JP2561775C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【技術分野】 本発明は、マイクロ波帯で使用される誘電体フィルター及びその周波数特性の
調整方法に係り、特に、小型で優れたフィルター特性を発揮し得る誘電体フィル
ターの構造と、該誘電体フィルターの周波数特性を簡便に調整する方法に関する
ものである。 【０００２】 【背景技術】 近年、携帯電話や自動車電話等のマイクロ波を利用した通信機においては、損
失を小さくするために、各種の誘電体セラミックスを使ったフィルターが使用さ
れている。そして、従来においては、中心に貫通孔が形成された誘電体ブロック
の内周面をメタライズして、共振器に相当する中心導体とした、同軸型の共振器
を用い、これを複数個結合して構成した誘電体フィルターが使用されていた。し
かしながら、このような構造の誘電体フィルターでは、前記貫通孔のために、フ
ィルターの薄型化や、小型化には自ずと限界があり、また部品点数が多いことか
ら、組立プロセスが面倒で、煩雑である問題も内在していた。 【０００３】 これに対して、例えば、特開昭５９−５１６０６号公報において明らかにされ
ている如き、トリプレート型の積層構造の誘電体フィルターには、上記のような
問題がなく、大幅な薄型化が可能で、且つ面倒な組立てが不要である特徴が認め
られている。図５、図６には、そのような構造の誘電体フィルターの一例が示さ
れている。即ち、そこに示される誘電体フィルター２は、誘電体基板６の内部に
おいて、図６に示されている如きパターンで、入出力用電極３と複数のストリッ
プライン型の共振器用電極４（ここでは３本）を内蔵しており、また外周面には
、アース導体８及び前記入出力用の電極３に対応する入出力端子１０が設けられ
てなるものであって、極めてコンパクトに作製され得るようになっている。 【０００４】 而して、かかる従来のトリプレート型誘電体フィルター２では、図６に示す如 きコムライン構造やインターデジタル構造等の共振器用電極４の配置形態によっ
て、共振器間の結合長を調節して、所望のフィルター特性を得るようになってお
り、各共振器用電極４を互いに電気的に結合するための結合回路は含まれていな
いものであった。しかしながら、最近のマイクロ波用フィルターに要求される特
性は一段と厳しく、単純なコムライン構造やインターデジタル構造では最早対応
できなくなってきており、各共振器を容量などで結合する結合回路が必要となっ
てきているのである。 【０００５】 さらに、従来では、誘電体フィルター２の周波数特性を所望の値に合わせて最
終的に微調整するために、共振器用電極４が内蔵されている部分に相当するアー
ス導体８の部位や、共振器用電極４の短絡端（アース導体８に接続する側）をト
リミングしていたが、誘電体基板６内に内蔵されている共振器用電極４の位置が
正確に分かり難いことから、かかる作業が面倒なものとなっていたのである。 【０００６】 【解決課題】 このような事情を背景にして、本発明は為されたものであって、その解決課題
とするところは、トリプレート構造の誘電体フィルターにおいて、誘電体フィル
ターの大型化や部品点数の増加を招くことなく、フィルター特性を有利に向上さ
せることにある。また、誘電体フィルターの周波数特性を調整するに際して、そ
の作業を容易にすることにある。 【０００７】 【解決手段】 そして、上記の如き課題を解決するために、本発明は為されたものであって、
その要旨とするところは、誘電体基板に電極幅が一定の帯状の共振器用電極の複
数を内蔵したトリプレート型の積層構造の誘電体フィルターにおいて、前記誘電
体基板に、所定の結合容量を介して、隣接する共振器用電極を互いに電気的に結
合せしめる結合用電極を、更に内蔵せしめると共に、該結合用電極が、共振器用
電極の長手方向に平行な方向の長さよりも該長手方向に直角な方向の長さにおい
て長く、そして該誘電体基板内において、該隣接する共振器用電極とは異なる平 面内に位置し且つ隣接する共振器用電極にそれぞれ対向位置せしめられて、積層
方向において重なり合うように、構成したことにある。 【０００８】 なお、このような本発明に従う誘電体フィルターにおいて、有利には、前記結
合用電極は、前記共振器用電極の開放端に重ならないように、該開放端から該共
振器用電極のアース導体短絡端側にずれた位置に配置せしめられることとなるの
である。 【０００９】 そして、かかる本発明は、前記共振器用電極を、１／４又は１／２波長のＴＥ
Ｍモードのストリップライン型共振回路を構成するように形成して、その開放端
を外部に露出せしめた構成の誘電体フィルターにおいて、有利に実現されるもの
である。また、本発明に従う誘電体フィルターにあっては、前記誘電体基板の上
面及び下面の略全面に亘ってアース導体が設けられ、それら上、下面のアース導
体が相互に電気的に導通せしめられていると共に、前記共振器用電極の開放端が
露出せしめられる前記誘電体基板の一つの側面において、該共振器用電極の露出
部分に接触しないように、所定幅の帯状アース導体が上下方向に延びるように設
けられ、該帯状アース導体によって上、下面のアース導体が電気的に導通せしめ
られている構造が、有利に採用される。 【００１０】 さらに、本発明においては、そのような構成の誘電体フィルターにおいて、前
記共振器用電極の開放端をトリミングすることにより、対応する各共振回路の共
振周波数を調整することが、有利に行なわれることとなる。 【００１１】 【具体的構成】 以下では、本発明に従う誘電体フィルターの構成及びその周波数特性の調整方
法について、図面に基づいて具体的に説明することとする。 【００１２】 先ず、図１及び図２には、本発明に従うトリプレート構造の誘電体フィルター
の一例が示されている。そこにおいて、誘電体フィルター４２は、内蔵されてい る共振器用電極１８の開放端側に当たる一側面（図１において正面）の一部を除
いて、略全面がアース導体１４にて覆われており、また他の側面において、該ア
ース導体１４と電気的に非接続な状態で、一対の入出力端子１６が形成されてい
る。そして、アース導体１４が設けられていない面には、誘電体基板（４４，４
６，４８，５０）に内蔵されている共振器用電極１８の開放端が露出せしめられ
ているものである。 【００１３】 この誘電体フィルター４２においては、それぞれ隣り合う共振器用電極１８，
１８を結合する結合用電極２２が、別体に形成されて、それぞれ別の誘電体基板
上に形成されている。その中で、共振器用電極１８は、第三の誘電体基板４８上
に形成され、図２に示されるように、その一端がアース導体１４に短絡され、他
端が前述の如く外部に露出せしめられている。一方、結合用電極２２は、第二の
誘電体基板４６上に形成されており、また図２に示されているように、第三の誘
電体基板４８に形成された各共振器用電極１８の開放端に対応する部位に、それ
ぞれ形成されている。従って、結合用電極２２は、共振器用電極１８に対して誘
電体基板の異なる平面内に位置し、且つ該共振器用電極１８に対向して、内蔵せ
しめられるようになっているのである。そして、誘電体フィルター４２は、それ
ら第一〜第四の誘電体基板４４，４６，４８，５０が積層されて、焼成により一
体化せしめられて、構成されている。 【００１４】 それによって、図１及び図２における誘電体フィルター４２の等価回路を示す
図３より明らかなように、隣り合う共振器３４同士は、共振器用電極１８と結合
用電極２２の間の容量３６，３６及び結合用電極２２を介して結合されており、
それらの各容量３６が適宜に調整されることによって、共振器３４間の結合量が
調整され得るようになっているのである。特に、結合用電極２２が、誘電体基板
（４４、４６、４８、５０）内において、共振器用電極１８とは異なる平面内に
位置し、且つ該共振器用電極１８に対向して、内蔵されていることにより、大き
な結合容量が得られ、以てフィルター設計の自由度が大幅に向上せしめられるの
である。 【００１５】 また、この実施例の誘電体フィルター４２においては、共振器用電極１８の開
放端側に当たる誘電体基板（４４，４６，４８，５０）の一側面（端面）に、図
１に示される如く、該誘電体基板の上面及び下面に設けられたアース導体１４，
１４を接続する帯状のアース導体１４ａが、共振器用電極１８の開放端間に位置
するように設けられている。このような帯状アース導体１４ａの存在により、上
面のアース導体１４と下面のアース導体１４との間のアース電位の差の解消が効
果的に図られ得、以てフィルター特性の安定化が達成される特徴を発揮するよう
になっている。 【００１６】 さらに、共振器用電極１８の開放端側に近い部分と、前記誘電体基板の一側面
に形成されている帯状アース導体１４ａとの間に形成される容量５２により、共
振周波数においては共振器用電極１８は誘導性となっており、そのため各共振器
３４間には誘導結合Ｍが生じている。このように、各共振器３４には、容量３６
による結合（容量結合）と誘導結合Ｍが生じるので、フィルターの通過帯域より
低周波数側での減衰量を大きく取ることが出来、図４に示される如く周波数の分
離特性が向上せしめられ得るのである。要するに、かかる結合容量３６によって
、共振器３４間の結合を調整することが出来ることとなるのであり、特に結合用
電極２２の共振器用電極１８に対する対向配置によって大きな容量を形成し得る
ところから、共振器３４間の結合を誘導性から容量性に変更することが出来、以
て図４の如く、通過帯域の低域での減衰特性を効果的に改善し得るのである。加
えて、かかる容量５２の存在により、共振器３４の長さは、該容量５２が存在し
ない場合よりも同じ共振周波数で短くすることが出来、以てフィルターの小型化
にも寄与し得るのである。 【００１７】 なお、このような構成の誘電体フィルター４２では、外部に露出せしめられた
共振器用電極１８の開放端をトリミングすることによって、周波数特性を簡便に
微調整することができることから、かかる作業が的確且つ簡便となり、作業性が
向上する利点もあるのである。 【００１８】 ところで、本発明では、共振器用電極１８及び結合用電極２２を、積層一体化
された誘電体基板（４４，４６，４８，５０）内に完全に内蔵するものであると
ころから、それらの電極を形成する導体には、比抵抗の低いものを用いることが
望ましい。何故なら、電極でのロスがフィルターの通過域での損失を増加させる
からであり、特に、マイクロ波帯での電磁波を扱う場合には、結合回路の導体の
抵抗が低い必要があり、低抵抗のＡｕ系、Ａｇ系若しくはＣｕ系の導体を使用す
ることが好ましい。 【００１９】 而して、Ａｇ系やＣｕ系の導体を使用する場合には、それらの導体の融点が低
く、通常の誘電体材料と同時焼成することは困難であるところから、それらの融
点（１１００℃以下）よりも低い温度で焼成され得る誘電体材料を用いる必要が
ある。また、マイクロ波フィルターとしてのデバイスの性格上、形成される共振
回路の共振周波数の温度特性（温度係数）が±５０ｐｐｍ／℃以下になるような
誘電体材料が好ましい。このような誘電体材料としては、例えば、コージェライ
ト系ガラス粉末とＴｉＯ₂粉末及びＮｄ₂Ｔｉ₂Ｏ₇粉末との混合物等のガラス系の
ものや、ＢａＯ−ＴｉＯ₂−ＲＥ₂Ｏ₃−ＢｉＯ₃系組成（ＲＥ：レアアース成分）
に若干のガラス形成成分やガラス粉末を添加したものがある。 【００２０】 【実施例】 以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにする
こととするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受
けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下
の実施例の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しな
い限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得
るものであることが、理解されるべきである。 【００２１】 実施例 １ ＢａＯ−ＴｉＯ₂−Ｎｄ₂Ｏ₃−Ｂｉ₂Ｏ₃系組成の粉末に、低融点ガラス粉 末及び低融点金属酸化物粉末を、それらの合計量が８ｗｔ％となるように添加せ
しめて、混合粉末を調製した。次いで、この混合粉末に、アクリル系有機バイン
ダー、可塑剤、トルエン及びアルコール系の溶剤を加え、アルミナ玉石で充分に
混合して、スラリーとした。そして、この得られたスラリーを用いて、ドクター
ブレード法により、０．２mm〜０．５mmの厚みのグリーンテープを作製した。 【００２２】 一方、Ａｇ系粉末、アクリル系有機バインダー及びテルピネオール系の有機溶
剤を、３本ローラーにより良く混練し、印刷用の導体ペーストにした。そして、
この導体ペーストを使用して、前記グリーンテープ上に、図１、図２に示した配
線パターンや、上下二面のアース導体及び入出力端子部分を印刷した。次いで、
これら導体パターンが印刷されたグリーンテープを、所定の順番で重ねた後、１
００℃、１００kg／cm²の条件で積層一体化した。積層後、この積層体を切断し
、その側面（切断面）に入出力端子部分や上下のアース導体を接続するように側
面のアース導体を印刷して、図１に示す構造を得た。更にその後、大気雰囲気下
で、９００℃、３０分の条件で焼成し、全体の厚みが２mmの薄いマイクロ波用フ
ィルターを得た。 【００２３】 このフィルターの特性は、９００ＭHz帯で帯域幅：２０ＭHz、挿入損失：３ｄ
Ｂであった。また、前記混合粉末の焼結体を作製して、所定の寸法に研磨した後
、平行導体板型共振器法にて、マイクロ波帯における共振周波数の温度特性（温
度係数）を測定したところ、−２５℃から＋７５℃の間で＋１５ｐｐｍ／℃であ
った。なお、この際、周波数特性の微調整を、共振器用電極の外部に露出した開
放端をトリミングすることによって、行なった（図１参照）。 【００２４】 【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本発明では、トリプレート構造の誘電体フィ
ルターにおいて、共振器用電極間の結合量を調整する結合用電極を更に内蔵させ
たことにより、優れたフィルター特性を得ることができるのであり、しかも、そ
れによってフィルターが大型化したり、複雑化することはない。 【００２５】 特に、この結合用電極の内蔵により、共振器の結合用電極部位に対して他の導
体や誘電体が接近しても、結合用電極と共振器用電極の間に形成される電磁界が
乱されるようなことが効果的に抑制乃至は阻止され得て、結合特性の安定性の向
上が有利に図られ得るのであり、以て外部の影響を受けずに安定したフィルター
特性を得ることが出来ることとなったのである。 【００２６】 また、結合用電極を、誘電体基板内において共振器用電極とは異なる平面内に
位置せしめ、且つ該共振器用電極に対向して内蔵せしめるようにすれば、大きな
結合容量を容易に得ることが出来るところから、フィルター設計の自由度を大幅
に向上させることが出来るのである。即ち、かかる結合容量によって、共振器間
の結合を調整することが出来、そして結合用電極の共振器用電極に対する対向に
よって大きな容量を形成し得るため、共振器間の結合を誘導性から容量性に変更
することが出来、以て通過帯域の低域での減衰特性を効果的に改善し得るのであ
る。 【００２７】 そして、そのような誘電体フィルターにおいて、共振器用電極の開放端を外部
に露出させる場合には、その開放端をトリミングすることにより、周波数特性の
微調整が極めて簡便に為され得るのであり、作業性が向上するのである。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に従う誘電体フィルターの一例を示す斜視図である。 【図２】 図１に示す誘電体フィルターの分解斜視図である。 【図３】 図１に示す誘電体フィルターの等価回路を示す図である。 【図４】 誘電体フィルターにおける周波数と減衰量との関係を示すグラフである。 【図５】 従来の誘電体フィルターの例を示す斜視図である。 【図６】 図５に示す誘電体フィルターの平面断面図である。 【符号の説明】 １２ 誘電体フィルター １４ アース導体 １４ａ 帯状アース導体 １６ 入出力端子 １８ 共振器用電極 ２０ 入出力用電極 ２２ 結合用電極 ２４ 誘電体基板 ２６ 結合用電極 ２８ 誘電体フィルター ３０ 第一の誘電体基板 ３２ 第二の誘電体基板 ３４ 共振器 ４２ 誘電体フィルター ４４ 第一の誘電体基板 ４６ 第二の誘電体基板 ４８ 第三の誘電体基板 ５０ 第四の誘電体基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 誘電体基板に電極幅が一定の帯状の共振器用電極の複数を内蔵
   したトリプレート型の積層構造の誘電体フィルターにおいて、前記誘電体基板に
   、所定の結合容量を介して、隣接する共振器用電極を互いに電気的に結合せしめ
   る結合用電極を、更に内蔵せしめると共に、該結合用電極が、共振器用電極の長
   手方向に平行な方向の長さよりも該長手方向に直角な方向の長さにおいて長く、
   そして該誘電体基板内において、該隣接する共振器用電極とは異なる平面内に位
   置し且つ該隣接する共振器用電極にそれぞれ対向位置せしめられて、積層方向に
   おいて重なり合うように、構成したことを特徴とする誘電体フィルター。 【請求項２】 前記結合用電極が、前記共振器用電極の開放端に重ならないよ
   うに、該開放端から該共振器用電極のアース導体短絡端側にずれた位置に配置せ
   しめられていることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルター。 【請求項３】 前記共振器用電極が、１／４又は１／２波長のＴＥＭモードの
   ストリップライン型共振回路を構成するように形成され、その開放端が外部に露
   出せしめられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘電体フ
   ィルター。 【請求項４】 前記誘電体基板の上面及び下面の略全面に亘ってアース導体が
   設けられ、それら上、下面のアース導体が相互に電気的に導通せしめられている
   と共に、前記共振器用電極の開放端が露出せしめられる前記誘電体基板の一つの
   側面において、該共振器用電極の露出部分に接触しないように、所定幅の帯状ア
   ース導体が上下方向に延びるように設けられ、該帯状アース導体によって上、下
   面のアース導体が電気的に導通せしめられている請求項１乃至請求項３の何れか
   に記載の誘電体フィルター。 【請求項５】 前記請求項３または請求項４に記載の誘電体フィルターにおい
   て、外部に露出せしめられた共振器用電極の開放端をトリミングすることによっ
   て、対応する各共振回路の共振周波数を調整するようにしたことを特徴とする誘
   電体フィルターの周波数特性の調整方法。