JP2578366B2 - 表面実装誘電体ブロックフィルタ及び該表面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無線送受信機デュプレクサ - Google Patents

表面実装誘電体ブロックフィルタ及び該表面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無線送受信機デュプレクサ

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JP2578366B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的には表面実装誘電体ブロックフィル
タに関し、更に具体的には、改善された整合性と外部相
互接続を達成するために誘電体ブロックフィルタの表面
上に形成された伝送線路を有する表面実装誘電体ブロッ
クフィルタに関する。また該表面実装誘電体ブロックフ
ィルタを用いて構成された無線送受信機デュプレクサに
関する。
〔従来の技術〕
移動型携帯用無線送受信機のサイズが減少されるにつ
れて、送受信機内の無線周波数（RF）フィルタ機能を与
えるフィルタに関する要求が増々増大してきている。更
に、このようなフィルタ（受信機の前置増幅器の機能と
して、或いは送受信機高調波フィルタとして、或いは、
デュプレクサとして及びステージ相互間の結合用として
も用いられ得るフィルタ）のサイズの縮小化を更に実現
可能にするためには、例えばTakedaらによる米国特許第
4,673,902号明細書において開示されたように結合キャ
パシタのプレート電極の一方を直接実装基板へ接続し
て、外部回路へのフィルタを構成することによって達成
されてきた。しかしながら、いくつかの重要な応用例に
おいては、結合キャパシタ用のプレート電極をフィルタ
のエッジ（端部）に近づけて配置することは、基板の接
近（自由空間よりも大きな誘電率を持つ）によって、及
び、キャパシタのプレート電極を基板へハンダ付けする
影響によって、キャパシタンス値の変化を発生すること
になる。更に、もしもキャパシタのプレート電極が、当
該周波数に対応する波長に比べて長く引き延ばされて形
成されるならば、そのプレート電極は、共振器への結合
に逆効果となる接地点に対する望ましくない容量値を発
生するという問題点がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上述の問題点を解決しようとするも
のであり、結合キャパシタ用のプレート電極を基板に直
接接続することなく、実装基板へ誘電体フィルタを直接
表面実装することを可能とする表面実装誘電体ブロック
フィルタ及び該表面実装誘電体ブロックフィルタを用い
た無線送信機デュプレクサを提供することにある。本発
明は、また、結合キャパシタを外部回路へ相互接続する
ために一定の既知の特性インピーダンスを有する伝送線
路を用いるように設計されていてもよい。
〔課題を解決するための手段〕
第１図は、複数の共振器を有する従来の誘電体ブロッ
クフィルタ100を示す。低損失、低温度係数と同時に高
誘電率を有する誘電体材料を用いることによって、達成
されうるサイズの縮小化を実現するために、誘電体ブロ
ックフィルタ100の誘電体材料は典型的にはセラミック
化合物、即ち、例えばバリウムオキサイド（酸化バリウ
ム）チタンオキサイド（酸化チタン）及び／又はジルコ
ニウムオキサイド（酸化ジルコニウム）を含むセラミッ
クから構成されている。このような誘電体ブロックフィ
ルタ100はSokolaらによる米国特許第4,431,977号明細書
において先行技術として開示されている。
第１図に図示する誘電体ブロックフィルタ100は、典
型的には、その表面の大部分は、導電性材料、即ち例え
ば銅或いは銀のような材料で覆われるかめっきを施され
ている。上部表面103だけは例外であって、後で詳述さ
れている。誘電体材料中の１つ以上の穴（第１図におけ
る共振器105,106,107,108,109,110及び111の穴）は本
来、誘電体ブロックフィルタ100の上部表面103から下部
表面に対して互いに並行に延長している。これらの穴の
１つの断面構造を第２図に示す。
第２図において、誘電体ブロックフィルタ100の上に
おいてめっきを施されている導電性材料203を誘電体ブ
ロックフィルタ100内における穴の内部表面へ延長して
形成することによって中心共振型構造201が形成され
る。共振器上表面のめっきプレート電極205として図示
されるように、穴の内側から上部表面103の一部分上へ
めっきを延長して形成することによって付加的なサイズ
の縮小化と１つの共振器から別の共振器への容量性結合
が達成されている。
ここで再び第１図を参照すると、７つの電極付けされ
た穴（共振器105-111の穴）によって誘電体ブロックフ
ィルタ100の短縮して形成された共振器が形成されてい
る。もちろん、電極付けされた穴（共振器）の数は所望
のフィルタ特性によって変動する。第１図の例において
図示された共振器の絶対数は本発明の限界としてとらえ
るべきではない。図示されているように、各々の共振器
間の容量性結合は各々の共振器の穴の周囲の上部表面の
金属めっきにおける間隙を介して達成されている。しか
し、共振器間相互の結合方法として他の方法を、本発明
に影響を与えることなく用いてもさしつかえない。同調
の調整方法に関しては、通常の方法で達成されてもさし
つかえない。即ち、共振器間或いは共振器の上部表面の
金属めっきと誘電体ブロックフィルタ100の側面及び底
部表面上に形成された導電性材料との間の電極付けされ
た表面金属めっきの適当な部分をトリミングすることに
よる従来の方法で達成されていてもよい。誘電体ブロッ
クフィルタ100の側面及び底部表面上に形成された導電
性材料（以後接地プレート電極と呼ばれる）は、前述の
米国特許第4,431,977号明細書において開示されたよう
に、上部表面上において部分的に延長して形成されてい
てもよい。或いは、上記導電性材料はグリーンらによる
米国特許第4,692,726号明細書において開示されたよう
に、共振器間の結合を制御するために、共振器の上部表
面めっきプレート電極間にある程度延長して形成されて
いてもよい。
第１図の誘電体ブロックフィルタ100へRF（無線周波
数）エネルギーを結合すること或いはそこからエネルギ
ーを取り出すことは、典型的には、端部共振器の共振器
上部表面めっきプレート電極へ容量的に結合された電極
によって達成される。このことは誘電体ブロックフィル
タ100の上部表面103上に各々配置された入力用容量性電
極113及び出力用容量性電極115によって達成される。無
線周波数において適切な動作を実現するためには、図示
されるように、入力及び出力接続として一般的に同軸伝
送線路を用いる。
第１図に図示されるように、入力用容量性電極113
は、共振器105と共振器106との間の上部表面めっきプレ
ート電極間に配置されている。この配置の方向性によっ
て共振器105は、伝送量ゼロとして同調される。即ち、
共振器105が共振している周波数の近傍の周波数におい
て、等価的な短絡回路が与えられる。共振器106から111
は伝送ポール（極）として使用される。即ち、共振器10
6から111の各々が同調される周波数の近傍の周波数に対
して帯域通過を与えるフィルタとして用いられる。従っ
て、フィルタの共振器の大多数の帯域通過周波数の範囲
外の選択された周波数において、改善された帯域阻止特
性を達成することも可能である。しかしながら、このよ
うな構成は、本発明においては用いられる必要がなく、
全ての共振器は伝送ポール（極）として同調可能であ
る。
第１図の誘電体ブロックフィルタ100に対する等価回
路を第３図に示す。各々の共振器は一定の長さの伝送線
路（Z105からZ111）及び関連した上部表面めっきプレー
ト電極と接地めっきプレート電極との間のキャパシタン
スに対応するシャントキャパシタ（C105からC111）とし
て図示されている。上部表面めっきプレート電極間の結
合は結合キャパシタＣによって近似的に行なわれ、かつ
共振器間の磁気結合は伝送線路Ｚによって近似的に行な
われている。入力用容量性電極113はキャパシタCXを介
して帯域通過共振器へ実効的に結合しており、キャパシ
タCAを介して伝送量ゼロの共振器105に結合しており、
かつ接地点に対する残留キャパシタンスCZを保有してい
る。出力用容量性電極115はキャパシタCXを介して共振
器111へ結合しており、かつ接地点に対する残留キャパ
シタンスCZを保有している。
従って、本発明の構成は以下に示す通りである。即
ち、基板の導電性表面上に直接実装された表面実装誘電
体ブロックフィルタであって、 誘電体材料内に少なくとも２つの導電性共振器を具備
し、前記導電性共振器は誘電体材料の第１の表面から第
２の表面へ延長して形成され、前記第２の表面及び前記
誘電体材料の第３の表面の少なくとも一部分は、導電性
材料で実質的に覆われている、誘電体材料と、 前記少なくとも２つの導電性共振器の内の一方の導電
性共振器へ接続され、前記誘電体材料の前記第１の表面
上に形成された第１の電極と、 基板の導電性表面上に直接接続され、前記誘電体材料
の前記第３の表面上に形成された第１の端子とを具え、 前記誘電体材料の少なくとも１つの表面上に形成さ
れ、第１及び第２の終端を具備し、前記第１の終端にお
いて前記第１の電極へ接続され、前記第２の終端におい
て前記第１の端子へ接続された第１伝送線路、を更に具
えることを特徴とする表面実装誘電体ブロックフィルタ
としての構成を有する。
或いはまた、前記少なくとも２つの導電性共振器の各
々は、更に、前記誘電体材料の前記第１の表面から第２
の表面へ延長する穴の表面を実質的に覆う導電性材料を
含むことを特徴とする表面実装誘電体ブロックフィルタ
としての構成を有する。
或いはまた、前記少なくとも２つの導電性共振器の内
の一方の導電性共振器は、更に前記誘電体材料の前記第
１の表面上に形成された第２の電極を有することを特徴
とする表面実装誘電体ブロックフィルタとしての構成を
有する。
或いはまた、前記第１の電極及び前記第２の電極は更
にキャパシタを構成することを特徴とする表面実装誘電
体ブロックフィルタとしての構成を有する。
或いはまた、前記少なくとも２つの導電性共振器の内
の一方の導電性共振器へ接続され、前記誘電体材料の前
記第１の表面上に形成された第３の電極を具えることを
特徴とする表面実装誘電体ブロックフィルタとしての構
成を有する。
或いはまた、基板の導電性表面上に直接接続され、前
記誘電体材料の前記第３の表面上に形成された第２の端
子を更に具えることを特徴とする表面実装誘電体ブロッ
クフィルタとしての構成を有する。
或いはまた、前記誘電体材料の少なくとも一方の表面
上において形成され、第１及び第２の終端を具備し、前
記第１の終端において前記第３の電極へ接続されかつ前
記第２の終端において前記第２の端子へ接続された第２
の伝送線路を更に具えたことを特徴とする表面実装誘電
体ブロックフィルタとしての構成を有する。
或いはまた、前記基板の導電性表面は、更に、前記第
１の端子が直接接続された基板伝送線路を形成するパタ
ーンを含むことを特徴とする表面実装誘電体ブロックフ
ィルタとしての構成を有する。
或いはまた、前記誘電体材料の前記第３の表面の少な
くとも一部分を覆う前記導電性材料は直接基板の導電性
表面に接続されることを特徴とする表面実装誘電体ブロ
ックフィルタとしての構成を有する。
或いはまた、基板の導電性表面上に直接実装された表
面実装誘電体ブロックフィルタであって、 誘電体材料内に少なくとも２つの導電性共振器を具
え、前記誘電体材料の上部表面から下部表面へ延長し、
前記下部表面及び少なくとも第１、第２及び第３の側面
は実質的に導電性材料で覆われた並列パイプ型誘電体材
料ブロックと、 前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの第４の側面上
において、基板の導電性表面へ直接接続された第１の端
子とを具え、 前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの第４の側面上
に形成された伝送線路は前記２つの導電性共振器の内の
少なくとも一方の導電性共振器へ接続され、かつ前記伝
送線路は第１及び第２の終端を具備し、前記第１の終端
において前記導電性材料へ接続され、かつ少なくとも前
記第１の終端と前記第２の終端の間において前記第１の
端子へ接続されたことを特徴とする表面実装誘電体ブロ
ックフィルタとしての構成を有する。
本発明における導電性共振器の詳細説明は次の通りで
ある。第４図Ａ、Ｂ及びＣに図示されているように、誘
電体材料内に少なくとも２個の導電性共振器を具え、そ
の導電性共振器は誘電体材料の第１の表面103（第４図
Ａ、Ｂ及びＣ）より第２の表面（下部表面）へ延長して
形成されて共振器105、106、107、108、109、110及び11
1を構成し、第２の表面及び前記誘電体材料の第３の表
面409の少なくとも一部は導電性材料で覆われている。
その構成は請求項に規定される。
或いはまた、前記少なくとも２つの導電性共振器の各
々は更に、前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの誘電
体材料の前記上部表面から前記下部表面へ延長する穴の
表面を実質的に覆う導電性材料を含むことを特徴とする
表面実装誘電体ブロックフィルタとしての構成を有す
る。
或いはまた、前記少なくとも２つの導電性共振器の内
の一方の導電性共振器が、更に、前記並列パイプ型誘電
体材料ブロックの前記上部表面上に形成された第２の電
極を含むことを特徴とする表面実装誘電体ブロックフィ
ルタとしての構成を有する。
本発明における並列パイプ型誘電体材料ブロックの詳
細説明は次の通りである。基板の導電性表面上に直接実
装された表面実装誘電体ブロックフィルタであって、 誘電体材料内に少なくとも２つの導電性共振器を具
え、前記誘電体材料の上部表面から下部表面へ延長し、
前記下部表面及び少なくとも第１、第２及び第３の側面
は実質的に導電性材料で覆われた並列パイプ型誘電体材
料ブロックと、 前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの第４の側面上
において、基板の導電性表面へ直接接続された第１の端
子とを具え、 前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの第４の側面上
に形成された伝送線路は前記２つの導電性共振器の内の
少なくとも一方の導電性共振器へ接続され、かつ前記伝
送線路は第１及び第２の終端を具備し、前記第１の終端
において前記導電性材料へ接続され、かつ少なくとも前
記第１の終端と前記第２の終端の間において前記第１の
端子へ接続された表面実装誘電体ブロックフィルタを構
成する。
従って、前記の並列パイプ型誘電体材料ブロックは、
基板の導電性表面に接続されて並列パイプ型誘電体材料
ブロックとなる。
或いはまた、基板の導電性表面は、更に、前記第１の
端子が直接接続された基板伝送線路を形成するパターン
を含むことを特徴とする表面実装誘電体ブロックフィル
タとしての構成を有する。
或いはまた、前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの
前記表面の少なくとも一部分を覆う前記導電性材料は直
接基板の導電性表面に接続されたことを特徴とする表面
実装誘電体ブロックフィルタとしての構成を有する。
或いはまた、表面実装誘電体ブロックフィルタを用い
た無線送受信機デュプレクサであって、送信機フィルタ
及び受信機フィルタをアンテナへ接続する送信機伝送線
路及び受信機伝送線路を有する基板と、 （ａ）送信機フィルタとして同調され、前記第１の誘電
体材料内に形成され、かつ前記第１の誘電体材料の第１
の表面から第２の表面へ延長して形成され、前記第１の
誘電体材料の前記第２の表面と少なくとも第３の表面の
一部分において、導電性材料で実質的に覆われている、
少なくとも２つの導電性共振器と、 （ｂ）前記少なくとも２つの導電性共振器の内の一方の
導電性共振器へ結合され、前記第１の誘電体材料の前記
第１の表面上に形成された第１の電極とから構成された
前記第１の誘電体材料と、 （ｃ）受信機フィルタとして同調され、前記第２の誘電
体材料中に形成され、前記第２の誘電体材料の第１の表
面から第２の表面へ延長され、前記第２の誘電体材料の
前記第２の表面及び第３の表面の少なくとも一部分は、
実質的に導電性材料で覆われている、少なくとも２つの
導電性共振器と、 （ｄ）前記少なくとも２つの導電性共振器の内の一方の
導電性共振器へ接続され、前記第２の誘電体材料の前記
第１の表面上に形成された第１の電極とから構成された
前記第２の誘電体材料とを含み、 前記第１の誘電体材料は、更に、 （ｅ）前記送信機伝送線路へ直接接続され、前記第１の
誘電体材料の前記第３の表面上に形成された第１の端子
と、 （ｆ）前記第１の誘電体材料の少なくとも一方の表面上
に形成され、第１及び第２の終端を具備し、前記第１の
終端において前記第１の電極へ接続されかつ前記第２の
終端において、前記第１の端子へ接続された第１の伝送
線路とを含み、しかも、 前記第２の誘電体材料は、更に、 （ｇ）前記第２の誘電体材料の前記第３の表面上に形成
され、前記受信機伝送線路へ直接接続された第１の端子
と、 （ｈ）前記第２の誘電体材料の少なくとも一方の表面上
に形成され、第１及び第２の終端を具備し、前記第１の
終端において前記第１の電極へ接続され前記第２の終端
において前記第１の端子へ接続された第２の伝送線路と
を含む表面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無線送
受信機デュプレクサとしての構成を有する。
或いはまた、前記誘電体材料の各々において前記少な
くとも２つの導電性共振器の各々は更に、各々の前記誘
電体材料の前記第１の表面から前記第２の表面へ延長す
る穴の表面を実質的に覆う導電性材料を含むことを特徴
とする表面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無線送
受信機デュプレクサとしての構成を有する。
或いはまた、前記第１及び第２の誘電体材料の少なく
とも一方は、更に、前記少なくとも一方の誘電体材料の
前記第１の表面上に形成された前記少なくとも２つの導
電性共振器の内の一方の導電性共振器の第２の電極を含
むことを特徴とする表面実装誘電体ブロックフィルタを
用いた無線送受信機デュプレクサとしての構成を有す
る。
或いはまた、前記第１の電極及び前記第２の電極は更
にキャパシタを含むことを特徴とする表面実装誘電体ブ
ロックフィルタを用いた無線送受信機デュプレクサとし
ての構成を有する。
〔作用〕
誘電体ブロックフィルタ100がプリント回路基板上或
いは他の基板上において直接実装されることが強く望ま
れるため、入力用及び出力用容量性電極113及び115は、
所定の特性インピーダンスと所定の電気的な長さを有す
る伝送線路によって基板へ接続されるという点が本発明
の特徴の１つである。入出力接続のための伝送線路を具
備したこのような表面実装誘電体ブロックフィルタが第
４図Ａの斜視図において図示されている。本発明の望ま
しい実施例において、入力用容量性電極113は誘電体ブ
ロックフィルタ100の上部表面103上においてめっきプレ
ート電極付けを施された伝送線路401によって外部回路
へ接続されており、しかも入力相互接続端子403が配置
された側壁表面上へ延長して形成されている。同様に、
伝送線路405は、誘電体ブロックフィルタ100の側面上に
おいて出力用容量性電極115を出力相互接続端子407へ接
続している。
本発明の他の実施例は第４図Ｂに図示される通りであ
る。この実施例において、入力相互接続端子403′及び
伝送線路401′は出力相互接続端子407′及び関連した伝
送線路405′とともに誘電体ブロックフィルタ100の上部
表面103上において配置されている。入力相互接続端子4
03′及び出力相互接続端子407′は両方ともに誘電体ブ
ロックフィルタ100のエッジ（端部）に引き出されてお
り、従って誘電体ブロックフィルタ100が側壁面上にお
いてめっきを施される場合には、入力／出力相互接続端
子と基板との間の直接的な接続がなされうる。側面409
上において、適当な量の接地めっきプレート電極用の導
電性材料が入力相互接続端子403′と出力相互接続端子4
07′の端部（エッジ）近傍に隣接する領域から除去され
ている。このようにして、接地点への容量は最小化され
かつ回路短絡は防止されている。
更に別の本発明の実施例は第４図Ｃに図示される通り
である。入力伝送線路の特性インピーダンスが誘電体ブ
ロックフィルタ100の上部表面103上により近接して形成
されることが望まれるならば、上部表面電極411及び413
によって伝送線路401のどちらかの側面上において、接
地用めっきプレート電極が延長して形成されることがあ
りうる。同様に上部表面電極付けは出力伝送線路におい
て用いられてもよいが、第４図Ｃにおいては図示されて
いない。むしろ、共振器111の磁場への出力誘電性結合
が図示されている。この実施例において、相互接続端子
415が誘電体ブロックフィルタ100の側壁面上において配
置されており、かつ一方の終端では開放され、他方の終
端では接地めっきプレート電極へ接地されている伝送線
路417に沿う、所望の出力インピーダンスに依存する適
当な点へ接続されている。伝送線路417の位置と長さ
は、共振器111の磁場への最適結合が達成されるように
配置されている。同様の結合はフィルタ入力に対しても
用いられうる。
第４図Ａ及び第４図Ｂに図示した誘電体ブロックフィ
ルタ100に対する等価回路が第５図に図示されている。
第５図において図示された模式的な表現は、伝送線路40
1及び405が各々入力及び出力回路に付加接続されている
ということを除いて、第３図において図示される表現と
実質的に同等である。この誘電体ブロックフィルタ100
にはいくつかの利点がある。第１に、伝送線路401及び4
05の長さによって１つ以上の特性インピーダンスを使用
することによって誘電体ブロックフィルタの入力或いは
出力に接続された回路に対する誘電体ブロックフィルタ
の入力インピーダンス及び出力インピーダンスを整合化
することができる。第２に、信号を削除するために特別
の伝送線路の長さを必要とするような応用面において
は、伝送線路の実質的な部分は誘電体ブロックフィルタ
の表面上に含ませることができる。第３に、入力／出力
キャパシタ電極間の結合容量を確保しつつ接地点に対す
る低シャントキャパシタンスを実現することができる。
第４図Ｃに示した誘電体ブロックフィルタ100の入力
及び出力結合を示す等価回路図を第10図に示す。入力回
路は、第５図の入力回路と同様にモデル化して示す。出
力における誘電性結合はインピーダンス変換用の伝送線
路ZX及び分割されたインダクタ（LX,LZ）によってモデ
ル化して示されている。
〔実施例〕
望ましい実施例の１つにおいては、中心周波数888.5M
Hz、帯域幅33MHzの帯域通過フィルタが設計されてい
る。この帯域通過フィルタに対する入力及び出力インピ
ーダンスは85Ωであり、50Ωの電源及び50Ωの負荷に整
合化する必要がある。インピーダンス変換を達成するた
めに、888.5MNzにおいて65Ω〔（Z0 2)=(50)2+(85)2〕の
特性インピーダンスを有する1/4波長の伝送線路が、第
４図Ａにおいて図示されるように、誘電体ブロックフィ
ルタ100の上部表面及び側壁部表面上において電極付け
により形成されている。誘電体ブロックフィルタ100
は、セラミック材料を使用しており、このセラミック材
料は比誘電率として36及び経験的決定された実効的比誘
電率として9.4という特性を具備している。所望のイン
ピーダンス変換を達成するために、長さ2.0mmで線幅0.2
5mmの伝送線路を設計した。
誘電体ブロックフィルタ100の外部の伝送線路長を減
少するために、50Ωの伝送線路特性インピーダンスを用
いる実施例においては、幅0.56mmで長さ2.0mmの伝送線
路を、誘電体ブロックフィルタ100上に形成することで
容易に実現することができる。この例においては、伝送
線路401及び405の構成上特定の問題点が指摘されてい
る。マイクロストリップ或いはストリップライン伝送線
路の特性インピーダンスは典型的には導電性ストリップ
線路とその関係する接地面との間の幾何学的関係によっ
て容易に計算可能である。しかし、このような対称性は
本発明の伝送線路においては存在しない。実効的な接地
面を経験的に決定する必要がある。付加的な複雑さの要
因は、伝送線路401及び405の一部分は誘電体ブロックフ
ィルタ100の上部表面103上に配置され、他の部分は実装
基板に隣接して実装されているという点である。従っ
て、上部表面103部分は空気誘電体中に形成された電磁
界を受け、一方側壁表面部分は実装基板の誘電体中に形
成された電磁界を受ける。しかしながら、第一次近似と
して、誘電体ブロックフィルタ100の比誘電率が36に等
しい時には、実装基板の比誘電率は4.5に等しく、空気
の比誘電率は１に等しく、実装基板と空気との間の比誘
電率の差は誘電体ブロックフィルタ100の比誘電率に比
較して相当小さい。望ましい実施例としての誘電体ブロ
ックフィルタ100上の伝送線路に対しては、伝送線路長
上の実効的な比誘電率として9.4が用いられている。
実装基板601上に誘電体ブロックフィルタ100を実装し
た構成を第６図Ａ及び第６図Ｂに示す。第６図Ａにおい
ては、誘電体ブロックフィルタ100は実装基板601の上方
向に持ち上げられて描かれている。実装基板601は、導
電性表面603を具備する。導電性表面603上には誘電体ブ
ロックフィルタ100の接地用めっきプレート電極が電気
的に接触して配置されている。入力用実装パッド607と
出力用実装パッド609を接地電位の導電性表面603から電
気的に分離するために、絶縁性材料605の領域が実装基
板601上において形成されている。伝送線路611は入力用
実装パッド607へ接続されており、しかも実装基板601の
底部側表面上に形成されている。伝送線路611は、誘電
体ブロックフィルタ100の入力端子に結合される外部回
路に接続されている。同様に、出力用実装パッド609は
伝送線路613へ接続されており、更に、誘電体ブロック
フィルタ100の出力端子に結合される回路に接続されて
いる。従って、誘電体ブロックフィルタ100は第６図Ｂ
において図示されるように、実装基板601上に実装され
ている。
前述の如く、誘電体ブロックフィルタ100のいくつか
の応用面においては、その入力或いは出力結合特性上に
重要な要件が存在する。１つのこのような応用面は第７
図において図示されるように無線送受信機デュプレクサ
である。従来方式で動作するデュプレクサフィルタ700
は、送信機フィルタ703への独立の入力ポート702を介し
て、従来型の送信機701へ接続されている。更に、その
送信機フィルタ703は、長さＬ及び共通ポート708を有す
る伝送線路707を介してアンテナ705へ接続されている。
従来型の無線受信機709は、共通ポート708及び長さＬ′
を有し、受信機フィルタ713へ接続された伝送線路711を
介して、アンテナ705からの信号を受信している。受信
機フィルタ713の出力は、独立の出力ポート714を介し
て、受信機709へ接続されている。例えば、移動・携帯
無線電話装置の応用面においては送信機701及び受信機7
09は同時に動作しなければならないから、送信機701か
らのハイパワーの信号は受信機709によって受信される
一般的に微弱な信号から分離されることが必要である。
典型的には、送信機701及び受信機709は相対的にわずか
の周波数差によって互いに分離された周波数で動作して
いる。従って、送信機フィルタ703は送信機701が発生す
る周波数を通過させ、一方受信機709が受信するべく同
調する周波数を阻止するような特性を有する、送信機フ
ィルタ703及び受信機フィルタ713を構成することが可能
である。同様に、受信機フィルタ713は受信機709によっ
て受信されるべき周波数を通過するように同調され、一
方送信機701によって送信される周波数を阻止する。更
にまた、送信機フィルタ703は、送信機701によって発生
される周波数の高調波の周波数がアンテナ705から放射
されないように、これらの高調波成分を阻止するか或い
は完全に遮断するように設計されるとよい。また、受信
機フィルタ713は、スーパーヘテロダイン受信機によっ
てオンチャネル周波数（イメージ周波数）へ変換されう
る周波数を完全に遮断するように設計されていてもよい
し、また、受信機709が通常同調される周波数の高調波
成分を完全に遮断するべく設計されていてもよい。技術
的に非常に良く設計された送信機フィルタ703及び受信
機フィルタ713では各々のフィルタが同調される周波数
において、できるだけ低い反射係数（Γ）を具備するフ
ィルタを形成している。このことは、各々の伝送線路70
7及び711にインピーダンス整合することを示している。
従って、送信機フィルタ703の反射係数ΓＴは、送信周
波数においてはゼロ近傍になるように設計され、受信周
波数のような他の周波数においては、ゼロでない値とな
るように設計されている。同様に、受信機フィルタの反
射係数ΓＲは受信周波数においてゼロ近傍となるように
設計され、かつ送信周波数のような他の周波数において
は、ゼロでない値となるように設計されている。
ゼロでない反射係数を有効に利用するためには、伝送
線路707の長さＬは、受信周波数において1/4波長に設計
され、伝送線路711の長さＬ′は送信周波数において1/4
波長に設計されている。1/4波長伝送線路707及び711は
各々の反射係数を（各々受信及び送信周波数において通
常短絡回路となっているが）、デュプレクサフィルタ70
0の２重の接合点715において、（各々受信及び送信周波
数において）ほぼ開放回路へ変換している。このように
して、伝送線路707に沿って伝播するアンテナ705からの
受信機周波数エネルギーは送信機フィルタ703から反射
され、伝送線路711に沿って伝播する受信機周波数エネ
ルギーと同相で組み合わされて、２重の接合点715と受
信機709との間に最小挿入減衰量を与えている。同様
に、受信機フィルタ713から伝送線路711に沿って伝播す
る送信機エネルギーの反射エネルギーは、送信機フィル
タ703の入力と２重の接合点715との間の挿入減衰量が最
小値となるように、送信機フィルタ703から直接的に生
じてくるエネルギーと、２重の接合点715において、同
相で組み合わされている。
従って、もしも伝送線路707及び711の一部分か或いは
大部分が誘電体ブロックフィルタ100の表面上に配置さ
れて、送信機フィルタ703及び受信機フィルタ713を形成
するとしても、フィルタブロックが実装される実装基板
上には伝送線路の極く一部分しか配置される必要がない
ということがわかる。小型送受信機においては、立体的
な空間が非常に貴重なものであって、デュプレクサ伝送
線路の物理的なサイズの減少によって、より小さなサイ
ズの可能性が与えられる。フィルタブロック上に伝送線
路を実装することによって、他の部品に対して回路基板
上により広いスペースを与えることになる。誘電体ブロ
ックフィルタ上に実装された伝送線路に対する実効的な
誘電率は、回路基板上に実装された伝送線路に対する誘
電率よりも高いため、誘電体ブロックフィルタ上に実装
された伝送線路は、同じ電気長を有する回路基板上に実
装された伝送線路よりも、短くかつ幅も狭くてすむ。
単一の実装基板801上に２つの誘電体ブロックフィル
タを実装した本発明の実施例としての表面実装誘電体ブ
ロックフィルタを用いた無線送受信機デュプレクサを第
８図に示す。望ましい実施例においては、受信機709
は、実装基板801の底部表面上に配置され、かつ受信機
フィルタ713の１つの側面と上部表面上に配置された伝
送線路807へ接続されている伝送線路805を介して入力用
容量性電極803へ接続されている。誘電体ブロック受信
機フィルタ713の出力は、容量性電極809、伝送線路811
及び実装基板801の底部表面上に配置された伝送線路815
を介してアンテナ705へ接続されている。同様に、送信
機701は実装基板801の底部表面上に配置された伝送線路
817、伝送線路819及び入力用容量性電極821を介して、
送信機フィルタ703へ接続されている。送信機フィルタ7
03からの出力は、容量性電極823、伝送線路825及び実装
基板801の底部表面上に配置された伝送線路827を介し
て、アンテナ705へ結合されている。
第８図の表面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無
線送受信機デュプレクサの模式的な概略的回路図を第９
図に示す。受信機フィルタ713をアンテナ705へ結合する
伝送線路は、伝送線路811と伝送線路815（各々長さIR2
及び長さＮ′）を組み合わせた電気的な長さを有する。
送信機フィルタ703をアンテナ705へ結合する伝送線路
は、伝送線路825と伝送線路827（各々長さIT2及び長さ
Ｎ）を組み合わせた電気的な長さを有する。望ましい実
施例としての１つの構成において、デュプレクサの受信
機レッグにおける長さ（Ｌ′）はIR2＝2mm及びＮ′＝3
7.4mmである。デュプレクサの送信機レッグにおける長
さ（Ｌ）はIT2＝2mm及びＮ＝65.3mmである。
ここで要約すると、本発明では、入出力伝送線路を用
いた表面実装誘電体ブロックフィルタが図示されかつ記
載された。入力／出力結合用キャパシタ電極と接地点と
の間の寄生容量を減少させ、かつ改善された整合性を達
成するために、伝送線路が入力／出力結合用キャパシタ
電極と出力端子との間に配置されている。誘電体ブロッ
クフィルタを無線送受信機デュプレクサの一部分として
用いる時には、入力／出力用の伝送線路は、デュプレク
サ結合線路の重要な部分を構成する。
【図面の簡単な説明】
第１図は先行技術としての従来の誘電体ブロックフィル
タの斜視図である。 第２図は第１図に示した誘電体ブロックフィルタの共振
器を構成する１つの穴の断面構造図である。 第３図は第１図に示した誘電体ブロックフィルタに対す
る等価回路図である。 第４図A,第４図Ｂ及び第４図Ｃは本発明の実施例として
の表面実装誘電体ブロックフィルタの斜視図を示してい
る。 第５図は第４図Ａ及び第４図Ｂの表面実装誘電体ブロッ
クフィルタの等価回路図である。 第６図Ａ及び第６図Ｂは本発明の実施例としての表面実
装誘電体ブロックフィルタの斜視図であって、実装方法
を図示している。 第７図は先行技術としての従来の無線デュプレクサの模
式図である。 第８図は本発明の実施例としての表面実装誘電体ブロッ
クフィルタを用いた無線送受信機デュプレクサを示す。 第９図は第８図に示した無線送受信機デュプレクサの概
略的回路図である。 第10図は第４図Ｃに示した表面実装誘電体ブロックフィ
ルタの入力及び出力結合を示す等価回路図である。 100……誘電体ブロックフィルタ 103……上部表面 105,106,107,108,109,110及び111……共振器 113,803,821……入力用容量性電極 115……出力用容量性電極 201……中心共振型構造 203……導電性材料 205……めっきプレート電極 401,401′,405,405′,417,611,613,707,711,805,807,81
5,817,827……伝送線路 403,403′……入力相互接続端子 407,407′……出力相互接続端子 409……側面 411,413……上部表面電極 415……相互接続端子 601,801……実装基板 603……導電性表面 605……絶縁性材料 607……入力用実装パッド 609……出力用実装パッド 700……デュプレクサフィルタ 701……送信機 702……入力ポート 703……送信機フィルタ 705……アンテナ 708……共通ポート 709……受信機 713……受信機フィルタ 714……出力ポート 715……二重の接合点 809,823……容量性電極 811,819,825……伝送線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドユアン・カール・レイブ アメリカ合衆国イリノイ州60008，ロー リング・メドウズ，ミルストーン，2702 番 (56)参考文献 特開 昭62−23204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−114004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−500198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−136104（ＪＰ，Ａ)

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板の導電性表面上に直接実装された表面
    実装誘電体ブロックフィルタであって、 誘電体材料内に少なくとも２つの導電性共振器を具備
    し、前記導電性共振器は誘電体材料の第１の表面から第
    ２の表面へ延長して形成され、前記第２の表面及び前記
    誘電体材料の第３の表面の少なくとも一部分は、導電性
    材料で実質的に覆われている、誘電体材料と、 前記少なくとも２つの導電性共振器の内の一方の導電性
    共振器へ接続され、前記誘電体材料の前記第１の表面上
    に形成された第１の電極と、 基板の導電性表面上に直接接続され、前記誘電体材料の
    前記第３の表面上に形成された第１の端子とを具え、 前記誘電体材料の少なくとも１つの表面上に形成され、
    第１及び第２の終端を具備し、前記第１の終端において
    前記第１の電極へ接続され、前記第２の終端において前
    記第１の端子へ接続された第１伝送線路、を更に具える
    ことを特徴とする表面実装誘電体ブロックフィルタ。
  2. 【請求項２】前記少なくとも２つの導電性共振器の各々
    は、更に、前記誘電体材料の前記第１の表面から第２の
    表面へ延長する穴の表面を実質的に覆う導電性材料を含
    むことを特徴とする請求項１記載の表面実装誘電体ブロ
    ックフィルタ。
  3. 【請求項３】前記少なくとも２つの導電性共振器の内の
    一方の導電性共振器は、更に前記誘電体材料の前記第１
    の表面上に形成された第２の電極を有することを特徴と
    する請求項１記載の表面実装誘電体ブロックフィルタ。
  4. 【請求項４】前記第１の電極及び前記第２の電極は更に
    キャパシタを構成することを特徴とする請求項３記載の
    表面実装誘電体ブロックフィルタ。
  5. 【請求項５】前記少なくとも２つの導電性共振器の内の
    一方の導電性共振器へ接続され、前記誘電体材料の前記
    第１の表面上に形成された第３の電極を具えることを特
    徴とする請求項１記載の表面実装誘電体ブロックフィル
    タ。
  6. 【請求項６】基板の導電性表面上に直接接続され、前記
    誘電体材料の前記第３の表面上に形成された第２の端子
    を更に具えることを特徴とする請求項５記載の表面実装
    誘電体ブロックフィルタ。
  7. 【請求項７】前記誘電体材料の少なくとも一方の表面上
    において形成され、第１及び第２の終端を具備し、前記
    第１の終端において前記第３の電極へ接続されかつ前記
    第２の終端において前記第２の端子へ接続された第２の
    伝送線路を更に具えたことを特徴とする請求項６記載の
    表面実装誘電体ブロックフィルタ。
  8. 【請求項８】前記基板の導電性表面は、更に、前記第１
    の端子が直接接続された基板伝送線路を形成するパター
    ンを含むことを特徴とする請求項１記載の表面実装誘電
    体ブロックフィルタ。
  9. 【請求項９】前記誘電体材料の前記第３の表面の少なく
    とも一部分を覆う前記導電性材料は直接基板の導電性表
    面に接続されることを特徴とする請求項１記載の表面実
    装誘電体ブロックフィルタ。
  10. 【請求項１０】基板の導電性表面上に直接実装された表
    面実装誘電体ブロックフィルタであって、 誘電体材料内に少なくとも２つの導電性共振器を具え、
    前記誘電体材料の上部表面から下部表面へ延長し、前記
    下部表面及び少なくとも第１、第２及び第３の側面は実
    質的に導電性材料で覆われた並列パイプ型誘電体材料ブ
    ロックと、 前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの第４の側面上に
    おいて、基板の導電性表面へ直接接続された第１の端子
    とを具え、 前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの第４の側面上に
    形成された伝送線路は前記２つの導電性共振器の内の少
    なくとも一方の導電性共振器へ接続され、かつ前記伝送
    線路は第１及び第２の終端を具備し、前記第１の終端に
    おいて前記導電性材料へ接続され、かつ少なくとも前記
    第１の終端と前記第２の終端の間において前記第１の端
    子へ接続されたことを特徴とする表面実装誘電体ブロッ
    クフィルタ。
  11. 【請求項１１】前記少なくとも２つの導電性共振器の各
    々は更に、前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの誘電
    体材料の前記上部表面から前記下部表面へ延長する穴の
    表面を実質的に覆う導電性材料を含むことを特徴とする
    請求項10記載の表面実装誘電体ブロックフィルタ。
  12. 【請求項１２】前記少なくとも２つの導電性共振器の内
    の一方の導電性共振器が、更に、前記並列パイプ型誘電
    体材料ブロックの前記上部表面上に形成された第２の電
    極を含むことを特徴とする請求項10記載の表面実装誘電
    体ブロックフィルタ。
  13. 【請求項１３】基板の導電性表面は、更に、前記第１の
    端子が直接接続された基板伝送線路を形成するパターン
    を含むことを特徴とする請求項10記載の表面実装誘電体
    ブロックフィルタ。
  14. 【請求項１４】前記並列パイプ型誘電体材料ブロックの
    前記表面の少なくとも一部分を覆う前記導電性材料は直
    接基板の導電性表面に接続されたことを特徴とする請求
    項10記載の表面実装誘電体ブロックフィルタ。
  15. 【請求項１５】表面実装誘電体ブロックフィルタを用い
    た無線送受信機デュプレクサであって、送信機フィルタ
    及び受信機フィルタをアンテナへ接続する送信機伝送線
    路及び受信機伝送線路を有する基板と、 （ａ）送信機フィルタとして同調され、前記第１の誘電
    体材料内に形成され、かつ前記第１の誘電体材料の第１
    の表面から第２の表面へ延長して形成され、前記第１の
    誘電体材料の前記第２の表面と少なくとも第３の表面の
    一部分において、導電性材料で実質的に覆われている、
    少なくとも２つの導電性共振器と、 （ｂ）前記少なくとも２つの導電性共振器の内の一方の
    導電性共振器へ結合され、前記第１の誘電体材料の前記
    第１の表面上に形成された第１の電極とから構成された
    前記第１の誘電体材料と、 （ｃ）受信機フィルタとして同調され、前記第２の誘電
    体材料中に形成され、前記第２の誘電体材料の第１の表
    面から第２の表面へ延長され、前記第２の誘電体材料の
    前記第２の表面及び第３の表面の少なくとも一部分は、
    実質的に導電性材料で覆われている、少なくとも２つの
    導電性共振器と、 （ｄ）前記少なくとも２つの導電性共振器の内の一方の
    導電性共振器へ接続され、前記第２の誘電体材料の前記
    第１の表面上に形成された第１の電極とから構成された
    前記第２の誘電体材料とを含み、 前記第１の誘電体材料は、更に、 （ｅ）前記送信機伝送線路へ直接接続され、前記第１の
    誘電体材料の前記第３の表面上に形成された第１の端子
    と、 （ｆ）前記第１の誘電体材料の少なくとも一方の表面上
    に形成され、第１及び第２の終端を具備し、前記第１の
    終端において前記第１の電極へ接続されかつ前記第２の
    終端において、前記第１の端子へ接続された第１の伝送
    線路とを含み、しかも、 前記第２の誘電体材料は、更に、 （ｇ）前記第２の誘電体材料の前記第３の表面上に形成
    され、前記受信機伝送線路へ直接接続された第１の端子
    と、 （ｈ）前記第２の誘電体材料の少なくとも一方の表面上
    に形成され、第１及び第２の終端を具備し、前記第１の
    終端において前記第１の電極へ接続され前記第２の終端
    において前記第１の端子へ接続された第２の伝送線路と
    を含む表面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無線送
    受信機デュプレクサ。
  16. 【請求項１６】前記誘電体材料の各々において前記少な
    くとも２つの導電性共振器の各々は更に、各々の前記誘
    電体材料の前記第１の表面から前記第２の表面へ延長す
    る穴の表面を実質的に覆う導電性材料を含むことを特徴
    とする請求項15記載の表面実装誘電体ブロックフィルタ
    を用いた無線送受信機デュプレクサ。
  17. 【請求項１７】前記第１及び第２の誘電体材料の少なく
    とも一方は、更に、前記少なくとも一方の誘電体材料の
    前記第１の表面上に形成された前記少なくとも２つの導
    電性共振器の内の一方の導電性共振器の第２の電極を含
    むことを特徴とする請求項15記載の表面実装誘電体ブロ
    ックフィルタを用いた無線送受信機デュプレクサ。
  18. 【請求項１８】前記第１の電極及び前記第２の電極は更
    にキャパシタを含むことを特徴とする請求項17記載の表
    面実装誘電体ブロックフィルタを用いた無線送受信機デ
    ュプレクサ。
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