JPS6354804A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、誘電体共振器を有するマイクロ波用等の誘電
体フィルタに関するものである。

（従来の技術） 従来より、共振器に誘電体共振器、すなわち高誘電率を
有する誘電体を用いたマイクロ波等の高周波用誘電体フ
ィルタが提案されている。誘電体共振器は、ストリップ
線路共振器と同程度の大きさで共振器が実現でき、しか
も無負荷Ｑに対して導波管共振器と同程度のものが容易
に得られ、また実際に製作する場合の加工工作もストリ
ップ線路共振器より複雑であるが、導波路共振器よりは
容易であるという利点を有する。ところが、誘電体共振
器は、温度特性が致命的に悪いという欠点があるため、
使用上の制約を受けていたが、誘電体材料工学の進歩に
より徐々に解決されつつある。そのため、このような誘
電体フィルタを用いた誘電体フィルタは、種々の高周波
回路に利用されつつある。

従来、この種の誘電体フィルタとしては、本願出願人に
より提案された特開昭５４−３４４８号公報、特開昭５
５−６８７０２号公報、特開昭５６−１４４８０２号公
報等に記載されるものがあった。以下、その構成を図を
用いて説明する。　第２図は従来の誘電体フィルタの構
成図である。

この誘電体フィルタは、金属ケース１を有し、その金属
ケースｌの両端には入力端子２及び出力端子３が設けら
れ、さらにその人、出力端子２゜３にそれぞれ伝送線路
４，５が接続されている。

金属ケース１内の単一の面には、円柱状あるいは角柱状
をなす複数個の誘電体共振器６−１〜６−４が配列され
、それらが伝送線路４，５間に固定されている。

誘電体フィルタを構成するには、入出力側の伝送線路４
．５と誘電体共振器６−ＩＪ−４との結合を所望の大き
さに設定する。この結合の設定は、共振器ｅ−１，８−
４と伝送線路４．５との間隔ｄを変えることにより行っ
ている。すなわち間隔ｄを狭くすれば結合が大きくなり
、間隔ｄを広げれば結合が小さくなる。また、各誘電体
共振１ｓ−１〜６−４間の間隔も、フィルタの実現に際
して必要な結合度を得られるような間隔に設定する必要
がある。

第３図は第２図のフィルタにおける集中定数等価回路の
回路図である。

この等両回路において、インダクタＹスＬ１及びキャパ
シタンスＣ１からなる共振回路は入力段の誘電体共振器
６−１に相当し、同様に共振回路Ｌ２・０２．Ｌ３・０
３．Ｌ４・Ｃ４は誘電体共振器８−２．８−３．１３−
４にそれぞれ相当し、入／４（但し、入は波長）の長さ
を有する半同軸共振器により実現される。

入、出力側のキャパシタンス００１．ＣＯ４は、入、出
力段の誘電体共振器８−１．６−４と伝送線路４．５と
の間隔により決定される。また、人、出力側のキャパシ
タンスＣＯＩ、Ｃ：０４間に直列接続されたキャパシタ
ンス０１２．０２３　、Ｃ３４は、各誘電体共振器６−
１〜６−４間の間隔により決定される。

通常、この種の誘電体フィルタにおいては、Ｃｏｔ　＝
ＣＯ４、Ｃ１２＝Ｃ３４、Ｇ１＝Ｃ４、Ｃ２＝Ｃ４、Ｌ
１＝Ｌ４、Ｌ２＝　Ｌ３、・・・・・・（１） となる、また、各誘電体共振器８−１〜６−４の共振周
波数ｆｌ、ｆ２．ｆ３．ｆ４は、 ｆｌ＝　−−二一一一一 ２πＦ丁Ｔπ汀 ｆ２＝□ ２πｆ１丁１丁 ■ ｆ３−□ ２πＦ工丁ル丁 ・・・・・・（２） となり、それらの間には次の関係がある。

ｒ１＝　ｆ４＞ｆ２＝　Ｆ３　　　　　・−・・−・（
３）第２図の誘電体フィルタでは、接地された金属ケー
ス１と入力端子２、その金属ケース１と出力端子３との
間に、それぞれ設計時においては考慮されない寄生キャ
パシタンス０１０　、Ｃ４０が必然的に存在する。

また、誘電体共振器８−１〜６−４において前記（３）
式を満足させるために、それらの誘電体共振器８−１．
８−４の長さと誘電体共振器Ｇ−２，６−３の長さを等
しくしないようにしている。

（゛発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の誘電体フィルタでは、誘電体
共振器８−１〜Ｂ−４が全て同じ長さでないため、その
製造が煩雑となり、製造コストが高くなる。また、人、
出力端子２，３と金属ケース１の間に寄生キャパシタン
スＣＩＯ、Ｃ：４０が存在するため、所望の周波数特性
を得ることが困難となり、性能が低いという問題点があ
った。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、製造
の煩雑化によるコスト高の点、寄生キャパシタンスによ
る性能の低下の点について解決した誘電体フィルタを提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、均質で単体の誘
電体と、パターンを有し前記誘電体内にほぼ平行に形成
された複数個の中心導体からなる入力段、段間および出
力段の誘電体共振器とを備えた誘電体フィルタにおいて
、前記入力段および出力段の誘電体共振器の形成位置に
対応する前記誘電体の両側面に、それらの誘電体共振器
における共振周波数調整用の非メタライズ面を設けたも
のである。

（作　用） 本発明によれば、以上のように誘電体フィルタを構成し
たので、誘電体に設けた非メタライズ面は人、出力側と
アースの間の寄生キャパシタンスを減少させると共に、
各誘電体共振器の長さを変えなくても所望の周波数特性
を持たせる、すなわち共振周波数を決定するように働く
。これにより、構造の簡単化と低コスト化、さらに高性
能化が計れる。従って前記問題点を除去できるのである
。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す誘電体フィルの構成図
である。

この誘電体フィルタは、一体構造の直方体状誘電体１０
を有し、その誘電体１０の正面１０Ａ、背面１０Ｂ、左
側面１０Ｃ１右側面１０Ｄ、上面１０Ｅ及び下面１０Ｆ
のうち、正面１０Ａ、背面１０Ｂ及び下面１０Ｆの全面
と、左、右側面１０Ｃ，１００の一部にはメタライズ層
が形成され、その左、右側面１０Ｃ；　、　１００の上
部に非メタライズ面１１ｃ：　、　１１０が設けられて
いる。

誘電体１０にはその上面１０Ｅの両端部に導電性の入カ
バターン１２Ａ及び出カバターン１２Ｂが形成され、さ
らにその入、出カバターン１２Ａ、１２Ｂ間には縦方向
にほぼ平行に円柱状あるいは円筒状の中心導体からなる
複数個の誘電体共振器１３−１〜１３−４が埋設されて
いる。各誘電体共振器１３−１〜１３−４の中心導体に
はそれぞれ共振周波数調整用のパターン１４−１〜１４
−４が延設され、それらが誘電体ＩＯの上面１０Ｅに配
列されている。各パターン１４−１〜１４−４間には、
所定の間隔で導電性の結合量調整用パターン１５−１〜
１５−３が形成されている。

ここで、誘電体共振器を用いたフィルタを構成するため
に、各誘電体共振器１３−１〜１３−４間の距蕩はフィ
ルタを実現するために必要な結合度を得る長さに設定さ
れる０本実施例では、必要な結合度を得るために誘電体
１０の表面等に溝などの加工を必要とせず、誘電体１０
の加工は円筒形状等の中心導体からなる誘電体共振器１
３−１〜１３−４等を設けることにより、フィルタを実
現している。また、入カバターン１２Ａとパターン１４
−１の間にはギャップｄｉ、パターン１４−１と１５−
１の間にはギャップｄ２、パターン１５−１と誘電体正
面１０Ａの間にはギャップｄ３、およびパターン１５−
１と誘電体背面１０Ｂの間にはギャップｄ４がそれぞれ
設けられている。

以上の構成において、入カバターン１２Ａより印加され
た電気信号は入力段の誘電体共振器１３−１により電磁
界を発生し、この電磁界はパターン１５−１を介して隣
接する股間の誘電体共振器１３−２へ伝えられる。段間
の誘電体共振器１３−２に達した電磁界はパターン１５
−２を介してａ接の段間誘電体共振器１３−３へ伝えら
れる。同様に、股間誘電体共振器１３−３に達した電界
は、パターン１５−３を介して隣接の出力段誘電体共振
器１３−４へ伝えられ、出カバターン１２Ｂに接続され
た負荷へ電気エネルギーを供給する。

第４図は第１図の動作原理を説明するための集中定数等
価回路図であり、第３図の回路との間に等価関係を有し
ている。

第４図の回路は、入出力間に直列接続された複数個のキ
ャパシタンス０１０１．ＣｌＯ２，０１０５，ｉｌｌ：
１０７゜０１０８．０１１０．Ｃ１１ｌを有し、さらに
その入出力間にはインダクタンスＬ１１０．Ｌ２００．
Ｌ３００．ＬａＯ２及びキャパシタンスＣ１００，０２
００，０３００，Ｃ：４００からなる複数個の共振回路
と、キャパシタンス０１０３．Ｃ：１０１３．Ｃ１０９
とがそれぞれ分岐接続されている。ここで、キャパシタ
ンスＣ１０１は第１図のギャップｄｉの容量、キャパシ
タンスＣｌＯ２はギャップｄ２の容量、キャパシタンス
０１０３はギャップｄ３．ｄ４の容量である。

第３図における共振回路Ｌ１・Ｃ１、Ｌ２・Ｃ２及びキ
ャパシタンスＣ１２からなる部分Ａ１と、第４図におけ
る共振回路Ｌ１００・０１００　、Ｌ２００・Ｃ２００
及びキャパシタンス０１０２．Ｃ：１０３．Ｇ、１０４
からなる部分Ａ２とには、次式のような関係がある。

従って第３図のキャパシタンスと第４図のキャパシタン
スの間には上記と同様の関係がある、また、第３図にお
いて誘電体フィルタの中心周波数ｆＯは次式のような関
係を持っている。

ｆｏｌ　＝□ ２π「■（面コー師Ｔ引汗訂 ■ ｆ０２　＝□ ２π　　　＋　１＋３ ｆ０３　＝□ ２π　　　３　＋　０２３−Ｈｌｌ：３４）・・・・・
・（５） また、第１図と第４図の対応関係は近似的に次のように
なる。一般に工性平面板の容量Ｃは次式％式％ 但し、　　ε−；誘電体の比詰電率 Ａ　；一つの平板の片面の面桔（ａｍ２）ｄ　；誘電体
の厚み（ａｍ） そして本実施例では、誘電体ｌＯの左、右側面１０Ｃ：
、１００に非メタライズ面１１０，１１０を設けたので
、次のような利点を有する。

■　左側面１０Ｃに形成されたメタライズ層と入カバタ
ーン１２Ａとの距離、および右側面１００に形成された
メタライズ層と出カバターン１２Ｂとの距離がそれぞれ
長くなり、前記（６）式に示されるキャパシタンスＣが
小さくなる。すなわち、第３図の寄生キャパシタンスｃ
ｔｏ、ｃａｏが小さくなる。

■　前記（３）式の条件を満足するために、従来は誘電
体共振器６−１〜Ｂ−４の長さを変える必要があったが
、本実施例では非メタライズ面１１０．１１０を設ける
ことにより、誘電体１３−１〜１３−４の長さを変える
ことなく、（２）式を満足し、しかも（５）式も満足さ
せることができる。

従って本実施例の誘電体フィルタは、設計時において考
慮できない寄生キャパシタンス０１０、Ｃ４０の存在が
少なく、しかも一体構造の誘電体１０に円柱状、あるい
は円筒状の中心導体のみを加工するだけで、簡単に低コ
ストで精度の高い高周波用の誘電体フィルタを製造する
ことができる。特に、この種のフィルタの構成において
最も特性変動の大きい中心導体間の距離も組立て時に変
動することがなく、より高い精度のものが得られ、さら
に組立ては誘電体１０が一体構造となっているために取
付けが簡単である等の利点を有している。

なお、上記実施例では４個の誘電体共振器１３−１〜１
３−４を設けた例を示したが、それらを５個以上設けて
もよく、また誘電体１０１人、出カバターン１２Ａ、１
２Ｂ　、中心導体、及びパターン１４−１〜１４−４　
、１５−１〜１５−３の形状やその配置位置等を図示以
外のものに変形してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、誘電体の
側面の非メタライズ面を設けたので、設計時に考慮でき
ない寄生キャパシタンスの存在を少なくでき、しかも各
誘電体共振器の長さを変えなくても、所望の周波数特性
を有するフィルタな簡単、かつ高精度および低コストで
製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す誘電体フィルタの構成図
、第２図は従来の誘電体フィルタの構成図、第３図は第
２図の集中定数等価回路図、第４図は第１図の集中定数
等価回路図である。 １０・・・・・・誘電体、ＩＩＣ：、１１０・・・・・
・非メタライズ面、１２Ａ・・・・・・入カバターン、
１２Ｂ・・・・・・出カバターン、１３−１〜１３−４
・・・・・・誘電体共振ふ、１４−１〜１４−４・・・
・・・共振周波数調整用パターン、１５−１〜１５−３
・・・・・・結合量調整用パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　均質で単体の誘電体と、パターンを有し前記誘電体内
   にほぼ平行に形成された複数個の中心導体からなる入力
   段、段間および出力段の誘電体共振器とを備えた誘電体
   フィルタにおいて、 前記入力段および出力段の誘電体共振器の形成位置に対
   応する前記誘電体の両側面に、それらの誘電体共振器に
   おける共振周波数調整用の非メタライズ面を設けたこと
   を特徴とする誘電体フィルタ。