JP2001196806A - 誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計上の自由度を高めるとともに、安定した
特性を得られるようにした、誘電体フィルタ、誘電体デ
ュプレクサおよびそれらを用いた通信装置を提供する。 【解決手段】 内面に内導体を被覆した内導体孔２ａ，
２ｂを誘電体ブロック１の内部に設け、入出力電極５
ａ，５ｂと外導体４との間に間隙部ｇを設けるととも
に、誘電体ブロック１の外面に底面（実装面）から側面
に連続して入出力電極５ａ，５ｂを形成し、誘電体ブロ
ックの側面における間隙部の幅または深さによりフィル
タ特性を定める。

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、誘電体ブロック
の内部および外面に導体膜を形成してなる誘電体フィル
タ、誘電体デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、誘電体ブロックの内部に内導体孔
を形成し、外面に外導体を被覆した誘電体フィルタとし
て、特開平０８−３１６７０３号、特開平０７−１
３５４０５号、米国特許５１６２７６０号が開示され
ている。

【０００３】には、誘電体ブロックの実装面と側面と
に跨がって形成される入出力電極の、実装面と側面にお
ける外導体との間隙部の大きさを異なるようにして、ス
プリアスモードであるＴＥ１０１モードの周波数を所定
帯域からシフトさせて、スプリアスレベルを低減させる
ようにしたものが示している。

【０００４】には、外導体と各入出力電極との間の間
隙部の幅を変えることにより、入出力電極と外導体との
間に発生する静電容量を制御し、それによって特性の調
整を行うようにしたものが示されている。

【０００５】には、誘電体ブロックの底面（実装面）
に、誘電体ブロックの一部を削除したメサ構造の入出力
電極を形成し、２つの入出力電極間のアイソレーション
を確保するようにしたものが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、，に示
されている構造の誘電体フィルタにおいては、入出力電
極と外導体との間に生じる静電容量を必要に応じて小さ
くすることができず、設計上の自由度が低く、またそれ
に起因して安定したフィルタ特性が得にくい、という問
題があった。

【０００７】一方、に示されている構造の誘電体フィ
ルタにおいては、フィルタが小型化して複数の内導体孔
配列方向の寸法が小さくなると、入出力電極がメサ構造
であっても、２つの入出力電極の間隔が狭くなり、入出
力間で十分なアイソレーションが確保できず、不要な飛
び結合が生じてしまう、という問題があった。

【０００８】この発明の目的は、設計上の自由度を高め
るとともに、安定した特性を得られるようにした、誘電
体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを用いた
通信装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の誘電体フィル
タは、内面に内導体を被覆した内導体孔を誘電体ブロッ
ク内に設け、該誘電体ブロックの外面に前記内導体と静
電容量結合する入出力電極および外導体を形成した誘電
体フィルタにおいて、前記誘電体ブロックの底面から側
面に連続して、前記外導体の一部を前記誘電体ブロック
の素体とともに切削して間隙部を設けることにより、前
記外導体から入出力電極を分離形成し、前記側面におけ
る前記間隙部の幅または深さによりフィルタ特性を定め
る。

【００１０】この構造により、入出力電極の面積を縮小
化することなく、入出力電極と外導体との間に生じる間
隙部によって、入出力電極と外導体との間の静電容量を
小さくでき、設計上の自由度が高くなる。また、入出力
電極と外導体との間に生じる静電容量が小さくなること
により、入出力電極の寸法精度に対する特性変動が小さ
くなり、安定したフィルタ特性が得られるようにする。

【００１１】また、この発明の誘電体フィルタは、前記
入出力電極を誘電体ブロックの底面にのみ設け、前記誘
電体ブロックの側面には前記間隙部のみを形成して、該
側面の間隙部の幅または深さによりフィルタ特性を定め
る。すなわち、誘電体ブロックの側面の間隙部の幅また
は深さにより、内導体と外導体との間に生じる静電容量
が変化し、共振器の特性インピーダンスが変化するた
め、このことによりフィルタ特性を定める。また、誘電
体ブロックの側面において入出力電極と外導体との間の
間隙部を大きくして、共振器と外部負荷との結合量の変
化範囲を拡大する。

【００１２】また、この発明の誘電体フィルタは、前記
間隙部の深さを部分的に変えてフィルタ特性を定める。
すなわち、入出力電極と外導体との間に生じる静電容量
の変化の度合いと、入出力電極と内導体との間に生じる
静電容量の変化の度合とは、間隙部の深さを変える部分
に応じて異なるので、間隙部の深さを部分的に変えるこ
とによって、フィルタ特性を定める。

【００１３】さらに、この発明の誘電体フィルタは、前
記側面の入出力電極の一部を削除し、前記間隙部の幅を
部分的に変えて、フィルタ特性を定める。この場合に
も、入出力電極と外導体との間に生じる静電容量の変化
の度合いと、入出力電極と内導体との間に生じる静電容
量の変化の度合とは、入出力電極の部分削除位置に応じ
て異なるので、その位置を変えることによって、フィル
タ特性を定める。

【００１４】この発明の誘電体デュプレクサは、前記誘
電体ブロックに前記入出力電極を３つ以上設けて、上記
構成の誘電体フィルタを複数組設けることにより構成す
る。すなわち、単一の誘電体ブロックに複数組の誘電体
フィルタを構成し、入出力電極部分の構造を上記のいず
れかに記載の構造とすることにより、各フィルタのフィ
ルタ特性を定める。

【００１５】この発明の通信装置は、上記誘電体フィル
タまたは誘電体デュプレクサを用いて構成する。これに
より、要求される特性に忠実な誘電体フィルタまたは誘
電体デュプレクサを用いた高周波回路特性に優れた通信
装置を得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係る誘電体フィ
ルタの構成を図１〜図３を参照して説明する。図１は誘
電体フィルタの外観斜視図であり、図２は中央横断面
図、図３は側面図および上面図である。これらの図に示
すように、略直方体形状の誘電体ブロック１には、内面
に内導体を被覆した内導体孔２ａ，２ｂを設けていて、
誘電体ブロック１の外面には入出力電極５ａ，５ｂと外
導体４をそれぞれ形成している。内導体孔２ａ，２ｂ
は、図２に示すように誘電体ブロック１の一方の端面か
らそれに対向する他方の端面にかけて貫通していて、誘
電体ブロックの一方の端面を開放面とし、他方の端面に
外導体４を形成して短絡面としている。内導体孔２ａ，
２ｂは、開放面側の内径が広く短絡面側の内径が細いス
テップ構造としている。この内導体孔２ａ，２ｂの内面
には内導体３ａ，３ｂを被覆していて、一方の端部を短
絡面において外導体４に導通させている。

【００１７】このようにして、内導体３ａ，３ｂ、誘電
体ブロック１および外導体４によって２つの共振器を構
成し、この２つの共振器を電磁結合させている。

【００１８】誘電体ブロック１の外面には、図１におけ
る上面から両側面にかけて連続する入出力電極５ａ，５
ｂを設けているが、この電極は元々外導体４であった部
分を誘電体ブロック１の誘電体素体とともに切削するこ
とによって、入出力電極５ａ，５ｂを外導体４から島状
に分離形成したものである。なお、図１における上面が
通信機等の回路基板に対する実装面となる。

【００１９】上記入出力電極５ａ，５ｂは、内導体３
ａ，３ｂと誘電体ブロック１および外導体４とによって
構成される共振器の開放端付近にそれぞれ静電容量結合
する。

【００２０】以上の構造により、静電容量により外部結
合をとるようにした、２段の共振器から成る帯域通過特
性を有するフィルタとして作用する。

【００２１】図３は、入出力電極と外導体との間の間隙
部および入出力電極の寸法を示す図である。入出力電極
５ａと誘電体ブロック内部の内導体（図２に示した内導
体３ａ）との間に生じる静電容量は、入出力電極５ａと
内導体３ａとの対向面積によって、すなわちｗａ，ｈ
ａ，ｗａ′，Ｌａによって定まる。また、両者の結合量
は、両者間に生じる上記静電容量と、内導体に対する入
出力電極５ａの対向位置すなわち間隙ｇａ２，ｇａ２′
によって定まる。また、入出力電極５ａと外導体４との
間に生じる静電容量は、ｇａ１，ｇａ３，ｇａ３′，ｇ
ａ４および間隙部の切削深さによって定まる。また、入
出力電極５ａと外導体との間の間隙部の各部の幅および
深さによって、内導体３ａによる共振器の特性インピー
ダンスが変化する。

【００２２】上記の各寸法のうち、ｇａ２とｇａ２′、
ｗａとｗａ′、ｇａ３とｇａ３′は必ずしも一致してい
ない。すなわち、誘電体ブロックの底面における入出力
電極５ａおよび５ａと外導体４との間の間隙の幅および
深さは一定としておき、誘電体ブロックの側面における
入出力電極５ａの寸法および位置を変えることによっ
て、入出力電極５ａと内導体３ａとの間の結合量を定め
る。また、誘電体ブロックの側面における入出力電極５
ａと外導体との間の間隙部の幅および深さによって、内
導体３ａによる共振器の特性インピーダンスを定める。

【００２３】以上に述べたことは、もう一方の入出力電
極５ｂ側についても同様であり、入出力電極５ｂの寸法
および位置を変えることによって、入出力電極５ｂと内
導体３ｂとの間の結合量を定める。また、誘電体ブロッ
クの側面における入出力電極５ｂと外導体との間の間隙
部の幅および深さによって、内導体３ｂによる共振器の
特性インピーダンスを定める。

【００２４】なお、このように誘電体ブロックの底面か
ら側面にかけて連続する入出力電極を形成したことによ
り、誘電体ブロックの底面における入出力電極の形成面
積を縮小化でき、その分２つの入出力電極間の外導体の
幅ｄ寸法を大きくでき、フィルタが小型化しても２つの
入出力電極間のアイソレーションを十分に確保できる。

【００２５】また、誘電体ブロックの底面（実装面）に
おける入出力電極のパターンを一定にできるので、実装
すべき回路基板上の導体ランドおよびグランド電極のパ
ターンを標準化することができる。

【００２６】さらに、この実施形態によれば、共通の誘
電体ブロックを用いて、特性の異なる複数種のフィルタ
を製造することができる。そのため、誘電体ブロックの
共通化を図ることができる。

【００２７】次に、第２の実施形態に係る誘電体フィル
タの構成を図４および図５を参照して説明する。図４は
誘電体フィルタの外観斜視図であり、図５は側面図およ
び上面図である。図１に示した誘電体フィルタとは異な
り、この例では、誘電体ブロック１の上面（実装面）に
のみ入出力電極５ａ，５ｂを設け、側面には間隙部のみ
を設けている。その他の構造は第１の実施形態の場合と
同様である。

【００２８】この構造により、静電容量により外部結合
をとるようにした、２段の共振器から成る帯域通過特性
を有するフィルタとして作用する。

【００２９】図５は、入出力電極と外導体との間の間隙
部および入出力電極の寸法を示す図であり、（Ａ）は側
面図、（Ｂ）は底面図である。入出力電極５ａと誘電体
ブロック内部の内導体（図４に示した内導体孔２ａ内面
の内導体）との間に生じる静電容量は、入出力電極５ａ
と内導体との対向面積によって、すなわちｗａ′，Ｌａ
によって定まる。また、両者の結合量は、両者間に生じ
る上記静電容量と、内導体に対する入出力電極５ａの対
向位置すなわち間隙ｇａ２′によって定まる。また、入
出力電極５ａと外導体４との間に生じる静電容量は、ｇ
ａ３′，ｇａ４，ｇａ５，ｇａ６およびこれらの間隙部
の切削深さによって定まる。また、これらの間隙部の各
部の幅および深さによって、共振器の特性インピーダン
スが変化する。

【００３０】上記の各寸法のうち、（ｇａ２′＋ｗａ′
＋ｇａ３′）の寸法はｇａ６に必ずしも一致していな
い。すなわち、誘電体ブロックの底面における入出力電
極５ａおよび５ａと外導体４との間の間隙の幅および深
さは一定としておき、誘電体ブロックの側面における間
隙部の幅および深さを変えることによって、共振器の特
性インピーダンスを定める。

【００３１】以上に述べたことは、もう一方の入出力電
極５ｂ側についても同様であり、入出力電極５ｂの寸法
および位置を変えることによって、入出力電極５ｂと内
導体３ｂとの間の結合量を定め、また、誘電体ブロック
の側面における間隙部の幅および深さによって、共振器
の特性インピーダンスを定める。

【００３２】このように、入出力電極を誘電体ブロック
の底面（実装面）にのみ設け、誘電体ブロックの側面に
は、入出力電極と外導体との間の間隙部のみを形成した
ことにより、誘電体ブロックの側面における幅ｇａ５，
ｇａ６を広範囲にわたって設定できるので、外部結合量
の設定範囲を広くとることができ、設計上の自由度が高
まる。また、誘電体ブロック底面の入出力電極５ａ，５
ｂを誘電体ブロックの端面にまで形成しても、外導体４
に短絡することがないので、その面積を十分に確保で
き、誘電体ブロックの底面にのみ入出力電極を形成する
構造であっても、所定の外部結合量が得られる。また、
その分、ｄ寸法を大きくして、入出力間のアイソレーシ
ョンを確保することができる。

【００３３】次に、第３の実施形態に係る誘電体フィル
タの幾つかの例を、図６を参照して説明する。図６の各
図は誘電体フィルタの側面図である。誘電体ブロックの
他の面の構成は図１〜図３に示したものと同様であるの
で、省略する。

【００３４】図６の（Ａ）に示す例では、入出力電極５
ａと外導体４との間の間隙部の切削深さをｇで示す部分
と、ｇ′で示す部分とで異ならせている。また、（Ｂ）
に示す例では、ｇ″で示す部分をｇで示す部分より深く
している。入出力電極と外導体との間に生じる静電容量
の変化の度合いと、入出力電極と内導体との間に生じる
静電容量の変化の度合とは、間隙部の深さを変える部分
に応じて異なるので、このような構造により間隙部の切
削深さを部分的に変えることによって、所望のフィルタ
特性に定める。

【００３５】図６の（Ｃ）に示す例では、入出力５ａと
外導体４との間の間隙部ｇの全体の形状を矩形にすると
ともに、入出力電極５ａの一部を破線で示すように削除
して、間隙部ｇの幅を部分的に変化させている。入出力
電極と外導体との間に生じる静電容量の変化の度合い
と、入出力電極と内導体との間に生じる静電容量の変化
の度合とは、入出力電極の部分削除位置に応じて異なる
ので、その部分切削位置を変えることによって、所望の
フィルタ特性に定める。

【００３６】次に第４の実施形態に係る誘電体デュプレ
クサの構成を図７を参照して説明する。図７の（Ａ）は
誘電体デュプレクサの斜視図、（Ｂ）は上面図である。
図７において１は直方体形状の誘電体ブロックであり、
Ａで示す一方の端面から、それに対向する他方の端面に
かけて内導体孔２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅを設けている。
この内導体孔２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅの内面には内導体
をそれぞれ形成している。誘電体ブロック１の外面に
は、Ａで示す端面を除く他の外面（五面）に外導体４を
形成している。このＡで示す端面が開放面であり、誘電
体ブロック１の図における右後方面を短絡面としてい
る。

【００３７】また、誘電体ブロック１の中央部には内導
体孔２ｃを形成していて、その内面に図における左手前
の面を短絡端、右後方の面を開放端とする内導体を設け
ている。そして、この内導体の開放端の面から図におけ
る上面にかけて入出力電極５ｃを形成している。さら
に、誘電体ブロック１の外面には外導体４から分離した
入出力電極５ａ，５ｂを形成している。これらの入出力
電極は誘電体ブロックの表面を切削することにより形成
している。但し、図７における上面が回路基板に対する
実装面である。

【００３８】内導体孔２ａ，２ｂによる２つの共振器
は、図１に示した第１の実施形態の場合と同様に結合し
て帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。ま
た、内導体孔２ｄ，２ｅによる２つの共振器も、同様に
結合して帯域通過特性を有するフィルタとして作用す
る。

【００３９】内導体孔２ｂ，２ｃのそれぞれの内面の内
導体同士はインターディジタル結合する。同様に、内導
体孔２ｃ，２ｄのそれぞれの内面の内導体同士もインタ
ーディジタル結合する。これにより入出力電極５ａを送
信信号入力ポート、５ｂを受信信号出力ポート、５ｃを
アンテナに対する入出力ポートとする誘電体デュプレク
サを構成する。

【００４０】次に、第５の実施形態にかかる通信装置の
構成を図８を参照して説明する。同図においてＡＮＴは
送受信アンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＢＰＦａ，Ｂ
ＰＦｂ，ＢＰＦｃはそれぞれ帯域通過フィルタ、ＡＭＰ
ａ，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ＡＮＴ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ＢＰ
Ｆｃ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。

【００４１】図８に示したデュプレクサＤＰＸ部分は図
７に示した構造の誘電体デュプレクサを用いる。また帯
域通過フィルタＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃは図１ま
たは図４に示した構造の誘電体フィルタを用いる。この
ようにして全体に小型の通信機を構成する。

【００４２】

【発明の効果】請求項１，５に記載の発明によれば、入
出力電極の面積を縮小化することなく、入出力電極と外
導体との間に生じる間隙部によって、入出力電極と外導
体との間の静電容量を小さくでき、設計上の自由度が高
くなる。また、入出力電極と外導体との間に生じる静電
容量が小さくなることにより、入出力電極の寸法精度に
対する特性変動が小さくなり、安定したフィルタ特性が
得られる。

【００４３】請求項２に記載の発明によれば、誘電体ブ
ロックの側面において入出力電極と外導体との間の間隙
部を大きく形成できるので、共振器と外部負荷との結合
量の変化範囲を拡大できる。

【００４４】請求項３，４に記載の発明によれば、入出
力電極と外導体との間に生じる静電容量と、入出力電極
と内導体との間に生じる静電容量とをほぼ独立して定め
ることができ、このことにより、フィルタ特性の変化範
囲を更に広げることができる。

【００４５】請求項６に記載の発明によれば、要求され
る特性に忠実な誘電体フィルタまたは誘電体デュプレク
サを用いた高周波回路特性に優れた通信装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る誘電体ブロックの外観斜
視図

【図２】同誘電体フィルタの断面図

【図３】同誘電体フィルタの側面図および底面図

【図４】第２の実施形態に係る誘電体ブロックの外観斜
視図

【図５】同誘電体フィルタの側面図および底面図

【図６】第３の実施形態に係る３つの誘電体フィルタの
構成を示す側面図

【図７】第４の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構
成を示す図

【図８】第５の実施形態に係る通信装置の構成を示すブ
ロック図

【符号の説明】

１−誘電体ブロック ２−内導体孔 ３−内導体 ４−外導体 ５−入出力電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 英幸 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J006 HA04 HA12 HA15 HA25 HA27 JA01 JA31 KA06 LA11 NA04 NC02 NC03 NE15 NF03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面に内導体を被覆した内導体孔を誘電
   体ブロック内に設け、該誘電体ブロックの外面に前記内
   導体と静電容量結合する入出力電極および外導体を形成
   した誘電体フィルタにおいて、 前記誘電体ブロックの底面から側面に連続して、前記外
   導体の一部を前記誘電体ブロックの素体とともに切削し
   て間隙部を設けることにより、前記外導体から入出力電
   極を分離形成し、前記側面における前記間隙部の幅また
   は深さによりフィルタ特性を定めた誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 前記入出力電極を誘電体ブロックの底面
   にのみ設け、前記誘電体ブロックの側面には前記間隙部
   のみを形成して、該側面の間隙部の幅または深さにより
   フィルタ特性を定めた請求項１に記載の誘電体フィル
   タ。
3. 【請求項３】 前記間隙部の深さを部分的に変えて前記
   フィルタ特性を定めた請求項１または２に記載の誘電体
   フィルタ。
4. 【請求項４】 前記側面の入出力電極の一部を削除し、
   前記間隙部の幅を部分的に変えて前記フィルタ特性を定
   めた請求項１、２または３に記載の誘電体フィルタ。
5. 【請求項５】 前記誘電体ブロックに前記入出力電極を
   ３つ以上設けて、請求項１〜４のうちいずれかに記載の
   誘電体フィルタを複数組設けて成る誘電体デュプレク
   サ。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のうちいずれかに記載の誘
   電体フィルタまたは請求項５に記載の誘電体デュプレク
   サを用いて成る通信装置。