JPH06314911A

JPH06314911A - 誘電体フィルタ及び誘電体共振器

Info

Publication number: JPH06314911A
Application number: JP10295293A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Furuta; 淳古田; 栄▲吉▼ ▲吉▼田; Eikichi Yoshida; Takamitsu Kono; 隆光河野; Narikazu Ishikawa; 成和石川; Takeshi Yano; 健矢野
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】スプリアスを抑制し、構造が簡単であり製作
が容易なこと。【構成】共振素子１を構成する誘電体１ａ，１ｂ，に
並列し、かつ前記静電結合用誘電体板５に接続したスト
リップライン１０を有している。ストリップライン１０
は、前記誘電体１ａ，１ｂに形成した導電膜２ａ，２ｂ
を除く一面に結合するか、誘電体フィルタを構成する接
地導体板８に結合される。ストリップライン１０と接地
導体８との間では、ストリップライン線路が形成される
ため、スリップラインのインピーダンスが上昇するの
で、減衰量が増大しスプリアスが抑圧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中心周波数が、例えば
数１００ＭＨｚから数ＧＨｚの移動体通信等に用いらる
誘電体共振器及び誘電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘電体共振器には、ダブルプレー
ト型構造の共振素子や、トリプレート型構造の共振素子
が用いられている。ダブルプレート型構造の共振素子
は、細長い誘電体の表面を導体電極で被覆し、底面をア
ース導体で被覆したもので、代表的な１／４波長共振素
子では、誘電体の長さは、共振周波数の１／４波長に選
ばれ、導体電極とアース導体とは、誘電体の一端に設け
た短絡用導体で短絡される。この短絡された方の端部を
短絡端と呼び、他端を開放端と呼ぶ。

【０００３】トリプレート型構造の共振素子は、細長い
誘電体で導体電極を挟み込み、これら誘電体の上下面を
それぞれアース導体で被覆したもので、代表的な１／４
波長共振素子では、誘電体の長さは、共振周波数の１／
４波長に選ばれるが、中央の導体電極と上下のアース導
体とは、誘電体の一端に設けた短絡用導体で相互に短絡
される。この短絡された方の端部を短絡端と呼び、他端
を開放端と呼ぶ。

【０００４】以下の説明においては、ダブルプレート型
の共振素子や、トリプレート型の共振素子を総称して、
同軸型の共振素子とは区別して平面型の共振素子と呼
ぶ。即ち、平面型の共振素子とは、誘電体を挟んで導体
電極とアース導体とを有する誘電体共振素子である。

【０００５】図５には、従来のトリプレート型構造の平
面型の共振素子によって構成されている共振素子（誘電
体共振素子）３１を２つ用いた場合の誘電体フィルタを
示している。個々の共振素子３１は、四角柱形を呈する
それぞれ２つの誘電体３１ａ，３１ｂを互いに結合した
ものである。２つの誘電体３１ａ，３１ｂは、これらの
長手方向の側面のうち、相対向する一対の側面に金属メ
ッキ等の手段を用いて形成された第１の導体膜３２ａと
第２の導体膜３２ｂとを有している。この平面型の共振
素子においては、中央の第１及び第２の導体膜３２ａ，
３２ｂが導体電極となり、上下の第１及び第２の導体膜
３２ａ，３２ｂがアース導体に相当する。

【０００６】誘電体３１ａ，３１ｂの長手方向を直交す
る両端面のうちの一端面（短絡端）には金属メッキ等の
手段を用いて形成された第３の導体膜３３によって短絡
されている。即ち、誘電体フィルタにおいては、一方の
共振素子３１では図５の紙面の右側（後面）の一端面
（短絡端）で短絡されており、他方の共振素子３２では
紙面の左側（前面）の一端面（短絡端）で短絡されてい
る。

【０００７】また、誘電体共振素子３１には、短絡され
ていない他端面（開放端）の近傍に各々入出力用の静電
結合用誘電体板（結合素子）３５がそれぞれ接合され、
静電結合用誘電体板３５の外面に静電結合用導体膜３６
が取り付けられてている。

【０００８】また、一方の静電結合用導体膜３６には入
力用の電気端子４０が接続され、他方の静電結合用導体
膜３６には出力用の電気端子４１が接続されている。

【０００９】また、誘電体フィルタにおいては、これら
の共振素子３１の外側には２枚の接地導体板３８，３９
が共振素子３１全体を覆うような形で互いに結合され
る。

【００１０】図６には、誘電体フィルタの等価回路を示
している。図５に示すように、各共振素子３１にキャパ
シタンスＣ₁，キャパシタンスＣ₂と、インダクタンス
Ｌ₁，Ｌ₂とをもつ各共振素子３１を並列に接続する
と、全体では共振周波数を中心周波数にもつ誘電フィル
タが構成される。キャパシタンスＣ₃及びキャパシタン
スＣ₄は、各共振素子３１に結合されている静電結合用
誘電体板３５を示し、キャパシタンス（ギャップキャパ
シタンス）Ｃ₅は各共振素子３１の間隔ｄに相当する結
合容量となる部分である。

【００１１】なお、誘電体フィルタでは、トリプレート
型の共振素子３１のほかにダブルプレート型の共振素子
を用いることも可能である。

【００１２】このような共振素子３１を用いた誘電体フ
ィルタにおいては、通過帯域での伝送損失が小さいこと
や、立上がり特性が良いことなどの特性が要求され、さ
らに、スプリアス付近で大きな減衰量を必要とする。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
共振素子３１を用いた誘電体フィルタにおいては、スプ
リアス付近での減衰量が急激に減少してしまうという問
題があり、上記の特性を満たす誘電体共振器及び誘電体
フィルタを実現することは困難である。

【００１４】それ故に、本発明の課題は、スプリアスを
抑制するとともに、構造が簡単であり製作が容易な誘電
体共振器及び誘電体フィルタを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、誘電体
共振素子の複数個を互いに間隔をおいて、接地導体板上
に並列して配置した構造を有する誘電体フィルタにおい
て、前記誘電体共振素子に並列に接続したストリップラ
インを有していることを特徴とする誘電体フィルタが得
られる。

【００１６】また、本発明によれば、前記ストリップラ
インは、ストリップ誘電体と、該ストリップ誘電体を挟
んで導体電極とアース導体を有すると共に、該アース導
体は、前記接地導体板に接続されていることを特徴とす
る誘電体フィルタが得られる。

【００１７】また、本発明によれば、誘電体を挟んで導
体電極とアース導体を有すると共に、該誘電体の一端面
に導体電極と該アース導体とを短絡する短絡導体を有す
る共振素子と、該共振素子の一側面に外部端子と接続す
る結合素子とを設けてなる誘電体共振器において、入力
側もしくは出力側のいずれか一方の前記共振素子に並列
して前記結合素子に接続したストリップラインを有して
いることを特徴とする誘電体共振器が得られる。

【００１８】また、本発明によれば、前記ストリップラ
インは、前記出力側の前記共振素子の前記誘電体の一側
面に導体膜帯を形成して構成されていることを特徴とす
る請求項３記載の誘電体共振器が得られる。

【００１９】

【作用】本発明の誘電体共振器及び誘電体フィルタによ
ると、共振素子の一面にストリップラインを形成するこ
とにより、このストリップラインと接地導体との間でス
トリップライン線路が形成される。

【００２０】ストリップラインの共振周波数を誘電体フ
ィルタのスプリアス付近に設定することによって、スプ
リアス付近でストリップラインのインピーダンスが上昇
するので、減衰量が増大しスプリアスが抑圧される。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の誘電体共振器の一実施例を示
している。なお、共振素子は、トリプレート型構造のも
のを用いて説明する。

【００２２】図１を参照して、１つの共振素子１は２つ
のセラミックスからなる四角柱形を呈する誘電体１ａ，
１ｂを有している。２つの誘電体１ａ，１ｂは、それぞ
れに長手方向で相対向する一対の側面に金属メッキ等の
手段を用いて形成された第１の導体膜２ａと第２の導体
膜２ｂとを有している。即ち、誘電体１ａ，１ｂの上下
面にはそれぞれ誘電体１ａ，１ｂを挟んで第１の導体膜
２ａと第２の導体膜２ｂが形成されている。共振素子に
おいて、２つの誘電体１ａ，１ｂが相互に結合された状
態における平型の共振素子においては、中央の第１及び
第２の導体膜２ａ，２ｂが導体電極となり、上下の第１
及び第２の導体膜２ａ，２ｂがアース導体に相当する。

【００２３】また、共振素子１の長手方向を直交する両
端面のうちの一端面（短絡端）は金属メッキ等の手段を
用いて形成された第３の導体膜３によって短絡されてい
る。２つの誘電体１ａ，１ｂの他端面（開放端）は開放
されている。

【００２４】さらに、共振素子１には、短絡されていな
い他端面（開放端）の近傍に各々入出力用のがそれぞれ
接合され、静電結合用誘電体板５の外面には静電結合用
導体膜６とが取り付けられている。静電結合用導体膜６
にはに入出力用の電気端子７が接続されている。なお、
図１では、出力側のの電気端子７のみを図示している。
また、てストリップライン１０は、共振素子１と並列に
接続されていれば出力側だけではなく、入力側の静電結
合用誘電体板（結合素子）５であってもかまわない。

【００２５】共振素子１には、誘電体１ａ，１ｂに並列
してストリップライン１０が接続されている。ストリッ
プライン１０は、誘電体１ａ，１ｂの所定面を除く一
面、即ち誘電体１ａ，１ｂの出力側の一側面に導体膜帯
を設けて実現される。

【００２６】なお、ストリップラインとしては、後述の
図２の実施例に示すように、共振素子１とは別個にスト
リップッラインを設けても良い。

【００２７】共振素子１の長手方向における長さ寸法
は、共振素子１を用いて構成される誘電体フィルタの中
心周波数が１／４波長となるように選定されている。誘
電体共振素子１の実際の製作例としては、幅寸法Ｗ＝
１．４、高さ寸法Ｔ／２＝１．４ｍｍ、長さ寸法Ｌ
＝１２．０ｍｍの形状を持つ２つの誘電体１ａ，１ｂ
に、厚さ寸法が１０μｍの銅メッキを施した第１及び第
２の導体膜２ａ，２ｂを形成した２つの誘電体１ａ，１
ｂを用意して結合している。

【００２８】ストリップライン１０の共振素子１に接続
されない側は、開放端となっている。この場合に共振素
子１に接続される側から見た入力インピーダンスＺｉｎ
はストリップライン１０の長さをｌ、特性インピーダン
スをＺ_ｏ、伝搬定数をｒ、周波数をｆとするえば、Ｚｉ
ｎ＝ｊＺ_ｏｃｏｔ２πｌｒｆで表される。

【００２９】ｃｏｔの性質よりして、２πｌｒｆ＝π／
２のときＺｉｎは零となることがわかる。即ちこの条
件が満たされたときには、ストリップライイン１０の共
振素子１に接続される側から見た入力インピーダンス
は、短絡となって、入出力の間の伝送特性はこの周波数
では無限大の減衰量となる。

【００３０】したがって、無限大の減衰量となる周波数
を調度スプリアス周波数に一致させれば、スプリアスは
抑制される。

【００３１】共振素子１は、共振周波数の奇数倍の周波
数にスプリアスを有しており、特に、３倍の周波数は、
最も強勢である。３倍周波数のスプリアスを抑制するに
は、３倍の周波数において１／４波長となるようなスト
リップライイン１０の長さを選定すれば良い。電搬定数
ｒの値は共振素子１とストリップライイン１０で略共通
であるから、共振素子の約１／３の長さのストリップラ
イン１０を用いることにより３倍周波数のスプリアスを
抑制することができる。

【００３２】この場合にストリップライン１０を並列に
接続することによるフィルタ通過帯域への影響を考えて
おく必要がある。このようなストリップライン１０の入
力インピーダンスは短絡になる周波数より１／３程度の
低い周波数では単純な容量とみなすことができるので、
あらかじめ容量が並列接続されることを前提としてフィ
ルタ定数の設計を行っておけば通過帯域特性への影響は
無視できる。

【００３３】図２は、図１に示した共振素子１（但し、
ストリップライン導体膜帯のないもの）を用いて構成さ
れた誘電体フイルタの一実施例を示している。図２に示
す誘電体フィルタでは、平型の共振素子１を２つ用いた
場合の実施例を示している。

【００３４】一方の共振素子１では紙面の左側（後面）
の一端面（短絡端）で短絡されており、他方の共振素子
１では紙面の右側（前面）の一端面（短絡端）で短絡さ
れている。また、共振素子１には、短絡されていない他
端面（開放端）の近傍に各々入出力用の静電結合用誘電
体板５がそれぞれ接合されている。

【００３５】誘電体フィルタにおいて、これらの共振素
子１の外側には２枚の接地導体板（アース基板及びカバ
ー体）８及び９が共振素子１全体を覆うような形で互い
に結合される。共振素子１は、接地導体板８，９に電気
的に結合されている。静電結合用導体膜６のそれぞれに
は入出力用の電気端子７が接続されている。図２におい
ては出力用の電気端子７のみを図示している。

【００３６】２つの共振素子１の隣接側面間の間隔ｄ
は、各共振素子１から漏れ出した電磁界が相互に干渉し
合うので、相互に結合を持っている。またこれらの共振
素子１は、静電結合用誘電体板５のそれぞれを介して電
気接続用の電気端子７に接続されているので、全体とし
て電気端子７間では共振素子１の共振周波数の近傍を通
過帯域とする誘電体フィルタが構成できる。

【００３７】接地導体板８，９には、２つの共振素子１
を互いに所定の間隔おいて並列に配列しており、静電結
合用誘電体板５を接続した誘電体１ａ，１ｂに並列に接
続したストリップライン１０を有している。ストリップ
ライン１０は、接地導体板８に結合されている。この、
ストリップライン１０は、ストリップ誘電体１１と、こ
のストリップ誘電体１１の長手方向で対向する一対の面
にストリップ導体膜１２を形成したものである。

【００３８】また、これらの共振素子１は静電結合用誘
電体板５および静電結合用導体膜６を介して電気端子７
に接続されているので、全体として電気端子７間では誘
電体共振素子１の共振周波数の近傍を通過帯域とする誘
電体フィルタが構成できる。

【００３９】また、２つの共振素子１間の結合の強さは
共振素子間の間隔ｄに反比例するので、共振素子１の間
隔ｄを狭くすれば誘電体フィルタとしての帯域幅は広く
なる。また、誘電体共振素子１の間隔ｄを広くすれば帯
域幅は狭くなる。ストリップライン１０を接続する効果
は図１で述べたのと同等である。

【００４０】図３には、回路中にストリップライン１０
を並列に接続し、電気端子７を接続した誘電体フィルタ
の等価回路を示している。図３の等価回路に示すよう
に、共振周波数は、各誘電体共振素子１にキャパシタン
スＣ₁，キャパシタンスＣ₂とインダクタンスＬ₁，イ
ンダクタンスＬ₂とをもつ各共振素子１を並列に接続す
ると、全体では共振周波数をもつ誘電フィルタが構成さ
れる。キャパシタンスＣ₃及びＣ₄は、各誘電体共振素
子１に結合されている静電結合用誘電体板５を示し、キ
ャパシタンス（ギャップキャパシタンス）Ｃ₅は各共振
素子１の間隔ｄに相当する結合容量を示す部分である。
また、キャパシタンスＣ₆は、ストリップ誘電体１１を
示し、インダクタンスＬ₂は、ストリップ導電膜１２を
示している。

【００４１】上記実施例の誘電体フィルタは、平面型の
誘電体フィルタにおけるストリップライン１０の接続に
ついて説明したが、同軸型の誘電体フィルタにおいても
同様なストリップライン１０を適応し得る。

【００４２】以下に、同軸型の誘電体フィルタについて
図４を参照して示す。同軸型の誘電体フィルタは、四角
柱状を呈する（もしくは円筒形状を呈する）誘電体２１
を用いた共振素子２０を有している。誘電体２１には、
長手方向に貫通穴２３が形成されている。このような同
軸型の誘電体２１には、貫通穴２３の軸方向と同一方向
の表面にメッキ等によりメタライズされた導体膜２４が
形成されている。貫通穴２３の内面にはメッキ等により
メタライズされた内部導体膜２５が形成されている。ま
た、貫通穴２３の軸方向に対して垂直な両面のうち一端
面（短絡端）にはメタライズが施されて短絡導体膜（図
示せず）が形成されている。

【００４３】この共振素子２０の結合では独立した容量
２６が必要となるため、貫通穴２３の内部導体膜２５に
それぞれ接続された電気端子２７をメタライズされてい
ない誘電体２１の他端面（開放端）からそれぞれ取り出
し、これらの電気端子２７は容量２６と接続するために
基板２８に接続している。容量２６は、基板２８と独立
に構成もしくは基板２８に搭載されている。ストリップ
ライン導体部材１０は、回路中のどこにあっても良いも
のであって、図３のストリップライン導体部材１０と同
様なストリップライン導体部材１０が容量２６に接続さ
れる。

【００４４】

【発明の効果】以上実施例に明記した通り、本発明の誘
電体共振器及び誘電体フィルタによれば、共振素子の一
面にストリップラインを形成することにより、ストリッ
プラインと接地導体との間でストリップライン線路が形
成されるため、スリップラインのインピーダンスが短絡
されるので、減衰量が増大しスプリアスが抑圧される。

【００４５】また、通過帯域での伝送損失が小さく、阻
止帯域における減衰量が大きでき、しかも立ち上り特性
が良い誘電体フィルタを実現できる。

【００４６】また、構造を簡単にして工程数が少なく、
コストも廉価な量産に適した誘電体共振器及び誘電体フ
ィルタを製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体共振器の一実施例を示す斜視図
である。

【図２】図１の誘電体共振器を２つ用いた誘電体フィル
タの一実施例を示す分解斜視図である。

【図３】図２の誘電体フィルタの回路を説明する等価回
路図である。

【図４】本発明の誘電体フィルタの他の実施例を示す斜
視図である。

【図５】従来の誘電体フィルタを示す分解斜視図であ
る。

【図６】図５の誘電体フィルタの回路を説明する等価回
路図である。

【符号の説明】

１，３１共振素子１ａ，１ｂ，３１ａ，３１ｂ，２１誘電体２ａ，３２ａ第１の導体膜２ｂ，３２ｂ第２の導体膜３第３の導体膜５静電結合用誘電体板６静電結合用導体膜７電気端子８，９，３８，３９接地導体板１０ストリップライン１１ストリップ誘電体１２ストリップ導体膜２３貫通穴２５内部導体膜２８基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川成和神奈川県川崎市高津区子母口398番地株式会社トーキン内 (72)発明者矢野健神奈川県川崎市高津区子母口398番地株式会社トーキン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体共振素子の複数個を互いに間隔を
おいて、接地導体板上に並列して配置した構造を有する
誘電体フィルタにおいて、前記誘電体共振素子に並列に
接続したストリップラインを有していることを特徴とす
る誘電体フィルタ。
【請求項２】前記ストリップラインは、ストリップ誘
電体と、該ストリップ誘電体を挟んで導体電極とアース
導体を有すると共に、該アース導体は、前記接地導体板
に接続され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。
【請求項３】誘電体を挟んで導体電極とアース導体を
有すると共に、該誘電体の一端面に導体電極と該アース
導体とを短絡する短絡導体を有する共振素子と、該共振
素子の一側面に外部端子と接続する結合素子とを設けて
なる誘電体共振器において、入力側もしくは出力側のい
ずれか一方の前記共振素子に並列して前記結合素子に接
続したストリップラインを有していることを特徴とする
誘電体共振器。
【請求項４】前記ストリップラインは、前記出力側の
前記共振素子の前記誘電体の一側面に導体膜帯を形成し
て構成されていることを特徴とする請求項３記載の誘電
体共振器。