JP2003110304A - 誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体フィルタにおいて、１）帯域近傍にお
いて、急峻な減衰特性を得る。２）キャビティ隔壁部品
点数を削減し、コスト・ダウンを図る。 【解決手段】 １）入出力プローブを結合窓に近接さ
せ、入出力信号を隣接するキャビティと結合させる。
２）隣接して連結しているキャビティ間のキャビティ隔
壁を、単一の金属板で構成する。さらには、結合窓を、
一方の側壁に接して配設されたキャビティ隔壁と、対峙
する側壁との隙間で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話などの移
動体通信基地局や、放送電波送信局などに使用される誘
電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に従来の誘電体フィルタの俯瞰図を
示す。ここでは、誘電体フィルタの一例として、ＴＥモ
ード誘電体フィルタを示す。内部に誘電体共振器５１が
設けられたキャビティ５２が所定の段数連結され、フィ
ルタを構成している。誘電体共振器５１はアルミナなど
でつくられた台座５３を介して、内面を導電率の高いＡ
ｇなどでメッキしたキャビティ５２の中央に設置されて
いる。隣接する誘電体共振器は、その中央部に結合窓５
４を設けた導電率の高いＡｇなどでメッキしたキャビテ
ィ隔壁５５により隔てられている。

【０００３】入力信号５６は、結合プローブ５７を介し
て入力段キャビティ５８に入射し、キャビティに固有の
共振モードを励振する。入力段キャビティ５８に励振さ
れた定在波は、隣接するキャビティ５２と結合窓５４を
介して結合し、所定の共振モードを励振する。同様に、
お互いに連接するキャビティにたつモード同士が結合窓
を介して結合し、全体として所定の定在波がたつ。

【０００４】出力段キャビティ５９に励振される定在波
は、結合プローブ６０を介して出力信号６１として外部
に出射する。結合プローブ５７、６０ならびに各キャビ
ティ間の結合窓５４の結合度を所定の強さに調整するこ
とで、例えば所定の周波数帯域幅内の信号のみを通過さ
せ、それ以外の周波数の信号は抑圧するフィルタ機能を
もたせることができる。結合度は、結合プローブの長さ
・位置・形状、結合窓の大きさ・形状・位置、あるいは
結合調整ネジ６２の長さ・位置・挿入方向などで制御で
きる。特に結合窓の大きさを大きくするにはキャビティ
隔壁５５を削る必要がある。

【０００５】フィルタ筐体６３は、一般には、ｉ）Ａ
ｌ、真鍮、ＳＵＳなどの金属ブロックの切削加工、ｉ
ｉ）同板金加工、ｉｉｉ）同ダイ・キャストなどにより
形成される。コストを勘案し、移動体通信基地局や、放
送電波送信局などに使用される誘電体フィルタでは、ｉ
ｉ）板金加工を用いる場合が多い。

【０００６】誘電体共振器５１、台座５３と筐体底部６
４とは、それぞれ接着剤で接着し固定する。

【０００７】フィルタ筐体６３は、筐体器体部６５と筐
体蓋部６６より構成される。

【０００８】筐体器体部６５は、ｉ）、ｉｉｉ）では一
体加工で製造する。

【０００９】ｉｉ）では複数の板金を組み立て、ネジ止
め、あるいは溶接、あるいは銀蝋つけ、あるいは半田つ
けなどを行い、機械的強度・公差を得ている。さらに
は、隣接するキャビティあるいはフィルタ外部への電磁
波の不要輻射を抑止するため、間隙部は、溶接、あるい
は銀蝋、半田などの充填により、電気的な導通をとって
いる。

【００１０】筐体器体部６５と筐体蓋部６６は、側縁部
６７をネジ止めし、密着させる。

【００１１】一方、結合プローブ５７、６０は同軸コネ
クタ６８と、半田つけなどにより電気的導通をとるとと
もに、機械的強度ももたせている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の誘電体フィルタ
においては、下記の課題があった。

【００１３】第１は、フィルタ特性上の課題である。移
動体通信システム基地局用フィルタなどにおいては、通
過帯域近傍の阻止帯域において、できるだけ大きな減衰
量と、できるだけ急峻な減衰特性が求められている。ま
た伝達特性は、通過帯域内において平坦ではなく、右肩
上がりの特性となり通過帯域端の低域側は高域側に比べ
損失が大きい。

【００１４】第２は、ｉｉ）板金加工によるフィルタ製
造におけるコスト低減上の課題である。従来、ひとつの
結合窓５４を形成するためには、キャビティ隔壁５５
は、２枚の板金を組み立てて構成していた。

【００１５】図３にその概念図を示す。この場合、キャ
ビティ隔壁の形成に要する部品点数は、一結合窓あたり
２枚で、部材コスト、組立てコストの低減、組立て精度
・信頼性の向上を図る上で課題であった。

【００１６】第３は結合度を大きくするためには、導電
率の高いＡｇなどでメッキしたキャビティ隔壁を切削す
る必要があるが、切削面はメッキがなくなることにより
キャビティ隔壁の導電率が劣化し、フィルタの損失が増
加する。

【００１７】第４は、誘電体共振器組立てタクトのスピ
ード・アップならびにコスト・ダウンを図る上での課題
である。誘電体共振器の位置決めならびに筐体底部６４
への固着に際してのネジなどの使用は、キャビティ内壁
に金属突起部を形成することとなりキャビティＱ値の低
下要因となるとともに、台座へのネジ穴加工などの必要
性がありコスト・ダウンの妨げとなる。一方で、誘電体
共振器の位置精度は、結合度などフィルタ特性に直結す
る要素だけに、簡便に精度よく所定の位置に誘電体共振
器を固着する方法が望まれていた。

【００１８】第５は、筐体器体部と筐体蓋部との隙間か
らの不要輻射による信頼性低下の課題である。従来、筐
体器体部６５と筐体蓋部６６は、側縁部６７においてネ
ジ止めし、密着を図るものの、どうしてもわずかな隙間
が生じ、そこから外部に不要な輻射が漏洩するおそれが
あった。

【００１９】第６は、結合プローブ保持機構の機械強度
上の課題である。従来、結合プローブ５７、６０は同軸
コネクタ６８との半田つけで所定の位置を保持していた
が、輸送時の振動などによりトルクがかかり、結合プロ
ーブ５７、６０が所定の角度から回転し、結合度の変化
をきたしたり、キャビティ内壁と短絡するなどのおそれ
があった。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。

【００２１】（１）入出力プローブを結合窓に近接さ
せ、入出力信号を隣接するキャビティと結合させる。

【００２２】（２）隣接して連結しているキャビティ間
のキャビティ隔壁を、単一の金属板で構成する。さらに
は、結合窓を、一方の側壁に接して配設されたキャビテ
ィ隔壁と、対峙する側壁との隙間で構成する。

【００２３】（３）切削面を半田で被覆する。

【００２４】（４）キャビティ内面に誘電体共振器位置
決め用のザグリを設ける。または、位置規定用の突起を
設ける。その嵌め合い公差を０．５ｍｍ以下とする。

【００２５】（５）筐体壁側縁部あるいは筐体蓋にザグ
リを設け、その中に導電性ゴムあるいは金属網を配設し
ネジ止めする。

【００２６】（６−１）入出力結合プローブの根元を、
補強板を介してキャビテイに固定する。

【００２７】（６−２）入出力結合プローブを、高Ｑ絶
縁性の治具を介してキャビテイに固定する。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１に本願発明
の第１の実施の形態の誘電体フィルタを示す。本発明
は、移動体通信基地局用の、ＴＥモード誘電体共振器を
６段連結した受信フィルタの例である。

【００２９】筐体器体部１の中に、Ａｇメッキしたキャ
ビティ隔壁３を介して６段のキャビティが設けられフィ
ルタを構成している。結合プローブ９、１０は、図示す
るようにそれぞれ結合窓２、１５に近接して設置されて
いる。入力信号は結合プローブ９を介して結合し、キャ
ビティ１３に所定の共振モードを励振する。

【００３０】キャビティ１３に励振された定在波は、隣
接するキャビティ１４と結合窓２を介して結合し、所定
の共振モードを励振する。同様に、お互いに連接するキ
ャビティにたつモード同士が結合窓を介して結合し、全
体として所定の定在波がたつ。

【００３１】本発明では、結合プローブ９を結合窓２に
近接して配置するため、前記入力信号は、キャビティ１
３のみならず、キャビティ１４とも若干結合し、フィル
タ全体の定在波に摂動を与える。同様に、出力側の結合
プローブ１０も結合窓１５と若干結合し、フィルタ全体
の定在波に摂動を与える。

【００３２】比較のため、図３に従来の誘電体フィルタ
を示す。図から明らかなように、従来の誘電体フィルタ
においては、結合プローブ９、１０は、それぞれ結合窓
２、１５と離れており、入力、出力信号は直接はキャビ
ティ１４、１６とほとんど結合しない。

【００３３】図４に試作した本発明の誘電体フィルタの
通過特性ならびに従来の誘電体フィルタの通過特性を示
す。図４から明らかなように、本発明の誘電体フィルタ
では、通過帯域の高周波側近傍に極が出現し、急峻な減
衰特性を得ることができる。また、通過帯域において平
坦な特性を得ることができ、高域側の挿入損失は増加す
るが、低域側の挿入損失が減少し、通過帯域全体の挿入
損失は減少する。

【００３４】なお、結合プローブ９、１０はどちらか一
方を結合窓２もしくは１５と離しても同様の効果が得ら
れる。

【００３５】（実施の形態２）図５に本願発明の第２の
実施の形態の誘電体フィルタの俯瞰図を示す。

【００３６】筐体器体部１は、例えばＡｇメッキした肉
厚１ｍｍのＳＵＳ板金で構成した。結合窓２は、筐体壁
４とＡｇメッキしたキャビティ隔壁３の間に隙間を開
け、形成されている。

【００３７】図６に従来の筐体組立工程の概念図を、図
７に本発明の筐体組立工程の概念図を示す。図７におい
て、キャビティ隔壁３、キャビティ隔壁５はお互いに直
交して、はめ合うよう所定の位置に溝６が形成されてい
る。これらを嵌合し、筐体底部７に溶接し固着させた。
固着方法としては、ネジ止め、銀蝋つけ、半田つけなど
を用いても無論差し支えない。

【００３８】図５に示すように、各段間とも、結合窓２
は筐体壁４とキャビティ隔壁３の間に隙間を開けて形成
した。隙間の幅は、所望のフィルタ特性を得るのに適し
た結合度になるようそれぞれ設計した。

【００３９】誘電体共振器８、結合プローブ９、１０を
キャビティ内に配設し、最後に筐体蓋部１１をネジ止め
し、完成させた。結合度の微妙な調整は、結合調整ネジ
１２の結合窓内への挿入量の調整により行った。

【００４０】本願発明により、キャビティ隔壁の形成に
要する部品点数が、従来一結合窓あたり2枚であったも
のが、1枚で済むようになった。その結果、部材コス
ト、組立てコストの低減を図るとともに、組立て精度・
信頼性の向上を図ることができるようになった。

【００４１】本願発明のフィルタの特性を評価したとこ
ろ、従来のキャビティ隔壁中央部に結合窓を設けたフィ
ルタと比べて、挿入損失、帯域外減衰量とも同等の特性
を得ることができた。

【００４２】上記実施の形態では、結合窓を筐体壁とキ
ャビティ隔壁との隙間を利用して設けたが、これは図８
のように、一部に穴をあけたあるいは一部を欠いたキャ
ビティ隔壁を用いてもよい。

【００４３】また、図９は誘電体共振器８同士の結合を
強くするため、キャビティ隔壁５を切削した図である。
切削面はＡｇメッキがとれ、ＳＵＳ板金がむき出しにな
っている。これを半田で被覆することにより、キャビテ
ィ隔壁表面の導電率が高くなり、フィルタの損失を向上
させることができる。

【００４４】（実施の形態３）図１０に本願発明の第３
の実施の形態の誘電体フィルタの断面図を示す。筐体底
部７中央には、円筒状あるいは円柱状の台座２１を嵌合
し誘電体共振器８の位置を規定するための深さ１ｍｍの
円形のザグリ２２が設けられている。

【００４５】同心円軸状に接着した誘電体共振器８とア
ルミナなどでつくられた台座２１は、ザグリ２２に沿わ
せて、その中に固着することで、精度よくスピーディに
誘電体共振器の位置決めを行えるようになった。

【００４６】ザグリ２２の内径は台座２１の直径に比べ
ておおよそ＋０．５ｍｍ、−０．０１ｍｍ以内であれば
フィルタ特性に影響を与えることなく簡便に誘電体共振
器を所定の位置に規定することができた。台座が例えば
角柱状など他の形状であっても、ザグリをそれに適合し
た形状にすれば本願発明が上記同様の効果を有すること
は言うまでもない。

【００４７】（実施の形態４）図１１は、本願発明の第
４の実施の形態の誘電体フィルタならびにその製造方法
を示す俯瞰図である。誘電体共振器８ならびに台座２１
をキャビティ中央に規定するため、筐体底部７には、お
互いが正三角形の頂点を構成する位置関係であって、そ
の重心が筐体底部７の中心と一致する位置に３つのＭ２
のネジ穴２３が設けられている。

【００４８】誘電体共振器８、台座２１のキャビティへ
の固着に際しては、まず上記のネジ穴２３にネジ２４を
装着し突起２５を形成した状態で、接着剤をつけた台座
２１を、ネジ２４に沿わせて固着する。接着剤を乾燥さ
せた後、ネジ２４をネジ穴２３から再び外す。上記の組
立て工程をとることで、精度よくスピーディに誘電体共
振器の位置決めを行えるようになった。ネジ穴２３につ
いては外部から金属接着テープ２６などを貼ることで、
外部への電波の漏洩を遮蔽した。

【００４９】上記実施の形態では、ネジ穴２３は３ヶ所
設けたが、２ヶ所だけでも同様の効果を得ることができ
る。

【００５０】（実施の形態５）図１２に、本願発明の第
５の実施の形態の誘電体フィルタの俯瞰図を示す。Ａｌ
の切削加工で形成された筐体器体部１の、厚さ５ｍｍの
筐体壁４の側縁部３１には、深さ１ｍｍのザグリ３２が
設けられている。その中には、導電性ゴム３３が配設さ
れている。誘電体共振器が配設された筐体器体部１に筐
体蓋部１１をネジ止めし、フィルタ筐体３４が完成す
る。

【００５１】本願発明の構成により、筐体器体部１と筐
体蓋部１１は電気的に密着させることができ、外部への
不要な輻射を確実に防止することができるようになっ
た。

【００５２】上記実施の形態は、筐体器体部１に切削加
工を用いた例を述べたが、これは他のダイ・キャスト、
あるいは板金加工による筐体においても同様の効果を得
た。また、ザグリ３２に装填する材料は、導電性ゴム３
３以外にも金属網あるいは金属箔でも同様の効果を有し
た。

【００５３】また、本実施の形態では、筐体壁４の側縁
部３１にザグリが設けられた例を示したが、ザグリは筐
体蓋部１１側の、筐体壁４の側縁部３１に対向する位置
に設けても問題なく同様の効果が得られた。

【００５４】（実施の形態６）図１３に、本願発明の第
６の実施の形態の誘電体フィルタの俯瞰図を示す。入出
力結合に用いる表面をＡｇメッキしたφ２の銅線製の結
合プローブ９は、同軸コネクタ４１と半田つけにより導
通している。結合プローブ９は、低損失ガラス・エポキ
シ絶縁材の補強板４２を介して筐体壁４に固着されてい
る。補強板４２の中央には穴が開けてあり、その周囲に
は銅箔の接着部４３が設けられている。結合プローブ９
は、接着部４３と半田つけされ、補強板４２に固着され
ている。補強板４２は、筐体壁４に接着剤で接着されて
いる。

【００５５】本願発明の補強板４２を用いることで、結
合プローブ９の保持機構の機械強度が向上し、従来課題
となっていた、輸送時振動などによる結合プローブの回
転などの問題がなくなった。

【００５６】（実施の形態７）図１４に、本願発明の第
７の実施の形態の誘電体フィルタの俯瞰図を示す。入出
力結合に用いる結合プローブ９は、同軸コネクタ４１と
半田つけにより導通している。結合プローブ９は、低損
失ガラス・エポキシ絶縁材の固定治具４４を介して筐体
壁４に固着されている。

【００５７】本願発明の固定治具４４を用いることで、
結合プローブ９の保持機構の機械強度が向上し、従来課
題となっていた、輸送時振動などによる結合プローブの
回転などの問題がなくなった。

【００５８】

【発明の効果】誘電体フィルタにおいて本願発明を用い
ることにより、（１）急峻な減衰特性のフィルタを容易
に得ることができる。

【００５９】（２）通過帯域の伝達特性を平坦にするこ
とができ、低損失化が実現できる。

【００６０】（３）キャビティ隔壁部品点数を削減し、
コスト・ダウンを実現できる。

【００６１】（４）共振器の位置決めを簡便かつ精度よ
くおこない特性と量産性の向上を図れる。

【００６２】（５）筐体ネジ止め部隙間からの漏洩不要
輻射を防ぐことができ、信頼性が向上する。

【００６３】（６）入出力結合プローブの耐震性、信頼
性を向上することができる。という効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【図２】従来の誘電体フィルタを示す図

【図３】従来の誘電体フィルタを示す図

【図４】第１実施の形態の誘電体フィルタおよび従来の
誘電体フィルタの通過特性を示す図

【図５】第２実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【図６】従来の誘電体フィルタの組立工程概念図

【図７】第２実施の形態の誘電体フィルタの組立工程概
念図

【図８】第２実施の形態のキャビティ隔壁を示す図

【図９】第２実施の形態のキャビティ隔壁切削面図

【図１０】第３実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【図１１】第４実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【図１２】第５実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【図１３】第６実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【図１４】第７実施の形態の誘電体フィルタを示す図

【符号の説明】

１，６５ 筐体器体部 ２，１５，５４ 結合窓 ３，５，５５ キャビティ隔壁 ４ 筐体壁 ６ 溝 ７，６４ 筐体底部 ８，５１ 誘電体共振器 ９，１０，５７，６０ 結合プローブ １１，６６ 筐体蓋部 １２，６２ 結合調整ネジ １３，１４，１６，５２ キャビティ １９ キャビティ隔壁切削面 ２１，５３ 台座 ２２，３２ ザグリ ２３ ネジ穴 ２４ ネジ ２５ 突起 ２６ 金属接着テープ ３１，６７ 側縁部 ３３ 導電性ゴム ３４，６３ フィルタ筐体 ４１，６８ 同軸コネクタ ４２ 補強板 ４３ 接着部 ４４ 固定治具 ５６ 入力信号 ５８ 入力段キャビティ ５９ 出力段キャビティ ６１ 出力信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石崎 俊雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 橘 稔人 京都府京田辺市大住浜55番12号 松下日東 電器株式会社内 (72)発明者 中村 俊昭 京都府京田辺市大住浜55番12号 松下日東 電器株式会社内 (72)発明者 南 邦彦 京都府京田辺市大住浜55番12号 松下日東 電器株式会社内 Ｆターム(参考） 5J006 HC04 HC12 HC23 HC26 JA01 JA13 JA15 LA25 LA26 NA01 ND05 PA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入出力結合プローブの根元が、補強板を
   介してキャビテイに固定されていることを特徴とする誘
   電体フィルタ。
2. 【請求項２】 入出力結合プローブが、絶縁性の固定治
   具を介してキャビテイに固定されていることを特徴とす
   る誘電体フィルタ。