JP2011082882A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入損失の小さなフィルタ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】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、開口１３ａ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、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、側板１７ｂの先端より延在して形成された脚部１７ｃと、蓋１５に設けられるとともに脚部１７ｃが挿入される孔１５ｂとを設け、脚部１７ｃの根元において導体部１５ａとの間にはんだ１６によるフィレット１６ｂを形成させる突起１７ｄを有し、これにより、脚部１７ｃにおいてもフィレット１６ｂが形成される、挿入損失が小さなフィルタ装置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３（ａ）は、従来のフィルタ装置の断面図であり、図３（ｂ）は同、蓋を開けた状態の筐体の上面図である。図３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。

ここで蓋７は軽量化のためにプリント基板が用いられ、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

近年フィルタ装置１には低価格、軽量化が求められており、蓋７を固定するネジの数量を少なくする必要がある。しかしながら、従来のフィルタ装置１において蓋７を固定する箇所を少なくすると、蓋７のそりなどによって、ネジ同士の真ん中あたりにおいて蓋７と筐体３とが接触しない箇所が生じやすくなる。これによって、蓋７と筐体３間に隙間などが生じ、フィルタ装置１のＱ値が低下するので、フィルタ装置１の通過損失が大き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、通過損失の小さ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樹脂製の蓋とを設け、導体部が前記開口全体を塞ぐとともに、前記側板の先端部全周は少なくとも前記筐体の内壁面側において前記導体部と導電性部材で接続されたフィルタ装置において、前記側板の先端より延在して形成された脚部と、前記蓋に設けられるとともに前記脚部が挿入される孔とを設け、前記脚部の根元において前記導体部との間に前記導電性部材によるフィレットを形成させるフィレット形成手段を有したものである。これにより初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、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、前記枠体は、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、前記導体部が前記開口全体を塞ぐとともに、前記側板の先端部全周は少なくとも前記筐体の内壁面側において前記導体部と導電性部材で接続されたフィルタ装置において、前記側板の先端より延在して形成された脚部と、前記蓋に設けられるとともに前記脚部が挿入される孔とを設け、前記脚部の根元において前記導体部との間に前記導電性部材によるフィレットを形成させるフィレット形成手段を有したものである。これにより、脚部の根元には、前記根元において前記導体部との間に前記導電性部材によるフィレットを形成させるフィレット形成手段が設けられているので、通過損失の小さ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、蓋を開けた状態の筐体の下面図 （ａ）本実施の形態における他の例のフィルタ装置の断面図、（ｂ）同、蓋を開けた状態の筐体の下面図 （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の一方の側面にねじ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１１ａ（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１７ｂ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。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。

このとき、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し、導体部１５ａと側板１７ｂとの間にはんだ１６によるフィレット１６ａが形成されることが重要である。つまり、高周波信号は蓋１５と側板１７ｂとが交差するような角部分に電位が集中するため、この角部分の形状による通過特性（通過ロス）への影響は大きい。従って、この側板１７ｂの全周において導体部１５ａと側板１７ｂ先端とが接続されていなければならず、さらに言えば、導体部１５ａと側板１７ｂとが交差する角部分に形成されるフィレットの形状は、側板１７ｂ全周においてほぼ一定とすることが望ましい。

ここで各キャビティ１１ａにおいて、共振素子１４と側板１７ｂ間の距離のばらつきを小さくする必要がある。これは、エアーキャビティ型のフィルタ装置１１では、共振素子１４と側板１７ｂ間に形成される容量成分の値によって、通過する信号の周波数や、その信号のロスが決定づけられるためである。そこで、枠体１３ｂを装着する位置ばらつきを小さくする必要がある。そのために、側板１７ｂの先端には、側板１７ｂから延在された脚部１７ｃが形成される。また蓋１５には、脚部１７ｃに対応する位置に孔１５ｂが設けられている。そしてこの脚部１７ｃを孔１５ｂへと挿入することによって、枠体１３ｂの位置決めが行われる。

ところが、この脚部１７ｃの位置においてもフィレット１６ａと同じ形状、大きさのフィレット１６ｂを形成することが重要となる。そこで本実施の形態において脚部１７ｃは、孔１５ｂに対して枠体１３ｂの内方に偏芯した位置としておく。これにより、脚部１７ｃにおいて導体部１５ａと側板１７ｂとの間の距離を小さくできるので、導体部１５ａと側板１７ｂとの間にもしっかりとはんだ１６のフィレット１６ｂを形成できる。従って、フィルタ装置１１のＱ値を高くでき、通過ロスを小さくすることができる。加えて、枠体１３ｂの位置ばらつきの小さなフィルタ装置１１を実現できる。

なお本実施の形態では、確実に脚部１７ｃを孔１５ｂにおいて内方へと偏芯させるため、脚部１７ｃには枠体１３ｂの外方へと突出した突起１７ｄ（フィレット形成手段の一例として用いた）が形成されている。これにより脚部１７ｃは、孔１５ｂに対し確実に内方へと偏芯した位置に挿入されるので、脚部１７ｃと導体部１５ａとの間の距離を小さくできるので、脚部１７ｃの上方の位置において側板１７ｂと導体部１５ａとの間にも確実にフィレット１６ｂが形成できることとなる。なお本実施の形態では、フィレット形成手段として、脚部の根元近傍に突起１７ｄを形成したが、これは例えば脚部１７ｃ先端にかしめ部などを形成し、このかしめ部を外方へとかしめることによって、脚部１７ｃを内方へと偏芯させるなど、他の方法でもよい。

さらに仕切り１３ｃの上端部ははんだ１６によって枠体１３ｂへ接続され、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１７ｂとがＴ字上に交差する箇所では、仕切り１３ｃと側板１７ｂ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にははんだつ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、樹脂上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、脚部１７ｃの根元にフィレット形成手段が形成されているので、脚部１７ｃが設けられた以外の箇所においても確実にフィレット１６ｂを形成できる。従って、フィルタ装置１１のＱ値を高くでき、挿入損失を小さくできる。

また、枠体１３ｂの開口１３ａ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１７ｂ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導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とのはんだつけ性が良好である。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。

図２（ａ）は本実施の形態における他の例における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下面図である。なお図２において、図１と同じものに対しては同じ番号を用いており、その説明は簡略化している。図２において、脚部１７ｃ根元と側板１７ｂ先端との間には、フランジ１７ｅが形成される。このフランジ１７ｅは、導体部１５ａと対向し、枠体１３ｂの外方へと向かう方向へ折り曲げて形成される。

そして本実施の形態においては、脚部１７ｃ以外の側板１７ｂの先端部にもフランジ１７ｅを形成している。これにより、フランジ１７ｅが形成された箇所では、フランジ１７ｅと導体部１５ａとの間には、はんだ１６が毛細管現象によって流れ込むので、確実にフィレット１６ｂを形成できる。従って、フィルタ装置１１のＱ値を高くでき、挿入損失の小さなフィルタ装置１１を実現できる。

さらに第２の例において、脚部１７ｃが形成されていない箇所においては、フランジ１７ｅ先端をさらに延在し、このフランジ１７ｅにネジ孔を設けている。これにより、フィルタ装置１１をベース金属へ固定する場合に、フランジ１７ｅによって固定できるのでしっかりと固定できる。またベース金属へしっかりとグランドを落とすことができるので、性能の安定したフィルタ装置１１を実現できる。

本発明にかかるフィルタ装置は、通過させる高周波信号の損失を小さくできるという効果を有し、特に携帯電話などの基地局等に用いられるフィルタにおいて有用である。

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
１５ｂ 孔
１６ はんだ
１６ｂ フィレット
１７ｃ 脚部
１７ｄ 突起

Claims (6)

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、前記枠体は、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、前記導体部が前記開口全体を塞ぐとともに、前記側板の先端部全周は少なくとも前記筐体の内壁面側において前記導体部と導電性部材で接続されたフィルタ装置において、前記側板の先端より延在して形成された脚部と、前記蓋に設けられるとともに前記脚部が挿入される孔とを設け、前記脚部の根元において前記導体部との間に前記導電性部材によるフィレットを形成させるフィレット形成手段を有したフィルタ装置。
2. 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１に記載のフィルタ装置。
3. 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２に記載のフィルタ装置。
4. フィレット形成手段では、脚が孔において枠体の内方となる方向へ偏心させる請求項３に記載のフィルタ装置。
5. フィレット形成手段は、脚部に設けるとともに、枠体の外方方向へと突出した突起とし、この突起が孔内面に圧接されて、前記脚が偏心した位置へと配置される請求項４に記載のフィルタ装置。
6. フィレット形成手段は、側板と脚部との間において導体部に対向するとともに、前記枠体の外方となる方向へと突出して形成されたフランジとし、このフランジ部と導体部とが接続された請求項３に記載のフィルタ装置。

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