JP2000151229A

JP2000151229A - 誘電体フィルタの自動特性調整方法および装置

Info

Publication number: JP2000151229A
Application number: JP10317322A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Ando; 正道安藤; Kazuhiko Kubota; 和彦久保田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2018-11-09
Also published as: EP1001483B1; KR20000035337A; CN1132265C; DE69929153D1; CN1254965A; US6437655B1; EP1001483A3; EP1001483A2; JP3389868B2; DE69929153T2

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体フィルタの特性を短時間で且つ確実に
自動調整する方法と装置を提供する。【解決手段】誘電体フィルタの特性パラメータを測定
し、その特性パラメータからフィルタの設計等価回路上
の電気パラメータを求め、誘電体フィルタの特性調整用
箇所を調整するとともに、その調整により変化した電気
パラメータと調整量とから調整量に対する電気パラメー
タの変化量を示す調整関数を求め、その調整関数による
連立方程式に基づいて、現在の電気パラメータと目標と
する電気パラメータとの差から調整量を求めて、たとえ
ばその５０％の調整を行う。これらの処理を繰り返すこ
とによって、フィルタの特性パラメータを順次目標値に
近づける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、誘電体フィルタ
の特性を自動調整する方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、所望の特性を有する誘電体フィル
タを得るため、電極部分や誘電体部分を切削したり、調
整用ネジを回転させて誘電体部材や金属部材を挿抜す
る、といった方法により特性調整が行われている。

【０００３】理想的には、誘電体フィルタを構成する材
料の物性が常に一定であり、且つ各部の寸法精度が極め
て高ければ、常にほぼ一定の特性が得られる。しかし、
現実にはこれらにはばらつきがあるため、これらのばら
つきを予め見込んで、例えば共振周波数を定める場合に
は、目標とする共振周波数より常にわずかに低くなるよ
うに設計しておき、共振周波数が目標共振周波数になる
まで誘電体部分を切削して所定の特性を得る、といった
方法が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、或る特性調
整用の調整箇所における誘電体や導電体の削除／付与ま
たは挿抜などによる摂動に対する、調整対象の特性変化
は必ずしも線形ではない。そのため、従来は作業者の経
験と勘によって特性調整が行われていたが、量産性が低
く、常に安定した製造が行えないという問題があった。

【０００５】そこで、このような電子部品の特性調整を
自動化するものとして特許第２７４０９２５号が示され
ている。これは特性調整箇所の調整量に対する特性の変
化の関係を予め求めておき、その関係に基づいて所定の
特性を得るための調整量を単純に求めるようにした場合
に、製品個々の調整量に対する特性変化のカーブが異な
ることに起因する調整不良の問題を解消するために、所
定試料数のトリミングによって実績データを求めて、所
定試料数の電子部品に対するトリミング条件を順次更新
することによって、電子部品のロットのばらつきや製造
工程のばらつきに対応するようにしたものである。

【０００６】ところで、たとえば複数の誘電体共振器と
入出力結合手段を設けて構成した誘電体フィルタにおい
ては、小型軽量化のために、多重モードの誘電体共振器
が用いられる。例えば十字形状の誘電体柱を用いて２重
モードまたは３重モードの共振モードを利用する場合、
各共振器の共振周波数を調整するために上記誘電体柱の
所定箇所を切削することになる。しかし、複数の共振モ
ードのうち調整対象とする１つの共振器の共振周波数を
他の共振器から完全に独立して調整することはできな
い。例えば誘電体柱の或る箇所を切削すれば、幾つかの
共振モードの共振周波数が同時に変化してしまう。ただ
どの共振モードに対して最も影響を与えるかといった割
合に差があるだけである。従って、例えば３重モードの
共振器を複数個用いた誘電体フィルタの特性を調整する
ような場合は、作業者がネットワークアナライザー等を
用いて特性を測定しながら調整を行うといった方法では
実質上不可能であった。

【０００７】この発明の目的は誘電体フィルタの特性を
短時間で且つ確実に自動調整する方法と装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、特性調整対
象である誘電体フィルタの特性パラメータを測定し、該
特性パラメータからフィルタの設計等価回路の電気パラ
メータを求める電気パラメータ抽出ステップと、前記誘
電体フィルタの電気パラメータ調整用箇所を調整すると
ともに、前記電気パラメータ抽出手段により求められた
電気パラメータと、前記調整量とから、調整量に対する
電気パラメータの変化量を示す調整関数を生成する調整
関数生成ステップと、前記調整関数による連立方程式に
基づき、前記電気パラメータ抽出ステップにより求めら
れた電気パラメータと、目標とする電気パラメータとか
ら前記調整量を求める調整量算出ステップと、前記調整
量算出ステップにより算出された量の調整を行う調整ス
テップとを含み、前記誘電体フィルタの特性パラメータ
が所定値になるまで、前記電気パラメータ抽出ステップ
と前記調整量算出ステップおよび前記調整ステップを繰
り返す。

【０００９】前記調整量算出ステップは、前記調整関数
による連立方程式に前記電気パラメータ抽出ステップに
より求められた電気パラメータと目標とする電気パラメ
ータとを代入して求めた解に対して一定の割合を乗じて
調整量を求める。

【００１０】このように調整関数による連立方程式に基
づき、誘電体フィルタの特性パラメータ（Ｓパラメー
タ）を測定して、その特性パラメータから求めたフィル
タの設計等価回路の電気パラメータと、目標とする電気
パラメータとの差から電気パラメータ調整用箇所の調整
量を求め、誘電体フィルタの所望の特性パラメータが得
られるまで、算出された調整量の補正を繰り返し行うこ
とによって従来の経験や勘に頼らずに、誘電体フィルタ
の特性が確実且つ自動的に調整できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態に係る誘電体
フィルタの自動特性調整方法および装置について図１〜
図６を参照して説明する。

【００１２】図１は特性調整対象である誘電体フィルタ
の主要部の構成を示す斜視図である。図１において１は
誘電体キャビティであり、その内部に２つの誘電体柱２
ａ，２ｂの交差形状からなる複合誘電体柱２を一体的に
設け、誘電体柱２ａ，２ｂの両端面にあたるキャビティ
１との連設部の中央部にはそれぞれキャビティ１の外壁
から誘電体柱２ａ，２ｂの内部に向かって窪んだ穴４ａ
を形成し、各穴４ａの内面に導電体３ａを形成してい
る。この導電体３ａはキャビティ１の外周面に形成した
導電体３に連続している。

【００１３】図２は上記多重モード誘電体共振器に対し
て外部結合ループおよび同軸コネクタを取り付けて、３
段の共振器からなる帯域通過フィルタを構成した例であ
り、（Ａ）はキャビティの開口部に導電体板を取り付け
る前の平面図、（Ｂ）は正面方向から見た縦断面図であ
る。キャビティ１の上下の２つの開口部を覆う導電体板
１０，１１の外面には同軸コネクタ１４，１５を取り付
けると共に、内面に結合ループ１２，１３を取り付けて
いる。これらの結合ループ１２，１３は（Ａ）に示すよ
うに、複合誘電体１０の各誘電体柱に対して４５度の関
係に配置している。結合ループ１２は後述する第１の共
振モードであるＴＭ_110(x+y)モードと磁界結合し、結合
ループ１３は後述する第２の共振モードであるＴＭ
_110(x-y)モードと磁界結合する。後述するように、この
第１と第３の共振モード以外に第２の共振モードである
ＴＭ₁₁₁ モードを生じさせて、第１・第２・第３の共振
モードを順次結合させることによって、３段の共振器か
らなる帯域通過フィルタ特性を有する誘電体フィルタを
構成する。

【００１４】図３は３重モードの誘電体共振器の各モー
ドの共振器を結合させて３段の共振器からなる所定のフ
ィルタ特性を有する誘電体フィルタを構成するための、
電気パラメータ調整用箇所を示している。また図４は第
１・第２・第３の共振モードの電界分布の概略をそれぞ
れ示している。図４の（Ａ）は第１の共振モードである
ＴＭ_110(x+y)モードについて、（Ｂ）は第２の共振モー
ドであるＴＭ₁₁₁ モードについて、（Ｃ）は第３の共振
モードであるＴＭ_110(x-y)モードについて、それぞれ示
している。

【００１５】このような３重モードの共振器を用いる場
合、電気パラメータは、第１・第２・第３の共振モード
の共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３、第１と第２の共振モー
ド間の結合係数ｋ１２、第２と第３の共振モード間の結
合係数ｋ２３、第１と第３の共振モード間の結合係数ｋ
１３である。この６つの電気パラメータを調整するため
には、理想的には図３に示した９カ所またはそれ以上の
切削箇所を定める必要があるが、実用上は７カ所以上あ
れば調整できる。例えばＡ１で示す箇所を切削すれば、
主にｆ１，ｆ２が上昇するとともにｋ１２が増大する
（生じる）。この調整箇所Ａ１の切削によってｋ１２が
生じている状態（第１と第２の共振モードが結合してい
る状態）で調整箇所Ａ２を切削すれば、ｆ１，ｆ２が上
昇するとともにｋ１２が減少する。調整箇所Ａ３を切削
すれば主にｆ２，ｆ３が上昇するとともにｋ２３が増大
する（生じる）。この調整箇所をＡ３の切削によってｋ
２３が生じている状態（第２と第３の共振モードが結合
している状態）で、調整箇所Ａ４を切削すればｆ２，ｆ
３が上昇するとともにｋ２３が減少する。調整箇所Ａ５
を切削すれば主にｆ１，ｆ３が上昇する。また調整箇所
Ａ６ａまたはＡ６ｂを切削すれば主にｆ１，ｆ３が上昇
するとともにｋ１３が増大する（生じる）。このｋ１３
が生じている状態で調整箇所Ａ７ａまたはＡ７ｂを切削
すればｆ１，ｆ３が上昇するとともにｋ１３が減少す
る。

【００１６】この発明の誘電体フィルタの自動特性調整
方法では、まず誘電体フィルタの特性を測定し、フィル
タを構成する電気パラメータを共振器単位の電気パラメ
ータに分解し、各調整箇所の切削量と電気パラメータの
変化量を例えば最小二乗法により関数化する。この関数
は２次関数、３次関数、指数関数などで近似する。図３
に示した９つの調整箇所のうち、Ａ６ａ，Ａ６ｂの何れ
か一方、Ａ７ａ，Ａ７ｂの何れか一方をそれぞれ切削す
ることとして、合計７カ所の調整箇所の切削量をZn（n
= 1,2,3,4,5,6,7 ）とすると、以下のような関係式が成
り立つ。

【００１７】〔式１〕調整箇所Ａ１について、 f1 = f1ini(1+ ψ11(Z1)) f2 = f2ini(1+ ψ12(Z1)) f3 = f3ini(1+ ψ13(Z1)) k12 = k12ini+ ψ14(Z1) k23 = k23ini+ ψ15(Z1) k13 = k13ini+ ψ16(Z1) 調整箇所Ａ２について、 f1 = f1ini(1+ ψ21(Z2)) f2 = f2ini(1+ ψ22(Z2)) f3 = f3ini(1+ ψ23(Z2)) k12 = k12ini+ ψ24(Z2) k23 = k23ini+ ψ25(Z2) k13 = k13ini+ ψ26(Z2) 調整箇所Ａ３について、 f1 = f1ini(1+ ψ31(Z3)) f2 = f2ini(1+ ψ32(Z3)) f3 = f3ini(1+ ψ33(Z3)) k12 = k12ini+ ψ34(Z3) k23 = k23ini+ ψ35(Z3) k13 = k13ini+ ψ36(Z3) （中略）調整箇所Ａ７について、 f1 = f1ini(1+ ψ71(Z7)) f2 = f2ini(1+ ψ72(Z7)) f3 = f3ini(1+ ψ73(Z7)) k12 = k12ini+ ψ74(Z7) k23 = k23ini+ ψ75(Z7) k13 = k13ini+ ψ76(Z7) ここでf1ini,f2ini,f3ini,k12ini,k23ini,k13iniはそれ
ぞれのパラメータの初期値である。またψnm（n = 1,2,
3,4,5,6,7 ，m = 1,2,3,4,5,6 ）は切削量に対するパラ
メータの変化量の関数（以降「調整関数」という。）で
あり、それぞれ原点を通る２次関数、３次関数、指数関
数などである。

【００１８】上記調整関数ψ11, ψ12, ψ13, ．．．ψ
21, ψ22, ψ23．．．, ψ74, ψ75, ψ76は、誘電体フ
ィルタの調整箇所を実際に切削するとともに、その切削
量に対するパラメータの変化量として予め求めておく。
その手順をフローチャートとして図６に示す。まず、各
部の切削量Ｚ１〜Ｚ７を初期化し、Ｓパラメータを測定
し、そのＳパラメータを実現するための電気パラメータ
f1,f2,f3,k12,k23,k13を設計等価回路に対するフィッテ
ィング計算により求める。続いて、調整箇所の序数であ
るｍに初期値１を入れて、Ｚ１を予め定めた１ステップ
当たりの切削量に設定する。ここで１ステップ当たりの
切削量は、その切削箇所に対して定められている最大の
許容切削量を、設定した最大ステップ数で割った値であ
り、例えば最大切削量が５ｍｍと決められていて、最大
ステップを１０ステップと設定した場合、１ステップ当
たりの切削量は０．５ｍｍとなる。まずサンプルの調整
箇所Ａ１を１ステップ当たりの切削量だけ切削したとき
の電気パラメータｆ１，ｆ２，ｆ３，ｋ１２，ｋ２３，
ｋ１３の変化量（変化係数）をそれぞれ求める。次に調
整箇所Ａ２を１ステップ当たりの切削量だけ切削して、
上記６つの電気パラメータの変化量を求める。次に調整
箇所Ａ３を１ステップ当たりの切削量だけ切削して上記
６つのパラメータをそれぞれ求める。以降同様にして７
つの調整箇所について１ステップ当たりの切削量だけ切
削したときの各電気パラメータの変化量を求める。その
後、再び調整箇所Ａ１について１ステップ当たりの切削
量（０．５ｍｍ）だけさらに切削し（これによりＡ１は
初期状態から１．０ｍｍだけ切削された状態とな
る。）、その時の上記６つの電気パラメータの変化量を
求める。次にＡ２について１ステップ当たりの切削量だ
けさらに切削して上記６つの電気パラメータの変化量を
求める。以降同様にして７つの調整箇所について１ステ
ップ当たりの切削量だけ切削するとともにその切削に伴
う電気パラメータの変化を求める。各調整箇所における
切削量が予め定めた最大値に達するまで、上記の処理を
順次繰り返して、各調整箇所における切削量に対する各
電気パラメータの変化を求める。最後に、各調整箇所毎
に、切削量に対する各電気パラメータの変化曲線を最小
二乗法などにより近似曲線として求める。これらの曲線
が上記ψ11, ψ12, ψ13, ．．．ψ21, ψ22, ψ2
3．．．, ψ74, ψ75, ψ76に相当する。

【００１９】図５は調整箇所Ａ１について、最大許容切
削量７ｍｍを７ステップに分けて切削した場合の各電気
パラメータの変化を求めた結果である。図５において横
軸は切削量（ｍｍ）、縦軸は各電気パラメータの変化率
である。F01,F02,F03 は上記ｆ１，ｆ２，ｆ３の変化を
変化率で表している。またk12,k23,k13 は絶対値で表し
ている。この図に示した例では、各調整関数は次の２次
関数で表される。

【００２０】 ψ11(Z1)＝(1.6721 ×10^-2)Z1² + ( 4.0662 ×10^-2)Z1 ψ12(Z1)＝(1.5943 ×10^-2)Z1² + ( 1.6339 ×10^-2)Z1 ψ13(Z1)＝(5.0085 ×10^-2)Z1² - ( 1.3070 ×10^-2)Z1 ψ14(Z1)＝(3.2535 ×10^-2)Z1² + ( 5.0863 ×10^-2)Z1 ψ15(Z1)＝(-1.2683 ×10^-2)Z1² - ( 2.6757 ×10^-2)Z
1 ψ16(Z1)＝(1.4478 ×10^-2)Z1² + ( 3.0814 ×10^-2)Z1 因みにこの例では、調整箇所Ａ１を切削することによっ
てｆ１，ｆ２がｆ３より大きな割合で上昇している。ま
た、ｋ１２がｋ２３，ｋ１３より大きく変化している。

【００２１】上記〔式１〕によれば切削前の電気パラメ
ータf1ini,f2ini,f3ini,k12ini,k23ini,k13iniは測定か
ら算出できるので、所望の電気パラメータf1,f2,f3,k1
2,k23,k13を与えれば、それらのパラメータを満足する
ための切削量Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7を算出することがで
きる。しかしながら、同じように製造され同じように組
み立てられた誘電体フィルタであっても、各部の寸法公
差や組み立て精度によって誘電体フィルタの特性は少し
ずつ異なる。従って、計算により求めた切削量どおりの
切削を行っても、電気パラメータは上記関数どおりには
変化しない。従って前記関数を実物に合わせて補正する
必要が生じる。そこで、計算により求めた必要な切削量
の例えば５０％の切削を行い、特性調整を何段階かに分
けて、その都度パラメータの初期値を補正することによ
って、切削量に対する電気パラメータの変化が予め定め
た関数どおりに対応するようにする。具体的には以下の
ようにして特性調整を行う。

【００２２】まず全く切削を施さない状態での誘電体フ
ィルタの電気パラメータを初期値f1ini,f2ini,f3ini,k1
2ini,k23ini,k13iniとする。また所望のフィルタ特性を
得るための共振器単位の電気パラメータの目標値をf1tr
g,f2trg,f3trg,k12trg,k23trg,k13trgとする。

【００２３】最初の切削においては、初期値に対する補
正量が不明であるので、そのまま次の連立方程式を解
き、切削量Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7を求める。

【００２４】〔式２〕 f1trg = f1ini(1+ψ11(Z1)+ ψ21(Z2)+ ψ31(Z3)+ ψ41
(Z4)+ ψ51(Z5)+ ψ61(Z6)+ ψ71(Z7)) f2trg = f2ini(1+ψ12(Z1)+ ψ22(Z2)+ ψ32(Z3)+ ψ42
(Z4)+ ψ52(Z5)+ ψ62(Z6)+ ψ72(Z7)) f3trg = f3ini(1+ψ13(Z1)+ ψ23(Z2)+ ψ33(Z3)+ ψ43
(Z4)+ ψ53(Z5)+ ψ63(Z6)+ ψ73(Z7)) k12trg = k12ini+ψ14(Z1)+ ψ24(Z2)+ ψ34(Z3)+ ψ44
(Z4)+ ψ54(Z5)+ ψ64(Z6)+ ψ74(Z7)) k23trg = k23ini+ψ15(Z1)+ ψ25(Z2)+ ψ35(Z3)+ ψ44
(Z5)+ ψ55(Z5)+ ψ65(Z6)+ ψ75(Z7)) k13trg = k13ini+ψ16(Z1)+ ψ26(Z2)+ ψ36(Z3)+ ψ46
(Z4)+ ψ56(Z5)+ ψ66(Z6)+ ψ76(Z7)) なお、未知数が７つで式が６つであるので、７つの未知
数は一義的には得られないが、切削可能な量は無限では
なく、例えばZ1〜Z7はすべて０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下
等のように、それぞれ制限範囲が存在するので、これら
の条件とともにZ1〜Z7を求める。そして実際の切削量Z
1' 〜 Z7'を Z1' = Z1×0.5 Z2' = Z2×0.5 Z3' = Z3×0.5 Z4' = Z4×0.5 Z5' = Z5×0.5 Z6' = Z6×0.5 Z7' = Z7×0.5として求める。

【００２５】この０．５の係数を切削量緩和率と呼び、
切削量緩和率を大きくすればするほど（１に近づけるほ
ど）調整の進行度が速くなるが、電気パラメータの目標
値に対する追い込み精度は低下する。逆に切削量緩和率
を小さくすれば調整の進行度が遅くなるが、電気パラメ
ータの目標値への追い込み精度は向上する。

【００２６】２回目以降の切削においては、前回（第ｎ
−１回目）の切削終了後、誘電体フィルタの特性パラメ
ータ（Ｓパラメータ）から求めた電気パラメータをf1ne
w,f2new,f3new,k12new,k23new,k13newとし、また、実際
に切削を施した量をZ1',Z2',Z3',Z4',Z5',Z6',Z7' と
し、これらを基に次の式でf1rev,f2rev,f3rev,k12rev,k
23rev,k13revをそれぞれ求める。

【００２７】〔式３〕 f1rev = f1new ／(1+ ψ11(Z1')+ψ21(Z2')+ψ31(Z3')+
ψ41(Z4')+ψ51(Z5')+ψ61(Z6')+ψ71(Z7')) f2rev = f2new ／(1+ ψ12(Z1')+ψ22(Z2')+ψ32(Z3')+
ψ42(Z4')+ψ52(Z5')+ψ62(Z6')+ψ72(Z7')) f1rev = f3new ／(1+ ψ13(Z1')+ψ23(Z2')+ψ33(Z3')+
ψ43(Z4')+ψ53(Z5')+ψ63(Z6')+ψ73(Z7')) k12rev = k12new-( ψ14(Z1')+ψ24(Z2')+ψ34(Z3')+ψ
44(Z4')+ψ54(Z5')+ψ64(Z6')+ψ74(Z7')) k23rev = k23new-( ψ15(Z1')+ψ25(Z2')+ψ35(Z3')+ψ
45(Z4')+ψ55(Z5')+ψ65(Z6')+ψ75(Z7')) k13rev = k13new-( ψ16(Z1')+ψ26(Z2')+ψ36(Z3')+ψ
46(Z4')+ψ56(Z5')+ψ66(Z6')+ψ76(Z7')) 上記〔式３〕は〔式２〕の逆計算であり、現在の電気パ
ラメータと調整関数との関係を整合させるために要する
初期値を求めていることになる。すなわち上記の式にお
いて、 f1ini = f1rev f2ini = f2rev f3ini = f3rev k12ini = k12rev k23ini = k23rev k13ini = k13rev として初期値を補正する。そして〔式２〕の連立方程式
を解き、新たな切削量Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7を求める。
ただしこれらの切削量は絶対値であり、各調整箇所につ
いて既にZ1' 〜Z7' の切削を行っているので、また切削
量緩和率を０．５にしているので、この時点における実
際の切削量は調整箇所Ａ１〜Ａ７に対して、(Z1-Z1')× 0.5 (Z2-Z2')× 0.5 (Z3-Z3')× 0.5 (Z4-Z4')× 0.5 (Z5-Z5')× 0.5 (Z6-Z6')× 0.5 (Z7-Z7')× 0.5だけそれぞれ切削する。

【００２８】ここで一例を示す。ｆ１に注目して、たと
えばf1tag=890[MHz]、f1ini=880[MHz]であり、〔式２〕
を解いた結果、Z1=10[mm] になった場合、切削緩和率を
0.5とすると、10×0.5 = 5[mm] であるので、実際には5
[mm] 切削する。その後、再び測定してf1=886[MHz] に
なっていたとすると、〔式３〕においてf1new に886[MH
z]を代入し、Z1' 〜Z7' に実際に切削した量（Z1'=5[m
m] など）を代入して、f1rev,f2rev,f3rev,k12rev,k23r
ev,k13revを求める。ここで、f1rev=879.5[MHz]となっ
たとすると、これを〔式２〕におけるf1ini に代入す
る。そしてf1tag=890[MHz]を〔式２〕に代入してZ1〜Z7
を求める。Z1=11[mm] となったとすると、１回目で5[m
m] 切削しているので、11-5 = 6、6 ×0.5 = 3[mm] か
ら、3[mm] を２回目に切削する。以降同様に行う。

【００２９】次に特性調整方法の全体の流れをフローチ
ャートとして図７に示す。まず特性調整対象である誘電
体フィルタのＳパラメータ（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，
Ｓ２２をネットワークアナライザーにより測定する。こ
の値が目標範囲内に入っていなければ（まだ切削してい
ない状態では通常必ず目標範囲内に入っていない。）、
上記Ｓパラメータに対応する電気パラメータ（上記Ｓパ
ラメータを示す特性を実現するための電気パラメータ）
をフィルタの設計等価回路に対するフィッティング計算
により求める。初回の切削であれば、ここで求めた現在
の電気パラメータf1,f2,f3,k12,k23,k13を〔式２〕に示
した連立方程式の初期値f1ini,f2ini,f3ini,k12ini,k23
ini,k13iniとする。〔式２〕の目標パラメータf1trg,f2
trg,f3trg,k12trg,k23trg,k13trgは目標とするＳパラメ
ータを実現するための電気パラメータとして予めフィル
タの設計等価回路に対するフィッティング計算により求
めておく。また、調整関数ψ11, ψ21, ψ31, ψ41,
．．．ψ76は、前述したように、サンプルの切削によ
って予め求めておく。これらの既知数を〔式２〕に代入
して切削量Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7を算出する。そしてそ
の５０％を、実際の切削量Z1',Z2',Z3',Z4',Z5',Z6',Z
7' とし、その量だけロボットにより切削する。

【００３０】その後、同様にＳパラメータを測定し、そ
の値が目標範囲内に入ったか否かを判定する。まだ目標
範囲内に入らなければ、現在のＳパラメータから電気パ
ラメータを算出し、続いて、この求めた電気パラメータ
f1,f2,f3,k12,k23,k13を上記〔式３〕における電気パラ
メータf1new,f2new,f3new,k12new,k23new,k13newとし、
また実際の切削量Z1',Z2',Z3',Z4',Z5',Z6',Z7' を代入
して〔式３〕の連立方程式を解いて、電気パラメータf1
rev,f2rev,f3rev,k12rev,k23rev,k13revを求める。更に
これらをf1ini,f1ini,f1ini,k12ini,k23ini,k13iniとす
ることによって初期値を補正する。その後、前記〔式
２〕の連立方程式から次の切削量Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7
を求め、実際の切削量を、新たに切削すべき量の５０％
として、ロボットによりその切削を行う。以降上記の処
理を繰り返すことによってＳパラメータを目標範囲内に
順次近づけ、目標範囲内に入ったときに処理を終了す
る。

【００３１】なお、Ｓパラメータの目標値に対する差が
所定値より小さくなったとき、または電気パラメータの
目標値に対する差が所定値より小さくなったとき、上記
切削量緩和率を１００％として一気に調整を仕上げるよ
うにしてもよい。また、切削を重ねる程、上記切削量緩
和率を大きくして、目標値への追い込み精度をあまり低
下させることなく、調整に要する全体の時間を短縮化し
てもよい。

【００３２】以上に示した実施形態では３重モードの誘
電体共振器を１つだけ用いた３段の共振器から成る誘電
体フィルタを例に挙げたが、シングルモードの誘電体共
振器を用いて誘電体フィルタを構成する場合にも同様に
適用できる。また複数の誘電体共振器を用いて１つの誘
電体フィルタを構成する場合についても同様に適用でき
る。

【００３３】次に、３重モードの誘電体共振器を２つ用
いて６段の共振器からなる帯域通過特性を有する誘電体
フィルタを構成する場合の例について、図８〜図１１を
参照して説明する。

【００３４】図８は誘電体フィルタの構造を示す図であ
り、（Ａ）はキャビティの上部の開口部の導電体板のみ
を取り除いて示した平面図、（Ｂ）は正面方向から見た
縦断面図である。キャビティ１ａ，１ｂの上下の２つの
開口部には導電体板１０，１１を覆い、導電体板１０の
外面には同軸コネクタ１４ａ，１４ｂを取り付けると共
に、内面に結合ループ１２ａ，１２ｂを取り付けてい
る。これらの結合ループ１２ａ，１２ｂは（Ａ）に示す
ように、複合誘電体１０の各誘電体柱に対して４５度の
関係に配置している。結合ループ１２ａはＴＭ_110(x+y)
モードと磁界結合し、結合ループ１３ａはＴＭ_110(x-y)
モードと磁界結合する。同様に、結合ループ１２ｂはＴ
Ｍ_110(x+y)モードと磁界結合し、結合ループ１３ｂはＴ
Ｍ_110(x-y)モードと磁界結合する。先に示した実施形態
の場合と同様に、ＴＭ₁₁₁ モードも生じさせて、３重の
共振モードを順次結合させる。したがって、結合ループ
１２ａ→ＴＭ_110(x+y)モード→ＴＭ₁₁₁ モード→ＴＭ
_110(x-y)モード→結合ループ１３ａ，１３ｂ→ＴＭ
_110(x-y)モード→ＴＭ₁₁₁ モード→ＴＭ_110(x+y)モード
→結合ループ１４ｂの順番に結合して６段の共振器から
なる帯域通過フィルタ特性を有する誘電体フィルタを構
成する。

【００３５】上記フィルタの設計等価回路は図９のよう
に表される。また、その各電気パラメータと共振器単位
の電気パラメータの対応関係は図１０のようになる。図
１０において設計パラメータは６段の共振器からなるフ
ィルタの設計等価回路における電気パラメータである。
これらの設計パラメータのうちＫ１２，Ｋ２３，Ｋ３
４，Ｋ４５，Ｋ５６が主たる結合係数であり、Ｋ１３，
Ｋ４６は減衰極を生じさせるための有極化用とび結合の
係数である。これらのパラメータのうち共振器単位の電
気パラメータｆ１，ｆ２，ｆ３，ｋ１２，ｋ２３，ｋ１
３が調整対象であり、設計パラメータのうちＫ０１，Ｋ
３４，Ｋ６７，Ｋ０３，Ｋ４７，Ｋ０７，Ｑ１〜Ｑ６は
この例では固定であり、調整対象外である。なお、図９
においてはＫ０３，Ｋ４７，Ｋ０７については省略して
いる。

【００３６】前述した３重モードの誘電体共振器を１つ
だけ用いた誘電体フィルタの場合と同様に、何度か特性
調整を繰り返せば、上記設計パラメータが目標値に近づ
き、これによってＳパラメータが目標範囲内に収まる。
その際の特性調整に伴う設計パラメータＦ１〜Ｆ６の変
化のイメージは図１１に示すようになる。このように、
切削前の初期特性では各共振器の共振周波数は通常ばら
ばらであるが、調整のステップを経る毎に順次所定値に
収束していく。

【００３７】なお、実施形態では誘電体柱を用いたＴＭ
モードの誘電体共振器による誘電体フィルタの特性調整
を例にしたが、例えば誘電体ブロックや誘電体板に電極
を形成したＴＥＭモードの誘電体共振器によるフィルタ
の場合には、電極部分または誘電体部分を切削すること
によって、特性調整を行えばよい。またＴＥモードの誘
電体共振器についても、誘電体部分を切削することによ
って特性調整を行えばよい。

【００３８】また、特性調整は、基本的に共振系に対し
て何らかの摂動を与えることによって行うので、共振空
間に対する誘電体または導電体の挿抜によって調整する
ようにしてもよい。更に結合ループなどの結合手段と共
振器との結合調整を行う場合には、結合ループの向きや
変形量の調整によってその調整を行うようにすればよ
い。これらの場合、特性調整用ロボットは誘電体または
導電体の挿抜量を制御することにより特性調整を行うこ
とになる。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、調整関数による連立
方程式に基づき、誘電体フィルタの特性パラメータ（Ｓ
パラメータ）を測定して、その特性パラメータから求め
たフィルタの設計等価回路の電気パラメータと、目標と
する電気パラメータとから電気パラメータ調整用箇所の
調整量を求め、誘電体フィルタの特性パラメータが所定
値になるまで、算出された調整量の補正を繰り返すだけ
で所望のフィルタ特性が得られるので、従来の経験や勘
に頼らずに、誘電体フィルタの特性が確実且つ自動的に
調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】誘電体共振器部分の斜視図

【図２】誘電体共振器部分の上面図および誘電体フィル
タの断面図

【図３】電気パラメータ調整用箇所の例を示す図

【図４】３つの共振モードと特性調整用箇所との関係を
示す図

【図５】或る１つの電気パラメータ調整箇所における切
削量に対する各電気パラメータの変化の例を示す図

【図６】特性調整手順を示すフローチャート

【図７】特性調整手順を示すフローチャート

【図８】誘電体フィルタの上面図および断面図

【図９】同誘電体フィルタの等価回路図

【図１０】設計等価回路上のフィルタを構成する電気パ
ラメータと共振器単位の電気パラメータとの対応関係の
例を示す図

【図１１】６段の共振器からなる誘電体フィルタの共振
周波数についての特性調整による目標値への収束のイメ
ージを示す図

【符号の説明】

１−キャビティ２−複合誘電体柱２ａ，２ｂ−誘電体柱３，３ａ−導電体４ａ−穴１０，１１−導電体板１２，１３−結合ループ１４，１５−同軸コネクタＡ１〜Ａ７−電気パラメータ調整用箇所

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特性調整対象である誘電体フィルタの特
性パラメータを測定し、該特性パラメータからフィルタ
の設計等価回路の電気パラメータを求める電気パラメー
タ抽出ステップと、前記誘電体フィルタの電気パラメータ調整用箇所を調整
するとともに、前記電気パラメータ抽出手段により求め
られた電気パラメータと、前記調整量とから、調整量に
対する電気パラメータの変化量を示す調整関数を生成す
る調整関数生成ステップと、前記調整関数による連立方程式に基づき、調整前の電気
パラメータと、目標とする電気パラメータとから前記調
整量を求める調整量算出ステップと、前記調整量算出ステップにより算出された量の調整を行
う調整ステップとを含み、前記誘電体フィルタの特性パラメータが所定値になるま
で、前記電気パラメータ抽出ステップと前記調整量算出
ステップおよび前記調整ステップを繰り返す誘電体フィ
ルタの自動特性調整方法。
【請求項２】前記調整量算出ステップは、前記調整関
数による連立方程式に前記電気パラメータ抽出ステップ
により求められた電気パラメータと目標とする電気パラ
メータとを代入して求めた解に対して一定の割合を乗じ
て調整量を求める請求項１に記載の誘電体フィルタの自
動特性調整方法。
【請求項３】前記調整前の電気パラメータは、１回目
の調整においては、前記電気パラメータ抽出手段により
求められた電気パラメータとし、２回目以降の調整にお
いては、前回の調整後に前記電気パラメータ抽出ステッ
プにより求められた電気パラメータと、既調整量とを前
記調整関数による連立方程式に代入して逆算した電気パ
ラメータとする、請求項１または２に記載の誘電体フィ
ルタの自動特性調整方法。
【請求項４】前記誘電体フィルタは多重モードの誘電
体フィルタである請求項１、２または３に記載の誘電体
フィルタの自動特性調整方法。
【請求項５】特性調整対象である誘電体フィルタの特
性パラメータを測定し、該特性パラメータからフィルタ
の設計等価回路の電気パラメータを求める電気パラメー
タ抽出手段と、前記誘電体フィルタの電気パラメータ調整用箇所を調整
するとともに、前記電気パラメータ抽出手段により求め
られた電気パラメータと、前記調整量とから、調整量に
対する電気パラメータの変化量を示す調整関数を生成す
る調整関数生成手段と、前記調整関数による連立方程式に基づき、調整前の電気
パラメータと、目標とする電気パラメータとから前記調
整量を求める調整量算出手段と、前記調整量算出手段により算出された量の調整を行う調
整手段と、前記誘電体フィルタの特性パラメータが所定値になるま
で、前記電気パラメータ抽出手段による処理と前記調整
量算出手段による処理および前記調整手段による処理を
繰り返す制御手段とから成る誘電体フィルタの自動特性
調整装置。