滤波器 【技术领域】
本发明涉及一种主要用于便携式电话机等移动通信仪器中的滤波器。背景技术
近年以来，便携式电话等移动通信已得到广泛使用，因此对以便携式电话机为首的各种移动通信仪器的小型化和低价格化的要求越来越强烈。为此必须要求构成这些仪器的各个电路的小型化以及低价格化。对于不容易被半导体IC化的滤波器等高频电路而言，与低价格化相关的各个电路的小型化和多个电路的一体化是非常重要的。
现有地一般的移动通信仪器的高频电路部分的方框图如图6所示。在图6中，IC601所产生的rf发射信号，通过阻抗变换器602之后被输入到带通滤波器603中。阻抗变换器602对IC601和带通滤波器603进行阻抗匹配。rf发射信号通过带通滤波器603之后，由放大器604进行功率放大，然后经过收发切换开关605后由天线607发射到外部空间。在此，阻抗变换器602也可以采用按照IC601的特性将信号分成两路的型号。
无论如何，由于阻抗变换器602和带通滤波器603由分别的电路构成，各自占有的空间大，将采用这些电路的仪器小型化以及低价格化是有限度的。发明内容
本发明正是针对上述课题的发明，其目的在于提供一种利用并联谐振器之间的电磁耦合、具有简单构成并且将带通滤波器和阻抗变换器一体化的小型化滤波器。
本发明的滤波器，是并联同步型带通滤波器，包括基片、第1谐振器和第2谐振器。
第1谐振器包括形成在基片的表层或者内层、电容器和与其串联连接的多个电感器。
第2谐振器包括形成在基片的表层或者内层、电容器和与其串联连接的多个电感器。
第1谐振器和第2谐振器之间的电磁耦合至少通过包含在第1谐振器的电感器中的一个和包含在第2谐振器的电感器中的一个之间的电磁耦合来实现。
又，本发明具有以下所述的形态。
(1)以构成各谐振器的电感器为3个以上串联连接的电感器，可以提高谐振器设计的自由度。
(2)以构成各谐振器的电容器为叉指型电容器，电容器可以在1层基片上形成，实现滤波器的薄型化。
(3)输入端子以及输出端子中的至少一方为平衡型端子，谐振器和该平衡型端子的各端子之间通过电容连接，实现平衡型的并联同步型2段带通滤波器。
(4)构成谐振器的电感的中央点接地，可以消除微波频率以上频段中的接地部位的动作不稳定的情况。
(5)让滤波器的输入阻抗和输出阻抗不相同，可以使滤波器具有阻抗变换器的功能。
(6)基片的材料采用电介质，可以使滤波器小型化。
(7)基片的材料采用半导体圆片(晶片)，可以小型化滤波器，同时可以与半导体部件一起集成电路(IC)化。
(8)上述半导体是硅、砷化镓、硅-锗、铟-磷中的任何一个，或者是以这些中的一个为主要成份的化合物所构成，形成发挥各自特长的滤波器。
(9)上述电感器采用凹版印刷技术或者薄膜形成技术所形成，可以使电感器小型化。
(10)上述电容器采用厚膜形成技术或者薄膜形成技术来形成，可以使电容器小型化。
(11)滤波器的电极的材料采用铜、银、或者以这些中的一个为主要成份的金属所形成，可以提高基片强度、简化制作工序。
本发明的滤波器，通过采用上述那样的构成，可以任意设定谐振器之间的耦合度，并且可以使从输入输出端来看滤波器其阻抗设定成不相同。因此，可以使带通滤波器和阻抗变换器一体化，采用该器件可以实现移动通信仪器的小型化。附图说明
图1是表示有关本发明实施例1的滤波器的电路图。
图2是表示有关本发明实施例1的滤波器的另一电路图。
图3是表示有关本发明实施例2的滤波器的构成图。
图4是表示有关本发明实施例3的滤波器的电路图。
图5是表示有关本发明实施例4的滤波器的电路图。
图6是表示采用现有例的滤波器的移动通信仪器的电路方框图。具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
本实施例的滤波器，如图1所示，2个谐振器111以及112分别由电感105以及110进行电磁耦合。谐振器111由在串联连接的2个电感103以及105上并联连接电容器104所构成的并联谐振电路构成。同样，谐振器112由在串联连接的2个电感108以及110上并联连接电容器109所构成的并联谐振电路构成。
此外，如图1所示，在连接在输入端子101上的电容器102上连接电感器103和电容器104。同样，在连接在输出端子106上的电容器107上连接电感器108和电容器109。又，电容器104和电感器105的连接点以及电容器109和电感器110的连接点均接地。
以下说明以上这样构成的滤波器的动作。
在谐振器111中，任意设定电容器104的电容值，由该电容值与电感器103以及105的合成电感值确定谐振器111的谐振频率f0。电容值102的电容值根据滤波器设计理论中的电源侧J变换器进行设定。(关于J变换器，例如可参照，G.L.Matthaei，L.Young，and E.M.Jones，“Microwave Filters，Impedance-Matching Networks，and Couplingstructures”，McGraw-Hill New York，1964.)
根据其J变换器值补正电容器104的电容值。同样，电容器109的电容值任意设定，采用该电容值、通过使谐振器111的谐振频率为f0确定电感器108以及110的合成电感值。电容器107的电容值根据负载侧的J变换器设定，根据其J变换器值补正电容器109的电容值。
又，电感器105和110的物理距离与其互感值M有关，一旦设定M值，这些位置关系就可以确定。假定谐振器之间的J变换器值为J，谐振器111或者谐振器112的导纳斜率参数为b，谐振器111或者112之间的耦合度为k，电感器105的电感值为L105，电感器110的电感值为L110，并且采用下式所确定k值，
k＝J/b其互感值M由下式设定。
M＝k·[L105·L110]1/2
构成上述电路时，假定电感器103以及108的电感值分别为L103以及L108，如果由J变换器补正后的上述各电路常数采用符号(′)表示，则
M＝k’·[L’105·L’110]1/2式中 k’＝n·k
L’105＝L105/n
L’110＝L110/n
L’103+L’105＝L103+L105＝一定
L’108+L’110＝L108+L110＝一定
N为适当实数值
可以在满足上述式的范围内任意设定耦合度k。其结果，电感器105以及110的形成方法以及位置关系可以自由设计。
通过以上那样的构成，本电路可以实现作为以端子101和端子106作为输入输出端子的并联同步型2段带通滤波器动作的小型滤波器。
此外，构成本实施例的谐振器的电感器虽然是2个，也可以是图2所示的3个或者更多。这样，具有可以增加基片上的电路构成要素的布局的自由度。
又，本实施例中的电容器也可以由叉指型电容器构成。这样，电容的电极层可以由1层形成，具有滤波器电路整体可以由1层形成的优点。
进一步，如果将本实施例那样小型化后的滤波器用于移动通信仪器中，可以使仪器小型化。
(实施例2)
图3是表示有关本发明实施例2的滤波器的构成图。在本实施例中，构成滤波器的电路要素在电介质基片301的表面上形成。形成输入端子、输出端子以及接地部位的端面电极如图3所示，在基片301的侧面上形成至少3个(306a、306b以及306c)。如图3所示，2个谐振器通过电感电极305以及310进行电磁耦合。第1谐振器是由与串联连接的2个电感电极303以及305并联连接的电容电极304(电容电极304a以及304b总称为电容电极304)构成的并联谐振电路。同样，第2谐振器是由与串联连接的2个电感电极308以及310并联连接的电容电极307构成的并联谐振电路。此外，如图3所示，在与端面电极306a连接的电容电极302上连接电感电极303和电容电极304。同样，在与端面电极306b连接的电容电极309上连接电感电极308和电容电极307。又，电容电极304和电感电极305的连接点以及电容电极307和电感电极310的连接点连接在端面电极306c上。进一步，端面电极306c与形成在基片301的背面上的接地电极313连接。
以下说明以上构成的滤波器的动作。在本实施例的滤波器中，上述那样的各电容电极由一对叉指型电容形成。又，各电感电极作为具有与由电介质基片301的介电常数、厚度、电极形状以及尺寸所确定的传输线路特征阻抗成比例的电感值的电感动作。因此，电路构成和在实施例1中说明的滤波器完全相同，作为并联同步型2段带通滤波器动作。进一步，滤波器的电路构成要素由于可以由极细的线电极图形形成，可以容易实现电路构成的小型化滤波器。
此外，本实施例的电极虽然是在电介质基片的表面上形成，也可以采用多层电介质基片，而在其内层的电介质基片表面上形成。这样，电容器可以由平行平板型构成，具有增大其电容值的优点。又，电感也可以由螺旋型构成，具有可以小型化的优点。
以下说明基片材料和电路要素的制作方法。
(1)基片材料
在本实施例中电极虽然是在电介质基片的表面上形成，也可以在半导体圆片(晶片)的表面上或者内部形成。这时滤波器也可以小型化，可以与三极管和二极管等半导体部件同时形成，具有可以IC化的优点。
在采用半导体圆片替代电介质材料时，作为半导体可以采用以硅或者以硅为主要成分的化合物。这样，由于可以使用通用性高的半导体材料，具有可以采用通用的制作工序的优点。
又，作为半导体可以采用砷化镓或者以砷化镓为主要成分的化合物。这样，容易将放大器和开关等电路或者晶体管等部件一体化，具有增大IC化的规模的优点。
进一步，作为半导体可以采用硅-锗或者以硅-锗为主要成分的化合物。这样，具有可以采用低价格构成滤波器的优点。
又，作为半导体可以采用铟-磷或者以铟-磷为主要成分的化合物。这样，具有容易构成微波段以上的高频滤波器的优点。
(2)电路要素的制作方法
作为本实施例的电路要素的电感器以及电容器可以采用厚膜形成技术制成。这样，可以采用丝网印刷技术，具有简化制作工序的优点。
又，作为本实施例的电路要素的电感器以及电容器可以采用薄膜形成技术制成。这样，可以采用凹版印刷技术，具有可以将电感器小型化，同时也将电容器小型化并且根据需要形成微小电容器的优点。
进一步，本实施例的电感器以及电容器可以采用铜或者以铜为主要成分的金属化合物形成。这样，可以提高部件的基片烧结温度，具有提高基片强度的优点。
又，本实施例的电感器以及电容器可以采用银或者以银为主要成分的金属化合物形成。这样，由于基片和电感器以及电容器可以同时烧成，具有可以简化制作过程的优点。
如以上所述，如果将本实施例那样小型化后的滤波器用于移动通信仪器中，可以使仪器小型化。
(实施例3)
图4是表示有关本发明实施例3的滤波器的电路图。在本实施例中的滤波器，如图4所示，2个谐振器416以及417分别通过电感405以及413之间的电磁耦合和电感406以及415之间的电磁耦合进行耦合。谐振器416由与串联连接的电感403、405、406以及407并联连接的电容器404构成的并联谐振电路所形成。同样，谐振器417由与串联连接的电感器411、413、415以及414并联连接的电容器412构成的并联谐振电路所构成。
又，在输入端子401上通过电容器402连接谐振器416。在电容器402上，如图4所示，连接谐振器416的电感器403和电容器404。同样，如图4所示，在输出端子408上通过电容器409和410连接谐振器417。在电容器409上，连接谐振器417的电感器411和电容器412。在电容器410上，连接谐振器417的电感器414和电容器412。此外，谐振器416的电感器407和电容器404的连接点以及谐振器417的电感器413和415的连接点均接地。
以下说明以上这样构成的滤波器的动作。
电容器404的电容值任意设定，由该电容值与电感器403、405、406以及407的合成电感值确定第1谐振器416的谐振频率f0。电容器402的电容值根据滤波器设计理论中的电源侧J变换器进行设定，根据其J变换器值补正电容器404的电容值。同样，电容器412的电容值任意设定，采用该电容值，通过使谐振器417的谐振频率为f0确定电感411、413、414以及415的合成电感值。电容器409以及410的电容值根据负载侧的J变换器值设定成2倍的值，根据其J变换器值补正电容器412的电容值。又，电感器405和413的物理距离与其互感值M26有关，一旦设定M26值，这些位置关系就可以确定。同样，电感器406和415的物理距离与其互感值M38有关，一旦设定M38值，这些位置关系就可以确定。假定谐振器之间的J变换器值为J，谐振器416或者谐振器417的导纳斜率参数为b，谐振器416或者417之间的耦合度为k，电感器405、406、413以及415的电感值分别为L405、L406、L413以及L415，并且采用下式所确定k值，
k＝J/b其互感值M26以及M38由下式设定。
M26＝k·[L405·L413]1/2
M38＝k·[L406·L415]1/2
又，各电感值根据下式设定。
L403＝L407
L405＝L406
L411＝L414
L413＝L415式中，L403、L407、L411以及L414分别为电感器403、407、411以及414的电感值。
构成上述电路时，如果由J变换器补正后的上述各电路常数采用符号(′)表示，则
M26＝k’·[L’405·L’413]1/2
M38＝k’·[L’406·L’415]1/2式中 k＝n×k
L’405＝L405/n
L’406＝L406/n
L’413＝L413/n
L’415＝L415/n
L’403+L’405+L’406+L’407＝L403+L405+L406+L407＝一定
L’411+L’413+L’414+L’415＝L411+L413+L414+L415＝一定
N为适当实数值
可以在满足上述式的范围内任意设定耦合度。其结果，电感器405和413以及电感器406和415的形成方法以及位置关系可以自由设计。因此，可以采用极细线形成，能相互接近配置。
通过以上那样的构成，本滤波器作为以端子401和端子408作为输入输出端子、并且端子408侧为平衡型的并联同步型2段带通滤波器动作。又，本滤波器可以采用极细线形成，可以容易实现电路构成小型化的滤波器。
此外，在本实施例中电感413和415的连接点虽然为接地，也可以不接地。这样，具有消除微波段以上的高频中接地部位动作上不稳定的优点。
并且，在本实施例中电介质以及导体图形的形成方法有各种各样的方法，本发明并不限定于这些方法的细微处。
如以上所述，如果将本实施例那样小型化后的滤波器用于移动通信仪器中，可以使仪器小型化。
(实施例4)
图5是表示有关本发明实施例4的滤波器的电路图。在本实施例中的滤波器，基本上和实施例1中说明的滤波器相同，相同部分采用相同符号，在此省略其详细说明。在图5中，与端子106和第2谐振器520连接的电容器518以及构成第2谐振器的电容器519的各电容值设定为不同于实施例1的值。
以下说明以上这样构成的滤波器的动作。
在图5所示的本实施例的滤波器中，负载侧的阻抗值与电源侧的阻抗值不同。因此，在表示负载侧J变换器的值的下式中，
J＝[(1/Z)·2π·w·C/(g2·g3)]1/2
式中：w表示带宽值
C表示任意设定的电容器519的电容值
g2以及g3表示本滤波器电路的原型滤波器中第2以及第3g参数使负载侧的阻抗值Z与电源侧的阻抗值不同来设定J变换器，按照该J变换器值J可任意设定的电容器518的电容值。并且，按照该J变换器值J可以补正电容器519的电容值C。
通过采用以上的构成，本滤波器作为从输入输出端子101和106观察的阻抗值不相同的滤波器动作。即，作为具有兼作阻抗变换器的功能的并联同步型2段带通滤波器动作。又，和上述其他实施例相同，可以采用极细线形成，可以容易实现电路构成小型化的滤波器。
此外，本实施例中的阻抗变换器的变形也可以适用于本发明实施例3中，这时作为具有兼作阻抗变换器的功能的平衡型的并联同步型2段带通滤波器动作，同时，可以采用极细线形成，可以容易实现电路构成小型化的滤波器。
本发明的滤波器通过采用上述构成，谐振器之间的耦合度可以任意设定，同时从输入输出端子101和106观察的阻抗值可以设定成不相同。因此，可以将带通滤波器和阻抗变换器一体化，使用该部分可以实现移动通信仪器的小型化。