专利名称：带状线滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在电介质基板上设置了带状线的带状线滤波器。
背景技术：
适合于在高频带利用宽频带的通信系统的滤波特性的带状线滤波器被提出(参 照专利文献1)。图1中示出现有的带状线滤波器的构成。带状线滤波器101是利用了 3个谐振器 的滤波器。3个谐振器分别由设置在电介质基板的同一主面上的线路102、103A、103B构成。 线路102是呈U字型弯曲的形状，其两端开放。线路103A、103B是一端被连接到接地电极 105的I字型形状，并且顶端开放。这些谐振器间交叉指状耦合，输入输出传输线路104A、 104B被分别连接在线路103A、103B上。在此构成中，通过使谐振器间交叉指状耦合而使之 增强耦合，实现了滤波特性的宽频带化。专利文献1 日本特开2001-358501号公报
发明内容
随着UWB (Ultra Wide Band 超宽带)通信等的发展，期望着带状线滤波器的更进 一步宽频带化。但是，在现有的带状线滤波器中，由于元件尺寸的制约等，在带状线的线路 长和谐振器间的耦合度上存在限度，宽频带化也存在了限度。另外，虽然实现了宽频带的频率特性、但难以任意设定衰减极点等。特别是在频带 的高频侧设置衰减极点且精确设定其极点频率是很困难的。因此，本发明的目的在于提供一种在频率特性的高频侧具有衰减极点的宽频带的 滤波特性的带状线滤波器。本发明的带状线滤波器，具备接地电极、多个谐振线路、侧面线路和输入输出电 极。而且，具备第1谐振线路、第2谐振线路和第3谐振线路，第2及第3谐振线路具备平 行线路部和弯曲部。这里，第1谐振线路是两端开放的U字型形状，与配置在两侧上的第2及第3谐振 线路交叉指状耦合。第2及第3谐振线路的平行线路部，从通过侧面线路与接地电极连接 的基端起，相对于第1谐振线路平行地延伸设置。第2及第3谐振线路的弯曲部从平行线 路部的顶端起弯曲地延伸设置，且它们隔开间隔相互对置。在此构成中，第2及第3谐振线路构成了 1/4波长谐振器。这些谐振线路由于使 顶端弯曲，所以能够降低基板面积。通过调整平行线路部的线路长、线路宽度和弯曲部的线 路长、线路宽度，能够在极广范围内设定1/4波长谐振器的谐振器长，提高与第2谐振线路 的耦合度设定的自由度。 还有，通过使第2谐振线路和第3谐振线路的弯曲部彼此相对置，能够在这些电极 的顶端间产生跳跃耦合。由于通过在该顶端的跳跃耦合，第2谐振线路和第3谐振线路进 行电容性的耦合，所以在频率特性的高频侧产生衰减极点。此跳跃耦合的耦合量可通过弯曲部的电极间隔尺寸和对置长度的调整而大范围地进行调整。弯曲部的线路宽度可以比平行线路部的窄。如果弯曲部的线路宽度比平行线路部 的窄，其谐振线路的线路长大体上由平行线路部的线路长决定。因此，谐振线路的线路长大 体上能够独立地设定跳跃耦合量。优选至少一个侧面线路与多个谐振线路分离，各侧面上的电极形状与对置的侧面 上的电极形状全等。这是由于在侧面电极形成时、不需要控制基板的方向，就能够用简易的 工序构成带状线滤波器。也可以具备电极，该电极与和多个谐振线路分离的侧面线路连接，配置在上述电 介质基板的上表面，并且与上述多个谐振线路分离。在制造工序中即使在电介质切削时有 位置误差，由于此电极和谐振线路的间隔稳定，所以也能够使频率特性稳定。也可以具备与第2谐振线路的弯曲部间产生电容，且与第3谐振线路的弯曲部间 产生电容的电容附加电极。由此，能够增强跳跃耦合量。电介质基板上表面的电极是感光性电极，电介质基板下表面及侧面的电极是非感 光性电极。因此，能够高精度地形成给滤波特性带来极大影响的谐振线路等，同时能够抑制 用于接地电极和侧面线路等的形成的工序成本。根据本发明，在1/4波长谐振器的开放端设置弯曲部、使弯曲部彼此对置而产生 跳跃耦合，由此能够获得1/4波长谐振器的线路长和谐振器间的耦合度，同时在频率特性 的高频侧产生衰减极点。
图1是说明现有的带状线滤波器构成例的图。图2是有关实施方式的带状线滤波器上表面侧的立体图。图3是该带状线滤波器的下表面侧的立体图。图4是该带状线滤波器的电介质基板上表面侧的立体图。图5是说明该带状线滤波器的滤波特性例的图。图6是说明该带状线滤波器的制造工序的图。图7是说明带状线滤波器的其他构成例的图。图8是说明该带状线滤波器的滤波特性的例子的图。图9是说明带状线滤波器的其他构成例的图。图10是说明该带状线滤波器的滤波特性的例子的图。图11是有关其他实施方式的带状线滤波器的立体图。符号说明1、21、41、51—带状线滤波器2—玻璃层3—电介质基板4A 4F—侧面线路5A、5B—侧面引出电极6A、6B—输入输出电极7—接地电极
8C—1/2波长谐振线路8A、8B —1/4波长谐振线路9A—虚拟电极顶端部10AU0B—上表面引出电极IlAUlB—平行线路部12A、12B—弯曲部13A 131—线路部21—带状线滤波器22A、22B—弯曲部41 一带状线滤波器42A、42B—弯曲部
具体实施例方式以下，说明有关本发明实施方式的带状线滤波器的构成例。这里所示的带状线滤波器是带通型的滤波器。这里所示的滤波器被用于与3GHz 以上的高频带对应的UWB通信。图2是带状线滤波器的上表面侧的立体图。带状线滤波器1具备电介质基板3和玻璃层2。基板3是由氧化钛等组成的相对 介电常数约为111的小型长方体状陶瓷烧结基板。基板3的组成及尺寸可考虑频率特性等 而适当地设定。玻璃层2是层压了厚度约15 μ m的透光性玻璃和遮光性玻璃而成的层，为 了提高带状线滤波器1的机械保护、耐环境性等而层压在电介质基板3的上表面上。而且， 不一定要设置玻璃层2。在带状线滤波器1的图中所示的侧面上，设置有侧面线路4A 4C和侧面引出电 极5A。另外，在与设置有侧面线路4A 4C的侧面对置的侧面，设置有与侧面线路4A 4C 全等的未图示的侧面线路4D 4F。在与设置有侧面引出电极5A的侧面对置的侧面，与侧 面引出电极5A全等地设置有未图示的侧面引出电极5B。图3是带状线滤波器的下表面侧的立体图。在此图中所示的侧面上设有侧面线路 4D 4F和侧面引出电极5A。电介质基板3的下表面是该带状线滤波器1的安装面，具有接地电极7和输入输 出电极6A、6B。将该带状线滤波器1安装在安装基板上时，输入输出电极6A、6B被连接于高 频信号输入输出端子。接地电极7为谐振器的接地面，并且与安装基板的接地电极连接。接地电极7设置在电介质基板3的下表面的大致整个面上，输入输出电极6A、6B 在电介质基板3的未设置接地电极7的电极非形成部上以分离的方式被设置。接地电极7 连接着侧面线路4A 4F。输入输出电极6A连接着侧面引出电极5A。输入输出电极6B连 接着侧面引出电极5B。这些电极为厚度约12 μ m以上的银电极，是利用印网掩模、金属掩模 或其他的涂敷手段，在基板3上涂敷非感光性的银糊并烧结而成的。图4是除去了玻璃层的电介质基板的上表面侧的立体图。在电介质基板3的上表面设置有虚拟电极顶端部9A 9D、上表面引出电极10A、 10B、1/4波长谐振线路8A、8B和1/2波长谐振线路8C。1/2波长谐振线路8C配置在1/4波长谐振线路8A和1/4波长谐振线路8B之间。这些电极为厚约5μπι以上的银电极，是在基 板3上涂敷感光性银糊，通过光刻工艺进行图案形成、烧结而成的。通过使这些电极为感光 性银电极，可提高电极的形状精度、成为可用于UWB通信的带状线滤波器。1/4波长谐振线路8Α具有平行线路部IlA和弯曲部12Α。1/4波长谐振线路8Β 具有平行线路部IlB和弯曲部12Β。平行线路部IlAUlB分别基端被连接侧面线路4A、4C。 弯曲部12A、12B自平行线路部IlAUlB的顶端起垂直地弯曲，双方的顶端对置。该1/4波 长谐振线路8A、8B各自的顶端开放、1/4波长谐振线路8A、8B相当于第2及第3谐振线路。 这里，平行线路部IlAUlB的线路宽度为了实现必需的频率特性而进行调整，变得比弯曲 部12A、12B的线路宽度宽。因此，1/4波长谐振线路8A、8B所构成的谐振器的谐振器长主要 由平行线路部IlAUlB的线路长和线路宽度决定。1/2波长谐振线路8C由线路部13A 131构成。线路部13E与1/4波长谐振线路 8A、8B的弯曲部12A、12B平行地延伸设置。线路部13D、13F分别自线路部13E的两端起，与 1/4波长谐振线路8A、8B的平行线路部IlAUlB平行地延伸设置。线路部13C、13G在与线 路部13E相反的侧，分别从线路部13D、13F的端部起垂直地弯曲，延伸设置到基板中央侧。 线路部13B、13H分别从线路部13C、13G的顶端起垂直地弯曲，延伸设置到基板中央侧。线 路部13A、13I分别从线路部13B、13H的顶端垂直弯曲、延伸设置到基板夕卜侧，各自的顶端开 放。此1/2波长谐振线路8C相当于第1谐振线路。这里，通过使1/2波长谐振线路8C沿 内侧多次叠成U字型形状，来获得线路长。上表面引出电极10AU0B分别与侧面引出电极5A、5B连接。由此，第1谐振线路 8A构成的谐振器和输入输出电极6A能够抽头耦合、第3谐振线路8B构成的谐振器和输入 输出电极6B能够抽头耦合，能够得到强的外部耦合。虚拟电极顶端部9A 9D分别被连接到侧面线路4B、4D 4F。这些虚拟电极顶端 部9A 9D及侧面线路4B、4D 4F的组，分别构成虚拟电极。这些虚拟电极在带状线滤波 器1的电路构成中不需要，但是为了使带状线滤波器1在对置的侧面上的电极形状变得全 等而设置。因此，在对侧面的电极形成工序中，不需要控制电介质基板的朝向，就能够很容 易地在侧面形成电极。另外，用同一基板尺寸和同一侧面电极形状构成其他电路构成的芯 片元件时，能够使对侧面的电极形成工序变得通用。而且，如果仅使侧面的电极形状全等，则虚拟电极顶端部9A 9D不需要设置。但 是，假设在带状线滤波器1的制造时电介质基板3的切削位置错位，则未设置虚拟电极顶端 部9A 9D的情况下，谐振线路8A 8C和虚拟电极间的间隔尺寸发生变化、电气特性会变 得不稳定。因此，通过设置虚拟电极顶端部9A 9D，即使在带状线滤波器1的制造时电介 质基板3的切削位置错位，也能够抑制间隔尺寸的变化，使电气特性稳定化。另外，这里通过上表面的电极和侧面的电极的连接部，将上表面的电极构成为更 宽幅。这是由于即使侧面电极形成时发生位置错位，上表面和侧面处的电极连接宽度也不 发生变化。通过此构成，电极连接宽度稳定，所以使带状线滤波器1的电气特性更稳定化。通过以上的构成，带状线滤波器1成为3级谐振器耦合的带通滤波器。这里，使谐 振线路8A、8B的开放端和谐振线路8C的开放端朝向相反侧，使这些谐振线路构成的谐振器 相互交叉指状耦合。由此，谐振器间的耦合变强，能够使带状线滤波器1的通频带宽频带 化。
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而且，由于使侧面的电极厚度变得比上表面的电极厚度厚，所以能够使一般产生 电流集中的接地端侧的部位处的电流分散，降低导体损耗。根据此构成，该带状线滤波器1 变成了插入损耗小的元件。还有，在基板3的上表面，谐振线路8A、8B各自的弯曲部12A、12B相互对置，所以 与弯曲部12A、12B间的间隔和对置长相应的电容在弯曲部12A、12B间产生。此电容使第1 谐振线路8A和第3谐振线路8B跳跃耦合。弯曲部12A、12B在谐振线路8A、8B的开放端施 加电容，所以谐振线路8A、8B构成的谐振器间电容性耦合，带状线滤波器1通频带的高频侧 产生衰减极点。另外，谐振线路8A、8B各自的弯曲部12A、12B与谐振线路8C和隔开间隔地相对 置。因此，与未设置弯曲部12A、12B的情况相比，谐振线路8A及谐振线路8C间的耦合、谐 振线路8B及谐振线路8C间的耦合分别变得极强。因此，带状线滤波器1的通频带变得进
一步宽频带化。图5是说明带状线滤波器1的滤波特性的例子的图。图中曲线横轴表示频率，纵 轴表示衰减量。这里所示的滤波特性是模拟的结果。这里带状线滤波器1的通频带从约 7. OGHz 到约 9. 2GHz。模拟的结果是在通频带的高频侧、频率约11. 7GHz处产生了衰减极点。此通频带 的高频侧衰减极点由第1谐振线路8A和第3谐振线路8B间的跳跃耦合产生。在该构成的 滤波器中，在通频带的高频侧频率特性急剧下降，因此不会使邻接的其他频带的信号通过 而只能通过从约7. OGHz到约9. 2GHz的通频带的信号。而且，跳跃耦合的强度除了弯曲部彼此的电极间隔以外也能通过它们的对置长度 来调整。即使是同一间隙尺寸也能通过加长对置长度来加大弯曲部间的电容。因此，如果 要是只扩大弯曲部的顶端部的线路宽度而获得弯曲部间的电容也为优选。下面，说明带状线滤波器1的制造工序。图6是说明带状线滤波器1的制造工序的流程图。(Si)首先，准备哪个面上都未形成电极的电介质母基板。(S2)接着，对上述电介质母基板，将导电体糊丝网印刷或金属掩模印刷到下表面， 经过烧结形成接地电极7及输入输出电极6A、6B。(S3)接着，对电介质母基板，经过将感光性导电体糊印刷到上表面后进行曝光、显 影的光刻工艺，并通过烧结来形成谐振线路8A 8C、虚拟电极顶端部9A 9D和上表面引 出电极10A、10B。对光刻工艺来说，能够使电极细线化到30 μ m左右，能够以极高的位置精 度形成电极。(S4)接着，在电介质母基板的上表面侧印刷玻璃糊，通过烧结形成透明的玻璃层。 通过此工序形成玻璃层2。(S5)接着，由上述那样构成的电介质母基板通过切片法等切出多个电介质基板 3。(S6)接着，排列电介质基板3，经过利用规定图案的金属掩模或印网掩模来印刷 导电体糊、或用其他涂敷手段涂敷导电糊的工艺，通过烧结形成电极。通过在各侧面实施此 电极形成工艺，形成侧面引出电极5A、5B和侧面线路4A 4F。在此印刷工艺中，电极只能 细线化到100 μ m左右，比起光刻工艺虽然只能以较低的位置精度形成电极，但能低成本形成电极。通过以上的工序，带状线滤波器1被制造。而且，在以上工序后，例如通过切削等调整弯曲部间的电极间隙尺寸，由此也能够 调整跳跃耦合的耦合量。如果进行这样的调整，就能够精确地设定通频带的高频侧衰减极 的极点频率。下面，对与上述带状线滤波器1、弯曲部的电极间隔不同的构成中的滤波特性进行 说明。图7是说明带状线滤波器的其他构成的立体图。而且，该图中对与上述带状线滤 波器1相同的构成附以相同的符号。这里所示的带状线滤波器21变成弯曲部22A、22B的 线路长比带状线滤波器1还短、弯曲部22A、22B间的电极间隔宽的构成。此时，弯曲部22A、22B由于相互隔开很大的间隔地对置，所以比起带状线滤波器 1，弯曲部22A、22B间变成产生了小的电容。此电容使第1谐振线路8A和第3谐振线路8B 跳跃耦合，但带状线滤波器21的通频带的高频侧衰减极变得从通频带离开一些。图8是说明带状线滤波器21的滤波特性的例子的图。图中曲线的横轴表示频率， 纵轴表示衰减量。这里所示的滤波特性是模拟的结果。这里的带状线滤波器1的通频带从 约 7. OGHz 变为约 9. 2GHz。模拟的结果为在通频带的高频侧、频率约1. 4GHz处产生了衰减极点。在此构成 中，在通频带的高频侧由于频率特性缓慢下降，所以不使其衰减极点约14. OGHz周边的频 带的信号通过，主要能够使从约7. OGHz到约9. 2GHz的通频带的信号通过。图9是说明带状线滤波器的其他构成的立体图。该图中对与上述的带状线滤波器 1相同的构成附以相同符号。这里所示的带状线滤波器41变成了弯曲部42A、42B的线路长 比带状线滤波器21的短、弯曲部42A、42B间的电极间隔更宽的构成。此时，弯曲部42A、42B由于隔开更大的间隔地相对置，所以比起带状线滤波器1和 带状线滤波器21，在弯曲部42A、42B间产生了更小的电容。此电容使第1谐振线路8A和 第3谐振线路8B跳跃耦合，但带状线滤波器41的通频带的高频侧衰减极点进一步离开通 频带。图10是说明带状线滤波器41的滤波特性的例子的图。图中曲线的横轴表示频率， 纵轴表示衰减量。这里所示的滤波特性是模拟的结果。这里的带状线滤波器1的通频带从 约 7. OGHz 变为约 9. 2GHz。模拟结果是在通频带的高频侧比频率15. OGHz还高的频率处产生了衰减极点。在 此构成中，在通频带的高频侧由于频率特性缓慢下降，所以不会使衰减极点周边的频带信 号通过，而主要使从约7. OGHz到约9. 2GHz的通频带的信号通过。下面说明带状线滤波器的其他实施方式。图11是带状线滤波器51的立体图。这里对与带状线滤波器1相同的构成附以相 同的符号。为了增加弯曲部22A、22B间的电容，这里所示的带状线滤波器51构成为在与弯 曲部22A、22B相对置的玻璃层2的上表面设置有电容外加电极59。利用此构成，能够进一 步增加弯曲部12A、12B间的电容。因此，用此构成能够增强跳跃耦合、使高频侧衰减极点更 接近通过特性。如上所示，通过弯曲部间的电容的调整，能够任意设定高频侧衰减极点的频率。弯曲部间的电容调整，与谐振线路的线路长、谐振器间的耦合大体上独立进行，所以能够在频 率特性的高频侧实现具有衰减极点的宽频带滤波特性。 而且，上述实施方式中的上表面谐振线路、引出电极的配置位置、形状是对应于产 品规格的，对应于产品规格的哪样的配置位置、形状都可以。例如除了使多个谐振器交叉指 状耦合的构成外，也可采用梳状线耦合的构成。本发明即使在上述构成以外也能够适用，可 用于多种滤波器图案形状。另外，此滤波器还可配置其他的构成(高频电路)。
权利要求
一种带状线滤波器，具备设置在平板状的电介质基板下表面的接地电极、设置在上述电介质基板上表面的多个谐振线路、设置在上述电介质基板的侧面且至少与上述接地电极连接的侧面线路、和与上述接地电极和各谐振线路构成的谐振器中的任一个耦合的输入输出电极，其特征在于，具备第1谐振线路，该第1谐振线路为两端被开放的U字型形状，并且与配置在两侧的第2及第3谐振线路交叉指状耦合，上述第2及第3谐振线路具备从与上述侧面线路连接的基端起相对于上述第1谐振线路平行地延伸设置的平行线路部，和从上述平行线路部的顶端起弯曲延伸设置的弯曲部，使上述第2谐振线路的弯曲部和上述第3谐振线路的弯曲部隔开间隔地相对置。
2.根据权利要求1所述的带状线滤波器，其特征在于，上述弯曲部的线路宽度比上述平行线路部的窄。
3.根据权利要求1或2所述的带状线滤波器，其特征在于，至少一个侧面线路与上述多个谐振线路分离，各侧面上的电极形状与相对置的侧面上 的电极形状全等。
4.根据权利要求3所述的带状线滤波器，其特征在于，具备电极，该电极与和多个谐振线路分离的侧面线路连接，配置在上述电介质基板的 上表面，并且与上述多个谐振线路分离。
5.根据权利要求1 4任一项所述的带状线滤波器，其特征在于，具备电容外加电极，该电容外加电极与上述第2谐振线路的弯曲部间产生电容，且与 第3谐振线路的弯曲部间产生电容。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的带状线滤波器，其特征在于，上述电介质基板的上表面的电极是感光性电极，上述电介质基板的下表面及侧面的电 极是非感光性电极。
全文摘要
本发明意在提供一种在频率特性的高频侧具有衰减极点的宽频带的滤波特性的带状线滤波器。带状线滤波器(1)至少具备谐振线路(8A～8C)，谐振线路(8A、8B)具备平行线路部(11A、11B)和弯曲部(12A、12B)。谐振线路(8C)是两端开放的U字型形状，与配置在两侧的谐振线路(8A、8B)交叉指状耦合。平行线路部(11A、11B)从通过侧面线路(4A、4C)连接到接地电极的基端起相对于谐振线路(8C)的线路部(13D、13F)平行地延伸设置。弯曲部(12A、12B)从平行线路部(11A、11B)的顶端起弯曲地延伸设置，它们相互隔开间隔地对置。
文档编号H01P1/203GK101911376SQ200880124390
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年1月17日
发明者广嶋基晴, 森弘嗣 申请人:株式会社村田制作所