JPH0870202A

JPH0870202A - 誘電体フィルタ、及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0870202A
Application number: JP20348994A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Furuta; 淳古田
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】不要容量を排除し、挿入損失を小さくするこ
と。【構成】接続端子１４は、同軸型共振素子１１の内部
導体に電気的に接続するための内部導体接続部１４ａ
と、該内部導体接続部１４ａから分岐し前記電気結合素
子１５、１６、１７を接続する結合素子接続部１４ｂと
を有し、前記接続端子１４を備える前記同軸型共振素子
１１を、相隣り合うよう複数個配列し、さらに、前記接
続端子１４の前記結合素子接続部１４ｂ間に前記電気結
合素子１５、１６、１７を挟み込み接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体通信機器に関
し、特に、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯のマイクロ波使
用される自動車電話、携帯電話等の移動体通信機器に利
用される誘電体フィルタ、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘電体フィルタの一例として、四
角柱状を呈する（もしくは円筒形状を呈する）誘電体を
用いた同軸型共振素子を２個用いたバンドパスフィルタ
の構造を図５に示す。これらの同軸型共振素子１１は接
地導体１２上に並列に接地されている。この同軸型共振
素子１１にはその軸方向に貫通部分が形成されており、
貫通部分には内部導体１３が設けられている。内部導体
１３には板状の接続端子５１が接続されている。また、
同軸型共振素子１１の外側面には図示しない外部導体が
設けられている。

【０００３】また、接地導体１２上には配線基板５２が
設けられている。配線基板５２上には複数個の同軸型共
振素子１１を結合するための３つの電気結合素子１５、
１６、１７が設けられている。電気結合素子１５、１
６、１７は、配線基板５２上に形成された導体パターン
５３に半田付け等の手段で電気的に接続されている。

【０００４】さらに、導体パターン５３の長手方向の両
側には入出力用端子１８が接続されており、入出力用端
子１８を導体パターン５３に接続することによって、入
出力端子１８間でフィルタが構成される。

【０００５】なお、図５には電気結合素子１５、１６、
１７にコンデンサを用いた場合を示しているが、コイル
等の他の電気結合素子であってもかまわない。

【０００６】図６には、図５に示した誘電体フィルタの
回路構成を示す。具体例としては、２個の同軸型共振素
子１１の共振周波数を１４９０ＭＨｚ（εｒ＝９０、３
ｍｍ角）とし、両側に設けられている電気結合素子（コ
ンデンサ）１５、１７の容量を０．７１ｐＦ、中間に設
けられている電気結合素子（コンデンサ）１６の容量を
０．３１ｐＦとした。また、配線基板５２は１０ｍｍ×
５ｍｍ×１．０ｍｍｔのガラス・エポキシ樹脂（εｒ＝
４．５）を用いた。

【０００７】図７に示すグラフにおいて、実線はこの誘
電体フィルタの周波数特性を示している。これによる
と、中心周波数ｆｏ＝１４９０ＭＨｚ、通過帯域幅ＢＷ
＝２０ＭＨｚ、挿入損失３．１ｄＢ，ｆｏ−５０ＭＨｚ
での減衰量は約２０ｄＢであることがわかる。また、図
７に示すグラフにおいて、破線はこの誘電体フィルタの
設計値を示しているが、実際のフィルタ特性は、設計値
と比べて、通過帯域付近での特性が波状になっており、
挿入損失も大きい。また、低周波数側での減衰量も小さ
く、全体的に設計値と大きくズレていることがわかる。

【０００８】誘電体フィルタに要求される特性は、通過
帯域での挿入損失が小さく、選択度での減衰量が大き
い。

【０００９】しかし、誘電体フィルタの開発において
は、実際のフィルタ特性が設計値とよく一致しているこ
とが望ましい。また、生産面においては、部品点数を少
なくすることで低コスト化が望まれる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、複数の同軸型共振素子１１間を結合させる
ための電気結合素子１５，１６，１７は、配線基板５２
上に形成された導体パターン５３に電気的に接続してい
る。配線基板５２は通常、誘電率が４〜５程度の絶縁体
であり、そのため、配線基板５２上の導体パターン５３
と接地面あるいは他の導体パターンとの間に結合容量が
生じる。

【００１１】図８及び図９は、配線基板による容量を概
念的に示している。図１０は不要な結合を含んだ回路構
成図を示している。

【００１２】図８を参照して、例えば、３つの結合用コ
ンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を設計値通り基板上に接続し
ても、基板の導体パターン８１及び８２、基板の導体パ
ターン８２及び８３、基板の導体パターン８３及び８４
の間の容量Ｃａ，Ｃｂ及びＣｃ（配線基板５２による不
要な結合容量）によって、実際には結合部の容量はＣ１
＋Ｃａ，Ｃ２＋Ｃｂ，Ｃ３＋Ｃｃとなる。

【００１３】また、図９及び図１０を参照して、配線基
板５２上の導体パターン８１、８２、８３及び８４と接
地面９０との間の容量Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ及びＣｇ、さら
に、導体パターン８１及び８３、導体パターン８２及び
８４の間の容量Ｃｈ及びＣｉ等の容量結合が生じるた
め、実際には設計と異なる回路が構成される。

【００１４】このように、これらの不要な容量結合のた
めに設計値とおりの結合素子値を用いても設計値とズレ
が生じたり、設計とは異なった回路構成のため、挿入損
失や減衰量が設計値よりも劣化するという問題がある。

【００１５】また、配線基板５２のＱ値が低いと、配線
基板５２での損失が大きくなり、フィルタの挿入損失が
大きくなるため、Ｑ値の高い配線基板を用いる必要があ
ったが、Ｑ値の高い配線基板５２は一般に高価であると
いう問題がある。

【００１６】それ故に本発明の課題は、電気結合素子接
続のための配線基板を使用しないことによって、配線基
板上の導体パターン間に生じる不要な容量を排除し、設
計値とよく一致した誘電体フィルタを提供することにあ
る。

【００１７】また、本発明の他の課題は、配線基板での
損失をなくし挿入損失の小さい誘電体フィルタを提供す
ることにある。

【００１８】また、本発明の他の課題は、配線基板のコ
ストを節減した廉価な誘電体フィルタを提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
同軸型共振素子と、該同軸型共振素子を電気的に結合す
るための電気結合素子とを含む誘電体フィルタであっ
て、前記同軸型共振素子の貫通部分に設けた内部導体に
接続した接続端子を有し、該接続端子は、前記内部導体
に電気的に接続する内部導体接続部と、該内部導体接続
部から分岐し前記電気結合素子に接続する結合素子接続
部とを有し、前記接続端子を備える前記同軸型共振素子
を相隣り合うよう複数個配列され、前記接続端子の前記
結合素子接続部間に前記電気結合素子を挟み込み相互に
接続したことを特徴とする誘電体フィルタが得られる。

【００２０】また、本発明によれば、前記接続端子は、
内部導体接続部と前記電気素子接続部とを相互に接続し
た支持部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。

【００２１】また、本発明によれば、前記接続端子を備
えた複数の同軸型共振素子を相隣り合うよう複数個配列
し、前記電気素子接続部間に挟み込むように前記電気結
合素子を支持台上に配置し、該電気結合素子を前記電気
素子接続部に電気的に接続した後、前記支持台を取り除
くことを特徴とした誘電体フィルタの製造方法が得られ
る。

【００２２】

【作用】本発明の誘電体フィルタによると、容量結合は
絶縁物を介して生じるが、その大きさは絶縁物の誘電率
に比例する。配線基板上の導体パターンに容量結合が生
じるが、通常、用いられる配線基板は誘電率が４〜５と
大きいため、容量結合も大きい。

【００２３】これに対して、複数個の同軸型共振素子を
結合させるための電気結合素子を、配線基板を用いず
に、特に、電気結合素子を空間中で支持するような構造
で各々の同軸型共振素子の内部導体に接続すれば、不要
な容量結合は空気中（誘電率１）を通したものであるの
で、不要な容量結合を２０〜３０％に低減することがで
きる。

【００２４】

【実施例】図１は、本発明の誘電体フィルタの一実施例
を示している。図２には、図１の誘電体フィルタに用い
られている接続端子１４を示す。なお、この実施例にお
いて、図５に示した誘電体フィルタの従来技術と同じ部
分には同じ符号を付して説明をする。

【００２５】図１を参照して、誘電体フィルタは、２個
の同軸型共振素子１１、及びこれらの同軸型共振素子１
１を電気的に結合するための電気結合素子１５、１６、
１７を備えている。なお、同軸型共振素子１１が２個以
上であってもよい。

【００２６】同軸型共振素子１１は接地導体１２上に接
地されている。これらの同軸型共振素子１１にはその軸
方向に貫通部分が形成されている。接地導体１２上には
複数個の同軸型共振素子１１を結合するための３つの電
気結合素子１５、１６、１７が設けられている。両側に
設けられている２つの電気結合素子１５、１７には、そ
れぞれに入出力用端子１８が接続することによって、入
出力端子１８間で誘電体フィルタが構成される。

【００２７】なお、図１には電気結合素子１５、１６、
１７にコンデンサを用いた場合を示しているが、コイル
等の他の電気結合素子であってもかまわない。

【００２８】接続端子１４は金属導体であり、図２に示
すように、同軸型共振素子１１の貫通部分に形成されて
いる内部導体と電気的に接続するための筒状の内部導体
接続部１４ａと、内部導体接続部１４ａの一端側にのび
て２つに分岐した電気素子接続のための結合素子接続部
１４ｂと、内部導体接続部１４ａの一端及び結合素子接
続部１４ｂを相互に接続した支持部１４ｃとを有してい
る。

【００２９】結合素子接続部１４ｂは内部導体接続部１
４ａの管軸を直交する方向に分岐されてのびており、両
端部分が直角に曲げられている。同軸型共振素子１１
は、相隣り合うように複数個配列し、さらに、接続端子
１４間に電気結合素子１５，１６，１７を挟み込むよう
接続されている。

【００３０】また、接続端子１４は、リン青銅や黄銅な
どの導体で構成されている。電気結合素子１５，１６，
１７は、結合素子接続部１４ｂに直接半田付け等の手段
で電気的に接続されている。なお、接続端子１４は０．
１ｍｍ厚のリン青銅板で形成され、半田メッキが施され
ている。接続端子１４の具体例としては、内部導体接続
部１４ａの管径寸法が０．８ｍｍ、管長寸法が３ｍｍ，
結合素子接続部１４ｂの横幅寸法が２．６ｍｍ，縦幅寸
法が１ｍｍ，支持部１４ｃの長手方向の寸法が２ｍｍで
ある。

【００３１】具体例として、従来技術で述べたと同様な
設計による回路構成及び素子値を用いて各電気結合素子
１５，１６，１７を電気的に接続した。

【００３２】図３は本発明による誘電体フィルタの特性
を示すグラフである。図３には誘電体フィルタの特性を
実線で示している。これによると、中心周波数は１４９
０ＭＨｚ、帯域幅ＢＷ＝１２ＭＨｚ、挿入損失は２．５
ｄＢ，ｆｏ−５０ＭＨｚでの減衰量は約２７ｄＢであ
る。

【００３３】図３の破線で示した特性は設計値である
が、本発明による誘電体フィルタは従来の誘電体フィル
タに比べ設計値とよく一致しており、また挿入損失は従
来の３．１ｄＢに比べ０．６ｄＢ改善され、減衰量もｆ
ｏ−５０ＭＨｚで従来の２０ｄＢから２７ｄＢとなり７
ｄＢ改善されている。

【００３４】次に、本発明の誘電体フィルタの製造方法
について説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４
（ｃ）に製造方法の工程を順次示す。

【００３５】まず、図４（ａ）に示すように、内部導体
１３に接続端子１４を電気的に接続した２個の同軸型共
振素子１１を相隣り合うように配列し、接地導体１２に
電気的に接続する。その後、図４（ｂ）に示すように、
接続端子１４の結合素子接続部１４ｂの直下に電気結合
素子１５、１６、１７を支持するための支持台４１を配
置し、電気結合素子１５、１６、１７を互いに対向する
結合素子接続部１４ｂの間に挟み込むようにして配置す
る。即ち、電気結合素子１５、１６、１７は、結合素子
接続部１４ｂ間に挟み込まれ、接地導体１２上の支持台
４１によって所定位置に保持される。

【００３６】次に、電気結合素子１５、１６、１７を半
田付け等の手段を用いて、結合素子接続部１４ｂに電気
的に接続する。その後、図４（ｃ）に示すように、接地
導体１２から支持台４１を撤去し、入出力端子１８を両
側の２つの電気結合素子１５、１７にそれぞれ接続する
ことで、誘電体フィルタが得られる。

【００３７】また、本実施例の他に、同軸型共振素子１
１、結合素子接続部１４ｂ及び入出力端子１８に予め半
田処理等を行い、支持台４１を用いて、リフロー半田等
で同時に各部材を接続する方法を採用してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上、実施例により説明したように、本
発明の誘電体フィルタ、及びその製造方法によれば、電
気結合素子を接続するための配線基板を使用しないた
め、配線基板上の導体パターン間に生じる不要な容量を
排除し、設計値とよく一致した誘電体フィルタが実現で
きる。

【００３９】また、配線基板での損失がないため挿入損
失の小さい誘電体フィルタを提供んすることができる。

【００４０】さらに、配線基板は存在しないため、全体
としてコストを節減できるため、廉価な誘電体フィルタ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体フィルタの一実施例を示す斜視
図である。

【図２】図１の誘電体フィルタに用いる接続端子の斜視
図である。

【図３】本発明の誘電体フィルタの周波数特性例及び設
計値を示すグラフである。

【図４】図１の誘電体フィルタの製造工程を示し、
（ａ）は同軸型共振素子に接続端子を接続した状態を示
す斜視図、（ｂ）は（ａ）の状態から電気結合素子を設
けた状態を示す斜視図、（ｃ）は誘電体フィルタの完成
品を示す斜視図である。

【図５】従来の誘電体フィルタを示す斜視図である。

【図６】図５に示す誘電体フィルタの回路構成図であ
る。

【図７】図５に示す誘電体フィルタの周波数特性例及び
設計値を示すグラフである。

【図８】従来の誘電体フィルタにおける配線基板に生じ
る不要容量を示す概念図である。

【図９】従来の誘電体フィルタにおける配線基板に生じ
る不要容量を示す概念図である。

【図１０】図９の不要な結合を含む回路構成を示す回路
構成図である。

【符号の説明】

１１同軸型共振素子１２接地導体１３内部導体１４，５１接続端子１４ａ内部導体接続部１４ｂ結合素子接続部１４ｃ支持部１５、１６、１７電気結合素子１８入出力端子４１支持台５２配線基板５３，８１，８２，８３，８４導体パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の同軸型共振素子と、該同軸型共振
素子を電気的に結合するための電気結合素子とを含む誘
電体フィルタであって、前記同軸型共振素子の貫通部分
に設けた内部導体に接続した接続端子を有し、該接続端
子は、前記内部導体に電気的に接続する内部導体接続部
と、該内部導体接続部から分岐し前記電気結合素子に接
続する結合素子接続部とを有し、前記接続端子を備える
前記同軸型共振素子を相隣り合うよう複数個配列され、
前記接続端子の前記結合素子接続部間に前記電気結合素
子を挟み込み相互に接続したことを特徴とする誘電体フ
ィルタ。
【請求項２】請求項１記載の誘電体フィルタおいて、
前記接続端子は、内部導体接続部と前記電気素子接続部
とを相互に接続した支持部を有していることを特徴とす
る誘電体フィルタ。
【請求項３】請求項１記載の誘電体フィルタの製造方
法において、前記接続端子を備えた複数の同軸型共振素
子を相隣り合うよう複数個配列し、前記電気素子接続部
間に挟み込むように前記電気結合素子を支持台上に配置
し、該電気結合素子を前記電気素子接続部に電気的に接
続した後、前記支持台を取り除くことを特徴とした誘電
体フィルタの製造方法。