JPH0490602A - 誘電体共振器及び誘電体フィルタ - 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、主にマイクロ波帯域で使用する誘電体フィル
タに関する。更に詳しく述べると、誘電体ブロックが端
面し型をなし、共振子穴の間に結合阻止穴を有するλ／
４共振型の一体型同軸共振器、その板状突出部分に実装
する集中定数素子によって共振子間を結合する形式の誘
電体フィルタ、及び前記誘電体共振器を製造する方法に
関するものである。

Ｃ従来の技術フ 高誘電率セラミックス材料を用いるフィルタ゛として、
複数の誘電体角柱形共振器を適当な集中定数素子で結合
する構成がある。

例えば第６図に示すように、複数（ここでは２個）の角
柱形誘電体共振器１０を適当な集中定数素子で結合する
帯域通過フィルタがある。

誘電体共振器１０は、マイクロ波用高誘電率材料からな
る角柱１２の中央に共振子穴１４を貫設し、開放面（同
図Ａでは上面、同図Ｂでは右側の端面）を除く外面と穴
の内面とに導体膜を付着してそれぞれ外導体及び内導体
としたものである。誘電体共振器ｌＯを並設すると共に
、結合回路基板１８を設け、その上に結合コンデンサ２
０とコイル２２を取り付ける。各誘電体共振器の内導体
と結合コンデンサ２０とを金属端子２４で接続し、両端
の結合コンデンサに入出力リード２６を接続する。

同図Ａに示すように、入出力端子と各共振器１０間にコ
ンデンサ２０　（キャパシタンスＣ３Ｃ１，）が接続さ
れ、各共振器１０間がコイル２２　（インダクタンスＬ
＋）で結合される。各誘電体共振器１０は、その角柱高
さ、比誘電率等で決まる共振周波数を持ち、上記構成に
よって１／４波長同軸共振型の帯域通過フィルタが得ら
れる。

また第７図は帯域阻止フィルタの例である。

基本的構成は集中定数素子の接続状態を除けば前記帯域
通過フィルタの場合と同様であってよい、各共振器１０
にコンデンサ２０（キャパシタンスＣ＊＋、Ｃｇｚ）の
一方の電極が接続され、入出力リード２６とコンデンサ
２０の他方の電極とがそれぞれ接続され、更に前記コン
デンサ２０の他方の電極間がコイル２２（インダクタン
スＬｘ）で接続される。上記構成によってｌ／４波長同
軸共振型の帯域阻止フィルタが得られる。

［発明が解決しようとする課Ｎ］ 従来技術では、単体共振器を複数個配列するため部品点
数が多くなり、組み立て工数が増大し、共振器間の位置
出しや外導体面精度も要求が厳しくなる。また共振器同
士の接合の必要から機械強度や耐環境信顛性の劣化など
の点でも問題がある。

また集中定数素子を付加するために、結合回路基板とし
てアルミナやフォルステライトなどεｒ−３０以上の誘
電体基板を別途用意し、その上にコイルやコンデンサを
実装しなければならない、しかし、いずれも結合回路基
板は各誘電体共振器と共に金属板（Ｎ体）上に取り付け
なければならず、占有体積が大きくなり、製作コストが
上昇し、バラツキも問題になる。

本発明の目的は、これら従来技術における問題を解決し
、製造性並びに設計性がよく、安定な電気・機械特性が
得られる誘電体フィルタを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る誘電体共振器は、直方体状部分と板状部分
とが端面方向から見て全体としてほぼＬ型となるように
連続一体化されている段付き構造の誘電体ブロックを用
いる。そして直方体状部分を貫通し且つそれに連続して
板状部分に溝が形成されるように複数の共振子穴と結合
阻止穴とを交互に並設し、それら穴が直方体状部分で開
口している面を短絡面として、各穴内面及び誘電体ブロ
ック外面に導体膜を形成し、共振子穴の導体膜は短絡面
側でのみ誘電体ブロック外面導体膜に接続され、結合阻
止穴の導体膜は短絡面側及び溝端部側で誘電体ブロック
外面導体膜に接続されている。

また本発明に係る誘電体フィルタは、上記の誘電体共振
器を使用し、その板状部分に集中定数素子を実装して共
振子間を結合したものである。集中定数素子としては、
例えば空心コイルやコンデンサを用いる。集中定数素子
の選定、組み合わせによって帯域阻止フィルタや帯域通
過フィルタが構成される。

上記のような誘電体共振器は、例えば直方体状をなす誘
電体ブロックに複数の共振子穴と結合阻止穴とを交互に
並設し、それら穴が開口している一方の面を開放面、他
方の面を短絡面として、各穴内面及び誘電体ブロック外
面に導体膜を形成し、共振子穴の導体膜は短絡面側での
み、結合阻止穴の導体膜は両開口端で誘電体ブロック外
面導体膜に接続し、その誘電体ブロックを端面方向から
みてほぼＬ型となるように開放面側のほぼ半分を切除す
ることにより容易に製造できる。

［作用］ 各共振子穴は、基本的には１７４波長型の同軸共振子を
構成する。共振子穴の間に設けた結合阻止穴は、その内
面に導体膜が形成され且つ両開口端で内面の導体膜が誘
電体ブロック外面導体に接続されているため、共振子間
でのｔ磁波の伝播を遮蔽し電磁的結合を阻止する。その
ため一体型構造でありながら電磁気的には単体共振器を
配列したものとほぼ同等の状態になる。

従って、この誘電体共振器に誘導素子を含む適当な集中
定数素子を付加接続することによって、帯域阻止フィル
タあるいは帯域通過フィルタとして動作することになる
。

誘電体ブロックの段部、即ち直方体部分から突出した板
状部分に集中定数素子を実装するため、誘電体ブロック
の一部は基板としても機能する。集中定数素子は段部内
に収まるため全体として小型化される。

［実施例］ 第１図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施例を示す
斜視図であり、共振子穴を２個形成した２段帯域通過フ
ィルタの場合である。

まず誘電体共振器について説明する。この誘電体共振器
３０は、直方体状部分３２と板状部分３４とが端面方向
（白抜き矢印で示す方向）から見て全体としてほぼＬ型
となるように連続一体化されている段付き構造の誘電体
ブロックを用いる。そして直方体状部分３２を貫通し且
つそれに連続して板状部分３４に溝が形成されるように
２個の共振子穴３６と１個の結合阻止穴３８とを交互に
並設する。それら穴が直方体状部分で開口している面（
第１図では右側実の面）を短絡面として、各穴内面及び
誘電体ブロック外面に導体膜４０を形成し、共振子穴３
６の導体膜は短絡面側でのみ、また結合阻止穴３８の導
体膜は短絡面側及び溝端部側の両方で誘電体ブロック外
面導体膜に接続する。

この実施例では、段部は丁度各人の半分の位置で形成さ
れ、誘電体ブロックの外面には、溝を除く段部表面及び
共振子穴の開放面（短絡面と反対側の面部側の周囲以外
に全て導体膜を付着しである０段部の寸法は、後述する
ように使用する集中定数素子を収容できる程度で、且つ
結合阻止穴３８が両端で誘電体ブロックの外面導体膜に
接続できる範囲の適当な値に選定する。

なお誘電体ブロックは、マイクロ波用高誘電率材料の焼
結体（例えばチタン酸バリウム等）からなる、第１図に
おいて、影線を施した面は導体膜が形成されている部分
であり、細かな点々を付した面は導体膜が無く誘電体の
素地が露出している部分を表している。ここで導体膜は
例えば銀ペーストの焼付は等による極く薄い導電材料の
層である。

両共振子穴３６の中間に位置する結合阻止穴３日は、そ
の内面全体が導体膜で覆われ且つ短絡面側開口端及びそ
れと反対側のａ端面の両方で誘電体ブロック外面導体と
導通しているため、共振子間でのｔＭｉ波の伝播を遮蔽
する。この誘電体共振器３０は、一体構造でありながら
ｔＴＩＩｉ的にはそれぞれの共振子が独立したのと同等
の状態になる。

この共振器３０の板状部分３４に適当な集中定数素子を
付加接続することによりフィルタを構成する。つまり板
状部分３４が回路基板としての機能を果たす。第１図で
は共振子穴３６の開放端側の溝にそれぞれ同軸構造のコ
ンデンサ４２を半田付けし、且つ両溝の導体膜間にコイ
ル４４を接続している。同軸構造のコンデンサ４２は、
円筒状の誘電体４６の中心に端子ピン４７を挿入し、誘
電体４６の外周に導体１１９４８を形成したものである
。

これによって実質的に第６図Ａに示すものと同様の等価
回路になる。つまり入出力用の端子ピンと各共振子間に
コンデンサが接続され、各共振子間がコイルで接続され
る。各共振子は、その穴や溝の寸法、誘電体の比誘電率
等で決まる共振周波数を持ち、上記構成によって１／４
波長同軸共振型の帯域通過フィルタ特性が得られる。

次にこのような誘電体共振器を製造する簡便な方法につ
いて述べる。第２図Ａ、Ｂはその一例である。まず同図
Ａに示すように、全体として直方体状をなす誘電体ブロ
ック５ｏに２個の共振子穴５２と１個の結合阻止穴５４
とを交互に並設し、それら穴が開口している一方の面（
図面左手前側の面）を開放面、他方の面を短絡面として
、各穴内面及び誘電体ブロック外面に導体膜を形成する
。この導体膜は、共振子穴５２の導体膜は短絡面側での
み、結合阻止穴５４の導体膜は両開口端で誘電体ブロッ
ク外面導体膜に接続するように付着する。従ってここで
は共振子穴５２の開放端の周囲のみ誘電体の素地がリン
グ状に露出するようにマスキングを施して導体膜を付着
させる。勿論、誘電体ブロック全面に導体膜を付着した
のち、共振子穴の開放端周囲のみ剥離する方法でもよい
、その後、その誘電体ブロックを端面方向からみてほぼ
Ｌ型となるように、例えば平面研削などにより３〜４面
で囲まれた部分（同図Ａで斜線を施した部分）を削り落
とす。削り落とした状態を同図Ｂに示す、このように誘
電体ブロックの開放面側のほぼ半分を切除することによ
り段付き一体構造の誘電体共振器を容易に製造できる。

第３図は誘電体共振器の他の製造方法を示している。基
本的考え方は上記の場合と同様である。平面研削する前
の全体として直方体状の誘電体ブロック５０に形成する
導体膜のパターンは、同図に示すように、開放面側の結
合阻止穴の部分に帯状部分５６を設けて、それによって
外側の導体膜に接続する構成でもよい、研削後に得られ
る誘電体共振器を同図Ｂに示す。

その他、予め段部付きの所定の構造に成形して焼結し、
適当なマスキングを施して導体膜を付着する製造方法で
もよい。

第４図及び第５図は本発明による誘電体フィルタの他の
実施例を示している。それぞれ共振子穴を２個有する２
段の帯域阻止フィルタの例である。誘電体共振器自体の
構造は前記第１図に示す実施例と同様であってよい、そ
れ故、対応する部分には同一符号を付し、それらについ
ての説明は省略する。

第４図では共振子穴３６の溝に平板型もしくは片面湾曲
したコンデンサ６０を半田付けし、その上面電極に入出
カリ−ドロ２を接続すると共に、上面電極間にコイル６
４を接続する。第５図では同軸型のコンデンサ６６を用
い、その中心導線は長く中央にコイル６８が形成され両
端でそれぞれ誘電体７０を貫通して入出力り−ド７２と
なる。各誘電体７０は外周面に導体膜７４を有し、それ
で共振子穴３６の導体膜に半田付けされる。

これらによって実質的に第７図Ａに示すものと同様の等
価回路になる。つまり各共振子にコンデンサの一方の電
極が接続され、入出力リードとコイルがコンデンサの他
方の電極にそれぞれ接続される。上記構成によって１／
４波長同軸共振型の帯域阻止フィルタ特性が得られる。

なお上記の実施例は何れも共振子穴を誘電体ブロックに
２個設けた２段構成の例であるが、共振子穴が３個以上
の場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は上記のように基本的には誘電体ブロック一体型
であり且つ結合用基板も一体化されるため、製造性がよ
く安定な電気特性・機械特性を得やすい、また部品点数
が少なく、集中定数素子は誘電体ブロックの段差部分に
収めることができるから、全体を小型化できる。

更に本発明によるフィルタは、集中定数素子による結合
のため設計し易く、周波数・結合調整も容易である。こ
れらにより、結果的に、より安価な帯域阻止フィルタや
帯域通過フィルタを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施例を示す
斜視図、第２図Ａ、Ｂは誘電体共振器の製造方法の一例
を示す説明図、第３図Ａ。 Ｂは誘電体共振器の製造方法の他の例を示す説明図、第
４図及び第５図はそれぞれ本発明に係る誘電体フィルタ
の他の実施例を示す斜視図である。第６図Ａ、Ｂは従来
技術の一例を示す説明図、第７図Ａ、Ｂは従来技術の他
の例を示す説明図である。 ３０・・・誘電体共振器、３２・・・直方体部分、３４
・・・板状部分、３６・・・共振子穴、３８・・・結合
阻止穴、４０・・・導体膜、４２・・・コンデンサ、４
４・・・コイル。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　積第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．直方体状部分と板状部分とが端面方向から見て全体
   としてほぼＬ型となるように連続一体化されている段付
   き構造の誘電体ブロックに、直方体状部分を貫通し且つ
   それに連続して板状部分に溝が形成されるように複数の
   共振子穴と結合阻止穴とを交互に並設し、それら穴が直
   方体状部分で開口している面を短絡面として、各穴内面
   及び誘電体ブロック外面に導体膜を形成し、共振子穴の
   導体膜は短絡面側でのみ誘電体ブロック外面導体膜に接
   続され、結合阻止穴の導体膜は短絡面側及び溝端部側で
   誘電体ブロック外面導体膜に接続されている誘電体共振
   器。
2. ２．請求項１記載の誘電体共振器を使用し、その板状部
   分に集中定数素子を実装して共振子間を結合した誘電体
   フィルタ。
3. ３．直方体状をなす誘電体ブロックに複数の共振子穴と
   結合阻止穴とを交互に並設し、それら穴が開口している
   一方の面を開放面、他方の面を短絡面として、各穴内面
   及び誘電体ブロツク外面に導体膜を形成し、共振子穴の
   導体膜は短絡面側でのみ、結合阻止穴の導体膜は両開口
   端で誘電体ブロック外面導体膜に接続し、その誘電体ブ
   ロックを端面方向からみてほぼＬ型となるように開放面
   側を切除することを特徴とする誘電体共振器の製造方法
   。