JPH0744370B2 - 高周波フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はマイクロ波帯等の高周波帯域で使用するフィル
タに関する。更に詳しく述べると、櫛形誘電体ブロック
を用いた有極形低域通過フィルタ部と複数個のλ/4型誘
電体同軸共振器を有する帯域阻止フィルタ部とを組み合
わせた高周波フィルタに関するものである。

このフィルタは、例えばマイクロ波帯域の移動体通信や
衛星通信等で有用である。

［従来の技術］ 低域通過フィルタ部と帯域阻止フィルタ部とを組み合わ
せたフィルタは公知である。これは例えば、単一の共振
子穴を有するλ/4型誘電体共振器を基板上に複数個並設
し、２個以下に重ねたチップコンデンサを複数組（共振
器と同数）基板上に設け、各組のチップコンデンサ同士
の間にコイルの端部を挿入し接続することで組間（フィ
ルタ段間）を互いに結合し、各共振子穴の導体膜と各組
のチップコンデンサの上面電極とをリード線によって接
続した構成になっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の構成では多数のチップコンデンサを用いるため、
個々の容量のばらつきがフィルタ特性に直接影響する。
従って容量選別を行わねばならず、調整工数も多くな
る。また部品点数が多く、組立工数や管理工数も多くな
る。

更にチップコンデンサを上下２段重ねにしているため、
位置合わせが必要となり、２段のコンデンサの間にコイ
ル端子を挿入して接続する必要から組立作業が煩雑とな
り、信頼性に欠け歩留りが悪い。

また低域通過フィルタ部を有極形にするには、更に部品
の追加を必要とし構造が複雑になるため、実用的でな
い。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、低域通過フィルタ部のコンデンサを一体化でき、そ
のため組立工数や調整工数が少なく、また有極帰還回路
を有し、フィルタ特性の優れた高信頼性の高周波フィル
タを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、基本的には有極形の低域通過フィルタ部と帯
域通過フィルタ部とを組み合わせて構成される。低域通
過フィルタ部は、誘電体ブロックの相対向する面の一方
に複数本の溝を平行に設けて櫛形とし、各溝の壁面及び
底面に導体膜を形成すると共に他方の面にアース電極を
設け、溝の導体膜間をコイルで接続したものである。帯
域通過フィルタは、単一の共振子穴を有する1/4波長型
誘電体共振器を複数並置し、各共振器に容量を設けるこ
とで構成する。そして、各共振子穴と前記溝の導体膜と
の間を前記容量を介して結合して高周波フィルタとす
る。

共振子穴と溝の導体膜との容量結合は、共振子穴内に樹
脂端子を挿入し、その端子ピンを溝の導体膜に接続する
方式でもよいし、共振子穴開放端に結合用コンデンサを
搭載接続し、その結合用コンデンサの他方の電極に金属
端子を取り付け、該金属端子を溝の導体膜に接続する方
式でもよい。

［作用］ 誘電体ブロックの溝底部の導体膜とアース電極との間で
接地容量が形成され、溝の導体膜間をつなぐコイルでイ
ンダクタンスが生じる。これら複数のコイルが直列に接
続されると共にコイルの相互接続点間に並列にそれぞれ
接地容量が接続された４端子LC回路網で基本的な低域通
過フィルタ特性が得られる。また隣合う溝の壁面導体膜
間で対向容量が生じ、それと前記コイルのインダクタン
スとによって並列共振回路ができ通過阻止の減衰極を作
る。この減衰極は前記インダクタンスと対向容量を適当
な値に選定することによって通過域に近いところに形成
できるため通過域が急峻になりフィルタ特性が改善され
る。

複数の1/4波長型誘電体同軸共振器と、それに設けた容
量との組み合わせにより帯域阻止フィルタ部が構成さ
れ、それによって所定の周波数帯域で大きな減衰を得
る。

例えば送信フィルタの場合、その阻止帯域（大きな減衰
が得られる周波数帯域）を受信帯域に設定し、逆に受信
フィルタの場合には、阻止帯域を送信帯域に設定する。

誘電体共振器として1/4波長型を使用すると、その基本
波中心周波数f₀の奇数倍の周波数帯域にスプリアスが現
れる。特に3f₀のスプリアスが大きい。本発明では低域
通過フィルタ部によりその3f₀スプリアスを低減する。

［実施例］ 第１図は本発明に係る高周波フィルタの一実施例を示す
分解斜視図であり、第２図はその組立後の平面図であ
る。

マイクロ波用の高誘電率材料の焼結体からなる誘電体ブ
ロック10は、直方体の一組の相対向する面の一方（第１
図では上面）に４本の溝12を平行に設けたものであり、
縦断面で見ると櫛形をなしている。そして各溝12の内
面、即ち両壁面と底面に導体膜14を設けると共に、誘電
体ブロック10の他方の面（第１図では下面）全体にアー
ス電極16を形成してある。そして入出力端子18と両端に
位置する溝の導体膜との間、及び各溝の導体膜間をコイ
ル20で接続する。

各溝12に対応して４個のλ/4型誘電体同軸共振器22を並
設する。共振器22は、四角柱状のマイクロ波用高誘電率
材料の焼結体の中心に共振子穴24を設け、該共振子穴24
が開口している面の一方（第１図では手前側の面）を開
放面とし、それ以外の外表面と共振子穴24の内面に導体
膜26を形成したものである。共振子穴24に、その開放端
側から樹脂端子28の樹脂部30を挿入し、その中心を貫通
する端子ピン32の先端をそれぞれ前記各溝12上の導体膜
14に半田付けする。

なお第１図において図面を分かり易くするため、導体膜
が無く誘電体の素地がそのまま露出している部分は細か
な点々によって表示し、影線を付した部分は導体膜を表
してある。誘電体ブロック等は粉体を所定の形状にプレ
ス成形し焼成することで製造する。また導体膜は例えば
銀ペーストの焼き付け等により形成したものでよい。

第３図に示すように、誘電体ブロック10において溝底部
導体膜とアース電極16との間で接地容量C₁,C₂が形成さ
れ、隣合う溝の壁面導体膜間で対向容量C₃,C₄が形成さ
れる。L₁,…,L₃はコイル20によるるインダクタンスを表
している。誘電体ブロックの幅を一定としたとき、接地
容量C₁,C₂は溝幅、アース電極と溝底部との距離で調整
でき、対向容量C₃,C₄は溝間の凸部の幅、溝深さで調整
できる。

本発明の高周波フィルタの等価回路を第４図に示す。接
地容量C₁,C₂とインダクタンスL₁,…,L₃とで基本的な低
域通過フィルタ特性を実現し、対向容量C₃,C₄とインダ
クタンスL₁,…,L₃との並列共振により通過阻止の減衰極
を作る。これらによって低域通過フィルタ部40が構成さ
れる。また樹脂端子28を挿入することによって、端子ピ
ン32と共振子穴24の導体膜26との間に樹脂部30が位置
し、それらでコンデンサが形成される。そのコンデンサ
容量Ｃと共振器22とにより帯域通過フィルタ部42が構成
される。これら低域通過フィルタ部40と帯域通過フィル
タ部42とが結合して高周波フィルタとなる。

このような高周波フィルタにより得られるフィルタ特性
の測定結果の一例を第５図に示す。測定は0.3〜3000MHz
における減衰量を求めたものである。この結果から挿入
損失が極めて小さく、また所定の周波数帯域で十分大き
な減衰量が得られることが分かる。これを送信フィルタ
として用いる時は、同図に示されているように阻止帯域
（減衰量の大きな領域）が受信帯域ａとなる。受信帯域
ａより僅かに低域側にずれた送信帯域ｂは減衰が極めて
少ない（挿入損失が非常に小さい）。これらは帯域阻止
フィルタ部の特性による。符号ｃで示す部分は低域通過
フィルタ部の効果が効いている領域である。

中心共振周波数の異なる上記のような誘電体フィルタを
２個使用し、一方を送信フィルタ、他方を受信フィルタ
として組み合わせることによって自動車電話等で用いる
アンテナ共用器を構成できる。

本発明において、誘電体ブロックに形成する溝の形状
は、上記のようなＵ字形のみならず、断面角型や半円形
状などであってもよい。溝の幅や深さを変えることによ
って接地容量や対向容量の調整を行うことがきる。

λ/4型共振器22と溝導体膜14との結合は、上記樹脂端子
による場合の他、結合用コンデンサによる構成でもよ
い。その例を第６図及び第７図に示す。第６図では共振
器22の共振子穴24の開放端に放射状に拡がる導体パター
ン50を形成し、その上に結合用コンデンサ52を搭載接続
し、その他方の電極にＬ型の金属端子54を接続するもの
である。この構成では結合用コンデンサ52を導体パター
ン50上に接続した時、導体パターン50の先端が結合用コ
ンデンサ52からはみ出るため、その導体パターン先端を
削ることによって容易に共振周波数の調整を行うことが
できる。

第７図に示す例は、共振子穴24の開放端にリベット型の
金属端子台56を挿入固定し、その上に結合用コンデンサ
52を半田付けし、更に金属端子54を接続している。その
他、共振器に共振子穴と平行に穴を設け、金属ピンを挿
入してもよい。

上記の実施例では、いずれも溝と共振器を４組設けてい
るが、組数（フィルタ段数）は任意であってよい。

［発明の効果］ 本発明は上記のように所望の減衰が欲しい周波数領域に
帯域阻止フィルタ部を設けているから、少数の共振器で
も十分大きな減衰量が得られる。また低域通過フィルタ
部によって3f₀のスプリアスを抑制でき、全体としてフ
ィルタ特性は向上する。更に本発明は帯域阻止フィルタ
部と低域通過フィルタ部との結合であり、且つ帯域阻止
フィルタ部の共振器の数を少なくできるため挿入損失が
小さく小型化できる。

低域通過フィルタ部は、誘電体ブロックに複数の溝を並
設し、その内面に導体膜を形成して溝底部と対向するア
ース電極との間で接地容量を持たせ、溝の導体膜の間を
順次コイルで接続する構成だから、容量部分が一体化さ
れ、通過帯域の挿入損失が改善される。また隣合う溝の
壁面間で生じる対向容量とコイルのインダクタンスによ
って有極帰還回路が形成され、対向容量の値の選定によ
って通過阻止の減衰極を通過域の近くに形成できるため
通過域が急峻となりフィルタ特性が改善される。

本発明のフィルタは容量部分が一体化されているため、
正確な溝形状にすれば容量のばらつきを抑えることがで
き、導体膜の形成に高精度のスクリーン印刷技術を必要
とせず、部品点数が少ないため組立が容易となり、製造
コストが低減し、信頼性が高くなる。

更に立体的に容量を形成しているため、占有取付け面積
が小さくなり基板実装密度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波フィルタの一実施例を示す
分解斜視図、第２図はその組立後の平面図、第３図は低
域通過フィルタ部の説明図、第４図は本発明に係るフィ
ルタの等価回路図、第５図は本発明のフィルタの特性例
を示すグラフ、第６図及び第７図はそれぞれ結合用コン
デンサの接続例を示す説明図である。 10……誘電体ブロック、12……溝、14……導体膜、16…
…アース電極、18……入出力端子、20……コイル、22…
…共振器、24……共振子穴、28……樹脂端子、52……結
合用コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 久夫 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−234102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−191101（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−82903（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体ブロックの相対向する面の一方に複
   数本の溝を平行に設けて櫛形とし、各溝の壁面及び底面
   に導体膜を形成すると共に他方の面にアース電極を設
   け、溝の導体膜間をコイルで接続し、それぞれ単一の共
   振子穴を有する1/4波長型誘電体同軸共振器を複数並置
   して、各共振子穴と前記溝の導体膜の間を容量結合した
   高周波フィルタ。
2. 【請求項２】誘電体共振器の共振子穴内に樹脂端子を挿
   入し、その端子ピンを溝の導体膜に接続した請求項１記
   載のフィルタ。
3. 【請求項３】誘電体共振器の共振子穴開放端に結合用コ
   ンデンサを搭載接続し、その結合用コンデンサの他方の
   電極に金属端子を取り付け、その金属端子を溝の導体膜
   に接続した請求項１記載のフィルタ。