JP2906828B2 - 面実装型誘電体フィルタ - Google Patents

面実装型誘電体フィルタ

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JP2906828B2
JP2906828B2 JP4132140A JP13214092A JP2906828B2 JP 2906828 B2 JP2906828 B2 JP 2906828B2 JP 4132140 A JP4132140 A JP 4132140A JP 13214092 A JP13214092 A JP 13214092A JP 2906828 B2 JP2906828 B2 JP 2906828B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯で用いられる面
実装型誘電体フィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車電話や携帯電話,コードレ
ス電話などの移動通信機器に、誘電体フィルタが使用さ
れているが、移動通信機器の小型化、高性能化に伴い、
移動通信機器の他の部品が実装プリント基板の表面から
実装可能なチップ部品に超小型化されるのに伴い、誘電
体フィルタも小型で面実装可能なものが要求され開発さ
れている。
【0003】以下に従来の面実装型誘電体フィルタにつ
いて説明する。図6(a)は従来の面実装型誘電体フィ
ルタの斜視図であり、図6(b)はそのC−C線の断面
図である。
【0004】1はセラミック等の誘電体材料で作製され
た直方体状の誘電体ブロックで、誘電体ブロック1には
貫通孔1a,1bが設けられている。2は誘電体ブロッ
ク1の外周部に形成された外導体、3a,3bは貫通孔
1a,1bに形成された内導体、4は外導体2と内導体
3a,3bを連結する連結導体、6,7は誘電体ブロッ
ク1の外周部に凹部を形成し、そこに前記内導体3a,
3bと対向して入出力導体8,9を形成し、入出力導体
8,9に入出力ピン10a,10bをハンダ付け又はロ
ウ付け等で電気的、機械的に接続している。1cは段間
結合用貫通孔である。
【0005】以上のように構成された従来の面実装型誘
電体フィルタについて、以下そのプリント基板への実装
方法について説明する。
【0006】図7(a)は従来の面実装型誘電体フィル
タをプリント基板へ実装した状態を示す要部斜視図であ
り、図7(b)はそのD−D線の要部断面図である。
【0007】プリント基板13上の貫通孔14,15に
金属ケース12に挿着された面実装型誘電体フィルタの
入出力ピン10a,10bを挿入し、ハンダ付け等によ
りプリント基板13上の入出力線と接続する。また、各
共振子ユニットの共振周波数は誘電体ブロックの開放端
側の外導体及び誘電体を削ることにより調整している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、次のような問題点があった。 (1)内導体の形状が円筒状であるため、対向する外導
体の導体部分との容量が小さくなり、入出力結合度が大
きいフィルタの場合は、導体間距離を小さくし容量を大
きくしなければならず、その結果外導体部に凹部を形成
する必要があった。しかしながら凹部を形成すること
は、誘電体ブロックの形状を複雑にし、多大の生産工数
を要する。更に、広帯域のフィルタの場合、入出力結合
度をより大きくする必要があり円筒状の内導体では、大
きな結合容量がとれず実現することができなかった。 (2)共振子ユニットの開放端側が、プリント基板の実
装面側にあるために、直接プリント基板に実装すると共
振子ユニットの共振周波数が変化して所定のフィルタ特
性を得ることができない。そこで、プリント基板とは距
離をおいて実装せねばならず、そのため金属ケースと、
プリント基板上の入出力線と面実装型誘電体ブロックの
外導体部分との接続のために入出力ピンを必要としてい
た。しかしながら、距離をおく分、高さ方向が実際の面
実装型誘電体ブロックよりも大きくなり、また、幅方向
では、金属ケースの大きさ分だけ幅を要すようになる。
更に、入出力ピンを同軸状に付設することは不可能なの
で入出力ピンが偏設されその結果インピーダンスを著し
く劣化させる。更に、周波数が高くなると、インダクタ
ンス成分の影響により、更にフィルタ特性を劣化させて
いた。 (3)フィルタの所期の特性を得るために各共振子ユニ
ットの周波数を調整しているが、共振子ユニットの開放
端側がプリント基板の実装面側にあるために、周波数調
整作業が困難で、その結果調整作業に多大の作業工数を
要していた。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、簡単な構造で大きな入出力結合度が得られその結果
広帯域なフィルタを実現できるとともに、プリント基板
に直接面実装できる上、周波数の調整作業が著しく軽減
された高品質で低原価で量産性に優れた面実装型誘電体
フィルタを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の面実装型誘電体フィルタは、内導体の形状を
角筒状とし、入出力共振子ユニットの開放端側外導体部
に、前記内導体と対向して、外導体から独立した入出力
導体を設け、内導体と前記入出力導体間との容量で、入
出力結合を行うとともに、さらに前記入出力導体とプリ
ント基板の入出力線とを、直接ハンダ等で接続すること
により、面実装が可能な構造となっている。
【0011】具体的には次の構成からなる。請求項1に
記載の面実装型誘電体フィルタは、誘電体ブロックに形
成された複数の貫通孔内に内導体を、外部に外導体を、
また内導体と外導体を短絡する短絡導体とを備えてお
り、内導体の形状を断面長方形状とし、貫通孔及び内導
体の双方に対向するように外導体の開放端側部位に入出
力導体を独立して誘電体ブロック上に設けるとともに、
入出力導体間に外導体の一部を配置した。
【0012】請求項2の面実装型誘電体フィルタは、請
求項1において、貫通孔に段差部を設けるとともに、前
記貫通孔の開放端側の断面形状を方形状とするととも
に、前記貫通孔の連結導体側よりも断面を大きくした。
【0013】
【作用】この構成によって、誘電体ブロックの内導体の
形状を中空の角筒状とし、入出力共振子ユニットの開放
端側外導体部に、外導体より独立した入出力導体を設け
内導体と前記入出力導体間との容量で、入出力結合を行
わせるので、対向する導体部分が増大し大きな容量が実
現できる。その結果、入出力結合度が大きく広帯域な誘
電体フィルタを実現できる。前記入出力導体とプリント
基板の入出力線とを、また、外導体とプリント基板のア
ースパターンとを直接ハンダ等で接続することができる
ので、強固な面実装ができその結果金属ケースを要せず
より一層の小型化を実現できる。入出力ピンも不要なの
で、入出力インピーダンスの劣化を防ぐことができ高い
周波数においてもフィルタ特性を安定化させることがで
きる。周波数調整部分をプリント基板上に要しないので
周波数の調整作業が軽減化できる。
【0014】
【実施例】
(実施例1)以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例における面実装型
誘電体フィルタの斜視図であり、図2(a)は図1のA
−A線の断面図であり、図2(b)は面実装型誘電体フ
ィルタの底面図である。
【0016】11はセラミックス等の誘電体材料で作製
された断面長方形の直方体状からなる誘電体ブロック
で、誘電体ブロック11は外形寸法を幅L1が6mm、高
さL2が2mm、長さL3が8mm、となるようにした。ま
た誘電体ブロック11には角筒状の貫通孔11a,11
b及び、段間結合用貫通孔11cが設けられており、貫
通孔11a,11bは外形寸法を幅L4が0.5mm、長
さL5が2.0mm、段間結合用貫通孔11cは幅L6が
0.5mm、長さL7が1.0mmとなるようにした。12
は誘電体ブロック11の外周に形成された外導体、13
a,13bはそれぞれ貫通孔11a,11bの表面に積
層形成された角筒状の内導体、14は外導体12と内導
体13を連結する連結導体である。図2(b)におい
て、15,16は開放端側外導体部12の開放端側に、
内導体13a,13bに対向するように外導体12より
独立して設けられた入出力導体である。上述の各導体は
AgやCu等の導電材料より構成されており、その膜厚
は5μmになるようにしている。外導体12から独立し
た入出力導体15,16は外導体12と同一面上にある
ので直接プリント基板に実装することができる。又開放
端面11dには誘電体ブロック11がむきだしになって
いるので容易に周波数調整作業を行うことができる。
【0017】尚、本実施例の面実装型誘電体フィルタの
理解を容易にするため上記説明で各要素の大きさを数値
で示したが本発明はこれらの大きさに限定されるもので
はない。
【0018】以上のように構成された面実装型誘電体フ
ィルタについて、以下その製造方法を説明する。
【0019】まず配合工程でBaO, TiO2 ,Nd2
3 等の原材料を所定量配合し、次に前記配合物をミル
等を用いて混合し、さらにスプレードライヤー等を用い
て粒度の調整およびバインダーの添加を行う。次に乾式
プレスを用いて所定の形状に成形する。次に電極形成工
程にて誘電体ブロック11上に各導体を形成する。この
時導体をCuで作製する場合には、先ず誘電体ブロック
11上に無電解鍍金法によって薄い銅膜を形成し、その
銅膜の上に更に電解鍍金法を用いて銅膜を積層して導体
を形成する。又外導体12から独立した入出力導体1
5,16、開放端面11dや段間結合用貫通孔11cは
無電解鍍金を行う前にレジストを施しておき、銅膜が形
成されないようにする。導体をAgで作製する場合は、
Agペーストを用い印刷法で誘電体ブロック上の所定の
場所にAg膜を作製し、その後800℃−900℃で焼
き付ける。Cuで作製した場合にはこの焼き付けは不要
である。このように構成された面実装型誘電体フィルタ
は貫通孔11a,11bを従来のように円筒状でなく角
筒状としたことによって、貫通孔11a,11bの内導
体13a,13bと外導体12から独立した入出力導体
15,16間の容量によって、入出力結合を行わせるこ
とにより、従来の円筒状の内導体に比べ大きな結合度が
得られる。
【0020】次に本実施例の面実装型誘電体フィルタに
ついて、入出力結合度の導体面積依存性を確認した。確
認方法はネットワークアナライザーを用い各共振子ユニ
ットの各共振周波数より求めた。
【0021】尚、比較例として図6の従来品を用いて行
った。本実施例の入出力導体15,16及び従来品の入
出力導体8,9の面積をSとし、入出力結合度(Qe)
との関係を求めた。その結果を図3に示した。
【0022】図3は入出力結合度の導体面積依存性を示
す図である。Qeの値が小さい程、入出力結合は強くな
ることを表している。この図3から明らかなように本実
施例の面実装型誘電体フィルタはQe値が小さいので、
その分広帯域のフィルタが可能となる。
【0023】また、内導体は角筒状なのでその開口断面
の大きさを自由に設計でき更に入出力導体もそれに合わ
せて設計変更が自由にできるので、Oe値を任意に下げ
ることも可能である。
【0024】次に本実施例の面実装型誘電体フィルタに
ついて、その実装方法について説明する。
【0025】図4は本実施例の面実装型誘電体フィルタ
をプリント基板上に実装した状態を示す要部斜視図であ
る。31はプリント基板、32,33は入出力線路、3
4,35は接地線路である。入出力線路32,33及び
接地線路34,35へは直接ハンダ36等で入出力導体
15,16及び外導体2とを機械的、電気的に簡単に接
続することができる。
【0026】(実施例2)以下本発明の第2実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
【0027】図5(a)は第2実施例の面実装型誘電体
フィルタの斜視図であり、図5(b)は図5(a)のB
−B線の断面図であり、図5(c)はその底面図であ
る。
【0028】21はセラミックス等の誘電体材料で作製
された断面長方形の直方体状の誘電体ブロックで、誘電
体ブロック21には角筒状の大径の孔21a,21bと
孔21a,21bに段差部K1,K2で連続する小径の
角筒状の孔21c,21dで構成された貫通孔21e,
21fが設けられている。21gは段間結合用貫通孔で
ある。22は誘電体ブロック21の外周部に形成された
外導体、23は貫通孔21e,21f内に形成された角
筒状の内導体、24は前記外導体と内導体を一端面で連
結する連結導体である。図5(c)において、25,2
6は開放端側外導体22の開放端側に、内導体23a,
23bに対向するように外導体22より独立して設けら
れた入出力導体である。各導体は第1実施例の面実装型
誘電体フィルタと同様な材料でしかも同様な製造方法に
よって作製される。
【0029】以上のように本実施例によれば第1実施例
の面実装型誘電体フィルタと同様の効果が得られる他、
各共振子ユニットの線路インピーダンスが段差部K1,
K2により変化するために、フィルタの全長L3を第1
実施例の全長L3に比べ、短縮できる。共振周波数90
0MHzで第1実施例の場合全長L3は8mmであるが、
本実施例の場合全長L3は5.5mmとなり、より小型化
が可能となる。また孔21c,21dの断面形状は円筒
形または楕円形としても良い。
【0030】尚、第1,第2実施例では各共振子ユニッ
ト間の段間結合を段間結合用貫通孔11c,21gで行
わせているが、これは貫通孔を作らず、コンデンサー等
を用いてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上の様に本発明は、誘電体ブロックに
形成された複数の貫通孔内に内導体を、外部に外導体
を、また内導体と外導体を短絡する短絡導体とを備えて
おり、内導体の形状を断面方形状とし、貫通孔及び内導
体の双方に対向するように外導体の開放端側部位に入出
力導体を独立して誘電体ブロック上に設けるとともに、
入出力導体間に外導体の一部を配置した事によって、構
造が極めてシンプル化できる上大きな入出力結合を得る
ことができるので、より広帯域なフィルタを実現するこ
とができる。更に前記入出力導体を直接プリント基板に
ハンダ付けし面実装することができるので周波数の調整
作業を軽減化することができる、高品質で低原価で量産
性に適し、更には小型化に適し、しかも広帯域の面実装
型誘電体フィルタを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例における面実装型誘電体フ
ィルタの斜視図
【図2】(a)は図1のA−A線の断面図 (b)は図1の底面図
【図3】第1実施例の面実装型誘電体フィルタの入出力
結合度の導体面積依存性を示す図
【図4】第1実施例の面実装型誘電体フィルタをプリン
ト基板上に実装した状態を示す図
【図5】(a)は本発明の第2実施例における面実装型
誘電体フィルタの斜視図 (b)は図5(a)のB−B線の断面図 (c)は図5(a)の底面図
【図6】(a)は従来の面実装型誘電体フィルタの斜視
図 (b)は図6(a)のC−C線の断面図
【図7】(a)は従来の面実装型誘電体フィルタをプリ
ント基板へ実装した状態を示す斜視図 (b)は図7(a)のD−D線の要部断面図
【符号の説明】
11 誘電体ブロック 11a 貫通孔 11b 貫通孔 11c 段間結合用貫通孔 11d 開放端面 12 外導体 13a 貫通孔内導体 13b 貫通孔内導体 14 連結導体 15 入出力導体 16 入出力導体 21 誘電体ブロック 21a 孔 21b 孔 21c 孔 21d 孔 21e 貫通孔 21f 貫通孔 21g 段間結合用貫通孔 22 外導体 23a 貫通孔内導体 23b 貫通孔内導体 24 連結導体 25 入出力導体 26 入出力導体 31 プリント基板 32 入出力線路 33 入出力線路 34 接地線路 35 接地線路 36 ハンダ
フロントページの続き (72)発明者 多木 宏光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−108801(JP,A) 特開 平1−305702(JP,A) 特開 平4−103202(JP,A) 実開 平3−121705(JP,U) 実開 平3−86605(JP,U) 実開 平3−3802(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 1/205

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断面方形状の第1及び第2の貫通孔を有し
    た誘電体ブロックと、前記第1及び第2の貫通孔の内壁
    に沿って形成された内導体と、前記誘電体ブロックの外
    周面に設けられた外導体と、前記誘電体ブロックの一方
    の端面に設けられ前記内導体と前記外導体を接続する連
    結導体と、前記誘電体ブロックの他方の端面に設けられ
    前記誘電体ブロックをむき出しにする開放端面とを備え
    た面実装型誘電体フィルタであって、前記外導体の開放
    端側の部位に入出力導体が外導体と独立して前記誘電体
    ブロック上に設けられるとともに、前記入出力導体をそ
    れぞれ前記第1及び第2の貫通孔の内壁に沿って形成さ
    れた前記内導体の双方にそれぞれ対向させ、しかも前記
    入出力端子間に前記外導体の一部が配置されている事を
    特徴とする面実装型誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】貫通孔に段差部を設けるとともに、前記貫
    通孔の開放端側の断面形状を方形状とするとともに、前
    記貫通孔の連結導体側よりも断面を大きくした事を特徴
    とする請求項1記載の面実装型誘電体フィルタ。
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