JP3050090B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

誘電体フィルタ

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JP3050090B2
JP3050090B2 JP7153317A JP15331795A JP3050090B2 JP 3050090 B2 JP3050090 B2 JP 3050090B2 JP 7153317 A JP7153317 A JP 7153317A JP 15331795 A JP15331795 A JP 15331795A JP 3050090 B2 JP3050090 B2 JP 3050090B2
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dielectric
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circuit
filter
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祐之 後川
康雄 山田
治雄 松本
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2056Comb filters or interdigital filters with metallised resonator holes in a dielectric block

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば移動体通信機
器などの高周波回路に用いられる誘電体フィルタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年のセルラー方式の移動体通信システ
ムの拡大および進展に伴い、異なった2つの移動体通信
システムの双方で使用可能な機器に用いるフィルタ、あ
るいは2つの移動体通信システムに適用される異なった
機器に共通に用いるフィルタが望まれるようになってい
る。例えば800MHz帯を用いる移動体通信システム
と1.5GHz帯を用いる移動体通信システムの両方に
適用する高周波回路において、その2波を通過または減
衰させるフィルタを構成する場合、従来技術によれば、
図14に示すように、800MHz帯を通過または減衰
させるフィルタF1と1.5GHz帯を通過または減衰
させるフィルタF2を並列に接続してフィルタ回路を構
成することになる。
【0003】このようにして通過帯域の中心周波数の異
なる2つの帯域通過フィルタを組み合わせることによっ
て図15に示すように、f1とf2の2波を通過させる
帯域通過特性を実現し、また、減衰帯域の中心周波数の
異なる2つの帯域減衰フィルタを組み合わせることによ
って図16に示すように、f1とf2の2波を減衰させ
る帯域減衰特性を実現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の構成では、単に二組のフィルタを並列に接続した
だけでは両者が干渉して、所望の特性は得られない。そ
こで、マッチング回路が必要となる。
【0005】図17および図18にそのマッチング回路
の例を示す。図17においてBPF1およびBPF2と
して示す部分はそれぞれ2段の誘電体共振器を用いた帯
域通過フィルタ、M1およびM2はそれぞれ位相調整用
回路である。このようにして位相調整用回路で2つの帯
域通過フィルタを整合させる。また、図18においてB
EF1およびBEF2として示す部分はそれぞれ3段の
誘電体共振器を用いた帯域減衰フィルタ、M1およびM
2はそれぞれ位相調整用回路である。このようにして位
相調整用回路で2つの帯域減衰フィルタを整合させる。
【0006】このように従来の構成では、二組のフィル
タが必要となるばかりか、その二組のフィルタを接続す
るためのマッチング回路も必要となり、全体に大型化
し、コスト高になる問題があった。
【0007】この発明の目的は、全体に大型化せず、低
コスト化を図ることのできる、2波を通過または減衰さ
せる誘電体フィルタを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の誘電体フィル
タは、EMモード誘電体共振器を用いた誘電体フィ
ルタにおいて、前記TEMモード誘電体共振器の一方を
短絡端、他方を開放端にし、前記短絡端側と前記開放端
側とのインピーダンス比を変えて、基本波共振モードと
3次共振モードの周波数をそれぞれ設定し、複数の前記
誘電体共振器のうち隣接する誘電体共振器間を結合させ
て、前記基本波共振モードにより第1波を通過させ、前
記3次共振モードにより第2波を通過させる結合回路と
ともに、該結合回路と前記誘電体共振器との間を接続す
るリアクタンス素子を設けて、少なくとも前記第1波と
前記第2波との間の帯域に減衰極を生じさせる。
【0009】
【0010】
【0011】
【作用】この発明の請求項1に係る誘電体フィルタで
は、TEMモード誘電体共振器の一方が短絡端、他方が
開放端とされているため、基本波共振モードと3次共振
モードの少なくとも2つの共振モードが生じる。そして
前記短絡端側と前記開放端側とのインピーダンス比の違
いによって、基本波共振モードと3次共振モードの周波
数がそれぞれ設定され、前記基本波共振モードにより第
1波が通過し、前記3次共振モードにより第2波が通過
する。しかも、隣接する誘電体共振器間の結合または外
部回路との結合をとる結合回路と誘電体共振器間に設け
られているリアクタンス素子の作用によって、第1波ま
たは第2波の高域側または低域側に減衰極が生じる。こ
のことにより、第1波または第2波の高域側または低域
側の不要周波数信号を効率良く大きく減衰させることが
できる。
【0012】
【0013】
【0014】
【実施例】先ず帯域通過フィルタの構成を図1〜図6を
基に、以下説明する。
【0015】図1はシールドカバーを取り外した状態に
おける帯域通過フィルタの斜視図である。同図において
Ra,Rbはそれぞれλ/4型TEMモード誘電体共振
器であり、角柱状の誘電体1a,1bの中心軸に貫通孔
を形成するとともに、その内周面に内導体を形成し、S
1で示す面を開放端、S2で示す面を短絡端として、そ
れぞれ5つの面に外導体2a,2bを形成している。貫
通孔にはそれぞれ端子3a,3bを挿入している。基板
7の上部にこの2つの誘電体共振器Ra,Rbを取り付
けるとともに、誘電体板4を取り付けている。この誘電
体板4の上面に設けた2つの電極に誘電体共振器の貫通
孔に挿入した端子3a,3bを接続し、誘電体板4の裏
面側に設けた電極と基板側に設けた入出力電極8とを電
気的に接続している。
【0016】図2の(A)および(B)は図1に示した
誘電体板の上面図および底面図である。誘電体板4の上
面には2つの電極5a,5bを設け、裏面に2つの電極
6a,6bを形成している。これにより電極5a−6a
間に静電容量C1、電極5b−6b間に静電容量C3、
および電極5a−5b間に静電容量C2をそれぞれ生じ
させている。
【0017】図3は図1に示した帯域通過フィルタの等
価回路図である。このように2段の誘電体共振器からな
る帯域通過フィルタ回路を構成する。
【0018】図4は図1に示した帯域通過フィルタの特
性図である。同図において横軸は周波数、縦軸は減衰量
(dB)であり、S21は入出力間の通過特性、S11
は入力側の反射特性、S22は出力側の反射特性であ
る。このように共振器Ra,Rbの基本波共振モードの
周波数を800MHz、3次共振モードの周波数を1.
9GHzとすることによって、800MHz帯と1.9
GHz帯の2波を通過させる帯域通過フィルタ特性を得
る。
【0019】ところで、上記基本波共振モードの周波数
と3次共振モードの周波数を所定値に設定するために、
誘電体共振器の短絡端側と開放端側とのインピーダンス
比を変える。図5および図6はその例を示す図である。
例えば図5の(A)に示すように、短絡端側に比べて開
放端側の内導体径を大きくすれば、基本波共振モードに
おける電界エネルギの大きな領域での静電容量成分が大
きくなるため、基本波共振モードの共振周波数が低下す
る。一方の3次共振モードでは、内導体径の大きな領域
L1に電界エネルギの山と谷のいずれもが分布するた
め、3次共振モードの共振周波数はあまり変化しない。
その結果、図6の(A)に示すように、基本波共振モー
ドの周波数f1に対する3次共振モードの周波数f2が
相対的に高くなることになる。すなわちf1とf2との
周波数差が広がることになる。逆に、図5の(B)に示
すように、開放端側に比べて短絡端側の内導体径を大き
くすれば、3次共振モードにおける電界エネルギの比較
的集中する領域での静電容量成分が大きくなるため、3
次共振モードの共振周波数が低下する。一方の基本波共
振モードでは、内導体径の大きな領域L2での電界エネ
ルギが比較的小さいため、基本波共振モードの共振周波
数はあまり変化しない。その結果、図6の(B)に示す
ように、基本波共振モードの周波数f1に対する3次共
振モードの周波数f2が相対的に低くなることになる。
すなわちf1とf2との周波数差が狭まることになる。
【0020】尚、内導体径を変える代わりに、図5の
(C),(D)に示すように、外導体のサイズを変える
ようにしてもよい。例えば(C)に示すように、開放端
側より短絡端側の外導体サイズを小さくすることによっ
て、(B)の場合と同様の効果によって、f1とf2と
の周波数差が狭まり、(D)に示すように、短絡端側よ
り開放端側の外導体サイズを小さくすることによって、
(A)の場合と同様の効果によって、f1とf2との周
波数差が広がることになる。
【0021】以上に示したように、軸方向の寸法L1,
L2および内導体径または外導体サイズの設定によっ
て、基本波共振モードの周波数と3次共振モードの周波
数をそれぞれ所定値に設定する。
【0022】次に、この発明の実施例に係る帯域通過フ
ィルタの構成を図7〜図9を基に説明する。
【0023】図7は帯域通過フィルタの平面図であり、
基板7の上部に2つのTEMモード誘電体共振器Ra,
Rbとともに誘電体板4を設けている。図1に示した第
1の実施例と異なる点は、誘電体板4に電極10a,1
0bを設け、この2つの電極10a,10bと他の2つ
の電極5a,5b間にリアクタンス素子としてのチップ
インダクタ11a,11bを実装し、誘電体共振器の端
子3a,3bを電極10a,10bに接続するようにし
た点である。
【0024】図8は図7に示した帯域通過フィルタの等
価回路図であり、図9はその特性図である。図8におい
てLa,Lbは上記チップインダクタ11a,11bに
相当するインダクタである。このように共振器と結合回
路間にインダクタを接続したことにより、図9に示すよ
うに第1波f1と第2波f2間および第2波f2の高域
側にそれぞれ減衰極が生じる。この場合、インダクタL
a,Lbのインダクタンスを大きくすると減衰極の周波
数fd1は低くなり、fd2は高くなる。逆に、インダ
クタLa,Lbのインダクタンスを小さくすると減衰極
の周波数fd1は高くなり、fd2は低くなる。
【0025】なお、図7に示した例では、チップインダ
クタを用いたが、コイルであってもよく、また誘電体共
振器から引き出した端子3a,3bの長さ(誘電体共振
器と誘電体板4との間隔)を変えることによってインダ
クタンスの値を定めてもよい。
【0026】次に、他の帯域通過フィルタの構成を図1
0および図11に示す。この第3の実施例は単一の誘電
体ブロックに構成した例である。
【0027】図10において(A)は全体の斜視図、
(B)はそれを裏返した状態における一部破断斜視図で
ある。誘電体ブロック1にはステップ構造の2つの貫通
孔12a,12bを設け、それぞれの内周面に内導体1
5を形成している。内導体15には一部にギャップ部1
6を設けて、その部分に静電容量を生じさせている。誘
電ブロックの外面には外導体2および入出力導体14な
どを形成している。
【0028】図11は図10に示した等価回路図であ
る。図11において、Ra,Rbは貫通孔12a,12
bの内周面の内導体と誘電体ブロックおよび外導体とに
より構成された誘電体共振器、Ca,Cbは内導体と入
出力導体間に生じる外部結合容量である。
【0029】図10に示したように、貫通孔12a,1
2bの内径を短絡端側と開放端側とで異ならせて、短絡
端側と開放端側とのインピーダンス比を変えるととも
に、共振器の軸長、貫通孔12a,12b間のピッチお
よび内導体の一部に設けるギャップの寸法を定めること
によって2波を通過させる帯域通過フィルタ特性を得
る。
【0030】次に、帯域減衰フィルタの構成を図12お
よび図13に示す。図12は帯域減衰フィルタの平面図
である。基板7にはチップコンデンサ17a,17b,
17cの裏面が接続される電極と入力電極8,9および
λ/4伝送ライン18a,18bを形成している。基板
7の上部には3つのTEMモード誘電体共振器Ra,R
b,Rcおよびチップコンデンサ17a,17b,17
cを実装するとともに、誘電体共振器の端子3a,3
b,3cをチップコンデンサ17a,17b,17cの
表面電極にそれぞれ接続している。
【0031】図13は図12に示した帯域減衰フィルタ
の等価回路図である。Ca,Cb,Ccは図12におけ
るチップコンデンサ17a,17b,17cに相当す
る。ここでλ/4伝送ライン18a,18bの電気長を
基本波共振モードの周波数における1/4波長に等しい
とすれば、その電気長は3次共振モードの周波数におけ
る3/4波長にも略等く、隣接する共振器間の位相差は
90°に略等しいため、3次共振モードの周波数におい
ても、図12に示したフィルタは帯域減衰特性を示すこ
とになる。
【0032】上記第4の実施例に係る帯域減衰フィルタ
の特性は図16に示した例と同様となる。このフィルタ
を例えば送信フィルタに用いる場合、図16におけるA
を810〜830MHzの減衰帯域、Bを940〜96
0MHzの通過帯域、Cを1429〜1453MHzの
通過帯域、Dを1477〜1501MHzの減衰帯域と
すれば、800MHz帯を使用する移動体通信システム
と1.5GHz帯を使用する移動体通信システムに共用
可能となる。
【0033】
【発明の効果】この発明の請求項1に係る誘電体フィル
タによれば、一組の誘電体フィルタによって2波を通過
させることが可能であり、しかも二組のフィルタを接続
するためのマッチング回路も不要となるため、全体に小
型化し、低コスト化が図られる。しかも、少なくとも第
1波と第2波との間の帯域に減衰極が生じるため、第1
波と第2波との間の帯域における不要周波数信号を効率
良く大きく減衰させることができる。
【0034】
【0035】
【図面の簡単な説明】
【図1】域通過フィルタの斜視図である。
【図2】図1に示す誘電体板の構造を示す図である。
【図3】域通過フィルタの等価回路図である。
【図4】域通過フィルタの特性図である。
【図5】短絡端側と開放端側とのインピーダンス比の調
整例を示す図である。
【図6】図5に示す調整による、基本波共振モードに対
する3次共振モードの周波数差の変化の例を示す図であ
る。
【図7】実施例に係る帯域通過フィルタの平面図であ
る。
【図8】同帯域通過フィルタの等価回路図である。
【図9】同帯域通過フィルタの特性図である。
【図10】他の帯域通過フィルタの斜視図である。
【図11】同帯域通過フィルタの等価回路図である。
【図12】域減衰フィルタの平面図である。
【図13】帯域減衰フィルタの等価回路図である。
【図14】従来のフィルタ回路の構成図である。
【図15】図14に示す回路の特性例を示す図である。
【図16】図14に示す回路の特性例を示す図である。
【図17】従来の帯域通過フィルタにおけるマッチング
回路の例を示す図である。
【図18】従来の帯域減衰フィルタにおけるマッチング
回路の例を示す図である。
【符号の説明】
1,1a,1b−誘電体(誘電体ブロック) 2,2a,2b−外導体 3a,3b−端子 4−誘電体板 5a,5b,6a,6b−導体 7−基板 8,9−入出力電極 11a,11b−チップインダクタ 12a,12b−貫通孔 13a,13b−導体 14−入出力導体 15−内導体 16−ギャップ部 17a,17b,17c−チップコンデンサ 18a,18b−λ/4伝送ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−200101(JP,A) 実開 昭61−1902(JP,U) 実開 平4−85901(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/205

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】EMモード誘電体共振器を用いた誘電
    体フィルタにおいて、 前記TEMモード誘電体共振器の一方を短絡端、他方を
    開放端にし、前記短絡端側と前記開放端側とのインピー
    ダンス比を変えて、基本波共振モードと3次共振モード
    の周波数をそれぞれ設定し、複数の前記 誘電体共振器のうち隣接する誘電体共振器間
    を結合させて、前記基本波共振モードにより第1波を通
    過させ、前記3次共振モードにより第2波を通過させる
    結合回路とともに、該結合回路と前記誘電体共振器との
    間を接続するリアクタンス素子を設けて、少なくとも前
    記第1波と前記第2波との間の帯域に減衰極を生じさせ
    たことを特徴とする誘電体フィルタ。
JP7153317A 1995-06-20 1995-06-20 誘電体フィルタ Expired - Lifetime JP3050090B2 (ja)

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DE1996124691 DE19624691C2 (de) 1995-06-20 1996-06-20 Mobilkommunikationseinheit

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