JPH04286402A - 有極型誘電体フィルタ - 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】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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６３−２６０４
４０号，特願平２−３１５７５号及び米国モトローラ社
の米国特許Ｒｅ３２，７６８に示されるものがある。

【０００３】図５は従来の誘電体フィルタの斜視図であ
る。図において、７１は縦Ｗ、横Ｌ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８２、
右側面８３及び底面８４は例えばメッキにより導電性の
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を介存させて形
成されている。誘電体７１には周波数調整用パターン７
２−１〜７２−４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に外部回線７５−１〜７５−４が埋没して設け
られている。図のような外部回線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。入力ピン７６−
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７７−１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、例えばメッ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。

【０００４】図６は図５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、入力ピン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。 図において、並列共振回路（ｌ７４−１，Ｃ７４−１）
、（ｌ７４−２，Ｃ７４−２）（ｌ７４−３，Ｃ７４−
３）及び（ｌ７４−４，Ｃ７４−４）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。 Ｃ７１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、Ｃ７５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、ｌ７２は穴７３
−１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、ｌ７３は
穴７３−２によってコントロールされる誘電体共振器７
４−２と誘電体共振器７４−３間のインダクタンス、ｌ
７５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。Ｃ７７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、Ｃ７８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ｆｔ
　∞が存在することを示しており、減衰極周波数ｆｔ　
∞は

【０００５】

【数１】

【０００６】図７は図５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ｆｔ　
∞が存在することがわかる。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、上記構
成の誘電体フィルタは、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
った。

【０００８】また上記構成の誘電体フィルタは有限周波
数において実現可能な減衰極数が制限され、必要な減衰
特性を得るためには多くの減衰極を必要とし、誘電体共
振器を増加しなければならないので、小型、高性能誘電
体フィルタが得られないという問題点があった。

【０００９】本発明は有限周波数における減衰極数が少
なく、必要な減衰特性を得るためには誘電体共振器の段
数が多くなるという上記の問題点を除去するため、減衰
極を形成するための容量を間隔により実現することによ
り最大限の減衰極を有する有極型誘電体フィルタを提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、誘電体内に複数の誘電体共振器を形成し、前
記誘電体共振器間に結合量調整用パターンを設けて誘導
性インピーダンス結合した有極型誘電体フィルタにおい
て、容量を構成する間隔を中間に有するパターンにより
誘電体共振器間を接続し、極周波数を形成するものであ
る。

【００１１】

【作用】誘電体共振器間を接続する前記パターンが有す
る間隔は容量を実現し、誘電体共振器間の誘導性インピ
ーダンスと共振する容量の一部を構成して極周波数を形
成する。これにより、所望の減衰量を最小数の誘電体共
振器で達成することができ、小型、高性能の有極型誘電
体フィルタを得ることが可能となる。

【００１２】

【実施例】図１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。図１で１００は縦Ｗ（例
えば４．３ｍｍ）、横Ｌ（例えば１６．０ｍｍ）、及び
高さＨ（例えば９．０ｍｍ）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１００の正面（前側面）１０２、背面（後ろ
側面）１０３、左側面１０４、右側面１０５、及び底面
１０６は斜線で示すように、例えばメッキにより導電性
のメタライズ層を形成している。

【００１３】更に、導電性の周波数調整用パターン１０
７−１〜１０７−４及び結合量調整用パターン１０８−
１〜１０８−３は誘電体１００の上面（開放面）１０１
にギャップ１１７−１〜１１７−６を介在し形成してい
る。周波数調整用パターン１０７−１〜１０７−４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）１０９−１〜１０９−４は誘電体１００
に埋没して設けられている。

【００１４】外部回路１１４は誘電体共振器１０９−１
と誘電体共振器１０９−２との間、及び誘電体共振器１
０９−３と誘電体共振器１０９−４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、導電性の入力カッ
プリングピン１１２−１、出力カップリングピン１１２
−４及びカップリングピン１１２−２〜１１２−３を取
り囲む。例えばガラスエポキシの誘電体から成る円筒１
１１−１〜１１１−４と、入力カップリングピン１１２
−１とカップリングピン１１２−２との間、及び出力カ
ップリングピン１１２−４とカップリングピン１１２−
３との間をそれぞれ電気的に接続するオーバーカップリ
ング容量接続パターン１１３−１，１１３−２とからな
る。ここで、オーバーカップリング容量接続パターン１
１３−１，１１３−２はオーバーカップリング形成用の
基板１１０上面に間隔ｄで形成され、円筒１１１−１〜
１１１−４はそれぞれ誘電体１００に設けられた誘電体
共振器１０９−１〜１０９−４に挿入され埋没している
。また、入力カップリングピン１１２−１には電気信号
を入力するための入力端子１１５−１が電気的に接続さ
れ、出力カップリングピン１１２−４には電気信号を出
力するための出力端子１１５−２が電気的に接続されて
いる。

【００１５】前記の結合量調整用パターン１０８−１〜
１０８−３は、一端が誘電体１００の正面（前面側）１
０２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１０７−１と１０７−２との間、周波数調整用パ
ターン１０７−２と１０７−３との間及び周波数調整用
パターン１０７−３と１０７−４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。

【００１６】また、前記のオーバーカップリング容量接
続パターン１１３−１と１１３−２との間に設けた間隔
ｄにより容量が形成され、減衰極を形成する。

【００１７】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　ＭＨｚの電気信号を入力端子１
１５−１に入力して誘電体共振器１０９−１及び１１５
−２に印加させると、誘電体共振器１０９−１及び１０
９−２の周辺に前記周波数の電磁界が発生する。誘電体
共振器１０９−２の電磁界は、ギャップ１１７−３、結
合量調整用パターン１０８−２、ギャップ１１７−４及
び周波数調整用パターン１０７−３を介して隣接の誘電
体共振器１０９−３に伝わり、この誘電体共振器１０９
−３の周辺に電磁界を発生する。この電磁界はギャップ
１１７−５、結合量調整用パターン１０８−３、ギャッ
プ１１７−６及び周波数調整用パターン１０７−４に伝
わり、更に誘電体共振器１０９−４から出力カップリン
グピン１１２−４に伝わる。また誘電体共振器１０９−
３からの電磁界による電気信号はカップリングピン１１
２−３及びオーバーカップリング容量結合パターン１１
３−２を介して出力カップリングピン１１２−４及び誘
電体共振器１０９−４に伝わる。出力カップリングピン
１１２−４は出力端子１１５−２を介して図示しない負
荷に接続されているので、入力端子１１５−１からの電
気信号は最終的には出力端子１１５−２を介して負荷に
導かれる。

【００１８】図２は図１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、ｌ１
　は誘電体共振器１０９−１のインダクタンス、Ｃ１　
は誘電体共振器１０９−１の容量、ｌ２　は誘電体共振
器１０９−２のインダクタンス、Ｃ２　は誘電体共振器
１０９−２の容量、ｌ３　は誘電体共振器１０９−３の
インダクタンス、Ｃ３　は誘電体共振器１０９−３の容
量、ｌ４　は誘電体共振器１０９−４のインダクタンス
、Ｃ４　は誘電体共振器の容量である。

【００１９】Ｃ１１は入力カップリングピン１１２−１
と誘電体共振器１０９−１との間に存在する容量、Ｃ１
５は出力カップリングピン１１２−４と誘電体共振器１
０９−４との間に存在する容量、ｊＸ１２は誘電体共振
器１０９−１と誘電体共振器１０９−２との間を結合す
る誘導性インピーダンス、ｊＸ２３は誘電体共振器１０
９−２と誘電体共振器１０９−３との間を結合する誘導
性インピーダンス、ｊＸ３４は誘電体共振器１０９−３
と誘電体共振器１０９−４との間を結合する誘導性イン
ピーダンスである。

【００２０】Ｃ２１はカップリングピン１１２−２と誘
電体共振器１０９−２との間の容量、Ｃ２２はカップリ
ングピン１１２−３と誘電体共振器１０９−３との間の
容量、ｌ２１は入力カップリングピン１１２−１とカッ
プリングピン１１２−２との間を接続するオーバーカッ
プリング容量接続パターン１１３−１のインダクタンス
、ｌ２２はカップリングピン１１２−３と出力カップリ
ングピン１１２−４との間を接続するオーバーカップリ
ング容量接続パターン１１３−２のインダクタンスであ
る。ここで、一般に｜ωｌ２１｜≪｜１／ωＣ２１｜及
び｜ωｌ２２｜≪｜１／ωＣ２２｜を満足するようにｌ
２１とＣ２１及びｌ２２とＣ２２を決定するので、ｌ２
１とｌ２２は無視してよい。したがってこのような場合
の減衰極周波数ｆ∞は中心周波数をｆ０　とした場合、
ｆ０　＜ｆ∞となり通過帯域の高域側に存在する。

【００２１】

【数２】

【００２２】ここで、Ｃ２３はオーバーカップリング容
量接続パターン１１３−１と１１３−２の間の間隔（ｄ
）により形成される容量である。

【００２３】図８は図１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の一例である。図におい
て、横軸は周波数（　ＭＨｚ）、縦軸は減衰量（ｄＢ）
を示す。図から明らかなように、図１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。

【００２４】以上のように、第１の実施例によれば誘導
性インピーダンスを実現するために図１の上面（開放面
）１０１に結合量調整用パターン１０８−１〜１０８−
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、また結合量調整用パターン１０８
−１〜１０８−３を上面（開放面）１０１に設けている
ため例えばレーザートリミング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。

【００２５】また、オーバーカップリング容量接続パタ
ーン１１３−１と１１３−２の間に間隔（ｄ）を設けて
容量を形成することにより有限周波数に極を生じさせて
いる。これにより従来技術では２個しか存在しなかった
減衰極が図１に示す有極型誘電体フィルタでは３個存在
することになり、高性能な誘電体フィルタが得られる。

【００２６】図３は本発明の第２の実施例の有極型誘電
体フィルタを示す斜視図である。図１に示す第１の実施
例は４個の誘電体共振器からなる有極型誘電体フィルタ
であるが、第２の実施例は３個の誘電体共振器からなる
有極型誘電体フィルタの例である。この第２の実施例は
、図３に示すように入力カップリングピン２１２−１と
カップリング２１２−２とを電気的に接続するオーバー
カップリング容量接続パターン２１３−１と、出力カッ
プリングピン２１２−３に電気的に接続するオーバーカ
ップリング容量接続パターン２１３−２とを基板２１０
上に間隔ｄで形成し、この間隔ｄによる容量により有限
周波数に極を生じさせるものである。図４は図３に示す
有極型誘電体フィルタの等価回路を示すものであって、
Ｃ２３は上記間隔ｄによる容量を表わす。

【００２７】従って、本実施例によれば３個の誘電体共
振器２０９−１〜２０９−３により、２個の減衰極を有
する有極型誘電体フィルタを実現することができ、従来
にはない小型の誘電体フィルタを得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、誘電体共振器間を中間に間隔を有するパターンに
より接続し、前記間隔による容量で極周波数を形成して
いるので、オーバーカップリング接続なしに最小数の誘
電体共振器により最大の減衰量が存在することとなり、
従来にない小型、高性能の有極型誘電体フィルタを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】図２に示す有極型誘電体フィルタの等価回路図
である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図４】図３に示す有極型誘電体フィルタの等価回路図
である。

【図５】従来の誘電体フィルタを示す斜視図である。

【図６】図５に示す誘電体フィルタの等価回路図である
。

【図７】図５に示す誘電体フィルタの減衰特性図である
。

【図８】図１に示す有極型誘電体フィルタの減衰特性図
である。

【符号の説明】

１００，２００　　　　　　誘電体フィルタ１０７−１
〜１０７−４，２０７−１〜２０７−３　　　　周波数
調整用パターン １０８−１〜１０８−３，２０８−１〜２０８−２　　
　　結合量調整用パターン １０９−１〜１０９−４，２０９−１〜２０９−３　　
　　誘電体共振器１１０，２１０　　　　基板１１１−
１〜１１１−４，２１１−１〜２１１−３　　　　円筒 １１２−１〜１１２−４，２１２−１〜２１２−３　　
　　カップリングピン １１３−１〜１１３−２，２１３−１，２１３−２　　
　　オーバーカップリング容量接続パターン１１４，２
１４　　　　外部回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　誘電体内に複数の誘電体共振器を形成
   し、前記誘電体共振器間に結合量調整パターンを設けて
   誘導性インピーダンス結合した有極型誘電体フィルタに
   おいて、容量を構成する間隔を中間に有するパターンに
   より誘電体共振器間を接続し、極周波数を形成すること
   を特徴とする有極型誘電体フィルタ。