JPH0523603U - 誘電体フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造工程が少なく、小型で、安価に作成する
ことができ、プリント基板への実装時の減衰特性が良好
な誘電体フィルタを提供する。 【構成】 誘電体ブロック３０には、一端で幅が広く、
他端で幅が狭くなる複数の四角形の孔が設けられてい
る。孔の内部には、途中で径の異なる内導体３２-1〜３
２-4が形成されている。内導体の軸方向の長さＬｌは、
λ／８より小さくなるようにして、内導体間の結合を小
さくするとともに、各内導体の距離を接近させることに
よって上記小さくした結合を補っている。両端の内導体
は、導体３６-1，３６-2に接続されている。上記導体
は、外導体３１から絶縁された端子電極３８-1，３８-2
に接続されており、該端子電極によってプリント基板な
どの外部回路に接続される。誘電体ブロックの幅の狭い
内導体側の外導体の削除および端子電極３８-1，３８-2
の形成は、外導体を一体のものとして形成した後、砥
石、レーザ等により所定の部分の外導体を削除すること
によって一度に行なわれる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、各種無線通信機器に用いられる誘電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１０（ａ）は、従来の誘電体フィルタの構成を示す斜視図、図１０（ｂ）は 図１０（ａ）のＡ−Ａ’線視断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ’線 視断面図である。これらの図において、略直方体の誘電体ブロック１には、その 一端面に設けられた開放端１Ａから他端面に設けられた短絡端１Ｂに貫通する貫 通孔２ａ，２ｂおよび２ｃが形成されている。貫通孔２ａ，２ｂおよび２ｃは、 目的とする共振周波数に対応した波長λの略１／４になるように長さが設定され る。また、貫通孔２ａ，２ｂおよび２ｃは、その横断面が円形であり、かつ、径 が途中で変化しており、開放端で小径、短絡端で大径になっている。

【０００３】 そして、各貫通孔２ａ，２ｂおよび２ｃの各内側面には内導体３ａ，３ｂおよ び３ｃが形成されている。また、誘電体ブロック１の開放端１Ａを除く各外周面 には外導体４が各々形成されている。これらの内導体３ａ，３ｂおよび３ｃと外 導体４とは、誘電体ブロック１の短絡端１Ｂにおいて接続されている。

【０００４】 また、一般に、誘電体ブロック１にはセラミックスが用いられており、該セラ ミックスは、プレスあるいは射出成形等により成形され、適宜、切削・穴あけ等 の機械加工が施され、図示のような形状に形成される。また、外導体４および内 導体３ａ，３ｂおよび３ｃは、銀ペースト等を塗布した後、焼き付けるか、ある いは無電界メッキ等により形成される。そして、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃの 径の小さい側の端面では、共振器の共振周波数を調整するために、誘電体ブロッ ク１の開放端１Ａにおいて内導体３ａ、３ｂおよび３ｃの一部が適宜切削される 。

【０００５】 次に、図１１は他の誘電体フィルタの従来例である。略直方体の誘電体ブロッ ク２６に、複数の孔２３-1，２３-2（この例では、２孔）をあけ、４つの側面に 外導体２２を形成し、孔２３-1，２３-2の内面には、それぞれ内導体２４-1，２ ４-2を形成し、内導体２３-1，２３-2と外導体２２は孔に直交する１つの端面で 短絡導体２１により接続されている。他方の端面では、内導体２４-1，２４-2に 接続された電極２５-1，２５-2と別の電極２７-1，２７-2との間で静電容量を形 成してる。この電極２７-1，２７-2は、各々、プリント基板２０の入出力のパタ ーン２８-1，２８-2に接続されており、また、外導体２２はアース２９に接続さ れている。

【０００６】 上述した誘電体フィルタは、基本的に一端短絡、他端開放の１／４波長の結合 線路として作用する。一端短絡、他端開放の１／４波長の結合線路においては、 線路間の結合は、誘導性結合（偶モード）と容量性結合（奇モード）の和として 表わすことができる。この偶モードと奇モードによる結合は、互に打ち消す。こ の様子を図３に示す。

【０００７】 図３では、偶モードの結合度を破線、奇モードの結合度を実線で示している。 図示する点０は短絡端に、λ／４は開放端にそれぞれ相当する。例えば、短絡端 からある点までの結合度は、結合度の曲線を点０から当該地点までを積分するこ とにより得ることができる。

【０００８】 図３に示すように、短絡端では、偶モードが強く、開放端では奇モードが強い 。これは偶モードが電流に支配される結合であり、奇モードが電位差に支配され る結合のためである。仮に、線路がλ／４であれば、偶モードと奇モードとの結 合は相殺され、結果として結合しない状態となる。

【０００９】 図１０（ａ）〜（ｃ）に示す誘電体ブロックにおいては、貫通孔２ａ，２ｂお よび２ｃの孔径を開放端１Ａ側で小さくすることによって、開放端１Ａ側におけ る内導体間の距離を遠ざけて奇モード結合を弱め、短絡端１Ｂ側で大きくするこ とによって、短絡端１Ｂ側における内導体間の距離を近づけて偶モード結合を強 めている。その結果、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃの各々の間に誘導性結合が生 じる。そして、このように誘導性結合が生じる結果、所望の通過帯域より高域の 信号が減衰される。また、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃの各小径部は容量性の分 布定数線路として機能する。また、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃの孔径の大きい 部分は、特性インピーダンスが低く（低インピーダンス部、長さＬｌ）、孔径の 小さい部分は特性インピーダンスが高く（高インピーダンス部、長さＬｈ）なる 。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した図１０（ａ）〜（ｃ）に示す従来の誘電体ブロックにおい て、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃの長さＬｌと長さＬｈの比率と結合度との関係 をみると、長さＬｌをλ／４から除々に短くしていくと、それにつれて、結合度 も除々に増えていく。そして、長さＬｌ＝λ／８の時に、結合度は最大となる。 さらに、長さＬｌがλ／８よりも小さくなると、また、結合度は減少に向う。す なわち、長さＬｌと長さＬｈとの比率を変えたときには、内導体間の結合度は変 化する。 当然のことながら、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃ間の距離を増すと結合度は減 少し、内導体３ａ，３ｂおよび３ｃ間の距離を接近させると結合度は増大する。

【００１１】 また、フィルタの通過帯域幅と結合度との関係をみると、広帯域のフィルタは 強い結合を、狭帯域のフィルタは比較的弱い結合をそれぞれ必要とする。 そこで、バンドパスフィルタの通過帯域幅を所定の値とするには、内導体３ａ ，３ｂおよび３ｃ間の結合度を所定の値にしなければならない。そこで、長さＬ ｌと長さＬｈの比率および内導体３ａ，３ｂおよび３ｃ間の距離を適宜に変えて 結合度を所定の値に設定することによって所定の通過帯域幅が得られる。ここで 、長さＬｌと誘電体ブロック１の幅Ｗとの関係を図４に示す。図では長さＬｌを 変えることによって変化する結合度を一定の値にするように誘電体ブロック１の 幅Ｗを変化させている。図からも明らかなように、長さＬｌをλ／８より小さく することによって誘電体ブロック１の幅Ｗを小さくできることがわかる。言換え ると、内導体３ａ、３ｂおよび３ｃ間の距離を接近させた場合は、誘電体ブロッ ク１の幅Ｗは小さくできる。 しかしながら、従来の誘電体フィルタでは、Ｌｌの長さが考慮されていないた め、誘電体ブロックの幅Ｗが大きくなるという問題を生じた。

【００１２】 また、電極（外導体および内導体）の形成工程を考えると、前述したように、 電極は、銀ペースト等を塗布し焼き付けるか、無電解メッキにより付着させてい る。しかし、図１０（ａ）〜（ｃ）のような構造では、誘電体ブロック１にあけ られた孔２ａ，２ｂおよび２ｃには、内部に段差があり、径が小さい部分がある ので、孔の中にブラシ等を挿入しペーストを塗布する作業が複雑で困難である。 そこで、銀ペーストの粘度を低くして液状とし、この中へ誘電体ブロック１を浸 漬して該誘電体ブロック１の全面に銀ペーストを塗布するようにしている。その 後、開放端１Ａの銀ペーストを剥離する。また、無電解メッキの場合も、誘電体 ブロック全面に電極が付着するので開放端の電極剥離工程が必要となる。このた め、工程数が多くなるという問題が生じる。

【００１３】 また、図１１に示す誘電体ブロック２２においては、その減衰特性は、図１２ に示すようになる。ここで、図１２において、実線はフィルタ単品の減衰特性を 示し、破線はプリント基板に実装した状態での減衰特性を示す。この違いは、プ リント基板上の入出力のパターンが同一方向で近接しているためであり、この結 果、パターン間の放射による結合が存在し、本来フィルタの持っている減衰特性 が損われるという問題を生じる。

【００１４】 この考案は上述した事情に鑑みてなされたもので、製造工程を減らすことがで き、小型で、安価に作成することができ、プリント基板への実装時の減衰特性を 向上させることができる誘電体フィルタを提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】 上述した問題点を解決するために、請求項１記載の考案では、略直方体状の誘 電体ブロックと、 前記誘電体ブロックの側面を覆う外導体と、 前記誘電体ブロックの上面から下面に向って互いの軸芯が平行となるようにし て前記誘電体ブロックの長手方向に１列に配設された複数の内導体と、 前記誘電体ブロックの下面に設けられ前記外導体および前記内導体を接続する 短絡導体と を備え、前記内導体は、横断形状が四角形であり、該横断形状における前記誘 電体ブロックの長手方向に沿った寸法が、前記誘電体ブロックの下面から共振波 長の１／８以下の長さの範囲において前記上面側における該寸法よりも大きい低 インピーダンス部を備えていることを特徴とする。

【００１６】 請求項２記載の考案では、請求項１記載の誘電体フィルタにおいて、前記複数 の内導体のうち、両端に配設された内導体から前記誘電体ブロックの長手方向両 端に位置する前記外導体の側面の１つに開口する接続孔を備え、 前記接続孔の内壁には前記内導体に接続された接続導体が備えられ、 前記接続孔の開口部の周囲には、前記外導体から絶縁され、かつ接続孔が開口 する側面と直交する側面に連続する接続電極を備えていることを特徴とする。

【００１７】 請求項３の考案では、請求項１記載の誘電体フィルタにおいて、前記誘電体ブ ロックの上面には、前記内導体の開口寸法よりも大きい幅の無電極の溝が前記長 手方向と直交して、前記内導体の各々に対応して設けられ、各内導体は前記溝の 内部で開口していることを特徴とする。

【００１８】

【作用】

請求項１記載の考案によれば、内導体の横断形状が大きい低インピーダンス部 の長さを、共振波長の１／８より小さくし、かつ、各内導体を近づけて、誘電体 ブロックの長手方向の寸法を小さくする。 請求項２記載の考案によれば、両端に配設された内導体を外部回路に接続する ための接続電極を、外導体から絶縁され、かつ接続孔が開口する側面に直交する 面に連続するように形成する。 請求項３記載の考案によれば、誘電体ブロックの上面に、内導体の開口寸法よ りも大きい幅の無電極の溝を、上記長手方向と直交して、内導体の各々に対応し て設け、各内導体と外導体とを絶縁する。

【００１９】

【実施例】

次に図面を参照してこの考案の実施例について説明する。図１、図２、図６、 図７、図８および図９は、各々、この考案の実施例の構成を示す斜視図および断 面図である。なお、いずれの場合も低インピーダンス部の長さＬｌがλ／８より も短いことを特徴としている。

【００２０】 ［第１の実施例］ 図１は、本考案の第１の実施例の誘電体フィルタの構成を示す斜視図である。 また、図２は同誘電体フィルタの断面図である。これらの図において、本実施例 の誘電体ブロック３０では四角形の孔を設けている。この孔は、途中で幅に段差 があり、短絡端で幅が広い低インピーダンス部と、開放端で幅が狭い高インピー ダンス部となっている。この誘電体ブロック３０の外側面は、外導体３１により 覆われている。孔の内部には、内導体３２-1〜３２-4が形成されている。また、 誘電体ブロック３０の一端面のうち、孔の幅の広い側で内導体３２と外導体３０ を短絡するための短絡電極３５が形成されている。このことにより、誘電体ブロ ック３０、内導体３２および外導体３１で、複数の共振器を形成する。さらに、 両端の内導体３２-1，３２-4は、誘電体の外側面から開けられた孔の内部に形成 された導体３６-1，３６-2と接続されている。

【００２１】 上記導体３６-1，３６-2は、各々、誘電体の外側面において、外導体３１から 絶縁された端子電極３８-1，３８-2に接続されている。この端子電極３８-1，３ ８-2により、このフィルタは、プリント基板上の外部回路に接続される。内導体 ３２-1〜３２-4の低インピーダンス部の長さＬｌは、Ｌｌ＜λ／８とし、内導体 ３２-1〜３２-4間の結合度を小さくしている。また、その結果減少した結合度を 内導体３２-1〜３２-4間の距離を接近させることによって補っている。このよう にすると、誘電体ブロック３０の横幅Ｗを小さくすることができる。端子電極３ ８-1および３８-2の形成は、まず、端子電極３８-1，３８-2と外導体３１とを一 体のものとして形成し、その後、砥石、レーザ等により電極を削除することによ り、端子電極３８-1，３８-2と外導体３１とを分離する。

【００２２】 このフィルタの長さＬｌと周波数特性との関係を図５に示す。図中（ａ）は、 無限大の減衰を示す点である。この点、長さＬｌがちょうどλ／４となる周波数 である。これから判るように、長さＬｌを長くすれば、Ｌｌがλ／４となる周波 数も低くなる。そのため、長さＬｌを長くすれば通過帯より高い方の減衰域が急 峻となり、逆に低い方の減衰域が緩やかになる。

【００２３】 誘電体ブロック３０の幅Ｗを小さくする方法として、長さＬｌをλ／８から遠 ざける方法があるのは、前述した通りであるが、もし、長さＬｌをλ／８より大 きい方に設定したとすると、上述したように、通過帯より高い方の減衰域は急峻 になるが、低い方の減衰域は緩慢になる。しかしながら、フィルタの特性として は、多くの場合、減衰域の特性は通過帯の高低両端で対称であることが望ましい 。そこで、本実施例では、誘電体ブロック３０の幅Ｗを小さくし、かつ、減衰域 の特性も通過帯の高低両端で対称にするために、長さＬｌをλ／８より小さい範 囲に設定した。

【００２４】 ［第２の実施例］ 図６は開放端の電極剥離工程を削除した誘電体フィルタの構成を示す斜視図で ある。また、図７は同誘電体フィルタの断面図である。まず、誘電体ブロック３ ０の全面に外導体３１を形成した後、外導体３１から前述した方法によって端子 電極３８-1，３８-2を分離する。次に、共振周波数を調整するために、開放端側 （孔の幅の狭い高インピーダンス部）の誘電体ブロック３１を砥石、レーザ等に よって切削する。この時、無電極の溝３３-1〜３３-4が形成されるため、内導体 ３２-1，３２-2および３２-3は外導体３１から分離する。 上記周波数調整の工程と開放端の電極剥離の工程とは同時に行なえるため、従 来の電極剥離工程を１つ削減できる。また、図示のように、削ることにより各内 導体３２-1〜３２-4の電気長を個別に調整できる。また、開放端側で内導体の横 断形状が小さいので、好都合である。

【００２５】 ［第３の実施例］ 図８は、図６の実施例における誘電体フィルタ３０をプリント基板５０に実装 したものである。また、図９は図８に示す実装時における断面図である。プリン ト基板５０の一方の面には、外部回路のマイクロストリップライン５１-1，５１ -2と地導体５２，５２が設けられている。また、プリント基板５０の他方の面に は、上記地導体５２，５２にスルーホール５４（図９参照）によって接続された 地導体５３がある。そして、端子電極３８-1および３８-2が、それぞれマイクロ ストリップライン５１-1，５１-2に接続されており、また、外導体３１と地導体 ５２とが接続されている。図８および図９の実施例では、上記接続にハンダ５５ ，５５，……を用いているが、これは導電性接着剤等でもよい。このように、誘 電体フィルタの端子電極３８-1，３８-2に接続される外部回路のマイクロストリ ップライン５１-1，５１-2は、該誘電体フィルタ３０を挟んで反対側に置かれて いるので、従来例におけるパターン間での放射による不要な結合は低減されてい る。

【００２６】

【考案の効果】

以上、説明したように、この考案によれば、次のような利点が得られる。 （１）フィルタの減衰特性を通過帯域の高低両端で対称にできるとともに、誘電 体ブロックの幅Ｗを小さくでき、誘電体フィルタを小型にすることができる。 （２）フィルタの製造工程を減らし、安価なフィルタを作成することができる。 （３）プリント基板における外部回路のパターンを、誘電体ブロックを挟んで反 対側に配置できるように、誘電体フィルタの対向する１組の面に電極を配置した ため、プリント基板へ実装した際の減衰特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の誘電体フィルタの構成
を示す斜視図である。

【図２】図１に示す誘電体フィルタの断面図である。

【図３】同実施例の誘電体フィルタの共振ラインの位置
と結合度との関係を示す特性図である。

【図４】同誘電体フィルタの共振ライン長と誘電体ブロ
ック幅との関係を示す特性図である。

【図５】同誘電体フィルタの共振ライン長と減衰度との
関係を示す特性図である。

【図６】本考案の第２の実施例の誘電体フィルタの構成
を示す斜視図である。

【図７】図６に示す誘電体フィルタの断面図である。

【図８】図７に示す誘電体フィルタをプリント基板に実
装した際の配置を示す斜視図である。

【図９】図８に示す誘電体フィルタおよびプリント基板
の断面図である。

【図１０】従来の誘電体フィルタの構成を示す斜視図で
ある。

【図１１】図１０に示すＡ−Ａ’線における断面図であ
る。

【図１２】図１０に示すＢ−Ｂ’線における断面図であ
る。

【符号の説明】

３０ 誘電体ブロック ３１ 外導体 ３２-1，３２-2，３２-3，３２-4 内導体 ３３-1，３３-2，３３-3，３３-4 無電極の溝 ３５ 短絡導体 ３６-1，３６-2 導体 ３８-1，３８-2 端子電極

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 略直方体状の誘電体ブロックと、 前記誘電体ブロックの側面を覆う外導体と、 前記誘電体ブロックの上面から下面に向って互いの軸芯
   が平行となるようにして前記誘電体ブロックの長手方向
   に１列に配設された複数の内導体と、 前記誘電体ブロックの下面に設けられ前記外導体および
   前記内導体を接続する短絡導体とを備え、前記内導体
   は、横断形状が四角形であり、該横断形状における前記
   誘電体ブロックの長手方向に沿った寸法が、前記誘電体
   ブロックの下面から共振波長の１／８以下の長さの範囲
   において前記上面側における該寸法よりも大きい低イン
   ピーダンス部を備えていることを特徴とする誘電体フィ
   ルタ。
2. 【請求項２】 前記複数の内導体のうち、両端に配設さ
   れた内導体から前記誘電体ブロックの長手方向両端に位
   置する前記外導体の側面の１つに開口する接続孔を備
   え、 前記接続孔の内壁には前記内導体に接続された接続導体
   が備えられ、 前記接続孔の開口部の周囲には、前記外導体から絶縁さ
   れ、かつ接続孔が開口する側面と直交する側面に連続す
   る端子電極を備えていることを特徴とする請求項１記載
   の誘電体フィルタ。
3. 【請求項３】 前記誘電体ブロックの上面には、前記内
   導体の開口寸法よりも大きい幅の無電極の溝が前記長手
   方向と直交して、前記内導体の各々に対応して設けら
   れ、各内導体は前記溝の内部で開口していることを特徴
   とする請求項１記載の誘電体フィルタ。