JPH03236603A - 誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、移動体通信用空中線共用器に用いる誘電体フ
ィルタに関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えば本願の出
願人の出願に係る特願昭６３−２６０４４０号及び米国
モトローラ社の米国特許Ｒｅ　３２．７６８に示される
ものがある。

第２図は、従来の第１の構成例の誘電体フィルタの斜視
図である。この誘電体フィルタは米国特許Ｒｅ　３２．
７６８の技術を用い、通過帯域の低域側あるいは高域側
に減衰極を有するノツチフィルタを１段挿入した構成例
である。図かられかるように、この誘電体フィルタは各
々独立した高さＨからなるほぼ四角柱状の誘電体５１−
１〜５１−５を有し、各誘電体の縦方向に平行に１個の
円筒状の中心導体からなる誘電体共振器５２−１〜５２
−５が埋設され、おのおのの誘電体共振器５２−１〜５
２−５の中心導体の底面側の一端はおのおのの底面５３
−１〜５３−５の導電性のメタライズパターンに、該底
面のメタライズパターンは更におのおのの側面（斜線で
示した部分）のメタライズパターンに接続されている。

またおのおの誘電体共振器５２−１〜５２−５の中心導
体の上面５４−１〜５４−５の側で導電線５５−ｌ〜５
５−５が半田付けされて基板５６の方へ延びている。な
お各々誘電体５１−１〜５２−５の側面は図のように半
田付けにより接続され一体化されている。

基板５６は誘電体５１−１〜５１−５の上面（開放面）
５４−１〜５４−５と対向して設けられ、基板５６の底
面及び側面はメタライズされていないが上面（開放面）
５７は図のように導電性の結合量調整用パターン５８−
１〜５８−５が設けられている。結合量調整用パターン
５８−１〜５８−５は各々対向した導電線５５−１〜５
５５と半田付けされている。更に基板５６の上面（開放
面）５７には信号入力用の入カバターン５９１が、また
結合量調整用パターン５８−４と結合量調整用パターン
８−５との間に信号出力用の出カバターン５９−２が設
けられている。導電線による入力ピン６０−１は入カバ
ターン５９−１に、導電線による出力ピン６０−２は出
カバターン５９−２に各々半田付けされている。

第３図に第２図の従来の第１の構成例の誘電体フィルタ
の等価回路を示す。図において、並列共振回路（ｆｓｚ
−＋、　Ｃ５ｚ−＋）、（ｆｓｚ−ｚ、　Ｃ５ｖ−ｚ）
、（ｊＬｚ−＋、　　Ｃ５２−３）、（１，ｚ−、Ｃ５
ｚ−）及び（ｊ２ｓｚ−ｓ、　Ｃ５ｚ−ｓ）は各々の誘
電体共振器５２１〜５２−５のインダクタンスと容量で
ある。

ｃ、ｑ−＋は入カバターン５９−１と結合量調整用パタ
ーン５８−１間の容量、ＣＳ＊−Ｚは出カバターン５９
−２と結合量調整用パターン５８−５間の容量、Ｃ５ａ
−＋は結合量調整用パターン５８−１と結合量調整用パ
ターン５８−２間の容量、Ｃ，、、は結合量調整用パタ
ーン５８−２と結合量調整用パターン５８−３間の容量
、Ｃ３１，は結合量調整用パターン５８−３と結合量調
整用パターン５８−４間の容量、ｃｓｓ−ａは結合量調
整用パターン５８−４と出カバターン５９−２間の容量
である。図より、この場合のフィルタの減衰特性は誘電
体共振器間の結合が容量性のため、通過帯域の高域側で
の減衰量が少なくなる傾向にある。図かられかるように
ノツチフィルタ回路の部分はＣ５９−！と１５ト５の直
列共振回路であり、このノツチフィルタ回路のノツチ周
波数はＣ２，４とｆ　５ｔ−５の直列共振の周波数であ
る。

第４図は第２図のノツチ周波数が通過帯域の低域側にあ
る場合の従来の第１の構成例の誘電体フィルタの減衰特
性図である。図かられかるように、ノツチ周波数が通過
帯域の低域側にある場合は減衰量が大きく取れるためノ
ツチフィルタ回路の段数は少なくてすみ比較的小形にな
る。しかしノツチ周波数を通過帯域の高域側にした場合
、容量結合のためノツチフィルタ回路１段では所要の減
衰量が得られにくく、ノツチフィルタ回路の段数を増さ
ねばならなくなり、したがってフィルタの形状が大きく
なる傾向にある。

第５図は従来の第２の構成例の誘電体フィルタの斜視図
である０図において、７１は縦Ｗ１横り及び高さＨを有
し、一体構造の直方体状の誘電体である。誘電体７１の
正面（前側面）８０、背面（後ろ側面）８１、左側面８
２、右側面８３及び底面８４は例えばメツキにより導電
性のメタライズパターンが形成され、更に誘電体７１の
上面（開放面）８５には導電性の周波数調整用パターン
７２−１〜７２−４が穴７３−１〜７３−３を介在させ
て形成されている。誘電体７エには周波数調整用パター
ン７２−１〜７２−４を貫通し、誘電体共振器として機
能する中心導体（以下誘電体共振器という）７４−１〜
７４−４が埋没して設けられ、更に誘電体共振器７４−
１〜７４−４に外部回路７５−１〜７５−４が埋没して
設けられている。図のような外部回路７５−１と７５−
２は誘電体共振器７４−１と誘電体共振器７４−２との
間を接続して、また外部回路７５−３と７５−４は誘電
体共振器７４−３と誘電体共振器７４−４との間を接続
して減衰極を形成する一部を構成している。入力ビン７
６−１、出力ピン７６−２及びカップリングピン７７−
１〜７７−２を取り囲む半径Ｄ（＞ｄ）を有し、例えば
ガラスエポキシのような誘電体からなる円筒７８−１〜
７８−４と入力ピン７６−１とカップリングピン７７１
との間、及び出力ピン７６−２とカップリングピン７７
−２との間をそれぞれ電気的に接続する導電線７９−１
と導電線７９−２とからなる。

穴７３−１〜７３−３の内部は、例えばメツキによる導
電性のメタライズ層が形成されておらず、適当な径と深
さによるただの丸い穴であり、この穴の径及び深さを変
えて誘電体共振器間の結合量を調整するものである。な
お、誘電体共振器用の穴と結合量調整の穴はほぼ平行に
形成されている。

第６図は第５図に示す誘電体フィルタの等価回路である
。なおこの等価回路において、入力ビン７６−１とカッ
プリングピン７７−１との間を接続している導電線７９
−１のインダクタンス及び出力ピン７６−２とカップリ
ングピン７７−２との間を接続している導電線７９−２
のインダクタンスは小さいので無視している６図におい
て、並列共振回路Ｃｔ２−’ｒａ−１，Ｃ？−１）、Ｃ
１ｑａ−ｚ、　Ｃ７−２）（１，、ａ−＋、　　Ｃ７０
−３）及びＣ１ｑ４−４．　　Ｃｙ−４）は各々誘電体
共振器７４−１〜７４−４のインダクタンスと容量であ
る。Ｃ□は入力ピン７６−１と誘電体共振器７４−１と
の間に存在する容量、Ｃｐｓは出力ピン７６−２と誘電
体共振器７４−４との間に存在する容量、ｌ、２は穴７
３−■によってコントロールされる誘電体共振器７４−
１と誘電体共振器７４−２間のインダクタンス、ｊ２’
＋３は穴７３−２によってコントロールされる誘電体共
振器７４−２と誘電体共振器７４−３間のインダクタン
ス、ｆ？４は穴７３−３によってコントロールされる誘
電体共振器７４−３と誘電体共振器７４−４間のインダ
クタンスである。Ｃ？？はカップリングピン７７−１と
誘電体共振器７４−２との間の容量、Ｃ７６はカップリ
ングピン７７−２と誘電体共振器７４−３との間の容量
である。この等価回路は通過帯域の高域側に減衰極周波
数ｆ　ｔｃｏが存在することを示しており、減衰極周波
数＋ｔｃｎは’Ａ　Ｚ　　　？？　　　、４−、＋　　
ｙｚ　　　及びＡπ　　７１１　　２４−４＋　　？Ｓ
　　　となる。

第７図は第５図の従来の第２の構成例の誘電体フィルタ
の減衰特性図である。図より通過帯域の高域側に減衰極
周波数ｆｔｃｏが存在することがわかる。このような誘
電体フィルタは、誘電体共振器間の結合に穴を用いた構
造のためスペース性及び調整の容易性に難点がある。

（発明が解決しようとする課！り このように、従来のノツチフィルタ回路によって通過帯
域の高域側に減衰極周波数を設ける構造の誘電体フィル
タはノツチフィルタ回路１段で減衰量を大きくとること
が難かしいためノツチフィルタ回路の段数を増やす必要
があり、その結果小形化しにくい等の問題点があり、ま
た従来の穴によって通過帯域の高域側に減衰極周波数を
設ける構造の誘電体フィルタはある一定形状以上の穴を
必要とするため本質的に小形化が難しいこと、ならびに
穴の位置、直径及び深さ等を変えて結合量の調整を行う
構造のために調整がしにくいこと、調整に時間がかかる
等の問題点があった。

この発明は、以上述べたような従来技術の問題点を除去
し、誘電体共振器の段数を増加させることなく、減衰量
の大きい減衰特性を容易に達成し、また調整も容易な誘
電体フィルタを得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明の誘電体フィルタは、均質な単体からなるブロ
ック状の誘電体と、前記誘電体内にほぼ平行に形成され
た複数の中心導体からなる複数の誘電体共振器とを備え
たものであって、前記誘電体共振間を通り、接地される
結合量調整用パターンを設けたものである。

（作用） この発明の誘電体フィルタは、前述のように結合量調整
用パターンが権威されているので、誘電体共振器間の結
合が誘導性インピーダンス結合となり、通過帯域の高域
側の減衰量が低域側に比較して大きくなるので、高域側
において厳しい減衰量が課せられても、所望の周波数特
性を少ない段数の誘電体共振器で遠戚できると同時に、
誘導性インピーダンス結合を誘電体フィルタの上面（開
放面）の結合量調整用パターンで実現しているために所
要スペースが少なくてすみ、また調整が容易になる。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例の有極型誘電体フィルタ
を示す斜視図である。第１図で１１は縦Ｗ（例えば４．
３ｍｍ）、横Ｌ（例えば１６．０ｍｍ）、及び高さＨ（
例えば９．０　ｍ　）を有した一体構造の例えばセラミ
ックから成る直方体状の誘電体である。図において、誘
電体１１の正面（前側面）２１、背面（後ろ側面）２２
、左側面２３、右側面２４、及び底面２５は斜線で示す
ように、例えばメツキにより導電性のメタライズ層を形
成している。

更に、導電性の周波数調整用パターン１２−１〜１２−
４及び結合量調整用パターン１３−１〜１３−３は誘電
体１１の上面（開放面）２５にギャップ１４−１−１４
−６を介在し形成している。

周波数調整用パターン１２−１〜１２−４を貫通し誘電
体共振器として機能する中心導体（以下誘電体共振器と
いう＞１５−１〜１５−４は誘電体１１に埋没して設け
られ、更にこの誘電体共振器１５−１〜１５−４に外部
回路１６−１〜１６−４が挿入され埋没している。

外部回８１６−１〜１６−４は誘電体共振器１５１と誘
電体共振器１５−２との間、及び誘電体共振器間５−３
と誘電体共振器１５−４との間をそれぞれ接続して減衰
極を形成するものであり、導電性の人力カップリングピ
ン１７−１、出力カソプリングピン１７−２及びカンプ
リングピン１８−１〜１８−２を取り囲む半径Ｄ　（＞
ｄ）を有した例えばガラスエポキシの誘電体から威る円
筒１９−１〜１９−４と人力カップリングピン１７−１
とカップリングピン１８−１との間、及び出力カップリ
ングビン１７−２とカップリングピン１８−２との間を
それぞれ電気的に接続する導線２０−１〜２０−２とか
ら成る。

前記の結合量調整用パターン１３−１〜１３−３の一端
は誘電体１１の正面（前側面）２１に、他端は背面（後
ろ側面）２２のメタライズパターンに接続され、周波数
調整用パターン１２−１と１２−２との間、周波数調整
用パターン１２−２と１２−３との間及び周波数調整用
パターン１２−３と１２−４との間の誘導性インピーダ
ンス結合を調整するために設けられたものであり、結合
調整用の電極として機能する。

次に、このような有極型誘電体フィルタの動作を説明す
る。図示していない外部装置からマイクロ周波数８００
〜８８０　ＭＨ２の電気信号を入力カップリングピン１
７−１を介して誘電体共振器１５−１及び１５−２に印
加させると、誘電体共振器１５−１及び１５−２の周辺
に前記周波数の電磁界が発生する。誘電体共振器１５−
２の電磁界は、キャップ１４−３、結合量調整用パター
ン１３−２、ギャップ１４−４及び周波数調整用パター
ン１２−３を介して隣接の誘電体共振器１５−３に伝わ
り、この誘電体共振器１５−３の周辺に電磁界を発生す
る。この電磁界はギャップ１４−５、結合量調整用パタ
ーン１３−３、ギヤ・ノブ１４−６及び周波数調整用パ
ターンｌ　２−４４こ伝わり、更に誘電体共振器１５−
４から外部回路１６−４に伝わる。また誘電体共振器１
５−３からの電磁界による電気信号は外部回路１６−３
及び導線２０−２を介して誘電体共振器１５−４及び外
部回路１６−４に伝わる。外部回路１６−４の出力力・
ンプリングビン１７−２は図示しない負荷に接続されて
いるので、入力カップリングピン１７−１からの電気信
号は最終的には出力カンプリングピン１７−２を介して
負荷に導かれる。

第８図は第１図の本発明の第１の実施例の有極型誘電体
フィルタの等価回路である。図において、１１は誘電体
共振器１５−１のインダクタンス、ＣＩは誘電体共振器
１５−１の容量、１２は誘電体共振器１５−２のインダ
クタンス、Ｃ７は誘電体共振器１５−２の容量、ｌ、は
誘電体共振器１５−３のインダクタンス、Ｃ１は誘電体
共振器１５−３の容量、１４は誘電体共振器１５−４の
インダクタンス、Ｃ４は誘電体共振器の容量である。

Ｃ０は入力カップリングビン１７−１と誘電体共振器１
５−１との間に存在する容量、ＣＩＳは出力カップリン
グビン１７−２と誘電体共振器１５４との間に存在する
容量、ｊＸ＋□は誘電体共振器１５−１と誘電体共振器
１５−２との間を結合する誘導性インピーダンス、ｊＸ
＋３は誘電体共振器１５−２と誘電体共振器１５−３と
の間を結合する誘導性インピーダンス、ｊ　Ｘ、は誘電
体共振器１５−３と誘電体共振器１５−４との間を結合
する誘導性インピーダンスである。

Ｃａｌはカップリングビン１８−１と誘電体共振器１５
−２との間の容量、Ｃ２□はカップリングビン１８−２
と誘電体共振器１５−３との間の容量、ｌｚＩは人力カ
ップリングビン１７−１とカップリングビン１８−１と
の間を接続する導線２ｏ−１のインダクタンス、１２ｚ
はカップリングビン１８−２と出力カップリングピンエ
７−２との間を接続する導４ｉ１２０−２のインダクタ
ンスである。

ここで、一般に１ω１−ｚｒ　ｌ　＜　ｌ　１／ωＣ２
，１及び１ω１２□ｌ　＜　１１／ωＣ２□１を満足す
るようにｌ。

とＣ□及びｌ１ｚｚとＣ２□を決定するので、１２１と
１、は無視してよい。したがってこのような場合の等価
回路は第９図のように表わすことができる。

第９図の等価回路の減衰極周波数ｆａ）は中心周波数を
ｆｏとした場合、ｆｏ＜ｆｌ、）となり通過領域の高域
側に存在する。

この実施例ではｆ（ＸＩ　Ｉ　＝％π”　　ｆｌ　　　
ｌ　＋　　１２とｆａｏｚ＝％π−ｖ／２□　　４＋　
、の減衰極周波数において減衰量が無限大となる。

第１Ｏ図は第１図の本発明の第１の実施例の有極型誘電
体フィルタの減衰特性図である。図において、横軸は周
波数（ＭＨｚ）、縦軸は減衰量（ｄＢ）を示す。また図
から明らかなように、第１図による有極型誘電体フィル
タは、通過帯域より高い周波数即ち高域側に減衰極があ
ることを示している。

第１１図は第１図の誘電体共振器１５−１と誘電体共振
器１５−２間の等価回路である。図において第９図のｊ
Ｘ＋ｚはＣ□、ｃ、２及びｌＩ□で示された等価回路の
部分である。Ｃａｌは誘電体共振器１５−１の周波数調
整用パターン１２−１と結合量調整用パターン１３−１
との間の容量、ＣＯ２は結合量調整用パターン１３−１
と誘電体共振器１５−２の周波数調整用パターン１２−
２との間の容量、１２１１は結合量調整用パターン１３
−１の誘導性インピーダンスの等価インダクタンスであ
る。

第１図において誘電体共振器の中心から中心までの距離
４ｍ、縦Ｗ＝４．３園、横Ｌ＝１６■及び高さＨ＝　９
．０　ｍとし、結合量調整用パターン幅を変えたときの
１対の誘電体共振器間の結合量の実験結果を第１２図に
示す。図かられかるように結合量調整用パターンの幅が
狭くなればなる程、結合量が小さくなることを示してい
る。なお、ＫｌｚとＫｚ３のカッコ内の内容は第１と第
２の誘電体共振器の共振周波数の差である。この事は第
１１図の１１２が主に大きくなる事による。また、この
結合量を変えるためには、第１１図の００１及びＣ０２
を変えてもよい。この事は第１図の例えば周波数調整用
パターン１２−１と結合量調整用パターン１３−１との
間の間隔、及び周波数調整用パターン１２−２と結合量
調整用パターン１３−１との間の間隔を変えることに相
当する。

以上のように、本発明によれば誘導性インピーダンスを
実現するために第１図の上面（開放面）２６に結合量調
整用パターン１３−１〜１３−３を設けることにより、
従来の穴を設けるフィルタと比べ小形化を可能とし、ま
た結合量調査用パターンを上面（開放面）に設けている
ため例えばレーザートリごソゲなどで当該パターン幅を
容易に変えることが出来、フィルタの特性を容易に調整
できる。

第１３図は第１図の上面のパターンを変更した本発明の
第２の実施例の上面図である。第１図の上面のパターン
は第１３図において、Ｔ＝Ｏの場合に相当する。第２の
実施例において、隣接する誘電体共振器の中心間の距離
を４ＩＩｇｌ、縦Ｗ＝４．３閣、横Ｌ＝１６■及び高さ
Ｈ＝　９．０■とし、第１３図の結合量調整用パターン
９３−１のＴの間隔を変えたときの誘電体共振器９１−
１と誘電体共振器９１−２間の結合量の実験結果を第１
５図に示す。第１５図かられかるように、Ｔ≠Ｏにする
ことにより結合量を約２０％増加することができる。

第１４図は第１３図の誘電体共振器９１−１と誘電体共
振器９１−２間の等価回路である。第１４図は結合量調
整用パターン９３−１と背面（後ろ側面）２２のメタラ
イズパターンとの間に容量ＣＩ！−１が存在することを
示し、このＣｌ１１−１の存在によりＩｔ−Ｉｔ−Ｉと
Ｃｌ２−１の合成インピーダンスはＣ１□１が存在しな
い場合より低くなり、等価的に結合量が増えることを示
している。

フィルタが大きい結合量を要求する場合、第１２図の方
法で対応する場合は結合量調整用パターンの幅を広げて
行く必要があり、このパターン構造のフィルタでは小形
化にある限界が生ずる。しかし第１５図に示すように、
Ｔ≠０とすることで絶対結合量を２０％増加することが
できるために更に小形で結合量の大きいフィルタが可能
になる。

以上は有極型誘電体フィルタの実施例であるが、図示し
てないが、第３の実施例として、例えば第１図において
外部回路１６−２と外部回路１６３を取り除いたことを
特徴とする無極型誘電体フィルタがある。この場合、誘
電体共振器間の結合は誘電性インピーダンス結合のため
、従来の容量結合によるものより通過帯域の高域側での
減衰量を大きくすることができる。

また更に、図示していないが、第４の実施例として、例
えば第１図において誘電体共振器の中心導体の上面の開
放端の周囲を除いて側面のメタライズ層が上面の一部に
延設されたことを特徴とする誘電体フィルタがある。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明によれば、前述の
ように、誘電体共振器間を通り、両端あるいは片端を誘
電体の側面及び底面に形成された接地されるメタライズ
パターンに接続する結合量調整用パターンを設けたこと
を特徴とする誘電体フィルタは通帯帯域の高域側におい
て厳しい減衰量が課せられても、所望の減衰特性を少な
い段数の誘電体共振器により構成でき、また誘電体共振
器間の距離も小さくできるので小形化が達成できる。

更に結合量調整用パターンは誘電体フィルタの表面にあ
るために調整の容易性と調整時間の節約が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す有極型誘電体フィ
ルタの斜視図、第２図は従来の第１の構成例の誘電体フ
ィルタの斜視図、第３図は第２図の従来の第１の構成例
の誘電体フィルタの等価回路、第４図は第２図の従来の
第１の構成例の誘電体フィルタの減衰特性図、第５図は
従来の第２の構成例の誘電体フィルタの斜視図、第６図
は第５図の従来の第２の構成例の誘電体フィルタの等価
回路、第７図は第５図の従来の第２の構成例の誘電体フ
ィルタの減衰特性図、第８図及び第９図は本発明の第１
の実施例の有極型誘電体フィルタの等価回路、第１０図
は第１図の本発明の第１の実施例の有極型誘電体フィル
タの減衰特性図、第１１図は第１図の誘電体共振器１５
−■と誘電体共振器１５−２間の等価回路、第１２図は
結合量調整用パターン幅対第１と第２の誘電体共振器間
の結合量特性図、第１３図は第１図の上面のパターンを
変更した本発明の第２の実施例の上面図、第１４図は第
１３図の誘電体共振器９１−１と誘電体共振器９１−２
間の等価回路、第１５図は第１３図のＴの間隔を変えた
場合の誘電体共振器９１−１と９１−２間の結合量特性
図である。 １１・・・誘電体、１２−１〜１２−４及び９２−ｌ〜
９２−４・・・周波数、調整用パターン、１３−１〜１
３−３及び９３−１〜９３−３・・・結合量調整用パタ
ーン、１５−１〜１５−４及び９１−１〜９１−４・・
・誘電体共振器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．均質な単体からなるブロック状の誘電体と、前記誘
   電体内にほぼ平行に形成された複数の中心導体からなる
   複数の誘電体共振器と、 を備えたものであって、 前記誘電体共振器間を通り、接地される結合量調整用パ
   ターンを設け誘導性インピーダンス結合させたことを特
   徴とする誘電体フィルタ。
2. ２．均質で単体からなるブロック状の誘電体と、前記誘
   電体の側面及び底面に形成された接地されるメタライズ
   パターンと、 前記誘電体内にほぼ平行に形成された複数の中心導体か
   らなる複数の誘電体共振器と、 を備えたものであって、 前記誘電体共振器間を通り、一端を前記一側面のメタラ
   イズパターンに接続し、他端を前記一側面のメタライズ
   パターンと対向する側面のメタライズパターンに接続し
   た結合量調整用パターンを設け誘導性インピーダンス結
   合させたことを特徴とする誘電体フィルタ。
3. ３．前記誘電体フィルタの結合量調整用パターンのどち
   らかの一端が前記側面のメタライズパターンと接続され
   ていない結合量調整用パターンを設けた特許請求の範囲
   第２項記載の誘電体フィルタ。