JPH0323003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一個の誘電体ブロツクに３段以上
の共振ユニツトを構成してなる分布定数型フイル
タに関する。

〔従来の技術〕

従来より、数100MHzの周波数帯域のフイルタ
としては、LC共振回路を用いたものや空洞型の
同軸共振器を用いたものがあつたが、構造的に不
安定あるいは複雑であつたり、特性的に満足でき
ない、調整に手間がかかる、コストが引下げられ
ない、など問題点があつた。

このため、数100MHzの周波数帯域のフイルタ
として一個の誘電体ブロツクに複数段の誘電体同
軸TEM共振ユニツトを構成したフイルタが実用
化されている。

この先行例を図面を用いて説明する。

第１図は先行例二段フイルタの等価回路図であ
る。

図において、１は入力端子、２は出力端子、３
は入力結合静電容量、４は出力結合静電容量、
５，６は1/4波長共振回路を集中定数回路として
示したものである。したがつてこの先行例は、1/
４波長共振回路同士は誘導結合され、外部回路と
１／４波長共振回路とが静電容量結合されたフイル
タである。第２図〜第７図はその具体的構造の第
一の例を示す。図において、１０は酸化チタン系
のセラミツク誘電体からなる立方体状の誘電体ブ
ロツク、１１，１２は貫通孔で、一定間隔をおい
て並んだ状態で誘電体ブロツク１０に設けてあ
る。１３，１４はそれぞれ貫通孔１１，１２の内
面に設けた導電膜、１５は誘電体ブロツク１０の
少なくとも四側面に設けた導電膜である。１６は
誘電体ブロツク１０の底面に設けた導電膜であつ
て、導電膜１３，１４の一端側と導電膜１５を短
絡して1/4波長共振を生じさせるためのものであ
る。１７は導電膜１３の他端側に接続される入力
結合用コンデンサで、円柱状誘電体１８に対向電
極１９，２０を有したものである。よりくわしく
のべると、導電膜１３の他端には、誘電体たとえ
ば金属円柱体からなる取付部材２１を電気的かつ
機械的に接続固定してあり、対向電極２０をこの
取付部材２１に電気的かつ機械的に接続固定して
ある。２２は導電膜１４の他端側に接続される出
力結合用コンデンサで、円柱状誘電体２３に対向
電極２４，２５を有したものである。

よりくわしくのべると、導電膜１４の他端側に
は導電体たとえば金属円柱体からなる取付部材２
６を電気的かつ機械的に接続固定してあり、対向
電極２５をこの取付部材２６に電気的かつ機械的
に接続固定してある。誘電体１０の誘電率によつ
て短縮された導電膜１３あるいは１４の電気長で
共振周波数が決定される。電気長は図示実施例の
ように、1/4波長でもよいし1/2波長でもよい。1/
２波長のときは、導電膜１６は不要である。なお、
各図の導電膜、電極は理解のために強調された膜
厚で描いている。いずれにしても、この例では二
つの共振ユニツトが構成されている。２７は空洞
で、一例としては断面長方形状であり、この寸法
形状で両共振ユニツトの誘導結合度合が左右され
る。空洞２７の内周面には電極膜が設けられてい
ない。空洞２７は貫通されていない場合もあり得
る。

次に具体的構造の第二の例を示す。第二の例
は、前述の静電結合構造を簡単化することに特徴
がある。つまり、第８図に示す第二の例では内面
に導電膜１３，１４を夫々形成した誘電体ブロツ
ク１０の孔１１，１２に、第９図に示すような誘
電体ユニツト４１，４１を夫々圧入している。

上記誘電体ユニツト４１は、第９図に示すよう
に、直径が例えば0.5mmφの導線４２の一部に、
プラスチツクあるいは酸化チタン系の誘電体材料
等を被着して柱状に成形し、上記導線４２が軸心
部を貫通するようにしたものであつて、上記誘電
体ユニツト４１の先端部には誘電体ブロツク１０
の孔１１，１２への圧入を容易にするため、テー
パ部４３を設ける一方、上記誘電体ユニツト４１
の後端部には、誘電体ブロツク１０の上記孔１
１，１２の導電膜１６の非形成側の開口周縁に当
て止めされるフランジ部４４を設けている。

上記誘電体ユニツト４１，４１は、第８図に示
すように、そのテーパ部４３，４３側から、内面
に導電膜１３，１４を形成した誘電体ブロツク１
０の上記孔１１，１２に誘電体ユニツト４１，４
１のフランジ部４４，４４が誘電体ブロツク１０
に当接するまで圧入している。

上記のようにすれば、導線４２，４２と、誘電
体ブロツク１０の孔１１，１２の内面に形成され
た導電膜１３，１４とは、誘電体ユニツト４１，
４１の誘電体部分を介して静電結合されることに
なり、第１の先行例のような入力結合用コンデン
サ１８や出力結合用コンデンサ１９は不要とな
る。

従つて、入力結合用コンデンサ１７や出力結合
用コンデンサ２２のような面倒な取付け作業の必
要はなくなる。

このような第一、第二の先行例があるが、静電
結合構造では、第１０図に示すようにTE₁₁モー
ドの共振がスプリアスとして生じる場合がある。
TE₁₁モードのカツトオフ周波数は図における幅
寸法ａ、長さ寸法ｂで定まるが、特に多段構成に
したとき、図における長さ寸法ｂが大きくなつて
TE₁₁モードの共振周波数が低くなり、使用モー
ドであるTEMモードの共振周波数に近づいてく
る。

そして、第一の例のように、共振ユニツトと外
部回路との静電結合にコンデンサを使用すると、
誘電体ブロツクにコンデンサを取り付けるには手
間がかかり、量産性が低いうえに、誘電体フイル
タの形状が大きくなる。

また、第二の例のように、誘電体ブロツクに設
けた穴に外部回路接続用ピンを挿入したもので
は、精度を上げにくくて、上記穴と外部回路接続
用ピンとの間にエアーギヤツプが生じると結合容
量が不安定となり初期特性バラツキの原因とな
る。しかも温度変化を加えても膨張係数のちがい
によりエアギヤツプに変化が生じ、経時的にも結
合容量が不安定となる。

そこで、TE₁₁スプリアスモードをおさえる
こと、結合状態の製品毎の均一と安定性を高め
ること、結合構造の簡略化と使用部品を減少さ
せてコストダウンをはかることを目的として、誘
電体ブロツクの貫通孔内面に導電膜を形成すると
ともに貫通孔を取り囲む誘電体ブロツクの少なく
とも四側面に導電膜を設け、貫通孔内面に設けた
上記導電膜と誘電体ブロツクの側面に設けた上記
導電膜とこれら導電膜の間の誘電体ブロツクとで
共振ユニツトを構成し、この共振ユニツトと外部
回路とを結合してなる結合構造であつて、フイル
タの縦断面上であつて結合すべき共振ユニツトよ
り誘電体ブロツクの外側面寄りに共振ユニツトの
貫通孔と沿つた孔を設けてその内面に導電膜を設
けることにより共振ユニツトと外部回路との結合
を電界と磁界の両方で得た考案（以下先行考案と
呼ぶ）がある。

以下にこの先行考案の一実施例を図面を参照し
ながら説明する。第１１図以降において、５１は
貫通孔で、幅Ｗの真中であつて、いいかえるとフ
イルタの縦断面上で共振ユニツトより誘電体ブロ
ツク１０の外側面寄りに共振ユニツトの貫通孔１
１と沿つて設けたものである。この孔５１の内面
に導電膜５２を設けその一端側は誘電体ブロツク
１０の底面に設けた導電膜１６と連なつている。
導電膜５２には結合用金属ピン５３が接続固定し
てある。５４は空洞２７と同様な構造と作用をも
つ誘導結合度調整用スリツトである。ピン５３
は、直接あるいはコネクタを介したり、同軸ケー
ブルを用いて外部回路に接続される。同様な貫通
孔６１等が空洞２７を間にして貫通孔５１等と反
対側に設けられる。すなわち６２は導電膜、６３
は結合金属ピン、６４は誘導結合度調整用スリツ
トである。さらに、フイルタの開放端面上方を囲
むようなアース板７０が設けられる。

このような構成だと、アース電流がフイルタに
対称に流れ、第１３図に示すような磁界結合が生
じる。図示のとおり、磁界の方向が結合すべき共
振ユニツトの内導軸の両側で逆方向になつてい
る。TE₁₁モードでは磁界の方向は共振ユニツト
の内導軸の両側で第１０図に示すよう同一方向に
なるものであるから、本先行考案結合構造による
とTE₁₁モードが発生しない。なお入力結合度合
は、貫通孔５１と貫通孔１１との距離、スリツト
５４の形状や大きさで定まる。出力結合度合は、
貫通孔６１と貫通孔１２との距離、スリツト６４
の形状や大きさで定まる。このような先行考案に
よると、スプリアス特性が向上する。また、外部
結合の強さは、結合用貫通孔と、結合される共振
ユニツトの内導体との距離、外部結合調整用スリ
ツトの大きさ、形状といつたもので定まるので、
一度条件設定できれば、その後は、金型による一
体成形で製造されるので、上述した部分の寸法精
度が安定し、初期特性が安定する。つまり、加
工、製造ムラによる結合状態の不均一性がなくな
る。いいかえると結合状態が製品間で均一にな
る。また、使用部品は外部結合用導体（外部結合
用貫通孔に設けた電極膜と必要に応じターミナル
として設けられる金属ピン）と誘電体セラミツク
だけであるから、温度、湿度、その他の環境条件
に対し安定であるために、経時的な変化はまつた
く生じない。さらに、外部結合するのに、結合用
貫通孔内にたとえば金属ピンを挿入、接続固定し
ただけであるので構造が簡単になり、コストが下
がる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような先行考案は特に多段のフイルタに好
適なものであることは以上のとおりであるが、初
段および最終段の共振ユニツトには、誘導結合度
調整用スリツト（第１１図以降における符号５
４，６４を付したもの）が近接していることか
ら、残りの共振ユニツトに比べて、共振周波数が
高くなりすぎている。コムライン型の分布定数型
フイルタでは、すべての共振ユニツトの共振周波
数をほぼ同一に設定する必要があることから、初
段および最終段の共振ユニツトの共振周波数をさ
げる必要がある。

それゆえにこの発明の目的は、初段および最終
段の共振ユニツトの共振周波数を残りの共振ユニ
ツトのそれとほぼ同一にすることができる構成を
有する分布定数型フイルタを提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の要旨は、誘電体ブロツクに形成され
た３つ以上の貫通孔内面に内導電膜を形成すると
ともに貫通孔を取り囲む誘電体ブロツクの少なく
とも四側面に外導電膜を設け、上記内導電膜と上
記外導電膜とこれら内、外導電膜の間に位置する
誘電体とで３段以上の共振ユニツトを構成し、こ
の共振ユニツトのうち初段および最終段の共振ユ
ニツトをそれぞれ結合度設定用空隙を介して外部
回路と結合するようにした分布定数型フイルタに
おいて、誘電体ブロツクの開放端側表面の初段お
よび最終段共振器部分に、誘電体リングを貼り付
け、該リングの内面に設けた調整用導電膜を、貫
通孔内面に形成した内導電膜に導通させることに
より、初段および最終段の共振ユニツトの共振周
波数を調整可能にしたことを特徴とする分布定数
型フイルタである。

〔作 用〕

本発明に係る分布定数型フイルタによれば、３
段以上の共振ユニツトのうち初段と最終段の共振
ユニツトのみに調整用電極膜を設けたので、この
初段、最終段の共振ユニツト部分のみの誘電体の
実効誘電率が大きくなり、それだけ該ユニツト部
分の共振周波数が低下し、その結果、他の共振ユ
ニツトにおける共振周波数と略同一になる。

以下にこの発明の一実施例を第１５図、第１６
図を参照しながら説明する。

第１５図以降において前図と同一部分には同一
番号を付して説明を省略する。

誘電体ブロツク８０には、４つの貫通孔９０，
９１，９２，９３が設けられており、先行例、先
行考案と同様に内面に内導電膜１００，１０１，
１０２，１０３が設けられている。貫通孔９０，
９１間には、空洞２７と同様な結合用空隙１１０
が設けられ、貫通孔９１，９２間には、同様な結
合用空隙１１１が設けられ、貫通孔９２，９３間
には、同様な結合用空隙１１２が設けられてい
る。誘電体ブロツク８０の四側面および底面に
は、先行例の導電膜１５，１６に相当する外導電
膜１２１，１２２が設けられている。これにより
４段の共振ユニツトが構成されている。そしてこ
の実施例では、初段及び最終段の共振ユニツトの
開放端面１３１において、誘電体ブロツク８０表
面に、誘電体リング１４１，１４２を貼り付け、
その内面に設けた調整用導電膜１５１，１５２
を、それぞれ内導電膜１００，１０３に導通させ
ている。誘電体リング１４１，１４２を付加する
ことにより、初段および最終段共振ユニツトの共
振周波数が低下する。誘電体リング１４１，１４
２の外形寸法、特に軸長の長短で共振周波数が決
定されるから、あらかじめ大き目に誘電体リング
１４１，１４２を形成しておいてトリミングして
目標値になるようにしてもよい。これらの導電膜
は導電銀塗料を塗布したのち焼付けて形成された
ものである。

〔発明の効果〕

以上の実施例からもあきらかなようにこの発明
によると、初段および最終段の共振ユニツトの内
導電膜に導通する調整用導電膜を内面に有する誘
電体リングを誘電体ブロツクの表面に貼り付けた
ので、初段および最終段の共振ユニツトの実効誘
電率が大きくなり、その結果該両共振ユニツトの
共振周波数を残りの共振ユニツトのそれとほぼ同
一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行例の等価回路図、第２図は第１の
先行具体例の正面図、第３図は同左側面図、第４
図は、同右側面図、第５図は、同平面図、第６図
は、同裏面図、第７図は、同断面図、第８図は、
第２の先行具体例の断面図、第９図は誘電体ユニ
ツトの正面図、第１０図は、先行例における電磁
界分布状態を示す説明図、第１１図は先行考案一
実施例の平面図、第１２図は第１１図のＡ−Ａ線
断面図、第１３図は、先行考案一実施例における
電磁界分布状態を一部示す説明図、第１４図は、
第１２図のＢ−Ｂ線断面図、第１５図は、本発明
一実施例の平面図、第１６図は同じく一部断面を
示す側面図。 ８０は誘電体ブロツク、９０，９１，９２およ
び９３は貫通孔、１００，１０１，１０２および
１０３は内導電膜、１２１および１２２は外導電
膜、５４および６４は誘導結合度調整用スリツト
（結合度設定用空隙）、１４１および１４２は誘電
体リング、１５１および１５２は調整用導電膜で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘電体ブロツクに３つ以上の共振用貫通孔を
   形成し、該各貫通孔の内面に内導電膜を形成する
   とともに貫通孔を取り囲む誘電体ブロツクの少な
   くとも四側面に外導電膜を設け、貫通孔内面に設
   けた上記内導電膜と誘電体ブロツクの側面に設け
   た上記外導電膜とこれら内、外導電膜の間に位置
   する誘電体とで３段以上の共振ユニツトを構成
   し、この共振ユニツトのうち初段および最終段の
   共振ユニツトをそれぞれ結合度設定用空隙を介し
   て外部回路と結合するようにした分布定数型フイ
   ルタにおいて、初段および最終段の共振ユニツト
   の開放端面側において、誘電体ブロツク表面に誘
   電体リングを貼り付け、該リングの内面に設けた
   調整用導電膜を、貫通孔内面に形成した内導電膜
   に導通させることにより、初段および最終段の共
   振ユニツトの共振周波数を調整可能にしたことを
   特徴とする分布定数型フイルタ。