專利名稱：微帶線濾波器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在電介質基板上設置有帶狀線(strip line)的微帶線濾波器(microstripline filter)、及其制造方法。
背景技術：
將構成1/4波長諧振器的帶狀線的開放端朝向一個方向配置，使相鄰的諧振器之間梳狀線耦合的微帶線濾波器已被普及。在這樣的梳狀線型微帶線濾波器中，設置有將多個諧振線路的短路端側連接的公共電極，使諧振器之間感應性耦合(例如參照專利文獻1及2)。
專利文獻1的微帶線濾波器具備相對帶狀線垂直延伸的公共電極。所有的帶狀線的一端公共地連接在公共電極上。公共電極的兩端在與帶狀線平行的兩側面與接地電極連接。
圖1是將專利文獻2作為參考的微帶線濾波器的構成例。在微帶線濾波器101中，帶狀線102A 102C的一端公共連接在公共電極103上。而且，公共電極103上還連接著短路電極104。短路電極104與帶狀線102A 102C平行延伸，和接地電極105連接。
專利文獻l:特開昭56—105902號公報
專利文獻2:特開2006—270508號公報
在以往的濾波器中，各諧振器的諧振頻率與諧振器之間的耦合系數的設定，通過帶狀線的線路長度、線路寬度、相鄰的帶狀線之間的間隔、公共電極的線路寬度、短路電極的線路寬度等的調整來進行。但是，即使對它們的電極形狀進行調整，因電極形狀的限制，也不一定能夠實現(xiàn)所希望的諧振頻率以及諧振器之間的耦合系數，從而無法得到希望的頻率特性。

發(fā)明內容
鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種提高各諧振器的諧振頻率以及諧振器之間的耦合系數的設定自由度，可以精細地調整諧振器的諧振頻率以及諧振器之間的耦合系數的微帶線濾波器、和其制造方法。
本發(fā)明的微帶線濾波器具備接地電極、多個主面線路、公共電極、多個短路電極和輸入輸出電極。接地電極被設置在矩形平板狀的電介質基板的下面。多個主面線路被設置在電介質基板的上面，分別構成諧振器的一部分。公共電極使幾個主面線路相互導通。多個短路電極使借助公共電極導通并構成組的主面線路，分別經由電介質基板的同一側面與接地電極導通。輸入輸出電極與任意的諧振器耦合。
在這樣的構成中，可以通過各短路電極的線路寬度、公共電極與短路電極的連接位置、相鄰的短路電極的配置間隔等，與一組公共電極連接的多個短路電極的電極圖案，調整與該公共電極連接的主面線路構成的諧振器特性、耦合度。由此，能夠以高的自由度設定這些諧振器各自的諧振頻率、相鄰的諧振器之間的耦合系數等。由于因該短路電極的形狀變更而引起的諧振頻率、耦合系數的變化，比公共電極、主面線路的形狀變更所引起的變化小，所以，能夠精細地調整諧振器的諧振頻率、諧振器之間的耦合系數。
各短路電極可以在公共電極的將相鄰的兩個主面線路之間連接的部分一個一個單獨地設置。而且，公共電極可以與三個主面線路和兩個短路
電極連接。
根據這樣的構成，在相鄰的三個主面線路構成的三個諧振器中，各諧振器之間的耦合度由兩個短路電極的配置決定。
通過調整由公共電極導通的多個短路電極，來制造微帶線濾波器，能夠量產對諧振器的諧振頻率、諧振器之間的耦合系數進行了精細調整的微帶線濾波器。
根據本發(fā)明，可以通過與同一公共電極連接的多個短路電極的電極圖案，決定梳狀線耦合的多個諧振器的諧振頻率、耦合系數，能夠精細地設定耦合系數。由于能夠和與公共電極連接的多個主面線路獨立地進行短路電極的設定，所以，頻率特性的設定及電極圖案的設計變得容易。


圖1是表示微帶線濾波器的現(xiàn)有例子的圖。圖2是表示微帶線濾波器的構成例的立體圖。
圖3是表示該微帶線濾波器的頻率特性例的曲線圖。圖4是表示該微帶線濾波器的制造工序例的流程圖。圖5是表示該微帶線濾波器的其他構成例的立體圖。圖中l(wèi)一微帶線濾波器，2A 2E—主面線路，3A、 3B —公共電極，4A 4D —側面短路電極，5 —接地電極，6A、 6B —側面引出電極，7A、7B —輸入輸出電極，8A、 8B —引出電極，10—電介質基板，60 —玻璃層，61—耦合用電極。
具體實施例方式
下面，對微帶線濾波器的構成例進行說明。
這里所表示的微帶線濾波器是帶通式濾波器。該濾波器被利用于3GHz 5GHz頻帶的UWB (Ultra Wide Band)通信。
圖2 (A)是構成微帶線濾波器的電介質基板的上面?zhèn)攘Ⅲw圖，圖2(B)是電介質基板的下面?zhèn)攘Ⅲw圖。
微帶線濾波器1具備電介質基板IO和玻璃層(未圖示)。其中，玻璃層層疊在電介質基板10的上面，用于提高微帶線濾波器的環(huán)境耐性。
基板IO是由氧化鈦等構成、相對介電常數約為111的小型長方體狀的陶瓷燒結基板?；?0的組成及尺寸可以考慮頻率特性等來適當設定。
在基板10的上面，形成有由主面線路2A 2E、公共電極3A、 3B和引出電極8A、 8B構成的上面電極圖案。上面電極圖案由厚度約為6ym以上的銀電極形成。上面電極圖案通過在基板10上涂敷感光性銀膏，利用光刻工藝形成圖案并燒制而成。
在基板10的正面，形成有由側面短路電極4A 4D構成的側面電極圖案。而在基板10的背面，形成有由側面引出電極6A、 6B構成的側面電極圖案。這些側面電極圖案是厚度約為12um以上的銀電極。這些側面電極圖案通過在基板10的正面及背面利用絲網掩?；蚪饘傺谀Ｍ糠蠓歉泄庑缘你y膏，并燒制而成。
基板10的下面是該微帶線濾波器1的安裝面，形成有由接地電極5
5和輸入輸出電極7A、 7B構成的下面電極圖案。輸入輸出電極7A、 7B與接地電極5分開形成。輸入輸出電極7A、 7B在將該微帶線濾波器1安裝到安裝基板時，與高頻信號輸入輸出端子連接。接地電極5是諧振器的接地面，與安裝基板的接地電極連接。下面電極圖案是厚度約為12um的銀電極。下面電極圖案通過在基板10的下面利用絲網掩?；蚪饘傺谀Ｍ糠蠓歉泄庑缘你y膏，并燒制而成。
其中，由于側面電極圖案的電極厚度比上面電極圖案的電極厚度厚，所以，在一般發(fā)生電流集中的接地端側的部位使電流分散，降低了導體損耗。根據該構成，該微帶線濾波器成為插入損失小的元件。
在上面電極圖案中，主面線路2A 2E從基板10的正面與上面的交界向基板10的背面方向延伸設置，且前端被開放。而且，主面線路2A 2E與下面電極圖案的接地電極5對置。因此，它們構成相互梳狀線耦合的5級諧振器。
引出電極8A設置在基板10的背面?zhèn)龋?一端與基板10上面的主面線路2D連接，另一端與基板10背面的側面引出電極6A連接。其中，側面引出電極6A與基板10下面的輸入輸出電極7A連接。由此，引出電極8A借助側面引出電極6A，使輸入輸出電極7A與主面線路2D所構成的諧振器進行抽頭耦合(tap-coupling)。
主面線路2D的一端與基板10上面的引出電極8A連接，另一端與基板10正面的側面短路電極4C連接。其中，側面短路電極4C與基板10下面的接地電極5連接。由此，主面線路2D借助側面短路電極4C與接地電極5導通，構成輸入級(或輸出級)的l/4波長諧振器。
主面線路2B的一端在基板10上面的背面?zhèn)葞苑?，另一端在基?0上面的正面?zhèn)扰c公共電極3A連接。其中，公共電極3A與基板IO正面的側面短路電極4A連接，側面短路電極4A與基板10下面的接地電極5連接。由此，主面線路2B借助側面短路電極4A與接地電極5導通，構成第二級的1/4波長諧振器。
對于主面線路2D而言，其線路寬度的中心與側面短路電極4C的線路寬度的中心錯開。另外，對于主面線路2B而言，其線路寬度的中心與側面短路電極4A的線路寬度的中心錯開。而且，主面線路2D與主面線路2B接近，側面短路電極4C與側面短路電極4A遠離。因此，主面線路2D所構成的輸入級(或輸出級)的諧振器、與主面線路2B所構成的第二級諧振器電容性耦合。通過該電容性耦合，第一個低頻側衰減極在微帶線濾波器1的頻率特性中的低頻帶側下降。
對于主面線路2A而言， 一端在基板10上面的背面?zhèn)乳_放，另一端在基板10上面的正面?zhèn)扰c公共電極3A及公共線路3B連接。其中，公共電極3A與基板10正面的側面短路電極4A連接，公共電極3B與基板10正面的側面短路電極4B連接，側面短路電極4A及側面短路電極4B與基板10下面的接地電極5連接。由此，主面線路2A隔著電介質基板IO與接地電極5對置，并且借助側面短路電極4A及側面短路電極4B與接地電極5導通，構成第三級的1/4波長諧振器。
主面線路2B與主面線路2A在短路端側通過公共電極3A導通。在考慮該相鄰的諧振器之間的耦合的情況下，需要考慮在諧振器之間的中央存在電壁那樣的奇(odd)模式、和在諧振器之間的中央存在磁壁那樣的偶(even)模式下的諧振頻率之差。通過公共電極3A，使得各主面線路中的奇(odd)模式的諧振頻率比偶(even)模式的諧振頻率低。由此，偶(even)模式的諧振頻率比奇(odd)模式的諧振頻率小，可得到更強的感應性耦合。通過該感應性耦合，在微帶線濾波器l的頻率特性中的高頻帶側，第一個高頻側衰減極下降。
對于主面線路2C而言， 一端在基板10上面的背面?zhèn)乳_放，另一端在基板10上面的正面?zhèn)扰c公共電極3B連接。其中，公共電極3B與基板10正面的側面短路電極4B連接，側面短路電極4B與基板10下面的接地電極5連接。由此，主面線路2C借助側面短路電極4B與接地電極5導通，構成第四級的1/4波長諧振器。
主面線路2C與主面線路2A在短路端側通過公共電極3B導通。在考慮該相鄰的諧振器之間的耦合的情況下，需要考慮在諧振器之間的中央存在電壁那樣的奇(odd)模式、和在諧振器之間的中央存在磁壁那樣的偶even)模式下的諧振頻率之差。通過公共電極3B，使得各主面線路中的奇(odd)模式的諧振頻率比偶(even)模式的諧振頻率低。由此，偶(even)模式的諧振頻率比奇(odd)模式的諧振頻率小，可得到更強的感應性耦合。通過該感應性耦合，在微帶線濾波器l的頻率特性中的高頻帶側，第二個高頻側衰減極下降。
對于主面線路2E而言， 一端與基板10上面的引出電極8B連接，另一端與基板10正面的側面短路電極4D連接。其中，側面短路電極4D與基板10下面的接地電極5連接。由此，主面線路2E借助側面短路電極4D與接地電極5導通，構成輸出級(或輸入級)的l/4波長諧振器。
對于主面線路2E而言，其線路寬度的中心與側面短路電極4D的線路寬度的中心錯開。另外，對于主面線路2C而言，其線路寬度的中心與側面短路電極4B的線路寬度的中心錯開。而且，主面線路2E與主面線路2C接近，側面短路電極4B與側面短路電極4D遠離。因此，主面線路2E構成的輸出級(或輸入級)的諧振器、與主面線路2C構成的第四級的i皆振器構成電容性耦合。通過該電容性耦合，使得第二個低頻側衰減極在微帶線濾波器1的頻率特性中的低頻帶側下降。
引出電極8B被設置在基板10的背面?zhèn)龋?一端與基板10上面的主面線路2E連接，另一端與基板10背面的側面引出電極6B連接。其中，側面引出電極6B與基板10下面的輸入輸出電極7B連接。由此，引出電極8B借助側面引出電極6B將輸入輸出電極7B與主面線路2E構成的諧振器抽頭耦合。
根據以上所示的構造，微帶線濾波器1構成具備5級諧振器的濾波器。該微帶線濾波器1是帶通式濾波器，具有通頻帶的低頻側的兩個衰減極和高頻側的兩個衰減極。
圖3表示該該微帶線濾波器1的頻率特性。這里，表示了使通頻帶的低頻側的兩個衰減極的頻率一致、且使高頻側的兩個衰減極的頻率一致的特性例。圖中所示的虛線表示微帶線濾波器1的S11特性。圖中所示的實線表示微帶線濾波器1的S21特性。
如果著眼于微帶線濾波器1的S21特性，則微帶線濾波器1在約3168MHz 約4752MHz，實現(xiàn)了衰減量約為一1.5dB的通頻帶。而且，衰減極位于通頻帶的低頻側的約2400MHz 約2500MHz附近，衰減量約為一39dB。衰減極位于通頻帶的高頻側的約5150MHz 約5350MHz附近，衰減量約為一27dB以下。
8由于該微帶線濾波器1相對三個主面線路2A 2C具備兩個側面短路電極4A、 4B，所以，側面短路電極4A、 4B的配置間隔、側面短路電極4A、 4B各自的線路寬度、側面短路電極4A、 4B分別與公共電極3A、 3B的連接位置等，會對主面線路2A 2C之間的耦合系數和諧振頻率造成影響。
具體而言，基于側面短路電極4A、4B的配置間隔增加，主面線路2A、2B構成的諧振器之間的耦合系數、和主面線路2A、 2C構成的諧振器之間的耦合系數增大。而且，主面線路2A 2C各自構成的諧振器的諧振頻率增高。另一方面，基于側面短路電極4A、 4B的配置間隔縮小，主面線路2A、 2B構成的諧振器之間的耦合系數、和主面線路2A、 2C構成的諧振器之間的耦合系數減小。并且，主面線路2A 2C各自構成的諧振器的i皆振頻率降低。
另外，基于側面短路電極4A、 4B的線路寬度增加，主面線路2A、2B構成的諧振器之間的耦合系數、和主面線路2A、 2C構成的諧振器之間的耦合系數增大。而且，主面線路2A 2C各自構成的諧振器的諧振頻率增高。另一方面，基于側面短路電極4A、 4B的線路寬度縮小，主面線路2A、 2B構成的諧振器之間的耦合系數、和主面線路2A、 2C構成的諧振器之間的耦合系數減小。并且，主面線路2A 2C各自構成的諧振器的諧振頻率降低。
因此，基于側面短路電極4A、 4B的電極圖案的設定，通過公共電極3A、 3B而相互導通的主面線路2A 2C由于可以調整主面線路2A 2C間的耦合系數與諧振頻率，與因為公共電極或主面線路的形狀的變更而引起的耦合系數或諧振頻率的變化相比影響小，所以，可以精確地調整諧振器的諧振頻率以及諧振器之間的耦合系數。
接著，對微帶線濾波器1的制造方法進行說明。
圖4是表示微帶線濾波器1的制造方法的流程圖。
在微帶線濾波器1的制造工序中，
(51) 首先，準備在任何面上都沒有形成電極的電介質母基板。
(52) 接著，對于母基板在下面?zhèn)冉z網印刷導電體膏，并經過干燥、燒成而形成接地電極及輸入輸出電極。
9(53) 然后，對于母基板在上面?zhèn)扔∷⒏泄庑詫щ婓w膏，經過煩躁、曝光、顯影的光刻工藝、和燒成，形成主面電極圖案。
(54) 接著，在母基板的上面?zhèn)扔∷⒉ＡЦ?，經過燒成而形成玻璃層。
(55) 然后，通過切割等從如上述那樣構成的母基板切分出多個電介質基板。并在切分之后，對一部分的電介質基板的上面電極圖案進行電特性的預備測定。
(56) 接著，從切分后的多個電介質基板選出一個或少數，進行側面短路電極的試驗形成，并選擇能夠得到所希望的濾波特性的最佳側面短路電極的電極圖案。
(57) 選擇通過對所選出的電介質基板試驗形成側面短路電極而得到所希望的濾波特性的電極圖案，然后，針對同一基板批次的多個電介質基板，以最佳的間隙尺寸印刷導電體膏，并經過燒成形成側面短路電極。
通過以上的制造方法，在電介質基板的上面形成了主面電極圖案之后，通過在側面形成側面短路電極，可以調整濾波特性，從而能夠可靠地得到所希望的濾波特性。
其中，在S6所述的試驗形成中，首先在側面短路電極的間隙部分也形成電極，對濾波特性進行測定，并一邊通過切削等逐漸增大間隙部分的寬度一邊測定濾波特性，來選擇能夠得到所希望的濾波特性的間隔尺寸，在接下來的正式形成的步驟中，只要以上述選擇的間隙尺寸形成側面短路電極即可。
另外，由于在電介質基板10的上面設置的上面電極圖案，因其形狀精度會對微帶線濾波器的頻率特性造成大的影響，所以，這里通過光刻工藝改善了電極精度之后形成上面電極圖案。
接著，對微帶線濾波器的其他構成例進行說明。圖5是微帶線濾波器的立體圖。微帶線濾波器51是與上述的微帶線濾波器1大致相同的構成，其不同點在于，在玻璃層60的上面還具備耦合用電極61A、 61B。在以下的說明中，針對與微帶線濾波器1大致相同的構成賦予相同的符號，并省略詳細的說明。
耦合用電極61A形成為與構成輸入級(或輸出級)的諧振器的主面電極2D、和構成第二級的諧振器的主面電極2B隔著玻璃層60對置。耦合
10用電極61A的設置目的在于，增強輸入級(輸出級)的諧振器及第二級的諧振器之間的電容性耦合。另外，耦合用電極61B形成為與構成輸出級(或輸入級)的諧振器的主面電極2E、和構成第四級的諧振器的主面電極2C隔著玻璃層60對置。耦合用電極61B的設置目的在于，增強輸出級(輸入級)的諧振器及第四級的諧振器之間的電容性耦合。也可以這樣構成微帶線濾波器。
另外，作為上述的微帶線濾波器1，例示了在電介質基板10的背面?zhèn)葲]有設置側面引出電極6A、 6B以外的側面電極的構成，但也可以設置其他的側面電極。例如，可以按照與電介質基板10的正面?zhèn)鹊膫让娑搪冯姌O4A 4D疊合的方式，在電介質基板10的背面形成側面電極。如果形成這樣的側面電極，則在各側面電極的印刷時，不需要區(qū)別電介質基板IO的正面和背面，即使電介質基板的朝向不完全一致，也能夠印刷各側面電極。因此，能夠使印刷工序簡易化。
另外，上述實施方式中的主面線路、側面電極的配置位置、形狀與制品規(guī)格對應，可以是與制品規(guī)格對應的任意配置位置、形狀。本發(fā)明也可以在上述構成之外應用，能夠在多種濾波元件的圖案形狀中采用。而且，還可以對該濾波元件配置其他的構成(高頻電路)。
權利要求
1、一種微帶線濾波器，其特征在于，具備設置在矩形平板狀的電介質基板下面的接地電極；設置在所述電介質基板的上面，分別構成諧振器的一部分的多個主面線路；使幾個所述主面線路相互導通的公共電極；使借助所述公共電極導通并構成組的所述主面線路，分別經由所述電介質基板的同一側面與所述接地電極導通的多個短路電極；和與任意的所述諧振器耦合的輸入輸出電極。
2、 根據權利要求1所述的微帶線濾波器，其特征在于，各短路電極在所述公共電極的將相鄰的兩個主面線路之間連接的部 分一個一個單獨地設置。
3、 根據權利要求2所述的微帶線濾波器，其特征在于， 所述公共電極與三個主面線路和兩個短路電極連接。
4、 一種微帶線濾波器的制造方法，用于制造權利要求1 3中任意一 項所述的微帶線濾波器，其特征在于，具備分割步驟，將在上主面形成了所述多個主面線路及所述公共電極、在 背主面形成了所述接地電極及所述輸入輸出電極的平板狀電介質母基板， 分割成多個電介質基板；和側面電極形成步驟，在通過所述分割步驟而分割出的所述電介質基板 的側面，從所述公共電極到所述接地電極印刷導電體膏，并對其進行干燥、 燒成，形成所述多個短路電極。
5、 根據權利要求4所述的微帶線濾波器的制造方法，其特征在于， 所述側面電極形成步驟是針對從通過所述分割步驟而分割出的多個電介質基板中選出的電介質基板，使所述多個短路電極之間的間隙尺寸最 佳化，然后，以所述最佳化的間隙尺寸對所述多個電介質基板的全部形成 所述短路電極的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠精細地設定感應性耦合的多個諧振器的特性的微帶線濾波器。微帶線濾波器(1)具備接地電極(5)、主面線路(2A～2E)、公共電極(3A、3B)、側面短路電極(4A、4B)和輸入輸出電極(7A、7B)。接地電極(5)被設置在矩形平板狀的電介質基板(10)的下面。主面線路(2A～2E)被設置在電介質基板的上面，分別構成諧振器的一部分。公共電極(3A、3B)使主面線路(2A～2C)相互導通。側面短路電極(4A、4B)使借助公共電極(3A、3B)相互導通的主面線路(2A～2C)的一組，分別經由電介質基板(10)的同一側面與接地電極(5)導通。輸入輸出電極(7A、7B)與主面線路(2D、2E)構成的諧振器耦合。
文檔編號H01P1/203GK101606276SQ20088000479
公開日2009年12月16日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權日2007年7月13日
發(fā)明者中村聰一, 廣島基晴, 竹井泰范 申請人:株式會社村田制作所