JPS6277703A - 誘電体フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上夏肌且分界 本発明は、複数の誘電体共振器を隣合うもの同士電磁的
に或いは結合素子を介して結合した構成の誘電体フィル
タに関し、殊に減衰域に極をもつバンドパスタイプの誘
電体フィルタの提案に関する。

従」蛭ｌ支逝 バンドパスフィルタにおいて、ユーザーサイドからは、
中心周波数から所定周波数離れたところの周波数での減
衰量が所定値以上あるといった条件でフィルタの注文を
受けることがある。この場合、空胴共振器及び誘電体共
振器を問わず、複数の共振器を隣接するもの同士電磁的
に結合或いは結合素子を介して結合した構成のフィルタ
において上記要求を満たすには、共振器の段数を増加す
るのも一方法であるが、共振器の段数を増やすことなく
上記要求を満たす方法として、１段以上の共振器をとば
してその前後の共振器同士を直接電磁的に結合する方法
がある。この方法によると、第１６図に実線で示すよう
に減衰域に極Ｐｉ、Ｐ２が発生してフィルタ特性が急し
ゅんになる。従って、この結果、中心周波数から所定周
波数離れたところの周波数での減衰量が所定値以上にな
って上記要求を満たすことができるのである。図中、破
線は共振器の段数が同じで極をもたないフィルタの周波
数特性を示す。

ところで、上記の如くフィルタ特性の減衰域に極をもた
せる（以下、有極化という。）技術は、空胴共振器フィ
ルタや半同軸フィルタにおいては既に知られ、実施され
ているが、誘電体フィルタにおいては未だ実施されてい
ないのが現状である。

が　゛　しよ′とする しかるに近時における誘電体共振器の普及に伴い、それ
を用いた誘電体フィルタにおいても有極化が要望され、
その開発が急務となっている。

°　るための 本発明はかかる要請に基づき提案されたものであり、複
数の誘電体共振器を隣合うもの同士電磁的に結合或いは
結合素子を介して結合した構成の誘電体フィルタにおい
て、少なくとも１個の誘電体共振器をとばしてその前後
に存する誘電体共振器を直接リアクタンス素子で接続し
たことを特徴としている。

実−隻一側 第１図は本発明の一実施例として、誘電体共振ブロック
で構成した誘電体フィルタを示し、１は酸化チタン系セ
ラミック誘電体等からなる誘電体ブロックで、該ブロッ
ク１の四側面には金属膜からなる外導体２が形成され、
誘電体ブロック１の中には適当間隔おきに貫通孔３・・
・が形成されている。この貫通孔３・・・の内面には金
属膜からなる内導体４が形成され、誘電体ブロック１底
面に形成した導電Ｂ＊　（不図示）によって前記外導体
２と短絡されている（以下、この誘電体プロ・７り底面
を短絡端面という。）。前記各内導体４・・・、外導体
２及びその間に存す誘電体ブロック１によって誘電体共
振器Ａｔ、Ａ２・・・（以下、単に共振器という。）が
構成さ゛れている。共振器Ａ１．Ａ２・・・の間には共
振器相互を結合させるための一手段としての結合孔６・
・・が形成され、隣合う共振器ＡＩ、Ａ２・・・が電磁
的に結合されている。各共振器を結合孔６・・・によっ
て結合した場合、その結合は誘導性である。このような
構造の誘電体フィルタは公知である。

前記誘電体ブロック１の上面１ａは導電膜が形成されな
い開放端面とされ、その端面に２つの共振器Ａ３．Ａ４
をとばしてその前後に存する共振器Ａ２．Ａ５を接続す
るためのりアクタンス素子が形成されている。図示例に
おいて、リアクタンス素子は開放端面に銀ペースト等で
形成した導電パターン７によって実現される。即ち、導
電パターン７は、共振器Ａ２の内導体４に接続されたラ
ンド部７ａと、共振器Ａ５の内導体４に接続されたラン
ド部７ｂと、この両ランド部７ａ、７ｂに対しギャップ
Ｇｌ、Ｇ２を介し両端が対向するランド部７Ｃとから成
り、前記ギャップＧｌ、Ｇ２によってリアクタンス素子
の一例である静電容量素子を構成している。

上記のように２つの共振器Ａ３．Ａ４をとばしてその前
後に存する共振器Ａ２．Ａ５を静電容量素子で接続すれ
ば、フィルタ特性は第　図に示したように上下２つの減
衰域に極Ｐｉ、Ｐ２ができる。極Ｐｉ、Ｐ２の位置はり
アクタンス素子のインピーダンスの大きさによって変化
する。一般にインピーダンスが高くなる程極が中心周波
数ｆＯから離れる傾向にある。なお、ローインピーダン
スの場合は極が通過域に入り好ましくない。

前記極は、リアクタンス素子を接続することによってと
ばされる共振器の数、リアクタンス素子の種類（容量性
か誘導性か）及び各共振器を結合する要素（結合孔若し
くはリアクタンス等の結合素子）の種類（容量性か導電
性か）によって上下の減衰域の一方に選択的に形成する
ことができる。今、第２図の誘電体フィルタの等価回路
に示すようにリアクタンス素子をＸ、結合要素をｋとす
ると、発生する極の位置は下表の通りである。但し、表
中、Ｃは容量性、Ｌは誘導性を意味する。

表 リアクタンス素子Ｘの一例としての静電容量素子は第１
図のように導電パターンによって形成する他、第３図乃
至第７図に示す構成によっても形成できる。第３図に示
す例は、共振器Ａ２．Ａ５の内導体４から所定間隔にお
いてコンデンサ電極パターン８ａ、８ｂを形成し、この
電極パターン３ａ、８ｂと共振器Ａ２．Ａ５の内導体４
との間で静電容量を形成している。この場合、２つのコ
ンデンサ電極パターン８ａ、８ｂはリード線８Ｃで接続
したり、前述の例のように導電パターン７Ｃと一体形成
することもできる。第４図に示すものは、リード付きコ
ンデンサ素子９を用いて上記静電容量を確保している。

この素子９のリード９ａ、９ｂは共振器Ａ２．Ａ５の内
導体４の開放端面側寄り位置に取付けである。前記コン
デンサ素子９はトリマコンデンサ素子を用いれば、その
容量を変化させて減衰域に生じた極を移動させることが
でき調整に便利である。第５図に示すものは共振器Ａ２
．Ａ５の貫通孔３に絶縁体１０を挿入し、この絶縁体１
０にリード線等の導体棒１１の両端を挿入して、該導体
棒１１と内導体４間で静電容量を形成している。この場
合、導体棒１１の先端の挿入箇所は結合孔６であっても
かまわない。結合孔６の場合、導体棒１１の先端は結合
孔壁面に直付けすることもできる。なお、これらの例に
おいて導体棒１１の代わりにコンデンサ素子９を用いる
こともできる。第６図は導体棒１１の先端を短絡端面１
ｂ側から結合孔６に挿入した例を示す。このように短絡
端面倒からであっても結合孔６に対して挿入すれば、導
体棒１１は共振器に対して容量結合することができ、従
って上記各側と同様に静電容量子を形成する。第７図に
示すものは第３図及び第４図の変形例で、共振器Ａ２゜
Ａ５の内導体４とコンデンサ電極パターン９ａ。

８ｂの間で静電容量を形成するとともに、両パターン８
ａ、８ｂの間をトリマコンデンサ１２で接続して構成し
である。

次に第８図はりアクタンス素子ＸとしてコイルＬを用い
た例を示す。即ち、共振器Ａ２とＡ４の内導体４に一端
が接続された導電パターン１３８．１３ｂを開放端面に
形成し、両パターンの他端にコイル素子りを接続して構
成しである。この構成によれば、とばした共振器の数が
１、ｋ及びＸが誘導性なので、上表から明らかなように
上側の減衰域だけに極をもったバンドパスフィルタを得
ることができる。

コイル素子りと共振器Ａ２．Ａ４との接続構造は、第９
図に示すように、コイル素子りのリード線ｐ１．ｉ２を
直接共振器Ａ２．Ａ４の内導体４に接続してもかまわな
いし、また第１０図に示すようにコイル素子り自身を短
絡端面１ｂ側から結合孔６に挿入した構造でもかまわな
い。この場合、コイル素子りがグラつかないよう結合孔
６に絶縁体１４を詰めてコイル素子りを保持しておくの
がよい。コイル素子りの一端は短絡端面１ｂの短絡電極
１５に接続される。

第１１図は、リアクタンス素子Ｘとしてコンデンサとコ
イルとの合成回路で構成した例を示す。

コンデンサ成分は、開放端面に形成した２つの導電パタ
ーン１６．１７と共振器Ａ２．Ａ５の内導体４との間で
構成され、コイル成分は２つの導電パターン１６．１７
間に接続したコイル素子りによって構成される。上表に
はりアクタンス素子Ｘをコンデンサとコイルの合成回路
で構成した場合を掲げていないが有極化は実現する。

第１２図乃至第１４図は夫々本発明のフィルタを容易に
実現するための具体的な構成を示す。前回までの実施例
においても本発明のフィルタを実現できることは勿論で
あるが、本発明のフィルタは本質的にリアクタンス素子
Ｘとしてハイインピーダンスのものを必要とし、例えば
第１．３図等の実施例のようにリアクタンス素子として
静電容量素子を用いるものの場合、静電容量素子の値は
０．０５ｐＦ若しくはそれ以下でなければならないから
、例えばコンデンサを複数個直列に接続することによっ
て実現させる。しかるに、このような低い容量は安定し
て製作することが極めて難しく、また取付時等に僅かに
容量が変動してももとの容量に対する変動分の比率が大
きいために減衰域に生じる極が大きく移動し、所望する
特性のフィルタを得にくいといった問題がある。そこで
、このような問題点を解消し、製作の容易な大きい容量
のコンデンサを用いて所望する特性のフィルタを安定に
、再現性よく得られるようにしたのが第１２図乃至第１
４図に示す実施例である。

第１２図に示す実施例は共振器Ａ２．Ａ５の内導体４と
所定間隔おいた開放端面上にコンデンサ電ｍパターン２
１．２２を形成し、この両パター。

ン２１．２２をセミリジッドケーブルの内線２３ａで接
続すると共に、セミリジットケーブルの外被２３ｂをア
ースケース２４に接続した構成である。

この構成によれば、共振器Ａ２．Ａ５の内導体４とコン
デンサ電極パターン２１．２２との間で静電容量が形成
され、また外被２３ｂを介して内線２３ａとアースケー
ス２４との間で静電容量が形成される。従って、等価回
路で表せば第１５図（イ）に示す通りである。図中、Ｃ
１，Ｃ２は共振器の内導体とコンデンサ電極パターンと
の間静電容量、Ｃ３はセミリジッドケーブル内線と外被
、したがってアース間の静電容量である。ここで、上記
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はスター（Ｙ）結線されているので、
これを同図（ロ）に示すようにデルタ（Δ）結線に等価
変換してリアクタンス素子Ｘのインピーダンスを求める
と次の通りである。

・　　ｊωＣ３ 今、Ｚｌ＝２２＝２３とすると、上式はＺ１＝Ｚ２＝２
３＝□となる。従って、その場合にはコンデンサＣＩ、
Ｃ２，Ｃ３はリアクタンス素子Ｘに必要な容量の３倍の
ものを用いることかで２．０３は０．１５ｐＦの大きな
容量のものを用いることができ、そのため非常に製作が
容易となる。

第１３図及び第１４図の実施例も基本的には第１２図の
実施例と同様、リアクタンス素子ＸをコンデンサＣＩ、
Ｃ２，Ｃ３をＹ結線した回路で構成している。ただ、第
１２図の実施例では静電容量Ｃ３をセミリジッドケーブ
ルの内線２３ａと外被２３ｂとの間の固定容量で構成し
ているが、第１３図の実施例では２つのコンデンサ電極
パターン２１．２２を接続するリード線２５とアースケ
ース２４との間に設けたコンデンサ素子又はトリマコン
デンサ素子２６で構成し、又、第１４図の実施例は、リ
ード線２５とそれに対して遠近調整自在な金属ネジ２６
との間で構成している点が異なっている。図中、２７は
金属カバーである。静電容量Ｃ３をトリマコンデンサ素
子で構成したり、第１４図の実施例のように金属ネジ２
６によって変更可能にすれば、等価的にリアクタンス素
子Ｘの値も変更するので減衰域に発生する極を移動でき
、調整に便利である。

尚、これら第１２図乃至第１４図の実施例において、静
電容量Ｃ１及びＣ２は共振器Ａ２．　Ａ５の内導体とコ
ンデンサ電極パターン２１．２２との間で構成している
が、第１図に示したように対向する２つの導電パターン
間で構成することもできるし、また第５図に示したよう
にリード線（若しくはケーブル内線）の先端を共振器の
貫通孔３や結合孔６の中に挿入して該先端と内導体４の
間で構成することもできる。更に、図示した全ての実施
例では本発明を複数の誘電体共振器が一体的に形成され
た誘電体共振器ブロックで構成した誘電体フィルタに適
用した例を示しているが、誘電体同軸共振器が１個ずつ
独立して構成された共振器エレメントをコンデンサ等の
結合素子を介して接続した構成の誘電体フィルタに本発
明を適用できることはいうまでもない。

金具Ω劾来 以上のように本発明によれば、誘電体共振器を用いた誘
電体フィルタにあって減衰域に極をもたせることができ
、これによってユーザーの要求に応じた周波数特性を有
するバンドパスフィルタを誘電体共振器の段数を増加す
ることなく得られるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての誘電体フィルタを示
す斜視図、第２図は本発明の一実施例としての誘電体フ
ィルタの等価回路図、第３図乃至第１４図は夫々本発明
の別の実施例を示す全体乃至部分図、第１５図（イ）は
例えば第１２図に示すフィルタの等価回路図、同図（ロ
）は図（イ）の一部間路をＹ−へ変換した回路を示す図
、第１６図はバンドパスフィルタの周波数特性を示す図
である。 ＡＩ、Ａ２．Ａ３．Ａ４．’Ａ５・・・誘電体共振器Ｘ
・・・リアクタンス素子 特許出願人　　　株式会社村田製作所 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１３図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の誘電体共振器を隣合うもの同士電磁的に結
   合或いは結合素子を介して結合した構成の誘電体フィル
   タにおいて、 少なくとも１個の誘電体共振器をとばしてその前後に存
   する誘電体共振器を直接リアクタンス素子で接続したこ
   とを特徴とする誘電体フィルタ。