JP2000151209A - 誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、アンテナ共用器および通信装置 - Google Patents
誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、アンテナ共用器および通信装置Info
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Abstract
ックにインダクタンス成分を有する素子を構成して所望
の特性を容易に得られるようにした誘電体フィルタ、複
合誘電体フィルタおよびこれらを用いた通信装置を提供
する。 【解決手段】 誘電体ブロック1内に、内面に共振線路
を有する共振線路用孔2a〜2cと導体路10とを設
け、誘電体ブロック1の外面に端子電極6,7,9を形
成し、導体路10の両端を端子電極7,9に導通させ
る。これにより導体路10によるインダクタンス成分お
よび端子電極部分のキャパシタンス成分を用いて低域通
過フィルタ等のLC回路を構成する。
Description
される誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタおよびこれ
らを用いた通信装置に関するものである。
電体ブロックを用いた誘電体フィルタの構成を図14に
示す。同図において(B)は誘電体フィルタを立てた状
態での正面図、(A)は上面図、(C)は底面図、
(D)は左側面図、(E)は右側面図である。同図にお
いて1は誘電体ブロックであり、その内部に2a,2
b,2cで示す共振線路用孔を設けるとともに、それら
の内面に共振線路5a,5b,5cを形成している。誘
電体ブロック1の外面には接地電極3を形成し、所定箇
所に外部端子6,7を接地電極3から絶縁状態に設けて
いる。外部端子6は共振線路5aと容量結合し、外部端
子7は共振線路5cと容量結合する。このようにして3
段の共振器からなる帯域通過特性を有する誘電体フィル
タを構成している。
ックを用いた従来の誘電体フィルタにおいては、図14
に示した基本構成の誘電体フィルタに他の回路素子を付
加する場合、例えばインダクダンス素子を設ける場合、
個別部品としてのコイルを、誘電体ブロック表面の電極
に半田付けしたり、誘電体ブロックの表面に電極パター
ンを形成して、その電極パターンによってインダクタン
ス素子を構成するようにしていた。
以外に別部品が必要であるばかりか、用いる周波数帯域
が高くなると誘電体ブロックが非常に小さくなるため、
別部品を取り付けることが製造上困難を極める。後者の
構造では誘電体ブロックの小型化に伴い大きなインダク
タンスを生じさせることが困難となり、誘電体ブロック
がさらに小型化されると、その表面への導電体パターン
の形成自体が困難となる。
し、誘電体フィルタを構成する誘電体ブロックにインダ
クタンス成分を有する素子を構成して所望の特性を容易
に得られるようにした誘電体フィルタ、複合誘電体フィ
ルタおよびこれらを用いた通信装置を提供することにあ
る。
ック内に、複数の共振線路を略平行に配列し、これらの
共振線路の長手方向に対して非平行に導体路を形成し、
該導体路を前記共振線路による回路に接続されたインダ
クタンス成分を有する素子として用いる。このように誘
電体ブロック内に、共振線路の配列方向に対して非平行
に形成した導体路は、誘電体ブロック内の導体路であり
ながら、共振線路と結合する共振線路としては作用せず
に、そのインダクタンス成分が利用可能となる。この導
体路は誘電体ブロック内に設けるものであるため、共振
線路を構成する場合と同様に、例えば誘電体ブロック内
に孔を形成し、無電解メッキによって容易に微小な線路
を構成することができる。しかも、誘電体ブロック表面
に電極パターンによってインダクタンス素子を構成する
場合に比べて導体路長を長く確保することができ、小型
でありながら大きなインダクタンスが得られる。
に接地電極を形成するとともに、前記導体路の端部に、
前記接地電極との間にキャパシタンス成分を生じさせる
電極を形成する。この構造によれば、導体路のインダク
タンス成分と、導体路端部の電極と接地電極間のキャパ
シタンス成分とによってLC回路が構成される。これに
より例えば低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、また
は帯域阻止フィルタ(トラップ)を構成することができ
る。
数の共振線路を略平行に配列して第1のフィルタ部を構
成し、 前記誘電体ブロック内に前記共振線路の配列方
向に対して非平行に導体路を形成し、前記誘電体ブロッ
クの表面に接地電極を形成するとともに、前記導体路の
端部に、前記接地電極との間にキャパシタンス成分を生
じさせる電極を形成して、前記導体路のインダクタンス
成分と前記キャパシタンス成分により第2のフィルタ部
を構成する。これにより、ほぼ平行に配列した複数の共
振線路による第1のフィルタ部を例えば帯域通過フィル
タとして用い、誘電体ブロック内の導体路のインダクタ
ンス成分と導体路端部の電極と接地電極間のキャパシタ
ンス成分とによる第2のフィルタ部を例えば低域通過フ
ィルタとして用いれば、帯域通過フィルタと低域通過フ
ィルタを組み合わせた複合誘電体フィルタが得られる。
たは複合誘電体フィルタを含む複数の誘電体フィルタを
共通の誘電体ブロックで構成する。これにより例えばダ
イプレクサ、デュプレクサ、マルチプレクサなどの全体
に更に小型化された複合誘電体フィルタが得られる。
たは複合誘電体フィルタを送信フィルタと受信フィルタ
として用い、送信信号入力部、受信信号出力部およびア
ンテナ接続部を備えたアンテナ共用器を構成する。
たは複合誘電体フィルタを高周波回路部に設けて通信機
を構成する。これにより小型軽量の通信装置が得られ
る。
誘電体フィルタの構成を図1を参照して説明する。図1
の(A)は外観斜視図、(B)はその断面図である。こ
の誘電体フィルタは、直方体状の誘電体ブロック1に対
して所定形状の孔および電極を形成して成る。すなわち
2a,2b,2cは共振線路用孔であり、その内面に共
振線路5a,5b,5cをそれぞれ形成している。共振
線路用孔2a〜2cはそれぞれ図における上半部と下半
部とで内径の異なるステップ孔である。各共振線路に
は、ステップ孔の内径の大きい側の端部付近にgで示す
電極非形成部を設けていて、この部分を開放端としてい
る。誘電体ブロック1の外面には、共振線路5a,5c
との間でそれぞれ静電容量を形成する端子電極6,7を
形成していて、これらの端子電極部分を除くほぼ全面
(六面)に接地電極3を形成している。
cが順次コムライン結合し、端子電極6,7が共振線路
5a,5cにそれぞれ容量結合して、3段の共振器が結
合した、帯域通過特性を有するフィルタ回路が構成され
る。
〜2Cの内面の共振線路5a〜5cの長手方向に対して
垂直に延びる導体路10を形成している。この導体路1
0の少なくとも一方の端部は端子電極7に導通してい
る。誘電体ブロック1に対する共振線路5a〜5c、端
子電極6,7、接地電極3は無電解メッキにより形成す
るが、導体路10もその無電解メッキ時に、これらの各
部の電極と同時に形成する。すなわち、この導体路10
は、誘電体ブロック1の所定箇所に導体路10形成用の
貫通孔を設け、その内面に無電解メッキを施したもので
ある。
を構成する誘電体ブロック内に導体路10によるインダ
クタンス素子を設ける。
をステップ孔としたが、これらを、短絡端から開放端に
かけて内径が一定であるストレート孔にしてもよい。
クの外面(六面)に外導体を形成し、共振線路用孔の内
面に電極非形成部を設けたが、例えば、図13の(A)
に示すように、各共振線路用孔の開放端となる誘電体ブ
ロックの端面に、共振線路から連続する開放端電極14
a,14b,14cを形成してもよい。この構造の場合
も、共振線路用孔はステップ孔であっても、ストレート
孔であってもよい。
合、図13の(B)に示すように、各共振線路用孔の一
方の開口面である、誘電体ブロックの一方の端面を開放
面としてもよい。
の構成を図2を参照して説明する。この誘電体フィルタ
は誘電体ブロック1の内部に共振線路用孔2a〜2cの
長手方向に対して平行ではない斜め方向に導体路10,
11を形成した例である。図2において6,7,8はそ
れぞれ誘電体ブロック1の外面に形成した端子電極であ
り、端子電極7と8の間に導体路11,10を設けてい
る。
対して非平行に設けることによって、導体路10,11
は共振線路用孔2a〜2cに形成した共振線路に結合す
る共振線路としては作用せず、インダクタンス素子とし
て用いることができる。しかもこのように共振線路の長
手方向に対して斜め方向に配置することによって限られ
た空間内に大きなインダクタンスを持たせることができ
る。
の構成を図3〜図5を参照して説明する。図3の(A)
は外観斜視図、(B)は(A)に示した状態での誘電体
ブロックの背面図である。全体の基本的な構成は図1に
示したものと同様である。ただし、導体路10の一方の
端部は端子電極7に、他方の端部は端子電極9にそれぞ
れ導通していて、端子電極9は端子電極6,7と同様
に、接地電極3から分離した島状に形成していて、接地
電極3との間に静電容量を生じさせている。
を構成する誘電体ブロック内に導体路10によるインダ
クタンス素子を設ける。
ある。ここでZ1,Z2,Z3は共振線路用孔2a,2
b,2cの内面に形成した共振線路のインピーダンスで
ある。Cs1,Cs2,Cs3は共振線路の電極非形成
部g部分(図1参照)に生じる静電容量である。Zk
12o は共振線路用孔2a,2bの内面の共振線路間のコ
ムライン結合を行うオッドモードの特性インピーダン
ス、Zk12e は同じくイーブンモードの特性インピーダ
ンスである。Zk23o は共振線路用孔2b,2cの内面
の共振線路間のコムライン結合を行うオッドモードの特
性インピーダンス、Zk23e は同じくイーブンモードの
特性インピーダンスである。Ceiは端子電極6と共振
線路用孔2a内面の共振線路間の静電容量、C3は端子
電極6と接地電極3間の静電容量である。Ceoは端子
電極9と共振線路用孔2c内面の共振線路間の静電容
量、C2は端子電極9と接地電極3との間の静電容量で
ある。L1は導体路10のインダクタンス、C1は端子
電極7と接地電極3との間の静電容量である。
Π形の低域通過フィルタを構成する。またコムライン結
合する3つの共振線路部分が帯域通過フィルタとして作
用する。従って、このフィルタ回路は帯域通過フィルタ
と低域通過フィルタとを接続したものとなる。
る。Aは通過特性、Bは反射特性である。上記帯域通過
フィルタはfoを中心周波数として所定帯域幅の信号を
通過させ、上記低域通過フィルタはその遮断周波数をf
oから3foの間に設定していて、3fo付近の周波数
帯を低減させる。図中の破線は上記低域通過フィルタを
設けなかった場合の特性である。このようにして3次高
調波のスプリアスレスポンスを抑えた特性が得られる。
構成を図6〜図8を参照して説明する。図6の(A)は
外観斜視図、(B)は(A)における誘電体ブロックの
背面図である。誘電体ブロック1に共振線路用孔2a,
2b,2cを形成し、その内面に共振線路および電極非
形成部gを設ける構造は第1〜第3の実施形態で示した
ものと同様である。このダイプレクサでは、誘電体ブロ
ック1の外面に端子電極6,7,8,9および導体路電
極13をそれぞれ所定箇所に形成している。誘電体ブロ
ック1の内部には端子電極7と導体路電極13の一方端
との間に導体路10、端子電極8と導体路電極13の他
方端との間に導体路11、端子電極8と9との間に導体
路12をそれぞれ設けている。ここで、導体路電極13
は導体路10−11間の中継を行うと共に、この導体路
電極13自体にもインダクタンス成分を持たせている。
ある。3つの共振線路による3つの共振器部分およびこ
れらのコムライン結合部分の構成は図4に示したものと
同様である。図7においてCeoは共振線路用孔2a内
面の共振線路と端子電極6との間の静電容量、C3は端
子電極6と接地電極3との間の静電容量である。Cex
は共振線路用孔2cの内面の共振線路と端子電極7との
間の静電容量、C2は端子電極7と接地電極3との間の
静電容量、C1は端子電極8と接地電極3との間の静電
容量である。L1は導体路10,11および導体路電極
13によるインダクタンスである。L2は導体路12に
よるインダクタンス、Ct1は端子電極9と接地電極3
との間の静電容量である。
によって低域通過フィルタを構成し、L2およびCt1
によってトラップを構成する。この低域通過フィルタと
トラップによって受信フィルタを構成する。また、共振
線路用孔2a〜2cに設けた共振線路により帯域通過特
性を有するもう一方の受信フィルタを構成する。例え
ば、上記低域通過フィルタとトラップによる受信フィル
タは900MHz帯を用いる携帯電話システムGSM用
に用い、上記帯域通過フィルタ特性を有する受信フィル
タは1.8GHz帯を用いる携帯電話システムDCS用
として用いる。
における2つの受信フィルタの通過特性および反射特性
を示している。図8においてAはDCS用受信フィルタ
の通過特性、Bはその反射特性、CはGSM用受信フィ
ルタの通過特性、Dはその反射特性である。図8におい
て横軸は周波数(MHz)、縦軸の左側の目盛は透過
量、右側の目盛は反射量をそれぞれ示している。このよ
うにDCS用受信フィルタは1.8GHz帯の信号を通
過させるとともに900MHz帯を阻止し、GSM用受
信フィルタは900MHz帯を通過させるとともに1.
8GHz帯を阻止する。
構成を図9および図10を参照して説明する。図9は、
外観斜視図である。誘電体ブロック1の内部には2a〜
2gで示す共振線路用孔を形成していて、その内面には
共振線路および電極非形成部を設けている。共振線路用
孔2a〜2c部分の3つの共振器部分の構成は以上に示
した各実施形態におけるものと同様であり、隣接する共
振器間が順次コムライン結合する。端子電極6は共振線
路用孔2a内面の共振線路と容量結合する。一方、共振
線路用孔2d〜2gの内面に形成した共振線路によって
4つの共振器が順次コムライン結合した回路を構成す
る。端子電極7は共振線路用孔2g内面の共振線路と容
量結合する。
線路の長手方向に対して垂直方向に導体路10を形成し
ている。この導体路10の一方端は端子電極8に導通さ
せていて、他方端は接地電極3に導通させている。
ある。ここでR1〜R7は共振線路用孔2a〜2gによ
る各共振器である。Ceiは端子電極6と共振器R1と
の結合容量(共振線路用孔2a内面の共振線路と端子電
極6との間の静電容量)、C2は端子電極6と接地電極
3との間の静電容量である。Ceoは端子電極7と共振
器R7との結合容量(共振線路用孔2g内面の共振線路
と端子電極7との間の静電容量)、C3は端子電極7と
接地電極3との間の静電容量である。またCtxは共振
器R3と端子電極8との間の結合容量である。同様にC
rxは共振器R4と端子電極8との間の結合容量であ
る。L1は導体路10のインダクタンス、C1は端子電
極8と接地電極3との間の静電容量である。
信フィルタと、共振器R4〜R7による受信フィルタと
からなるデュプレクサを構成する。ここで、L1は移相
回路を構成する。すなわち、分岐点から見た受信フィル
タの送信周波数帯域におけるインピーダンスと、分岐点
から見た送信フィルタの受信周波数帯域におけるインピ
ーダンスとが、(位相0°,インピーダンス無限大)に
近づくようにする。これにより、送信フィルタと受信フ
ィルタとの位相のマッチングを改善する。
ィルタと単一の受信フィルタを備えたものであったが、
共通の誘電体ブロックに複数の送信フィルタと複数の受
信フィルタをそれぞれ構成してマルチプレクサを構成し
てもよい。図11はその等価回路を示している。図11
において、共振器R11〜R13による回路部分は第1
の送信フィルタを構成し、R14〜R17による回路部
分は第1の受信フィルタを構成する。また、共振器R2
1〜R23による回路部分は第2の送信フィルタを構成
し、R24〜R27による回路部分は第2の受信フィル
タを構成する。L1は誘電体ブロック内に設けた導体路
によるインダクタンス、C2はL1を構成する導体路の
一端の電極と接地電極との間の静電容量、C1はRX1
端子としての端子電極と接地電極との間に生じる静電容
量である。このL1,C1,C2による回路は低域通過
フィルタとして作用し、2つの送信周波数帯域や他の受
信周波数帯域の不要な信号を阻止する。
て、共振線路用孔はステップ孔であっても、ストレート
孔であってもよい。また、図13の(A)に示したもの
と同様に、各共振線路用孔の開放端となる誘電体ブロッ
クの端面に、共振線路から連続する開放端電極を形成し
てもよい。この構造の場合も、共振線路用孔はステップ
孔であっても、ストレート孔であってもよい。また、共
振線路用孔がステップ孔である場合、図13の(B)に
示したものと同様に、各共振線路用孔の一方の開口面で
ある、誘電体ブロックの一方の端面を開放面としてもよ
い。
ックに複数の送信フィルタもしくは複数の受信フィルタ
を構成したもの、または共通の誘電体ブロックに複数の
送信フィルタと複数の受信フィルタをそれぞれ構成した
ものに適用して、ダイプレクサやマルチプレクサを構成
してもよい。
サを用いた通信装置の構成を図12を参照して説明す
る。同図においてANTは送受信アンテナ、DXPはデ
ュプレクサ、BPFa,BPFb,BPFcはそれぞれ
帯域通過フィルタ、AMPa,AMPbはそれぞれ増幅
回路、MIXa,MIXbはそれぞれミキサ、OSCは
オシレータ、DIVは分周器(シンセサイザー)であ
る。MIXaはDIVから出力される周波数信号を変調
信号で変調し、BPFaは送信周波数の帯域のみを通過
させ、AMPaはこれを電力増幅してDPXを介しAN
Tより送信する。BPFbはDPXから出力される信号
のうち受信周波数帯域のみを通過させ、AMPbはそれ
を増幅する。MIXbはBPFcより出力される周波数
信号と受信信号とをミキシングして中間周波信号IFを
出力する。
図9〜図10に示した構造のデュプレクサを用いること
ができる。また帯域通過フィルタBPFa,BPFb,
BPFcは図1〜図5および図13に示した構造の誘電
体フィルタを用いることができる。このようにして全体
に小型の通信装置を構成することができる。
ロック以外の別部品を必要とせず、しかも小型でありな
がら比較的大きなインダクタンス成分を有する素子を構
成することができる。また、共振線路を構成する場合と
同様にして誘電体ブロック内に導体路を構成すればよい
ので、その製造も容易となる。
ンダクタンス成分と、導体路端部の電極と接地電極間の
キャパシタンス成分とによってLC回路が構成され、こ
れにより例えば低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、
または帯域阻止フィルタ(トラップ)を容易に構成する
ことができる。
配列した複数の共振線路による第1のフィルタ部を例え
ば帯域通過フィルタとして用い、誘電体ブロック内の導
体路のインダクタンス成分と導体路端部の電極と接地電
極間のキャパシタンス成分とによる第2のフィルタ部を
例えば低域通過フィルタとして用いれば、帯域通過フィ
ルタと低域通過フィルタを組み合わせた複合誘電体フィ
ルタが容易に得られる。
小型化された例えばダイプレクサ、デュプレクサ、マル
チプレクサなどの複合誘電体フィルタが得られる。
化されたアンテナ共用器が得られる。
フィルタまたは複合誘電体フィルタが高周波回路部に設
けられた小型軽量の通信装置が得られる。
および断面図
および背面図
よび背面図
回路図
ブロック図
Claims (6)
- 【請求項1】 誘電体ブロック内に複数の共振線路を略
平行に配列し、これらの共振線路の長手方向に対して非
平行に導体路を形成し、該導体路を前記共振線路による
回路に接続されたインダクタンス成分を有する素子とし
て用いたことを特徴とする誘電体フィルタ。 - 【請求項2】 誘電体ブロックの表面に接地電極を形成
するとともに、前記導体路の端部に、前記接地電極との
間にキャパシタンス成分を生じさせる電極を形成した請
求項1に記載の誘電体フィルタ。 - 【請求項3】 誘電体ブロック内に複数の共振線路を略
平行に配列して第1のフィルタ部を構成し、 前記誘電体ブロック内に前記共振線路の配列方向に対し
て非平行に導体路を形成し、前記誘電体ブロックの表面
に接地電極を形成するとともに、前記導体路の端部に、
前記接地電極との間にキャパシタンス成分を生じさせる
電極を形成して、前記導体路のインダクタンス成分と前
記キャパシタンス成分により第2のフィルタ部を構成し
て成る複合誘電体フィルタ。 - 【請求項4】 請求項1もしくは2に記載の誘電体フィ
ルタまたは請求項3に記載の複合誘電体フィルタを含む
複数の誘電体フィルタを共通の誘電体ブロックで構成し
た複合誘電体フィルタ。 - 【請求項5】 請求項4に記載の誘電体フィルタまたは
複合誘電体フィルタで送信フィルタと受信フィルタを構
成して成るアンテナ共用器。 - 【請求項6】 請求項1もしくは2に記載の誘電体フィ
ルタまたは請求項3もしくは4に記載の複合誘電体フィ
ルタもしくは請求項5に記載のアンテナ共用器を高周波
回路部に設けたことを特徴とする通信装置。
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JP (1) | JP3521805B2 (ja) |
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