JP2014143517A - 高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の空洞共振器を用いた高周波フィルタにおいて、軽量化を図りつつ良好な放熱特性を有する高周波フィルタを提供する。
【解決手段】合成樹脂部材に複数の空洞１１１が形成され、空洞１１１の空洞壁１１２が導電性を有する導電膜１１３で被覆された外導体ケース１１０と、空洞壁１１２から隔離した状態で、空洞１１１の内部に配置された複数の共振棒１２０と、外導体ケース１１０に設けられた入力端子１３１および出力端子１３２と、を備え、外導体ケース１１０には、入力端子１３１から出力端子１３２に亘って一続きに隣接する共振棒１２０同士を電磁界結合させる結合窓１４０が、隣接する共振棒１２０が配置された空洞１１１間に形成され、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材からなり、共振棒１２０と機械的に接合されて当該外導体ケース１１０の外部に熱を伝導する共振棒接合部１６０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の空洞共振器から構成され、例えばマイクロ波やミリ波などの高周波帯において用いられる高周波フィルタに関する。

従来から、衛星通信や携帯電話などの用途で用いられるマイクロ波やミリ波などの高周波帯の通信信号を効率よく利用するため、例えば図９に示すような高周波フィルタが用いられている。

図９は、従来の高周波フィルタ６００の上蓋を取り外したときの内部構造を示す図である。図９に示すように、高周波フィルタ６００は、例えば合計６個の空洞６１２が形成された外導体ケース６１０と、各空洞６１２の内部にそれぞれ配置された中空の共振棒６２０と、外導体ケース６１０の側面に取り付けられた入出力端子６１３、６１３とを備える。また、外導体ケース６１０には、入出力端子６１３間を一続きに結ぶようにして共振棒６２０同士を電磁界結合させる合計５個の結合窓６１４が形成されている。さらに、共振棒６２０の間を伝わる電磁波が外部に漏れないようにするため、外導体ケース６１０と共振棒６２０とには、金属部材などの導電性を有する部材が用いられる。

このような高周波フィルタ６００に対して、製品全体の軽量化を図ることが可能な高周波フィルタが特許文献１に記載されている。具体的に、特許文献１に記載された高周波フィルタは、金属部材よりも比重の小さい合成樹脂ケースに金属メッキを施した「外導体」を有する。例えば、上記の外導体ケース６１０を金属部材とした高周波フィルタ６００に比べて、特許文献１に記載された高周波フィルタは、外導体の軽量化を図ることができる。

特開２００１−５３５１２号公報

一般的にプラスチックなどの合成樹脂材料は、金属材料に比べて熱伝導特性が悪い。そのため、上記の特許文献１に記載された高周波フィルタは、伝送損失としてフィルタ内部に生じた熱をフィルタ外部に放熱する放熱特性が悪く、フィルタ内部の温度が高くなる。さらに、フィルタ内部の高温化による熱膨張で、上記の特許文献１に記載された高周波フィルタは、各部の寸法が変化し、フィルタの共振周波数、すなわち通過周波数帯域が変化してしまうことがある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、複数の空洞共振器を用いた高周波フィルタにおいて、軽量化を図りつつ良好な放熱特性を有する高周波フィルタを提供することを目的とする。

＜第１の態様＞
本発明に係る第１の態様の高周波フィルタは、合成樹脂部材に複数の空洞が形成され、空洞の空洞壁が導電性を有する導電膜で被覆された外導体ケースと、空洞壁から隔離した状態で、空洞の内部にそれぞれ配置された導電性を有する複数の共振棒と、外導体ケースに設けられた入力端子と、外導体ケースに設けられた出力端子と、を備え、外導体ケースには、入力端子から出力端子に亘って一続きに隣接する共振棒同士を電磁界結合させる結合窓が、隣接する共振棒が配置された空洞間に形成され、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材からなり、共振棒と機械的に接合されて当該外導体ケースの外部に熱を伝導する共振棒接合部が設けられていることを特徴とする。

上記第１の態様によれば、合成樹脂部材に導電膜を被覆した外導体ケースを採用することで外導体ケースの軽量化を図りつつ、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材からなる共振棒接合部を外導体ケースに設けることで、当該高周波フィルタ内部で発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。

＜第２の態様＞
本発明に係る第２の態様の高周波フィルタは、第１の態様において、空洞に、その底面に空洞よりも外径が小さい開口部が形成され、共振棒接合部が、空洞に形成された開口部を介して外導体ケースの外部に突出して、当該高周波フィルタの取り付け具に固定されていることを特徴とする。

上記第２の態様によれば、特に空洞の底面に形成された開口部以外の部分を、導電膜で被覆された合成樹脂部材とすることで、当該高周波フィルタ全体をできるだけ軽量化を図りながら、高周波フィルタ外部に電磁波が漏れないようにすることができる。

＜第３の態様＞
本発明に係る第３の態様の高周波フィルタは、第２の態様において、共振棒に、共振棒接合部が係合される係合部が形成されており、共振棒接合部が、外導体ケースの内側で共振棒の係合部と係合され、外導体ケースの外側で開口部よりも外径が大きいことを特徴とする。

上記の第３の態様によれば、共振棒接合部において、外導体ケースの外側が、外導体ケースに形成されている開口部よりも外径が大きいので、共振棒で発生した熱を外導体ケースの開口部から取り付け具側に効率よく放熱することができる。これは、共振棒接合部において、外導体ケース外部に突出している部分の外径が大きくなると、より多くの熱を取り付け具側に伝えることができるからである。

＜第４の態様＞
本発明に係る第４の態様の高周波フィルタは、第１の態様において、共振棒接合部が、共振棒と一体形成された部材からなることを特徴とする。

上記第４の態様によれば、共振棒を外導体ケースの開口部を介して延長させた延長部分を共振棒接合部とすることで、共振棒と共振棒接合部とを別部材とした場合に比べて、当該高周波フィルタを容易に組み立てることができる。

＜第５の態様＞
本発明に係る第５の態様の高周波フィルタは、第４の態様において、共振棒接合部が、外導体ケースの外部から取り付けられた締結部材により外導体ケースと固定されていることを特徴とする。

上記第５の態様によれば、この共振棒結合部をナットなどの締結部材により外導体ケースの外部側から固定することで、外導体ケースと共振棒結合部とのがたつきを防止しつつ、共振棒と共振棒接合部とを別部材とした場合に比べて当該高周波フィルタを容易に組み立てることができる。

＜第６の態様＞
本発明に係る第６の態様の高周波フィルタは、第１の態様において、空洞に、外導体ケースの外部に開いた開口部が形成され、共振棒接合部が、複数の空洞に形成された開口部を覆うように、外導体ケースに積層された導電性基板であることを特徴とする。

上記第６の態様によれば、外導体ケースの軽量化を図りつつ、共振棒から発生した熱を、導電性基板を介して当該高周波フィルタの外部に効率よく放熱することができる。

本発明によれば、複数の空洞共振器を用いた高周波フィルタにおいて、軽量化を図りつつ良好な放熱特性を実現することができる。

本発明が適用された高周波フィルタの構成例を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る高周波フィルタの内部構造を説明するための断面図である。 第１の実施形態に係る高周波フィルタ内部の共振棒で発生した熱の流れを矢印で模式的に示した図である。 第１の比較例に係る高周波フィルタ内部の共振棒で発生した熱の流れを矢印で模式的に示した図である。 第２の比較例に係る高周波フィルタの内部構造を説明するための断面図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係る高周波フィルタの内部構造を説明するための断面図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係る高周波フィルタの内部構造を説明するための断面図である。 第２の実施形態に係る高周波フィルタの内部構造を説明するための断面図である。 従来例に係る高周波フィルタの構成例を示す図である。

本発明は、複数の空洞共振器から構成され、例えばマイクロ波やミリ波などの高周波帯において用いられる高周波フィルタに関する。以下では、図面を参照しながら本発明が適用された高周波フィルタについて説明する。なお、以下では、所定の周波数帯の信号を通過させる帯域通過フィルタを例に挙げるが、本発明は帯域通過フィルタ以外のフィルタ（例えば、帯域阻止フィルタ）等にも適用されることはいうまでもない。

（１）第１の実施形態
（１−１）高周波フィルタの全体構成
図１は、第１の実施形態に係る高周波フィルタ１００の内部構成例を示す斜視図である。すなわち、高周波フィルタ１００は、例えば合計３個の空洞１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ（総称して空洞１１１ともいう。）が形成された外導体ケース１１０と、各空洞１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部にそれぞれ配置された共振棒１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ（総称して共振棒１２０ともいう。）と、外導体ケース１１０の側面１１０ａ、１１０ｂにそれぞれ取り付けられた入力端子１３１、出力端子１３２とを備える。

また、図２は、高周波フィルタ１００の内部構造を説明するための断面図である。

外導体ケース１１０は、合成樹脂部材からなり、この合成樹脂部材の長手方向Ｌに並んで上述した合計３つの空洞１１１が形成されている。外導体ケース１１０は、合成樹脂材料として、例えばポリカーボネート（以下、ＰＣともいう。）、ポリエーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫともいう。）などのエンジニアリングプラスチックを用いることが、後述するように軽量化を図りながら機械的強度及び耐熱性を実現する観点から好ましい。また、空洞１１１は、その形状が長手方向Ｌに直交するケースの深さ方向Ｈに形成された凹部であり、この凹部形状の底面部に、空洞１２０よりも外径が小さく、外導体ケース１１０の外部に開いた開口部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ（総称して開口部１１４）が形成されている。後述するように、開口部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃには、それぞれ共振棒接合部１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ（総称して共振棒接合部１６０ともいう。）が挿入される。

また、外導体ケース１１０には、入力端子１３１から一続きに出力端子１３２を結ぶ方向、図１で示す例では長手方向Ｌに、共振棒１２０同士を電磁界結合させる結合窓１４１、１４２（総称して結合窓１４０という）が形成されている。具体的に、結合窓１４１は、互いに隣接する空洞１１１ａ、１１１ｂの空洞壁１１２ａ、１１２ｂの一部を切り欠けた空間が上蓋１５０で覆われることで形成される中空の窓である。この結合窓１４１は、隣接する共振棒１２０ａ、１２０ｂ同士を空間的に臨ませることによって電磁界結合させることができる。同様にして、結合窓１４２は、互いに隣接する空洞１１１ｂ、１１１ｃの空洞壁１１２ｂ、１１２ｃの一部を切り欠けた空間が上蓋１５０で覆われることで形成される中空の窓である。この結合窓１４２は、隣接する共振棒１２０ｂ、１２０ｃ同士を空間的に臨ませることによって電磁界結合させることができる。

図２に示すように、外導体ケース１１０は、空洞壁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（総称して空洞壁１１２という。）が導電性を有する導電膜１１３で被覆されている。具体的に導電膜１１３は、アルミニウム（Ａｌ）、黄銅（Ｂｓ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）などの導電性を有する金属材料を、空洞壁１１２の表面にメッキ処理や蒸着処理などで成膜したものである。ここで、例えばマイクロ波やミリ波などの高周波帯の電気信号は、いわゆる表皮効果によって金属材料の表面を流れるという特性を有する。このような表皮特性により、外導体ケース１１０は、合成樹脂材料に導電膜１１３を成膜した外導体ケース１１０を用いても、外導体のインピーダンスが高くならないようにして、外導体ケースの軽量化を図ることができる。

共振棒１２０は、アルミニウム（Ａｌ）、黄銅（Ｂｓ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）などの導電性を有する円柱形状の金属材料であり、空洞壁１１１から隔離した状態で、空洞１２０の内部にそれぞれ配置されることで空洞共振器の内導体として機能する。また、共振棒１２０には、空洞１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの底面側に、共振棒結合部１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃと機械的に接合する係合部１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ（総称して係合部１２１という。）が形成されている。なお、共振棒１２０は、図２に示すような中空円柱形状に限定されず、空洞壁から隔離した状態で空洞の内部に配置され空洞共振器の内導体として機能すれば、中空部を有しない形状など他の形状を採用してもよい。

上蓋１５０は、合成樹脂部材に導電膜１５０ａが被覆されており、外導体ケース１１０に取り付けられることで、上述した結合窓１４０を形成し、高周波フィルタ１００の外部、すなわち空洞１２０と結合窓１４０以外に電磁波が漏れない遮蔽板として機能する。また、上蓋１５０には、外導体ケース１１０に取り付けられたときに各空洞１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに対応する位置に、周波数調整ネジ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ（総称して周波数調整ネジ１５１ともいう。）が、外導体ケース１１０の外側から締結されるナット１５２を介して、それぞれ取り付けられている。周波数調整ネジ１５１は、共振棒１２０と隔離した状態、共振棒１２０との間の距離に応じて共振周波数を調整することができる。たとえば、周波数調整ネジ１５１とナット１５２は、ステンレスなどからなる。

下記の「表１」は、合成樹脂（ＰＣ、ＰＥＥＫ）が、導電性を有する金属材料（Ａｌ、Ｂｓ、Ｃｕ、Ｆｅ）に比べて、相対的に比重が小さいことを示している。この表１から明らかなように、高周波フィルタ１００は、外導体ケース１１０と上蓋１５０との部材として合成樹脂部材を採用することで、当該フィルタ全体の軽量化を図ることができる。

また、上記の表１は、合成樹脂（ＰＣ、ＰＥＥＫ）が、金属材料（Ａｌ、Ｂｓ、Ｃｕ、Ｆｅ）に比べて熱伝導率（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・Ｃ）が小さいことを示している。表１から明らかなように、外導体ケース１１０は、ケース全体の部材として合成樹脂部材の代わりに金属部材を用いた場合に比べて、フィルタ内部で発生した熱を効率よく外部に放熱することができない。

本実施形態では、フィルタ内部に発生した熱を効率よくフィルタ外部に放熱するため、外導体ケース１１０に、共振棒１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにそれぞれ機械的に接合する共振棒接合部１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ（総称して共振棒接合部１６０ともいう。）が設けられている。

共振棒接合部１６０は、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材、例えば上記の「表１」に記載の金属材料（Ａｌ、Ｂｓ、Ｃｕ、Ｆｅ）からなる。また、共振棒接合部１６０は、一方の端部が、共振棒１２０の係合部１２１に係合した状態で、空洞１１１の底面に形成された開口部１１４を介して外導体ケース１１０の外部に突出して、他方の端部が、例えばナット１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃによって取り付け具１７０に固定されている。

図３は、共振棒１２０で発生した熱の流れを矢印で模式的に示した図である。この図３から明らかなように、空洞１２０に形成された開口部１１４の周辺では、合成樹脂部材からなる外導体ケース１１０よりも、熱伝導率が高い部材からなる共振棒接合部１６０に、より多くの熱が高周波フィルタ１００の外部に伝わることとなる。

ここで、共振棒１２０側の方が外導体ケース１１０側よりも伝送損失が比較的大きいため、共振棒接合部１６０は、共振棒１２０の伝送損失として発生した熱を外部に効率よく放熱させることができる。この結果、高周波フィルタ１００は、内部温度の上昇を効率よく抑制することができる。

以上のような共振棒接合部１６０が形成された本実施形態に係る高周波フィルタ１００は、次のような２つの比較例と比べて、軽量化を図りつつ良好な放熱特性を実現することができる。さらに高周波フィルタ１００は、軽量化によって当該製品の物流コストを下げることができる。

（１−２）第１の比較例
図４は、第１の比較例に係る高周波フィルタ２００が備える共振棒２２０で発生した熱の流れを矢印で模式的に示した図である。第１の比較例に係る高周波フィルタ２００は、金属材料からなる外導体ケース２１０に３個の空洞２１１が形成され、各空洞２１１の内部に共振棒２２０が配置され、外導体ケース２１０に設けられた端子２３１、２３２間を一続きに結ぶ方向に共振棒２２０同士を電磁界結合させる結合窓２４０が、外導体ケース２１０に上蓋２５０を取り付けることで形成されている。また、第１の比較例に係る高周波フィルタ２００は、共振棒２２０がネジ２６０により外導体ケース２１０内部に機械的に固定されている。このような構成を有する第１の比較例に係る高周波フィルタ２００は、熱伝導率が高い金属材料の外導体ケース２１０を介して外導体ケース２１０を設置した取り付け具２７０に、共振棒２２０で発生した熱を放熱できる。しかしながら、上記の表１から明らかなように、第１の比較例に係る高周波フィルタ２００は、外導体ケース２１０の比重が高く、軽量化の観点から好ましくない。

（１−３）第２の比較例
図５は、第２の比較例に係る高周波フィルタ３００が備える共振棒３２０で発生した熱の流れを矢印で模式的に示した図である。ここで、第２の比較例に係る高周波フィルタ３００は、合成樹脂に３個の空洞３１１が形成された外導体ケース３１０のケース内壁に金属材料の導電膜３１３が被覆され、各空洞３１１の内部に共振棒３２０が配置され、外導体ケース３１０に設けられた端子２３１、２３２間を一続きに結ぶ方向に共振棒３２０同士を電磁界結合させる結合窓３４０が、外導体ケース３１０に上蓋３５０を取り付けることで形成されている。また、第２の比較例に係る高周波フィルタ３００では、共振棒３２０がネジ３６０により外導体ケース３１０内部に機械的に固定されている。このような構成からなる第２の比較例に係る高周波フィルタ３００は、外導体ケース３１０が合成樹脂からなるので軽量化を図ることができる。しかしながら、第２の比較例に係る高周波フィルタ３００は、熱伝導率が低い合成樹脂の外導体ケース３１０を介して外導体ケース３１０を設置した取り付け具３７０に、共振棒３２０で発生した熱を放熱できない。フィルタ外部への放熱が悪くフィルタ内部の温度が高くなると、使用部材の熱膨張によって各部の寸法が変化する。このような寸法変化により、結果として高周波フィルタ３００は、共振周波数が変化してしまう点からも好ましくない。

（１−４）比較例に対する本実施形態に係る高周波フィルタの評価
上記のような第１及び第２の比較例に対して、本実施形態に係る高周波フィルタ１００は、合成樹脂部材の外導体ケース１１０に導電膜１１３を被覆することで軽量化を図り、かつ、共振棒１２０から発生した熱を、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材からなる共振棒接合部２６０によって、効率よく外導体ケース１１０の外部に放熱することができる。また、本実施形態に係る高周波フィルタ１００は、例えば第１の比較例に比べて金属材料の使用量を抑えることで、製品原価と物流コストなどの低減を図ることができ、また、良好な放熱特性によりフィルタ性能の劣化や経年劣化を抑制することができる。さらに、本実施形態に係る高周波フィルタ１００は、例えば第２の比較例に比べて良好な放熱特性を実現できるので、結果としてフィルタ内部が温度上昇して各部の寸法が変化し、当該高周波フィルタ１００の通過周波数帯域が変化することを防止できる。

さらに、高周波フィルタ１００において、共振棒接合部１６０の形状は、外導体ケース１１０外部に突出している部分の外径が、外導体ケース１１０内部に挿入している部分の外径より大きい。ここで、共振棒接合部１６０において、外導体ケース１１０外部に突出している部分の外径が大きくなると、より多くの熱を取り付け具１７０側に伝えることができる。よって、本実施形態に係る高周波フィルタ１００は、例えば、外導体ケース外部に突出している部分の外径が空洞に形成された開口部よりも小さい形状を採用した場合などと比べて、共振棒１２０から発生した熱を取り付け具１７０側に、特に効率よく放熱可能な点で好ましい。

（１−５）第１の実施形態に係る高周波フィルタの変形例
なお、第１の実施形態では、上述した高周波フィルタ１００に限定されず、図６及び図７に示すような変形例に係る高周波フィルタの構成を採用することができる。

図６は、第１の実施形態において、第１の変形例に係る高周波フィルタ１００ａの内部構造を説明するための断面図である。ここで、第１の変形例に係る高周波フィルタ１００ａと、上述した高周波フィルタ１００と同様の構成については、同様の符号を付して、その説明を省略するものとする。

具体的に、第１の変形例に係る高周波フィルタ１００ａは、共振棒接合部１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ（総称して、共振棒接合部１６１という。）が、それぞれ共振棒１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと一体形成された部材からなる。共振棒結合部１６１は、一方の端部が、共振棒１２０と一体形成された状態で、空洞１１１の底面に形成された開口部１１４を介して外導体ケース１１０の外部に突出して、他方の端部が、例えばナット１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃにより取り付け具１７０に固定したものである。

このようにして、第１の変形例に係る高周波フィルタ１００ａは、共振棒１２０を外導体ケース１１０の開口部１１４を介して延長させた延長部分を共振棒接合部１６１として機能させているので、当該高周波フィルタ１００ａを容易に組み立てることができる点で好ましい。

第２の変形例に係る高周波フィルタ１００ｂは、図７に示すように、上述した第１の変形例に係る高周波フィルタ１００ａと同様の構成を採用し、さらに、共振棒接合部１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃが、それぞれ外導体ケース１１０の外部から取り付けられた締結部材であるナット１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ（総称してナット１８０という。）により外導体ケース１１０と固定したものである。

このような構成を採用した第２の変形例に係る高周波フィルタ１００ｂは、ナット１８０により外導体ケース１１０と共振棒結合部１６１とのがたつきを防止しつつ、上述した第１の変形例に係る高周波フィルタ１００ａと同様に、容易に当該高周波フィルタ１００ｂを容易に組み立てることができる点で好ましい。

（１−６）その他の具体例
なお、上記の具体例、すなわち、第１の実施形態に係る高周波フィルタは、外導体ケース１１０に導電膜１１３が成膜されていればよく、特に外導体ケース１１０と上蓋１５０との両方に導電膜１１３、１５０ａが成膜されることで、高周波フィルタ全体をより軽量化できる点で好ましい。

（２）第２の実施形態
次に第１の実施形態と異なる第２の実施形態に係る高周波フィルタ５００について、図８に示す断面図を参照して説明する。図８に示すように、高周波フィルタ５００は、例えば合計三個の空洞５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ（総称して空洞５１１ともいう。）が形成された外導体ケース５１０と、各空洞５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃの内部にそれぞれ配置された共振棒５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ（総称して共振棒５２０ともいう。）と、外導体ケース５１０の側面５１０ａ、５１０ｂにそれぞれ取り付けられた入力端子５３１、出力端子５３２と、共振棒５２０と接合する導電性基板５６０を備える。

外導体ケース５１０は、合成樹脂部材からなり、この合成樹脂部材の長手方向Ｌ２に並んで上述した合計３つの空洞５１１が形成され、空洞壁５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ（総称して空洞壁５１２という。）が導電性を有する導電膜５１３で被覆されている。

また、空洞５１１は、長手方向Ｌ２に直交するケースの深さ方向Ｈ２に形成された凹部からなり、外導体ケース１１０の外部に開いた開口部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ（総称して開口部５１４）が形成され、開口部５１４が導電性基板５６０によって覆われることで外部から封止される。このように導電性基板５６０が開口部５１４を覆うことで、高周波フィルタ５００の外部に電磁波が漏れないようにすることができる。

また、外導体ケース５１０には、入力端子５３１から一続きに出力端子５３２を結ぶ方向、図８では長手方向Ｌ２に、共振棒５２０同士を電磁界結合させる結合窓５４１、５４２（総称して結合窓５４０という）が形成されている。具体的に、結合窓５４１は、互いに隣接する空洞５１１ａ、５１１ｂの空洞壁５１２ａ、５１２ｂの一部をくりぬいて形成される中空の窓である。この結合窓５４１は、隣接する共振棒５２０ａ、５２０ｂ同士を空間的に臨ませることによって電磁界結合させることができる。同様にして、結合窓５４２は、互いに隣接する空洞５１１ｂ、５１１ｃの空洞壁５１２ｂ、５１２ｃの一部をくりぬいて形成される中空の窓である。この結合窓５４２は、隣接する共振棒５２０ｂ、５２０ｃ同士を空間的に臨ませることによって電磁界結合させることができる。

また、空洞５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃのそれぞれの底面部５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ（総称して底面部５５０という。）には、周波数調整部５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ（総称して周波数調整部５５１ともいう。）がそれぞれ取り付けられている。周波数調整ネジ５５１は、共振棒５２０と隔離した状態で、その隔離される距離に応じて共振周波数を調整する調整ネジ５５２と、調整ネジ５５２を外導体ケース５５０の外側から締結するナット５５３と、調整ネジ５５２を外導体ケース５１０の内側から締結するインサートナット５５４とから構成される。たとえば、調整ネジ５５１とナット５５２とは例えばステンレスからなり、インサートナット５５４は、ステンレスより導電性の高いＢｓ、Ａｌなどの金属部材を用いることが好ましい。ここで、インサートナット５５４を用いることで、底面部５５０表面に成膜された導電膜５１３が剥離することを防止することができる。

共振棒５２０は、導電性を有する円柱形状の金属材料であり、空洞壁５１１から隔離した状態で、空洞５２０の内部にそれぞれ配置されることで空洞共振器の内導体として機能する。また、共振棒５２０は、上述した空洞５１１に形成された開口部５１４を封止する導電性基板５６０と機械的に接合する。なお、共振棒は、図８に示すような中空円柱形状に限定されず、空洞壁から隔離した状態で空洞の内部に配置され空洞共振器の内導体として機能すれば、中空部を有しない円柱または棒状など他の形状を採用してもよい。

導電性基板５６０は、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い金属部材からなり、空洞５１１に形成された開口部５１４を覆うように、外導体ケース５１０の一方の面に積層される。また、導電性基板５６０は、例えば共振棒５２０と一体形成されること、または半田付けされることで、機械的に共振棒５２０と接合する共振棒接合部として機能する。また、導電性基板５６０は、外導体ケース５１０内側で共振棒５２０に接合され、外導体ケース５１０外側が取り付け具５７０に設置している。

以上のような構成からなる第２の実施形態に係る高周波フィルタ５００は、合成樹脂部材からなる外導体ケース５１０に形成された導電膜５１３を被覆することで、装置の軽量化を図りつつ、共振棒５２０から発生した熱を、外導体ケースと比べて熱伝導率が高い導電性基板５６０を介して高周波フィルタ５００の外部に効率よく放熱することができる。

また、第２の実施形態に係る高周波フィルタ５００は、装置の軽量化により製品原価と物流コストなどの低減が図られ、また、良好な放熱特性によりフィルタ性能の劣化や経年劣化を抑制することができる。さらに、本実施形態に係る高周波フィルタ５００は、良好な放熱特性を実現できるので、結果としてフィルタ内部が温度上昇して各部の寸法が変化して、当該高周波フィルタ１００の通過周波数帯域が変化することを防止することができる。特に、導電性基板５６０を外導体ケース５１０に積層することで、容易に当該高周波フィルタ５００を組み立てることができる。

（３）効果
以上のような本実施形態に係る高周波フィルタは、合成樹脂部材に導電膜を被覆した外導体ケースを採用することで軽量化を図り、かつ、合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材からなる共振棒接合部を外導体ケースに設けることで、当該高周波フィルタの伝送損失として発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。すなわち、本実施形態に係る高周波フィルタは、軽量化を図りつつ良好な放熱特性を実現することができる。

なお、本実施形態に係る高周波フィルタは、外導体ケースに形成される空洞の数が３つに限定されず、フィルタ特性や寸法などの設計条件に応じて選択される数の空洞を形成してもよい。

１００ 高周波フィルタ
１１１ 空洞
１１２ 空洞壁
１１３ 導電膜
１２０ 共振棒
１３１ 入力端子
１３２ 出力端子
１４０ 結合窓
１６０ 共振棒結合部

Claims (6)

1. 合成樹脂部材に複数の空洞が形成され、該空洞の空洞壁が導電性を有する導電膜で被覆された外導体ケースと、
   前記空洞壁から隔離した状態で、前記空洞の内部にそれぞれ配置された導電性を有する複数の共振棒と、
   前記外導体ケースに設けられた入力端子と、
   前記外導体ケースに設けられた出力端子と、を備え、
   前記外導体ケースには、
   前記入力端子から前記出力端子に亘って一続きに隣接する前記共振棒同士を電磁界結合させる結合窓が、該隣接する共振棒が配置された空洞間に形成され、
   前記合成樹脂部材よりも熱伝導率が高い部材からなり、前記共振棒と機械的に接合されて当該外導体ケースの外部に熱を伝導する共振棒接合部が設けられていることを特徴とする高周波フィルタ。
2. 前記空洞には、その底面に該空洞よりも外径が小さい開口部が形成され、
   前記共振棒接合部は、前記空洞に形成された開口部を介して前記外導体ケースの外部に突出した棒形状であり、当該高周波フィルタの取り付け具に固定されていることを特徴とする請求項１記載の高周波フィルタ。
3. 前記共振棒には、前記共振棒接合部が係合される係合部が形成されており、
   前記共振棒接合部は、前記外導体ケースの内側で前記共振棒の係合部と係合され、前記外導体ケースの外側で前記開口部よりも外径が大きいことを特徴とする請求項２記載の高周波フィルタ。
4. 前記共振棒接合部は、前記共振棒と一体形成された部材からなることを特徴とする請求項１記載の高周波フィルタ。
5. 前記共振棒接合部は、前記外導体ケースの外部から取り付けられた締結部材によって、該外導体ケースと固定されていることを特徴とする請求項４記載の高周波フィルタ。
6. 前記空洞には、前記外導体ケースの外部に開いた開口部が形成され、
   前記共振棒接合部は、前記複数の空洞に形成された開口部を覆うように、前記外導体ケースに積層された導電性基板であることを特徴とする請求項１記載の高周波フィルタ。

Images