JPH1013107A - 無線周波数フィルター及びその周波数応答を調整する方法 - Google Patents

無線周波数フィルター及びその周波数応答を調整する方法

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JPH1013107A
JPH1013107A JP9069872A JP6987297A JPH1013107A JP H1013107 A JPH1013107 A JP H1013107A JP 9069872 A JP9069872 A JP 9069872A JP 6987297 A JP6987297 A JP 6987297A JP H1013107 A JPH1013107 A JP H1013107A
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JP
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filter
resonator
short
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conductive material
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JP9069872A
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Jukka Loukkola
ロウッコラ ユッカ
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LK Products Oy
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2056Comb filters or interdigital filters with metallised resonator holes in a dielectric block

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に共振器構造を有する無線周波数フィルタ
ーと、そのフィルターの周波数応答を調整する方法とに
関し、特性を容易に変更することができ、多目的に使用
できるようにすることを目的とする。 【解説手段】 共振器の端部を短絡する電導性材料にパ
ターン(ストライプ領域A1,A2,A12)を形成す
ることにより、電導性材料中に出現する表面電流に影響
を及ぼし、それを通じて、共振器の内部導体同士の間に
導電性回路を維持しながら該短絡した接続部の高周波数
特性に影響を及ぼすように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線周波数フィル
ターと、該フィルターの周波数応答を調整するための方
法とに関し、特に共振器構造を有するフィルターに関す
る。
【0002】
【従来の技術】セラミックフィルターは無線技術では非
常に広く使われている。その利点の一つは、構造が単純
であることである。セラミックフィルターは構造がコン
パクトであるので、安定しており、その周波数特性は装
置の振動や温度変化の影響を余り受けない。更にセラミ
ックフィルターは、構造が単純であるので、連続生産に
適している。
【0003】セラミックフィルターの公知の基本構造
は、図1に示されているように、2つの穴を有する誘電
体素子から成り、その内表面は金属メッキされている。
この素子の他の面は、いわゆる開放上面を除いて、完全
に金属メッキされており、下面の金属メッキは穴の金属
メッキと接続されている。金属メッキされている各穴
は、下端で短絡されていて、部品の上面に形成されてい
る金属メッキされている領域を通して容量的に信号供給
される共振器構造を形成している。この構造の周波数特
性は、主として、穴のサイズと、穴同士の間の距離と、
上面のパターンにより決まる容量性結合との関数であ
る。前記の様にもし共振穴がその一端だけで短絡されて
いるのであれば、その構造は四分の一波長共振器とな
る。また、同じ種類の構造で半波長共振器を実現するこ
ともでき、この場合には各共振穴の両端が短絡される。
共振器構造の開放端では、磁界が最も弱くなるときに電
界強度が最大となるが、穴の短絡端では電界強度は最も
弱く(殆どゼロ)なり、磁界は最も強まる。従って、メ
ッキ中に現れる表面電流もこの構造の短絡端で最大とな
る。
【0004】この基本構造のいろいろな変種が開発され
ているが、米国特許第4、431、977号(Sokola e
t al.)に開示されているように1つの共振器又は2よ
り多い共振器しかあり得ない。特許されているセラミッ
ク共振器フィルター構造が他にも幾つかある(例えば米
国特許第5、239、279号(Turunen, Nappa)。し
かし、それらは全て、共振器の短絡されている端部が、
完全に金属メッキされている底部と接続されていること
を特徴とする。図2はこの種の基本構造の等価回路を示
しており、C1及びC2は結合容量であり、Kは共振穴
TL1及びTL2の間の電磁結合を表す。
【0005】例えば、共振器構造の外側導体を形成する
金属被覆の壁に形成されているストライプを曲げること
により、螺旋共振器構造を同調させることができる。こ
の種の同調方法には、例えば振動のためにストライプが
曲がった時、或いは共振器が取り扱われる時に、共振器
の同調が後で変化するという危険がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この出願で開示されて
いる本発明の目的は、従来技術と比べて小型で、より多
目的に使用できる共振器フィルター構造を提供すること
である。本発明の他の目的は、連続生産においても特性
を容易に変更することのできる構造を提供することであ
る。本発明の更に他の目的は、製造後に調整することの
できる簡単な共振器構造を提供することであり、その同
調のために可動部分は不要である。
【0007】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、共振器
構造の短絡されている端部の表面電流の流れを変更する
ことにより、達成される。例えば、共振器の短絡端同士
の間の領域にパターンを形成することにより、これを実
現することができる。
【0008】本発明の構造は、フィルターの少なくとも
1つの短絡されている内部導体端部に、該内部導体と外
部導体との間の電流を制御するための手段が形成される
ことを特徴とする。
【0009】また、本発明はフィルターの周波数応答を
調整する方法にも関する。この方法は、該共振器構造の
前記短絡手段に生成される電流を変化させることにより
周波数応答を調整することを特徴とする。
【0010】本発明の作用は、表面電流に引き起こされ
た変化が共振器構造の誘導特性を変化させ、またその逆
の現象も起こるという事実に基づいている。
【0011】従って、フィルター構造の底部メッキのパ
ターン付けを通して、特に共振器に結合されているグラ
ンドに対する実効直列インダクタンスを決定する種々の
波形に特有の表面電流の流れに影響を及ぼすことが可能
である。この直列インダクタンスは共振器の共振周波数
と共振器同士の間の結合とを調整する。メッキのパター
ン付けを通して、共振器の内部導体同士の間の直列イン
ダクタンスの総計に影響を及ぼすことができ、これによ
り主として共振器同士の間の結合を調節する。
【0012】広く行われている実務慣行によれば、フィ
ルター構造の底或いは下面という用語は、実質的に直角
プリズムの形状を有するフレーム素子の、四分の一波長
共振器の短絡端に対応する面を指し、上面という用語は
四分の一波長共振器の開放端に対応する面を指すという
ことは当業者にとっては明らかなことであり、本発明は
フィルターの一定の使用位置や見る方向に限定されな
い。次に、好ましい実施例と添付図面とを参照して本発
明を詳しく説明する。
【0013】
【発明の実施の形態】図では、同じ要素は同じ参照番号
及び記号で特定されている。
【0014】本発明によれば、電導性材料で部分的にの
みメッキされる領域がフィルターの短絡端に形成され
る。前記メッキにより形成されるパターンにより、フィ
ルターの表面電流に影響が及び、それを通して、共振器
同士の結合と各共振器の特性周波数とに影響が及ぶとい
うことが本発明にとって重要なことである。メッキ自体
に加えて、メッキ以外の手段で該構造に付けられた電導
性材料を利用することもできる。
【0015】図3は、フィルター構造の下面にパターン
を形成するための、本発明の1つの方法を示す。各共振
器の内部導体は、ストライプ領域A1及びA2を通じて
該フィルター構造の端面のグランド電位と導電結合(ga
lvanic coupling)する。また、ストライプ領域A12は
領域A1及びA2を互いに結合させている。
【0016】この構造を図4の等価回路を通して説明す
ることができる。コイルL1及びL2は、ストライプ部
分A1及びA2によって共振器の中央導体と該構造のグ
ランド電位との間に生じる実効インダクタンスを表す。
コイルL12は、内部導体同士の間のストライプ部分A
12のインダクタンスを表す。
【0017】本発明により、下面は電導性メッキで完全
に又は部分的にメッキされる。所望の特性を得るため
に、必要に応じてそのメッキは除去又は付加される。例
えば共振器同士の結合に影響を及ぼすために、図3のパ
ターンのストライプ領域A12から材料を除去すること
により、共振器同士の間のインダクタンスを大きくする
ことができる。共振器の固有周波数を高めたい場合に
は、図3のように形成されたパターンのストライプ領域
A1及びA2に電導性材料を付加することにより、共振
器に結合されたグランドに対する実効直列インダクタン
スを減少させることができる。
【0018】図5は、ストライプ領域A12を狭めるこ
との、即ち等価回路に描かれているコイルL12のイン
ダクタンスを高めることの、フィルターの周波数応答
(挿入損失)に対する影響を示す。実線のカーブは図3
に示されているフィルターの初めの状態での応答を表し
ており、破線のカーブは領域A12が狭められた後の状
態を表す。このように狭めるほど誘導性結合の総量の減
少を狭めるけれども、容量性結合は殆ど一定に保たれ
る。この図が示すように、領域A12を狭めると共振器
同士の結合に明らかに影響が及ぶ。
【0019】図6は、ストライプ領域A1及びA2を広
げることの、即ち、等価回路に示されているコイルL1
及びL2のインダクタンスを減少させることの、フィル
ターの周波数応答に対する影響を示す。実線のカーブは
図3に示されているフィルターの初めの状態での応答を
表しており、破線のカーブは領域A1及びA2を広げた
後の状態を表す。これらの領域を広げるほど共振器同士
の間の誘導性結合の総量の減少を広げる。図から分かる
ように、部分A1及びA2を広げると共振周波数が高く
なる。
【0020】本発明により、初めに完全にメッキされて
いる面から一定のメッキ領域を除去することにより所望
の電気的特性を生じさせるストライプ領域を作ることが
できる。別の方法として、表面電流に影響を及ぼす特性
を既に持っているパターンメッキを作ることができる。
追加の調整を行いたい場合には、メッキを下面のメッキ
の一定の個所から除去したり、或いは所望の箇所にメッ
キを追加することができる。
【0021】図7は本発明の底面パターンの別の形を示
す。共振器の内部導体はストライプ領域を通して該フィ
ルター構造の端面に結合されている。該導体同士の間の
領域A5には電導性材料は無く、従って等価回路での共
振器同士の間のインダクタンス(図4のL12)は無
い。
【0022】上記の構造例では、共振器への入力結合及
び出力結合は容量性結合として実現されている。本発明
の構造の1つの利点は、入力信号及び出力信号を底面の
ストライプ領域に導電接点(a galvanic contact)で直
接接続させることにより入力結合及び出力結合を容易に
誘導的にも実現し得ることである。図8は1つの実施例
を示しており、この実施例では、共振器の内部導体を導
電結合(galvanic couplings)で該フィルター構造のグ
ランド電位に結合させるストライプ領域A1及びA2は
開放延長部A3及びA4を備えており、ここでフィルタ
ーポートIN及びOUTを導電結合で直接結合させるこ
とができる。この構造の等価回路が図9に示されてお
り、そのコイルL3及びL4はストライプ領域A3及び
A4の実効直列インダクタンスを表す。
【0023】図10は共振器構造の他の好ましい底面パ
ターンの例を示す。第1の例では共振器同士の間に直接
の接触はなく、共振器の下端がフィルター構造の側面に
電気的に接続されている。第2の例は図3に示されてい
るものと似ているけれども、この例の第2共振器は、フ
ィルター構造の端面との接点の他に、フィルター構造の
側面との接点も有する。第3の例では、フィルター構造
の一方の側面と平行な非電導性領域を有するパターンが
描かれており、共振器はフィルター構造の3つの側面の
みと電気的に接続されている。
【0024】本発明の誘電体フィルターは1つの誘電体
素子で構成できるものであり、本発明のパターンは完全
にその素子の面上にある。本発明の誘電体フィルター
は、誘電体素子と、電導性材料のパターンの付された板
との組み合わせであってもよく、その素子と板とのパタ
ーンは互いに電気的に接続され、本発明のパターンは部
分的に又は完全にその板の面上にあってもよい。
【0025】以上の記述においては誘電体フィルター構
造を説明したけれども、ストリップライン型、螺旋型、
或いは同軸型の共振器構造のような他の共振器構造で、
即ち少なくともその一端が短絡されている他の共振器構
造で実現されるフィルターにも本発明を適用し得ること
は当業者にとっては明らかなことであり、その短絡され
ている端部に生成される表面電流に本発明により影響が
及ぶ。
【0026】本発明により、従来技術より一層多目的に
使用できるフィルター構造を実現することができる。後
に種々の目的のために調整することのできる基本モデル
を本発明により作ることができるので、本発明は連続生
産に適用可能であって、共振器フィルターの連続生産を
容易にする。また、本発明によれば安定した同調を行う
ことが可能となる。振動や衝撃などにより動く可能性の
ある独立の同調手段は同調のために使用されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるセラミック共振器の基本構造を
示す図である。
【図2】この種の基本構造の電気的等価回路を示す図で
ある。
【図3】本発明による基本構造の例を示す図である。
【図4】この種の基本構造の電気的等価回路を示す図で
ある。
【図5】この種の構造の周波数応答と、パターンの1部
分を変更したときの周波数応答の変化とを示す図であ
る。
【図6】この種の構造の周波数応答と、パターンの他の
1部分を変更したときの周波数応答の変化とを示す図で
ある。
【図7】共振器同士の下端間に直接結合の無い、本発明
の基本構造の1つの形を示す図である。
【図8】本発明による基本構造の1つの形を示す図であ
り、このフィルターの入力及び出力の結合は容量性結合
の代わりに誘導性結合として実現されている。
【図9】図8の構造の電気的等価回路を示す図である。
【図10】本発明による構造の実現可能な他の幾つかの
形を例示する図である。
【符号の説明】
A1,A2,A12,A3,A4…ストライプ領域 A5…非電導性領域 TL1,TL2…共振穴

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電導性の内部導体を形成する少なくとも
    2つの共振器と、電導性材料の外部導体とを有する無線
    周波数フィルターにおいて、該フィルターの内部導体は
    少なくとも1端において該外部導体に短絡されており、
    少なくとも該フィルターの内部導体の短絡されている1
    端に、該内部導体及び該外部導体の間の電流を制御する
    ための手段が形成されていることを特徴とする無線周波
    数フィルター。
  2. 【請求項2】 前記の短絡されている端部の電流の該制
    御手段は、該内部導体の短絡回路を形成する電導性材料
    にパターンを形成することによって形成されることを特
    徴とする、請求項1に記載のフィルター。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、該フィルターの内部導
    体同士の間にインダクタンスを形成するストライプ領域
    (A12)を形成することを特徴とする、請求項2に記
    載のフィルター。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、該フィルターの内部導
    体同士の間の領域に非電導性領域(A5)を形成するこ
    とを特徴とする、請求項2に記載のフィルター。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、該共振器構造の該外部
    導体を形成する2つ又は3つの側面の電導性メッキと接
    触していることを特徴とする、請求項2に記載のフィル
    ター。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、該共振器構造の該外部
    導体を形成する側面のうちの1つに平行な非電導性領域
    を形成することを特徴とする、請求項2に記載のフィル
    ター。
  7. 【請求項7】 前記の短絡されている端部の電流の前記
    制御手段は、該内部導体の短絡回路を形成する電導性材
    料を整形することにより形成されることを特徴とする、
    請求項1に記載のフィルター。
  8. 【請求項8】 前記内部導体は、四分の一波長共振器構
    造を形成するために1端においてのみ短絡されているこ
    とを特徴とする、請求項2又は7に記載のフィルター。
  9. 【請求項9】 前記内部導体は、半波長共振器構造を形
    成するために両端で短絡されていることを特徴とする、
    請求項2又は7に記載のフィルター。
  10. 【請求項10】 前記電流制御手段は、該共振器の端部
    を短絡する2つの手段のうちの一方のみにそれぞれ形成
    される各共振器のための制御手段であることを特徴とす
    る、請求項9に記載のフィルター。
  11. 【請求項11】 該電流制御手段は、該共振器の端部を
    短絡する該手段の両方にそれぞれ形成される各共振器の
    ための制御手段であることを特徴とする、請求項9に記
    載のフィルター。
  12. 【請求項12】 該フィルターの入出力信号は、誘導性
    入出力を該フィルターに配置するために前記電流制御手
    段の幾つかと電気的に結合されることを特徴とする、請
    求項8乃至11のうちのいずれか1項に記載のフィルタ
    ー。
  13. 【請求項13】 該フィルターはセラミックフィルター
    の基本構造を有することを特徴とする、請求項8乃至1
    2のうちのいずれか1項に記載のフィルター。
  14. 【請求項14】 該電流制御手段は、該フィルターを形
    成する誘電体素子の面上にあることを特徴とする、請求
    項13に記載のフィルター。
  15. 【請求項15】 該電流制御手段は、共振穴と該誘電体
    素子の側面との間に導電接点を形成する別の板の上にあ
    ることを特徴とする、請求項13に記載のフィルター。
  16. 【請求項16】 該フィルターの共振器はストリップラ
    イン共振器構造に従って形成されることを特徴とする、
    請求項8乃至12のうちのいずれか1項に記載のフィル
    ター。
  17. 【請求項17】 該フィルターの共振器は螺旋共振器構
    造に従って形成されることを特徴とする、請求項8乃至
    12のうちのいずれか1項に記載のフィルター。
  18. 【請求項18】 該フィルターの共振器は同軸共振器構
    造に従って形成されることを特徴とする、請求項8乃至
    12のうちのいずれか1項に記載のフィルター。
  19. 【請求項19】 共振器構造を有する無線周波数フィル
    ターの周波数応答を調整する方法において、前記フィル
    ターは、電導性の内部導体を形成する少なくとも2つの
    共振器と、電導性材料から成る外部導体とを有し、該フ
    ィルターの内部導体は少なくともその1端において該外
    部導体に短絡されていて、該内部導体を該外部導体に短
    絡する部分に強い電流が生成されるようになっており、
    該共振器構造の前記短絡手段に生成される電流を変化さ
    せることにより周波数応答を調整することを特徴とする
    方法。
  20. 【請求項20】 該共振器構造の、該短絡用電気接点が
    形成されている面は電導性材料で完全に覆われており、
    該構造の電流は、前記電導性材料を選択的に除去するこ
    とによって変更されることを特徴とする、請求項19に
    記載の方法。
  21. 【請求項21】 該共振器構造の、該短絡用電気接点が
    形成されている面は電導性材料で部分的に覆われてお
    り、該構造の電流は、前記電導性材料を選択的に除去す
    ることによって変更されることを特徴とする、請求項1
    9に記載の方法。
  22. 【請求項22】 該共振器構造の、該短絡用電気接点が
    形成されている面は電導性材料で部分的に覆われてお
    り、該構造の電流は、前記電導性材料を選択的に付加す
    ることによって変更されることを特徴とする、請求項1
    9に記載の方法。
  23. 【請求項23】 該面を前記の様に部分的に覆うことに
    より所望のパターンが前記面に形成され、前記パターン
    は前記電導性材料を除去することにより微調整されるこ
    とを特徴とする、請求項21又は22に記載の方法。
  24. 【請求項24】 該面を前記の様に部分的に覆うことに
    より所望のパターンが前記面に形成され、前記パターン
    は前記電導性材料を付加することにより微調整されるこ
    とを特徴とする、請求項21又は22に記載の方法。
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