JP2006332959A

JP2006332959A - Ｔｅｍモード誘電体フィルタ

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Publication number: JP2006332959A
Application number: JP2005152348A
Authority: JP
Inventors: Koji Sasaki; 康治佐々木
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP4395100B2

Abstract

【課題】回路基板上の構成を簡素化できると共に、帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間における信号の位相調整を容易にできるようにする。
【解決手段】金属製の筐体５１の上部開口部に蓋体を着脱可能に設け、上記筐体５１内にＴＥＭモードの帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３及び帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４を隣接して収納し、その上方に信号線路５６ａ、５６ｂが形成された回路基板５５を設ける。上記帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４は、中心導体７６の左右両側に平行するように所定長さの結合用空孔７３ａ、７３ｂを設け、上部から結合棒８１ａ、８１ｂを挿入する。上記結合棒８１ａ、８１ｂは、結合用空孔７３ａ、７３ｂへの挿入長さを調整できるように回路基板５５にて保持し、結合用空孔７３ａ、７３ｂへの挿入長さによって各誘電体共振器５３、５４間の信号位相及び結合量を調整できるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、共振モードがＴＥＭモードの誘電体共振器を用いたＴＥＭモード誘電体フィルタに関する。

従来、例えばタクシー無線等の移動無線における基地局では、複数の通信機と空中線との間に空中線共用器を設け、周波数の異なる複数チャンネルにより１つの空中線を共用している。上記空中線共用器は、複数の帯域通過フィルタにより構成されるが、この帯域通過フィルタとしては、例えばＴＥＭモード誘電体共振器を利用したＴＥＭモード誘電体フィルタが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。上記ＴＥＭモード誘電体フィルタは、例えば数百ＭＨｚの周波数帯で使用される。

上記ＴＥＭモード誘電体フィルタにおいて、所望のフィルタ特性を得るために帯域通過フィルタと帯域除去フィルタとを組み合わせて構成する場合がある。上記帯域通過フィルタフィルタと帯域除去フィルタフィルタとを組み合わせた従来のＴＥＭモード誘電体フィルタは、図４に示すように構成されている。図４において、１１は金属製の筐体で、この筐体１１内にＴＥＭモードの帯域除去フィルタ用誘電体共振器１２及び帯域通過フィルタ用誘電体共振器１３が収納されると共に、その上方に所定の間隔を保って回路基板１４が設けられる。この回路基板１４上には、回路パターンにより信号入出力用の信号線路１５ａ、１５ｂが形成されると共に、上記信号線路１５ａ、１５ｂ間に後述する１／４波長電気線路３６が形成される。また、筐体１１の両側部には、入出力端子１６ａ、１６ｂが設けられ、その中心導体が上記信号線路１５ａ、１５ｂに半田付けにより接続される。

上記帯域除去フィルタ用誘電体共振器１２は、四角柱に形成された誘電体共振素子２１の上面中央に上下両端に貫通する空孔２２を設けると共に、上面以外の表面に金属膜２３を形成し、誘電体共振素子２１の上面を開口面としている。また、上記空孔２２の内側面には、金属膜を形成して中心導体２４としている。

そして、上記空孔２２には、上部から金属製の同調棒２５が挿入される。この同調棒２５は、外周面にネジ溝が形成されており、その上端部が上記回路基板１４に設けられた穴内に挿入されてリング状の保持部材２６及びナット２７により保持される。上記保持部材２６は、信号線路１５ａに半田付けされて固着されている。上記同調棒２５は、上端部を保持部材２６の中央部に設けられた穴より上方に突出させ、その突出端部にナット２７を螺着することにより保持している。上記同調棒２５は、回転操作することによって誘電体共振素子２１の空孔２２内への挿入量を調整し、それによって同調周波数を調整できるようになっている。

また、帯域通過フィルタ用誘電体共振器１３は、四角柱に形成された誘電体共振素子３１の上面中央に上下両端に貫通する空孔３２を設けると共に、上面以外の表面に金属膜３３を形成して誘電体共振素子３１の上面を開口面としている。更に、上記空孔３２の内側面に金属膜を形成して中心導体３４としている。この中心導体３４には、その上端部近傍において金属線３５の下端部が半田付けされる。この金属線３５は、上端部が上記回路基板１４に設けられた穴より上側に導出され、信号線路１５ｂに半田付け、あるいは保持金具により固定される。

また、上記回路基板１４上には、信号線路１５ａ、１５ｂ間に線路を蛇行させた１／４波長電気線路３６を設けている。すなわち、帯域除去フィルタ用誘電体共振器１２と帯域通過フィルタ用誘電体共振器１３との間で位相をπ／２ずらす必要があるので、１／４波長電気線路３６を設けている。

上記のように帯域除去フィルタと帯域通過フィルタを組み合わせて構成する従来の誘電体フィルタ装置では、フィルタ間に１／４波長電気線路３６を設けて位相をπ／２ずらすようにしている。

また、図５は、回路基板１４上において、帯域除去フィルタ用誘電体共振器１２側の信号線路１５ａと帯域通過フィルタ用誘電体共振器１３側の信号線路１５ｂとの間に上記１／４波長電気線路３６と等価な位相回路４１を設けた場合の構成例を示したものである。上記位相回路４１は、信号線路１５ａと１５ｂとの間に接続される高周波コイル４２と、この高周波コイル４２の両端とアースパターン４３との間に接続されるコンデンサ４４、４５により構成している。
特開２００５−８６５３２号号公報

上記図４に示したように帯域除去フィルタフィルタと帯域通過フィルタとの間に１／４波長電気線路３６を設けた誘電体フィルタ装置は、１／４波長電気線路３６の長さが波長によって決定されるので、３００ＭＨｚ以下の周波数帯で使用する場合には線路が非常に長くなり、このため帯域除去フィルタ用誘電体共振器１２と帯域通過フィルタ用誘電体共振器１３との間に余分なスペースを設ける必要があり、小型化を図る場合の障害となっていた。また、回路パターンにより形成された１／４波長電気線路３６は、線路長を調整することができず、位相調整が困難であった。

また、図５に示したように１／４波長電気線路３６に代えて位相回路４１を使用した場合には、１／４波長電気線路３６に比較して無駄なスペースを減らすことができるが、回路基板１４上に形成する回路パターンが複雑になる。また、回路基板１４上を高周波コイル４２及びコンデンサ４４、４５等の電子部品が数多く占有するため、小型化を図った場合に高周波コイル４２及びコンデンサ４４、４５の半田付けが困難となり、上記高周波コイル４２及びコンデンサ４４、４５を付け替えるなどの調整が困難になる。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、回路基板上の構成を簡素化できると共に、帯域除去フィルタフィルタと帯域通過フィルタとの間における信号の位相調整を容易に行なうことができ、且つ無駄なスペースを無くして小型化を図ることができる誘電体フィルタ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る誘電体フィルタ装置は、帯域除去フィルタ用誘電体共振器と、前記帯域除去フィルタ用誘電体共振器に隣接して設けられた帯域通過フィルタ用誘電体共振器と、前記帯域除去フィルタ用誘電体共振器及び帯域通過フィルタ用誘電体共振器の上方部位に設けられる回路基板と、前記帯域通過フィルタ用誘電体共振器の中心導体に平行に設けられる少なくとも１つの結合用空孔と、前記結合用空孔内に下部が挿入されると共に上部が前記回路基板に装着される結合棒と、前記回路基板に形成され、前記各誘電体共振器と入出力端子間を接続する信号線路とを具備し、前記結合用空孔に対する前記結合棒の挿入長さを調整可能に構成し、前記結合棒の挿入長さによって各誘電体共振器間の信号位相及び結合量を調整することを特徴とする。

本発明によれば、帯域除去フィルタ用誘電体共振器において、中心導体と平行して結合用空孔を設け、この結合用空孔に結合棒を挿入し、上記結合用空孔に対する結合棒の挿入長さを調整可能に構成することにより、上記結合棒の実質的な長さ及び結合棒と中心導体との間に形成されるコンデンサの容量を可変して帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間の信号位相及び結合量等を調整することができる。従って、帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間に１／４波長電気線路や位相回路を別個に設ける必要がなく、回路基板上の構成を簡素化できると共に、帯域除去フィルタ用誘電体共振器と帯域通過用誘電体共振器とを近接配置して小型化することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るＴＥＭモード誘電体フィルタの全体の外観構成を示す斜視図、図２は上記ＴＥＭモード誘電体フィルタの蓋部分を除いて示す要部斜視図である。また、上記図１及び図２は、ＴＥＭモードの帯域除去フィルタ（ＢＥＦ：Band Elimination Filter）及び帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）を組み合わせて構成した場合の例を示したものである。

図１及び図２において、５１は金属製の筐体で、この筐体５１の上部開口部に金属製の蓋体５２が着脱可能に設けられる。そして、上記筐体５１内にＴＥＭモードの帯域除去フィルタ（ＢＥＦ）用誘電体共振器５３及び帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）用誘電体共振器５４が隣接して収納されると共に、その上方に所定の間隔を保って回路基板５５が設けられる。この回路基板５５上には、回路パターンにより信号線路５６ａ、５６ｂが形成される。また、筐体５１の両側部には、入出力端子５７ａ、５７ｂが設けられ、その中心導体が上記信号線路５６ａ、５６ｂに半田付けされる。

上記帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３は、例えば四角柱に形成された誘電体共振素子６１の上面中央に上下両端に貫通する空孔６２を設けると共に、上面以外の表面に金属膜６３を形成し、誘電体共振素子６１の上面を開口面としている。また、上記空孔６２の内側面には、金属膜を形成して中心導体６４としている。この中心導体６４を形成する金属膜は、その下部において誘電体共振素子６１の外表面に形成されている金属膜６３と電気的に接続される。また、上記帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３は、筐体５１内に収納され際に金属膜６３が筐体５１に電気的に接続されて接地された状態に保持される。

そして、上記空孔６２には、上部から金属製の同調棒６５が挿入される。この同調棒６５は、外周面にネジ溝が形成されており、その上端部が上記回路基板５５に設けられた穴内に挿入されてリング状の保持部材６６及びナット６７により保持される。上記保持部材６６は、信号線路５６ａに半田付けされて固着されている。上記同調棒６５は、上端部を保持部材６６の中央部に設けられた穴から上方に突出させ、その突出端部にワッシャ６８を介在してナット６７を螺着することにより保持している。上記同調棒６５は、上端面中央に溝が形成されており、この溝に外部からドライバ等を結合させて回転することにより空孔６２への挿入長さを調整し、それによって同調周波数を調整できるようになっている。この場合、図１に示すように蓋体５２には、上記同調棒６５に対応する位置に調整用の穴６９が設けられており、外部から上記同調棒６５を回転操作できるようになっている。

上記のように同調棒６５の上端を保持部材６６及びナット６７等を介して信号線路５６ａに電気的に接続することにより、誘電体共振器５３が帯域除去フィルタとして動作するように構成している。

また、帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４は、例えば四角柱に形成された誘電体共振素子７１の上面中央に上下両端に貫通する空孔７２を設けると共に、この空孔７２の左右両側に平行するように所定長さの結合用空孔７３ａ、７３ｂを設けている。この結合用空孔７３ａ、７３ｂは、空孔７２に比較して小さい径に形成する。なお、結合用空孔７３ａ、７３ｂは、誘電体共振素子７１の上下両端に貫通しても、あるいは上記したように所定の長さだけ設けても良い。

そして、上記誘電体共振素子７１の上面以外の表面に金属膜７５を形成して誘電体共振素子７１の上面を開口面としている。この場合、上記空孔７２の内側面に金属膜を形成して円筒状の中心導体７６とする。なお、結合用空孔７３ａ、７３ｂの内側面には、金属膜を形成していない。上記中心導体７６を形成する金属膜は、その下部において誘電体共振素子７１の外表面に形成されている金属膜７５と電気的に接続される。また、上記帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４は、筐体５１内に収納された際に金属膜７５が筐体５１に電気的に接続されて接地された状態に保持される。

そして、上記空孔７２には、図１に示す金属製の同調棒７７が挿入される。この同調棒７７は、外周面にネジ溝が形成されており、その上端部が上記蓋体５２に設けられた穴より外部に導出されてナット７８により保持される。また、回路基板５５には、上記誘電体共振素子７１に設けられた空孔７２に対応する位置に同調棒７７を挿通させるための穴７９が設けられる。上記蓋体５２に保持された同調棒７７は、回路基板５５に設けられた穴７９内を挿通して誘電体共振素子７１の空孔７２内に挿入される。上記同調棒７７は、上端面中央に溝が形成されており、この溝にドライバ等を結合させて回転することにより空孔７２への挿入長さを調整し、それによって同調周波数を調整できるようになっている。

上記のように同調棒７７の上端を金属製の蓋体５２に装着して接地することにより、誘電体共振器５４が帯域通過フィルタとして動作するように構成している。

上記結合用空孔７３ａ、７３ｂには、金属製の結合棒８１ａ、８１ｂが挿入される。上記結合棒８１ａ、８１ｂは、上部外側にネジ部が形成されており、上端部が回路基板５５に設けられた穴内に挿入されてリング状の保持部材８２ａ、８２ｂ及びナット８３ａ、８３ｂにより保持される。上記保持部材８２ａ、８２ｂは、信号線路５６ａ、５６ｂに半田付けされて固着されている。上記結合棒８１ａ、８１ｂは、上端部を保持部材８２ａ、８２ｂの中央部に設けられた穴から上方に突出させ、その突出端部にナット８３ａ、８３ｂを螺着することにより保持している。

上記信号線路５６ａ、５６ｂは、回路基板５５上において、同調棒７７を挿通させる穴７９の両側に設けられており、一方の信号線路５６ａは結合棒８１ａと帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３の同調棒６５及び入出力端子５７ａとの間を接続する。また、他方の信号線路５６ｂは結合棒８１ｂと入出力端子５７ｂとの間を接続する。

上記結合棒８１ａ、８１ｂは、上端面中央に溝が形成されており、この溝に外部からドライバ等を結合させて回転することにより結合用空孔７３ａ、７３ｂへの挿入長さを調整し、それによって信号位相を調整できるようにしている。この場合、図１に示すように蓋体５２には、上記結合棒８１ａ、８１ｂに対応する位置に調整用の穴８４ａ、８４ｂが設けられており、外部から結合棒８１ａ、８１ｂを回転操作できるようになっている。

上記結合棒８１ａ、８１ｂは、信号線路の一部を構成するもので、従来の１／４波長電気線路に対応する作用を有しており、回転操作を行なった場合に信号線路５６ａに接続されている部分から結合用空孔７３ａ、７３ｂ内に挿入されている先端までの長さ、すなわち線路長が変化する。

また、上記結合棒８１ａ、８１ｂは、結合用空孔７３ａ、７３ｂに挿入された部分と中心導体７６との間でコンデンサを形成しており、結合用空孔７３ａ、７３ｂ内への挿入長さにより、上記コンデンサの容量を変化させることができる。

従って、信号線路５６ａに接続される結合棒８１ａは、信号線路５６ａから結合用空孔７３ａ内に挿入されている先端までの線路長、及び結合用空孔７３ａに挿入された部分との間に形成されるコンデンサにより、従来の１／４波長電気線路あるいは位相回路と同等の作用を有し、帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間における信号位相をπ／２ずらすことができる。

図３は、上記ＴＥＭモード誘電体フィルタの等化回路を示したものである。入出力端子５７ａに接続される信号線路５６ａと接地間に、帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３と、同調棒６５及び中心導体６４により形成される可変コンデンサが直列に接続され、帯域除去フィルタを構成している。

上記信号線路５６ａは、帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４における結合棒８１ａ、８１ｂ及び中心導体７６により形成される可変コンデンサを介して信号線路５６ｂに接続される。そして、上記結合棒８１ａ、８１ｂ及び中心導体７６により形成される可変コンデンサの共通接続点と接地間に、帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４が設けられると共に、同調棒７７及び中心導体７６により形成される可変コンデンサが並列に設けられ、帯域通過フィルタを構成している。

上記のように構成されたＴＥＭモード誘電体フィルタにおいて、帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３の同調周波数を調整する際は、ナット６７を緩め、同調棒６５を回転操作して空孔６２内への挿入量を可変して同調周波数を調整する。調整終了後は、ナット６７を締めて同調棒６５を固定する。

また、帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４の同調周波数を調整する際は、ナット７８を緩め、同調棒７７を回転操作して空孔７２内への挿入量を可変して同調周波数を調整する。調整終了後は、ナット７８を締めて同調棒７７を固定する。

そして、帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３と帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４との間の位相量を調整する場合には、ナット８３ａを緩め、結合棒８１ａを回転操作して結合棒８１ａの実質的な長さ、すなわち信号線路５６ａへの接続部分から結合用空孔７３ａに挿入された先端までの長さを調整すると共に、結合用空孔７３ａへの挿入量を可変し、結合棒８１ａと中心導体７６との間に形成されるコンデンサの容量を調整する。すなわち、帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３と帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４との間において、信号の位相がπ／２ずれるように調整する。調整終了後は、ナット８３ａを締めて結合棒８１ａを固定する。

また、同様に結合棒８１ｂの調整によって帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４の中心導体７６と入出力端子５７ｂとの間の結合量を調整する。なお、上記帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４と入出力端子５７ｂとの間に、更に他のフィルタが設けられている場合には、上記結合棒８１ｂによって上記他のフィルタとの間の信号位相及び結合量を調整することができる。

上記実施形態によれば、帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４において、誘電体共振素子７１の中心導体７６と平行して結合用空孔７３ａ、７３ｂを設け、この結合用空孔７３ａ、７３ｂに結合棒８１ａ、８１ｂを挿入し、上記結合用空孔７３ａ、７３ｂに対する結合棒８１ａ、８１ｂの挿入長さを調整可能に構成しているので、上記結合棒８１ａ、８１ｂの実質的な長さ及び結合棒８１ａ、８１ｂと中心導体７６との間に形成されるコンデンサの容量を可変して帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間の信号位相、結合量等を調整することができる。従って、帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間に１／４波長電気線路や位相回路を別個に設ける必要がなく、回路基板上の構成を簡素化できると共に、帯域除去フィルタ用誘電体共振器５３と帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４とを近接配置して小型化することができる。

また、結合用空孔７３ａ、７３ｂ内へ挿入する結合棒８１ａ、８１ｂをネジ状に形成し、結合用空孔７３ａ、７３ｂ内への挿入長さを調整するようにしているので、帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとの間の信号位相や結合量等を連続的に調整することができる。

また、結合用空孔７３ａ、７３ｂ内へ挿入する結合棒８１ａ、８１ｂ自体が帯域通過フィルタ用誘電体共振器５４の中心導体７６と結合する作用を有しているので、中心導体７６に信号線を半田付けなどで接続する必要がなく、困難な作業を削減して作業能率を向上することができる。

なお、上記実施形態では、帯域除去フィルタと帯域通過フィルタとを２段に接続した場合について説明したが、更に多段に接続しても良いことは勿論である。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の一実施形態に係るＴＥＭモード誘電体フィルタの外観構成を示す斜視図である。同実施形態において、ＴＥＭモード誘電体フィルタの蓋部分を除いて示す要部斜視図である。同実施形態におけるＴＥＭモード誘電体フィルタの等化回路図である。従来のＴＥＭモード誘電体フィルタの構成例を示す要部斜視図である。従来のＴＥＭモード誘電体フィルタの他の構成例を要部斜視図である。

符号の説明

５１…筐体、５２…蓋体、５３…帯域除去フィルタ用誘電体共振器、５４…帯域通過フィルタ用誘電体共振器、５５…回路基板、５６ａ、５６ｂ…信号線路、５７ａ、５７ｂ…入出力端子、６１…誘電体共振素子、６２…空孔、６３…金属膜、６４…中心導体、６５…同調棒、６６…保持部材、６７…ナット、６８…ワッシャ、６９…穴、７１…誘電体共振素子、７２…空孔、７３ａ、７３ｂ…結合用空孔、７５…金属膜、７６…中心導体、７７…同調棒、７８…ナット、７９…穴、８１ａ、８１ｂ…結合棒、８２ａ、８２ｂ…保持部材、８３ａ、８３ｂ…ナット、８４ａ、８４ｂ…穴。

Claims

帯域除去フィルタ用誘電体共振器と、前記帯域除去フィルタ用誘電体共振器に隣接して設けられた帯域通過フィルタ用誘電体共振器と、前記帯域除去フィルタ用誘電体共振器及び帯域通過フィルタ用誘電体共振器の上方部位に設けられる回路基板と、前記帯域通過フィルタ用誘電体共振器の中心導体に平行に設けられる少なくとも１つの結合用空孔と、前記結合用空孔内に下部が挿入されると共に上部が前記回路基板に装着される結合棒と、前記回路基板に形成され、前記各誘電体共振器と入出力端子間を接続する信号線路とを具備し、
前記結合用空孔に対する前記結合棒の挿入長さを調整可能に構成し、前記結合棒の挿入長さによって各誘電体共振器間の信号位相及び結合量を調整することを特徴とするＴＥＭモード誘電体フィルタ。