JPH04337901A - 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
用器に用いる有極型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、
例えば本願出願人の出願に係る特願昭６３−２６０４４
０号、特願平０２−０３１５７５号、米国モトローラ社
の米国特許Ｒｅ３２，７６８号及び村田製作所の特開昭
６２−７７７０３号公報、特開昭６２−２４３４０２号
公報、特開昭６２−１５７４０２号公報に示されるもの
がある。

【０００３】図６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。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７
４−２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７は図６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７
３−１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
７４−２と誘電体共振器７４−３間のインダクタンス、
ｌ７４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ｆ
ｔ　∞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８は図６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。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。

【０００７】図９は従来の第２の構成例の誘電体フィル
タの斜視図であって、特開昭６２−７７７０３号公報に
示されているものである。

【０００８】図９において、１は酸化チタン系セラミッ
ク誘電体等からなる誘電体ブロックで、該ブロック１の
四側面には金属膜からなる外導体２が形成され、誘電体
ブロック１の中には適当間隔おきに貫通孔３…が形成さ
れている。この貫通孔３…の内面には金属膜からなる内
導体４が形成され、誘電体ブロック１底面に形成した導
電膜（不図示）によって前記外導体２と短絡されている
（以下、この誘電体ブロック底面を短絡端面という）。 前記各内導体４…、外導体２及びその間に存す誘電体ブ
ロック１によって誘電体共振器Ａ１，Ａ２…（以下、単
に共振器という）が構成されている。共振器Ａ１，Ａ２
…の間には共振器相互を結合させるための一手段として
の結合孔６…が形成され、隣合う共振器Ａ１，Ａ２…が
電磁的に結合されている。各共振器を結合孔６…によっ
て結合した場合、その結合は誘導性である。このような
構造の誘電体フィルタは公知である。

【０００９】前記誘電体ブロック１の上面１ａは導電膜
が形成されない開放端面とされ、その端面に２つの共振
器Ａ３，Ａ４をとばしてその前後に存する共振器Ａ２，
Ａ５を接続するためのリアクタンス素子が形成されてい
る。図示例において、リアクタンス素子を開放端面に銀
ペースト等で形成した導電パターン７によって実現され
る。即ち、導電パターン７は、共振器２Ａの内導体４に
接続されたランド部７ａと、共振器Ａ５の内導体４に接
続されたランド部７ｂと、この両ランド部７ａ，７ｂに
対しギャップＧ１，Ｇ２を介し両端が対向するランド部
７ｃとから成り、前記ギャップＧ１，Ｇ２によってリア
クタンス素子の一例である静電容量素子を構成している
。

【００１０】上記のように２つの共振器Ａ３，Ａ４をと
ばしてその前後に存する共振器Ａ２，Ａ５を静電容量素
子で接続すれば、フィルタ特性は上下２つの減衰域に極
Ｐ１，Ｐ２ができる。極Ｐ１，Ｐ２の位置はリアクタン
ス素子のインピーダンスの大きさによって変化する。一
般にインピーダンスが高くなる程極が中心周波数ｆ０　
から離れる傾向がある。なお、ローインピーダンスの場
合は極が通過域に入り好ましくない。

【００１１】前記極は、リアクタンス素子を接続するこ
とによってとばされる共振器の数、リアクタンス素子の
種類（容量性か誘導性か）及び各共振器を結合する要素
（結合孔若しくはリアクタンス等の結合素子）の種類（
容量性か導電性か）によって上下の減衰域の一方に選択
的に形成することができる。今、図１０の誘電体フィル
タの等価回路に示すようにリアクタンス素子をＸ、結合
要素をＫとすると、発生する極の位置は図１１の通りで
ある。但し、図中、Ｃは容量性、Ｌは誘導性を意味する
。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す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。

【００１３】また、図９に示す従来の誘電体フィルタに
於いては、有限周波数に於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ず、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
。

【００１４】本発明は、穴を設けることに伴う上記問題
点及び有限周波数に於ける減衰極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
問題点を解決するため、減衰域を形成するための又は減
衰特性を改善するための容量を間隔により実現し、飛び
越し結合を用いないで実現可能な最大限の減衰極を有す
る誘電体フィルタを提供することを目的とする。

【００１５】

【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、一体構造の誘電体と、前記誘電体内に形成し
た複数の誘電体共振器と、前記誘電体共振器間のオーバ
ーカップリングインピーダンスと、前記誘電体共振器の
共振周波数及び前記オーバーカップリングインピーダン
スを調整するための調整パターンと、前記誘電体共振器
間の結合形式及び結合量を調整するための調整パターン
とを有する有極型誘電体フィルタにおいて、極周波数を
形成する外部付加容量又は減衰特性を改善する外部付加
容量を構成する間隔を設けたものである。

【００１６】

【作用】本発明は外部付加容量を間隔で実現し、前記外
部付加容量により極周波数を形成し、減衰特性を改善す
る。これにより、所望の減衰量を最小限の誘電体共振器
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できる。

【００１７】

【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。

【００１８】更に、導電性の周波数調整用パターン１０
７−１〜１０７−５及び結合量調整用パターン１０８−
１〜１０８−４は誘電体１００の上面（開放面）１０１
にギャップ１１７−１〜１１７−８を介在し形成してい
る。周波数調整用パターン１０７−１〜１０７−５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）１０９−１〜１０９−５は誘電体１００
に埋没して設けられ、更にこの誘電体共振器１０９−１
〜１０９−５に外部回路１１１−１〜１１１−５が挿入
され埋没している。

【００１９】外部回路１１１−１〜１１１−５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１０９−４と誘電体共振器１０９−５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、
例えばガラスエポキシの誘電体からなる円筒内に導電性
の入力カップリングピン１１２−１、カップリングピン
１１２−２〜１１２−４、出力カップリングピン１１２
−５を保持し、一端はオーバーカップリング形成基板１
１０に固定されている。前記の入力カップリングピン１
１２−１とカップリングピン１１２−２の一端はオーバ
ーカップリング容量接続パターン１１３−１により電気
的に接続され、カップリングピン１１２−３の一端はオ
ーバーカップリング容量接続パターン１１３−３に電気
的に接続され、カップリングピン１１２−４と出力カッ
プリングピン１１２−５の一端はオーバーカップリング
容量接続パターン１１３−２により電気的に接続されて
いる。前記のオーバーカップリング容量接続パターン１
１３−１〜１１３−３はオーバーカップリング形成基板
１１０の上面に形成されており、オーバーカップリング
容量接続パターン１１３−１と１１３−２との間に間隔
（ｄ１）を設け、オーバーカップリング容量接続パター
ン１１３−２と１１３−３との間に間隔（ｄ２）を設け
、この間隔（ｄ１），（ｄ２）により静電容量が形成さ
れ、誘電体フィルタ特性の減衰域を形成する。更に、前
記の入力カップリングピン１１２−１の一端には電気信
号を入力するための端子１１５−１が接続され、出力カ
ップリングピン１１２−５の一端には電気信号を出力す
るための端子１１５−２が接続されている。

【００２０】前記の結合量調整用パターン１０８−１〜
１０８−４の一端は誘電体１００の正面（前側面）１０
２に、他端は背面（後ろ側面）１０３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１
０７−２との間、周波数調整用パターン１０７−２と１
０７−３との間、周波数調整用パターン１０７−３と１
０７−４との間及び周波数調整用パターン１０７−４と
１０７−５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。

【００２１】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８００〜８８０ＭＨｚ　の電気信号を端子１１５
−１、入力カップリングピン１１２−１、カップリング
ピン１１２−２を介して誘電体共振器１０９−１及び１
０９−２に印加させると、誘電体共振器１０９−１及び
１０９−２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、キャップ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１
０９−３の周辺に電磁界を発生する。以下同様にして、
電磁界は誘電体共振器１０９−４，１０９−５に伝わる
。 誘電体共振器１０９−５の電磁界による電気信号は出力
カップリングピン１１２−５及び端子１１５−２に伝わ
り、一方誘電体共振器１０９−４の電磁界による電気信
号はカップリングピン１１２−４及びオーバーカップリ
ング容量接続パターン１１３−２を介して出力カップリ
ングピン１１２−５及び端子１１５−２に伝わる。端子
１１５−２は図示しない負荷に接続されているので、端
子１１５−１に入力された電気信号は最終的には端子１
１５−２を介して負荷に導かれる。

【００２２】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１０９−４の容量、ｌ５　は誘
電体共振器１０９−５のインダクタンス、Ｃ５　は誘電
体共振器１０９−５の容量である。

【００２３】Ｃ１１は入力カップリングピン１１１−１
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１１２−５と誘電体共振器１
０９−５との間に存在する容量、ｊωＬ１２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、ｊωＬ２３は誘電体共振器
１０９−２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、ｊωＬ３４は誘電体共振器１０
９−３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、ｊωＬ４５は誘電体共振器１０９−
４と誘電体共振器１０９−５との間を結合する誘導性イ
ンピーダンスである。

【００２４】Ｃｐ１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、Ｃｐ２はカップリ
ングピン１１２−４と誘電体共振器１０９−４との間の
容量、Ｃｐ５はカップリングピン１１２−３と誘電体共
振器１０９−３との間の容量である。また、Ｃｐ３はオ
ーバーカップリング容量接続パターン１１３−１と１１
３−３の間の間隔（ｄ１）により形成される容量、Ｃｐ
４はオーバーカップリング容量接続パターン１１３−３
と１１３−２の間の間隔（ｄ２）により形成される容量
である。

【００２５】なお、入力カップリングピン１１２−１と
カップリングピン１１２−２と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
（ｌ２１）、カップリングピン１１２−４と出力カップ
リングピン１１２−５と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（ｌ２
２）は、一般に｜ωｌ２１｜＜＜｜１／ωＣｐ１｜及び
｜ωｌ２２｜＜＜｜１／ωＣｐ２｜を満足するようにｌ
２１とＣｐ１及びｌ２２とＣｐ２を決定するので、図２
ではｌ２１とｌ２２は無視してある。

【００２６】図２の等価回路の減衰極周波数ｆ∞は中心
周波数をｆ０　とした場合、ｆ０　＜ｆ∞となり通過領
域の高域側に存在する。

【００２７】

【数２】

【００２８】図５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、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。

【００２９】以上のように、本発明の第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〜
１０８−４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。

【００３０】また、図に示すようにオーバーカップリン
グ容量接続パターン１１３−１と１１３−３の間に間隔
（ｄ１）を設け、１１３−３と１１３−２の間に間隔（
ｄ２）を設けて静電容量を形成し、有限周波数に極を生
じさせているので、従来の誘電体フィルタの場合よりも
減衰極を増加させることが可能となり、高性能な有極型
誘電体フィルタが得られる。

【００３１】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。この有極型誘電体フィ
ルタは誘電体共振器２０９−１〜２０９−５間を容量性
インピーダンスにより結合するもので、その他は図１に
示す有極型誘電体フィルタと同様の構成となっている。

【００３２】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、Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ２４，Ｃ３
４，Ｃ４５は前記容量性インピーダンスの静電容量成分
である。

【００３３】図４から分かるように、第２の実施例の有
極型誘電体フィルタによっても第１の実施例の場合と同
様の効果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、誘電体共振器に結合するオーバーカップリング容
量接続パターン間に間隔を設け、前記間隔による静電容
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１の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の有極型誘電体フィルタの等価回路図であ
る。

【図５】図１の有極型誘電体フィルタの減衰特性図であ
る。

【図６】従来の第１の構成例の誘電体フィルタの斜視図
である。

【図７】図６の誘電体フィルタの等価回路図である。

【図８】図６の誘電体フィルタの減衰特性図である。

【図９】従来の第２の構成例の誘電体フィルタの斜視図
である。

【図１０】図９の誘電体フィルタの等価回路図である。

【図１１】図９の誘電体フィルタの極の位置を示す図で
ある。

【符号の説明】

１００　　　　誘電体 １０７−１〜１０７−５，　２０７−１〜　２０７−５
　　　　周波数調整用パターン １０８−１〜１０４−４　　　　　結合量調整用パター
ン１０９−１〜１０９−５，　２０９−１〜　２０９−
５　　　　誘電体共振器１１０　，　２１０　　　　オ
ーバーカップリング形成基板１１１−１〜１１１−５，
　２１１−１〜　２１１−５　　　　外部回路１１２−
１〜１１２−５，　２１２−１〜　２１２−５　　　　
カップリングピン１１３−１〜１１３−３，　２１３−
１〜　２１３−３　　　　オーバーカップリング容量接
続パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一体構造の誘電体と、前記誘電体内に
   形成した複数の誘電体共振器と、前記誘電体共振器間の
   オーバーカップリングインピーダンスと、前記誘電体共
   振器の共振周波数及び前記オーバーカップリングインピ
   ーダンスを調整するための調整パターンと、前記誘電体
   共振器間の結合形式及び結合量を調整するための調整パ
   ターンとを有する有極型誘電体フィルタにおいて、極周
   波数を形成する外部付加容量又は減衰特性を改善する外
   部付加容量を構成する間隔を設けたことを特徴とする有
   極型誘電体フィルタ。