JP2000295006A

JP2000295006A - 誘電体共振器フィルタ

Info

Publication number: JP2000295006A
Application number: JP11103243A
Authority: JP
Inventors: Saiko Ko; 載皓黄; Akihiro Isomura; 明宏磯村
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: JP3505676B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化が可能であり、また、低背化が可能
で、面実装が可能な誘電体共振器フィルタを提供するこ
と。【解決手段】一対の入出力プローブ２，３の間に１以
上の誘電体共振器１を配置した直方体または多角柱形状
の金属キヤビテイを持つ誘電体共振器フィルタ１０にお
いて、前記方形の金属キャビテイのコーナー部に前記入
出力プローブ２，３を取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体共振器フィ
ルタに関し、特に、低損失特性を持つフィルタの改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、誘電体共振器フィルタは、例
えば、特開昭６０−９８７０２号公報に示される構造を
もつものであり、図８にその代表例を示す。

【０００３】図８は従来の誘電体共振器フィルタの構造
の一部を示す図であって、図８（ａ）はカバーを取り除
いて示す平面図であり、図８（ｂ）は、正面断面図であ
る。図８（ａ）及び（ｂ）において、誘電体共振器フィ
ルタ１００は、金属キャビテイを形成する金属ケース５
５の底面に支持台６１乃至６４を夫々介して設けられた
誘電体共振器５１乃至５４を備えている。この支持台６
１乃至６４の材質は、通常、誘電体共振器のＱをできる
だけ劣化させない様な材質のものが使用される。

【０００４】また、金属ケース５５の両側には、入出力
プローブ５７，５８を備えた入出力端子５９，６０が夫
々設けられている。金属キャビテイをなす金属ケース５
５の上端の開口部を覆うように、金属カバー５６が設け
られている。この金属カバー５６には、周波数調整用金
属ネジ７１乃至７４が夫々誘電体共振器５１乃至５４の
上面に対向する位置に設けられている。各誘電体共振器
５１乃至５４と金属ネジ７１乃至７４との間隔を調整す
ることにより、周波数の調整を行うことができる。

【０００５】入出力プローブ５７及び５８は、誘電体共
振器５１及び５４と個々に電磁界的に結合するため、金
属ケース５５の内側に取り付けられ、電磁界的結合が最
適な位置として、円柱状の誘電体共振器５１及び５４の
高さの中心位置とほぼ同等の高さに取り付けられるてい
る。

【０００６】また、図８に示されるＬａ，Ｓ₁₂，
Ｓ₂₃，Ｓ₃₄，Ｌｂは、物理的長さを示し、（Ｑ
ｅ）_a，ｋ₁₂，ｋ₂₃，ｋ₃₄，（Ｑｅ）_bは、夫々電磁界的
結合の量を示している。

【０００７】一般に、入出力の電磁界的結合量（Ｑｅ）
_a、（Ｑｅ）_b及び、第ｊ番目と第ｊ＋１番目の誘電体共
振器の電磁界的結合量ｋ_j、j+1は、下記数１式のように
示される。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここに、上記数１式において、ω₁'，
ｇ₀，ｇ₁・・・ｇ_n+1は、ｎ個のフィルタに於いて理論
的に求められている値であり、ω₀,ω₁,ω₂は、フィル
タの通過特性において得られる量であり、ｗは、ω₀,ω
₁,ω₂から決まる量であり、帯域幅に相当する量であ
る。

【００１０】前述のように、ω₁'，ｇ₀，ｇ₁・・・ｇ
_n+1は、フィルタ理論から定められる値であるので、帯
域幅ω₂₋ω₁及びフィルタの中心周波数ω₀が決まる
と、（Ｑｅ）_a、（Ｑｅ）_b、ｋ_j、j+1 は一義的に定ま
る。

【００１１】図８に示す様な実際の誘電体共振器フィル
タでは、金属ケース５５及びカバー５６で構成されてい
る金属キャビテイ中に誘電体共振器５１乃至５４が並べ
られており、誘電体の共振モードＴＥ_01δを用いて電磁
界的結合により、誘電体共振器相互の結合が決められ
る。

【００１２】従って、第ｊ番目と第ｊ＋１番目の誘電体
共振器の電磁界的結合量ｋ_j、j+1は、誘電体共振器の間
隔Ｓ_j、j+1により決定され、入出力の電磁界的結合量
（Ｑｅ）_ａ、（Ｑｅ）_ｂは、入出力のプローブと入出力
の誘電体共振器との間隔Ｌａ、Ｌｂによりそれぞれ決定
される。

【００１３】図８の４段の例についていえば、結合量ｋ
₁₂，ｋ₂₃，ｋ₃₄は、間隔Ｓ₁₂,Ｓ₂₃,Ｓ₃₄により一義的に
決まり、（Ｑｅ）_a、（Ｑｅ）_bは距離Ｌａ及びＬｂによ
り決定され、誘電体共振器フィルタが設計、製作される
ことになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘電体共振器フィルタ１００のアンテナプローブの取付
位置は、図８に示すように、方形の金属ケース５５の１
辺の中央部の位置に、金属ケース５５の内側に、入出力
プローブ５７及び５８が取り付けられており、金属ケー
ス５５の大きさは、入出力プローブ５７，５８と円柱状
の誘電体共振器５１，５４との距離によって、一義的に
決定されるため、小型化が難しかった。

【００１５】そこで、本発明の第１の技術的課題は、小
型化が可能である誘電体共振器フィルタを提供すること
にある。

【００１６】また、本発明の第２の技術的課題は、低背
化が可能で、面実装が可能な誘電体共振器フィルタを提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では、直方体の金
属キヤビテイのコーナー部を利用し、方形の金属キヤビ
テイのコーナー部を形成する２面を短絡するようにプロ
ーブを取り付けることにより、誘電体共振器フィルタの
小型化を計るものである。

【００１８】即ち、本発明の誘電体共振器フィルタで
は、一対の入出力プローブの間に１個以上の誘電体共振
器を配置した直方体の金属キヤビテイを持つ誘電体共振
器フィルタにおいて、前記金属キャビテイのコーナー部
に前記入出力プローブを取り付けたことを特徴としてい
る。

【００１９】また、本発明の誘電体共振器フィルタで
は、前記誘電体共振器フィルタにおいて、前記入出力プ
ローブが、前記金属キヤビテイのコーナー部を形成する
２面を短絡するように取付られていることを特徴として
いる。

【００２０】また、本発明の誘電体共振器フィルタで
は、前記誘電体共振器フィルタにおいて、前記入出力プ
ローブは、線状の導線で形成されていることを特徴とし
ている。

【００２１】また、本発明の誘電体共振器フィルタで
は、前記誘電体共振器フィルタにおいて、前記入出力プ
ローブは、ストリップラインで形成されていることを特
徴としている。

【００２２】さらに、本発明の誘電体共振器フィルタで
は、前記いずれかの誘電体共振器フィルタにおいて、前
記金属キャビティの外形が直方体の代わりに、直方体以
外の多角柱形状であることを特徴としている。

【００２３】

【発明の実施の形態】マイクロ波領域で使用される通信
機器に誘電体セラミック共振器を用いた誘電体フィルタ
を利用して原クロック発振信号を構成したものが利用さ
れる。また、そのような誘電体フィルタは、１Ｇｂｉｔ
／ｓｅｃ程度以上の伝送容量を有する通信網で使用され
るデジタル通信機器にも搭載されている。

【００２４】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。

【００２５】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わ
る誘電体共振器フィルタにおける配置構成を示すもので
あり、図１（ａ）は金属カバーを取り除いて示す平面図
であり、図１（ｂ）は正面断面図である。

【００２６】なお、本実施の形態の誘電体共振器フィル
タの説明にあたり、図１、図３〜図５に示す誘電体共振
器フィルタと同一構成部品には、同一符号を付してい
る。

【００２７】図１（ａ），（ｂ）に示す本発明の第１の
実施の形態による誘電体共振器フィルタ１０において、
金属ケース５と金属カバー６で構成する金属キヤビテイ
内に、金属ケース５上に支持台１１を介して設けられた
１個の誘電体共振器１と入出力用プローブ２及び３が配
置されている。

【００２８】入出力プローブ２，３は、１個の誘電体共
振器１と結合するようになっており、金属ケース５のコ
ーナー部分の近傍に外側に突出して設置された入出力コ
ネクタ７，８にそれぞれ接続されている。

【００２９】具体的に、金属ケース５の内部寸法は、約
２０×２０×１３ｍｍで、入力プローブ２は、φ０．５
ｍｍの銅線から成り、一端は入力コネクタ７に接続さ
れ、他の一端は金属ケース５の２面のうち、入力コネク
タ７，８が設置されていないコーナー近傍の他の一面に
短絡されている。この入力プローブ２である銅線は、直
線状であり、誘電体共振器１と入力プローブ２との距離
は、約３ｍｍである。また、出力プローブ３について
も、入力プローブ２と同様に作製されている。

【００３０】本発明の第１の実施の形態について、共振
モードＴＥ_01δを用いて電磁界的結合により誘電体共振
器特性を測定した結果、誘電体共振器１と入出力プロー
ブ２，３の距離が、約３ｍｍの場合、中心周波数約７Ｇ
Ｈｚ、負荷Ｑ_Lは、約１０００であった。その後、金属
カバー６に取付られている周波数調整用金属ネジ４によ
り、中心周波数を所定の周波数に調整する事ができる。
また、誘電体共振器１と入出力プローブ２，３の距離
が、約１ｍｍの場合、中心周波数約７ＧＨｚ、負荷Ｑ_L
は、約２８０であった。

【００３１】図２に、負荷Ｑ_Lの測定結果を示す。実線
は、誘電体共振器１と入出力プローブ２，３の距離が、
約３ｍｍの場合の負荷Ｑ_Lを示し、一方、破線は、誘電
体共振器１と入出力プローブ２，３の距離が、約１．５
ｍｍの場合の負荷Ｑ_Lを示す。

【００３２】また、負荷Ｑ_Lと入出力の電磁界的結合量
Ｑｅとの関係は、２／Ｑｅ＝１／Ｑ_L−１／Ｑ₀である
（但し、Ｑ₀は共振器のＱ）。

【００３３】誘電体共振器１の形状は、φ約１５×６ｍ
ｍであり、誘電体共振器１の高さの中心位置が入出力プ
ローブ２，３の位置にくるように、支持台１１により設
置されている。金属ケース５のコーナー部分にしか空間
的余裕がなく、ぎりぎり小型化が成されている。入出力
プローブ２，３をコーナー部に取り付けることにより、
作業がしやすく、プローブの長さを精度良く取り付ける
ことができる。

【００３４】図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），
（ｂ）は、それぞれ本発明の第２及び第３の実施の形態
による誘電体共振器フィルタを示す平面図及び断面図で
ある。

【００３５】図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），
（ｂ）についても、図１（ａ），（ｂ）と同様である
が、図３（ａ），（ｂ）に示す誘電体共振器フィルタ３
０は、入出力プローブ２’，３’である銅線が、まっす
ぐな直線状でなく、銅線がほぼ直角に曲がり、他の辺に
短絡している実施形態である。

【００３６】また、図４（ａ），（ｂ）に示す誘電体共
振器フィルタ２０は、入出力プローブ２’’，３’’あ
る銅線が、まっすぐな直線状でなく、銅線が円形状に曲
がり、他の辺に短絡している実施形態である。

【００３７】図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ），
（ｂ）のいずれの場合も、誘電体共振器１との電磁気的
結合が最適になるように選択される。

【００３８】また、第１乃至第３の実施の形態におい
て、入出力プローブ２，２’，２’’，３，３’，
３’’の他の一端が短絡する、入力コネクタ７，８が設
置されていないコーナー部近傍の他の一面としては、コ
ーナー部の２面の境界である頂点部分も含まれる。

【００３９】図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実
施の形態に係わる誘電体共振器フィルタの配置構成を示
すものであり、図５（ａ）は金属カバー３６を取り除い
て示す平面図であり、図５（ｂ）は正面断面図である。

【００４０】図５（ａ），（ｂ）において、第４の実施
の形態による誘電体共振器フィルタ４０は、５金属カバ
ー１６と誘電体基板２１を取り付けた金属板１５で構成
する金属キヤビテイ内に、１個の誘電体共振器１と入出
力用プローブ１２及び１３が配置されている。この誘電
体基板２１と金属板１５は、接着され一体化されていて
も良い。入出力用プローブ１２及び１３は、銅箔からな
るストリップラインで形成されている。

【００４１】金属カバー１６の内部寸法は、約２０×２
０×１３ｍｍで、入力プローブ１２，１３は、幅約１ｍ
ｍの銅箔から成るストリップラインで形成され、一端は
入力端子に接続され、他の一端は、入力端子が設置され
ていないコーナー部近傍の他の一面に短絡されている。
入力プローブ１２である銅箔から成るストリップライン
は、平坦な帯状であり、誘電体共振器１とストリップラ
インとの長さは、約３ｍｍである。出力プローブ１３に
ついても、入力プローブ１２と同様に作製されている。

【００４２】入出力プローブ１２，１３としてストリッ
プラインを用いた場合は、小型化のみでなく、低背化が
可能で、面実装が可能である。

【００４３】以上、説明した本発明の実施の形態では、
誘電体共振器１が、一個の場合について述べているが、
誘電体共振器１を２個以上備えたものについても、入出
力プローブを金属キヤビイテイのコーナー部付近に設置
することにより、小型化を達成する事ができる。その場
合の例を第５の実施の形態で述べる。

【００４４】図６は本発明の第５の実施の形態による誘
電体共振器フィルタを示す図であり、（ａ）はカバーを
除去した平面図、（ｂ）は断面図である。

【００４５】図６に示す誘電体共振器フィルタは、２個
の誘電体共振器１，１を用いている他は第１の実施の形
態と同様の構成を有している。

【００４６】金属キャビティの寸法は、約２０×４０×
１３ｍｍであり、誘電体共振器１の形状は、φ約１５×
６ｍｍであり、入出力プローブ２，３と誘電体共振器１
の間の距離は、約３ｍｍ、２個の誘電体共振器１，１間
の距離は、約５ｍｍである。また、誘電体共振器の間に
は、結合調整用のネジ１４が配置されている。

【００４７】図７は図６の誘電体共振器フィルタの特性
を示す図である。図７に示すように、中心周波数は、約
７ＧＨｚであった。

【００４８】以上説明した本発明の実施の形態において
は、金属キャビティが直方体のものを用いたが、円筒状
でも、直方体以外の多角柱形状のものでも使用すること
ができることは、勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による誘電
体共振器フィルタにおいて、入出力プローブを方形のキ
ヤビテイのコーナー部に設置することにより、小型化が
可能であり、さらに、入出力プローブをストリップライ
ンで形成する場合は、低背化が可能で、面実装が可能な
誘電体共振器フィルタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態による誘電
体共振器フィルタの平面図である。（ｂ）は（ａ）の誘
電体共振器フィルタの断面図である。

【図２】図１の誘電体共振器フィルタの負荷Ｑ_Lの測定
結果を示す図である。

【図３】（ａ）は本発明の第２の実施の形態による誘電
体共振器フィルタの平面図である。（ｂ）は（ａ）の誘
電体共振器フィルタの断面図である。

【図４】（ａ）は本発明の第３の実施の形態による誘電
体共振器フィルタの平面図である。（ｂ）は（ａ）の誘
電体共振器フィルタの断面図である。

【図５】（ａ）は本発明の第４の実施の形態による誘電
体共振器フィルタの平面図である。（ｂ）は（ａ）の誘
電体共振器フィルタの断面図である。

【図６】（ａ）は本発明の第５の実施の形態による誘電
体共振器フィルタの平面図である。（ｂ）は（ａ）の誘
電体共振器フィルタの断面図である。

【図７】図６の誘電体共振器フィルタの負荷Ｑ_Lの測定
結果を示す図である。

【図８】（ａ）は従来の誘電体共振器フィルタの構造の
一例を示す平面図である。（ｂ）は（ａ）の誘電体共振
器フィルタの断面図である。

【符号の説明】１，５１〜５４誘電体共振器２，２’，２’’，３，３’，３’’，１２，１３，５
７，５８入出力プローブ４，７１〜７４周波数調整用の金属ネジ５，１６，５５金属ケース６，５６金属カバー７，８，５９，６０入出力コネクタ１０，２０，３０，４０，５０，１００誘電体共振
器フィルタ１１，６１〜６４支持台１５金属板２１誘電体基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の入出力プローブの間に１個以上の
誘電体共振器を配置した直方体の金属キヤビテイを持つ
誘電体共振器フィルタにおいて、前記金属キャビテイのコーナー部に前記入出力プローブ
を取り付けたことを特徴とする誘電体共振器フィルタ。
【請求項２】請求項１記載の誘電体共振器フィルタに
おいて、前記入出力プローブが、前記金属キヤビテイの
コーナー部を形成する２面を短絡するように取付られて
いることを特徴とする誘電体共振器フィルタ。
【請求項３】請求項２記載の誘電体共振器フィルタに
おいて、前記入出力プローブは、線状の導線で形成され
ていることを特徴とする誘電体共振器フィルタ。
【請求項４】請求項２記載の誘電体共振器フィルタに
おいて、前記入出力プローブは、ストリップラインで形
成されていることを特徴とする誘電体共振器フィルタ。
【請求項５】請求項１乃至４の内のいずれかに記載の
誘電体共振器フィルタにおいて、前記金属キャビティの
外形が、直方体の代わりに、直方体以外の多角柱形状で
あることを特徴とする誘電体共振器フィルタ。