JP2016027690A - フィルタ装置とフィルタ特性の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高周波数化した周波数帯域に対応でき、高周波数化に伴って外部の影響を受け易くなることを防いだフィルタ装置と、その特性調整方法とを提供する。
【解決手段】誘電体ブロック２１、外導体２２、および、内導体２３を有する誘電体共振素子２Ａと、誘電体共振素子２Ａの貫通孔２４に正面側から挿入した端子具３Ａと、端子具３Ａを介して誘電体共振素子２Ａと電気的に接続した板状回路素子４と、誘電体共振素子２Ａおよび板状回路素子４を搭載した基板５と、を備えるフィルタ装置１であって、外導体２２は、誘電体ブロック２１の周面とともに背面も覆うように設けており、誘電体共振素子２Ａは、正面で内導体２３と外導体２２とを分離する第１の電極非形成部２５と、貫通孔２４または誘電体ブロック２１の背面で内導体２３と外導体２２とを分離する第２の電極非形成部２６と、を有している、フィルタ装置１。
【選択図】図２

Description

本発明は、誘電体共振素子を利用したフィルタ装置と、その特性調整方法とに関する。

誘電体共振素子は、貫通孔を設けた誘電体ブロックの外面に外導体を形成し、貫通孔の内面に内導体を形成して構成される。誘電体共振素子は、内導体と外導体とを貫通孔の一端側で分離し他端側で短絡したλ／４共振器や、内導体と外導体とを貫通孔の両端それぞれで分離したλ／２共振器として構成される。また、誘電体共振素子は、貫通孔および内導体を１組のみ設けた単体型の構成（以下、該構成の誘電体共振素子をディスクリート共振素子という。）や、貫通孔および内導体を複数組設けた多段型の構成（以下、該構成の誘電体共振素子をバルク共振素子という。）とされる。

λ／４共振器を構成したディスクリート共振素子では、内導体と外導体とを短絡した短絡端の近傍に電流集中が生じてＱ値が低下することがあり、電流集中を緩和するために、短絡端の近傍で外導体を厚手に構成することがあった。（例えば、特許文献１参照。）
また、一般に多段型のバルク共振素子を用いてフィルタ装置を構成する場合には、誘電体ブロックの内部に発生する内導体間の相互容量によって共振器間の結合が実現される。一方、単体型のディスクリート共振素子を用いてフィルタ装置を構成する場合には、貫通孔に開放端側から端子具を挿入し、端子具を介して内導体と容量素子等の他の回路素子とを接続することで共振器間の結合が実現される。

このように、誘電体共振素子と端子具とを用いてフィルタ装置を構成する場合には、任意の回路素子を組み合わせて所望のフィルタ特性を設定することが容易であり、フィルタ装置の設計自由度が高いという特徴があった。

また、誘電体共振素子と端子具とを用いてフィルタ装置を構成する場合には、端子具に接続するはんだや、端子具により、開放端付近の内導体と外導体とを導通させてしまうことを防ぐために、内導体と外導体とを分離する電極非形成部を誘電体共振素子の端面に設けることが一般的であった。そして、この場合には、誘電体共振素子の表面に外導体に覆われない箇所が露出するため、ディスクリート共振素子が外部影響を受けやすくなってしまう。そこで、ディスクリート共振素子を覆うようにシールド部材を設けることが一般的であった。また、ディスクリート共振素子の外導体や内導体の部分的なトリミング作業を行えるように、シールド部材はディスクリート共振素子の一部を露出させるように設けることが一般的であった。

特開平１１−３４０７１３号公報

近年、無線通信帯域の高周波数化が進んでいる。これにより、以前は利用されることのなかった例えば５ＧＨｚ帯などの周波数帯域も無線通信に利用されるようになってきている。このため、誘電体共振素子と端子具とを用いたフィルタにおいても、高周波数化した周波数帯域に対応することが望まれている。

しかしながら、誘電体共振素子と端子具とを用いたフィルタを高周波数化した周波数帯域に対応させるには、誘電体共振素子のサイズを従来よりも大幅に小型化する必要がある。これにより、各回路素子の実現が難しくなり、ひいてはフィルタ装置を高周波数化した周波数帯域に対応させることが困難になることがあった。

例えば、特許文献１のようなλ／４共振器を構成したディスクリート共振素子を大幅に小型化すると、誘電体共振素子同士を結合させる結合容量として必要な容量値が著しく小さくなる。このため、必要な結合容量を実現するためには、端子具に接続する回路素子（容量素子）において電極面積の微細化や、特殊な材料の使用などの大幅な設計変更が必要となってしまい、回路素子（容量素子）を一般的な構成や簡易な構成で実現することが難しくなってしまう。

また例えば、特許文献１のようなλ／４共振器を構成したディスクリート共振素子を大幅に小型化すると、シールド部材の小型化も必要になる。すると、誘電体共振素子が外部に露出し難くなるので、フィルタ装置の特性調整作業を行うことが困難になってしまう。

そこで、本発明の目的は、従来よりも高周波数化した周波数帯域に対応しても、回路素子を一般的な構成や簡易な構成で実現することができ、また、高周波数化に伴って外部影響を受け易くなることを防ぐことができるフィルタ装置と、その特性調整方法とを提供することにある。

この発明のフィルタ装置は、第１端面と第２端面と外周面とを有し前記第１端面と前記第２端面とに開口する貫通孔を設けた誘電体ブロック、前記外周面を覆う外導体、および、前記貫通孔の内面を覆う内導体、を有する誘電体共振素子と、前記誘電体共振素子の前記貫通孔に前記第１端面側から挿入した端子具と、前記端子具を介して前記誘電体共振素子と電気的に接続した回路素子と、前記誘電体共振素子および前記回路素子を搭載した基板と、を備えるフィルタ装置である。そして、前記外導体は、前記外周面とともに前記第２端面も覆うように設けており、前記誘電体共振素子は、前記第１端面で前記内導体と前記外導体とを分離する第１の電極非形成部と、前記貫通孔または前記第２端面で前記内導体と前記外導体とを分離する第２の電極非形成部と、を有している。

この構成では、誘電体共振素子の端子具が挿入される第１端面に第１の電極非形成部を設けるので、端子具が内導体と外導体とを短絡させることを防ぎながら、端子具を介して任意の回路素子を接続することができる。したがって、所望のフィルタ特性を実現することが容易になる。そして、貫通孔または第２端面に第２の電極非形成部を設けるので、誘電体共振素子にλ／２共振器を構成することができる。λ／２共振器は、λ／４共振器と同じ共振周波数とする場合でも、誘電体ブロックのサイズを約２倍と大きくすることができる。また、λ／２共振器は、λ／４共振器と同じ共振周波数とする場合に、必要な結合容量の容量値が大きい。したがって、従来よりも高周波数化した周波数帯域にフィルタ装置を対応させても、容量素子等の回路素子を一般的な構成や簡易な構成で実現することができる。また、λ／２共振器では外導体と内導体とが完全に分離するので、外導体での電流集中を回避することができ、λ／４共振器よりも高いＱ値を実現できる。

その上、この構成では、端子具の誘電体共振素子への挿入量を調整することにより、誘電体共振素子の配置を変更することができる。すると、誘電体共振素子の配置を適切に設定することにより、外部影響を受け難くすることができる。また、誘電体共振素子の第２端面側に第２の電極非形成部を設けても、誘電体共振素子の第２端面に外導体を設けるので、第２端面側で外部影響を受け難くすることができる。

また、この発明の前記第２の電極非形成部は、少なくとも一部を前記貫通孔に設けることが好ましい。このことにより、内導体が第２端面に露出することを防ぐことができる。したがって、フィルタ装置において第２端面側での外部影響を受け難くすることができる。また、貫通孔の内部で第２の電極非形成部の幅や位置などの形状を調整することにより、内導体の長さ（共振器長）を調整することができる。前述したように端子具の挿入量を調整すると、誘電体共振素子の共振器長にも変化が生じてしまうが、端子具の挿入量の調整とともに第２の電極非形成部の形状調整を行うことで、任意の共振器長を実現しながら、誘電体共振素子の位置を適切に設定して、外部影響を受け難くすることができる。

また、この発明の前記フィルタ装置は、前記誘電体共振素子の前記第１端面を覆うシールド部材を更に備えることが好ましい。このことにより、第１端面側で外部影響を受け難くすることができる。

また、この発明の前記シールド部材は、前記誘電体共振素子の第２端面側の端部を露出させることが好ましい。このことにより、誘電体共振素子への端子具の挿入量を調整したり、第２の電極非形成部の形状を調整したり、誘電体共振素子の第２端面をトリミングしたりして、誘電体共振素子の特性調整作業を行うことができる。

また、この発明の前記シールド部材は、前記誘電体共振素子の第１端面側の端部を露出させることが好ましい。このことにより、誘電体共振素子への端子具の挿入量を調整したり、誘電体共振素子の第１端面をトリミングしたりして、誘電体共振素子の特性調整作業を行うことができる。

また、この発明の前記誘電体共振素子は、前記第１端面と前記第２端面とのうち、前記第１端面のみにトリミング痕を有していてもよい。このようにすれば、第２端面の外導体に覆われる面積がトリミング痕によって減少することが無く、第２端面側で外部影響を受け難くすることができる。

また、この発明の前記誘電体共振素子は、前記第１端面と前記第２端面とのうち、前記第２端面のみにトリミング痕を有していてもよい。この場合には、シールド部材に誘電体共振素子の第１端面側を露出させる開口部を必ずしも設けなくてもよくなるので、第１端面側で外部影響を受け難くすることができる。

また、この発明の前記誘電体共振素子は、前記外周面にトリミング痕を有していてもよい。特には、前記トリミング痕は、前記第１端面と前記第２端面との間の中心位置に重なっていることが望ましい。これらの場合には、第１端面や第２端面にトリミング作業を施す場合よりも、共振器長や共振周波数の調整感度が高く、共振器長や共振周波数を大きく調整することができる。したがって、外周面へのトリミング作業によって共振周波数を大きく調整した後に、第１端面や第２端面へのトリミング作業によって共振周波数を微調整するようなことが可能になる。

また、この発明の前記回路素子は、前記端子具と前記基板との間の間隔と略同じ厚みを有し、前記端子具と前記基板とに接する板状回路素子を含むことが好ましい。このことにより、誘電体共振素子に接続する回路素子が、端子と基板との間の接続具を兼ねることになり、構成を簡易化できる。また、誘電体共振素子を高周波数化した周波数帯域に対応させても必要な結合容量が大幅に小さくなることが無いので、このような板状回路素子であっても必要とされる結合容量を実現することもできる。

また、この発明の前記誘電体共振素子は、前記貫通孔および前記内導体が１組のみ設けられていること、即ち、いわゆるディスクリート共振素子であることが好ましい。一般に、誘電体共振素子はＴＥＭ(Transverse ElectroMagnetic mode)モードの共振を利用するが、スプリアスモードとしてＴＥ(TransverseElectric mode)モードの共振も発生する。このＴＥモードの共振周波数は、誘電体ブロックの外形サイズに応じて定まるという特徴があり、バンドパスフィルタ特性を実現する場合に、多段型のバルク共振素子ではＴＥモードの共振周波数が通過帯域に近接してフィルタ特性の劣化が生じ易い傾向があった。これに対して、単体型のディスクリート共振素子は、バンドパスフィルタ特性を実現する場合にＴＥモードの共振周波数が通過帯域から離れる傾向があり、多段型のバルク共振素子に比べて、ＴＥモードによるフィルタ特性の劣化が生じにくいという特徴がある。

また、この発明のフィルタ特性の調整方法は、上述のフィルタ装置に対して、前記端子具の前記誘電体共振素子への挿入量を調整するステップと、前記第２の電極非形成部の形状を調整するステップと、を含む。このことにより、誘電体共振素子の共振器長を任意に設定しながら、誘電体共振素子の配置を調整して、外部影響を受け難くすることができる。

また、この発明のフィルタ特性の調整方法は、前記第１端面と前記第２端面との少なくとも一方をトリミングするステップを更に含むことが好ましい。このことによっても、誘電体共振素子の共振器長を調整でき、所望のフィルタ特性の設定が容易となる。

本発明によれば、フィルタ装置を高周波数化した周波数帯域に対応させることが容易であり、高周波数化に伴ってフィルタ装置が外部影響を受け易くなることを防ぐことができる。

第１の実施形態に係るフィルタ装置を正面側から視た分解斜視図である。 第１の実施形態に係るフィルタ装置を背面側から視た外観斜視図である。 第１の実施形態に係るフィルタ装置の等価回路図である。 第１の実施形態に係るフィルタ装置の各種特性を示す図である。 第１の実施形態に係るフィルタ装置に特性調整作業を行った場合を示す平面図および背面図である。 第２の実施形態に係るフィルタ装置を背面側から視た外観斜視図である。 第３の実施形態に係るフィルタ装置を背面側から視た外観斜視図である。 第４の実施形態に係るフィルタ装置を正面側から視た分解斜視図である。 第５の実施形態に係るフィルタ装置を正面側から視た分解斜視図である。

以下、本発明を実施するための複数の形態を、バンドパスフィルタ特性を有するフィルタ装置を具体例として説明する。なお、本発明は、バンドパスフィルタ特性を有するフィルタ装置の他にも、帯域阻止フィルタ特性（ＢＥＦ特性）や、高域通過フィルタ特性（ＨＰＦ特性）、低域通過フィルタ特性（ＬＰＦ特性）などを有するフィルタ装置にも適用することができる。また、以下に示す各実施形態はあくまで例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

《第１の実施形態》
図１は、第１の実施形態に係るフィルタ装置を分解した状態で正面側から視た分解斜視図である。図２は、第１の実施形態に係るフィルタ装置を背面側から視た外観斜視図である。

第１の実施形態に係るフィルタ装置１は、誘電体共振素子２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと、端子具３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと、板状回路素子４と、基板５と、シールド部材６と、を備えている。

誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、基板５の天面に搭載されている。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、基板５の左側面側から右側面側にかけて順番に配列されている。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、正面および背面が正方形状であり、正面と背面との間を長手とする長方体である。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、それぞれ、誘電体ブロック２１と、外導体２２と、内導体２３とを備えている。

誘電体ブロック２１は、ＬＴＣＣ（低温同時焼結セラミックス）などの誘電体材料からなる直方体である。誘電体ブロック２１は、貫通孔２４が設けられている。貫通孔２４は、誘電体ブロック２１の正面と背面とに開口し、誘電体ブロック２１を貫通している。誘電体ブロック２１の正面は、特許請求の範囲に記載の「第１端面」に相当している。誘電体ブロック２１の背面は、特許請求の範囲に記載の「第２端面」に相当している。誘電体ブロック２１の天面と底面と右側面と左側面とは、特許請求の範囲に記載の「周面」に相当している。

外導体２２は、誘電体ブロック２１の外面のうち、正面を除く他の五面それぞれの全面を覆うように設けられている。

内導体２３は、貫通孔２４の内面を覆うように設けられている。

誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄそれぞれには、内導体２３と外導体２２とを分離する電極非形成部２５，２６が設けられている。電極非形成部２５は、図１に示すように誘電体ブロック２１の正面全面に設けられている。電極非形成部２６は、図２に示すように貫通孔２４の背面側の端部に設けられている。電極非形成部２５は、特許請求の範囲に記載の「第１の電極非形成部」に相当している。電極非形成部２６は、特許請求の範囲に記載の「第２の電極非形成部」に相当している。貫通孔２４内部で電極非形成部２６の形成幅や形成位置を適宜調整することにより、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄそれぞれの共振器長（内導体２３の長さ）は変更することができる。

端子具３Ａは、誘電体共振素子２Ａの貫通孔２４に正面側（電極非形成部２５側）から挿入されている。端子具３Ｂは、誘電体共振素子２Ｂの貫通孔２４に正面側（電極非形成部２５側）から挿入されている。端子具３Ｃは、誘電体共振素子２Ｃの貫通孔２４に正面側（電極非形成部２５側）から挿入されている。端子具３Ｄは、誘電体共振素子２Ｄの貫通孔２４に正面側（電極非形成部２５側）から挿入されている。端子具３Ａ〜３Ｄそれぞれの誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄへの挿入量を適宜調整することにより、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄそれぞれの共振器長を変更するとともに、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄそれぞれの正面−背面間方向での配置位置を変更することができる。

端子具３Ａ〜３Ｄは、銅やアルミなどの素材からなる。端子具３Ａ〜３Ｄは、それぞれ一体の金属板から構成されており、筒部３１と舌部３２とを備えている。筒部３１は、金属板を筒状に湾曲させている。舌部３２は、金属板から筒部３１の軸方向に延伸する舌状である。筒部３１は、誘電体ブロック２１の貫通孔２４に挿入され、貫通孔２４の内部に設けられている内導体２３にはんだ付けなどの接合法で接合されている。舌部３２は、貫通孔２４から誘電体ブロック２１の正面側に突出している。

前述したように、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、正面全面を電極非形成部２５としているので、端子具３Ａ〜３Ｄを誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの貫通孔２４に正面側から挿入しても、端子具３Ａ〜３Ｄやはんだによって内導体２３と外導体２２とが導通してしまうことを防ぐことができる。

板状回路素子４は、基板５の天面に搭載されている。板状回路素子４は、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの正面側に配置されている。板状回路素子４は、天面および底面が長方形状の平板であり、左側面と右側面との間を長手としている。板状回路素子４は、低誘電率板４１と、天面電極４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄと、底面電極４３Ａ，４３Ｂと、を備えている。

低誘電率板４１は、ＬＴＣＣやガラスエポキシなどからなり、天面および底面が長方形状の平板である。天面電極４２Ａ〜４２Ｄは、低誘電率板４１の天面に設けており、左側面側から右側面側にかけて順番に配列している。天面電極４２Ａは、端子具３Ａの舌部３２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。天面電極４２Ｂは、端子具３Ｂの舌部３２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。天面電極４２Ｃは、端子具３Ｃの舌部３２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。天面電極４２Ｄは、端子具３Ｄの舌部３２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。底面電極４３Ａ，４３Ｂは、低誘電率板４１の底面に設けている。底面電極４３Ａは、天面電極４２Ａと互いの一部領域同士が低誘電率板４１を介して対向する。底面電極４３Ｂは、天面電極４２Ｄと互いの一部領域同士が低誘電率板４１を介して対向する。

基板５は、フィルタ装置１の実装面を構成している。基板５は、板部５１と、接続電極５２Ａ，５２Ｂと、接地電極５３と、を備えている。板部５１は、ガラスエポキシなどからなる概略正方形状の平板である。接続電極５２Ａは、板部５１の天面から左側面を経由して底面に至るように設けている。接続電極５２Ｂは、板部５１の天面から右側面を経由して底面に至るように設けている。接地電極５３は、板部５１の天面と底面とに設けている。なお、図示していないが、接地電極５３は、板部５１の底面側で接続電極５２Ａと接続電極５２Ｂとの間に挟まれる正面側の端部まで到達している。

また、接続電極５２Ａは、板状回路素子４の底面電極４３Ａにはんだ付けなどの接合法で接合されている。接続電極５２Ｂは、板状回路素子４の底面電極４３Ｂにはんだ付けなどの接合法で接合されている。基板５の接地電極５３は、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの外導体２２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。

シールド部材６は、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄを覆うように基板５の天面側に取り付けている。シールド部材６は、金属等の導電材料からなる。シールド部材６は、正面板６１と、天面板６２と、側面板６３Ａ，６３Ｂとを備えている。

正面板６１は、下端部で基板５に固定されており、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄ、端子具３Ａ〜３Ｄ、および板状回路素子４の正面側に上端部で対向している。天面板６２は、正面板６１の上端部から屈曲して背面側に延び、端子具３Ａ〜３Ｄ、板状回路素子４、および誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの正面側端部の天面側に対向している。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面側端部は、天面板６２よりも背面側に突出している。天面板６２の背面側端部は、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの天面側の外導体２２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。側面板６３Ａ，６３Ｂは、天面板６２の左側面側および右側面側の両端部から屈曲して下方に延び、誘電体共振素子２Ａ，２Ｄの外側面に対向している。側面板６３Ａ，６３Ｂの下端部は、誘電体共振素子２Ａ，２Ｄの外側面の外導体２２にはんだ付けなどの接合法で接合されている。

また、シールド部材６の天面板６２には、開口部６４Ａ，６４Ｂを設けている。誘電体共振素子２Ａ，２Ｂの正面側端部の天面、および端子具３Ａ，３Ｂは、開口部６４Ａを介してシールド部材６の天面側に露出している。また、誘電体共振素子２Ｃ，２Ｄの正面側端部の天面、および端子具３Ｃ，３Ｄは、開口部６４Ｂを介してシールド部材６の天面側に露出している。また、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面側端部は、シールド部材６の背面側に露出している。

図３は、第１の実施形態に係るフィルタ装置１の等価回路図である。

前述したように各誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄには電極非形成部２５，２６を設けている。これにより、内導体２３は両端開放されている。したがって、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、それぞれ単体のλ／２共振器を構成している。

また、前述したように板状回路素子４において、天面電極４２Ａ〜４２Ｄは互いに隣接している。これにより、天面電極４２Ａ〜４２Ｄ間には静電容量Ｃｋが形成されている。また、前述したように板状回路素子４において、底面電極４３Ａと天面電極４２Ａとは低誘電率板４１を介して対向している。また、底面電極４３Ｂと天面電極４２Ｄとも低誘電率板４１を介して対向している。これにより、底面電極４３Ａと天面電極４２Ａとの間、および、底面電極４３Ｂと天面電極４２Ｄとの間には静電容量Ｃｅが形成されている。また、前述したように基板５の接地電極５３は、接続電極５２Ａ，５２Ｂの間に到達している。これにより、基板５の接地電極５３は、基板５および板状回路素子４を介して、板状回路素子４の天面電極４２Ａ〜４２Ｄと対向している。したがって、板状回路素子４の天面電極４２Ａ〜４２Ｄと基板５の接地電極５３との間には静電容量Ｃｓが形成されている。

そして、誘電体共振素子２Ａが構成するλ／２共振器は、接続電極５２Ａと静電容量Ｃｅを介して結合している。また、誘電体共振素子２Ｄが構成するλ／２共振器は、接続電極５２Ｂと静電容量Ｃｅを介して結合している。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄが構成するλ／２共振器は、隣接するもの同士、静電容量Ｃｋを介して結合している。また、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄが構成するλ／２共振器それぞれは、静電容量Ｃｓを介して接地されている。フィルタ装置１は、このような等価回路を構成しており、バンドパスフィルタ特性を有している。

以上のように構成したフィルタ装置１では、板状回路素子４により静電容量Ｃｋ，Ｃｅ，Ｃｓを形成し、端子具３Ａ〜３Ｄを介して板状回路素子４を誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄに接続するので、静電容量Ｃｋ，Ｃｅ，Ｃｓを誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄから独立した任意の容量値で構成することができる。したがって、フィルタ装置１のフィルタ特性を所望の設定にすることが容易となり、フィルタ装置１の設計自由度が高まる。また、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄはそれぞれ単体型のディスクリート共振素子として構成しているので、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄそれぞれに生じるＴＥモードの共振周波数が、フィルタ装置１の通過帯域から離れ、バンドパスフィルタ特性の劣化が生じにくい。

そして、フィルタ装置１では、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄそれぞれをλ／２共振器として構成しているので、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄをλ／４共振器として構成する場合よりも、誘電体ブロック２１のサイズを大きくすることができる。したがって、従来よりも高周波数化した周波数帯域にフィルタ装置１を対応させても、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄおよび板状回路素子４を大幅に小型化する必要が無い。したがって、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄおよび板状回路素子４を実現可能なサイズで構成することができ、従来よりも高周波数化した周波数帯域に対応するフィルタ装置１を容易に実現することができる。

図４（Ａ）は、フィルタ装置１を５．０ＧＨｚ帯に対応させた場合の実施例において所望のフィルタ特性を実現するために必要な静電容量Ｃｅおよび静電容量Ｃｋの容量値を示す表である。外部結合を実現する静電容量Ｃｅは、本実施形態のように誘電体共振素子それぞれをλ／２共振器として構成した実施例では０．１６７ｐＦであった。一方、誘電体共振素子それぞれをλ／４共振器として構成した比較例では、静電容量Ｃｅは０．１５０ｐＦであった。また、共振器間結合を実現する静電容量Ｃｋは、誘電体共振素子それぞれをλ／２共振器として構成した実施例では０．２０２ｐＦであった。一方、誘電体共振素子それぞれをλ／４共振器として構成した比較例では、静電容量Ｃｋは０．１１７ｐＦであった。このように、フィルタ装置を５．０ＧＨｚ帯に対応させた場合の実施例において、誘電体共振素子をλ／２共振器として構成する場合には、誘電体共振素子をλ／４共振器として構成する場合よりも、静電容量Ｃｅおよび静電容量Ｃｋとして大きな容量値が必要になる傾向が確認された。したがって、本実施形態のフィルタ装置１においては、板状回路素子４で形成すべき静電容量Ｃｅ，Ｃｋの容量値が大きく、５．０ＧＨｚ帯のような高周波数化した周波数帯域に対応する場合でも、電極面積の微細化や特殊な材料の使用などの大幅な設計変更が発生し難いことがわかる。

また、フィルタ装置１では、λ／２共振器を構成した誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄで内導体２３と外導体２２とが完全に分離されるために、外導体２２で電流集中が殆ど発生せず、Ｑ値の劣化が発生することもない。

図４（Ｂ）は、フィルタ装置１を５．０ＧＨｚ帯に対応させた場合の実施例における誘電体共振素子のＱ値を示すグラフである。誘電体共振素子のＱ値は、本実施形態のように誘電体共振素子それぞれをλ／２共振器として構成した実施例では、５．０ＧＨｚ帯の全般にわたって約６５０前後であった。一方、誘電体共振素子それぞれをλ／４共振器として構成した比較例では、誘電体共振素子のＱ値は５．０ＧＨｚ帯の全般にわたって約５００前後であった。このように、フィルタ装置を５．０ＧＨｚ帯に対応させた場合の実施例において、誘電体共振素子をλ／２共振器として構成する場合には、誘電体共振素子をλ／４共振器として構成する場合よりも、誘電体共振素子のＱ値が大きくなる傾向が確認された。したがって、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄをλ／２共振器として構成する本実施形態のフィルタ装置１においては、誘電体共振素子２Ａ〜２ＤのＱ値を改善できることがわかる。

その上、フィルタ装置１では、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの正面側をシールド部材６で覆うことで、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの正面全面が電極非形成部２５であっても、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの正面側で外部影響を受け難くすることができる。そして、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面側に電極非形成部２６を設けてλ／２共振器を構成していても、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面を外導体２２で覆うことで、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面側で外部影響を受け難くすることができる。

図４（Ｃ）は、フィルタ装置１を５．０ＧＨｚ帯に対応させた場合の実施例において、誘電体共振素子の背面側に外部金属を接近させた場合の挿入損失の変化量を示すグラフである。誘電体共振素子の挿入損失は、本実施形態のように誘電体共振素子の背面全面を外導体で覆った実施例では、外部金属の距離によらずに安定しており、外部金属を極めて近接させる場合でも０．０５ｄＢ以下の変化量であった。一方、誘電体共振素子の背面全面を電極非形成部とした比較例では、誘電体共振素子の挿入損失は外部金属を極めて近接させた場合に不安定になり、０．３５ｄＢ程度変化してしまうことがあった。このように、実施例において、誘電体共振素子の背面全面を外導体で覆う場合には、誘電体共振素子の背面全面を電極非形成部とする場合よりも、外部金属が近接した場合にも誘電体共振素子の挿入損失が安定であることが確認された。したがって、本実施形態のフィルタ装置１においても、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面を外導体２２で覆っているので、外部影響を受け難いことがわかる。なお、ここで外部金属とは、本実施例のフィルタ装置が実装されるマザー基板のシールドケースを想定したものである。

そして、フィルタ装置１では、シールド部材６を設けたままでも、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄに特性調整作業を施すことができる。

図５（Ａ）は、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄへの端子具３Ａ〜３Ｄの挿入量の調整作業と、電極非形成部２６の形状調整と、天面の外導体２２へのトリミング作業と、を行った場合を示すフィルタ装置１の部分平面図である。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、ここでは長手方向の寸法が互いに等しく、端子具３Ａ〜３Ｄの挿入量がそれぞれ調整されている。このため、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、正面−背面間方向での配置位置が互いに異なっている。また、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、貫通孔２４に設ける電極非形成部２６の幅および位置がそれぞれ調整されている。このため、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、内導体２３の長さがそれぞれ異なっている。

このように、各誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄへの端子具３Ａ〜３Ｄの挿入量の調整作業を行うとともに、電極非形成部２６の形状調整を行うことで、各誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄにおいて任意の共振器長を実現しながら、各誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの配置を調整することができる。このことにより、フィルタ装置１の背面側に外部金属が配置されるような場合でも、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの配置を外部影響を受け難い配置に調整することができる。

また、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、シールド部材６の開口部６４Ａ，６４Ｂを介して天面の外導体２２にトリミング作業を行って、天面の外導体２２を部分的に除去したトリミング痕２８を形成している。このようなトリミング痕２８は、レーザー加工、リュータ加工で実現することができる。

このように誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの天面にトリミング作業を施すことで、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄにおける共振器長や共振器間の結合度などの特性を変更することができる。より具体的には、共振器長を長くし、共振周波数を下げる方向に調整することができる。したがって、前述のように、各誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄへの端子具３Ａ〜３Ｄの挿入量の調整作業や、電極非形成部２６の形状調整を行った後からでも、トリミング作業を行って、フィルタ装置１の特性調整を行うことができる。すると、電極非形成部２６の加工バラツキなどを補償して所望の共振器長を実現でき、所望のフィルタ特性を確実に得ることができる。

また、図５（Ｂ）は、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面へのトリミング作業を行った場合を示すフィルタ装置１の背面図である。誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄは、ここでは正面にはトリミング作業を行わず、背面の外導体２２にのみトリミング作業を行って、背面の外導体２２を部分的に除去したトリミング痕２９を形成している。このようなトリミング痕２９は、レーザー加工、リュータ加工、エッチングなどの加工法で実現することができる。

このように誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面にトリミング作業を施すことでも、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄにおける共振器長や共振器間の結合度などの特性を変更することができる。したがって、前述のように、各誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄへの端子具３Ａ〜３Ｄの挿入量の調整作業や、電極非形成部２６の形状調整、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの天面へのトリミング作業を行った後からでも、背面にトリミング作業を行って、フィルタ装置１の特性調整を行うことができる。すると、電極非形成部２６の加工バラツキなどを補償して所望の共振器長を実現でき、所望のフィルタ特性を確実に得ることができる。

なお、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの天面にトリミング作業を行う場合には、トリミング痕２８の位置は、およそ軸長方向の中間位置、例えば軸長方向の中心に重なることが好ましい。トリミング作業を施す位置が軸長方向の中心に近いほど、共振周波数の調整感度は高く、逆に上記位置から離れるほどトリミング作業に対する共振周波数の調整感度は低くなっていく。したがって、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの天面へのトリミング作業によって共振周波数をおおまかに調整した後、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの背面にトリミング作業を行って共振周波数を微調整することで、共振周波数を高精度に校正することができる。

なお、誘電体共振素子２Ａ〜２Ｄの正面や天面にトリミング作業を行わない場合には、シールド部材６の開口部６４Ａ，６４Ｂは、必ずしも設けなくてもよい。シールド部材６に開口部６４Ａ，６４Ｂを設けなければ、フィルタ装置１の正面側で外部影響を更に受け難くすることができる。《第２の実施形態》
図６は、本発明の第２の実施形態に係るフィルタ装置を背面側から視た外観斜視図である。第２の実施形態に係るフィルタ装置７１は、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の誘電体共振素子７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを備えている。また、誘電体共振素子７２Ａ〜７２Ｄは、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の第２の電極非形成部７６を備えている。電極非形成部７６は、誘電体ブロック２１の背面に設けており、貫通孔２４の周囲に間隔を空けずに囲むように設け、内導体２３と外導体２２とを分離している。このようにしても、誘電体共振素子７２Ａ〜７２Ｄの背面を、面積比で見て５０％程度以上を外導体２２で覆うようにすれば、誘電体共振素子７２Ａ〜７２Ｄの背面側で外部影響を受け難くすることができる。また、電極非形成部が誘電体ブロック２１の背面に露出するため、その形状および位置の調整が容易になる。

《第３の実施形態》
図７は、本発明の第３の実施形態に係るフィルタ装置を背面側から視た外観斜視図である。第３の実施形態に係るフィルタ装置８１は、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の誘電体共振素子８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄを備えている。また、誘電体共振素子８２Ａ〜８２Ｄは、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の第２の電極非形成部８６を備えている。電極非形成部８６は、誘電体ブロック２１の背面に設けており、貫通孔２４の周囲に間隔を空けて囲むように設け内導体２３と外導体２２とを分離している。このようにしても、誘電体共振素子８２Ａ〜８２Ｄの背面を、面積比で見て５０％程度以上を外導体２２で覆うようにすることで、誘電体共振素子８２Ａ〜８２Ｄの背面側で外部影響を受け難くすることができる。また、電極非形成部が誘電体ブロック２１の背面に露出するため、その形状および位置の調整が容易になる。

《第４の実施形態》
図８は、本発明の第４の実施形態に係るフィルタ装置を正面側から視た分解斜視図である。第４の実施形態に係るフィルタ装置９１は、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の誘電体共振素子９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃ，９２Ｄを備えている。また、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄは、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の第１の電極非形成部９５を備えている。電極非形成部９５は、誘電体ブロック２１の正面の一部に設けており、貫通孔２４の周囲に間隔を空けずに囲むように設け内導体２３と外導体２２とを分離している。そして、外導体２２の一部は、誘電体ブロック２１の正面にも設けている。このようにすると、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの正面にも外導体２２の一部が設けられるために、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの正面側で外部影響を受け難くすることができる。また、シールド部材６の開口部６４Ａ，６４Ｂを介してリュータ等を誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの正面側に挿入し、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの正面の外導体２２にトリミング作業を施し、外導体２２の一部を除去したトリミング痕９６を設けることで、特性調整することが可能になる。

なお、上記したように誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの正面でトリミング作業を行う場合には、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの背面でトリミング作業を行わなくてもよい。この場合には、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの正面にのみトリミング痕９６が形成されることになる。そして、誘電体共振素子９２Ａ〜９２Ｄの背面における外導体２２の面積がトリミング痕によって減少することがなくなり、フィルタ装置１の背面側で外部影響を受け難くすることができる。

《第５の実施形態》
図９は、本発明の第５の実施形態に係るフィルタ装置を正面側から視た分解斜視図である。第５の実施形態に係るフィルタ装置１０１は、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の誘電体共振素子１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄを備えている。また、誘電体共振素子１０２Ａ〜１０２Ｄは、第１の実施形態に係る構成とほとんど同じであるが、第１の実施形態に係る構成とは異なる構成の第１の電極非形成部１０５を備えている。電極非形成部１０５は、誘電体ブロック２１の正面の一部に設けており、貫通孔２４の周囲に間隔を空けて囲むように設けて、内導体２３と外導体２２とを分離している。このようにしても、誘電体共振素子１０２Ａ〜１０２Ｄの正面側で外部影響を受け難くすることができる。また、シールド部材６の開口部６４Ａ，６４Ｂを介してリュータ等を誘電体共振素子１０２Ａ〜１０２Ｄの正面側に挿入し、誘電体共振素子１０２Ａ〜１０２Ｄの正面で外導体２２にトリミング作業を施して、外導体２２の一部を除去したトリミング痕１０６を設けることで、特性調整することが可能になる。

以上の各実施形態に示したように本発明は実施することができる。なお、本発明は上述した実施形態の他にも、多様な形態で実施することができる。例えば、端子具を介して誘電体共振素子に接続する回路素子としては、板状回路素子の他にも、空芯コイル、角型コンデンサ、チップ部品などを設けることもできる。また、誘電体共振素子としては単体型のディスクリート共振素子の他、多段型のバルク共振素子を用いることもできる。また、第２の電極非形成部は、貫通孔の内面と誘電体ブロックの背面とにかけて連続するように設けてもよい。また、シールド部材は必ずしも設けなくてもよく、その場合には、誘電体共振素子の正面側にも外導体の一部を設けるようにするとよい。また、シールド部材は誘電体共振素子の背面側の端部を覆うように構成してもよい。

１…フィルタ装置
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…誘電体共振素子
２１…誘電体ブロック
２２…外導体
２３…内導体
２４…貫通孔
２５，２６…電極非形成部
２９，９６，１０６…トリミング痕
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…端子具
３１…筒部
３２…舌部
４…板状回路素子
４１…低誘電率板
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ…天面電極
４３Ａ，４３Ｂ…底面電極
５…基板
５１…板部
５２Ａ，５２Ｂ…接続電極
５３…接地電極
６…シールド部材
６１…正面板
６２…天面板
６３Ａ，６３Ｂ…側面板
６４Ａ，６４Ｂ…開口部

Claims (13)

1. 第１端面と第２端面と外周面とを有し、前記第１端面と前記第２端面とに開口する貫通孔を設けた誘電体ブロック、
   前記外周面を覆う外導体、および、
   前記貫通孔の内面を覆う内導体、を有する誘電体共振素子と、
   前記誘電体共振素子の前記貫通孔に前記第１端面側から挿入した端子具と、
   前記端子具を介して前記誘電体共振素子と電気的に接続した回路素子と、
   前記誘電体共振素子および前記回路素子を搭載する基板と、
   を備えるフィルタ装置であって、
   前記外導体は、前記外周面とともに前記第２端面も覆うように設けており、
   前記誘電体共振素子は、
   前記第１端面で前記内導体と前記外導体とを分離する第１の電極非形成部と、
   前記貫通孔または前記第２端面で前記内導体と前記外導体とを分離する第２の電極非形成部と、
   を有している、
   フィルタ装置。
2. 前記第２の電極非形成部は、少なくとも一部を前記貫通孔に設けている、
   請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記誘電体共振素子の前記第１端面を覆うシールド部材を更に備える、
   請求項１または請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記シールド部材は、前記誘電体共振素子の第２端面側の端部を露出させる、
   請求項３に記載のフィルタ装置。
5. 前記誘電体共振素子は、前記第１端面と前記第２端面とのうち、前記第２端面のみにトリミング痕を有している、
   請求項４に記載のフィルタ装置。
6. 前記シールド部材は、前記誘電体共振素子の第１端面側の端部を露出させる、
   請求項３乃至請求項５のいずれかに記載のフィルタ装置。
7. 前記誘電体共振素子は、前記第１端面と前記第２端面とのうち、前記第１端面のみにトリミング痕を有している、
   請求項６に記載のフィルタ装置。
8. 前記誘電体共振素子は、前記外周面にトリミング痕を有している、
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のフィルタ装置。
9. 前記トリミング痕は、前記第１端面と前記第２端面との間の中心位置に重なっている、請求項８に記載のフィルタ装置。
10. 前記回路素子は、前記端子具と前記基板との間の間隔と略同じ厚みを有し、前記端子具と前記基板とに接する板状回路素子を含む、
    請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のフィルタ装置。
11. 前記誘電体共振素子は、前記貫通孔および前記内導体が１組のみ設けられている、
    請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のフィルタ装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のフィルタ装置に対して、前記第２の電極非形成部の形状を調整するステップと、前記端子具の前記誘電体共振素子への挿入量を調整するステップとを含む、フィルタ特性の調整方法。
13. 前記第１端面と前記第２端面との少なくとも一方をトリミングするステップを更に含む、請求項１２に記載のフィルタ特性の調整方法。