JPH1065401A - 帯域通過フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集中定数のキャパシタやインダクタを付加し
たり、複雑な形状、構造を付加することなく複数の共振
器相互を結合させ、構造の簡素化、小型化、生産性の向
上を図る。 【解決手段】 一端を開放、他端を接地した複数の共振
器１，２，３，４，５を、接地点がある面７を共有する
ように結合させた帯域通過フィルタであって、前記複数
の共振器１，２，３，４，５の開放端の点数よりも接地
点の点数を少なく構成して、隣り合う共振器同士を結合
させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、その他
移動体通信機器等に使用される高周波（マイクロ波帯
等）の帯域通過フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高周波帯域通過フィルタは、通常
所定長ラインを誘電体上又は中に形成した共振器を複数
組み合わせて構成されている。複数の共振器の結合は、
(1)集中定数のキャパシタやインダクタで接続する構成
の他、(2)誘電体基板上（又は中）に所定長ラインで形
成された共振器を複数有するコムライン型フィルタの場
合、開放端側にキャパシタパターンを付加することによ
り電磁界分布のバランスを意図的に崩し磁界により結合
させる構成、(3)略直方体の誘電体ブロックの一面から
対向面に向けて貫通した複数の貫通孔を形成して前記一
面を除く側面と貫通孔内部をメタライズし、メタライズ
した貫通孔からなるそれぞれの貫通導電部を共振器と
し、共振器の付加構造や、隣り合う共振器の略中央部付
近に誘電体ブロックコーナー部分を含む溝等を設置する
ことにより電磁界結合分布のバランスを意図的に崩し電
界又は磁界により結合させる構成等が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の共
振器の結合構造には、次のような解決すべき課題があっ
た。

【０００４】(1)の場合、共振器の他に集中定数のキャ
パシタやインダクタを必要とする。このため、部品点数
が増えると共に取り付けの手間を要するのでコスト高と
なり、また小型化の点でも不利である。

【０００５】(2)の場合、共振器にキャパシタ形成用の
パターン等を付加する必要があるため、フィルタの小型
化が困難である。

【０００６】(3)の場合、隣り合う共振器の間を横切る
溝を誘電体ブロックに設置したり、隣り合う共振器間の
誘電体ブロックの側面に溝を設置したり、或いは共振器
の開放端側に何らかのキャパシタを形成する構造を付加
する等の複雑な形状を構成する必要がある。

【０００７】なお、本出願人提案になる実公平７−４４
０８４号の誘電体フィルタは、誘電体ブロックに複数形
成された貫通導電部の短絡端側の前記誘電体ブロック端
面に各貫通導電部同士を接続するメタライズされた凹溝
を形成する構造を開示している。しかし、実公平７−４
４０８４号の誘電体フィルタでは、全ての貫通導電部同
士を凹溝で接続しなければならない。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑み、集中定数のキ
ャパシタやインダクタを付加したり、複雑な形状、構造
を付加することなく複数の共振器相互を結合させること
が可能で、構造の簡素化、小型化、生産性の向上を図る
ことのできる帯域通過フィルタを提供することを目的と
する。

【０００９】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、一端を開放、他端を接地した複数の共振
器を、接地点がある面を共有するように結合させた帯域
通過フィルタにおいて、前記複数の共振器の開放端の点
数よりも接地点の点数を少なく構成している。

【００１１】上記帯域通過フィルタにおいて、前記複数
の共振器が基本的にストリップライン又はマイクロスト
リップラインで形成されていてもよい。或いは、前記複
数の共振器が基本的に略直方体の誘電体ブロックの一面
から対向面に向けて貫通した複数の貫通導電部により形
成されていてもよい。

【００１２】本発明の原理説明を図１及び図２を用いて
行う。図１の帯域通過フィルタは、一端を開放、他端を
接地した複数の共振器１，２，３，４，５を誘電体基板
６上に形成し、それらの共振器１，２，３，４，５を接
地点がある面７を共有するように（コムライン型に）結
合させ、前記複数の共振器１，２，３，４，５の開放端
の点数よりも接地点の点数を少なく構成している（開放
端の点数５、接地点の点数３）。このような構成とする
と、共振器相互の電磁界分布のイーブン（even）モード
とオッド（odd）モードの均衡が崩れて共振器間に結合
を生じる。

【００１３】さらに詳しい説明を図２で行うと、図２
（ａ）に示すように、２つの平行線路が部分的に結合し
ている場合、対称面Ｓはイーブンモードに対して図２
（ｂ）の如く磁界壁（磁力線が直交する平面）となり、
オッドモードに対し図２（ｃ）の如く電界壁（電気力線
が直交する平面）である。つまり、イーブンモードでは
２つの平行線路の結合部分は対称面Ｓで見掛け上開放端
とみなすことができるのに対し、オッドモードでは２つ
の平行線路の結合部分は対称面Ｓで見掛け上短絡端とな
り、イーブンモードとオッドモードの各々の共振角周波
数ωeとωoは異なる値を取り、その関係はωe＜ωoであ
る。同様に、図１の共振器の結合構造に相当する２つの
平行線路の開放端の点数を２、接地点の点数を１とした
図２（ｄ）の場合も、対称面Ｓはイーブンモードに対し
て図２（ｅ）の如く磁界壁で、オッドモードに対し図２
（ｆ）の如く電界壁となり、やはりωe＜ωoとなる。図
２（ｄ）の場合、平行線路は図２（ｅ）のように領域Ａ
に相当する特性インピーダンスＺc1の線路と領域Ｂに相
当する特性インピーダンスＺc2の線路とを直列に接続し
たものと考えられ、特性インピーダンスＺc1とＺc2の合
成値は、領域ＡとＢの不連続により生じる等価インダク
タンスに相当すると同様に考えることができる。

【００１４】また、図１の共振器２，５及び共振器３，
５についても互いのωoが異なるため共振器間に結合を
生じる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る帯域通過フィ
ルタの実施の形態を図面に従って説明する。

【００１６】図３は本発明の第１の実施の形態であっ
て、複数の共振器をマイクロストリップラインで形成し
た帯域通過フィルタを示している。この図において、１
０は誘電体基板であり、この上にマイクロストリップラ
インで形成された３本の共振器１１，１２，１３が設け
られており、共振器１２，１３については接地端が共通
に形成されている。誘電体基板１０の裏面には全面接地
導体パターン（グランドパターン）１４が設けられ、各
共振器の接地側となる誘電体基板１０の一側面（各共振
器の接地点がある面）１５にも接地導体パターン（グラ
ンドパターン）１６が全面接地導体パターン１４と連続
して形成されている。入出力の取り出しは、とくに問わ
ないが、ここでは一般的なタップライン方式を採用して
いる。すなわち、タップ入出力ラインパターン１７，１
８が、誘電体基板１０の外縁から両端に位置する共振器
１１，１３の開放端寄り位置にそれぞれ接続している。

【００１７】この第１の実施の形態において、３本の共
振器１１，１２，１３は一端が開放、他端が接地されて
おり、接地点がある誘電体基板１０の一側面１５を共有
したコムライン型の帯域通過フィルタであり、隣り合う
２本の共振器１２，１３ついては接地端が共通に形成さ
れているため、開放端は３点に対して接地点は２点とな
っている。共振器１２，１３については、接地端共通で
あるため図１、図２の所で説明した原理により結合して
いる。共振器１１，１２についても同様に共振器１２側
のイーブン、オッド各モードのインピーダンスが共振器
１１側（基本的構造の共振器のインピーダンス）と異な
るため結合を生じる。各共振器の長さはライン幅にもよ
るが、わずかに異なりこの第１の実施の形態では （共振器１１の長さ）＜（共振器１３の長さ）＜（共振
器１２の長さ） である。

【００１８】この第１の実施の形態によれば、一端を開
放、他端を接地したマイクロストリップラインによる共
振器１１，１２，１３を、接地点がある面１５を共有す
るように（コムライン型に）結合させ、共振器１１，１
２，１３の開放端の点数（３点）よりも接地点の点数
（２点）を少なく構成して各共振器間の結合をとってい
るため、集中定数のキャパシタやインダクタを付加した
り、キャパシタ形成用のパターン等を付加する必要がな
く、部品点数の削減、構成の簡素化、小型化、コスト低
減を図ることができ、さらに生産性の向上を図ることも
できる。

【００１９】図４は本発明の第２の実施の形態であっ
て、前述の第１の実施の形態と同様に複数の共振器をマ
イクロストリップラインで形成した帯域通過フィルタを
示している。但し、入出力結合をループタイプに変更し
ている。この図において、１０は誘電体基板であり、こ
の上にマイクロストリップラインで形成された２本の共
振器２１，２２が設けられており、かつ接地端が共通に
形成されている。ここで、入出力の取り出しのために、
ループ入出力ラインパターン２３，２４が、誘電体基板
１０の外縁から共振器２１，２２の近傍位置にそれぞれ
延在するように形成されている。なお、その他の構成は
前述の第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部
分に同一符号を付して説明を省略した。

【００２０】この第２の実施の形態において、２本の共
振器２１，２２は一端が開放、他端が共通に接地されて
おり、接地点がある誘電体基板１０の一側面１５を共有
したコムライン型の帯域通過フィルタであり、隣り合う
２本の共振器２１，２２は接地端が共通に形成されてい
るため、開放端は２点に対して接地点は１点となってい
る。従って、図１、図２の所で説明した原理により結合
している。

【００２１】図５は本発明の第３の実施の形態であっ
て、トリプレートタイプのストリップラインフィルタを
示している。この場合、２枚の誘電体基板１０Ａ，１０
Ｂの外側面に全面接地導体パターン（グランドパター
ン）１４をそれぞれ設け、相互に重ね合わされた基板１
０Ａ，１０Ｂのいずれかの内側面に３本の導電パターン
を形成することでストリップラインによる３本の共振器
１１Ａ，１２Ａ，１３Ａが形成されている。また、各共
振器の接地側となる誘電体基板１０Ａ，１０Ｂの一側面
（各共振器の接地点がある面）１５にも接地導体パター
ン（グランドパターン）１６が全面接地導体パターン１
４と連続して形成されている。なお、その他の構成は前
述の第１の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分
に同一符号を付して説明を省略した。

【００２２】この第３の実施の形態においても、ストリ
ップラインによる３本の共振器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ
は一端が開放、他端が接地されており、接地点がある誘
電体基板１０Ａ，１０Ｂの一側面１５を共有したコムラ
イン型の帯域通過フィルタであり、隣り合う２本の共振
器１２Ａ，１３Ａついては接地端が共通に形成されてい
るため、開放端は３点に対して接地点は２点となってい
る。従って、前述した第１の実施の形態と同様の原理で
各共振器間の結合を得ることができる。

【００２３】図６は本発明の第４の実施の形態であっ
て、誘電体ブロックに設けた複数の貫通導電部で複数の
共振器を形成した帯域通過フィルタを示している。この
図において、略直方体の誘電体ブロック３０の一面から
対向面に向けて貫通した５個の貫通孔３１ａ，３２ａ，
３３ａ，３４ａ，３５ａを穿孔して開放端面となる前記
一面を除く側面３６と各貫通孔内部をメタライズして導
電膜３７，３８をそれぞれ形成し、導電膜３８を形成し
た貫通孔３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａから
なるそれぞれの貫通導電部で共振器３１，３２，３３，
３４，３５を構成している。但し、共振器３１，３２の
短絡端側はそれぞれの貫通導電部の共通部５０となって
いると共に、共振器３３，３４の短絡端側はそれぞれの
貫通導電部の共通部５１となっている。これらの共通部
５０，５１は誘電体ブロック３０の短絡端面３９に形成
された凹部５２の内面に導電膜をメタライズすることで
形成されており、共通部５０，５１は短絡端面３９の導
電膜３７に接続している。

【００２４】この第４の実施の形態において、５個の共
振器３１，３２，３３，３４，３５は一端が開放、他端
が接地されており、接地点がある誘電体ブロック３０の
短絡端面３９を共有したコムライン型の帯域通過フィル
タであり、隣り合う２個の共振器３１，３２及び同じく
隣り合う２個の共振器３３，３４については接地端がそ
れぞれ共通に形成されているため、開放端は５点に対し
て接地点は３点となっている。隣り合う２個の共振器３
１，３２及び共振器３３，３４については接地端が共通
に形成されており、図１、図２の所で説明した原理によ
り結合している。

【００２５】なお、本出願人提案の実公平７−４４０８
４号の誘電体フィルタでは、個々の共振器の回りを周回
するオッドモードの磁界を遮断することを目的として全
ての貫通導電部同士を凹溝で接続していた。しかし、本
発明を為すに当たって、本発明者等は、結合させたい２
つの共振器のイーブンモードとオッドモードの角周波数
に適当な差異を設定することで所要の結合が得られるこ
とを見いだした。従って、共振器３２，３５及び３３，
３５間には共通部は設けられていないが、イーブンモー
ドとオッドモードの共振角周波数に適当な差異を設定す
ることで所要の結合が得られる。

【００２６】入出力結合については特に図示していない
が、キャパシタカップリング等が一般的である。また、
各共振器の周波数設定手段についても特に図示していな
いが貫通孔の径を異ならせる等の方法がある。

【００２７】この第４の実施の形態によれば、一端を開
放、他端を接地した貫通導電部による共振器３１，３
２，３３，３４，３５を接地点がある誘電体ブロック３
０の短絡端面３９を共有するように（コムライン型に）
結合させ、共振器３１，３２，３３，３４，３５の開放
端の点数（５点）よりも接地点の点数（３点）を少なく
構成して各共振器間の結合をとっているため、集中定数
のキャパシタやインダクタを付加したり、キャパシタ形
成用のパターン等を付加したり、貫通導電部間の中央付
近に溝等を形成する必要がなく、複数の貫通導電部が短
絡端面付近で共通になるだけの形状で済む。従って、部
品点数の削減、構成の簡素化を図ることができるととも
に、誘電体ブロック３０の強度を損なうことがなく、ま
た誘電体ブロック成型用の金型が作り易く、そのため成
型バラツキを少なくして製品の歩留まり向上及び生産性
の向上を図ることができる。

【００２８】図７は本発明の第５の実施の形態であっ
て、誘電体ブロックに設けた複数の貫通導電部で複数の
共振器を形成した帯域通過フィルタを示している。この
図において、略直方体の誘電体ブロック４０の一面から
対向面に向けて貫通した３個の貫通孔４１ａ，４２ａ，
４３ａを穿孔して開放端面となる前記一面を除く側面４
５と各貫通孔内部をメタライズして導電膜４６，４７を
それぞれ形成し、導電膜４７を形成した貫通孔４１ａ，
４２ａ，４３ａからなるそれぞれの貫通導電部で共振器
４１，４２，４３を構成している。但し、共振器４２，
４３の短絡端側はそれぞれの貫通導電部の共通部５０と
なっている。共通部５０は誘電体ブロック４０の短絡端
面４８に形成された凹部５２の内面に導電膜をメタライ
ズすることで形成されており、共通部５０は短絡端面４
８の導電膜４６に接続している。

【００２９】この場合、３個の共振器４１，４２，４３
は一端が開放、他端が接地されており、接地点がある誘
電体ブロック４０の短絡端面４８を共有したコムライン
型の帯域通過フィルタであり、隣り合う２個の共振器４
２，４３については接地端が共通に形成されているた
め、開放端は３点に対して接地点は２点となっている。
そして、隣り合う２個の共振器４２，４３については接
地端が共通に形成されており、図１、図２の所で説明し
た原理により結合している。また、共振器４１，４２に
ついても共振器４２側のイーブン、オッド各モードのイ
ンピーダンスが共振器４１側（基本的構造の共振器のイ
ンピーダンス）と異なるため結合を生じる。

【００３０】図８は本発明の第６の実施の形態であっ
て、誘電体ブロックに設けた複数の貫通導電部で複数の
共振器を形成した帯域通過フィルタを示している。この
図において、略直方体の誘電体ブロック５０の一面から
対向面に向けて貫通した７個の貫通孔５１ａ，５２ａ，
５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａを穿孔して開
放端面となる前記一面を除く側面６５と各貫通孔内部を
メタライズして導電膜６６，６７をそれぞれ形成し、導
電膜６７を形成した貫通孔５１ａ，５２ａ，５３ａ，５
４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａからなるそれぞれの貫通
導電部で共振器５１，５２，５３，５４，５５，５６，
５７を構成している。但し、共振器５１，５２，５３の
短絡端側はそれぞれの貫通導電部の共通部７０となって
いると共に、共振器５４，５５，５６の短絡端側はそれ
ぞれの貫通導電部の共通部７１となっている。また、各
共振器５１，５２，５３間の結合を良好とするために共
振器５１，５２間の共通部７０の深さと共振器５２，５
３間の深さに差異を設けている。これは、共振器５１と
共振器５２間及び共振器５２と共振器５３間においてフ
ィルタを形成するために必要とする結合強度が異なるた
めである。同様に、共振器５４，５５，５６間の結合を
良好とするために共振器５４，５５間の共通部７１の深
さと共振器５５，５６間の深さに差異を設けている。な
お、共通部７０，７１は誘電体ブロック５０の短絡端面
６８に形成された凹部７２，７３の内面に導電膜をメタ
ライズすることで形成されており、共通部７０，７１は
短絡端面６８の導電膜６６に接続している。

【００３１】この場合、７個の共振器５１，５２，５
３，５４，５５，５６，５７は一端が開放、他端が接地
されており、接地点がある誘電体ブロック５０の短絡端
面６８を共有したコムライン型の帯域通過フィルタであ
り、開放端７点に対して接地点は３点となっている。な
お、この場合の各共振器の結合の原理等は第４の実施の
形態と同様である。

【００３２】なお、本発明は、複数の共振器がコムライ
ン型に配列される帯域通過フィルタであれば、同様に適
用可能であり、例えば、図示していないが、特に誘電体
基板又はブロックを使用せず、密閉された金属の筺体の
中に複数の棒状の金属製共振器が配列された構成のフィ
ルタであってもよい。また、共振器の個数は、図示した
ものに限らず、２個以上の任意の個数の共振器を有する
フィルタに適用可能である。

【００３３】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯域通過
フィルタによれば、一端を開放、他端を接地した複数の
共振器を、接地点がある面を共有するように結合させた
コムライン型フィルタにおいて、前記複数の共振器の開
放端の点数よりも接地点の点数を少なく構成すること
で、各共振器間の適切な結合を得ており、集中定数のキ
ャパシタやインダクタを付加したり、複雑な形状、構造
を付加することなく複数の共振器相互を結合させること
が可能で、構造の簡素化、小型化、生産性の向上に寄与
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯域通過フィルタの構成を模式的に示
す平面図である。

【図２】本発明の原理をマイクロストリップラインフィ
ルタを例にとって模式的に示す説明図である。

【図３】本発明に係る帯域通過フィルタの第１の実施の
形態を示す斜視図である。

【図４】本発明に係る帯域通過フィルタの第２の実施の
形態を示す斜視図である。

【図５】本発明に係る帯域通過フィルタの第３の実施の
形態であって一部を破断して示す斜視図である。

【図６】本発明に係る帯域通過フィルタの第４の実施の
形態を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る帯域通過フィルタの第５の実施の
形態を示す斜視図である。

【図８】本発明に係る帯域通過フィルタの第６の実施の
形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５，１１，１１Ａ，１２，１２Ａ，１
３，１３Ａ，２１，２２，３１，３２，３３，３４，３
５，４１，４２，４３，５１，５２，５３，５４，５
６，５７ 共振器 ６，１０，１０Ａ，１０Ｂ 誘電体基板 １４，１６ 接地導体パターン １７，１８ タップ入出力ラインパターン ２３，２４ ループ入出力ラインパターン ３０，４０，５０ 誘電体ブロック ３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４
２ａ，４３ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５
ａ，５６ａ，５７ａ 貫通孔 ３７，３８，４６，４７，６６，６７ 導電膜 ３９，４８，６８ 短絡端面 ５０，５１，７０，７１ 共通部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 太郎 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端を開放、他端を接地した複数の共振
   器を、接地点がある面を共有するように結合させた帯域
   通過フィルタにおいて、前記複数の共振器の開放端の点
   数よりも接地点の点数を少なく構成したことを特徴とす
   る帯域通過フィルタ。
2. 【請求項２】 前記複数の共振器が基本的にストリップ
   ライン又はマイクロストリップラインで形成されている
   請求項１記載の帯域通過フィルタ。
3. 【請求項３】 前記複数の共振器が基本的に略直方体の
   誘電体ブロックの一面から対向面に向けて貫通した複数
   の貫通導電部により形成されている請求項１記載の帯域
   通過フィルタ。