JP2002057510A

JP2002057510A - 誘電体フィルタおよび通信装置

Info

Publication number: JP2002057510A
Application number: JP2000243303A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tada; 斉多田; Hideyuki Kato; 英幸加藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-22
Also published as: CN1338791A; CN1187863C; KR100401960B1; KR20020013415A

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体ブロック内における内導体形成孔のピ
ッチを狭めて小型化したときの、Ｑｏｄｄの劣化による
フィルタ特性の悪化を抑えた、誘電体フィルタおよびそ
れを備えた通信装置を得る。【解決手段】略直方体形状の誘電体ブロック１の内部
に、軸が互いに平行で、内面に内導体３ａ，３ｂを形成
した内導体形成孔２ａ，２ｂを設け、誘電体ブロックの
外面に外導体を形成するが、内導体形成孔の配列方向の
配置間隔をピッチｐ、内導体形成孔の配列方向に垂直な
幅を厚みｄとしたとき、ｐ／ｄを０．６以下にするとと
もに、隣接する内導体形成孔の軸を厚み方向に互いに遠
ざけるように偏心させる。

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
内部に、内面に内導体を形成した内導体形成孔を設け、
誘電体ブロックの外面に外導体を形成してなる誘電体フ
ィルタおよびそれを備えた通信装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１９に従来の誘電体フィルタの構成例
を示す。ここで（Ａ）は誘電体フィルタの背面図、
（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図で
ある。略直方体形状の誘電体ブロック１の内部には、内
面に内導体３ａ，３ｂを形成した内導体形成孔２ａ，２
ｂを設けている。また誘電体ブロック１の外面（六面）
には外導体を形成している。内導体形成孔２ａ，２ｂの
一方の端部付近には、内導体非形成部ｇを設けて、この
部分を、共振線路としての内導体の開放端としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】誘電体ブロックを用い
た従来の誘電体フィルタにおいては、上記内導体形成孔
の軸長は共振周波数によって必然的に決定されるが、誘
電体ブロックの幅（内導体形成孔の配列方向の幅）寸法
については設計によって定められる。したがって、上記
内導体形成孔２ａ，２ｂの軸間隔（共振器ピッチ）を狭
めて、誘電体ブロックの内導体形成孔の配列方向の幅を
縮めることは、全体の小型化のために有効である。

【０００４】ところが、上記共振器ピッチが狭くなる
と、偶モードのＱ０（Ｑｏｄｄ）が悪化して、帯域通過
特性の肩部分（通過帯域の減衰帯域に近い側の特性）が
悪化するという問題が生じる。

【０００５】この発明の目的は、上記Ｑｏｄｄの劣化に
よるフィルタ特性の悪化を抑え、且つ全体の小型化を図
った、誘電体フィルタおよびそれを用いた通信装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、略直方体形
状の誘電体ブロックの内部に、軸が互いに略平行で、内
面に内導体を形成した内導体形成孔を設け、誘電体ブロ
ックの外面に外導体を形成した構造の誘電体フィルタに
おいて、内導体形成孔の配列方向の配置間隔をピッチ、
内導体形成孔の配列方向に垂直な幅を厚みとしたとき、
ピッチ／厚みを０．６以下にするとともに、隣接する内
導体形成孔の軸を厚み方向に互いに遠ざけるように偏心
させる。

【０００７】この構造により、誘電体ブロックの内導体
形成孔の配列方向のピッチを極端に狭くしなくても、内
導体形成孔の間隔を広くとることができ、隣接する内導
体形成孔の間の電流集中が緩和され、Ｑｏｄｄが向上す
る。但し、上記ピッチ／厚みの値とＱｏｄｄの改善効果
には一定の関係があり、後述するように、ピッチ／厚み
が０．６以下の条件で、内導体形成孔を偏心させること
によって、Ｑｏｄｄの改善効果を得る。

【０００８】また、この発明は、前記内導体形成孔の断
面を前記内導体形成孔の配列方向に垂直な方向に延びる
長円形状にする。この構造により、隣接する内導体形成
孔による共振器間の結合を容易にとれるようにする。

【０００９】さらに、この発明は、上記誘電体フィルタ
を、たとえば送信信号または受信信号の信号処理を行う
高周波回路部に設けて通信装置を構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の実施例形態に係る誘電
体フィルタの構成と特性を図１〜図１２を参照して説明
する。図１は誘電体フィルタの投影図であり、（Ａ）
は、誘電体フィルタの背面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）
は正面図、（Ｄ）は右側面図である。略直方体形状の誘
電体ブロック１の内部には、内面に内導体３ａ，３ｂを
形成した内導体形成孔２ａ，２ｂを設けている。また誘
電体ブロック１の外面（六面）には外導体を形成してい
る。内導体形成孔２ａ，２ｂの一方の端部付近には、内
導体非形成部ｇを設けて、この部分を、共振線路として
の内導体の開放端としている。内導体形成孔２ａ，２ｂ
は、誘電体ブロック１の内導体形成孔の配列方向の中心
線からｓだけ、互いに遠ざかるように偏心している。こ
のことにより、内導体形成孔の孔間隔Ｌはピッチｐより
長くなる。

【００１１】図２〜図６は、上記ピッチを２．４ｍｍか
ら１．６ｍｍまでの範囲について変化させ、内導体形成
孔の内径φをパラメータとする、内導体形成孔の偏心量
（図１に示したｓ）の値に対するＱ０の値を求めた結果
である。

【００１２】図２〜図６の各図において、「下」は、図
１におけるｈａであり、内導体形成孔２ａの誘電体ブロ
ックの底面からの距離、「上」は、図１におけるｈｂで
あり、もう一方の内導体形成孔２ｂの中心軸の底面から
の距離である。「上下」は、図１におけるｓであり、誘
電体ブロックの中心（中央高さ）からの２つの内導体形
成孔の偏心量である。「孔間」は図１におけるＬであ
り、内導体形成孔の間隔である。また、Ｑｏは偶モード
のＱ０、Ｑｅは奇モードのＱ０である。ここで、図１に
示した寸法のうち、ｄは４．０ｍｍ、ｗは６．０ｍｍに
固定し、共振周波数ｆｏを１９２０［ＭＨｚ］としてい
る。

【００１３】図７〜図１０は、内導体形成孔の内径φを
１．２から０．６までの範囲について変化させ、ピッチ
をパラメータとする、偏心量に対するＱｏの関係を求め
た結果である。これらの結果から明らかなように、内径
φに関わらずに、ピッチ＝２．４ｍｍの時、偏心量が０
より大きくなるにしたがってＱｏｄｄが低下することが
分かる。

【００１４】また、図１１は内導体形成孔の内径φをパ
ラメータとして、ピッチを変えた時の、Ｑｏが最大とな
る最適偏心量を求めた結果を示している。たとえばφ＝
１．０ｍｍで、ピッチが２．４ｍｍであれば、偏心量が
０ｍｍのときＱｏが最大となる。また、たとえばφ＝
１．０で、ピッチが２．２ｍｍであれば、偏心量が０．
１ｍｍのときＱｏが最大となる。

【００１５】このことから明らかなように、ピッチ／厚
み＝２．４／４＝０．６の時には、内導体形成孔を偏心
させるとＱｏが低下する。逆に、ピッチ／厚みが０．６
以下の条件では、内導体形成孔を偏心させる方がＱｏの
向上が図れる。

【００１６】さらに、図１２は、内導体形成孔の位置を
偏心させてＱｏを最適化した場合と、偏心させない場合
とについて、最適Ｑｏをプロットしたものである。この
結果からも、ピッチが大きくなって、ピッチ／厚みが
０．６（すなわちピッチ＝２．４ｍｍ）を超える条件で
は、偏心によるＱｏの改善効果が無くなることが分か
る。

【００１７】次に、第２の実施形態に係る誘電体フィル
タの構造を図１３に示す。この図は図１における（Ａ）
に対応する図であり、内導体形成孔の軸方向を見た図で
ある。図１に示した構造とは異なり、内導体形成孔２
ａ，２ｂを、それぞれ内導体形成孔の配列方向に垂直な
方向に延びる断面長円形状にしている。図中の寸法はｍ
ｍ単位の値を示している。

【００１８】このように内導体形成孔の断面形状を、内
導体形成孔の配列方向に垂直な方向に偏平させたことに
より、フィルタ設計の自由度が向上し、共振器間を所望
の結合度で結合させ、且つ上下の偏心によるＱｏの最適
化を図ることができる。すなわち、断面長円形状とする
ことによって、共振器間の相互容量が大きくなるが、断
面円形の内導体形成孔を設けた場合と同様の相互容量を
得るように設計するには、偏心量を大きくすればよい。
したがって、長辺（長径）の寸法と偏心量をそれぞれ定
めることによって、共振器間を所望の結合度で結合させ
た上で、最適Ｑｏを得ることができる。

【００１９】次に、第３の実施形態に係る誘電体フィル
タの構成例を図１４に示す。（Ａ）は誘電体フィルタの
背面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右
側面図である。図１に示した誘電体フィルタと異なり、
この例では開放端側の内導体形成孔の内径を短絡端側よ
り太くしたステップ構造としている。しかも、内導体形
成孔配列方向に垂直な方向に開放端側の内径を広げ、そ
れぞれの内導体形成孔の開放端側の長軸の中心が誘電体
ブロックの厚み方向の中心線上に並ぶように形成してい
る。このような構造によって、内導体形成孔の配列方向
の幅を長くすることなく、共振器間の容量性結合を増し
て、通過帯域幅を広げることができる。

【００２０】図１５は第４の実施形態に係る誘電体フィ
ルタの構成を示す図である。この誘電体フィルタは、図
１に示した構造の誘電体フィルタと異なり、２つの内導
体形成孔の開放端と短絡端の関係を逆向きにして、２つ
の共振器をインターディジタル結合させている。共振器
のＱｏは内導体形成孔の断面形状で決定されるのでコム
ライン結合であってもインターディジタル結合であって
も、ピッチ／厚みと内導体形成孔の偏心によるＱｏ改善
効果との関係は上述した例と同様である。

【００２１】図１６は第５の実施形態に係る誘電体フィ
ルタの内導体形成孔の軸方向を見た図である。この例で
は、誘電体ブロック内に３つの内導体形成孔２ａ，２
ｂ，２ｃを形成している。これは、図１３に示した２段
の共振器を３段にしたものに相当する。このように３段
以上の共振器を構成する場合でも、隣接する内導体形成
孔の軸を誘電体ブロックの厚み方向に互いに遠ざけるよ
うに偏心させることによって、Ｑｏｄｄの劣化を抑えな
がら、全体の小型化を図る。

【００２２】次に、第６の実施形態として、誘電体デュ
プレクサの構成例を図１７を参照して説明する。

【００２３】図１７の（Ａ）は実装面を正面に見た正面
図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上
面図である。直方体形状の誘電体ブロック内には、２ａ
〜２ｎで示す複数の内導体形成孔を設けていて、２ａ〜
２ｉには、それぞれの一方の端部付近を電極非形成部と
した共振線路としての内導体を形成している。これらの
内導体形成孔は、開放端側と短絡端側のいずれをも、内
導体形成孔の配列方向に垂直な方向に延びた断面長円形
状とするとともに、開放端側の内径を短絡端側の内径よ
り太くしている。誘電体ブロックの外面（六面）には外
導体４を形成するとともに、所定箇所に入出力電極５ｒ
ｘ，５ａｎｔ，５ｔｘをそれぞれ形成している。また、
内導体形状孔２ｊ，２ｍの内面には、内導体をアース電
極として全面に形成している。また、内導体形成孔２
ｋ，２ｎの内面にも全面に内導体を形成しているが、そ
れらの一方の端部を入出力電極５ａｎｔ，５ｔｘにそれ
ぞれ導通させている。

【００２４】入出力電極５ｒｘは、内導体形成孔２ａ，
２ｂ内面の内導体の開放端付近にそれぞれ容量結合す
る。また、内導体形成孔２ｋに形成した内導体は、励振
線路として、内導体形成孔２ｅ，２ｆ内面の内導体によ
る共振線路とそれぞれインターディジタル結合する。同
様に、内導体形成孔２ｎに形成した内導体は、励振線路
として、内導体形成孔２ｈ，２ｉ内面の内導体による共
振線路とそれぞれインターディジタル結合する。

【００２５】このような構成により、内導体形成孔２ａ
〜２ｅによる５段の共振器は受信フィルタとして作用
し、入出力電極５ｒｘは受信信号出力端子、５ａｎｔは
アンテナ端子として作用する。入出力電極５ｒｘと２段
目の共振器とは飛び結合し、受信帯域の低域側（送信帯
域に隣接する側）に減衰極を生じさせて減衰特性を向上
させる。また内導体形成孔２ｆ〜２ｉによる４つの共振
器は送信フィルタとして作用する。このうち内導体形成
孔２ｉによる共振器はトラップフィルタとして作用し、
送信帯域の高域側（受信帯域に隣接する側）の減衰特性
を向上させる。

【００２６】このように誘電体ブロック内に設ける内導
体形成孔の短絡端側の軸を、内導体形成孔の配列方向に
垂直な厚み方向に遠ざけるように偏心させたことによ
り、内導体形成孔の配列方向の幅を短縮化し、全体の小
型化を図る。

【００２７】次に、第７の実施形態に係る通信装置の構
成例を図１８を参照して説明する。図１８においてＡＮ
Ｔは送受信アンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＢＰＦ
ａ，ＢＰＦｂ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、ＳＹＮは周波数シ
ンセサイザである。

【００２８】ＭＩＸａは変調信号と、ＳＹＮから出力さ
れた信号とを混合し、ＢＰＦａはＭＩＸａからの混合出
力信号のうち送信周波数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。ＡＭＰｂはＤＰＸから取り出した受信信号を増幅す
る。ＢＰＦｂはＡＭＰｂから出力される受信信号のうち
受信周波数帯域のみを通過させる。ＭＩＸｂは、ＳＹＮ
から出力された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。

【００２９】上記ＤＰＸとして、図１７に示した誘電体
デュプレクサを用いる。また、ＢＰＦａ，ＢＰＦｂとし
て、図１，図１３〜図１６に示した誘電体フィルタを用
いる。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、誘電体ブロックの内
導体形成孔の配列方向のピッチを極端に狭くしなくて
も、内導体形成孔の間隔を広くとることができ、隣接す
る内導体形成孔の間の電流集中が緩和され、Ｑｏｄｄが
向上する。その結果、所定の通過帯域にわたって挿入損
失を低減することができる。

【００３１】また、この発明によれば、前記内導体形成
孔の断面を前記内導体形成孔の配列方向に垂直な方向に
延びる長円形状にすることにより、隣接する内導体形成
孔による共振器間の結合を高めて容易に広帯域化を図る
ことができる。

【００３２】さらに、この発明によれば、小型で低挿入
損失の誘電体フィルタを備えたことにより、全体に小型
化を図った通信装置を容易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの投影図

【図２】同誘電体フィルタの内導体形成孔の内径をパラ
メータとする、内導体形成孔の偏心量に対するＱｏの関
係を、所定のピッチについて求めた結果を示す図

【図３】他のピッチについて、同誘電体フィルタの内導
体形成孔の内径をパラメータとする、内導体形成孔の偏
心量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図４】同じく他のピッチについて、同誘電体フィルタ
の内導体形成孔の内径をパラメータとする、内導体形成
孔の偏心量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図５】同じく他のピッチについて、同誘電体フィルタ
の内導体形成孔の内径をパラメータとする、内導体形成
孔の偏心量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図６】同じく他のピッチについて、同誘電体フィルタ
の内導体形成孔の内径をパラメータとする、内導体形成
孔の偏心量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図７】同誘電体フィルタのピッチをパラメータとし、
内導体形成孔の偏心量に対するＱｏの関係を、所定の内
導体形成孔の内径について求めた結果を示す図

【図８】他の内導体形成孔の内径について、同誘電体フ
ィルタのピッチをパラメータとし、内導体形成孔の偏心
量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図９】同じく他の内導体形成孔の内径について、同誘
電体フィルタのピッチをパラメータとし、内導体形成孔
の偏心量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図１０】同じく他の内導体形成孔の内径について、同
誘電体フィルタのピッチをパラメータとし、内導体形成
孔の偏心量に対するＱｏの関係を求めた結果を示す図

【図１１】最適なＱｏｄｄを得るためのピッチに対する
偏心量の関係を示す図

【図１２】最適なＱｏｄｄを得る条件でのピッチに対す
るＱｏｄｄの関係を示す図

【図１３】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成
を示す図

【図１４】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成
を示す図

【図１５】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの構成
を示す図

【図１６】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構成
を示す図

【図１７】第６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１８】第７の実施形態に係る通信装置の構成を示す
ブロック図

【図１９】従来の誘電体フィルタの構成を示す図

【符号の説明】１−誘電体ブロック２−内導体形成孔３−内導体４−外導体５−入出力電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略直方体形状の誘電体ブロックの内部
に、軸が互いに略平行で、内面に内導体を形成した内導
体形成孔を設け、前記誘電体ブロックの外面に外導体を
形成した誘電体フィルタにおいて、前記内導体形成孔の配列方向の配置間隔をピッチ、前記
内導体形成孔の配列方向に垂直な幅を厚みとしたとき、
ピッチ／厚みを０．６以下にするとともに、隣接する内
導体形成孔の軸を前記厚み方向に互いに遠ざけるように
偏心させた誘電体フィルタ。
【請求項２】前記内導体形成孔の断面を前記内導体形
成孔の配列方向に垂直な方向に延びる長円形状にした請
求項１に記載の誘電体フィルタ。
【請求項３】請求項１または２に記載の誘電体フィル
タを備えた通信装置。