分布定数回路を市販のコンデンサなどの外付けの集中定数素子に置き換えてバンドパスフィルタを構成する方法もある。
    このバンドパスフィルタでは、バンドパスフィルタ1の前段及び後段に増幅器などを接続する場合、それらの入出力部分(つまり、バンドパスフィルタ1との接続部分)が2つのインダクタンス30,32を介して直流的に接地されるため、入出力部分と直列にカップリングコンデンサ84,85を挿入する必要がある。

    このカップリングコンデンサ84,85を、バンドパスフィルタ1に取り込み、例えば、基板10上の銅箔パターンなどの金属箔パターンで形成する方法の一つに、図5に示すように多層基板で形成する方法がある。

    しかし、図5に示すように、下層とGND層との間に意図しない新たな容量成分87が形成されてしまい、結局図6に示す等価回路となってしまう。
    これでは、必要以上に容量成分(コンデンサ)が大きくなってしまい、また、多層基板とすることでコストも大きくなってしまう。

    そこで、片側が接地されているコンデンサのみを用いることで直流をカットする機能を持つBPFの回路形式を考えた。 その結果、図7に示す回路形態に至った。 つまり、GNDと2つのインダクタンス30,32の間にコンデンサ42,46を挿入するのである。

    そして、この等価回路を基板10上の銅箔パターンなどの金属パターンで形成し易いようにするため、コンデンサ40の位置を図8に示すように、インダクタ30,32の両端を、コンデンサ40,42,44、46を介して接地するように移動させるのである。

    このようにすると、図4に示すバンドパスフィルタが図8に示すように、基板10上に形成される集中定数素子により、直流的にも機械的にも接地されない状態で構成することができる。

    つまり、基板10上に形成される集中定数素子のみでバンドパスフィルタ1を形成することができるので、外付けの市販のコンデンサなどの部品が不要となり、小型、低コストで、かつ、直流的に接地されていないバンドパスフィルタ1とすることができる。

    ここで、「バンドパスフィルタ1が直流的に接地されていない」とは、例えば、バンドパスフィルタ1を、コンデンサを介して接地する場合のように、交流電流に対しては接地状態となり、直流電流に対しては、接地されていない状態となっていることを意味している。

    また、基板10上に形成されるパターンのみでバンドパスフィルタ1を形成することができるので、市販のコンデンサでは避けることが困難である残留インダクタンス(ESL)の影響がほとんどなくなる。 したがって、所望の高い周波数で十分な減衰量を得ることができる。

    さらに、基板10上で分布定数回路ではなく集中定数として回路を構成するため、バンドパスフィルタ1を小型化することができる。
    このようにすると、図4に示すバンドパスフィルタが図8に示すように、基板10上の銅箔パターンなどの金属パターンで形成した集中定数素子である容量性素子(第1〜第4コンデンサ40,42,44,46)と誘導性素子(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)により、直流的にも機械的にも接地されない状態で構成することができる。

    このように、図8に示すバンドパスフィルタを実際の基板10上に実現したものがバンドパスフィルタ1である。
    つまり、基板10上に形成した第1金属箔層20に、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)と、2つのインダクタ30,32の両端に4つのコンデンサ(第1コンデンサ40〜第4コンデンサ46)を形成し、2つのインダクタ30,32及び4つのコンデンサ40,42,44,46の周辺に、空隙により分離されたGND層50を形成している。

    このように、基板10上に形成される集中定数素子のみでバンドパスフィルタを形成することができるので、外付けのコンデンサなどの部品が不要となり、小型、低コストで、かつ、直流的に接地されていないバンドパスフィルタ1とすることができる。

    また、基板10上の銅箔パターンなどの金属パターンで形成した集中定数素子である容量性素子(第1〜第4コンデンサ40,42,44,46)と誘導性素子(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)のみでバンドパスフィルタ1を形成することができるので、多層基板にする必要がなくなる。

    したがって、多層基板にすることによって、下層とGND層との間に新たに形成される意図しない新たな容量成分が生成されることがない。
    一例として、本第1実施形態におけるバンドパスフィルタ1の周波数特性を図9に示す。 図9において、横軸は周波数であり、縦軸はS11及びS21を示している。 図9に示すように、周波数5.81[GHz]近傍において挿入損失は小さく、その他の周波数帯域においては、十分な減衰量が得られている。

    また、基板10上で分布定数回路ではなく集中定数として回路を構成するため、バンドパスフィルタ1を小型化することができる。
    また、2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)の両端に形成された第1コンデンサ40と第3コンデンサ44及び第2コンデンサ42と第4コンデンサ46の間に第1金属箔層20と、GND層である第2金属箔層60とを接続するビアホール70を形成している。

    このビアホール70により、2つずつのコンデンサ40,44及びコンデンサ42,46の間に寄生相互インダクタンスが形成されなくなる。 したがって、所望の減衰量を得ることができるバンドパスフィルタ1とすることができる。

    さらに、第1金属箔層20に形成するコンデンサ40,42,44,46の形状を2つのインダクタ30,32との各接続点から一定の半径の扇形状に形成しているので、寄生容量の発生を抑制することができる。 その理由を説明する。

    第1金属箔層20に形成するコンデンサ40,42,44,46の形状には種々のものが考えられるが、コンデンサには寄生インダクタンスがない方が良い。 インダクタンス成分があると、直列共振を起こしてしまい、減衰域で十分な減衰が得られなくなってしまうからである。

    したがって、第1インダクタ30,第2インダクタ32、第1〜第4コンデンサ40,42,44,46の接続は、接続点を中心とした円形の銅箔パターンで形成されたコンデンサを直接接続するのが理想的である。

    しかし、円形にしてしまうと反対側の共振器や信号の入出力端子90,92と機械的に干渉してしまうため実現不可能である。 そこで、円形から他の要素と干渉してしまう部分を削除した扇形状のコンデンサを用いるのである。

    また、第1インダクタ30及び第1インダクタ30に接続されている2つのコンデンサ第1コンデンサ40及び第2コンデンサ42の間の第1位置に入力端子90を形成している。

    同様に、第2インダクタ32及び第2インダクタ32に接続されている第3コンデンサ44及び第4コンデンサ46の間の第2位置に出力端子92を設けている。
    そして、第1位置は、接続される図示しない外部機器との間のインピーダンス整合をとることができる位置であり、第2位置も同様に、接続される外部機器との間のインピーダンス整合をとることができる位置であるようにしている。

    入力端子90及び出力端子92をこのような位置に配置しているので接続される外部機器との間のインピーダンス整合がとれる。 したがって、バンドパスフィルタ1の入出力端子90,92において、高周波の反射などを抑圧することができる。

    ここで、端子90,92をそれぞれ入力端子90、出力端子92と称しているが、端子90,92の入出力関係を入れ替えてもよい。 つまり、端子90を出力端子、端子92を入力端子としてもよい。

    ここで、「外部機器」とは、基板10とは独立した機器である場合の他、バンドパスフィルタ1が形成される基板10上に形成された外部回路をも含む意味である。
    また、バンドパスフィルタ1では、相互インダクタンスを構成する第1インダクタ30及び第2インダクタ32、第1〜第4コンデンサ40,42,44,46を、第1金属箔層20上において、第1インダクタ30及び第2インダクタ32の中心線及びそれに直交する方向に線対称に配置している。

    したがって、第1金属箔層20において、第1インダクタ30、第2インダクタ32及び第1〜第4コンデンサ40,42,44,46を、基板10上に容易に形成することができる。

    [第2実施形態]
    次に、第1実施形態のバンドパスフィルタ1において、相互インダクタンスを構成する2つのインダクタ(第1インダクタ30及び第2インダクタ32)の形状を変更したバンドパスフィルタ2について説明する。

    バンドパスフィルタ2では、インダクタ30,32以外はバンドパスフィルタ1と同じ構成であるので、同じ符号を付し、その説明を省略する。
    第1実施形態におけるバンドパスフィルタ1では、2つのインダクタ30,32は、それぞれ直線状に形成されていたが、第2実施形態におけるバンドパスフィルタ2では、図10に示すように、それぞれメアンダ状に形成されている。

    このように、2つのインダクタ30,32をメアンダ状に形成することによって、外形寸法を大きくすることなくインダクタ30,32を長くすることができる。 したがって、インダクタンスの値を大きくすることができるので、バンドパスフィルタ2の中心周波数を低く設定したいときに有効となる。

    [その他の実施形態]
    以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。

    (1)上記実施形態では、基板10を2層としたが、多層基板であってもよい。 また、第2金属箔層60は、GND層であればよく、必ずしも第1金属箔層20の直下の層でなく、第3層や第4層など、より下層に位置していてもよい。

    (2)上記実施形態では、第1金属箔層20において、第1インダクタ30、第2インダクタ32、第1〜第4コンデンサ40,42,44,46、入力端子90及び出力端子92の周辺に空隙を隔ててGND層50を設けていたが、このGND層50をなくしてもよい。

    (3)第2実施形態では、2つのインダクタ30,32の形状をメアンダ状としたが、波状に形成されていれば、三波形状や矩形波形状であってもよい。 さらに、インダクタンスの値を大きくすることができればよいので、直線状に形成された場合に比べ、インダクタ30,32の長さを長くすることができれば波状以外であってもよい。

    1,2…バンドパスフィルタ、10…基板、20…第1金属箔層、30…第1インダクタ、32…第2インダクタ、40…第1コンデンサ、42…第2コンデンサ、44…第3コンデンサ、46…第4コンデンサ、50…GND層、60…第2金属箔層、70…ビアホール、84,85…カップリングコンデンサ、87…容量成分、90…入力端子、92…出力端子。

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