JPH04371002A - 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】この発明は、マイクロ波帯域の誘
電体共振器を有する誘電体フィルタに関し、特にマイク
ロ波帯域の周波数により通信を行なう携帯電話装置，自
動車電話装置の分波器用受信フィルタ等に用いられる誘
電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種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、例えばセラミック内にほ
ぼ平行に複数の中心導体を設け、それぞれ所定の共振周
波数をもたせた複数の誘電体共振器を形成することによ
り、所望の周波数特性を得るようにしたものが知られて
いる。しかし、最近の通信容量の急速な増加に伴い、こ
のような誘電体フィルタに対しても一層の高性能化が要
求されている。このために、誘電体フィルタの減衰特性
において、その中心周波数に対する高域側の減衰量と、
その低域側の減衰量とが互いに大幅に異なった、即ち非
対称減衰特性を有する誘電体フィルタを要求されること
も多い。

【０００３】この非対称減衰特性は、有極型誘電体フィ
ルタにより容易に達することができ、特開平１−３１８
４０１号公報に一例が開示されている。図２はその有極
型誘電体フィルタを示す斜視図である。同図において１
１は、縦Ｗ、横Ｌ及び高さＨを有し、一体構造の誘電体
、例えばセラミックからなる直方体（以下、誘電体とい
う）である。図示の位置において、誘電体１１の正面、
背面、左右側面及び下面には、斜線により示すように、
例えばメッキにより導電性のメタライズ層が形成されて
いる。

【０００４】更に、誘電体１１の上面には、左側から順
に、導電性のパターン１２−１〜１２−７がギャップ１
３−１〜１３−６を介して形成されている。誘電体１１
には、パターン１２−１，１２−３，１２−５，１２−
７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）１４−１〜１４−４と、誘電
体共振器１４−１〜１４−４に隣接して外部回路１５−
１〜１５−４とが埋設して設けられている。

【０００５】外部回路１５−１〜１５−４は、誘電体共
振器１４−１と誘電体共振器１４−２との間、及び誘電
体共振器１４−３と誘電体共振器１４−４との間をそれ
ぞれ結合容量させて減衰極を形成するためのものであり
、ピン１６−１〜１６−４と、ピン１６−１〜１６−４
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１７−１〜１７−４と、
ピン１６−１とピン１６−２との間、及びピン１６−１
とピン１６−２との間をそれぞれ電気的に接続する導線
１８−１，１８−２とからなる。

【０００６】パターン１２−２，１２−４，１２−６は
、動作においてパターン１２−１，１２−３，１２−５
，１２−７との間に形成され、容量を調整する容量調整
用電極として設けられたものである。

【０００７】図３は、図２に示す有極型誘電体フィルタ
の等価回路である。図３において、ｌ１　は誘電体共振
器１４−１のインダクタンス、Ｃ１は誘電体共振器１４
−１の容量、ｌ２　は誘電体共振器１４−２のインダク
タンス、Ｃ２　は誘電体共振器１４−２の容量、ｌ３　
は誘電体共振器１４−３のインダクタンス、Ｃ３　は誘
電体共振器１４−３の容量、ｌ４　は誘電体共振器１４
−４のインダクタンス、Ｃ４　は誘電体共振器１４−４
の容量である。

【０００８】Ｃｏ１はピン１６−１と誘電体共振器１４
−１との間に存在する容量、Ｃｏ２はピン１６−４と誘
電体共振器１４−４との間に存在する容量、Ｃ１２は誘
電体共振器１４−１と誘電体共振器１４−２の間に存在
する容量、Ｃ２３は誘電体共振器１４−２と誘電体共振
器１４−３との間に存在する容量、Ｃ３４は誘電体共振
器１４−３と誘電体共振器１４−４との間に存在する容
量である。

【０００９】ＣＰ１はピン１６−１と誘電体共振器１４
−１との間の容量、及びピン１６−２と誘電体共振器１
４−２との間の容量を合成した容量、Ｃｐ２はピン１６
−３と誘電体共振器１４−３との間の容量、及びピン１
６−４と誘電体共振器１４−４との間の容量を合成した
容量である。

【００１０】ｌｐ１はピン１６−１と、ピン１６−２と
の間を接続する導線１８−１のインダクタンス、ｌｐ２
はピン１６−３と、ピン１６−４との間を接続する導線
１８−２のインダクタンスである。

【００１１】ここで、一般に、｜ωｌｐ１｜≪｜１／ω
Ｃｐ１｜及び｜ωｌｐ２｜≪｜１／ωＣｐ２｜を満足す
るように、ｌｐ１及びＣｐ１、及びｌｐ２及びＣｐ２を
決めるので、ｌｐ１及びｌｐ２は無視してもよい。従っ
て、Ｃｐ１，Ｃｏ１，Ｃ１２，Ｃ１　及びｌ１　を含む
等価回路について考えればよい。

【００１２】この等価回路からも分かるように、上記の
有極型誘電体フィルタは通過帯域の低域側に減衰量がほ
ぼ無限大となる周波数が生じ、通過帯域の低域側の減衰
量が高域側の減衰量に比較して大きくなり、低域側にお
いて厳しい減衰量が課せられても、所望の周波数特性を
少ない段数のフィルタにより達成する。

【００１３】図４は、上記有極型誘電体フィルタにより
自動車電話装置の分波器用受信フィルタを構成した場合
の減衰特性の一例を示す。この分波器用受信フィルタは
有極４段の誘電体フィルタによるものであるが、ＡＭＰ
Ｓ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　　Ｍｏｂｉｌｅ　　Ｐｈｏｎｅ
　　Ｓｙｓｔｅｍ）方式による自動車電話装置の分波器
用受信フィルタに要求される仕様を十分に満足している
。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示す構成の有極型誘電体フィルタにおいては、有限周波
数に減衰極を形成するため、第２段目の誘電体共振器に
よる容量値（Ｃｐ１）及び第３段目の誘電体共振器によ
る容量値（Ｃｐ２）が０．７ＰＦ以下になり、誘電体共
振器に挿入する端子長が１．８０ｍｍ以下となる。この
ため要求精度（０．７ＰＦ±０．１ＰＦ）を満足するこ
と事実上不可能となり、誘電体フィルタの高性能化上に
重大な障害となっている。

【００１５】この発明は、上記の容量値（Ｃｐ１，Ｃｐ
２）が小さくなり、これに伴って、端子長が短くなるた
め要求精度が得られず、減衰極周波数の位置にバラツキ
が生じて高性能誘電体フィルタが得られないという問題
点を除去するため、容量値を分割し、問題となる誘電体
共振器に挿入する端子長を可能な限り長くとり、分割し
た他の部分を誘電率の低い材料により実現した高性能誘
電体フィルタを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、単一の誘電体に複数の誘電体共振器を形成
し、初段誘電体共振器と第２段誘電体共振器との間、及
び終段前誘電体共振器と終段誘電体共振器との間をそれ
ぞれ外部回路を介して結合容量させることにより結合用
容量と附加オーバーカップリング容量とを形成して有限
周波数に極を持たせた有極型誘電体フィルタにおいて、
前記結合用容量又は附加オーバーカップリング容量を直
列接続する複数の容量で構成したものである。

【００１７】

【作用】結合用容量又は附加オーバーカップリング容量
を構成する直列接続された複数の各容量の容量値は、該
結合用容量又は附加オーバーカップリング容量の容量値
よりも大きくすることができるので、該結合用容量又は
附加オーバーカップリング容量の設定値が小さい場合で
も精度よくその設定値の容量を実現することができ、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。

【００１８】

【実施例】図１は、この発明の実施例を示す斜視図であ
る。図１において、１は縦Ｗ、横Ｌ及び高さＨの直方体
の誘電体であって、複数の誘電体共振器（図１は４個の
場合を示す）を一体化した構造となっている。この誘電
体１の各面はパターン面２を除き全て、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が形成さ
れており、零電位に保つことができるようになっている
。また、誘電体１のパターン面２には、誘電体共振器の
中心導体として機能する穴部３−１〜３−４と、この誘
電体共振器の周波数調整用パターン４−１〜４−４とが
設けられている。５−１〜５−４は端子であって、誘電
体共振器と外部回路とを結合するための結合容量及び有
限周波数に減衰極を形成するためのオーバーカップリン
グ容量を得るために誘電体１の穴部３−１〜３−４に挿
入される。６は外部回路を形成する印刷配線板であって
、上面７には穴部８−１〜８−４，穴部８−１，８−２
を介して端子５−１と５−２を電気的に接続する接続用
パターン９−１，穴部８−３，８−４を介して端子５−
３と５−４を電気的に接続する接続用パターン９−２，
入，出力端子等が形成され、前記穴部８−１〜８−４に
は端子５−１〜５−４の一端が挿入され、固定されてい
る。なお、この印刷配線板６については、後に詳細に説
明する。

【００１９】図５は上記の有極型誘電体フィルタを自動
車電話，携帯電話のＡＭＰＳ方式用空中線共用器の受信
用フィルタに適用した場合における入，出力容量（Ｃ０
１，　Ｃ０２）及びオーバーカップリング容量（Ｃｐ１
，Ｃｐ２）の設定値の一例と、その設定値を得るための
端子長とを示す。図５に示すように、各容量の設定値は
小さいので、この有極型誘電体フィルタを精度よく実現
するためには、これら小さい容量値をいかに精度よく実
現するかが問題となる。

【００２０】例えば、図５における設定値Ｃｐ１＝０．
５６ＰＦを得るためには、端子長をｌ＝１．５３ｍｍと
しなければならないが、Ｃｐ１の許容誤差範囲は±０．
０５ＰＦであるため、この端子長の誤差を±０．１３ｍ
ｍの範囲に納めることが必要となる。しかし、実際には
この端子長の誤差の外に、端子と誘電体共振器穴部内壁
の間に充てんされる誘電体材料の寸度及び材料の誘電率
のバラツキによる誤差が存在するので、Ｃｐ１の誤差範
囲を±０．０５ＰＦ内に納めることは極めて困難となる
。ところで、容量（Ｃ０　）が直列接続される２つの容
量（Ｃ１　，Ｃ２　）から構成されているとすれば、（
１）式が成立する。

【００２１】 ＣＯ　＝Ｃ１　Ｃ２　／（Ｃ１　＋Ｃ２）　　　　　　
　　（１）（１）式から明らかなように、容量値Ｃ１　
，Ｃ２　はいずれも合成容量の容量値Ｃ０　よりも大き
い値をとる。従って、小さい容量を直列接続される２つ
の大きい容量に分割できることになる。

【００２２】本実施例はこの点に着目して図６に示すよ
うに、Ｃｐ１＝０．５６ＰＦはＣ１　＝２．７１ＰＦと
Ｃ２　＝０．７１ＰＦの容量値を有する容量を直列接続
することにより実現し、同様にＣｐ２＝０．６６ＰＦは
Ｃ１　＝２．７１ＰＦとＣ２　＝０．８７ＰＦとにより
、Ｃ０１はＣ１　＝２．７１ＰＦとＣ２　＝４．２２Ｐ
Ｆとによりそれぞれ実現するものである。そして、各Ｃ
ｐ１，Ｃｐ２，Ｃ０１のＣ１　＝２．７１ＰＦとＣ０２
については従来通り端子長により実現する。この場合の
端子長はｌ＝７．４０ｍｍとなり比較的精度よく実現で
きる範囲となる。一方、Ｃｐ１，Ｃｐ２のＣ２　＝０．
７１ＰＦ，０．８７ＰＦについては図１に示す印刷配線
板６の表裏面上に図７に示すようなパターンを形成して
実現する。すなわち、ガラスエポキシ基板（εｓ　＝４
．５，基板厚＝０．８ｍｍ）を考えると、Ｃｐ１のＣ２
　＝０．７１ＰＦについては基板の一方の面１９と他方
の面２０とに３．８ｍｍ×３．８ｍｍの面積を有する正
方形のパターン２１−１，２１−２を対向させて形成し
、またＣｐ２のＣ２　＝０．８７ＰＦについても同様に
基板の一方の面１９と他方の面２０とに４．２ｍｍ×４
．２ｍｍの面積を有する正方形のパターン２１−３，２
１−４を対向させて形成することにより実現する。なお
、Ｃ０１のＣ２　＝４．２２ＰＦについてはチップ容量
２３を用いている。

【００２３】以上説明した方法により、オーバーカップ
リング容量（Ｃｐ１，Ｃｐ２）及び入，出力容量（Ｃ０
１，Ｃ０２）を実現することにより、短い端子長の容量
はなくなり、端子長ｌ＝７．４ｍｍ（Ｃ１　＝２．７１
ＰＦ）に統一され、より高性能な有極型誘電体フィルタ
が実現可能となる。

【００２４】図８，図９は図５に示す入，出力容量（Ｃ
０１，Ｃ０２）及びオーバーカップリング容量（Ｃｐ１
，Ｃｐ２）の設定値を他の方法により実現した例を示す
ものである。すなわち、図８に示すようにＣｐ１＝０．
５６ＰＦはＣ１　＝１．６５ＰＦとＣ２＝０．８５ＰＦ
の容量値を有する容量を直列接続することにより、Ｃｐ
２＝０．６６ＰＦはＣ１　＝１．６５ＰＦとＣ２　＝１
．１０ＰＦの容量値を有する容量を直列接続することに
より実現する。 そして、各Ｃｐ１，Ｃｐ２のＣ１　＝１．６５ＰＦ及び
Ｃ０１，Ｃ０２については端子長により実現し、Ｃｐ１
のＣ２　＝０．８５ＰＦとＣｐ２のＣ２　＝１．１０Ｐ
Ｆについてはチップ容量２４，２５を用いる。このチッ
プ容量２４，２５は図９に示すように基板上に搭載され
、接続用パターン９−１，９−２により穴部８−１〜８
−４に接続される。 これにより、Ｃｐ１，Ｃｐ２の端子長による各Ｃ１　と
、Ｃｐ１，Ｃｐ２のチップ容量による各Ｃ２　はそれぞ
れ直列接続されることとなる。

【００２５】この方法によっても、端子長は短い場合で
もｌ＝４．５１ｍｍであり、比較的精度よく実現できる
範囲にある。また、Ｃ０１，Ｃｐ１，Ｃｐ２についての
端子長を統一することもでき、高性能な有極型誘電体フ
ィルタが実現可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、結合用容量又は附加オーバーカップリング容量を
、直列接続する複数の容量で実現しているので、前記結
合用容量又は附加オーバーカップリング容量の設定値が
小さい場合にも比較的容量値の大きい容量を組み合せる
ことにより精度よく前記設定値を実現することができる
。従って、高性能の有極型誘電体フィルタが実現可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】従来の有極型誘電体フィルタを示す斜視図であ
る。

【図３】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４】有極型誘電体フィルタの減衰特性図である。

【図５】図１に示す有極型誘電体フィルタの容量設定値
と端子長の一例を示す斜視図である。

【図６】図５に示す容量設定値の実現手法（１）の説明
図である。

【図７】図６に示す容量値を実現する基板図である。

【図８】図５に示す容量設定値の実現手法（２）の説明
図である。

【図９】図８に示す容量値を実現する基板図である。

【符号の説明】

１　　　　誘電体 ２　　　　パターン面 ３−１〜３−４　　　　穴部 ４−１〜４−４　　　　周波数調整用パターン５−１〜
５−４　　　　端子 ８−１〜８−４　　　　端子固定用穴部９−１〜９−２
　　　　接続用パターン２１−１〜２１−４　　　　容
量を構成するパターン２３〜２５　　　　チップ容量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　単一の誘電体に複数の誘電体共振器を
   形成し、初段誘電体共振器と第２段誘電体共振器との間
   、及び終段前誘電体共振器と終段誘電体共振器との間を
   それぞれ外部回路を介して結合容量させることにより結
   合用容量と附加オーバーカップリング容量とを形成して
   有限周波数に極を持たせた有極型誘電体フィルタにおい
   て、前記結合用容量又は附加オーバーカップリング容量
   を直列接続する複数の容量で構成したことを特徴とする
   有極型誘電体フィルタ。