JP3205337B2

JP3205337B2 - 多重通過帯域誘電体フィルタ構造

Info

Publication number: JP3205337B2
Application number: JP50052694A
Authority: JP
Inventors: アガヒ−ケシェー，ダリオウシュ; ザクマン，ズドラフコ・エム; ケノウン，ロバート
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: CN1082773A; IT1261678B; KR970000059B1; FI940399A; CA2114029A1; JPH06509693A; CA2114029C; ITRM930345A0; CN1029340C; WO1993024968A1; FR2693037A1; GB9400899D0; FR2693037B1; GB2273393B; ITRM930345A1; GB2273393A; FI940399A0

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、一般的に誘電体フィルタに関し、特に物理
的寸法を最小に抑える設計の、デュプレクサ・フィルタ
（duplexer filter）のような多重通過帯域誘電体フィ
ルタに関するものである。

発明の背景無線電子機器の分野の発展により、ますます増大しつ
つある無線通信装置アレイの導入および商業化が可能と
なった。電子回路設計の発達もまた、そのような無線通
信装置を含む電子回路をますます微小化することを可能
にした。結果として、これまでより小さな電子回路から
成る、これまでより多い無線通信装置アレイのため、よ
り多くの用途において、無線通信装置がより便利に利用
できるようになった。

セルラ通信システムにおいて利用される無線電話機の
ような無線受信機は、微小化されてより多くの用途にお
いて便利に用いられるようになった無線通信装置の一例
である。このような無線受信機ならびにその他の無線通
信装置の電子回路を更に微小化する努力も、これまで以
上に続けられている。このように無線受信機を更に微小
化すれば、このような装置を利用する便利さが増加する
と共に、このような装置が更に多くの用途で利用できる
ようになるであろう。

無線トランシーバおよびその他の無線通信装置を含む
電子回路を更に微小化するための上述の努力によれば、
このようなものを含む電子回路のサイズの最小化が、回
路設計において、最大な設計目標となる。

セラミック材料で構成される誘電体ブロック・フィル
タは、上述のような無線トランシーバの回路の一部を含
む。このような誘導体ブロック・フィルタを用いた際に
有利なのは、価格、製造の簡素さ、電子回路基板上への
実装の容易性、ならびにこのようなトランシーバが通常
動作する周波数範囲（典型的に900メガヘルツと1.7ギガ
ヘルツとの間）での良好なフィルタ特性をもたらすとい
う理由のためである。

誘電体物質のブロックでフィルタを形成するために
は、誘電体物質ブロックを貫通する孔（hole）を穿設あ
るいは形成し、これら孔を規定する側壁に、銀を含む材
料のような導電性物質を塗布する。このようにして形成
された孔は共振器を形成し、孔の長さによって決められ
る周波数で共振する。

典型的に、誘電体ブロックの外面の大部分にも、同様
に導電性物質を塗布する。外綿のこの部分は、典型的に
電気的接地と結合される。

誘電体ブロック表面の離間された部分も、典型的に導
電性物質を塗布され、誘電体ブロックの他の外面上に塗
布された導電性物質から、電気的に絶縁される。上表面
上に塗布された導電性物質の隣接部分には、容量的に互
いに結合されることになる。加えて、このような部分
は、共振器群の夫々に容量性負荷を与える。

隣接する共振器間の電磁相互結合、容量性結合による
ブロック上面の前記部分、および共振器の容量性負荷に
よって、そこに印加される信号を濾波するフィルタ特性
を有するフィルタが規定される。

このようなフィルタの正確なフィルタ特性は、前述の
容量性相互結合（したがって、それによって形成される
容量性素子の容量値）および隣接する共振器間の間隔
（したがって、それによって形成される誘導性素子の誘
導値（inductive value））を制御することによって、
制御可能である。

歴史的に、このようなフィルタを含む素子の成分値
（component value）、およびそれらによって形成され
るフィルタのフィルタ特性は、２つの方法によって制御
されてきた。第１に、誘電体ブロックの上面上に形成さ
れる容量性素子の容量値を変化させ、そして第２に、隣
接する共振器間の間隔を変化させていた。

誘電体ブロックの上面上に形成される容量性素子の容
量値を変化させることは、このようなフィルタの物理的
寸法を縮小するにしたがって、誘電体フィルタのフィル
タ特性を変化させる手段としては、可能性が低くなって
いる。このような容量性素子の容量値は、当該素子を形
成する塗布領域の物理的寸法と、要領性素子を形成する
塗布領域間の間隔に依存するのである。

フィルタの物理的寸法を縮小するにしたがって、容量
性素子を形成する塗布領域の物理的寸法も、対応して縮
小しなければならない。このような要領性素子が同一要
量を保持するためには（容量は表面積に直接比例し、距
離に反比例するので）、塗布領域間の間隔を狭めなけれ
ばならない。

しかしながら、製造上の理由により、塗布領域間には
最少間隔が必要とされる。したがって、このように構成
されたこのようなフィルタのフィルタ特性を変更するこ
とは、ますます制限されている。

デュプレクサ・フィルタは、無線トランシーバ回路を
部分的に形成するのに一般的に用いられている、上述の
タイプの誘電体フィルタの一種である。典型的に、デュ
プレクサ・フィルタは、無線トランシーバのアンテナ
と、その送信機回路および受信機回路との間に接続され
る。デュプレクサ・フィルタは、第１中心周波数を中心
とした第１通過帯域の受信部分と、第２中心周波数を中
心とした第２通過帯域を有する伝送フィルタ部分とから
成る。デュプレクサ・フィルタの受信フィルタ部分の第
１通過帯域、および伝送フィルタ部分の第２通過帯域
は、周波数が重複しない帯域に属する。受信フィルタ部
分および伝送フィルタ部分の双方は、共通アンテナに接
続される。受信フィルタ部分は無線トランシーバの受信
機回路に結合され、一方伝送フィルタ部分は無線トラン
シーバの送信機回路部分に接続される。

無線トランシーバの微小化の進展に応答した、デュプ
レクサ・フィルタの物理的寸法の縮小は、先に記した制
約によって制限される。

したがって、物理的寸法を縮小した、多重通過帯域フ
ィルタ構造、およびその製造手段が必要とされている。

発明の概要したがって、本発明は、既存の技術の制限を克服し、
縮小した物理的寸法でデュプレクサ・フィルタを構成可
能とするものである。

更に、本発明は、最少の物理的寸法のデュプレクサ・
フィルタを提供する点において有利である。

本発明はその他にも利点や特徴を含んでおり、その詳
細は、以下の好適実施例の詳細な説明を読むことによっ
てより明白となろう。

したがって、本発明によれば、上面、底面、および少
なくとも第１および第２側面を規定する誘電体ブロック
で形成された多重通過帯域フィルタであって：第１入力信号の印加に応答して第１フィルタ信号を発
生する、前記誘電体ブロックの第１部分で形成された第
１フィルタ回路部分であって、前記誘電体ブロックの上
面および底面間で、長手方向軸に沿って実質的に長手方
向に延在するように形成された少なくとも１つの空乏
（cavity）の側壁によって規定される少なくとも１つの
共振器で形成され、前記少なくとも１つの共振器は少な
くとも第１形状の二次閉曲線（quadratic closed curv
e）を形成する断面を有する、前記第１フィルタ回路部
分；前記第１フィルタ回路部分が形成された誘電体ブロッ
クの第１部分に隣接して配置された、前記誘電体ブロッ
クの第２部分で形成され、第２入力信号の印加に応答し
て第２フィルタ信号を発生する、第２フィルタ回路部分
であって、前記誘電体ブロックの上面および底面間で、
長手方向軸に沿って実質的に長手方向に延在するように
形成された少なくとも１つの空乏の側壁によって規定さ
れ、かつ長手方向軸を横断する方向に延びる横断方向軸
によって規定される第２形状の二次閉曲線を形成する断
面を有する少なくとも１つの共振器で形成され、前記第
２形状の断面は、前記第１形状の断面とは異なる形状で
ある、前記第２フィルタ回路部分；および前記誘電体ブロックの第１および第２側面上、および
前記第１および第２フィルタ回路部分の少なくとも１つ
の共振器の側壁上に塗布された導電性物質；から成ることを特徴とするフィルタ構造を提供する。

ここに二次閉曲線は、円と共振器の長手方向軸を横断
する方向に長い断面からなる曲線形状を意味する。

図面の簡単な説明第１図は、本発明の好適実施例のデュプレクサ・フィ
ルタの周波数応答を表わすグラフである。

第２図は、本発明の好適実施例のデュプレクサ・フィ
ルタの電気回路図である。

第３図は、第３図の回路図に示されているフィルタの
ような、本発明の好適実施例のデュプレクサ・フィルタ
の斜視図である。

第４図は、第３図のフィルタの側面の下から見た底面
図である。

第５図は、本発明の別の好適実施例のデュプレクサ・
フィルタの平面図である。

第６図は、本発明の他の好適実施例の平面図である。

第７図は、本発明の更に他の代替好適実施例の平面図
である。

第８図は、本発明の更に他の好適実施例の平面図であ
る。

第９図は、本発明の更に他の好適実施例の平面図であ
る。

第10図は、本発明の他の好適実施例の平面図である。

第11図は、前出の図の１つのデュプレクサ・フィルタ
の様な、本発明の一好適実施例のデュプレクス・フィル
タが一部を形成する、本発明の好適実施例の無線トラン
シーバのブロック図である。

第12図は、本発明の好適実施例による方法の方法ステ
ップをまとめた論理フロー図である。

好適実施例の詳細な説明まず第１図のグラフを参照すると、デュプレクサ・フ
ィルタの周波数応答が、線図で表わされている。縦軸に
は、出力に関連した値、ここではデシペルが目盛られて
おり、横軸14は周波数に関して目盛られている。曲線18
は、当該デュプレクス・フィルタの第１フィルタ部分
（デュプレクサ・フィルタの共通ートと第１入力ポート
との間）の周波数応答のプロットである。曲線20は、当
該デュプレクサ・フィルタの第２フィルタ部分（デュプ
レクサ・フィルタの共通ポートと第２入力ポートとの
間）の周波数応答のプロットである。第１フィルタ部分
の周波数応答は通常帯域22を規定し、第２フィルタ部分
の周波数応答は通過帯域26を規定する。通過帯域22,26
は、帯域周波数が重複しないように、周波数が分離され
ている。

先に記したように、デュプレクサ・フィルタは、トラ
ンシーバの受信機および送信機回路に夫々結合される別
個の受信および伝送フィルタの代わりに、双方向無線ト
ランシーバの一部を形成するために利用して好適なもの
である。デュプレクサ・フィルタは、誘電体物質のモノ
リシック・ブロックから成り、別個のフィルタよりも高
い効率を示すと共に（即ち低損失素子である）、安価に
製造することができる。

デュプレクサが通常一部を形成する電子素子の物理的
寸法が徐々に縮小されるにつれて、当該デュプレクサの
物理的寸法も、対応して縮小されている。デュプレクサ
・フィルタの物理的寸法の縮小は、いくつかの異なる方
法で達成することができる。例えば、デュプレクサが構
成される誘電体物質を変えればよい。しかしながら、異
なる誘電体物質に交換することによって、そのような物
質の相対ポ的誘電係数を増加させることは、良好な電気
的および機械的特性の双方を兼ね備えた物質組成（mate
rial compositions）の入手可能性および価格によって
制限されるので、多くの場合フィルタの物理的寸法を縮
小する手段としては、実用的ではない。

デュプレクサ・フィルタの表面に塗られた（painte
d）容量性プレートから成る容量性素子によって形成さ
れる容量性負荷を増加させることによって、共振器の縮
小化を可能にすることもできる。しかしながら、製造上
の理由で、容量性素子のプレート間の間隔を、最短距離
を越えて狭めることはできない。このような最短間隔が
必要なために、デュプレクサ・フィルタの物理的寸法の
縮小が制限されている。

したがって、フィルタ上に形成された容量性素子の容
量値を変えることによる、またはデュプレクサ・フィル
タを形成するために代用誘電体物質を用いることによ
る、モノリシック・デュプレクサ・フィルタの物理的寸
法の縮小には限度がある。

次に第２図の電気回路図に移ると、デュプレクサ・フ
ィルタの回路図が描かれており、ここでは全体的に参照
番号80で示されている。フィルタ80は、セルラ無線シス
テム内で動作する無線トランシーバが変調信号を送受信
する場合の周波数を通過帯域とする周波数応答を有する
ように構成された、多極（multi pole）デュプレクサ・
フィルタを例示するものである。

フィルタ80は、本発明の例示的実施例を代表するもの
であり、他の回路構成の多くの他のデュプレクサ・フィ
ルタや、他の単極および多極フィルタ回路も、本発明の
好適実施例の教示にしたがって構成できることに留意す
べきであろう。

第２図のフィルタ80は複数の共振器を含んでおり、こ
こでは伝送線104,108,112,116,120,124,128,132,136に
よって示されている。伝送線104−136によって表わされ
ている共振器群は、各々コンデンサ140,144,148,152,15
6,160,164,168,172によって、電気的接地面に容量的に
負荷されている。

共振器群（伝送線104−136によって表わされている）
の内隣接するものは、双方とも隣接する共振器に、誘導
的に結合されると共に容量的に結合される。フィルタ80
の第１フィルタ部分は、フィルタ80の左側に表わされて
いる共振器群を含み、フィルタ80の第２フィルタ部分
は、図の右側に形成された共振器群から成る。第１フィ
ルタ部分の入力端子は、図では線176によって示されて
いる。同様に、第２フィルタ部分の入力端子は、図では
線184で示されている。第１フィルタ部分および第２フ
ィルタ部分は、線192で示されている端子において、単
一アンテナに共通接続されている。

伝送線104はフィルタ伝達関数のゼロを形成（ゼロは
フィルタ伝達関数をゼロに等しくさせる複合関数の値で
ある）するように構成されており、伝送線108−116は第
１フィルタ部分のフィルタ伝達関数の極を形成（極はフ
ィルタ伝達関数を正または負の無限大に等しくさせる複
合関数の値である）するように構成されている。同様
に、伝送線136はフィルタ伝達関数のゼロを形成するよ
うに構成され、伝送線120−132は第２フィルタ部分のフ
ィルタ伝達関数の極を形成するように構成されている。

個々の共振器（伝送線104−136で表わされる）は、そ
れに隣接する共振器に誘導的に結合されている。図で
は、伝送線104,108によって表わされる共振器間の誘導
性結合が、図では伝送線202によって示され、同様に、
伝送線180,112によって表わされる共振器間の誘導性結
合が、伝送線206によって示され、伝送線112,116によっ
て表わされる共振器間の誘導性結合が、伝送線210によ
って示され、伝送線116,120によって表わされる共振器
間の誘導性結合が、伝送線214によって示され、伝送線1
20,124によって表わされる共振器間の誘導性結合が、伝
送線218によって示され、伝送線124,128によって表わさ
れる共振器間の誘導性結合が、伝送線222によって示さ
れ、伝送線128,132によって表わされる共振器間の誘導
性結合が、伝送線226によって示され、そして伝送線13
2,136によって表わされる共振器間の誘導性結合が、伝
送線230によって示される。

フィルタ80の共振器群の内部導体を規定する内面上に
塗布される導電性物質（または、誘電体ブロックの表面
上に形成され、そのような内面に電気的に接続される）
は、隣接する共振器の対応する部分に容量的に結合され
る。図では、このような容量性結合は、234,238,242,24
6,250によって示されている。加えて、コンデンサ254,2
58が入力容量を表わしている。コンデンサ262,266も同
様に入力容量を表わし、コンデンサ270,274は、アンテ
ナ・ポートの結合容量を表わしている。

先に注記したように、共振器の誘導性負荷を増加させ
て誘電体ブロック・デュプレクサ・フィルタの物理的寸
法の縮小を更に可能にすることは、先のコンデンサ群の
容量性素子間に最少間隔が必要なために制限される。こ
のような容量性負荷は、図ではコンデンサ140−172によ
って表わされている。

従来、図において伝送線104−136で表わされるフィル
タの共振器群は、同様なサイズである。また、極共振器
（pole resonators）が同様なサイズ時は、個々の共振
器の特性アドミタンスも同一値である。したがって、節
点解析（nodal analysis）によって、節点アドミタンス
式を得ることができる。例えば、コンデンサ164,246,25
0および伝送線128,222,226が全て共通な節点を別離させ
ることによって、次のような節点アドミタンス式を得る
ことができる。

ｊω_ｎ（C₁₆₄＋C₂₄₆＋C₂₅₀）− ｊ（Y₁₂₈＋Y₂₂₂＋Y₂₂₆）cotθ_０＝０ここで、 C₁₆₄はコンデンサ164の容量、 C₂₄₆はコンデンサ246の容量、 C₂₅₀はコンデンサ250の容量、 Y₁₂₈は伝送線128のイーブン・モード・アドミタンス
（even−mode admittance）、 Y₂₂₂は伝送線222の特性アドミタンス、 Y₂₂₆は伝送線226の特性アドミタンス、 ω_０はフィルタの通過帯域中央における角周波数、 θ_０はω_０における伝送線の電気的長さ（electrical
length）である。

更に一般化すると、フィルタ80の隣接する３つの極共
振器i,j,kについて、以下の節点アドミタンス式が得ら
れる。

ｊω_ｎ（C_i＋C_ij＋C_ik）− ｊ（Y_j＋Y_ij＋Y_jk）cotθ_０＝０ここで、 Y_jは共振器ｊのイーブン・モード・アドミタンス、 C_jは共振器ｊと接地面との間の容量値、 Y_ijは共振器i,j間の相互特性アドミタンス、 C_ijは共振器i,j間の容量性結合、 Y_jkは共振器j,k間の相互特性アドミタンス、 C_jkは共振器j,k間の容量性結合、 ω_０はフィルタの通過帯域中央における角周波数、 θ_０はω_０における伝送線の電気的長さである。

この一般化された式は、次のように変形することがで
きる。

C_j＋C_ij＋C_jk＝（Y_j＋Y_ij＋Y_jk）cotθ₀/ω_０先に述べたように、フィルタ80のようなデュプレクサ
・フィルタの第１フィルタ部分および第２フィルタ部分
の共振器群は、従来同一サイズであった。同一サイズで
あれば、そのような極の共振器のアドミタンスは同一の
ものになる。上述に関して、一般化した式Y_j,Y_ij,Y_jkお
よびそれらの和は、第１フィルタ部分および第２フィル
タ部分の双方に対して同一値である。

第２フィルタ部分の容量（即ち、第２フィルタ部分の
C_j＋C_ij＋C_jk）の第１フィルタ部分の結合容量（即ち、
第１フィルタ部分のC_j＋C_ij＋C_jk）に対する比率は、次
のように与えられる。

C₂/C₁＝［f₁tan（θ₀f₁/f₀）］／［f₂tan（θ₀f₂/f₀）］ここで、 f₁,f₂は２つのフィルタ部分の通過帯域の中心周波
数、 f₀は２つの中心周波数の平均、 θ_０はf₀における伝送線の電気的長さである。

この比率（２つのフィルタ部分のアドミタンスが等し
く、互いに相殺する）を調べると、デュプレクサ・フィ
ルタの所望の周波数応答を得るための２つのフィルタ部
分の節点容量値間の比率は、デュプレクサ・フィルタの
２つのフィルタ部分の結合節点容量値が非常に異なる値
となることを、必要とすることが、示される。このよう
な比率を形成する容量値を有する容量性素子の実現は、
誘電体ブロック・フィルタの物理的寸法の縮小につれ
て、非実用的になる。

上述の比率C₂/C₁は、デュプレクサ・フィルタのフィ
ルタ部分の共振器群を同様に構成し、それによって同様
なアドミタンス（および関連するインピーダンス）値を
有すると仮定することによって得られる。しかしなが
ら、デュプレクサ・フィルタの第１および第２フィルタ
部分夫々の共振器群の構成を変えることにより、夫々の
共振器の電気的特性が、異なる電気的特性（すなわち、
異なるアドミタンス）となる可能性がある。したがっ
て、第１フィルタ部分のアドミタンスの第２フィルタ部
分のアドミタンスに対する比率は、次のように書くこと
ができる。

Y₂/Y₁＝（C₂/C₁）（f₂/f₁）（tan（θ₀f₂/f₀）/tan（θ₀f₁/f₀）ここで、 C₂は第２フィルタ部分の結合節点容量値、 C₁は第１フィルタ部分の結合節点容量値、 f₂は第２フィルタ部分の通過帯域の中心周波数、 f₁は第１フィルタ部分の通過帯域の中心周波数 f₀はf₂とf₁との平均、 θ_０はf₀における伝送線の電気的長さである。

したがって、デュプレクサ・フィルタの所望の周波数
応答を得るには、第１フィルタ部分と第２フィルタ部分
の伝送線の相対電気的特性を代わりに変えればよい（共
振器の節点容量、即ち全節点の容量の和を変えることな
く）。デュプレクサ・フィルタのフィルタ特性をこのよ
うに変化させることは、異なるフィルタ部分の共振器群
の幾何学的形状を変えることによって、得ることができ
る。

次に第３図の斜視図に移ると、本発明の第１好適実施
例のデュプレクサ・フィルタが描かれており、ここでは
全体的に参照番号280で示されている。フィルタ280は、
第２図のフィルタ80の回路図で概略的に表わすこともで
きる。フィルタ280は全体的にブロック状の外形をして
おり、誘電体物質で構成されている。フィルタ280は、
上面284、底面286、第１側面288、第２側面290、前面29
2、および後側面294を規定する。典型的に銀を含んだ物
質である、導電性物質の被覆物が、底面286、および側
面288,290,292の大部分に塗布される。面286−292のこ
のような部分は、電気的接地面に結合される。（後に第
４図に関して注記するように、第２側面290に塗布され
る導電性物質の被覆物は、その上に第１および第２フィ
ルタ部分結合用ならびにアンテナ結合用電極を形成する
ように行なわれる。）成形プロセスなどによって、誘電体ブロックを貫通し
て長手方向軸に沿って長手方向に延在するように形成さ
れるのは、ここでは参照番号304,308,312,316,320,324,
328,332,336で示されている、一連の伝送線である。伝
送線304−336は、第２図のフィルタ80の回路図の伝送線
104−136に対応する。伝送線304−336は、フィルタ80の
上面284上に開口を規定する。伝送線304−336を規定す
る側壁にも、誘電体ブロックの外表面に塗布したのと同
じ導電性物質が塗布されている。ある発振周波数の信号
が印加される時伝送線304−336は共振伝送線、またはよ
り簡単に言えば「共振器」を形成するので、伝送線と共
振器という言葉は、以降相互交換可能に用いられること
を注記しておく。

上面284の一部にも、誘電体ブロックの側面および伝
送線304−336を規定する側壁に塗布したのと同じ導電性
物質が塗布されている。この部分は、図では塗布領域
（painted area）338,338′,342,346,350,352,358,362,
366,370,370′,374によって示されている。塗布領域338
−374は、互いに離間されているので、互いに容量性結
合されていることになる。塗布領域338と338′、338′
と342、350と352、352と358、370と370′、ならびに37
0′と374も、互いに容量的に結合されている。容量性結
合の量は、塗布領域のサイズと隣接する塗布領域間の離
間距離とによって決定される。塗布領域の夫々338,342,
346,350,358,362,366,370,374は、共振器群を接地に対
して容量的に負荷を与える。

上面284上の塗布領域の形状は、単に例示のためのも
のであることも注記しておく。通常、実際のフィルタの
上面上には、より複雑な他の形状に塗布されることが多
い。

フィルタ280の寸法は、典型的に、線分380で示される
高さ寸法（heighthwise）、線分382で示される長さ寸法
（lengthwise）、および線分384で示される接地面離間
距離によって規定される。

フィルタの高さ寸法は、誘電体ブロックを貫通して長
手方向に延びる伝送線304−336の長さを決定する。伝送
線304−336の長さは、フィルタのフィルタ部分に印加さ
れてそこを通過する発振信号の波長（誘電体ブロック物
質内の）に比例する長さでなければならないので、この
フィルタの高さ寸法は典型的にほぼ固定される。（波長
は周波数に反比例するので、伝送線304−336の長さも、
フィルタの当該フィルタ部分に印加される信号の周波数
とは、反比例の関係にある。）伝送線304−336が共振伝
送線を形成するのは、これら伝送線の長さがそれに印加
される信号の波長に比例する時のみである。したがっ
て、フィルタ280の高さ寸法は、いずれの特定なデュプ
レクサ・フィルタ構造に対してもほぼ固定されている。

誘電体フィルタ280を電気回路基板上に実装するに
は、典型的にその第２側面290を回路基板の表面上に位
置付ける。一旦実装されると、フィルタは、線分384に
よって表わされる接地面離間長に対応する距離だけ、当
該回路基板の表面上に延在する。電子素子は、通常互い
に積層された数枚の電気回路基板を含むので、接地面離
間距離は、そのような積層状電気回路基板間の最少高さ
方向間隔を規定する。接地面離間距離の寸法が大きくな
ると、結果的に、そのようなものを内蔵する素子の物理
的寸法を増大させることになるので、接地面離間距離
も、典型的に最短長未満に固定される。

伝送線304,308,312,316は、デュプレクサ・フィルタ2
80の第１フィルタ部分の共振器群を含む。伝送線304,33
6は、フィルタ280の各フィルタ部分のフィルタ伝達関数
のゼロを形成するように構成され、伝送線308−316およ
び320−332は、夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達関数
の極を形成するように構成される。伝送線320,324,328,
332,336は、デュプレクサ・フィルタ280の第２フィルタ
部分の共振器群を含む。すべての伝送線304−336の中央
導体の断面領域は、環状（circular）であるが、第１フ
ィルタ部分の伝送線304−316の断面領域の直径は、伝送
線320,324,328,332,336の直径の対応する長さよりも長
い。フィルタ280の個々のフィルタ部分の伝送線形状が
異なるため、かかる共振器の電気的特性、即ち夫々の伝
送線のアドミタンスは異なる。伝送線のアドミタンスの
比率を適切に選択することによって、そしてフィルタ部
分の伝送線の幾何学的形状を適切に選択することによっ
て、個々ののフィルタ部分のフィルタ特性も所望通りに
選択することができる。

第４図は、第３図の誘電体フィルタ280の第２側面290
の下から見た図である。先に簡単に記したように、面29
0上に塗布された導電性物質は、各フィルタの入力結合
電極、および両部分のアンテナへの共通接続用結合電極
を形成するように、塗布されている。第４図の底面図
は、フィルタ280とアンテナ・カプラ392夫々の第１およ
び第２フィルタ部分の入力カプラ376,384を示す。

第５図は、本発明の好適実施例を、フィルタの上面58
4から見た平面図であり、ここでは全体的に参照番号580
で示されている。第５図のフィルタ580の面584は、第３
図のフィルタ280の上表面284に対応する。伝送線604,60
8,612,616,620,624,628,632,636は、第３図のフィルタ2
80の伝送304−316に対応する形成に類似した方法で、夫
々の長手方向軸（longitudinal axes）に沿って、デュ
プレクサ・フィルタ580を貫通して延在する。塗布部分6
38,638′,642,646,650,652,658,662,666,670,670′,674
が、デュプレクサ・フィルタ580の上面584上に塗布され
る。隣接する塗布部分は、互いに容量的に結合されてい
る。加えて、塗布部分638と638′,638′と642、650と65
2、652と、658、670と670′、および670′と674も、互
いに容量的に結合されている。部分638,642,636,650,65
8,662,666,670,674も、共振器群の夫々に容量的負荷を
与える。

伝送線604,608,612,616は、デュプレクサ・フィルタ5
80の第１フィルタ部分の共振器群を含み、伝送線620,62
4,628,632,636は、デュプレクサ・フィルタ580の第２フ
ィルタ部分の共振器群を含む。伝送線604,636は、フィ
ルタ580の夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達関数のゼ
ロを形成するように構成されており、一方伝送線608−6
16および620−632は夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達
関数の極を形成するように構成されている。伝送線604
−616の断面領域は、フィルタ580の第２フィルタ部分の
伝送線620−636の断面領域とは、幾何学的形状で異な
る。ここで、伝送線604−636はその断面が本来円形であ
る。しかしながら、伝送線620−626の断面は、伝送線の
長手方向軸を横切る方向に長い。例えば、点678は伝送
線620の長手方向軸を表わす。線682は、伝送線の長手方
向軸678方向を横切る方向への伸長量（amount of elong
ation）を表わす。

他の伝送線の長手方向軸の同様な伸長も、同じように
示すことができる。デュプレクサ580の第１フィルタ部
分の伝送線は、デュプレクサ・フィルタの第２フィルタ
部分の伝送線と幾何学的形状が異なるので、夫々のフィ
ルタ部分の伝送線の電気的特性、即ちアドミタンスが異
なる。上記個々のフィルタ部分の伝送線の相対的寸法を
適切に選択することによって、デュプレクサ・フィルタ
の所望周波数特性を得ることができる。

次に第６図の平面図に移ると、本発明の別の好適実施
例のデュプレクサを、フィルタ780の上表面784の上から
見た図が描かれており、ここでは全体的に参照番号780
で示されている。

伝送線804,808,812,816,820,824,828,832,836が、夫
々の長手方向軸に沿ってフィルタ780を貫通して延在す
る。導電性物質の塗布領域838,838′,842,846,850,852,
858,862,866,870,870′,874,が、上面784上に塗布され
ている。隣接する塗布領域838−874は、互いに容量的に
結合されている。

伝送線804,808,812,816は、デュプレクサ・フィルタ7
80の第１フィルタ部分の共振器群を形成する。伝送線82
0,824,828,832,836は、デュプレクサ・フィルタ780の第
２フィルタ部分の共振器群を形成する。伝送線804,836
は、フィルタ780の夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達
関数のゼロを形成するように構成され、伝送線808−816
および820−832は、夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達
関数を極を形成するように構成されている。伝送線804
−816の断面領域は、夫々の伝送線の長手方向軸を横切
る方向に長い。例えば、点は875は、伝送線816の長手方
向軸を表わす。線877は、長手方向軸875を横切る方向へ
の伝送線の伸長を表わす。同様に、伝送線820−836の断
面領域も、夫々の伝送線の長手方向軸を横切る方向に長
い。例えば、点878は伝送線820の長手方向軸を表わす。
線882は、長手方向軸878を横切る方向への伝送線の伸長
を表わす。

伝送線804−816の長手方向を横切る方向への伸長量
は、伝送線820−836の長手方向を横切る方向への伸長量
よりも少ない。したがって、デュプレクサ・フィルタ78
0の夫々のフィルタ部分の共振器群の幾何学的形状は異
なり、更にそのような伝送線の電気的特性も異なる。

フィルタ部分の伝送線の正確な寸法を適切に選択する
ことによって、デュプレクサ・フィルタ780の各フィル
タ部分の所望の周波数応答を得ることができる。

第７図は、本発明の他の好適実施例のデュプレクサ・
フィルタを、その上表面984から見た平面図であり、こ
こでは全体的に参照番号980で示されている。

デュプレクサ・フィルタ980は、伝送線1004,1008,101
2,1016,1020,1024,028,1032,1036を含み、これらは各々
の長手方向軸に沿ってデュプレクサ・フィルタを貫通し
て延在している。導電性物質の塗布部分1038,1038′,10
42,1046,1050,1052,1058,1062,1066,1070′,1074が、デ
ュプレクサ・フィルタの上面984上に塗られている。隣
接する塗布部分は、互いに容量的に結合されている。ま
た、塗布領域1038,1038′、および塗布領域1070,1070′
も、互いに容量的に結合されている。部分1038,1042,10
46,1050,1058,1062,1066,1070,1074も、共振器群の夫々
に負荷を与える。

伝送線1004,1008,1012,1016は、デュプレクサ・フィ
ルタの第１フィルタ部分の共振器群を含む。伝送線102
0,1024,1028,1032,1036は、デュプレクサ・フィルタの
第２部分の共振器群を含む。伝送線1004,1036は、フィ
ルタ980の夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達関数のゼ
ロを形成するように構成され、伝送線1004−1016および
1020−1032は、夫々のフィルタ部分のフィルタ伝達関数
の極を形成するように構成される。

第１フィルタ部分の伝送線1004−1016の断面は、第２
フィルタ部分の伝送線120−1036の断面領域と、幾何学
的形状が異なる。ここで、伝送線1008−1016の断面は、
その長手方向軸を横切る方向に長い。例えば、伝送線10
16の長手方向軸は、点1075で示されている。線1077は、
長手方向軸1075を横切る方向への伸長を表わす。伝送線
1020−1036の断面は円形である。

第１フィルタ部分の伝送線1004−1016の幾何学的形状
は、第２フィルタ部分の伝送線1020−1036の外形形状と
は異なるので、異なるフィルタ部分の伝送線の電気的特
性、即ちそれらのアドミタンスも異なる。２つのフィル
タ部分の伝送線の寸法を適切に選択することにより、デ
ュプレクサ・フィルタのそれらフィルタ部分の所望電気
的特性を得ることができる。

第８図は、本発明の更に別の実施例のデュプレクサ・
フィルタを、その上面1184の上から見た平面図で、全体
的に参照番号1180で示されている。

デュプレクサ・フィルタ1180は、伝送線1204,1208,12
12,1216,1220,1224,1228,1232,1236を含む。塗布部分12
38,1238′,1242,1246,1250,1252,1262,1266,1270,127
0′,1274が、上面1184上に塗布されており、これら塗布
部分の隣接するものは、互いに容量的に結合される。部
分1238,1242,1246,1250,1256,1262,1266,1270,1274も、
共振器の夫々に負荷を与える。

伝送線1204−1216は、第１フィルタ部分の共振器群を
含み、伝送線1220−1236はデュプレクサ・フィルタ1180
の第２フィルタ部分の共振器群を含む。デュプレクサ・
フィルタ1180の伝送線は、第７図のデュプレクサ・フィ
ルタ980の対応する伝送線と寸法が類似しており、その
詳細について再度論じないことにする。

デュプレクサ・フィルタ1180の伝送線1204−1216およ
び1220−1236は、等距離離間されているのではない。そ
の代わりに、夫々のフィルタ部分の伝送線間は不規則の
間隔が設けられている。線分1278,1282,1284,1288,129
2,1296のいくつかは長さが異なり、伝送線1204−1216お
よび1220−1236の隣接するものの間で不規則な間隔を表
している。隣接する伝送線間の間隔におけるこのような
ばらつきは、フィルタ部分の電気的特性、即ちデュプレ
クサ・フィルタ1180のフィルタ部分の周波数応答を更に
変化させるように選択することもできる。

第９図は、本発明の別の好適実施例のデュプレクサ・
フィルタを、その上面1384の上から見た平面図であり、
全体的に参照番号1380で示されている。

デュプレクサ・フィルタ1380は、その長手方向軸に沿
って当該デュプレクサ・フィルタを貫通する伝送線140
4,1408,1412,1416,1420,1424,1428,1432,1436を含む。
導電性物質の塗布部分1438,1438′,1442,1446,1450,145
2,1456,1462,1466,1470,1470′,1474が、デュプレクサ
・フィルタの上面1384上に塗布されている。これら塗布
部分の隣接するものは、互いに容量的に結合されてい
る。また、塗布部分1438と1438′,1438′と1442,1450と
1452,1452と1456,1470と1470′,1470′と1474も、互い
に容量的に結合されている。更に、部分1438,1442,144
6,1450,1456,1462,1466,1470,1474は、共振器の夫々に
負荷を与える。

伝送線1404,1408,1412,1416は、デュプレクサ・フィ
ルタの第１フィルタ部分の共振器群を含み、伝送線142
0,1424,1428,1432,1436は、デュプレクサ・フィルタの
第２フィルタ部分の共振器群を含む。伝送線1404,1436
は、フィルタ1380の各フィルタ部分のフィルタ伝達関数
のゼロを形成するように構成され、一方伝送線1408−14
16および1420−1432は、夫々のフィルタ部分のフィルタ
伝達関数の極を形成するように構成される。

第１フィルタ部分の伝送線1408,1416の断面は、第１
フィルタ部分の伝送線1412の断面と幾何学的形状が異な
る。ここで、３本の伝送線1408,1412,1416は全て円形で
あるが、伝送線1412の断面の直径は、伝送線1408,1416
の直径よりも大きい。

第２フィルタ部分の伝送線1420,1428の断面は、第２
フィルタ部分の伝送線1424,1432の断面と幾何学的形状
が異なる。ここで、伝送線1424,1432の断面は、その長
手方向軸を横切る方向に長くなっており、一方伝送線14
20,1428の断面は円形である。

第10図は、本発明の別の好適実施例のデュプレクサ・
フィルタを、その上面1584の上から見た平面図であり、
全体的に参照番号1580で示されている。

デュプレクサ・フィルタ1580は、その長手方向に沿っ
てデュプレクサ・フィルタを貫通する伝送線1604,1608,
1612,1616,1620,1624,1628,1632,1636を含む。導電性物
質の塗布部分1638,1638′,1642,1646,1650,1652,1656,1
662,1666,1670,1670′,1674が、デュプレクサ・フィル
タの上面1584上に塗布されている。これら塗布部分の隣
接するものは、互いに容量的に結合されている。また、
塗布領域1638と1638′,1638′と1642,1650と1652,1652
と1656,1670と1670′,1670′と1674も、互いに容量的に
結合されている。更に、部分1638,1642,1646,1650,165
6,1662,1666,1670,1674は、共振器群の夫々に負荷を与
える。

伝送線1604,1608,1612,1616は、デュプレクサ・フィ
ルタの第１フィルタ部分の共振器群を含み、伝送線162
0,1624,1628,1632,1636は、デュプレクサ・フィルタの
第２フィルタ部分の共振器群を含む。

伝送線1604,1636は、フィルタ1580の各フィルタ部分
のフィルタ伝達関数のゼロを形成するように構成され、
一方伝送線1608−1616および1620−1632は、夫々のフィ
ルタ部分のフィルタ伝達関数の極を形成するように構成
される。

第１フィルタ部分の伝送線1608,1616の断面は、伝送
線1612の断面と外形形状が異なる。ここで、伝送線160
8,1612,1616は全て、その長手方向軸を横切る方向に長
いが、伝送線1608,1616の横断方向軸への伸長量は、伝
送線1612の横断方向軸への伸長量より少ない。

隣接する共振器の幾何学的形状を変えると、それら隣
接する共振器間の結合ならびに夫々の共振器の負荷容量
に影響を及ぼす。したがって、共振器の幾何学的形状の
選択は、デュプレクサ・フィルタのフィルタ特性を決定
するものである。

第２フィルタ部分の伝送線1620,1628の断面は、第２
フィルタ部分の伝送線1624,1632の断面と、幾何学的形
状が異なる。ここでは、伝送線1620,1628の断面は、夫
々の共振器1620,1628の長手方向軸を横切る方向に、第
１量だけ長くなっており、一方伝送線1624,1632の断面
は、夫々の共振器1624,1632の長手方向軸を横切る方向
に、第２量だけ長い。

フィルタ1580は更に、フィルタの対向する側面に沿っ
て延びるように形成されたＶ字型切り込み（Ｖ−shaped
notch）1678,1680を伝送線1608および1612の間に含
む。同様に、Ｖ字型切り込み1682,1684が、伝送線1612
および1616の間のフィルタの対向面に沿って延在するよ
うに形成されている。Ｖ字型切り込み1686,1688が、伝
送線1620および1624の間のフィルタの対向面に沿って形
成されており、Ｖ字状切り込み1690,1692が伝送線1624
および1628の間のフィルタの対向面に沿って形成されて
おり、更にＶ字状切り込み1694,1696が伝送線1628およ
び1632の間のフィルタの対向面に沿って形成されてい
る。

切り込み1678−1696は、隣接する伝送線間の電磁結合
量を変化させる。誘電体ブロックの誘電体物質の体積を
除去することによって（成形プロセスなどにより）、そ
のような隣接する伝送線間の電磁結合量は減少する。こ
のような切り込みの深さが、隣接する伝送線間の電磁結
合の減少量を規定する。

２つのフィルタ部分の伝送線の夫々の寸法を適切に選
択することによって、デュプレクサ・フィルタのフィル
タ部分の所望の電気的特性を得ることができる。

第11図は、セルラ通信システムにおいて動作する無線
電話機のような、無線トランシーバのブロック図であ
り、ここでは全体的に参照番号1750で示されている。ト
ランシーバ1750は、その一部として、前出の図の１つに
示すデュプレクサのようなデュプレクサを含む。

トランシーバ1750に送信される信号は、アンテナ1756
で受信され、それを表わす信号が1762上に発生され、フ
ィルタ1768に印加される。フィルタ1768は、前出の図の
１つのフィルタ・デュプレクサの第１フィルタ部分に相
当する。フィルタ1768は、線1774上にフィルタ信号を発
生し、それを受信機回路1778に印加する。受信機回路17
78は、従来のような受信信号のダウン変換および変調の
ような機能を行なう。送信機回路1786は、送信機1750に
よって送信される信号の周波数の変調およびアップ変換
を行なうと共に、信号を線1790に発生し、これをフィル
タ回路1794に印加する。フィルタ回路1794は、前出の図
のフィルタ・デュプレクサの第２フィルタ部分に相当
し、フィルタ信号を発生するように動作する。この信号
は、線1762を通じてアンテナ1756に印加され、そこから
送信される。

最後に第12図の論理流れ図に進むと、本発明の好適実
施例の方法が描かれており、全体的に参照番号1850で示
されている。まず、ブロック1856によって示されている
ように、誘電体ブロックの上面および底面間に、長手方
向軸に沿って実質的に長手方向に延在する少なくとも２
つの共振器を有する、第１フィルタ回路部分が形成され
る。前記少なくとも２つの内の第１共振器は、第１形状
の断面領域を有し、前記少なくとも２つの内の第２共振
器は、第１形状の外形とは異なる第２形状を有する。次
に、ブロック1862に示されるように、誘電体ブロックの
上面および底面間に、長手方向軸に沿って実質的に長手
方向に延在する少なくとも１つの共振器を有する、第２
フィルタ部分が形成される。

種々の図に示された好適実施例について本発明を説明
したが、その他の類似した実施例も用いることができ、
しかも、本発明の同一機能を果たすために、そこから逸
脱することなく変更や追加も前述の実施例に対して可能
である。したがって、本発明はいずれの実施例にも限定
されるのではなく、添付の特許請求の範囲の記載にした
がった幅（breadth）および範囲で解釈されるべきであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケノウン，ロバートアメリカ合衆国イリノイ州プロスペクト・ハイツ、サウス・リンデン202 (56)参考文献特開昭61−262301（ＪＰ，Ａ) 特開平１−291501（ＪＰ，Ａ) 特開平１−241901（ＪＰ，Ａ) 特開平２−37802（ＪＰ，Ａ) 実開平２−147903（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/213 H01P 1/205 H01P 5/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上面、底面、および少なくとも第１および
第２側面を規定する誘電体ブロックで形成された多重通
過帯域フィルタであって：第１入力信号の印加に応答して第１フィルタ信号を発生
する、前記誘電体ブロックの第１部分で形成された第１
フィルタ回路部分であって、前記誘電体ブロックの上面
および底面間で、長手方向軸に沿って実質的に長手方向
に延在するように形成された少なくとも１つの空乏（ca
vity）の側壁によって規定される少なくとも１つの共振
器で形成され、前記少なくとも１つの共振器は少なくと
も第１形状の二次閉曲線（quadratic closed curve）を
形成する断面を有する、前記第１フィルタ回路部分；前記第１フィルタ回路部分が形成された誘電体ブロック
の第１部分に隣接して配置された、前記誘電体ブロック
の第２部分で形成され、第２入力信号の印加に応答して
第２フィルタ信号を発生する、第２フィルタ回路部分で
あって、前記誘電体ブロックの上面および底面間で、長
手方向軸に沿って実質的に長手方向に延在するように形
成された少なくとも１つの空乏の側壁によって規定さ
れ、かつ長手方向軸を横断する方向に延びる横断方向軸
によって規定される第２形状の二次閉曲線を形成する断
面を有する少なくとも１つの共振器で形成され、前記第
２形状の断面は、前記第１形状の断面とは異なる形状で
ある、前記第２フィルタ回路部分；および前記誘電体ブロックの第１および第２側面上、および前
記第１および第２フィルタ回路部分の少なくとも１つの
共振器の側壁上に塗布された導電性物質；から成ることを特徴とする前記フィルタ構造。
【請求項２】請求項１記載のフィルタ構造において、前
記第１形状の断面は第１直径の環状断面から成り、前記
第２形状の断面は第２直径の環状断面から成ることを特
徴とする前記フィルタ構造。
【請求項３】請求項２記載のフィルタ構造において、前
記第１形状の環状断面の第１直径は、前記第２形状の環
状断面の第２直径の長さより短い長さのものであること
を特徴とする前記フィルタ構造。
【請求項４】請求項１記載のフィルタ構造において、前
記第１形状の断面は第１直径の環状断面から成り、前記
第２形状の断面は、前記第２フィルタ回路部分を貫通す
るように形成された、前記共振器の長手方向軸を横断す
る方向に長い断面から成ることを特徴とする前記フィル
タ構造。
【請求項５】請求項４記載のフィルタ構造において、前
記第１形状の断面は、前記第２形状の断面より小さなサ
イズの領域を規定することを特徴とする前記フィルタ構
造。
【請求項６】請求項１記載のフィルタ構造において、前
記第１形状の断面は、前記第１フィルタ回路部分を貫通
するように形成された、前記共振器の長手方向軸を横切
る方向に第１長さだけ長くなっており、前記第２形状の
断面は、前記第２フィルタ回路部分を貫通するように形
成された、前記共振器の長手方向軸を横切る方向に第２
長さだけ長いことを特徴とする前記フィルタ構造。
【請求項７】請求項６記載のフィルタ構造において、前
記第１形状の断面は、前記第２形状の断面より小さなサ
イズの領域を規定することを特徴とする前記フィルタ構
造。
【請求項８】請求項１記載のフィルタ構造において、前
記第１フィルタ部分の前記少なくとも１つの共振器は、
第１共振器と、これから第１離間距離だけ隔てられた第
２共振器とを含むことを特徴とする前記フィルタ構造。
【請求項９】請求項８記載のフィルタ構造において、前
記第２フィルタ回路部分の前記少なくとも１つの共振器
は、第１共振器と、これより第２離間距離だけ隔てられ
た第２共振器とを含むことを特徴とする前記フィルタ構
造。
【請求項１０】請求項１記載のフィルタ構造において、
前記第１フィルタ回路部分の前記少なくとも１つの共振
器は、第１特性アドミタンスを有し、前記第２フィルタ
回路部分の前記少なくとも１つの共振器は、第２特性ア
ドミタンスを有することを特徴とする前記フィルタ構
造。
【請求項１１】請求項１記載のフィルタ構造において、
前記第１形状の断面は、第１共振器と第２共振器とを含
み、前記第１フィルタ回路部分の第１共振器の二次閉曲
線を形成する断面は、前記第１フィルタ回路部分の前記
第２共振器の二次閉曲線とは、異なる形状を有すること
を特徴とする前記フィルタ構造。