JP2011035799A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は軽量のフィルタ装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するために、入力コネクタ１２が接続された中空状の筐体１３と、この筐体１３の内に設けられた共振素子１４とを備え、筐体１３には下方に開口１３ａを有した金属製の枠体１３ｂと、この枠体１３ｂの開口に装着されるとともに、少なくとも上面に導体部１５ａが形成された樹脂製の蓋１５とを設け、この導体部１５ａを開口１３ａより大きくすることにより、導体部１５ａが開口１３ａ全体を塞ぐとともに、筐体１３の開口１３ａ側の端部と導体部１５ａとがはんだ１６で接続されたフィルタ装置であり、これにより、樹脂製の蓋１５上に形成された導体部１５ａが枠体１３ｂの開口１３ａを覆い、キャビティ内壁の役目を果たすので、軽量なフィルタ装置１1を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信用などの基地局に用いられるフィルタ装置に関するものである。

以下、従来のフィルタ装置について図面を用いて説明する。図２（ａ）は、従来のフィルタ装置の断面図であり、図２（ｂ）は同、蓋を開けた状態の筐体の上面図である。図２においてフィルタ装置１は、携帯電話などのような双方向通信の基地局内に設けられるものであり、アンテナ（図示せず）から入力された信号が供給されるコネクタ２と金属製の筐体３と、出力端子４とを有する。

筐体３は亜鉛ダイカストによって作成され、この中に４つの円形状の中空部５が加工されている。このそれぞれの中空部５の中央には、共振用の突起５ａが一体に形成されている。ここで、隣り合う中空部５同士を結合させることが必要であり、隣り合う中空部５の間には結合窓６が形成される。

金属製の蓋７は筐体３の上方に装着され、ネジによって筐体３へ固定される。そのため筐体３には、蓋７固定用のネジを取り付けるネジ孔が必要であり、筐体３にはこのネジ孔を設けるだけの肉厚を有した肉厚部が必要となる。なおこの蓋７において、突起５ａおよび結合窓６に対応する位置には周波数調整用のネジ８がネジ止めされている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開昭６１−９９４０１号公報

近年の携帯電話の急激な普及や新しい通信方式の導入、あるいは通信サービス地域の拡大などに対応するためには、基地局設備の増設が必要となる。しかし、基地局設備の増設には、新たな土地の取得や増床などの必要が生じる。しかし、特に都会の地域では地価も高く、基地局のための土地の取得や増床など通信事業者の投資が大きくなるという課題を有していた。そこで、この既設基地局の増床の不要や新設における土地の取得費用の削減のために、フィルタ装置１をアンテナ鉄塔の頂上に設置する要求もある。そこでこのような場合に、フィルタ装置１を鉄塔上に設置する場合の作業性の面から、フィルタ装置１の重量を軽量化する要求が高くなってきている。

しかしながら、従来のフィルタ装置１の筐体３は亜鉛ダイカスト製であり、かつ筐体３には蓋７をネジ止めのために肉厚部を形成する必要がある。さらに蓋７も金属製であるので、筐体３の重量が非常に重くなるという課題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、軽量なフィルタ装置を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために、筐体には下方に開口を有した金属製の枠体と、この枠体の開口に装着されるとともに、少なくとも上面に導体部が形成された基板とを設け、この導体部を前記開口より大きくすることにより、前記導体部が前記開口全体を塞ぐとともに、前記筐体の前記開口側の端部と前記導体部とが導電性部材で接続されたものである。これにより所期の目的を達成することができる。

以上のように本発明によれば、少なくともアンテナで受信した受信信号の入力もしくはアンテナへ送信する送信信号の出力のいずれか一方を行うアンテナ端子と、このアンテナ端子が接続された中空状の筐体と、この筐体の内に設けられた共振素子とを備え、前記筐体には下方に開口を有した金属製の枠体と、この枠体の開口に装着されるとともに、少なくとも上面に導体部が形成された基板とを設け、この導体部を前記開口より大きくすることにより、前記導体部が前記開口全体を塞ぐとともに、前記筐体の前記開口側の端部と前記導体部とが導電性部材で接続されたものである。これにより、樹脂製の蓋上に形成された導体部が枠体の開口を覆い、キャビティ内壁の役目を果たすので、軽量なフィルタ装置を実現できる。

（ａ）本実施の形態におけるフィルタ装置の断面図、（ｂ）同、筐体の下面図 （ａ）従来のフィルタ装置の断面図、（ｂ）同、蓋を開けた状態の筐体の上面図

（実施の形態１）
以下、本実施の形態におけるフィルタ装置１１について、図面を用いて説明する。

図１（ａ）は、本実施の形態におけるフィルタ装置の断面図であり、図１（ｂ）は、同、筐体の下面図である。なお図１（ａ）、図１（ｂ）において、図２と同じものには同じ番号を用いており、その説明は簡略化している。図１（ａ）において、フィルタ装置１１は、入力コネクタ１２と、この入力コネクタ１２が固定される金属製の筐体１３と、この筐体１３内に設けられる共振素子１４と、筐体１３に固定された出力端子で構成される。

入力コネクタ１２（アンテナ端子の一例として用いた）はアンテナ（図示なし）に接続され、アンテナで受信した受信信号が入力される。入力コネクタ１２は筐体１３の一方の側面にネジなどによって固定される。本実施の形態では受信用フィルタを用いて説明したが、これは送信用フィルタや送受信用フィルタでもかまわない。ここで、フィルタ装置１１はいわゆるエアーキャビティ型のフィルタであり、本実施の形態では約３ＧＨｚの周波数を通過帯域とし、図１（ｂ）に示すように４段（４つ）のキャビティ（空間）を有したフィルタである。

筐体１３は、枠体１３ｂと仕切り１３ｃと蓋１５とを含んでいる。枠体１３ｂは、金属製であり、筐体１３の外側を構成する。仕切り１３ｃは、枠体１３ｂを４つのキャビティへ区切るように枠体１３ｂ内に配置されている。ここで枠体１３ｂは天板と側板とより構成された中空形状の直方体であり、一方の面（図中下面側）に開口１３ａを有している。そのために本実施の形態では、枠体１３ｂは天板とこの天板の周囲に立設された側板とによって形成される。

蓋１５は樹脂製であり、開口１３ａを塞ぐように装着される。このとき、蓋１５の上面には導体部１５ａが形成され、枠体１３ｂの開口１３ａ側の端部と導体部１５ａとがはんだ１６により接続される。そのとき、導体部１５ａを開口１３ａよりも大きくし、開口１３ａが導体部１５ａで完全に覆われるようにする。なお、本実施の形態では、蓋１５には片面の銅張り基板を用いているので、非常に低価格なフィルタ装置１１を実現できる。

さらに仕切り１３ｃの上端部ははんだ１６によって枠体１３ｂと接続され、仕切り１３ｃの下端部ははんだ１６によって蓋１５の導体部１５ａへ接続されている。ただし、枠体１３ｂの中央部で仕切り１３ｃ同士が交差する箇所では、仕切り１３ｃ同士がはんだ１６で接続される。また、仕切り１３ｃと側板とがＴ字状に交差する箇所では、仕切り１３ｃと側板とがはんだ１６によって接続されることによって筐体１３が完成する。

そしてこのようにして形成された筐体１３の４つのキャビティ内のそれぞれに金属製の共振素子１４が配置される。ここで共振素子１４にははんだ付け可能な材料のパイプを用いる。本実施の形態では銅のパイプを切断したものを用いている。これは、共振素子１４を樹脂で形成し、金属めっきを施した方が軽量化が可能となるが、樹脂状の金属膜は熱などに弱く、ふくれや剥離などが生じやすく、信頼性面で長期に安定した表面を維持し難い。特に共振素子１４の表面（特に上端部）では電位が集中するため、この部分でのめっきなどが剥がれると、信号の通過損失が非常に大きくなる。そこで、この共振素子１４に関しては銅パイプを切断したものを用いるので、表面状態が安定し、信頼性の良好なフィルタ装置１１を実現できる。なお本実施の形態では共振素子１４は蓋１５の導体部１５ａ上にはんだ１６によって接続されているが、これは枠体１３ｂや仕切り１３ｃに接続しても構わない。

以上のような構成により、枠体１３ｂの開口１３ａ部は樹脂製の蓋１５の上面に形成された導体部１５ａが開口１３ａを塞ぐ構成とすることによって、導体部１５ａがキャビティの内壁の役割を果たし、フィルタ装置１１が構成される。さらに、蓋１５ははんだ１６によって枠体１３ｂへ接続されるので、枠体１３ｂにはネジなどを止めるための肉厚部も不要であり、枠体１３ｂは薄い板厚の鋼板などによって形成することもできる。従って、非常に軽量なフィルタ装置１１を実現できる。

ここでアンテナに飛来した雷（あるいは誘導雷）などのエネルギーによって、フィルタ装置１１が破壊することを防止するため、少なくとも枠体１３ｂには金属製の材料を用いる。これによって雷は枠体１３ｂを経由し、枠体１３ｂへ固定された金属製のグランド端子（図示せず）からグランドへと流れる。つまり入力コネクタ１２が固定される枠体１３ｂを金属とし、この枠体１３ｂをグランドへ接地することによって、確実に雷のエネルギーをアースへ落とすことができる。

さらに枠体１３ｂには、銅などの導電性の良好な金属を用いる。ところが、枠体１３ｂに銅板などを用いた場合、材料の価格が高価でありフィルタ装置１１が高価となる。そこで、本実施の形態では鋼板の表裏面にあらかじめ導電性の良好な金属めっきが施された表面処理鋼板を用い、これをプレス加工することで枠体１３ｂを形成している。このように枠体１３ｂは板状であり、あらかじめ表面処理が施された鋼板によって形成されているので、軽量であるとともに非常に低価格なフィルタ装置１１を実現できる。なお本実施の形態では冷間圧延鋼板の両面に銅めっきされた表面処理鋼板を用いているので、抵抗値が小さく雷をアースへ逃がしやすいとともに、受信信号のロスも小さくできる。

なお本実施の形態における側板は、天板の周囲から４方に折り曲げられることによって、天板と一体に形成されている。したがって、別途天板と側板とをはんだ１６などで接合する必要がなく、低価格なフィルタ装置１１を実現できる。さらに、はんだ１６による接合が不要であるので、併せて軽量化も実現できる。

一方仕切り１３ｃは雷による破壊などが生じ難く、金属製の材料でなくてもかまわない。ただし、各キャビティの内壁面は共振素子１４との間で容量（キャパシタンス）成分を持たせるために、導体でなければならない。したがって仕切り１３ｃは金属の板もしくは、少なくとも表裏面全体に金属の体が形成された樹脂を用いる。なお本仕切り１３ｃに用いる金属には、銅を用いると良い。これにより、キャビティ内壁の表面抵抗が小さくでき、受信信号のロスを小さくできる。さらに、仕切り１３ｃにはプリント基板を用いているので、非常に低価格なフィルタ装置１１を実現できる。つまり、仕切り１３ｃの両面全面には銅箔が形成されることになるので、エッチングなどによって部分的に銅箔を除去する必要もなく、単に両面銅張り基板などを切断するだけで良いからである。

仕切り１３ｃには両面銅張り基板に限らず、多層基板を用いても良いが、いずれの場合においても、仕切り１３ｃの結合窓６側端部近傍では、表裏の銅箔間を接続しておくことが望ましい。これによって、仕切り１３ｃの表裏の電位を均等にできるので、通過特性の良好なフィルタ装置１１を実現できる。

なお、仕切り１３ｃは樹脂成形し、その上に導体めっきを施したものを用いても良い。この場合、仕切り１３ｃの全面に導体が形成されるので、枠体１３ｂと蓋１５の導体部１５ａとのはんだ付け性が良好である。また樹脂であるので、軽量である。あるいは、蓋１５と仕切り１３ｃとを一体に成形したものを用いても良い。この場合、樹脂であるので軽量であることに加え、蓋１５と仕切り１３ｃとをはんだ１６で接続する必要がない。したがって、低価格であるとともに、さらに軽量化が可能となる。

また、蓋１５には両面基板や多層基板を用いても良い。そしてこの場合、蓋１５の下面もグランドとして用いることにより、高周波信号の漏洩などが発生しにくいフィルタ装置１１を実現できる。そしてさらには、この場合に上下面をスルーホールなどで接続するとさらに、しっかりとシールドできる。

本発明にかかるフィルタ装置は、高周波回路が一体化されたフィルタを軽量化できるという効果を有し、特に塔上に設置するような基地局等に用いると有用である。

１２ 入力コネクタ
１３ 筐体
１３ａ 開口
１３ｂ 枠体
１４ 共振素子
１５ 蓋
１５ａ 導体部
１６ はんだ

Claims (7)

1. アンテナ端子と、このアンテナ端子が接続された中空状の筐体と、この筐体の内に設けられた共振素子とを備え、前記筐体には下方に開口を有した金属製の枠体と、この枠体の開口に装着されるとともに、少なくとも上面に導体部が形成された樹脂製の蓋とを設け、この導体部を前記開口より大きくすることにより、前記導体部が前記開口全体を塞ぐとともに、前記筐体の前記開口側の端部近傍と前記導体部とが導電性部材で接続されたフィルタ装置。
2. 枠体は、金属製の天板と、この天板に立設された金属製の側板とを有し、前記隣り合う側板同士は導電性部材で接続された請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 枠体には、この枠体内を複数の空間に分離する板状の仕切りを設け、少なくともこの仕切りは表裏面全体が導体であり、少なくとも前記仕切りの上方端では導電性部材で前記枠体と接続されるとともに、下方端では前記導電性部材で前記蓋と接続された請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 蓋には少なくとも一方の面に銅箔が形成されたプリント基板を用いた請求項３に記載のフィルタ装置。
5. 仕切りは樹脂基材上に導体が設けられて形成された請求項４に記載のフィルタ装置。
6. 仕切りには両面基板を用いた請求項５に記載のフィルタ装置。
7. 側板は、天板から折り曲げて形成されることで、前記側板が前記天板と一体に形成された請求項６に記載のフィルタ装置。

Images