JPH06169202A - 積層型誘電体バンドエリミネーションフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結合用コンデンサを共振器基板に一体的に組
み込み、付加する部品数を低減して煩瑣な半田付け等の
組立工数を極力少なくし、小形化し易くする。 【構成】 １／４波長共振ストリップ線路型の共振器基
板１０ａ，…，１０ｄとシールド用基板１２ａ，…，１
２ｃとを交互に厚み方向に積層して一体化する。各共振
器基板は、例えば短冊状の誘電体基板２０の内部中央長
手方向に内部電極２２を有し、外周部分に外部電極２４
と島状電極１６ａ，…，１６ｄを有する。シールド用基
板は、シールド電極２８を内蔵すると共に外周部に電極
を有する。両側の共振器基板の更に外側に外側基板１４
ａ，１４ｂを設ける。そして各島状電極間をコイルで接
続する。両端の島状電極が入出力結合電極となる。また
外側基板に入出力端子電極３８を設けるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１／４波長共振型のス
トリップ線路を形成した複数枚の共振器基板を、間にシ
ールド用基板を挾むように厚み方向に積層して一体化
し、共振器基板の外周に設けた独立した島状電極間をコ
イルで接続した積層型誘電体バンドエリミネーションフ
ィルタ（ＢＥＦ）に関するものである。この誘電体フィ
ルタは、例えばマイクロ波用の各種無線機器などに好適
である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波用バンドエリミネーションフ
ィルタとしては、誘電体同軸共振器を用いたフィルタが
知られている。これは、複数の誘電体同軸共振器に結合
用のコンデンサを接続し、各コンデンサ間をコイルで接
続する構造である。

【０００３】誘電体同軸共振器は、直方体状の誘電体に
共振子穴を設け、該共振子穴が開口している一方の面を
除く全外面と共振子穴の内面にメタライズ層を形成した
構造である。共振子穴が開口している面のうちメタライ
ズ層が無い方が開放面、メタライズ層が有る方が短絡面
となる。これは１／４波長共振型である。この誘電体同
軸共振器を複数個並設する。それとは別に配線基板を用
意し、それに共振器数と同数の結合用コンデンサを搭載
すると共に、各コンデンサ間をコイルで接続する。そし
て各誘電体同軸共振器の内部電極（共振子穴の内面メタ
ライズ層）と各コンデンサとの間をリード端子で接続す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような誘電体同
軸共振器構造の場合は、共振器とは別に配線基板や結合
用のコンデンサを必要とし、それの組み立ての他、各コ
ンデンサと共振子穴の内面メタライズ層とをリード端子
で接続しなければならず、部品点数が多く、実装工数が
増大し、組み立ても煩瑣となる。また誘電体同軸共振器
構造では、誘電体ブロックに穴を形成するため、本質的
に小形化に限界がある。

【０００５】ところでマイクロ波用フィルタとしては、
共振器をストリップ線路で構成する形式もある。例えば
１／４波長共振器の場合、誘電体基板上に直線状のスト
リップ線路型の共振器導体を設け、その一端が開放とな
り、他端が外部電極に短絡されるようにする。バンドパ
スフィルタを構成する場合には、複数の上記共振器導体
を誘電体基板上に並べて短絡側を共通に接続することに
より構成できる。しかし、バンドエリミネーションフィ
ルタは実現できない。

【０００６】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、結合用のコンデンサを共振器基板に一体
的に組み込むことにより、付加する部品数を低減して煩
瑣な半田付けなどの組立工数を極力少なくし、小形化し
易い構造の積層型誘電体バンドエリミネーションフィル
タを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
１／４波長共振ストリップ線路型の共振器基板とシール
ド用基板とを交互に厚み方向に積層して一体化すると共
に、共振器基板は結合用コンデンサを一体的に組み込ん
だ構造として、それにコイルを接続して結合させた積層
型誘電体バンドエリミネーションフィルタである。ここ
で各共振器基板は、典型的には、短冊状の誘電体基板の
内部中央長手方向に内部電極を形成し、一端面を除いた
外周部分に独立した島状電極と外部電極を形成した構造
である。またシールド用基板は、厚み方向に対してほぼ
垂直な面内に広がるシールド電極を内蔵すると共に外周
部に電極を有する。前記共振器基板を複数枚、それらの
間にシールド用基板を挾むように積層する。また厚み方
向の両側に位置する共振器基板の更に外側に外側基板を
設ける。この外側基板は外側主表面と外周部に電極を有
する。そして各共振器基板の外周部分に形成した島状電
極間をコイルで接続する。ここで、両端に位置する共振
器基板の島状電極が入出力結合電極となる。また外側基
板に、両端に位置する共振器基板の島状電極と導通する
入出力端子電極を設けるのが好ましい。

【０００８】共振器基板は、上記構造の他、例えば一部
に切り込みを設けて全体をほぼＵ型とした外部誘電体
と、該外部誘電体の切り込みに嵌入する内部誘電体を組
み合わせ、その接合面及び外周などに電極を設けて１／
４波長共振ストリップ線路を折り返すように立体的に形
成した構造でもよい。またシールド用基板は、２枚の誘
電体を積層した界面に、シールド電極を形成した構造が
よい。通常、このような誘電体フィルタの少なくとも開
放面側は、例えば金属ケースや金属板等の遮蔽体で覆
う。

【０００９】

【作用】共振器基板は、内部及び外周の電極によって１
／４波長共振型のストリップ線路形式の共振器となる。
そして、その外周面の一端の無電極部分（電極を形成し
ていない方）が開放面、他端の電極を形成している方が
短絡面となる。但し、折り返し型の場合は、開放面と短
絡面が同じ端に現れる。共振器基板の間に位置するシー
ルド用基板は、隣接する共振器間の直接的な結合を阻止
し、それぞれ独立した共振器として働くようにする。

【００１０】上記の各共振器基板では、その外周部分に
形成した島状電極と共振器基板の内部電極との間で静電
容量が生じ、それが結合用コンデンサとして働く。その
ため各島状電極間をコイルで接続することにより、バン
ドエリミネーションフィルタ特性が発現する。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係る積層型誘電体バンドエリ
ミネーションフィルタの一実施例を示す斜視図であり、
４段構成の場合である。その本体部分（コイルを接続す
る前の状態）の組立斜視図を図５に示す。この誘電体フ
ィルタは、１／４波長共振ストリップ線路型の４枚の共
振器基板１０ａ，…，１０ｄと３枚のシールド用基板１
２ａ，…，１２ｃとを交互に厚み方向に積層する形式で
ある。更に両側に位置する共振器基板１０ａ，１０ｄの
外側に外側基板１４ａ，１４ｂを配置し、各誘電体基板
を位置決めして接着剤などで結合し一体化する。ここで
各共振器基板１０ａ，…，１０ｄは同じ向き（開放面及
び短絡面の位置）に配設する。

【００１２】全共振器基板１０ａ，…，１０ｄは全て同
一形状である。即ち、短冊状の誘電体基板２０の内部中
央長手方向（２個の誘電体片の貼り合わせ面の全体）に
内部電極２２を形成すると共に、一方の端面を除く外周
部分に島状電極１６ａ，…，１６ｄと外部電極２４を形
成した構造である。ここの共振器基板では、無電極側の
端面が開放面、電極形成側の端面が短絡面となる。島状
電極１６ａ，…，１６ｄは無電極端面近傍の外周部分に
設けられ、独立した（他の電極から分離するように形成
した）電極パターンである。これらの共振器基板１０
ａ，…，１０ｄでは、その外部電極２４あるいは島状電
極１６ａ，…，１６ｄをトリミングすることにより、そ
れぞれ共振周波数あるいはコンデンサ容量を微調整する
ことができる。

【００１３】上記の共振器基板を構成する誘電体基板
は、例えばチタン酸バリウム系など、通常マイクロ波用
フィルタに使用しているマイクロ波用高誘電率材料の焼
結体である。ここで共振器基板１０ａ，…，１０ｄは、
図３に示すような２個の誘電体片２６ａ，２６ｂの組み
合わせである。一方の誘電体片２６ａは、一端を除く外
周面に電極を有する構造であり、他方の誘電体２６ｂ
は、一端とその近傍を除く外周面に電極を有し、無電極
側の端面近傍に島状電極１６ａ，…，１６ｄを設けた構
造である。両誘電体片２６ａ，２６ｂを接合することに
より共振器基板１０ａ，…，１０ｄを構成できる（図３
のＢ参照）。島状電極１６ａ，…，１６ｄと内部電極２
２との間に結合用のコンデンサ（等価的に記号Ｃで示
す）が形成される。

【００１４】このような構造の共振器基板は、実際には
次のような製法で量産できる。所定の厚みと幅を有する
マイクロ波用高誘電率材料の焼結体基板を２枚用意す
る。一方の焼結体基板には上下両面全体及び片側端面に
銀ペーストを塗布して焼付け、他方の焼結体基板には下
面全体、片側端面、及びそれに連続する上面の大部分に
銀ペーストを塗布すると共に、上面の反対側端面寄りに
分離して帯状に銀ペーストを塗布し、焼付ける。次に一
方の焼結体基板の上面全体と他方の焼結基板の下面全体
に接着用銀ペーストを塗布して接合し、焼付け一体化す
る。その後、所定の幅で細断すると、前述したような共
振器基板を多数製造できる。

【００１５】シールド用基板１２ａ，…，１２ｃは、厚
み方向に対して垂直な面内に広がるシールド電極２８を
内蔵し、外周部（但し一部を除く）に電極３２を形成し
た構造である。具体的には、共振器基板と同じ外形（厚
さは異なってよい）の板状体であり、図４に示すよう
に、２枚の誘電体３０ａ，３０ｂの主表面（但し片面）
にシールド電極２８を形成し、外周に電極３２を設け
て、両誘電体３０ａ，３０ｂをシールド電極２８が背中
合わせとなるように貼り合わせた構造である。また外側
基板１４ａ，１４ｂは、誘電体基板３４の外側主表面と
外周部（但し一部を除く）に電極３６を形成すると共
に、両端の島状電極１６ａ，１６ｄと導通する入出力端
子電極３８を形成したものである。なおシールド用基板
１２ａ，…，１２ｃ及び外側基板１４ａ，１４ｂの一端
面は無電極部であり、且つ各電極３２，３６が前記島状
電極１６ａ，…，１６ｄ及び入出力端子電極３８に接続
しないように、それらの近傍も無電極部とする。これら
シールド用基板１２ａ，…，１２ｃ及び外側基板１４
ａ，１４ｂは、必ずしも共振器基板と同一材質である必
要はない。

【００１６】これらの誘電体基板同士を、前記のように
共振器基板１０ａ，…，１０ｄが同じ向きになるように
配列し（図１及び図５参照）、接着剤などを用いて結合
一体化する。なお図面を分かり易くするため、各図にお
いて電極形成部分には影線を施し、無電極部分（誘電体
の素地が露出している部分）には細かな点々を付して表
している。

【００１７】さて図１に戻って、各共振器基板１０ａ，
…，１０ｄに形成した４個の島状電極１６ａ，…，１６
ｄ間を３個のコイル１８ａ，…，１８ｃで接続する。図
２のＡはコイル接続後の状態の側面図である。各コイル
は、図２のＢに示すように、誘電体基板の開放面側に設
けてもよい。このようにすると、フィルタの低背化が可
能となる。

【００１８】通常、このような誘電体フィルタは、金属
製ケースを被せて遮蔽して回路基板に実装する。両端に
位置する入出力端子電極で回路基板の入出力パターンに
接続すると共に、金属製ケースに設けたアースタブも回
路基板のアースパターンに半田付けして電気的接続と機
械的固定を行う。

【００１９】上記のようなストリップ線路型の共振器基
板は、誘電体基板中に形成した内部電極によって１／４
波長共振器が形成され、それが外部電極で短絡したもの
となる。従って基本的には共振器基板の長さ寸法（内部
電極の長さ）で共振波長（言い換えると共振周波数）が
決まる。また共振器基板の厚さ（積層方向寸法）が大き
いほど共振周波数は低くなり、幅（内部電極と外部電極
との間隔）が小さくなるほど共振周波数は低くなる。各
共振器基板は、間に位置するシールド用基板によって互
いにシールドされている。各共振器基板は、島状電極と
内部電極との間で結合用コンデンサが形成され、それら
コンデンサとコイルによって段間結合が行われる。なお
入出力は両端に位置する共振器基板の内部電極と島状電
極との間の容量によって結合する。これによってバンド
エリミネーションフィルタ特性が得られる。

【００２０】図６は本発明に係る積層型誘電体バンドエ
リミネーションフィルタの他の実施例を示している。こ
れも４段構成の例である。基本的には、前述の図１に示
す実施例と類似した構成であり、１／４波長共振ストリ
ップ線路型の４枚の共振器基板５０ａ，…，５０ｄと３
枚のシールド用基板５２ａ，…，５２ｃとを交互に厚み
方向に積層する形式である。更に両側に位置する共振器
基板５０ａ，５０ｄの外側に外側基板５４ａ，５４ｂを
配置し、各誘電体基板を位置決めして接着剤などで結合
し一体化する。ここで各基板の形状は、前記実施例のよ
うな単純な矩形板状ではなく、段差を有する（一隅を切
り欠いた）形状である。

【００２１】各共振器基板５０ａ，…，５０ｄの詳細を
図７のＡに示す。これらの共振器基板５０ａ，…，５０
ｄは、一部に切り込みを設けて全体をほぼＵ型とし且つ
その一方の脚部を他方よりも長く成形した外部誘電体６
０と、該外部誘電体６０の切り込みに嵌入する内部誘電
体７０との組み合わせである。ここで外部誘電体６０
は、長脚部端面６２を除く外周部分に電極６４を形成し
たものである。また内部誘電体７０は、長短２個の誘電
体片７１，７２を一端を揃え且つその近傍を除いて電極
７４を介して接合すると共に、長い方の誘電体片７１の
接合面近傍に独立した島状電極７５を形成し、該島状電
極７５と長い誘電体片７１の突出した端面７６と両誘電
体片７１，７２の外周部分に電極７８を形成した構造で
ある。そして、内部誘電体７０を、その無電極端面７６
が外部誘電体６０の長脚部端面６２近傍に位置し、且つ
内部誘電体７０の外周電極７８が外部誘電体６０の切り
込み面に接する向きに、内部誘電体７０を外部誘電体６
０の切り込みに挿入してガラス接着などにより固定す
る。ここでは、外部誘電体６０の長脚部端面６２が内部
誘電体７０の長い誘電体片７１の先端よりも突出するよ
うにしてあり、その結果として生じる長脚部内側に延在
露出する電極部分６４ａを周波数トリミング電極として
使用する。

【００２２】シールド用基板５２ａ，…，５２ｃも、一
隅を切り欠いた形状の２枚の板状誘電体８０ａ，８０ｂ
の片面にシールド電極８２を形成すると共に、外周面
（但し段差部分及びその先端面を除く）に電極８４を設
けて、シールド電極８２を背中合わせに接合した構造で
ある（図７のＢ参照）。外側基板５４ａ，５４ｂも同様
の段差付き形状であり、外側主表面と外周部（但し一部
を除く）に電極を形成すると共に、両端の共振器基板５
０ａ，５０ｄの島状電極５６ａ，５６ｄと導通する入出
力端子電極８８を段差部分及びその外側面に形成したも
のである。

【００２３】各共振器基板５０ａ，…，５０ｄは、それ
らの間に位置する各シールド用基板５２ａ，…，５２ｃ
によって、それぞれが独立した共振器として働き、且つ
島状電極７５と内部電極（外部誘電体６０と内部誘電体
７０との接合面の電極）との間で静電容量が形成され、
それが結合用コンデンサとして作用する。そのため各島
状電極５６ａ，…，５６ｄ間をコイル５８ａ，…，５８
ｃで結線することによって、バンドエリミネーションフ
ィルタ特性が生じる。この構成では、各コイル５８ａ，
…，５８ｃが誘電体の段差部分に収容されるため、金属
ケース等を被せるのが容易となり、全体を小形化し易く
なる。

【００２４】なお上記の各実施例では、入出力端子電極
が外側基板の外側主表面まで延設されているような形状
となっている。このようにすると面実装時に半田付け部
（フィレット）が目視確認できるようになり、実装の確
実性を高め、作業の容易化を図ることができ好ましい。
上記の各実施例は共振器基板を４枚使用した４段構成の
例であるが、本発明はそれ以外の複数段のフィルタにも
適用できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように、誘電体基板の内
部に電極を形成した１／４波長共振ストリップ線路を備
え、且つ外周に島状電極を形成することにより、結合用
コンデンサを一体的に組み込んだ共振器基板を構成で
き、この共振器基板を、間にシールド用基板を介して積
層一体化し、各島状電極間をコイルで接続することによ
りバンドエリミネーションフィルタを作製できる。また
共振器基板は、入出力結合用及び段間結合用のコンデン
サが内蔵されることになるため、従来必要であった配線
基板などは不要となり、部品点数並びに実装工数が低減
する。これによってフィルタを、より一層小形化でき、
実装する際に占有面積を小さく出来るため、機器の小形
化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフィルタの一実施例を示す斜視
図。

【図２】その側面図。

【図３】共振器基板の説明図。

【図４】シールド用基板の説明図。

【図５】そのフィルタのコイル装着前の組立斜視図。

【図６】本発明に係るフィルタの他の実施例を示す斜視
図。

【図７】その共振器基板及びシールド用基板の説明図。

【符号の説明】

１０ａ，…，１０ｄ 共振器基板 １２ａ，…，１２ｃ シールド用基板 １４ａ，１４ｂ 外側基板 １６ａ，…，１６ｄ 島状電極 １８ａ，…，１８ｃ コイル ２０ 誘電体基板 ２２ 内部電極 ２４ 外部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｐ 1/212

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板の内部及び外周に電極を形成
   して１／４波長共振ストリップ線路を構成した複数枚の
   共振器基板を、それらの間にシールド用基板を挾むよう
   に積層し、その厚み方向の両側に位置する共振器基板の
   更に外側に外側基板を配置して一体化した構造をなし、
   前記シールド用基板は厚み方向に対してほぼ垂直な面内
   に広がるシールド電極を内蔵すると共に外周部に電極を
   有し、外側基板は外側主表面と外周部に電極を有してお
   り、各共振器基板の外周部分に独立した島状電極を形成
   して、各島状電極間をコイルで接続し、両端に位置する
   共振器基板の島状電極を入出力結合電極とする積層型誘
   電体バンドエリミネーションフィルタ。
2. 【請求項２】 共振器基板は、誘電体基板の内部中央長
   手方向に内部電極を形成すると共に一端面を除いた外周
   部分に独立した島状電極と外部電極を形成して１／４波
   長共振ストリップ線路を構成した請求項１記載のフィル
   タ。
3. 【請求項３】 共振器基板は、一部に切り込みを設けて
   全体をほぼＵ型とした外部誘電体と、該外部誘電体の切
   り込みに嵌入する内部誘電体を組み合わせ、それらの接
   合面に電極を設けて１／４波長共振ストリップ線路を折
   り返すように立体的に形成した構造である請求項１記載
   のフィルタ。
4. 【請求項４】 共振器基板は、一部に切り込みを設けて
   全体をほぼＵ型とし且つその一方の脚部を他方よりも長
   くした外部誘電体と、該外部誘電体の切り込みに嵌入す
   る内部誘電体を組み合わせた構造であって、前記外部誘
   電体はその長脚部端面を除く外周部分に電極を有し、内
   部誘電体は長短２個の誘電体片を一端を揃え且つその近
   傍を除いて電極を介して接合すると共に長い方の誘電体
   片の接合面近傍に独立して露出する島状電極を形成し、
   該島状電極と長い誘電体片の突出した端面を除く外周部
   分に電極を形成した構造をなし、該内部誘電体を、その
   無電極端面が外部誘電体の長脚部端面近傍に位置し且つ
   内部誘電体の外周電極が外部誘電体の切り込み面に接す
   る向きで外部誘電体の切り込みに嵌入固定し、１／４波
   長共振ストリップ線路を折り返すように立体的に形成し
   た構造である請求項１記載のフィルタ。
5. 【請求項５】 両端に位置する共振器基板の島状電極と
   導通する入出力端子電極を、外側基板に形成した請求項
   １記載のフィルタ。
6. 【請求項６】 シールド用基板は、２枚の誘電体を積層
   した界面にシールド電極を形成した構造をなしている請
   求項１記載のフィルタ。