JPH1098305A - 同軸形誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージ内に電子回路等と共に集積化され
る際の配置スペースの低減が図れる同軸形誘電体フィル
タを提供すること。 【解決手段】 この同軸形誘電体フィルタは、屈曲部10
を有する遮断導波管１と、上記屈曲部を挟んでその両側
の遮断導波管内に距離をおいて同軸上に配置された２つ
の同軸形誘電体共振器21、22と、一方の同軸形誘電体共
振器の入力側内導体内にポリテトラフルオロエチレンか
ら成るスリーブ31を介し一部を挿入して配置された棒状
の入力側アンテナ41と、他方の同軸形誘電体共振器の出
力側内導体内にスリーブ32を介し一部を挿入して配置さ
れた棒状の出力側アンテナ42とを具備することを特徴と
する。そして、この同軸形誘電体フィルタにおいては従
来の直線構造を有する遮断導波管に変えて屈曲部を有す
る遮断導波管が適用されているためフィルタにおける長
さ寸法の低減を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、準マ
イクロ波通信装置等に用いられる同軸形誘電体フィルタ
に係り、特に、パッケージ内に電子回路等と共に集積化
される際の配置スペースの低減が図れる同軸形誘電体フ
ィルタの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、同軸形誘電体共振器を用いる代
表的な誘電体フィルタの等価回路図であり、図８は、誘
電体フィルタの内、キャパシタを使った従来例に係る同
軸形誘電体フィルタの構造を示す平面図である。代表的
な同軸形誘電体フィルタでは、図７の等価回路図に示す
ように、入力側コネクタと同軸形誘電体共振器との間、
同軸形誘電体共振器の間（段間）、同軸形誘電体共振器
と出力側コネクタとの間の結合を得るためにキャパシタ
（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）（またはインダクタ）等の部品を
配置している。そして、従来例に係る同軸形誘電体フィ
ルタにおいて、キャパシタは、所望の結合を得るために
アルミナ等の基板上に厚膜印刷等の技術で形成され、図
８に示すようにコンデンサ（キャパシタ）接続リードを
用いて接続されている。尚、図８において符号ａは同軸
形誘電体共振器、ｂは入出力コンデンサ、ｃは段間コン
デンサ、ｄは遮断導波管の一部を構成する凹部形状の収
容部ｄ’が設けられた金属ケース、ｅは入力側コネク
タ、ｆは出力側コネクタ、ｇはコンデンサ接続リードを
それぞれ示している。

【０００３】ところで、誘電体フィルタにおいて通過帯
域幅の狭い同軸形誘電体フィルタを製作しようとした場
合、極めて微小容量のキャパシタが必要となる。そし
て、アルミナ等の基板を使った上記結合方法では容量の
小さいキャパシタ等を実現することは構造上極めて困難
なため、通過帯域幅の狭い同軸形誘電体フィルタを大量
に生産できない欠点があった。

【０００４】そこで、本出願人は、キャパシタ等の部品
を用いない新規な結合方法を採用してその構造の簡略化
を図った同軸形誘電体フィルタを既に提案している（特
開平８−８８５０４号公報参照）。

【０００５】すなわち、この同軸形誘電体フィルタは、
図９〜図１０に示すように金属ケースｄに設けられた収
容部ｄ’とこの収容部ｄ’の開放側を閉じる金属蓋ｄ”
とで構成される直線状の遮断導波管と、この遮断導波管
内に距離をおいて同軸上に配置された少なくとも２つの
同軸形誘電体共振器ａ、ａと、上記遮断導波管の入力側
に固定された入力側コネクタｅと、この入力側コネクタ
ｅに設けられ入力側に配置され同軸形誘電体共振器ａの
入力側内導体内に一部が挿入される棒状の入力側アンテ
ナｉと、上記遮断導波管の出力側に固定された出力側コ
ネクタｆと、この出力側コネクタｆに設けられ出力側に
配置され同軸形誘電体共振器ａの出力側内導体内に一部
が挿入される棒状の出力側アンテナｊとを具備すること
を特徴とするものであった。

【０００６】そして、この同軸形誘電体フィルタにおい
て図７で示すＣ１、Ｃ３に相当するキャパシタが持つ容
量は、入力側コネクタｅに設けられた棒状の入力側アン
テナｉを上記同軸形誘電体共振器ａの入力側内導体内に
挿入することによって、また、出力側コネクタｆに設け
られた棒状の出力側アンテナｊを上記同軸形誘電体共振
器ａの出力側内導体内に挿入することによって、それぞ
れ得られる。また、これ等の容量は、上記同軸形誘電体
共振器ａ、ａの内導体内に挿入する棒状の入力側アンテ
ナｉ及び出力側アンテナｊの挿入量を変化させることに
より、同軸形誘電体共振器ａ、ａの内導体と各アンテナ
ｉ、ｊとの対向する面積が変化するため変えることがで
きる。このため、各同軸形誘電体共振器ａ、ａの内導体
内に挿入する棒状の入力側アンテナｉ及び出力側アンテ
ナｊの挿入量を変化させることによりキャパシタＣ１、
Ｃ３を調整することが可能となる。

【０００７】また、図７で示すＣ２に相当するキャパシ
タは、同軸形誘電体共振器ａ、ａを遮断導波管内に配置
する際、同軸形誘電体共振器ａ、ａの相対する側の開放
面間の距離を開けることで与えることができる。そし
て、結合量は、遮断導波管内で同軸形誘電体共振器ａ、
ａの間隔を広げていくことにより指数関数的に減衰して
いき、相対する同軸形誘電体共振器ａ、ａの間隔を変化
させることで同軸形誘電体共振器ａ、ａ間のキャパシタ
Ｃ２を調整することができる。

【０００８】この様に、本出願人が開発した同軸形誘電
体フィルタによれば、キャパシタ等の部品を用いない新
規な結合方法が採用されているためフィルタの構造を簡
略化でき、部品点数の低減も図れることから狭帯域の同
軸形誘電体フィルタを簡便かつ安価に製造できる利点を
有するものであった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人が
開発した同軸形誘電体フィルタにおいては上述した利点
を有する反面、直線状の遮断導波管内に少なくとも２つ
の同軸形誘電体共振器ａ、ａと、棒状の入力側アンテナ
ｉ並びに出力側アンテナｊ等を配置する構造になってい
るためその長さ寸法が必然的に長くなり、同軸形誘電体
フィルタの小型化を図る上において一定の限界を有して
いた。

【００１０】このため、上述した通信装置等の構成部品
として、例えば電子回路等と共にパッケージ内に集積化
させて装置に搭載させる際、同軸形誘電体フィルタの配
置スペースに起因してその小型化が図れない問題点を有
していた。

【００１１】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、パッケージ内に電
子回路等と共に集積化される際の配置スペースの低減が
図れる同軸形誘電体フィルタを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
課題を解決するため、従来の遮断導波管に屈曲部を設け
その長さ寸法の低減を図ると共にその適用を試みた。す
なわち、屈曲部を有する遮断導波管内に上述した同軸形
誘電体共振器と棒状の入力側アンテナ並びに出力側アン
テナ等を配置して同様の同軸形誘電体フィルタを試作し
その機能を詳細に調べたところ、遮断導波管に屈曲部を
有するこの同軸形誘電体フィルタにおいては、当初の予
想に反して直線構造を有する従来の同軸形誘電体フィル
タと同様に機能し得ることを見出した。本発明はこの様
な技術的発見に基づき完成されたものである。

【００１３】すなわち、請求項１に係る発明は、所定の
周波数のみを通過させる同軸形誘電体フィルタを前提と
し、屈曲部を有する遮断導波管と、上記屈曲部を挟んで
その両側の遮断導波管内に距離をおいて同軸上に配置さ
れた少なくとも２つの同軸形誘電体共振器と、一方の同
軸形誘電体共振器の入力側内導体内に低損失誘電体材料
から成る固定部材を介し一部を挿入して配置された棒状
の入力側アンテナと、他方の同軸形誘電体共振器の出力
側内導体内に低損失誘電体材料から成る固定部材を介し
一部を挿入して配置された棒状の出力側アンテナとを具
備することを特徴とする。

【００１４】この請求項１記載の発明に係る同軸形誘電
体フィルタによれば、直線構造を有する従来の同軸形誘
電体フィルタと同様、遮断導波管内に少なくとも２つの
同軸形誘電体共振器と棒状の入力側アンテナ並びに出力
側アンテナが配置されているため、一方の同軸形誘電体
共振器の入力側内導体内に挿入される入力側アンテナ及
び他方の同軸形誘電体共振器の出力側内導体内に挿入さ
れる出力側アンテナの各挿入量と、相対する同軸形誘電
体共振器の間隔を適宜調整することにより所定の周波数
のみを通過させる同軸形誘電体フィルタとして機能させ
ることができると共に、直線構造の遮断導波管に変えて
屈曲部を有する遮断導波管が適用されているためフィル
タの長さ寸法の低減を図ることも可能となる。

【００１５】尚、この同軸形誘電体フィルタにおいては
屈曲部を有する遮断導波管が適用されているため、上記
遮断導波管の屈曲部における外周側の伝搬路長が内周側
の伝搬路長より長くなる。このため、上記屈曲部の屈曲
角が小さくなるにつれて外周側と内周側の伝搬路長の差
が大きくなり、これに伴い屈曲部外周側と内周側とで伝
搬される電磁波の減衰量に差異が生ずるため、直線構造
の同軸形誘電体フィルタに較べフィルタとしての特性が
若干低下してしまう場合がある。請求項２に係る発明は
この様な弊害を防止する発明に関する。

【００１６】すなわち、請求項２に係る発明は、請求項
１記載の発明に係る同軸形誘電体フィルタを前提とし、
上記遮断導波管の屈曲部における断面構造について、屈
曲部外周側の断面寸法が内周側の断面寸法より大きくな
るように設定されていることを特徴とするものである。

【００１７】そして、請求項２記載の発明に係る同軸形
誘電体フィルタによれば、屈曲部外周側の断面寸法が内
周側の断面寸法より大きいため、屈曲部外周側における
電磁波の減衰量が屈曲部内周側における電磁波の減衰量
より小さく設定することが可能となる。これは、遮断導
波管内における電磁波の減衰量は遮断導波管の断面寸法
が大きいほど小さいからである。

【００１８】従って、屈曲部外周側の断面寸法を内周側
の断面寸法より大きく設定することにより、上記屈曲部
外周側と内周側の電磁波における減衰量の差異を補正す
ることが可能となる。

【００１９】尚、上記遮断導波管の屈曲部における断面
構造について屈曲部外周側の断面寸法を内周側の断面寸
法より大きく設定する方法としては、例えば、遮断導波
管が上述したように金属ケースに設けられた凹部形状の
収容部とこの収容部の開放側を閉じる金属蓋等で構成さ
れる場合には、この金属蓋の厚み寸法を適宜設定して上
記屈曲部における外周側断面の高さ寸法を内周側断面の
高さ寸法より大きくなるように調整する方法が挙げられ
る。

【００２０】また、凹部形状の収容部を有する金属ケー
スについては、ジュラルミン等厚手の金属体を切削加工
してこれを構成してもよいし、０．８ｍｍ程度の厚みを
有する鋼板若しくは表面に銀メッキ等を施した鋼板を折
曲げ加工してこれを構成してもよい。また、ＡＢＳ樹
脂、アクリルニトリル樹脂、ブタジエン樹脂、スチロー
ル樹脂等をケース形状に射出成型させて得られたプラス
チック素材の表面にニッケルの下地メッキを施し、表面
仕上げとして銀メッキ等の金属メッキ加工した樹脂製の
ケースにて上記金属ケースを構成してもよい。

【００２１】また、棒状の入力側並びに出力側アンテナ
の一部を同軸形誘電体共振器の内導体内に挿入させかつ
固定して配置させる低損失誘電体材料から成る上記固定
部材としては、略円盤形状の鍔部と、この中央から外方
へ突出しかつ同軸形誘電体共振器の内導体内に嵌合され
る凸状部と、上記鍔部の中心部位に設けられかつ鍔部と
凸状部を貫通するアンテナ導入孔とでその主要部が構成
されるポリテトラフルオロエチレン等フッ素樹脂から成
るスリーブが例示される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】この同軸形誘電体フィルタは、図１（Ａ）
〜（Ｂ）に示すように屈曲部１０を有する遮断導波管１
と、上記屈曲部１０を挟んでその両側の遮断導波管１内
に距離をおいて同軸上に配置されかつその両端側が電気
的に開放されている２つの同軸形誘電体共振器（１／２
波長型共振器）２１、２２と、一方の同軸形誘電体共振
器２１の入力側内導体内に嵌合されたポリテトラフルオ
ロエチレンから成るスリーブ３１と、このスリーブ３１
を介して上記同軸形誘電体共振器２１の入力側内導体内
に一部を挿入して配置された棒状の入力側アンテナ４１
と、他方の同軸形誘電体共振器２２の出力側内導体内に
嵌合されたポリテトラフルオロエチレンから成るスリー
ブ３２と、このスリーブ３２を介して上記同軸形誘電体
共振器２２の出力側内導体内に一部を挿入して配置され
た棒状の出力側アンテナ４２とでその主要部が構成され
ている。

【００２４】まず、上記遮断導波管１は、図２（Ａ）〜
（Ｂ）及び図３（Ａ）〜（Ｂ）に示すように板状のジュ
ラルミンを曲げ加工して得られた断面略コ字状で平面略
Ｌ字形状の金属ケース１１と、この金属ケース１１の上
側開放部を閉じる略Ｌ字形状のジュラルミン製金属蓋１
２とで構成されている。

【００２５】また、同軸形誘電体共振器（１／２波長型
共振器）２１、２２は、図４（Ｃ）と図４（Ｆ）に示す
ようにバリウム、チタン系の酸化物セラミックスで形成
された筒状本体２００と、この筒状本体２００の内周面
と外周面に設けられた厚膜銀ペーストから成る導電層
（内周面に設けられた導電層を内導体と称する）とでそ
の主要部が構成され、かつ、上述したようにその両端側
は電気的に開放されている。

【００２６】また、ポリテトラフルオロエチレンから成
る上記スリーブ３１、３２は、図４（Ａ）と図４（Ｄ）
に示すように略円盤形状の鍔部３０１と、この中央から
外方へ突出する断面円形状の凸状部３０２と、上記鍔部
３０１の中心部位に設けられかつ鍔部３０１と凸状部３
０２を貫通するアンテナ導入孔３０３とでその主要部が
構成され、かつ、上記同軸形誘電体共振器（１／２波長
型共振器）２１、２２の入力側内導体及び出力側内導体
内に各凸状部３０２をそれぞれ嵌合させて固定配置され
ている。また、これ等スリーブ３１、３２を介して同軸
形誘電体共振器（１／２波長型共振器）２１、２２の各
内導体内に入力側アンテナ４１と出力側アンテナ４２が
その一部を挿入して固定配置されている。尚、図４
（Ｂ）は入力側アンテナ４１と出力側アンテナ４２の平
面図、図４（Ｅ）はその正面図を示している。

【００２７】そして、この同軸形誘電体フィルタにおい
て、入力された信号は入力側アンテナ４１を通じ、入力
側に配置された同軸形誘電体共振器（１／２波長型共振
器）２１の内導体に容量結合されこの同軸形誘電体共振
器２１を励振させる。このとき、ポリテトラフルオロエ
チレンから成る上記スリーブ３１の作用により入力側ア
ンテナ４１と同軸形誘電体共振器２１の内導体との間隔
を一定に保つことが可能となる。次に、励振された同軸
形誘電体共振器２１の共振エネルギーは反対側の開放端
から出力側に配置された同軸形誘電体共振器（１／２波
長型共振器）２２に伝送され、かつ、出力側アンテナ４
２を介して出力される。

【００２８】この様にこの同軸形誘電体フィルタにおい
ては、入力側に配置された同軸形誘電体共振器２１の入
力側内導体内に挿入される入力側アンテナ４１及び出力
側に配置された同軸形誘電体共振器２２の出力側内導体
内に挿入される出力側アンテナ４２の各挿入量と、相対
する同軸形誘電体共振器２１、２２の間隔を適宜調整す
ることにより所定の周波数のみを通過させる誘電体フィ
ルタとして機能させることができると共に、直線構造の
遮断導波管に変えて屈曲部を有する遮断導波管１が適用
されているためフィルタにおける長さ寸法の低減をも図
ることが可能となる。

【００２９】従って、マイクロ波、準マイクロ波通信装
置等の構成部品として、例えば電子回路等と共にパッケ
ージ内に集積化して装置に搭載させる際、遮断導波管１
における屈曲部１０内周側のスペースに上記電子回路等
の部品を配置することによりデッドスペースを無くすこ
とが可能となり、上記構成部品の著しい小型化が図れる
利点を有する。

【００３０】尚、この同軸形誘電体フィルタにおいては
上記遮断導波管１の屈曲部１０における外周側の伝搬路
長が内周側の伝搬路長より必然的に長くなるため、屈曲
部１０外周側と内周側とで伝搬される電磁波の減衰量に
差異が生ずる。

【００３１】この現象を回避するためには、遮断導波管
１の一部を構成する上記金属蓋１２について、図６
（Ａ）〜（Ｅ）に示すようにその屈曲部外周側に対応し
た部位の厚み寸法α’が屈曲部内周側に対応した部位の
厚み寸法αより小さくなるように設定すればよい。この
様に設定した場合、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように遮
断導波管１における屈曲部１０外周側の断面寸法が内周
側の断面寸法より大きくなり、これにより屈曲部１０外
周側における電磁波の減衰量を屈曲部１０内周側におけ
る電磁波の減衰量より小さく設定できるため、上記屈曲
部１０外周側と内周側の電磁波における減衰量の差異を
補正することが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係る同軸形誘電体
フィルタによれば、直線構造を有する従来の同軸形誘電
体フィルタと同様、遮断導波管内に少なくとも２つの同
軸形誘電体共振器と棒状の入力側アンテナ並びに出力側
アンテナが配置されているため、一方の同軸形誘電体共
振器の入力側内導体内に挿入される入力側アンテナ及び
他方の同軸形誘電体共振器の出力側内導体内に挿入され
る出力側アンテナの各挿入量と、相対する同軸形誘電体
共振器の間隔を適宜調整することにより所定の周波数の
みを通過させる同軸形誘電体フィルタとして機能させる
ことができると共に、直線構造の遮断導波管に変えて屈
曲部を有する遮断導波管が適用されているためフィルタ
の長さ寸法の低減を図ることも可能となる。

【００３３】また、請求項２記載の発明に係る同軸形誘
電体フィルタによれば、屈曲部外周側の断面寸法が内周
側の断面寸法より大きいため、屈曲部外周側における電
磁波の減衰量を屈曲部内周側における電磁波の減衰量よ
り小さく設定することができ、これにより上記屈曲部外
周側と内周側の電磁波における減衰量の差異を補正する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明の実施の形態を示す同軸形
誘電体フィルタの除蓋した平面図、図１（Ｂ）は蓋が設
けられた上記同軸形誘電体フィルタの正面図。

【図２】図２（Ａ）は実施の形態を示す同軸形誘電体フ
ィルタの構成部材である金属ケースの平面図、図２
（Ｂ）は上記構成部材である金属蓋の平面図。

【図３】図３（Ａ）は図２（Ａ）の正面図、図３（Ｂ）
は図２（Ｂ）の正面図。

【図４】図４（Ａ）は実施の形態を示す同軸形誘電体フ
ィルタの構成部材であるスリーブの平面図、図４（Ｂ）
は上記構成部材のアンテナの平面図、図４（Ｃ）は上記
構成部材である同軸形誘電体共振器（１／２波長型共振
器）の平面図であり、図４（Ｄ）は図４（Ａ）の正面
図、図４（Ｅ）は図４（Ｂ）の正面図、図４（Ｆ）は図
４（Ｃ）の正面図。

【図５】図５（Ａ）は他の実施の形態を示す同軸形誘電
体フィルタの除蓋した平面図、図５（Ｂ）は蓋が設けら
れた上記同軸形誘電体フィルタの背面図、図５（Ｃ）は
図５（Ａ）の左側面図。

【図６】図６（Ａ）は他の実施の形態を示す同軸形誘電
体フィルタの構成部材である金属蓋の平面図、図６
（Ｂ）は図６（Ａ）の背面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）
の正面図、図６（Ｄ）は図６（Ａ）の左側面図、及び、
図６（Ｅ）は図６（Ａ）の右側面図。

【図７】同軸形誘電体共振器を用いる代表的な誘電体フ
ィルタの等価回路図。

【図８】誘電体フィルタの内、キャパシタを使った従来
の同軸形誘電体フィルタの除蓋した平面図。

【図９】キャパシタ等を用いない従来の同軸形誘電体フ
ィルタの除蓋した平面図。

【図１０】キャパシタ等を用いない従来の同軸形誘電体
フィルタの蓋を備えた正面図。

【符号の説明】

１ 遮断導波管 １０ 屈曲部 ２１ 同軸形誘電体共振器 ２２ 同軸形誘電体共振器 ３１ スリーブ ３２ スリーブ ４１ 入力側アンテナ ４２ 出力側アンテナ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の周波数のみを通過させる同軸形誘電
   体フィルタにおいて、 屈曲部を有する遮断導波管と、上記屈曲部を挟んでその
   両側の遮断導波管内に距離をおいて同軸上に配置された
   少なくとも２つの同軸形誘電体共振器と、一方の同軸形
   誘電体共振器の入力側内導体内に低損失誘電体材料から
   成る固定部材を介し一部を挿入して配置された棒状の入
   力側アンテナと、他方の同軸形誘電体共振器の出力側内
   導体内に低損失誘電体材料から成る固定部材を介し一部
   を挿入して配置された棒状の出力側アンテナとを具備す
   ることを特徴とする同軸形誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】上記遮断導波管の屈曲部における断面構造
   について、屈曲部外周側の断面寸法が内周側の断面寸法
   より大きくなるように設定されていることを特徴とする
   請求項１記載の同軸形誘電体フィルタ。