JP2012209826A - 複数周波数帯域通過フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で減衰特性が良好で製造が容易な複数周波帯域通過フィルタを提供する。
【解決手段】誘電体のブロック２を用いて構成される第１及び第２の帯域通過フィルタ部４Ａ，４Ｂを含む。第１帯域通過フィルタ部は、第１面２１から第２面２２にかけて形成され、第３面２３に沿って配列された第１貫通孔の群４０Ａと、第１内導体４２Ａと、ブロックの外面に形成された外導体４３と、第１結合電極４４Ａと、を含んでなる。第２帯域通過フィルタ部も同様。第１面には、第１及び第２の帯域通過フィルタ部の一方端部及び他方端部の共振器とそれぞれ結合する第１及び第２の共通電極６１，６２が形成されている。ブロックには、第１及び第２の貫通孔群間に介在し、第１面から第２面にかけて形成され、第３面及び第４面２４と略平行に延びたスリット８が形成されている。スリットの内面には、第２面に形成された外導体と接続されたシールド導体９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体ブロックに複数の共振器を形成してなる、マイクロ波帯域などの高周波帯域で使用する帯域フィルタに関する。さらに詳しくは、本発明は、一組の入出力端子間に挿入され、複数の周波数帯域を通過させる複数周波数帯域通過フィルタに関する。

本発明の複数周波数帯域通過フィルタは、たとえば、携帯電話機の２周波数帯域用アンテナに接続される２周波数帯域通過フィルタとして好適である。

従来、携帯電話機などの移動体通信機器は、アンテナにより送受信する信号を帯域通過フィルタなどのフィルタを介して、所望の周波数帯域のみを送受信することができるように構成されている。

近年、複数の通信システムに対応することの可能な携帯電話機が提案されている。そのような携帯電話機では、１個のアンテナにより複数の高周波数帯域を送受信することができるようにし、フィルタを用いて、必要に応じて所望の周波数帯域を選んで使用するようになっている。

複数周波数帯域用のフィルタに関しては、次のような技術的背景がある。すなわち、近年、電子機器の発展に伴い増幅器の特性が非常に広帯域化しており、たとえば２つの周波数帯域を同じ増幅器で増幅することができる。そこで、そのような増幅器を使用する通信機器においては、互いに異なる周波数帯域で使用される同種部品の共通化を図ることができれば、通信機器を構成する部品点数が少なくなると同時に、通信機器の小型化が図れるので好ましい。

２つの周波数帯域システムに適合して、互いに異なる周波数帯域を独立に信号処理するためには、所望の周波数帯域外の周波数域を良好に減衰させることが必要である。２周波数帯域をそれぞれ分離して信号処理することを可能にする帯域通過フィルタとして、特許文献１に記載されるような構造が提案されている。

また、２周波数帯域をそれぞれ分離して信号処理することを可能にする別の帯域通過フィルタとして、特許文献２に記載されるような構造が提案されている。

特開平８−２３７００３号公報 特開２００２−２５２５０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載される技術であって導波管或いは空洞共振器を用いる方法は、構造が複雑で大型になるため、近年の携帯電話機などの移動体通信機器における小型化の要求を満たすことができない。一方、特許文献１に記載される技術であってマイクロストリップ線路を用いる方法は、双方のフィルタが互いに結合してしまい良好な減衰を得ることができない。

また、特許文献２に記載される技術であって構造を小型化するために内導体と外導体との間に誘電体を充填する方法では、２つの帯域通過部を仕切るための仕切り板を配置するので、部品点数が多くなる。また、特許文献２に記載される帯域通過フィルタを製造する際には、内導体と外導体との間にセラミックや有機材料を充填して固化したり、複数のセラミックグリーンシートをプレス加工した後に焼結する等の複雑な工程が必要であり、製造が複雑でコスト増となる。すなわち、特許文献２に記載される技術では、安価で低損失の誘電体ブロックを使用することができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型で、減衰特性が良好で、製造が容易な複数周波帯域通過フィルタを提供することを目的とする。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
互いに略平行な第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び第２の面と略直交し且つ互いに略平行な第３の面及び第４の面と、を含む外面、を有する誘電体ブロックと、
該誘電体ブロックを用いて構成される第１帯域通過フィルタ部及び第２帯域通過フィルタ部と、
を含んでなる複数周波数帯域通過フィルタであって、
前記第１帯域通過フィルタ部は、
前記誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成され、前記第３の面に沿って配列された複数の第１の貫通孔からなる第１貫通孔群と、
前記第１の貫通孔の内面に形成された第１内導体と、
前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に形成された外導体と、
前記第１の面にて前記第１内導体から延び、前記第１の貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させる第１結合電極と、
を含んでなり、
前記第２帯域通過フィルタ部は、
前記誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成され、前記第４の面に沿って配列された複数の第２の貫通孔からなる第２貫通孔群と、
前記第２の貫通孔の内面に形成された第２内導体と、
前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に形成された外導体と、
前記第１の面にて前記第２内導体から延び、前記第２の貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させる第２結合電極と、
を含んでなり、
前記第１の面には、前記第１帯域通過フィルタ部の一方端部の共振器及び前記第２帯域通過フィルタ部の一方端部の共振器と結合する第１共通電極と、前記第１帯域通過フィルタ部の他方端部の共振器及び前記第２帯域通過フィルタ部の他方端部の共振器と結合する第２共通電極と、が形成されており、
前記誘電体ブロックには、前記第１貫通孔群と前記第２貫通孔群との間に介在し、前記第１の面から前記第２の面にかけて形成され、前記第３の面及び前記第４の面と略平行に延びたスリットが形成されており、
該スリットの内面には、前記第２の面に形成された前記外導体と接続されたシールド導体が形成されている、
ことを特徴とする、複数周波数帯域通過フィルタ、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックは、前記第１の面及び前記第２の面と略平行な断面の形状が前記第１の面から前記第２の面に至るまで同一である。本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックは誘電体セラミックからなる。本発明の一態様においては、前記第１の面を略覆うように配置された電磁シールドカバーを備えている。

本発明によれば、小型で、減衰特性が良好で、製造が容易な複数周波帯域通過フィルタが提供される。

本発明による複数周波数帯域通過フィルタの第１の実施形態を示す模式的斜視図である。 第１の実施形態の複数周波数帯域通過フィルタの模式的断面図である。 本発明による複数周波数帯域通過フィルタの第２の実施形態を示す模式的斜視図である。 第２の実施形態の複数周波数帯域通過フィルタの模式的分解斜視図である。 図３のＡ矢視模式的部分断面図である。 図３のＢ矢視模式的断面図である。 第２の実施形態の複数周波数帯域通過フィルタの周波数特性の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。

図１は、本発明による複数周波数帯域通過フィルタの第１の実施形態を示す模式的斜視図である。図２は、本実施形態の複数周波数帯域通過フィルタの模式的断面図である。本実施形態においては、複数周波数帯域通過フィルタは２周波数帯域通過フィルタである。

本実施形態の２周波数帯域通過フィルタは、誘電体ブロック２を有する。誘電体ブロック２の材質としては、たとえば誘電体セラミックを使用することができ、特に比誘電率ε_ｒが１０程度のフォルステライト系セラミックを使用することができる。

誘電体ブロック２は、互いに略平行な第１の面２１及び第２の面２２を有する。誘電体ブロック２は、更に、第１の面２１及び第２の面２２と略直交し且つ互いに略平行な第３の面２３及び第４の面２４を有する。誘電体ブロック２は、更に、第１の面２１及び第２の面２２並びに第３の面２３及び第４の面２４と略直交し且つ互いに略平行な第５の面２５及び第６の面２６を有する。かくして、誘電体ブロック２の外面は、第１の面２１〜第６の面２６を含んでなる。

第１の面２１は上面である。第２の面２２は、下面であり、第１の面２１から距離（高さ）Ｈを隔てて第１の面２１と反対向き且つ略平行に位置している。第３の面２３及び第４の面２４は、一対の側面であり、距離（幅）Ｗを隔てて互いに反対向きに位置している。第５の面２５及び第６の面２６は、一対の端面であり、距離（長さ）Ｌを隔てて互いに反対向きに位置している。誘電体ブロック２の寸法は、所要の特性に応じて、適宜設定することができるが、例えば、Ｈは４ｍｍ〜２５ｍｍ、Ｌは６０ｍｍ〜１３０ｍｍ、Ｗは２５ｍｍ〜６０ｍｍである。また、Ｌは３Ｗ以内が好ましい。一例を挙げれば、長さＬが約７０ｍｍで、幅Ｗが約３５ｍｍで、高さＨが約９ｍｍである。

２周波数帯域通過フィルタは、誘電体ブロック２を用いて構成される第１帯域通過フィルタ部４Ａ及び第２帯域通過フィルタ部４Ｂを含む。

第１帯域通過フィルタ部４Ａは、誘電体ブロック２に第１の面２１から第２の面２２にかけて形成され、第３の面２３に沿って配列された複数の第１の貫通孔４１Ａからなる第１貫通孔群４０Ａと、第１の貫通孔４１Ａの内面に形成された第１内導体４２Ａと、第１の面２１を除く誘電体ブロック２の外面に形成された外導体４３と、第１の面２１にて第１内導体４２Ａから延び、第１の貫通孔４１Ａに対応して形成される１／４波長型の共振器同士を結合させる第１結合電極４４Ａと、を含んでなる。

同様に、第２帯域通過フィルタ部４Ｂは、誘電体ブロック２に第１の面２１から第２の面２２にかけて形成され、第４の面２４に沿って配列された複数の第２の貫通孔４１Ｂからなる第２貫通孔群４０Ｂと、第２の貫通孔４１Ｂの内面に形成された第２内導体４２Ｂと、第１の面２１を除く誘電体ブロック２の外面に形成された外導体４３と、第１の面２１にて第２内導体４２Ｂから延び、第２の貫通孔４１Ｂに対応して形成される１／４波長型の共振器同士を結合させる第２結合電極４４Ｂと、を含んでなる。

誘電体ブロック２には、第１貫通孔群４０Ａと第２貫通孔群４０Ｂとの間に介在し、第１の面２１から第２の面２２にかけて形成されたスリット８が形成されている。スリット８は、第３の面２３及び第４の面２４と略平行に延びており、全体として幅Ｄを持つ貫通長孔形状をなしている。幅Ｄは、適宜設定することができるが、例えば３ｍｍ〜１５ｍｍである。一例を挙げれば、幅Ｄは、４ｍｍである。スリット８の内面には、第２の面２２に形成された外導体４３と接続されたシールド導体９が形成されている。また、スリット８の長手方向（第３の面２３に沿って配列された第１の貫通孔４１Ａの配列方向：第４の面２４に沿って配列された第２の貫通孔４１Ｂの配列方向）の長さ（Ｌ’）は、例えば、５０ｍｍ〜１１５ｍｍである。

スリット８は、誘電体ブロック２の長さ方向に関して第１貫通孔群４０Ａの一方端部及び他方端部の共振器を除く共振器（非両端部の共振器）が、第２貫通孔群４０Ｂの共振器との結合を阻止されるように、更には、誘電体ブロック２の長さ方向に関して第２貫通孔群４０Ｂの一方端部及び他方端部の共振器を除く共振器（非両端部の共振器）が、第１貫通孔群４０Ａの共振器との結合を阻止されるように、延びている。すなわち、スリット８は、第１貫通孔群４０Ａ及び第２貫通孔群４０Ｂの非両端部の共振器をカバーする長さ方向領域を完全に含むように、配置されている。

誘電体ブロック２は、第１の面２１及び第２の面２２と略平行な断面の形状が第１の面２１から第２の面２２に至るまで同一であり、図２に示されるものとなる。このような誘電体ブロック２は、金型にてセラミック粉体を圧縮成形し焼成することで製造することができる。第１の面２１及び第２の面２２と略平行な断面の形状が第１の面２１から第２の面２２に至るまで同一であることで、１軸圧縮成形にて簡単に誘電体ブロック２を製造することができる。

尚、誘電体ブロック２の第１の面２１には、外導体４３及び／又はシールド導体９に接続された結合調整電極が付されていてもよい。第１帯域通過フィルタ部４Ａにおいて、第１結合電極４４Ａおよび結合調整電極により互いに隣接する共振器同士の所要の結合がとられ、これにより、第１の帯域通過フィルタが構成される。同様に、第２帯域通過フィルタ部４Ｂにおいて、第２結合電極４４Ｂおよび結合調整電極により互いに隣接する共振器同士の所要の結合がとられ、これにより、第２の帯域通過フィルタが構成される。

以上のようにして形成される第１帯域通過フィルタ部４Ａ及び第２帯域通過フィルタ部４Ｂは、互いに異なる周波数帯域を通過させる。具体例を示せば、第１結合電極４４Ａを第２結合電極４４Ｂより大きく形成することで、第１帯域通過フィルタ部４Ａを低域通過フィルタとし且つ第２帯域通過フィルタ部４Ｂを高域通過フィルタとすることができる。

第１の面２１には、第１帯域通過フィルタ部４Ａの一方端部の共振器及び第２帯域通過フィルタ部４Ｂの一方端部の共振器と結合する第１共通電極６１と、第１帯域通過フィルタ部４Ａの他方端部の共振器及び第２帯域通過フィルタ部４Ｂの他方端部の共振器と結合する第２共通電極６２と、が形成されている。これらの第１共通電極６１及び第２共通電極６２は、それぞれ外部回路の一組の入出力端子と接続される。

本実施形態によれば、誘電体ブロックを用いているので、小型化が容易で、減衰特性が良好で、製造が容易で、低コストの、一体型の複数周波帯域通過フィルタを提供することができる。

図３は、本発明による複数周波数帯域通過フィルタの第２の実施形態を示す模式的斜視図である。図４は、本実施形態の複数周波数帯域通過フィルタの模式的分解斜視図である。図５は、図３のＡ矢視模式的部分断面図である。図６は、図３のＢ矢視模式的断面図である。本実施形態においては、複数周波数帯域通過フィルタは２周波数帯域通過フィルタである。図３〜図６において、図１及び図２におけると同様な部材または部分には、同一の符号が付されている。

本実施形態は、基本的には、電磁シールドカバーを備えることを除いて、第１の実施形態と同一である。

但し、誘電体ブロック２の第１の面２１には、シールド導体９から延びた接続導体９１が形成されている。

電磁シールドカバー１０は、誘電体ブロック２の第１の面２１を略覆うように配置されている。具体的には、電磁シールドカバー１０は、誘電体ブロック２の第１の面２１の開放域（導体が形成されていない領域部）から隔てられて該開放域を覆うように配置されており、たとえば厚み０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の金属板を成形したものからなる。電磁シールドカバー１０の材質は、導電性であれば良く、例えば鉄系の金属、特に表面をすずめっきした鉄などを用いることができる。電磁シールドカバー１０は、誘電体ブロック２の第３の面２３〜第６の面２６に付された外導体４３及び誘電体ブロック２の第１の面２１に付された接続導体９１に接合されている。この接合には、たとえば半田または導電性接着剤が用いられる。これにより、第１の面（開放域）２１からの電波漏洩を抑制し、良好な電磁シールド効果を発揮して、一層高い電気特性を得ることができる。

さらに、接続導体９１を介して電磁シールドカバー１０が接合されているため、スリット８の幅Ｄが狭い場合でも取り付けが容易で、小型化に寄与する。スリット幅Ｄに余裕がある場合は、もちろん電磁シールドカバー１０をシールド導体９に直接接合しても良い。

尚、図５に示されるように、第１共通電極６１には同軸型接続ケーブル１２の内部導体が接続されており、該接続ケーブル１２によって２周波数帯域通過フィルタが外部回路の一組の入出力端子と接続される。接続ケーブル１２の外部導体は、たとえば電磁シールドカバー１０に接続される。第２共通電極６２についても同様である。

２周波数帯域通過フィルタと外部回路との接続方法については、上記の限りではなく、必要に応じて公知の他の方法が用いられ、同軸型の接続コネクタを用いたものでも良いし、リードピンを用いたものでも良い。

図７は、本実施形態の複数周波数帯域通過フィルタの周波数特性の一例を示すものであり、横軸に周波数をとり、縦軸に減衰量をとって、示している。第１帯域通過フィルタ部４Ａにより構成される低域通過フィルタの通過帯域（４Ａ’）は約１．７ＧＨｚから１．８ＧＨｚであり、第２帯域通過フィルタ部４Ｂにより構成される高域通過フィルタの通過帯域（４Ｂ’）は約１．９ＧＨｚから２ＧＨｚである。図７より、これら通過帯域以外の周波数帯域は、第１の面２１から漏洩する電波が抑制され、良好に減衰していることがわかる。

以上、実施形態を示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでないことはもちろんであり、種々の変更が可能である。たとえば、第１帯域通過フィルタ部４Ａ及び第２帯域通過フィルタ部４Ｂを構成する共振器数や配列間隔は、適宜変更可能である。第１帯域通過フィルタ部４Ａと第２帯域通過フィルタ部４Ｂとで、共振器数、貫通孔の断面形状が異なっていても良い。各部材の材料についても、実施形態で説明したものに限定されない。

２ 誘電体ブロック
２１ 第１の面
２２ 第２の面
２３ 第３の面
２４ 第４の面
２５ 第５の面
２６ 第６の面
４Ａ 第１帯域通過フィルタ部
４０Ａ 第１貫通孔群
４１Ａ 第１の貫通孔
４２Ａ 第１内導体
４３ 外導体
４４Ａ 第１結合電極
４Ｂ 第２帯域通過フィルタ部
４０Ｂ 第２貫通孔群
４１Ｂ 第２の貫通孔
４２Ｂ 第２内導体
４４Ｂ 第２結合電極
６１ 第１共通電極
６２ 第２共通電極
８ スリット
９ シールド導体
９１ 接続導体
１０ 電磁シールドカバー
１２ 同軸型接続ケーブル

Claims (4)

1. 互いに略平行な第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び第２の面と略直交し且つ互いに略平行な第３の面及び第４の面と、を含む外面、を有する誘電体ブロックと、
   該誘電体ブロックを用いて構成される第１帯域通過フィルタ部及び第２帯域通過フィルタ部と、
   を含んでなる複数周波数帯域通過フィルタであって、
   前記第１帯域通過フィルタ部は、
   前記誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成され、前記第３の面に沿って配列された複数の第１の貫通孔からなる第１貫通孔群と、
   前記第１の貫通孔の内面に形成された第１内導体と、
   前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に形成された外導体と、
   前記第１の面にて前記第１内導体から延び、前記第１の貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させる第１結合電極と、
   を含んでなり、
   前記第２帯域通過フィルタ部は、
   前記誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成され、前記第４の面に沿って配列された複数の第２の貫通孔からなる第２貫通孔群と、
   前記第２の貫通孔の内面に形成された第２内導体と、
   前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に形成された外導体と、
   前記第１の面にて前記第２内導体から延び、前記第２の貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させる第２結合電極と、
   を含んでなり、
   前記第１の面には、前記第１帯域通過フィルタ部の一方端部の共振器及び前記第２帯域通過フィルタ部の一方端部の共振器と結合する第１共通電極と、前記第１帯域通過フィルタ部の他方端部の共振器及び前記第２帯域通過フィルタ部の他方端部の共振器と結合する第２共通電極と、が形成されており、
   前記誘電体ブロックには、前記第１貫通孔群と前記第２貫通孔群との間に介在し、前記第１の面から前記第２の面にかけて形成され、前記第３の面及び前記第４の面と略平行に延びたスリットが形成されており、
   該スリットの内面には、前記第２の面に形成された前記外導体と接続されたシールド導体が形成されている、
   ことを特徴とする、複数周波数帯域通過フィルタ。
2. 前記誘電体ブロックは、前記第１の面及び前記第２の面と略平行な断面の形状が前記第１の面から前記第２の面に至るまで同一であることを特徴とする、請求項１に記載の複数周波数帯域通過フィルタ。
3. 前記誘電体ブロックは誘電体セラミックからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の複数周波数帯域通過フィルタ。
4. 前記第１の面を略覆うように配置された電磁シールドカバーを備えていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の複数周波数帯域通過フィルタ。

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