JP2006109237A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ特性を向上させつつフィルタ装置の小型化を図ること。
【解決手段】このフィルタ装置(1)は、誘電体部材(10)に、該誘電体部材(10)を貫通する大径部(31-34)と小径部(21-24)とからなる段穴を形成し、段穴の内面に導体層(71-74)を形成してなる共振器(L1-L4)を複数並設したフィルタ装置(1)において、隣接する少なくとも一対の共振器(L2,L3)の段穴の大径部(32,33)を長軸が互いに平行する断面長穴に形成して容量性結合にするとともに、大径部(32,33)を長穴とされた共振器(L2,L3)と隣接する他の共振器(L1,L4)の段穴を大径部(31,34)と小径部(21,24)の中心軸を互いに偏心させて隣接する大径部(32,33)を長穴とされた共振器(L2,L3)と磁界性結合にしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば誘電体材料に回路素子を形成してなるフィルタ装置に関する。

通信装置の小型化と使用周波数の高周波数化に伴い、フィルタ装置の小型化に関する技術開発が進められている。このようなフィルタ装置として、誘電体材料に回路素子を形成してなる誘電体フィルタが知られている。

コムラインタイプの誘電体フィルタにおいては、複数の共振器を結合させることによりフィルタ回路を構成する。隣り合う共振器間の結合のあり方としては、容量性結合と磁界性結合の二つが知られており、この関連技術として、容量性結合を得るための貫通孔に径大部（座ぐり）と径小部を設ける技術（例えば特許文献１）、磁界性結合を得る為の径大部を互いに離間するように偏心させ、または貫通孔間にアース電極と接続した電極を設ける技術（例えば特許文献２）などが提案されている。また、フィルタを実現するための技術としては、当該座ぐりの偏心を利用して容量性結合及び磁界性結合それぞれを発生させる技術が知られている（例えば特許文献３）。

ところで、このような誘電体フィルタは、誘電体材料に共振器を立体的に構成するため、共振器や結合パターンの配置スペースを確保しなければならず、小型化を図るのが困難であるという問題があった。また、このような誘電体フィルタを単に小さく構成すると、フィルタとしての性能悪化が避けられないという問題があった。
実開昭５９−１４４０２号公報 特開平５−２２６９０９号公報 特開平７−２５４８０６号公報

このように、従来の誘電体フィルタでは、小型化が困難であるという問題がある。また、小型化に伴いフィルタとしての特性、例えば通過周波数帯域のエッジ部における減衰特性の悪化などが生じやすいという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、容量性結合及び磁界性結合を組み合わせてフィルタ特性を向上させつつ小型化を図ったフィルタ装置を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、第１の発明のフィルタ装置は、誘電体部材に、該誘電体部材を貫通する大径部と小径部とからなる段穴を形成し、段穴の内面に導体層を形成してなる共振器を複数並設したフィルタ装置において、隣接する少なくとも一対の共振器の段穴の大径部を長軸が互いに平行する断面長穴に形成して容量性結合にするとともに、大径部を長穴とされた共振器と隣接する他の共振器の段穴を大径部と小径部の中心軸を互いに偏心させて隣接する大径部を長穴とされた共振器と磁界性結合にしたことを特徴としている。

第２の発明のフィルタ装置は、第１の発明のフィルタ装置において、段穴は、その小径部の直径の略２倍以下の間隔で小径部が形成されたことを特徴としている。

第３の発明のフィルタ装置は、第１の発明のフィルタ装置において、並設された複数の共振器の列と平行する誘電体部材の表面上の、段穴の大径部と小径部の中心軸が互いに偏心された他の共振器の段穴の大径部と対応する位置に形成された入出力電極をさらに備え、段穴の大径部と小径部の中心軸が互いに偏心された他の共振器は、さらにその大径部の中心軸が入出力電極に寄せるように偏心したことを特徴としている。

第４の発明のフィルタ装置は、第１の発明のフィルタ装置において、長穴に形成された大径部の開口部と、該開口部と隣接し段穴の大径部と小径部の中心軸が互いに偏心された他の共振器の大径部の開口部との間に、接地された補助電極をさらに備えたことを特徴としている。

本発明によれば、減衰特性や反射特性を犠牲にせずフィルタ装置の小型化を図ることができる。

本発明は、誘電体フィルタにおける共振器間の結合、すなわち容量性結合および磁界性結合を組み合わせることで、フィルタの減衰特性や反射特性を悪化させずにフィルタ装置の小型化を実現した。以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る一つの実施形態のフィルタ装置の原理的回路構成を示す図である。図１に示すように、このフィルタ装置１は、共振器を４つ備えたコムラインタイプのフィルタであり、共振器Ｌ１ないしＬ４、結合インダクタＬ１１ないしＬ１３、結合容量Ｃ１１ないしＣ１３、入出力容量Ｃ１およびＣ２から構成されている。

共振器Ｌ１は、一端が入出力容量Ｃ１を介して入出力端子Ｔ１と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ１は、誘電体材料に貫通孔を形成し、当該貫通孔内壁面に面状導体を形成して管状導体をなすことにより構成される。共振器Ｌ１は、フィルタ装置１の通過周波数に応じた大きさに形成され、目標周波数の波長の略四分の一の長さを有している。

共振器Ｌ２は、一端が、互いに並列接続された結合インダクタＬ１１および結合容量Ｃ１１を介して共振器Ｌ１および入出力容量Ｃ１の接続点と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ２は、共振器Ｌ１と同様に誘電体材料に貫通孔を形成し、その内壁面に面状導体を形成して管状導体をなすことにより構成されるが、共振器Ｌ１とは異なる立体形状を有している。共振器Ｌ２は、フィルタ装置１の通過周波数に応じた大きさに形成され、目標周波数の波長の略四分の一の長さを有している。

共振器Ｌ３は、一端が、互いに並列接続された結合インダクタＬ１２および結合容量Ｃ１２を介して共振器Ｌ２および結合インダクタＬ１１ならびに結合容量Ｃ１１の接続点と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ３は、共振器Ｌ２と対をなしており、略同一の大きさおよび形状を有している。

共振器Ｌ４は、一端が、互いに並列接続された結合インダクタＬ１３および結合容量Ｃ１３を介して共振器Ｌ３および結合インダクタＬ１２ならびに結合容量Ｃ１２の接続点と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ４は、共振器Ｌ１と対をなしており、略同一の大きさおよび形状を有している。共振器Ｌ４の一端はまた、入出力容量Ｃ２を介して入出力端子Ｔ２と接続されている。

このように、この実施形態に係るフィルタ装置１は、それぞれ並列接続された結合インダクタＬ１１ないしＬ１３および結合容量Ｃ１１ないしＣ１３を介して、共振器Ｌ１ないしＬ４を並列接続してなる。すなわち、このフィルタ装置１は、四段構成の共振器からなり、その回路構成は対称構造となっている。

続いて、図２および図３を参照して、この実施形態に係るフィルタ装置の構成を詳細に説明する。図２は、この実施形態に係るフィルタ装置１の外観を示す展開図であり、図３は、図２の矢視ＡＡａから平面１２方向の断面を示す断面図である。図２に示すように、このフィルタ装置１は、例えばセラミックなどの誘電体材料を直方体形状に形成した誘電体部材１０からなり、正面１１、平面１２、底面１３、側面１４および１５、ならびに背面１６を有している。正面１１には、貫通孔２１ないし２４と、座ぐり孔３１ないし３４と、補助電極４１および４２とが形成されている。平面１２には、電極５１および５２と、接地導体６２とが形成されている。底面１３には、補助電極４１および４２と、接地導体６３とが形成されている。側面１４および１５には、それぞれ接地導体６４および６５が全面に形成されている。背面１６には、貫通孔２１ないし２４と、接地導体６６とが形成されている。すなわち、このフィルタ装置１は、正面１１以外の五つの面に接地導体が形成されている。

図２および図３に示すように、貫通孔２１ないし２４は、正面１１から背面１６へ向けて貫通した貫通孔であり、略円形断面を有している。貫通孔２１ないし２４は、正面１１の短手方向の略中心位置で正面１１の長手方向にほぼ一列に形成されている。

座ぐり孔３１ないし３４は、正面１１から背面１６へ向けて形成された凹型領域（盲穴）であり、座ぐり孔３１および３４と座ぐり孔３２および３３とは、それぞれ互いに略同一断面を有している。座ぐり孔３２および３３は、正面１１の略中央位置で正面１１の長手方向と平行に列をなすように形成され、座ぐり孔３１および３４は、座ぐり孔３２および３３とこれらに対向する正面１１の短辺とに挟まれる位置に形成されている。座ぐり孔３１ないし３４は、貫通孔２１ないし２４とそれぞれ正面１１の並行方向に重複して形成されている。従って、座ぐり孔３１ないし３４は、貫通孔２１および２４と形成位置が重複する部分において背面１６へ向けて貫通している。座ぐり孔３２および３３は、その中心軸と貫通孔２２および２３の中心軸とがそれぞれ略同一位置となるように形成され、座ぐり孔３１および３４は、その中心軸と貫通孔２１および２４の中心軸とがそれぞれ一致せず偏心して形成されている。座ぐり孔３１および３４の中心軸は、貫通孔２１および２４の中心軸に対して、それぞれ対向する正面１１の短辺と正面１１の平面１２と接する長辺とに寄せて形成されている。座ぐり孔３１および３４の断面は略円形形状であり、座ぐり孔３２および３３の断面は、正面１１の長手方向に拉げた（潰れた）円形形状（正面１１の短辺と平行の長穴形状）である。すなわち、座ぐり孔３１ないし３４は、正面１１の長手方向に略一列に配設され、そのうち座ぐり孔３１および３４は、平面１２へ寄せた位置に配設されている。

また、図３に示すように、座ぐり孔３１ないし３４は、それぞれ貫通孔２１ないし２４と段部を介して一体的に形成されている。そして、座ぐり孔３１ないし３４ならびに貫通孔２１ないし２４の内壁面は、接地導体６６と一体的に形成された面状導体により管状導体７１ないし７４を構成している。

座ぐり孔３１および３４と貫通孔２１ないし２４は、前述のとおりそれぞれ段部を介して一体的に形成され、それぞれ大径部と小径部とからなる管状導体７１ないし７４を構成する。そして、管状導体７１ないし７４は、その小断面側において接地導体６６と一体的に形成され、それぞれ図１に示す共振器Ｌ１ないしＬ４を構成する。共振器Ｌ１ないしＬ４は、誘電体部材１０による仮想的な結合インダクタＬ１１ないしＬ１４および結合容量Ｃ１１ないしＣ１４を介してそれぞれ互いに結合している。管状導体７１ないし７４は、例えば銀などの導体材料を誘電体部材１０の壁面に塗布して焼成したり、銅などの導体材料をメッキすることで形成される。

補助電極４１および４２は、正面１１と底面１３とをまたいで座ぐり孔３１および３２に挟まれる位置と、同じく座ぐり孔３３および３４に挟まれる位置とにそれぞれ接地導体６３と一体的に形成されている。補助電極４１および４２は、管状導体７１および７２の間、および管状導体７３および７４の間のそれぞれの結合を調整する作用をする。具体的には、補助電極４１および４２は、管状導体７１・７２間および７３・７４間にグラウンド電位を形成し、共振器Ｌ１・Ｌ２間および共振器Ｌ３・Ｌ４間の結合を磁界性結合とする作用をする。補助電極４１および４２は、例えば銀などの導体材料を誘電体部材１０の壁面に塗布して焼成したり、銅などの導体材料をメッキすることで形成される。

電極５１および５２は、平面１２上における正面１１近傍に形成された矩形の面状導体であり、このフィルタ装置１の入出力端子Ｔ１およびＴ２に対応する。電極５１および５２は、平面１２の平行方向での座ぐり孔３１および３４の位置および大きさに対応して形成されている。すなわち図２に示すように、電極５１および５２は、平面１２に向けて寄せられた座ぐり孔３１および３４の対応位置に配設され、当該座ぐり孔３１および３４との間で入出力容量Ｃ１およびＣ２を形成している。電極５１および５２は、例えば銀などの導体材料を誘電体部材１０の壁面に塗布して焼成したり、銅などの導体材料をメッキすることで形成される。なお、接地導体６２を平面１２全体に形成した後にエッチング等により電極５１および５２を形成してもよい。

接地導体６２ないし６６は、フィルタ装置１が実装されたときに接地されるグラウンド電極であり、互いに一体的に形成されている。接地導体６２ないし６６は、例えば銀などの導体材料を誘電体部材１０の壁面に塗布して焼成したり、銅などの導体材料をメッキすることで形成される。

図３に示すように、管状導体７１ないし７４は、正面１１における開口部が背面１６における開口部よりも大きい断面を有している。管状導体７１ないし７４は、正面１１側から貫通孔２１ないし２４の長さの略３０％ほどの位置において段部を有しており、貫通孔２１ないし２４と、これらより大径の座ぐり孔３１ないし３４とを結合している。管状導体７１および７４は、断面の大きい座ぐり孔３１および３４の領域が貫通孔２１および２４の領域よりも側面１４および１５側にそれぞれ寄せられている。一方、管状導体７２および７３は、その正面１１の長手方向の径が貫通孔２２および２３と略同一であり、短手方向の径が前述のとおり拉げた円形状（長穴状）に細長く形成されている。

このフィルタ装置１では、入出力端子５１に入力された高周波信号は、等価的なキャパシタである入出力容量Ｃ１を介して共振器L１の座ぐり孔３１に入力される。共振器Ｌ１ないしＬ４相互間は、等価的に互いに並列接続された結合インダクタＬ１１ないしＬ１４および結合容量Ｃ１１ないしＣ１４を介して高周波的に結合している。そのため、座ぐり孔３１に入力された高周波信号は、共振器L１ないしL４において共振する。共振器L４に共振して励起された高周波信号は、座ぐり孔３４から等価的なキャパシタである入出力容量Ｃ２を介して入出力端子５２に出力される。入出力端子５２に高周波信号が入力される場合は、逆の手順により入出力端子５１に高周波信号が出力される。

続いて、図４ないし図１１を参照して、この実施形態に係るフィルタ装置１の構造と作用との関係について詳細に説明する。

まず、図４ないし図７を参照して、この実施形態に係るフィルタ装置１における磁界性結合および容量性結合について説明する。図４は、フィルタ装置の共振器間の結合が全て容量性結合である場合の比較例を示す正面図、図５は、図４に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図、図６は、フィルタ装置の共振器間の結合が全て磁界性結合である場合の比較例を示す正面図、図７は、図６に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。

この実施形態に係るフィルタ装置１では、共振器Ｌ１に対応する管状導体７１および共振器Ｌ２に対応する管状導体７２の間と、共振器Ｌ３に対応する管状導体７３および共振器Ｌ４に対応する管状導体７４の間とが磁界性結合（容量性結合よりも磁界性結合が支配的な状態）により高周波的に結合している。一方、共振器Ｌ２に対応する管状導体７２および共振器Ｌ３い対応する管状導体７３の間は、容量性結合（磁界性結合よりも容量性結合が支配的な状態）により高周波的に結合している。

ここで図４に示すように、フィルタ装置１の管状導体を、同一の円形形状の貫通孔１２１ないし１２４および同一の円形形状の座ぐり孔１３１ないし１３４により構成した場合、それぞれの管状導体を結合する等価的な結合インダクタよりも等価的な結合容量の方が支配的になり、全体として容量性結合となる。この場合、フィルタ装置１の減衰特性は、図５の実線で示すように目的周波数の低周波側に極が発生し、高周波側はブロードな特性となる。従って、このような容量性結合のみにより構成したフィルタ装置では、通過帯域の低域側及び高域側双方での良好な減衰特性を得ることが難しくなる。他方、図６に示すように、フィルタ装置１の管状導体を、同一の円形形状の貫通孔２２１ないし２２４および同一の矩形形状の座ぐり孔２３１ないし２３４により構成し、座ぐり孔２３１ないし２３４のそれぞれの間に接地導体２６１ないし２６３を形成した場合、それぞれの管状導体を結合する等価的な結合容量よりも等価的な結合インダクタの方がが支配的になり、全体として磁界性結合となる。この場合、フィルタ装置１の減衰特性は、図７の実線で示すように目的周波数の高周波側に極が発生し、低周波側はブロードな特性となる。従って、このような磁界性結合のみにより構成したフィルタ装置においても、通過帯域の低域側及び高域側双方での良好な減衰特性を得ることが難しくなる。

本実施形態に係るフィルタ装置１では、管状導体７１ないし７４のうち、中央に位置する管状導体７２の座ぐり孔３２と管状導体７３の座ぐり孔３３とを正面１１の長手方向に拉げた円形形状（長穴状）とすることで、両者の間隔をできる限り狭めて結合インダクタＬ１２よりも結合容量Ｃ２２を支配的にし、容量性結合を生じさせている。併せて、両端に位置する管状導体７１および７４のそれぞれの座ぐり孔３１および３４の中心軸を、隣接する座ぐり孔３２および３３の中心軸から離すように形成し、結合容量Ｃ１１・Ｃ１３よりも結合インダクタＬ１１・Ｌ１３を支配的にして磁界性結合を生じさせている。さらに、補助電極４１および４２を座ぐり孔３１および３２の間と座ぐり孔３３および３４の間とに配設することで、両座ぐり孔間の結合インダクタＬ１１・Ｌ１３を結合容量Ｃ１１・Ｃ１３よりもさらに支配的に作用させている。このように、この実施形態に係るフィルタ装置１では、容量性結合と磁界性結合とを組み合わせて構成するので、目的周波数の高周波側および低周波側の両側に容易に極を生じさせることができる。すなわち、バンドパスフィルタに好適な通過特性・減衰特性を得ることができる。さらに、座ぐり孔３２および３３を長軸が平行の長穴に形成し、補助電極４１および４２を正面１１および底面１３のみに跨る小型接地導体としたことは、フィルタ装置１全体の小型化に寄与するものである。

続いて、図８および図９を参照して、この実施形態に係るフィルタ装置１における通過周波数帯域前後の減衰特性について説明する。図８は、フィルタ装置の共振器間の結合を入力側から順に磁界性結合・容量性結合・磁界性結合とした場合の比較例を示す図、図９は、図８に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。

本実施形態に係るフィルタ装置１では、共振器Ｌ２に対応する管状導体７２および共振器Ｌ３に対応する管状導体７３を、正面１１の長手方向に拉げた円形形状に形成して当該管状導体間の距離を狭めることで、容量性結合を実現している。

ここで図８に示すように、フィルタ装置の管状導体について、座ぐり孔３３１および３３２の間と、座ぐり孔３３３および３３４の間とにそれぞれ接地導体３６１および３６２を配設するとともに、座ぐり孔３３１および３３４の中心軸と貫通孔３２１および３２４の中心軸とをそれぞれ共振器の列方向に離間するように形成した場合、共振器間の結合は、磁界性結合・容量性結合・磁界性結合となる。すなわち、目的とする通過周波数帯域の高周波側および低周波側の両側に極を得ることができるが、貫通孔間の距離が遠い為に減衰極を通過帯域付近へ近づけることができず、結果として図９に示すように通過周波数帯域前後の減衰特性がブロード（なだらかに）になってしまう。

本実施形態に係るフィルタ装置１では、管状導体７２および７３を構成する座ぐり孔３２および３３の形状を正面１１の長手方向に拉げた円形とし、貫通孔２２および２３の間の距離を可能な限り近づけている。また、座ぐり孔３１および３４の中心軸を貫通孔２１および２４の中心軸とずらして座ぐり孔３１および３４を正面１１の長手方向に偏心させるとともに、座ぐり孔３１および３２の間と座ぐり孔３３および３４の間とに接地導体に代えて小型の補助電極４１および４２を配設することで、貫通孔２１および２２の距離と貫通孔２３および２４間の距離についても可能な限り近づけている。すなわち、貫通孔２１ないし２４をできる限り近接させて、通過帯域の低域側及び高域側に発生する減衰極の位置を通過帯域付近へ近づけることで、通過周波数帯域前後の減衰特性を良好なものとすることができる。さらに、貫通孔２１ないし２４のそれぞれの間の距離を近接させ、座ぐり孔３１および３４を偏心させるとともに座ぐり孔３２および３３を拉げた形状とすることは、フィルタ装置１全体の大きさを小さくすることにも寄与するものである。

続いて、図１０および図１１を参照して、この実施形態に係るフィルタ装置１における反射特性について説明する。図１０は、フィルタ装置の共振器間の結合を入力側から順に磁界性結合・容量性結合・磁界性結合とした場合の比較例を示す図、図１１は、図１０に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。

この実施形態に係るフィルタ装置１では、共振器Ｌ１に対応する管状導体７１の座ぐり孔３１および共振器Ｌ４に対応する管状導体７４の座ぐり孔３４を平面１２に向けて寄せた位置に形成し、入出力容量Ｃ１およびＣ２を確保している。

ここで図１０に示すように、フィルタ装置の管状導体について、貫通孔４２１ないし４２４および座ぐり孔４３１ないし４３４を正面の短手方向の略中心位置に略一列に形成し、座ぐり孔４３１および４３２の間と座ぐり孔４３３および４３４の間とに補助電極
４４１および４４２を設けた場合、共振器間の結合を入力側から順に磁界性結合・容量性結合・磁界性結合とすることができる。この場合、図１１の実線で示すように通過・減衰特性は良好なものが得られるが、破線で示す反射特性は大きい値となってしまう。このことは、フィルタ装置の通過周波数帯域でのロスが大きいことを意味する。

本実施形態に係るフィルタ装置１では、管状導体７１および７４を構成する座ぐり孔３１および３４を、入出力端子Ｔ１およびＴ２をなす電極５１および５２の形成された平面１２側に寄せて配設したので、入出力容量Ｃ１およびＣ２を大きな値とすることができる。すなわち、反射特性を改善することが可能となる。

続いて、図２および図１２を参照してこの実施形態に係るフィルタ装置１の実施例について説明する。図１２は、この実施形態に係るフィルタ装置の１実施例の通過特性および反射特性を示す図である。

まず図２に示す誘電体部材１０として、比誘電率１２．６のセラミックを４．８０ｍｍ×１．９０ｍｍ×３．００ｍｍの直方体に切り出した。そして、切り出した誘電体部材の正面（４．８０ｍｍ×１．９０ｍｍの面）の短手方向の略中央位置に、直径０．４２ｍｍの貫通孔２１ないし２４を４つ縦列に形成した。貫通孔間の距離は、貫通孔２１および２２ならびに貫通孔２３および２４それぞれの間の距離Ｗ１は０．７８ｍｍ、貫通孔２２および２３の間の距離Ｗ２は０．７６ｍｍとした。４つの貫通孔のうち両端の貫通孔には、円形形状の座ぐり孔３１および３４を正面の一方の長辺および対向する短辺に寄せて形成し、中央の二つの貫通孔には、正面の短手と沿うように溝状の座ぐり孔３２および３３を形成した。

得られたフィルタ装置１の特性例を図１２に示す。図１２において、実線で示すのはフィルタ装置１の通過特性であり、破線で示すのは同じく反射特性である。図１２に示すように、通過周波数帯域前後の減衰特性（減衰カーブ）が急峻であり、５３０８ＭＨｚおよび６１２２ＭＨｚに減衰の極が得られた。また、反射特性は、通過周波数帯域全域においておよそ２０ｄＢ以上であり、バンドパスフィルタに好適なフィルタ装置が得られた。

続いて、この実施形態に係るフィルタ装置の変形例について説明する。
図１３は、フィルタ装置１に形成される貫通孔のうち両端の貫通孔２１および２４の距離と通過特性における二つの極の間の周波数帯域幅との関係を示す図である。図１４は、フィルタ装置１に形成される貫通孔のうち中心の二つの貫通孔２２および２３の距離と通過帯域の低周波側の極における減衰量との関係を示す図である。図１５は、フィルタ装置１に形成される両端の貫通孔２１および２４と中央の二つの貫通孔２２および２３との間の距離と、通過帯域の高周波側の極における減衰量との関係を示す図である。

前述のとおり、この実施形態に係るフィルタ装置１においては、貫通孔の形成間隔は、通過周波数帯域前後の減衰特性（スカート特性）に影響を与える。先に説明した実施例のフィルタ装置で、それぞれの貫通孔間の距離を一定に保ちつつ両端の貫通孔２１および２４の距離を変化させて、通過特性における二つの極（二つのピーク）の間の周波数帯域幅の変化を調べた。図１３は、両端の貫通孔間距離Ｗ３を２．３２ｍｍ、２．６２ｍｍ、２．９２ｍｍ、３．２２ｍｍおよび３．５２ｍｍとした場合の極の間の周波数帯域幅をグラフにしたものである。図１３に示すように、両端の貫通孔間距離Ｗ３と極の間の周波数帯域幅との間には概ね比例関係が示され、距離Ｗ３が小さいほど極間の周波数帯域幅が小さい（通過周波数帯域前後の減衰特性が急峻）ことがわかる。

また、この実施形態に係るフィルタ装置１においては、管状導体７２および７３の間の容量性結合と、管状導体７１および７２ならびに管状導体７３および７４のそれぞれの間の磁界性結合とが組み合わされている。そして、前述のとおり容量性結合は通過周波数帯域の低周波側の極を形成し、磁界性結合は同じく高周波側の極を形成する。そこで、先に説明した実施例のフィルタ装置で、容量性結合をなす管状導体７２および７３を構成する貫通孔２２および２３の距離Ｗ２と低周波側の極（ピーク）における減衰量との関係を調べた。同様に、磁界性結合をなす管状導体７１および７２ならびに管状導体７３および７４を構成する貫通孔間２１および２２ならびに貫通孔２３および２４の距離Ｗ１と高周波側の極における減衰量との関係を調べた。

図１４は、容量性結合をなす管状導体における貫通孔間の距離Ｗ２を０．７６ｍｍ、０．８６ｍｍ、０．９６ｍｍ、１．０６ｍｍおよび１．１６ｍｍとした場合の低周波側の極付近（この実施例では５３５０ＭＨｚ）での減衰量をグラフにしたものである。図１４に示すように、貫通孔間の距離Ｗ２と減衰量との間には概ね比例関係が示され、距離Ｗ２が小さいほど極における減衰量が小さいことがわかる。

また、図１５は、磁界性結合をなす管状導体における貫通孔間の距離Ｗ１を０．７８ｍｍ、０．８８ｍｍ、０．９８ｍｍ、１．０８ｍｍおよび１．１８ｍｍとした場合の高周波側の極付近（この実施例では６０３５ＭＨｚ）での減衰量をグラフにしたものである。図１５に示すように、貫通孔間の距離Ｗ１と減衰量との間についても概ね比例関係が示され、距離Ｗ１が小さいほど極における減衰量が小さいことがわかる。

ここで、一般に要求されるバンドパスフィルタの特性として、低周波側の極が−１５ｄＢ程度、高周波側の極は−２０ｄＢ程度であるとすると、図１４よりＷ２は０．９７ｍｍ程度以下、図１５よりＷ１は１．１８ｍｍ程度以下とすることが好ましいことがわかる。言い換えれば、貫通孔の直径が０．４２ｍｍであるから、貫通孔間の距離Ｗ２と貫通孔直径の比Ｗ２／ｄ＝０．９７／０．４２＝２．３以下、貫通孔間の距離Ｗ１と直径の比Ｗ１／ｄ＝１．１８／０．４２＝２．８以下とすることで良好な結果が得られることになる。より好ましくは、それぞれの比が２．０以下（距離Ｗ１およびＷ２が貫通孔の直径の２倍以下）とすることでさらに良好な結果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。
上記実施形態では、フィルタ装置の誘電体部材を直方体としているが、これには限定されない。すなわち、貫通孔および座ぐり孔からなる共振器が同一方向に併設されるものであれば、同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、座ぐり孔３１・３４の断面形状を略円形、座ぐり孔３２・３３の断面形状を長穴としているが、これにも限定されない。すなわち、座ぐり孔３１・３４は、対向する座ぐり孔から離間する方向に寄せて形成されていればよく、座ぐり孔３２・３３は、貫通孔２２・２３が可能な限り接近することができる形状であればよい。また座ぐり孔３２および３３は、その中心軸と貫通孔２２および２３の中心軸とがそれぞれ一致せずに偏心して形成されていても良い。
さらに、上記実施形態では、誘電体部材をセラミックにより構成しているが、これにも限定されない。すなわち、フィルタ装置を構成するのに適した比誘電率を有する誘電体材料であれば、同様に適用することができる。

本発明は、電子機器関連産業、通信機器関連産業に適用することができる。

本発明の一つの実施形態に係るフィルタ装置の原理的回路構成を示す図である。 この実施形態に係るフィルタ装置の外観を示す展開図である。 図２の矢視ＡＡａから平面１２方向を示す断面図である。 フィルタ装置の共振器間の結合が全て容量性結合である場合の比較例を示す正面図である。 図４に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。 フィルタ装置の共振器間の結合が全て磁界性結合である場合の比較例を示す正面図である。 図６に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。 フィルタ装置の共振器間の結合を磁界性結合と容量性結合との組合せとした比較例を示す図である。 図８に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。 フィルタ装置の共振器間の結合を磁界性結合と容量性結合との組合せとした比較例を示す図である。 図１０に示す比較例のフィルタ装置における特性例を示す図である。 この実施形態に係るフィルタ装置の一実施例の通過特性および反射特性を示す図である。 フィルタ装置に形成される貫通孔形成領域の幅と通過特性における二つの極の間の周波数帯域幅との関係を示す図である。 フィルタ装置に形成される中心の二つの貫通孔の間隔と通過帯域の低周波側の極における減衰量との関係を示す図である。 フィルタ装置に形成される両端の貫通孔と中央の二つの貫通孔との間の距離と、通過帯域の高周波側の極における減衰量との関係を示す図である。

符号の説明

１…フィルタ装置、１０…誘電体部材、１１…正面、１２…平面、１３…底面、１４…側面、１５および１６…側面、２１ないし２４…貫通孔、３１ないし３４…座ぐり孔、４１および４２…補助電極、５１および５２…電極、６２ないし６６…接地導体、７１ないし７４…管状導体、Ｌ１ないしＬ４…共振器、Ｃ１およびＣ２…入出力容量、Ｌ１１ないしＬ１３…結合インダクタ、Ｃ１１ないしＣ１３…結合容量、Ｔ１およびＴ２…入出力端子。

Claims (4)

1. 誘電体部材に、該誘電体部材を貫通する大径部と小径部とからなる段穴を形成し、前記段穴の内面に導体層を形成してなる共振器を複数並設したフィルタ装置において、
   隣接する少なくとも一対の前記共振器の段穴の大径部を長軸が互いに平行する断面長穴に形成して容量性結合にするとともに、
   前記大径部を長穴とされた共振器と隣接する他の共振器の段穴を大径部と小径部の中心軸を互いに偏心させて隣接する前記大径部を長穴とされた共振器と磁界性結合にしたこと
   を特徴とするフィルタ装置。
2. 前記段穴は、その小径部の直径の略２倍以下の間隔で前記小径部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記並設された複数の共振器の列と平行する前記誘電体部材の表面上の、前記段穴の大径部と小径部の中心軸が互いに偏心された他の共振器の段穴の大径部と対応する位置に形成された入出力電極をさらに備え、
   前記段穴の大径部と小径部の中心軸が互いに偏心された他の共振器は、さらにその大径部の中心軸が前記入出力電極に寄せるように偏心したこと
   を特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
4. 前記長穴に形成された大径部の開口部と、該開口部と隣接し前記段穴の大径部と小径部の中心軸が互いに偏心された他の共振器の大径部の開口部との間に、接地された補助電極をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。

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