JP2666092B2 - Dielectric filter - Google Patents

Dielectric filter

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JP2666092B2
JP2666092B2 JP2134490A JP13449090A JP2666092B2 JP 2666092 B2 JP2666092 B2 JP 2666092B2 JP 2134490 A JP2134490 A JP 2134490A JP 13449090 A JP13449090 A JP 13449090A JP 2666092 B2 JP2666092 B2 JP 2666092B2
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dielectric
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dielectric filter
band
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久夫 佐藤
照登 菅野
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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、主としてマイクロ波帯域で用いる誘電体フ
ィルタに関する。更に詳しく述べると、複数のコイルと
コンデンサからなる低域通過フィルタ部と、一体型のλ
/4型誘電体共振器による帯域阻止フィルタ部とを組み合
わせた誘電体フィルタに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dielectric filter mainly used in a microwave band. More specifically, a low-pass filter section including a plurality of coils and a capacitor, and an integrated λ
The present invention relates to a dielectric filter in which a band rejection filter unit using a / 4-type dielectric resonator is combined.

このフィルタは、例えば移動体通信などの分野で有用
である。
This filter is useful in the field of mobile communication, for example.

[従来の技術] 誘電体フィルタに関する従来技術の一つとして、直方
体状の誘電体ブロックに複数の共振子穴と結合子穴とを
交互に設け、共振子穴が開口している面の一方(開放
面)を除く誘電体ブロックの全外表面と共振子穴の内壁
面に導体膜を設けた構造がある。
[Prior Art] As one of the prior arts related to a dielectric filter, a plurality of resonator holes and connector holes are alternately provided in a rectangular parallelepiped dielectric block, and one of the surfaces where the resonator holes are open ( There is a structure in which a conductor film is provided on the entire outer surface of the dielectric block except the open surface) and the inner wall surface of the resonator hole.

このフィルタでは各共振子穴がそれぞれ一個一個の共
振素子に対応し、共振子穴の高さの4倍の共振波長をを
持つ。そして共振素子間は結合子穴によって結合し、帯
域通過フィルタとして機能する。
In this filter, each resonator hole corresponds to one resonance element, and has a resonance wavelength four times the height of the resonator hole. Then, the resonance elements are coupled by a connector hole and function as a band-pass filter.

移動体マイクロ波通信では、中心共振周波数の異なる
帯域通過フィルタを送信用と受信用に用いる。送信フィ
ルタは、送信帯域に中心共振周波数をもち挿入損失が少
なく、それから僅かにずれた受信帯域では大きな減衰量
をもつ特性を呈する。逆に受信フィルタは、受信帯域に
中心共振周波数をもち挿入損失が少なく、それから僅か
にずれた送信帯域では大きな減衰量をもつ特性を呈す
る。両者を組み合わせることでアンテナを共用できる。
In mobile microwave communication, bandpass filters having different center resonance frequencies are used for transmission and reception. The transmission filter has a characteristic having a center resonance frequency in a transmission band, a small insertion loss, and a large amount of attenuation in a reception band slightly deviated therefrom. Conversely, the reception filter has a characteristic that has a center resonance frequency in a reception band, has a small insertion loss, and has a large amount of attenuation in a transmission band slightly deviated therefrom. The antenna can be shared by combining both.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような一体型多段構造の帯域通過フィルタで
は、減衰特性を向上させるには段数(共振子穴の数)を
増加する必要がある。しかし段数を増加するとフィルタ
の挿入損失が悪化するし大型化する欠点が生じる。
[Problem to be Solved by the Invention] In the bandpass filter having the integrated multi-stage structure as described above, it is necessary to increase the number of stages (the number of resonator holes) in order to improve the attenuation characteristics. However, when the number of stages is increased, the insertion loss of the filter is deteriorated and the size of the filter is increased.

またλ/4型では、基本波モード(基本波中心周波数
f0)で共振する他、基本波の奇数倍の高調波でも共振し
スプリアスが生じる。特に3f0(基本波f0の3倍高調
波)のスプリアスは最も大きく、これが問題となる。
For the λ / 4 type, the fundamental mode (fundamental center frequency
In addition to resonating at f 0 ), spurious resonance also occurs at harmonics that are odd multiples of the fundamental wave. In particular, the spurious of 3f 0 (the third harmonic of the fundamental wave f 0 ) is the largest, and this is a problem.

そこで挿入損失の増加を防ぎ、3f0スプリアスを低減
するために、3f0以上の高周波域をカットする低域通過
フィルタを別に付加することもある。その場合は別個の
低域通過フィルタと帯域通過フィルタとを直列に接続し
て送信フィルタを構成する。このため更に大型化する欠
点が生じる。
Therefore preventing the increase of insertion loss, in order to reduce the 3f 0 spurious, sometimes separately adding the low-pass filter for cutting the 3f 0 or more high-frequency region. In that case, a separate low-pass filter and a band-pass filter are connected in series to form a transmission filter. For this reason, there is a disadvantage that the size is further increased.

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、小型で且つ低損失であり、3f0のスプリアス応答を
改善し、減衰特性も十分大きく取れるような新しい構造
の誘電体フィルタを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the shortcomings of the prior art as described above, a low-loss small, to improve the spurious response of 3f 0, the dielectric filter of new structures such as attenuation characteristics taken sufficiently large To provide.

[課題を解決するための手段] 本発明では複数の共振子穴を有する1/4波長型の一体
型誘電体同軸共振器を用いる。即ち共振器は、直方体状
の誘電体ブロックの長手方向に複数の共振子穴を並設
し、それら共振子穴が開口している面の一方を開放面と
して、該開放面を除く外表面のほぼ全体にアース電極を
形成すると共に、各共振子穴の内壁面に内導体を形成し
た構造である。そしてこの共振器の外面アース電極の各
共振子穴に対応し且つ短絡端近傍の位置にそれぞれ無電
極部を形成し、各無電極部内にアース電極から離隔して
結合コンデンサを取り付ける。これによって前記コイル
と前記コンデンサによる低域通過フィルタ部と、各共振
素子等による帯域阻止フィルタ部とが結合した構成にな
る。
Means for Solving the Problems In the present invention, a quarter-wave integral dielectric coaxial resonator having a plurality of resonator holes is used. That is, the resonator has a plurality of resonator holes arranged side by side in the longitudinal direction of the rectangular parallelepiped dielectric block, and one of the surfaces on which the resonator holes are opened is defined as an open surface. In this structure, a ground electrode is formed almost entirely, and an inner conductor is formed on the inner wall surface of each resonator hole. An electrodeless portion is formed at a position corresponding to each resonator hole of the outer surface earth electrode of the resonator and near the short-circuit end, and a coupling capacitor is mounted in each electrodeless portion at a distance from the earth electrode. As a result, a low-pass filter unit including the coil and the capacitor and a band rejection filter unit including the respective resonance elements are combined.

ここで低域通過フィルタ部は、そのカットオフ周波数
を帯域阻止フィルタ部の阻止帯域よりも若干高く設定す
る。
Here, the low-pass filter section sets the cutoff frequency to be slightly higher than the stop band of the band-stop filter section.

誘電体共振器の各共振素子の周波数調整は、共振子穴
の開放端に集中定数コンデンサを搭載することで行なえ
る。また誘電体共振器の開放面を利用して、コンデンサ
・パターンを設けたり、周波数調整用コンデンサと側面
アース電極との間をコイルで接続することによって、サ
セプタンス補正を行うことができる。
The frequency adjustment of each resonance element of the dielectric resonator can be performed by mounting a lumped constant capacitor at the open end of the resonator hole. In addition, susceptance correction can be performed by providing a capacitor pattern using the open surface of the dielectric resonator, or by connecting a coil between the frequency adjusting capacitor and the side surface ground electrode.

[作用] 共振子穴によるλ/4型の共振素子とその近傍に位置す
るコンデンサとの組み合わせが帯域阻止フィルタ部を構
成し、それによって所定の周波数帯域で大きな減衰を得
る。例えば送信フィルタの場合、その阻止帯域(大きな
減衰が得られる周波数帯域)を受信帯域に設定し、逆に
受信フィルタの場合には、阻止帯域を送信帯域に設定す
る。
[Operation] A combination of a λ / 4 type resonance element formed by a resonator hole and a capacitor located in the vicinity thereof constitutes a band rejection filter unit, thereby obtaining a large attenuation in a predetermined frequency band. For example, in the case of a transmission filter, the stop band (a frequency band in which a large attenuation is obtained) is set as a reception band, and in the case of a reception filter, the stop band is set as a transmission band.

誘電体共振器としてλ/4型を使用すると、その基本波
中心周波数f0の奇数倍の周波数帯域にスプリアスが現れ
る。前述のように特に3f0のスプリアスが大きい。本発
明ではコイルとコンデンサとの組み合わせからなる低域
通過フィルタ部により、その3f0スプリアスが低減す
る。
When a λ / 4 type is used as a dielectric resonator, spurious components appear in a frequency band that is an odd multiple of the fundamental frequency f 0 . As described above, the spurious of 3f 0 is particularly large. The low pass filter consisting of a coil and a capacitor in the present invention, the 3f 0 spurious is reduced.

またコンデンサ・パターンや集中定数コンデンサ/コ
イルによってサセプタンスを補正すると、帯域内のフィ
ルタ特性が少し変化し帯域阻止フィルタ部の減衰特性の
エッジ部がより急峻になる。
When the susceptance is corrected by a capacitor pattern or a lumped-constant capacitor / coil, the filter characteristics in the band slightly change, and the edge of the attenuation characteristic of the band rejection filter becomes steeper.

[実施例] 第1図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施例を示
す分解斜視図である。λ/4の一体型誘電体共振器10は、
直方体状の誘電体ブロック(例えばチタン酸バリウム等
の焼結体)12からなる。その長手方向に4個の共振子穴
14を一定間隔で並設し、それら共振子穴14が開口してい
る面の一方(ここでは上面)を開放面として、該開放面
を除く外表面(4側面及び底面)のほぼ全体にアース電
極16を形成すると共に、共振子穴14の内壁面に内導体を
形成する。アース電極16及び内導体は、例えば銀ペース
ト等の焼付けで形成する極く薄い導電材料の層である。
但し、アース電極16の各共振子穴14に対応し且つ短絡端
側の位置(近傍位置)に無電極部20を残しておく。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of the dielectric filter according to the present invention. The integrated dielectric resonator 10 of λ / 4 is
A rectangular parallelepiped dielectric block (for example, a sintered body such as barium titanate) 12 is formed. Four resonator holes in its longitudinal direction
14 are arranged side by side at regular intervals, and one of the surfaces (the upper surface in this case) in which the resonator holes 14 are opened is set as an open surface, and almost all of the outer surfaces (4 side surfaces and the bottom surface) except the open surface are grounded. The electrode 16 is formed, and an inner conductor is formed on the inner wall surface of the resonator hole 14. The ground electrode 16 and the inner conductor are extremely thin conductive material layers formed by baking silver paste or the like, for example.
However, the non-electrode portion 20 is left at a position (nearby position) corresponding to each resonator hole 14 of the ground electrode 16 and on the short-circuit end side.

その無電極部20の内側に、アース電極16と導通しない
ように結合コンデンサ22を取り付け、各結合コンデンサ
22の間、及び結合コンデンサ22と入出力端子24との間を
コイル26で接続する。結合コンデンサ22は直接接着して
もよいし、無電極部22内に島状電極を形成してそれに半
田付けしてもよい。
A coupling capacitor 22 is attached inside the non-electrode portion 20 so as not to be electrically connected to the ground electrode 16.
A coil 26 connects between the capacitors 22 and between the coupling capacitor 22 and the input / output terminal 24. The coupling capacitor 22 may be directly bonded, or an island-shaped electrode may be formed in the electrodeless portion 22 and soldered thereto.

本実施例では更に共振子穴14の開放端に周波数調整用
コンデンサ28を搭載接続する。開放端にリベット状の接
続端子を取り付け、それに載せて半田付けしてもよい
し、開放端の周りに電極を付加し、その上に載せて半田
付けしたり、電極を塗布した上に載せて同時焼付けで接
続してもよい。
In this embodiment, a frequency adjusting capacitor 28 is mounted and connected to the open end of the resonator hole 14. A rivet-shaped connection terminal may be attached to the open end and placed on it and soldered, or an electrode may be added around the open end and placed on it and soldered, or placed on the electrode coated You may connect by simultaneous baking.

5個のコイル26と、結合コンデンサ22及び結合コンデ
ンサと共振子穴の内導体との対向部分による容量により
低域通過フィルタ部が構成され、4個の各共振子穴12に
対応する共振素子と前記容量の組み合わせとにより帯域
阻止フィルタ部が構成される。
A low-pass filter section is formed by the capacitance of the five coils 26, the coupling capacitor 22, and the opposing portions of the coupling capacitor and the inner conductor of the resonator hole, and the resonance elements corresponding to each of the four resonator holes 12 A band rejection filter unit is configured by the combination of the capacitors.

第1図に示す誘電体フィルタの等価回路を第2図に示
す。L1,…,L5はコイル26のインダクタンスであり、L6,
…,L9は各共振素子の等価インダクタンスを表してい
る。C1,…,C4は結合コンデンサ22及びその近傍の誘電体
による容量と共振素子の等価容量等を合わせたものであ
る。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the dielectric filter shown in FIG. L 1 ,..., L 5 are the inductances of the coil 26, L 6 ,
..., L 9 represents the equivalent inductance of the resonant element. C 1 ,..., C 4 are the sum of the capacitance of the coupling capacitor 22 and the dielectric near the coupling capacitor 22 and the equivalent capacitance of the resonance element.

この構造の誘電体フィルタでは挿入損失が極めて小さ
くなり、また所定の周波数帯域で十分大きな減衰量が得
られる。これを送信フィルタとして用いる時は、阻止帯
域(減衰量の大きな領域)が受信帯域となる。受信帯域
より僅かに低域側にずれた送信帯域は減衰が極めて少な
い(挿入損失が非常に小さい)。これらは帯域阻止フィ
ルタ部の特性による。それよりも高域側は低域通過フィ
ルタ部の効果が効いている領域となる。
In the dielectric filter having this structure, the insertion loss is extremely small, and a sufficiently large attenuation is obtained in a predetermined frequency band. When this is used as a transmission filter, a stop band (a region with a large amount of attenuation) becomes a reception band. The transmission band shifted slightly lower than the reception band has very little attenuation (very low insertion loss). These depend on the characteristics of the band rejection filter unit. The higher band side is a region where the effect of the low-pass filter section is effective.

中心共振周波数の異なる上記のような誘電体フィルタ
を2個使用し、一方を送信フィルタ、他方を受信フィル
タとして組み合わせることにより自動車電話等で用いる
アンテナ共用器を構成できる。
By using two dielectric filters having different center resonance frequencies as described above and combining one of them as a transmission filter and the other as a reception filter, an antenna duplexer used in a car phone or the like can be configured.

第3図〜第6図は本発明の他の実施例を示している。
基本的な構成は第1図の場合と同様であるから、共通す
る部分には同一符号を付し、それらについての説明は省
略する。第3図では誘電体ブロック30として、その両端
に溝32を形成した構造にする。その溝32内に無電極部20
を形成し、結合コンデンサ22を取り付け、コイル26で接
続する。つまり結合コンデンサ22やコイル26を前記溝32
内に納めて小型化すると共に、それらの部品を保護す
る。そして誘電体ブロック30の開放面に金属カバー34を
被せてアースをとる。これによってフィルタ特性は安定
する。
3 to 6 show another embodiment of the present invention.
Since the basic configuration is the same as that of FIG. 1, the same reference numerals are given to the common parts, and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, the dielectric block 30 has a structure in which grooves 32 are formed at both ends. The electrodeless part 20 is set in the groove 32.
Are formed, the coupling capacitor 22 is attached, and the connection is made by the coil 26. That is, the coupling capacitor 22 and the coil 26 are
It is housed inside to reduce the size and protect those parts. Then, the metal cover 34 is put on the open surface of the dielectric block 30 to be grounded. This stabilizes the filter characteristics.

第4図は誘電体共振器10の開放面の共振子穴開放端近
傍と側面アース電極16間にサセプタンス補正用導体パタ
ーン36を形成した例である。また第5図は周波数調整用
コンデンサ28と側面アース電極16との間にサセプタンス
補正用コイル38を接続した例である。誘電体ブロックの
下部に狭い段差部を設け、そこに結合コンデンサ22とコ
イル26を収納する。両端部に入出力接続用の島状パター
ン40を形成し、基板のストリップライン42に接続できる
ようにしてある。
FIG. 4 shows an example in which a conductor pattern 36 for susceptance correction is formed between the vicinity of the open end of the resonator hole on the open surface of the dielectric resonator 10 and the side earth electrode 16. FIG. 5 shows an example in which a susceptance correction coil 38 is connected between the frequency adjusting capacitor 28 and the side surface earth electrode 16. A narrow step is provided below the dielectric block, and the coupling capacitor 22 and the coil 26 are housed therein. An island pattern 40 for input / output connection is formed at both ends, so that it can be connected to a strip line 42 of the substrate.

第6図は誘電体共振器10の短絡面に無電極部20を形成
し、その中に結合コンデンサ22を取り付けコイル26で結
線した例である。
FIG. 6 shows an example in which a non-electrode portion 20 is formed on the short-circuit surface of the dielectric resonator 10, and a coupling capacitor 22 is mounted therein and connected by a coil 26.

上記の実施例はいずれも4個の共振子穴を有する例で
あるが、共振子穴の形成個数は4個に限定されるもので
はない。
The above embodiments are all examples having four resonator holes, but the number of resonator holes formed is not limited to four.

[発明の効果] 本発明は上記のように所望の減衰が欲しい周波数帯域
に帯域阻止フィルタ部を設けているから、少数の共振子
穴の誘電体共振器でも十分大きな減衰量が得られる。ま
た低域通過フィルタ部によって3f0のスプリアスを抑制
でき、全体としてフィルタ特性は向上する。
[Effect of the Invention] In the present invention, as described above, the band rejection filter section is provided in the frequency band where desired attenuation is desired, so that a sufficiently large attenuation can be obtained even with a dielectric resonator having a small number of resonator holes. Also it is possible to suppress spurious 3f 0 by the low-pass filter, the filter characteristic as a whole is improved.

更に本発明は帯域阻止フィルタ部と低域通過フィルタ
部との結合であり、且つ帯域阻止フィルタ部の共振子穴
の数を少なくできるため挿入損失が小さく、且つ小型化
できる。
Further, the present invention is a coupling between the band rejection filter unit and the low-pass filter unit, and the number of resonator holes in the band rejection filter unit can be reduced, so that the insertion loss can be reduced and the size can be reduced.

サセプタンス補正用パターンやコイルを設けると、帯
域内のフィルタ特性を変え、減衰特性を急峻にできる。
また誘電体ブロックに段差や溝など凹部を設けて結合コ
ンデンサやコイルを収納すると、それらを保護でき小型
化の面でも有利である。
When a susceptance correction pattern or coil is provided, the filter characteristics in the band can be changed, and the attenuation characteristics can be sharpened.
Further, if a coupling capacitor or a coil is housed by providing a concave portion such as a step or a groove in the dielectric block, they can be protected, which is advantageous in terms of miniaturization.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施例を示す
分解斜視図、第2図は誘電体フィルタの等価回路図、第
3図、第4図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の他の
実施例を示す斜視図である。 10……誘電体共振器、12……誘電体ブロック、14……共
振子穴、16……アース電極、20……無電極部、22……結
合コンデンサ、26……コイル、28……周波数調整用コン
デンサ、36……サセプタンス補正用パターン、36……サ
セプタンス補正用コイル。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a dielectric filter according to the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the dielectric filter, and FIGS. 3, 4, 5, and 6 are respectively It is a perspective view showing other examples of the present invention. 10 Dielectric resonator, 12 Dielectric block, 14 Resonator hole, 16 Earth electrode, 20 Electrodeless part, 22 Coupling capacitor, 26 Coil, 28 Frequency Adjustment capacitor, 36: Susceptance correction pattern, 36: Susceptance correction coil.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】直方体状の誘電体ブロックの長手方向に複
数の共振子穴を並設し、それら共振子穴が開口している
面の一方を開放面として、該開放面を除く外表面のほぼ
全体にアース電極を形成すると共に、各共振子穴の内壁
面に内導体を形成した1/4波長型の一体型誘電体同軸共
振器を用い、その外面アース電極の各共振子穴に対応し
且つ短絡端近傍の位置にそれぞれ無電極部を形成し、各
無電極部の内側にアース電極から離隔した結合コンデン
サを取り付け、該結合コンデンサ間をコイルで接続した
誘電体フィルタ。
A plurality of resonator holes are juxtaposed in the longitudinal direction of a rectangular parallelepiped dielectric block, and one of the surfaces on which the resonator holes are opened is defined as an open surface. Almost all the ground electrodes are formed, and a 1/4 wavelength integrated dielectric coaxial resonator with an inner conductor formed on the inner wall surface of each resonator hole is used, corresponding to each resonator hole of the outer ground electrode A dielectric filter in which electrodeless portions are formed at positions near the short-circuited ends, coupling capacitors separated from the ground electrode are mounted inside each electrodeless portion, and the coupling capacitors are connected by coils.
【請求項2】誘電体共振器の側面の短絡端近傍に凹部を
形成し、該凹部に無電極部を形成し、結合コンデンサと
コイルを配置した請求項1記載の誘電体フィルタ。
2. The dielectric filter according to claim 1, wherein a concave portion is formed near the short-circuit end on the side surface of the dielectric resonator, an electrodeless portion is formed in the concave portion, and a coupling capacitor and a coil are arranged.
【請求項3】誘電体共振器の開放面の共振子穴開放端に
周波数調整用コンデンサを搭載した請求項1又は2記載
の誘電体フィルタ。
3. The dielectric filter according to claim 1, wherein a frequency adjusting capacitor is mounted on an open end of the resonator hole on an open surface of the dielectric resonator.
【請求項4】誘電体共振器の開放面の共振子穴開放端近
傍と側面アース電極間にサセプタンス補正用導体パター
ンを形成した請求項3記載の誘電体フィルタ。
4. The dielectric filter according to claim 3, wherein a conductor pattern for susceptance correction is formed between the vicinity of the open end of the resonator hole on the open surface of the dielectric resonator and the side earth electrode.
【請求項5】周波数調整用コンデンサと側面アース電極
との間にサセプタンス補正用コイルを接続した請求項3
記載の誘電体フィルタ。
5. A susceptance correcting coil is connected between a frequency adjusting capacitor and a side ground electrode.
The dielectric filter as described in the above.
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