JP2006140634A - フィルタ装置、デュプレクサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ所望のフィルタ特性をもつフィルタ装置を得ること。
【解決手段】このフィルタ装置は、誘電体部材の第１および第２の端面間に互いに平行で、かつ同一平面上に位置しないように形成された少なくとも３つの貫通孔(111-113)と、第１または第２の端面のいずれか一方に、貫通孔(111-113)とそれぞれ重なりかつ外縁間の間隔を各貫通孔の外縁間の間隔より接近するように形成した座ぐり孔(121-123)とを有している。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば誘電体材料に共振器を形成してなるフィルタ装置、デュプレクサ装置に関する。

通信装置の小型化と利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、誘電体材料に貫通孔を形成し当該貫通孔内面に導体層を形成した共振器を複数構成してなる誘電体フィルタが知られている。こうした誘電体フィルタをさらに小型にする方法として、共振孔をジグザグに配設したり（例えば特許文献１）、少なくとも二つの線上に配置すること（例えば特許文献２）が提案されている。

ところで、無線装置のフロントエンド部などでは、送受信フィルタ装置を組み合わせたデュプレクサ装置が使用されている。デュプレクサ装置を構成するフィルタは、一方のフィルタを通過する信号が他方のフィルタに混入しないように分離特性を向上させるため、それぞれのフィルタの通過帯域のエッジ部分の減衰特性が急峻であることが望ましい。エッジ部分の減衰特性を急峻にするには、当該エッジ部分に明確なヌル点（減衰極）を生じさせ、かつヌル点での減衰量を大きくすればよい。

しかし、従来の誘電体フィルタでは、小型にすればするほど減衰特性への影響が大きくなり、フィルタの小型化と良好な減衰特性を得ることの両立が非常に困難であった。すなわち、誘電体部材に共振器を形成してなるフィルタ装置においては、フィルタ装置の小型化によりフィルタ特性も変化するため、小型化を図りつつ所望のフィルタ特性をもつフィルタ装置を得ることが困難であった。
特開昭６３−２８３２１０号公報 特開平７−３２６９０４号公報

このように従来のフィルタ装置、デュプレクサ装置では、小型化を図りつつ所望のフィルタ特性をもつフィルタ装置を得ることが困難であるという問題がある。

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、フィルタ装置の小型化を図りつつ所望のフィルタ特性を得ることのできるフィルタ装置、デュプレクサ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、本発明の第１の発明に係るフィルタ装置は、誘電体部材の第１および第２の端面間に互いに平行で、かつ同一平面上に位置しないように形成された少なくとも３つの貫通孔と、第１または第２の端面のいずれか一方に、貫通孔とそれぞれ重なりかつ外縁間の間隔を各貫通孔の外縁間の間隔より接近するように形成した座ぐり孔とを有することを特徴としている。

第２の発明に係るフィルタ装置は、第１の発明に係るフィルタ装置において、誘電体部材の各貫通孔と平行する第３の端面に入出力電極をさらに備え、各貫通孔および該各貫通孔に対応する各座ぐり孔は、それぞれ内壁面に導体層が形成された共振器を構成し、入出力電極は、各共振器のうち最も接近した共振器と結合したことを特徴としている。

第３の発明に係るフィルタ装置は、第２の発明に係るフィルタ装置において、入出力電極は、各共振器のうち最も接近した共振器を含む二つの共振器と結合したことを特徴としている。

第４の発明に係るフィルタ装置は、誘電体部材の第１および第２の端面間に互いに平行に形成された貫通孔と、第１または第２の端面のいずれか一方に貫通孔とそれぞれ重なるように形成した座ぐり孔とを備える共振器を少なくとも３つ有するフィルタ装置において、貫通孔は、それぞれ同一平面上に位置しないように形成され、座ぐり孔は、各共振器が互いに容量性結合するように、その外縁間の間隔が前記各貫通孔の外縁間の間隔より接近させて形成したことを特徴としている。

第５の発明に係るフィルタ装置は、第４の発明に係るフィルタ装置において、誘電体部材の各貫通孔と平行する第３の端面に入出力電極をさらに備え、入出力電極は、各共振器のうち最も接近した共振器と結合したことを特徴としている。

第６の発明に係るフィルタ装置は、第５の発明に係るフィルタ装置において、入出力電極は、各共振器のうち最も接近した共振器を含む二つの共振器と結合したことを特徴としている。

第７の発明に係るデュプレクサ装置は、第１ないし第６の発明のいずれかに係るフィルタ装置を具備したことを特徴としている。

本発明によれば、フィルタ装置の小型化を図りつつ所望のフィルタ特性を得ることができる。

以下、本発明の１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デュプレクサ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、この実施形態のデュプレクサ装置１は、共振器Ｌ１ないしＬ３からなる第１のフィルタＦ１と、共振器Ｌ４ないしＬ６からなる第２のフィルタＦ２と、励振用の共振器Ｌ７とを有している。第１のフィルタＦ１および第２のフィルタＦ２は、それぞれ異なる周波数帯を通過させるバンドパスフィルタである。

第１のフィルタＦ１は、一端（ａ点）が入出力容量Ｃ１を介して端子Ｔ１と接続され、他端（ｂ点）が互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ３１および結合容量Ｃ３１を介して共振器Ｌ７の一端と接続されている。同様に、第２のフィルタＦ２は、一端（ｄ点）が端子Ｔ２と接続され、他端（ｃ点）が互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ３２および結合容量Ｃ３２を介して共振器Ｌ７の一端と接続されている。そして、共振器Ｌ７の当該一端は端子Ｔ３と接続され、他端が接地されている。

このように、このデュプレクサ装置１では、端子Ｔ１−Ｔ３間は第１のフィルタＦ１が挿入され、端子Ｔ２−Ｔ３間は第２のフィルタＦ２が挿入されている。

次に第１のフィルタＦ１の回路構成を説明する。共振器Ｌ１は、一端が入出力容量Ｃ１を介して端子Ｔ１と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ１の一端は、互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ１１および結合容量Ｃ１１ならびに結合インダクタＬ１３および結合容量Ｃ１３を介して共振器Ｌ２およびＬ３のそれぞれ一端とも接続されている。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導体層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、第１のフィルタＦ１の通過周波数およびその帯域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の共振長を有している。

共振器Ｌ２は、一端が互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ１１および結合容量Ｃ１１ならびに結合インダクタＬ１２および結合容量Ｃ１２を介して共振器Ｌ１およびＬ３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、その内壁面に導体層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Ｌ２は、第１のフィルタＦ１の通過周波数およびその帯域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の共振長を有している。

共振器Ｌ３は、一端が互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ１２および結合容量Ｃ１２ならびに結合インダクタＬ１３および結合容量Ｃ１３を介して共振器Ｌ２およびＬ１と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ３は、並列接続された等価的な結合インダクタＬ３１および結合容量Ｃ３１を介して共振器Ｌ７の一端および端子Ｔ３の接続点とも接続されている。共振器Ｌ３は、共振器Ｌ１や共振器Ｌ２と同様に、第１のフィルタＦ１の通過周波数およびその帯域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の共振長を有している。

このように、この実施形態に係るデュプレクサ装置１の第１のフィルタＦ１は、それぞれ並列接続され等価的な結合インダクタ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Ｌ３を並列接続してなる。すなわち、この第１のフィルタＦ１は、三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。そして、共振器Ｌ１ないしＬ３を互いに結合する並列接続された等価的な結合インダクタＬ１１ないしＬ１３および結合容量Ｃ１１ないしＣ１３は、結合容量Ｃ１１ないしＣ１３が支配的な状態とされ、共振器Ｌ１ないしＬ３が互いに容量性結合をなすように構成される。したがって、通過周波数帯の低周波側に大きな減衰極を有するフィルタとして機能する。

続いて、第２のフィルタＦ２の回路構成を説明する。共振器Ｌ６は、一端が端子Ｔ２と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ６の一端は、互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ２２および結合容量Ｃ２２ならびに結合インダクタＬ２３および結合容量Ｃ２３を介して共振器Ｌ５およびＬ４のそれぞれ一端とも接続されている。共振器Ｌ６は、誘電体材料に貫通孔を形成し、当該貫通孔内壁面に導体層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Ｌ６は、第２のフィルタＦ２の通過周波数およびその帯域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の共振長を有している。

共振器Ｌ５は、一端が互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ２２および結合容量Ｃ２２ならびに結合インダクタＬ２１および結合容量Ｃ２１を介して共振器Ｌ６およびＬ４と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ５は、共振器Ｌ６と同様に誘電体材料に貫通孔を形成し、その内壁面に導体層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Ｌ５は、第２のフィルタＦ２の通過周波数およびその帯域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の共振長を有している。

共振器Ｌ４は、一端が互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ２１および結合容量Ｃ２１ならびに結合インダクタＬ２３および結合容量Ｃ２３を介して共振器Ｌ５およびＬ６と接続され、他端が接地された共振体である。共振器Ｌ４は、並列接続された等価的な結合インダクタＬ３２および結合容量Ｃ３２を介して共振器Ｌ７の一端および端子Ｔ３の接続点とも接続されている。共振器Ｌ４は、共振器Ｌ５や共振器Ｌ６と同様に、第２のフィルタＦ２の通過周波数およびその帯域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の共振長を有している。

このように、この実施形態に係るデュプレクサ装置１の第２のフィルタＦ２は、それぞれ並列接続され等価的な結合インダクタＬ２１ないしＬ２３および結合容量Ｃ２１ないしＣ２３を介して、共振器Ｌ４ないしＬ６を並列接続してなる。すなわち、この第２のフィルタＦ２は、三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。そして、共振器Ｌ４ないしＬ６を互いに結合する並列接続された等価的な結合インダクタＬ２１ないしＬ２３および結合容量Ｃ２１ないしＣ２３は、結合インダクタＬ２１ないしＬ２３が支配的な状態とされ、共振器Ｌ４ないしＬ６が互いに磁界性結合をなすように構成される。したがって、通過周波数帯の高周波側に大きな減衰極を有するフィルタとして機能する。

続いて、図２ないし図５を参照して、この実施形態に係るデュプレクサ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デュプレクサ装置１の外観を示す斜視図であり、図３は、図２と逆の視点からみた斜視図であり、図４は、図２の矢視ＡＢから底面１３方向の断面を示す断面図であり、図５は、同じく矢視ＣＤから底面１３方向の断面を示す断面図である。

図２および図３に示すように、このデュプレクサ装置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、背面１４、側面１５および１６を有している。正面１１には、貫通孔１１１ないし１１７（一部図示せず）と、座ぐり孔１２１ないし１２６と、接地導体１３１とが形成されている。平面１２には、電極１４１ないし１４３と、接地導体１３２とが形成されている。底面１３には、接地導体１３３が略全面に形成されている。背面１４には、貫通孔１１１ないし１１７と、接地導体１３４と、電極１４２が形成されている。側面１５には、接地導体１３５が略全面に形成されている。側面１６には、接地導体１３６と、電極１４３と、結合孔１４４とが形成されている。

貫通孔１１１ないし１１７は、正面１１から背面１４へ向けてそれぞれ同一方向に貫通した貫通孔であり、略円形断面を有している。貫通孔１１１および１１３は、正面１１の長手方向の略中心から側面１５方向の領域で、正面１１の短手方向の中心線から平面１２形成方向の領域に、貫通孔１１２を間に挟むように間隔を空けてそれぞれ形成されている。貫通孔１１２は、正面１１の長手方向の略中心から側面１５方向の領域で、貫通孔１１１および１１３の形成領域以外の領域に、貫通孔１１１および１１３に挟まれる位置に形成されている。貫通孔１１４ないし１１６は、正面１１の短手方向の略中心位置で正面１１の長手方向の略中心から側面１６に向けて略一列に形成されている。貫通孔１１７は、正面１１の略中央位置に形成されている。

座ぐり孔１２１ないし１２６は、正面１１から背面１４へ向けて形成された凹型領域（盲穴）である。座ぐり孔１２１ないし１２６は、それぞれ貫通孔１１１ないし１１６の正面１１における開放端を取り込むように、貫通孔１１１ないし１１６と一体的に形成されている。

座ぐり孔１２１は、正面１１における平面１２および側面１５のそれぞれと接する辺部に寄せた位置に形成され、角部が面取りされた三角形状の断面を有する凹部領域である。座ぐり孔１２２は、正面１１において貫通孔１１２が形成された領域に、長軸が正面１１の長辺と平行する長円形状の断面を有する凹部領域である。座ぐり孔１２３は、正面１１において貫通孔１１３が形成された領域に、長軸が正面１１の長辺と平行する長円形状の断面を有する凹部領域である。座ぐり孔１２１ないし１２３の平面１１における断面は、座ぐり孔１２１ないし１２３相互に接近する方向に偏心して（寄せて）形成されている。

座ぐり孔１２４ないし１２６は、長軸が正面１１の短辺と平行となるような長円の断面を有する凹部領域である。座ぐり孔１２５の正面１１における断面の中心軸は、貫通孔１１５の同じく断面の中心軸と略同一位置に形成されるが、座ぐり孔１２４および１２６の正面１１における断面の中心軸は、それぞれ貫通孔１１４および１１６の同じく断面の中心軸と正面１１の長手方向に離間する方向に偏心して形成されている。

座ぐり孔１２１ないし１２６の断面は、貫通孔１１１ないし１１６の断面とそれぞれ正面１１の平行方向に重複して形成されている。したがって、座ぐり孔１２１ないし１２６は、貫通孔１１１および１１６とその断面が重複する部分において背面１４へ向けて貫通している。

また、図４および図５に示すように、座ぐり孔１２１ないし１２６は、それぞれ貫通孔１１１ないし１１６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１２１ないし１２６ならびに貫通孔１１１ないし１１６の内壁面は、接地導体１３４と一体的に形成された導体層により管状導体１７１ないし１７６を構成している。貫通孔１１７は、共振孔１１１ないし１１６と同様に、その内壁面に接地導体１３４と一体的に形成された導体層を有しており、管状導体１７７を構成している。

座ぐり孔１２１ないし１２６と貫通孔１１１ないし１１６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１７１ないし１７６を構成する。そして、管状導体１７１ないし１７６は、その小断面側において接地導体１３４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Ｌ６を構成する。共振器Ｌ１ないしＬ６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Ｌ１３とＬ２１ないしＬ２３、および結合容量Ｃ１１ないしＣ１３とＣ２１ないしＣ２３を介してそれぞれ互いに結合している。共振器Ｌ１ないしＬ６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することで形成される。

座ぐり孔１２１ないし１２３の平面１１における断面は、貫通孔１１１ないし１１３の平面１１における断面から互いに接近する方向に偏心して形成されているから、結合インダクタよりも結合容量が支配的となり、共振器Ｌ１ないしＬ３は、互いに容量性結合している。また、座ぐり孔１２４および１２６の正面１１における断面の中心軸は、それぞれ貫通孔１１４および１１６の同じく断面の中心軸と正面１１の長手方向に離間する方向に偏心して形成されているから、結合容量よりも結合インダクタの方が支配的となり、共振器Ｌ４ないしＬ６は、互いに磁界性結合している。

貫通孔１１７は、平面１１において座ぐり孔を有しておらず、共振器Ｌ７を構成する。そして、共振器Ｌ７は、管状導体１７３がなす共振器Ｌ３および管状導体１７４がなす共振器Ｌ４の双方と結合している。

接地導体１３１ないし１３６は、デュプレクサ装置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１３１ないし１３６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することで形成される。

接地導体１３１は、正面１１において座ぐり孔１２４ないし１２６が形成された領域に形成された小片状の導体層である。接地導体１３１は、貫通孔１１４ないし１１６の列と平行する正面１１の二つの長辺上で、それぞれ座ぐり孔１２４および１２５ならびに座ぐり孔１２５および１２６の長辺方向（貫通孔配列方向）の略中間位置に、平面１２に形成された接地導体１３２および底面１３に形成された接地導体１３３とそれぞれ跨るように一体的に形成されている。なお、接地導体１３１は、正面１１の面上に限られず、正面１１の長辺上の所定位置に切り欠き部を形成して該切り欠き部内壁面に導体層を形成してもよい。接地導体１３１は、座ぐり孔１２４および１２５、座ぐり孔１２５および１２６のそれぞれの開口端の間に接地電位領域を形成して、共振器Ｌ４ないしＬ６のそれぞれの間の結合が、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）となるよう調整する作用をする。

接地導体１３２は、貫通孔１１１ないし１１７の列がなす面と平行する平面１２上に形成された導体層であり、例えば銀厚膜などである。接地導体１３２には、誘電体部材１０を露出させて接地導体１３２から分離された電極１４１ないし１４３が形成されている。

接地導体１３３は、接地導体１３２と対向する底面１３のほぼ全面に形成された導体層である。接地導体１３４は、座ぐり孔１２１ないし１２６が形成された正面１１と対向する背面１４の略全面に形成された導体層である。接地導体１３５および１３６は、貫通孔１１１および１１６の列方向に対向する側面１５および１６に形成された導体層である。側面１６には、電極１４３が平面１２と跨るように形成されるとともに、電極１４３の略中心位置に結合孔１４４が形成されている。

電極１４１は、平面１２において正面１１および側面１５が接する縁部近傍に形成された矩形の面状導体領域であり、このデュプレクサ装置１の入出力端子Ｔ１に対応する。電極１４１は、平面１２の平行方向での共振器Ｌ１（管状導体１７１）の位置および大きさに対応し、共振器Ｌ１との間で入出力容量Ｃ１を形成している。電極１４１は、例えばスクリーン印刷などにより形成される。

電極１４２は、平面１２において長辺方向の略中央位置で背面１４と接する位置に形成された矩形の面状導体領域であり、このデュプレクサ装置１の入出力端子Ｔ３に対応する。電極１４２は、平面１２および背面１４の両面に跨るように形成され、背面１４において貫通孔１１７の開放端面を取り囲むような略円形形状をなしている。そして、電極１４２は、貫通孔１１７の内壁面に形成された管状導体１７７と当該開放端において一体的に接続されている。

電極１４３は、平面１２において貫通孔１１６の形成位置と対応して、平面１２および側面１６に跨るように形成された矩形の面状導体領域であり、このデュプレクサ装置１の入出力端子Ｔ２に対応する。電極１４３は、平面１２、側面１６および底面１３に誘電体部材１０の露出部を設けることにより形成され、側面１６上において結合孔１４４を有している。

この実施形態のデュプレクサ装置１では、正面１１から背面１４に向けて形成された貫通孔１１１ないし１１６および座ぐり孔１２１ないし１２６からなる共振器Ｌ１ないしＬ６が構成されている。そして、電極１４１は、共振器Ｌ１ないしＬ６の列がなす平面と平行する平面１２上に形成され、共振器Ｌ１との間で入出力容量Ｃ１を構成している。また電極１４３は、平面１２および側面１６に跨るように形成され、共振器Ｌ６との間で結合孔１４４を通して結合されている。電極１４２は、平面１２および背面１４に跨るように形成され、貫通孔１１７からなる管状導体１７７と接続されている。

図４および図５に示すように、管状導体１７１ないし１７６は、正面１１における開口部が背面１４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１７７は、どちらの開放端面も同一の断面を有する。管状導体１７１ないし１７６は、正面１１側から貫通孔１１１ないし１１６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１１１ないし１１６と、これらより大径の座ぐり孔１２１ないし１２６とを結合している。管状導体１７１ないし１７３については、断面の大きい座ぐり孔１２１および１２３の領域が互いに接近する方向に寄せられている。一方、管状導体１７４ないし１７６については、断面の大きい座ぐり孔１２４および１２６の領域が、貫通孔１１４および１１６の領域から互いに離間する方向にそれぞれ寄せられている。ただし、管状導体１７２は、大径部の中心軸と小径部の中心軸とが略同一である。

このデュプレクサ装置１では、平面１２の電極１４２に入力された高周波信号は、背面１４の電極１４２を通じて共振器Ｌ７（管状導体１７７）に入力される。共振器Ｌ７は、隣接する共振器Ｌ３（管状導体１７３）と結合しているので、共振器Ｌ７に入力された高周波信号は共振器Ｌ３に励起される。共振器Ｌ１ないしＬ３（管状導体１７１ないし１７３）相互間は、互いに並列接続された等価的な結合インダクタＬ１１ないしＬ１３および結合容量Ｃ１１ないしＣ１３を介して高周波的に結合している。そのため、共振器Ｌ３に励起された高周波信号は、共振器Ｌ１ないしＬ３において共振する。共振器Ｌ１に高周波信号が励起すると、等価的なキャパシタである入出力容量Ｃ１を介して電極１４１に出力される。

一方、電極１４３に入力された高周波信号は、結合孔１４４を介して共振器Ｌ６（管状導体１７６）に入力される。共振器Ｌ６、Ｌ５およびＬ４（管状導体１７６、１７５および１７４）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Ｌ２１ないしＬ２３および結合容量Ｃ２１ないしＣ２３を介して高周波的に結合している。そのため、共振器Ｌ６に入力された高周波信号は、共振器Ｌ４ないしＬ６において共振する。共振器Ｌ４に高周波信号が励起すると、隣接して形成され共振器Ｌ４とも結合する共振器Ｌ７（管状導体１７７）に高周波信号が励起される。励起された高周波信号は背面１４の電極１４２を通じて平面１２の電極１４２に出力される。

ここで、第１のフィルタＦ１を構成する共振器Ｌ１ないしＬ３と、第２のフィルタＦ２を構成する共振器Ｌ４ないしＬ６とは、各々異なる周波数帯域を通過するように設計され、それぞれ容量性結合・磁界性結合をなしている。したがって、第１のフィルタＦ１の通過周波数の信号は、入出力端子Ｔ１とＴ３との間を通過し、Ｔ２へは流れない。同様に、第２のフィルタＦ２の通過周波数の信号は、入出力端子Ｔ２とＴ３との間を通過し、Ｔ１へは流れない。このように、このデュプレクサ装置１では、入出力端子Ｔ３を基点として第１のフィルタＦ１および第２のフィルタＦ２それぞれの通過周波数の信号を、入出力端子Ｔ１およびＴ２それぞれに分離して入出力することができる。特に、第１のフィルタＦ１および第２のフィルタＦ２のそれぞれの通過周波数帯について、前者を高い周波数帯、後者を低い周波数帯とする場合、それぞれのフィルタの減衰極が他方のフィルタの通過周波数帯に近い側のエッジに発生するので、デュプレクサとしての分離度をより高めることができる。

続いて、図６を参照して、この実施形態に係るデュプレクサ装置１における第１のフィルタＦ１の構造と作用との関係について詳細に説明する。図６は、この実施形態に係るデュプレクサ装置１について、共振器Ｌ１ないしＬ３を構成する座ぐり孔１２１ないし１２３近傍を示す正面図である。

図６に示すように、このデュプレクサ装置１における第１のフィルタＦ１では、共振器Ｌ１ないしＬ３が、座ぐり孔１２１ないし１２３ならびに貫通孔１１１ないし１１３からなる管状導体１７１ないし１７３により構成されている。また、貫通孔１１１ないし１１３は、それぞれ正面１１の短辺方向（側面１５の平行方向）の位置を互い違いにずらして形成されている。すなわち、貫通孔１１１ないし１１３は、正面１１の長辺方向に一列（同一平面上）ではなく、二列以上（その中心軸が２軸以上）となるように形成されている。具体的には、貫通孔１１１および１１３は、正面１１の短辺方向の中心線から平面１２側に寄せられ、それぞれ電極１４１および接地電極１３２と接近させて形成されている。そして、座ぐり孔１２１ないし１２３は、それぞれが互いに接近するように長孔形状、角部が面取りされた三角形状に形成されている。これにより、貫通孔１１１ないし１１３相互間の距離よりも、座ぐり孔１２１ないし１２３相互間の距離の方が短くなるように形成される。

貫通孔１１１ないし１１３それぞれの中心軸を２軸となるように形成することで、言い換えれば、共振器Ｌ１ないしＬ３が同一平面上に形成されないように構成することで、座ぐり孔１２１および１２２間の距離ａ、座ぐり孔１２２および１２３間の距離ｂ、および座ぐり孔１２３および１２１間の距離ｃをより接近させることが可能となり、共振器Ｌ１ないしＬ３間の容量性結合をより強めることが可能となる。容量性結合が強くなると、第１のフィルタＦ１の通過周波数帯の低周波側に減衰極を発生させることができる。したがって、第１のフィルタＦ１の通過周波数帯を第２のフィルタＦ２の通過周波数帯よりも高く設定した場合に、フィルタ間の漏れ信号を抑えることが可能になる。

また、貫通孔１１１ないし１１３それぞれの中心軸を２軸となるように形成した結果、座ぐり孔１２３および１２１間の距離ｃを短くすると、共振器Ｌ１およびＬ３間の結合（飛び越し結合）を強くすることができる。この飛び越し結合は、通常の減衰極よりもフィルタの通過周波数帯により近い位置に強い減衰極を発生させることが知られている。そのため、デュプレクサのように通過周波数帯近傍に強い減衰極を必要とするフィルタ装置に好適なフィルタを得ることが可能になる。

このように、この実施形態に係るデュプレクサ装置では、第１のフィルタＦ１において共振器Ｌ１ないしＬ３を同一平面上に形成されないように構成して、共振器Ｌ１ないしＬ３間の容量性結合を強くしたので、通過周波数帯域の低周波側に強い減衰極を発生させることができる。特に、この実施形態に係るデュプレクサ装置では、共振器Ｌ１ないしＬ３を同一平面上に形成されないようにしたので、共振器Ｌ１およびＬ３間に飛び越し結合を発生させることができ、通過周波数帯域の低周波側に新たにより強い減衰極を得ることができる。

続いて、図２、図３、図７および図８を参照して、この実施形態に係るデュプレクサ装置１の実施例について説明する。図７および図８は、この実施形態に係るデュプレクサタ装置の１実施例の通過特性（減衰特性）を示す図である。

図２に示す誘電体部材１０として比誘電率４５のセラミックを用い、図２および図３に示すパターン構造で、幅６．５８ｍｍ、高さ１．６４ｍｍ、奥行（長さ）４．５０ｍｍのデュプレクサ装置１を作成して通過特性（減衰特性）を調べた。

このデュプレクサ装置１の特性例を図７および図８に示す。図７は、デュプレクサ装置１のうち第１のフィルタＦ１の通過特性（減衰特性）であり、図８は、同じく第２のフィルタＦ２の通過特性（減衰特性）である。図７に示すように、第１のフィルタＦ１では、通過周波数帯域の低周波側の減衰特性（減衰カーブ）が急峻であり、１．９１ＧＨｚ付近および１．９７ＧＨｚ付近に二つの減衰極が得られた。このうち、１．９７ＧＨｚ付近の極が、前述した飛び越し結合により発生した減衰極と考えられる。また、図８に示すように、第２のフィルタＦ２では、２．１２ＧＨｚ付近に減衰極が得られた。

このように、この実施形態に係るデュプレクサ装置では、共振器Ｌ１ないしＬ３を同一平面上に形成されないように構成したので、デュプレクサ装置全体の大きさを小さくすることができる。また、この実施形態に係るデュプレクサ装置では、容量性結合をなす第１のフィルタＦ１と磁界性結合をなす第２のフィルタＦ２とを組み合わせたので、それぞれの減衰極を組み合わせることで、それぞれのフィルタの分離度を向上させることができる。

さらに、この実施形態に係るデュプレクサ装置では、第１のフィルタＦ１について、飛び越し結合による減衰極を発生させたので、第２のフィルタＦ２の通過周波数帯の信号が第１のフィルタＦ１に漏れるのを抑えることができ、分離度をさらに向上させることができる。加えて、この実施形態に係るデュプレクサ装置では、第１のフィルタＦ１について、通常の減衰極に加えて飛び越し結合による減衰極を発生させたので、通常の減衰極と飛び越し結合による減衰極とに挟まれた減衰帯域を第２のフィルタＦ２の通過周波数帯（前述の実施例ではおよそ１．８５ＧＨｚないし２．０４ＧＨｚ）に対応させることで、分離特性をより向上させることができる。

続いて、この実施形態に係るデュプレクサ装置の変形例について説明する。図９は、この実施形態に係るデュプレクサ装置の変形例について、共振器Ｌ１ないしＬ３を構成する座ぐり孔近傍を示す正面図である。なお、図２および図３と同一の構成部分については同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

第１の実施形態に係るデュプレクサ装置では、共振器Ｌ１およびＬ３の飛び越し結合により強い極を発生させて第１のフィルタＦ１の減衰特性を急峻なものとしていたが、この変形例では、共振器Ｌ１と結合している電極１４１を、さらに共振器Ｌ３とも結合させている。具体的には、図９に示すように、電極１４１の幅を大きくして共振器Ｌ１だけでなく共振器Ｌ３にも接近するように形成して、図中ｄ１の結合および図中ｄ２の結合をなしたものである。

以下、電極１４１の幅ｗを変化させて第１のフィルタＦ１の特性の変化を調べた。図２および図３に示すデュプレクサ装置１において、電極１４１の幅ｗのみを０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍおよび１．２ｍｍとして、それぞれの場合の減衰特性を調べた。その結果、図１０ないし図１４に示す減衰特性が得られた。図１０ないし図１４は、それぞれ電極１４１の幅ｗを０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍおよび１．２ｍｍとした場合の第１のフィルタＦ１の減衰特性（実線）および第２のフィルタＦ２の減衰特性（破線）を示す図である。

図１０ないし図１２に示すように、電極１４１の幅ｗが０．６ｍｍないし０．８ｍｍの場合、１．９７ＧＨｚ付近に共振器Ｌ１およびＬ３の飛び越し結合による減衰極が得られた。一方、共振器Ｌ１・Ｌ２間、および共振器Ｌ２・Ｌ３間の結合による通常の減衰極は、電極１４１の幅ｗが０．６ｍｍの場合１．７５ＧＨｚ付近、０．７ｍｍの場合１．８２ＧＨｚ付近、０．８ｍｍの場合１．９１ＧＨｚ付近となり、図９における距離ｄ２が短くなるほど通過帯域のエッジに接近し、二つの極が近づく傾向が得られた。なお、図１３および図１４に示すように、電極１４１の幅ｗが１．０ｍｍ以上となった場合には、二つの減衰極が消滅した。すなわち、第１のフィルタＦ１の本来の特性をなす結合関係が崩れたものと考えられる。この結果から、共振器Ｌ１およびＬ３間の飛び越し結合を調整することで、通過帯域近傍の減衰極の位置および大きさを決定することができ、電極１４１と共振器Ｌ３との間の結合を調整することで、第１のフィルタＦ１固有の減衰極の位置および大きさを調整できることがわかる。

このように、この変形例では、共振器Ｌ１と共振器Ｌ３との間、および電極１４１と共振器Ｌ１との間に加えて、電極１４１と共振器Ｌ３との間を結合させたので、二つの減衰極を得ることができるとともに、減衰極間の周波数帯域幅を任意に調整することができる。

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、デュプレクサ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、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。

なお、上記実施形態では第１のフィルタＦ１および第２のフィルタＦ２からなるデュプレクサ装置として説明したが、これには限定されない。すなわち、第１のフィルタＦ１の構造を有するフィルタ装置を単体で構成しても同様の効果を得ることができる。

本発明は、電気通信機器製造業等に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るデュプレクサ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デュプレクサ装置の外観を示す斜視図である。 この実施形態に係るデュプレクサ装置の外観を図２と逆の視点から示した斜視図である。 図２の矢視ＡＢから底面方向の断面を示す断面図である。 図２の矢視ＣＤから底面方向の断面を示す断面図である。 この実施形態に係るデュプレクサ装置を構成する第１のフィルタの外観を示す正面図である。 この実施形態に係るデュプレクサ装置の特性例を示す図である。 この実施形態に係るデュプレクサ装置の特性例を示す図である。 この実施形態に係るデュプレクサ装置の変形例の外観を示す正面図である。 この変形例において電極の幅を変化させた場合の特性例を示す図である。 この変形例において電極の幅を変化させた場合の特性例を示す図である。 この変形例において電極の幅を変化させた場合の特性例を示す図である。 この変形例において電極の幅を変化させた場合の特性例を示す図である。 この変形例において電極の幅を変化させた場合の特性例を示す図である。

符号の説明

１…デュプレクサ装置、１０…誘電体部材、１１…正面、１２…平面、１３…底面、１４…背面、１５・１６…側面、１１１ないし１１７…貫通孔、１２１ないし１２６…座ぐり孔、１３１ないし１３６…接地導体、１４１ないし１４３…電極、１４４…結合孔、１７１ないし１７７…管状導体、Ｆ１…第１のフィルタ、Ｆ２…第２のフィルタ、Ｌ１ないしＬ６…共振器。

Claims (7)

1. 誘電体部材の第１および第２の端面間に互いに平行で、かつ同一平面上に位置しないように形成された少なくとも３つの貫通孔と、
   前記第１または第２の端面のいずれか一方に、前記貫通孔とそれぞれ重なりかつ外縁間の間隔を前記各貫通孔の外縁間の間隔より接近するように形成した座ぐり孔と
   を有することを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記誘電体部材の前記各貫通孔と平行する第３の端面に入出力電極をさらに備え、
   前記各貫通孔および該各貫通孔に対応する前記各座ぐり孔は、それぞれ内壁面に導体層が形成された共振器を構成し、
   前記入出力電極は、前記各共振器のうち最も接近した共振器と結合したこと
   を特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記入出力電極は、前記各共振器のうち最も接近した共振器を含む二つの共振器と結合したことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 誘電体部材の第１および第２の端面間に互いに平行に形成された貫通孔と、前記第１または第２の端面のいずれか一方に前記貫通孔とそれぞれ重なるように形成した座ぐり孔とを備える共振器を少なくとも３つ有するフィルタ装置において、
   前記貫通孔は、それぞれ同一平面上に位置しないように形成され、
   前記座ぐり孔は、前記各共振器が互いに容量性結合するように、その外縁間の間隔が前記各貫通孔の外縁間の間隔より接近させて形成したこと
   を特徴とするフィルタ装置。
5. 前記誘電体部材の前記各貫通孔と平行する第３の端面に入出力電極をさらに備え、
   前記入出力電極は、前記各共振器のうち最も接近した共振器と結合したこと
   を特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
6. 前記入出力電極は、前記各共振器のうち最も接近した共振器を含む二つの共振器と結合したことを特徴とする請求項５に記載のフィルタ装置。
7. 前記請求項１ないし６のいずれか１項に記載のフィルタ装置を備えたデュプレクサ装置。

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