JP3211547B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

誘電体フィルタ

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JP3211547B2
JP3211547B2 JP05197994A JP5197994A JP3211547B2 JP 3211547 B2 JP3211547 B2 JP 3211547B2 JP 05197994 A JP05197994 A JP 05197994A JP 5197994 A JP5197994 A JP 5197994A JP 3211547 B2 JP3211547 B2 JP 3211547B2
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coupling
dielectric filter
small
inner diameter
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達也 辻口
斉 多田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体フィルタに関
し、特に、単一の誘電体ブロック内に複数の誘電体同軸
共振器が一体的に形成された誘電体フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、複数の誘電体共振器を結合し
た誘電体フィルタにおいて、隣り合う共振器間の結合が
容量性結合の場合は、通過帯域の低域側に減衰極が得ら
れ、隣り合う共振器間の結合が誘導性結合の場合は、通
過帯域の高域側に減衰極が得られる。
【0003】従来、容量性結合を得るためには、図7に
示すように、誘電体ブロック内に段差部を有する共振器
孔を形成している。以下の図において、点塗り潰し部
は、誘電体ブロックの素地の見える部分(導体非形成
部)を示す。
【0004】図7に示すように、段差部を有する共振器
孔を設けた従来の誘電体フィルタは、略直方体形状の誘
電体ブロック1の対向する一対の面1a、1bを貫通し
て、例えば、2個の共振器孔2a、2bが形成され、共
振器孔2a、2bの内面には内導体3、3が形成されて
いる。誘電体ブロック1の外面の所定箇所に一対の入出
力電極5、5を形成し、この入出力電極5、5の形成領
域を除く外面の略全面には外導体4が形成されている。
【0005】各内導体3、3は共振器孔2a、2bの一
方の開口面1a(以下、開放側端面と記す)では、その
近傍に内導体3の非形成部(以下、内導体非形成部と記
す)が設けられ、外導体4と開放(分離)され、他方の
開口面1b(以下、短絡側端面と記す)では、外導体4
と短絡(導通)されている。
【0006】共振器孔2a、2b内の各内導体3と入出
力電極5との間には、それぞれ外部結合容量が生じ、こ
の外部結合容量により外部結合を得ている。
【0007】共振器孔2a、2bのそれぞれの内部に
は、開放側端面1aと短絡側端面1bとの略中央付近に
段差部21が設けられ、開放側端面1aから段差部21
までの共振器孔2a、2bの内径は、短絡側端面1bか
ら段差部21までの共振器孔2a、2bの内径よりも大
きく形成されている。開放側端面1a側の内径大の部分
(以下、内径大部と記す)と短絡側端面1b側の内径小
の部分(以下、内径小部と記す)の中心軸は同一軸上に
形成されている。
【0008】この構成においては、共振器孔2a、2b
毎に形成される2つの共振器間の結合は、容量性結合と
なり、通過帯域の低域側に減衰極が形成される。
【0009】そして、共振器孔の内径大部と内径小部の
長さの比、内径の比等を変えることにより、容量性結合
の度合い(結合度)を変えている。つまり、通過帯域幅
等の通過帯域特性を調整している。
【0010】また、誘導性結合を得るためには、例え
ば、図8に示すように、誘電体ブロックの外面に結合溝
を形成している。
【0011】誘電体ブロックの外面に結合溝を設けた誘
電体フィルタは、図8に示すように、結合溝6、6が誘
電体ブロック1の両主面上であって共振器孔2a、2b
との間に設けられている。各結合溝6、6は、それぞれ
の共振器孔2a、2bと平行に延びており、開放側端面
1aから始まって、開放側端面1aと短絡側端面1bと
の間の略中央付近で止まっている。各結合溝6、6の表
面には外導体4が形成されている。共振器孔2a、2b
はそれぞれ一定の内径で形成されてる。この誘電体フィ
ルタの他の構成については、図7に示したものと同様の
構成であり、その説明を省略する。
【0012】この構成においては、共振器孔2a、2b
毎に形成される2つの共振器間の結合は、誘導性結合と
なり、通過帯域の高域側に減衰極が形成される。
【0013】そして、結合溝6の長さ、幅、深さ、位
置、断面形状等を変えることにより、誘導性結合の結合
度を変えている。つまり、通過帯域幅等の通過帯域特性
を調整している。
【0014】なお、誘導性結合を得るために、上記結合
溝に代えて、誘電体ブロックに段差部を設けたもの、ス
リットを設けたもの等も用いられている。
【0015】そして、通過帯域の低域側及び高域側に減
衰極を得る場合には、誘電体ブロック内に3個以上の共
振器孔を形成し、低域側に減衰極を得るために段差部を
有する共振器孔を設け、高域側に減衰極を得るために誘
電体ブロックの外面に結合溝等を設けて誘電体フィルタ
を構成している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
の図7に示す共振器孔に段差部を設けた誘電体フィルタ
においては両共振器間の結合は容量性結合となり、誘導
性結合を得ることは困難であった。さらに、その結合度
つまり通過帯域幅等のフィルタ特性を変えるためには、
共振器孔の内径大部と内径小部の長さの比、内径の比等
を変える等複雑な設定が必要であった。
【0017】また、図8に示すような誘電体ブロックの
外面に結合溝等を設けた誘電体フィルタにおいては、誘
電体ブロックの外形が複雑であり、基板に実装する場合
そのマウント等に問題があった。また、結合度を変える
ためには、結合溝、段差部等の寸法、形状等、つまり、
誘電体ブロックの外形を変える必要がある。つまり、通
過帯域幅等の特性のことなる誘電体フィルタを必要とす
る場合、各特性に応じた外形形状の誘電体ブロックを多
数必要とし、誘電体ブロックの標準化が困難であった。
また、同等の特性の誘電体フィルタを得る場合、誘電体
ブロックの成型上の制約等により、共振器孔に段差部を
設けた誘電体フィルタよりも小型化が困難であった。
【0018】そこで、本発明の目的は、以上のような従
来の誘電体フィルタが持つ問題点を解消し、誘電体ブロ
ックの外形形状、寸法を変えることなく、容易に隣り合
う共振器間の結合度及び結合関係(容量性結合か、誘導
性結合か)を変えることができ、より小型化ができる誘
電体フィルタを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、誘電体ブロックの内部に、
内径大部と内径小部からなる段差部を軸長方向の略中央
部に有する共振器孔を少なくとも1個含む複数の共振器
孔を設け、該共振器孔の内面に内導体を形成し、誘電体
ブロックの外面に外導体を形成してなる誘電体フィルタ
において、前記段差部を有する共振器孔の内径小部の中
心軸を内径大部の中心軸より偏心させて形成したことを
特徴とするものである。
【0020】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、段差部を有する共振器孔を複数隣り合わせ
て形成し、この隣り合う共振器孔の内径小部間の寸法が
小さくなるように形成したことを特徴とするものであ
る。
【0021】請求項3に係る発明は、請求項1に係る発
明において、段差部を有する共振器孔を複数隣り合わせ
て形成し、この隣り合う共振器孔の内径小部間の寸法が
大きくなるように形成したことを特徴とするものであ
る。
【0022】請求項4に係る発明は、請求項1に係る発
明において、段差部を有する共振器孔を3個以上それぞ
れ隣り合わせて形成し、隣り合う共振器孔の内径小部間
の寸法が小さくなるように形成した共振器孔と、隣り合
う共振器孔の内径小部間の寸法が大きくなるように形成
した共振器孔とを有することを特徴とするものである。
【0023】請求項5に係る発明は、請求項1に係る発
明において、段差部を有する共振器孔の隣りの共振器孔
を内径一定の共振器孔で形成したことを特徴とするもの
である。
【0024】
【作用】上記の構成によれば、段差部を有する共振器孔
の内径小部の中心軸を内径大部の中心軸より偏心させて
形成し、隣り合う共振器孔の内径小部間や内径小部と共
振器孔間の寸法を変えることにより、隣り合う共振器間
の結合度及び結合関係(容量性結合か、誘導性結合か)
を変えることができる。
【0025】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。図において、従来例と同一または相当す
る部分、同一機能のものについては同一符号を付す。
【0026】本発明の第1実施例に係る誘電体フィルタ
の構成を図1に示す。図1(a)は誘電体フィルタの外
観斜視図、同図(b)は(a)の開放側端面から見た正
面図である。
【0027】この実施例に係る誘電体フィルタは、図1
(a)及び(b)に示すように、共振器孔2a、2bの
内部には、開放側端面1aと短絡側端面1bとの略中央
付近にそれぞれ段差部21が設けられ、開放側端面1a
から段差部21までの共振器孔2a、2bの内径は、短
絡側端面1bから段差部21までの共振器孔2a、2b
の内径よりも大きく形成されている。
【0028】そして、図1(b)に示すように、共振器
孔2a、2bの短絡側端面側1bの内径小部は、それぞ
れが最も接近するように形成されている。すなわち、共
振器孔2a、2bの短絡側端面1b側の内径小部の中心
軸間の寸法d(以下、内径小部ピッチと記す)は開放側
端面1a側の内径大部の中心軸間の寸法(以下、内径大
部ピッチと記す)より小さく構成されている。他の構成
については、従来例の図7に示した誘電体フィルタと同
様の構成であり、その説明を省略する。
【0029】この構成においては、共振器孔2a、2b
毎に形成される2つの共振器間の結合は誘導性結合へと
変化しており、通過帯域の高域側に1個の減衰極が形成
される。
【0030】次に本発明の第2実施例に係る誘電体フィ
ルタの構成を図2に示す。図2は誘電体フィルタの開放
側端面から見た正面図である。
【0031】この実施例に係る誘電体フィルタは、図2
に示すように、段差部21を有する共振器孔2a、2b
の短絡側端面1b側の内径小部は、それぞれが最も離れ
るように形成されている。すなわち、共振器孔2a、2
bの短絡側端面1b側の内径小部ピッチdは開放側端面
1a側の内径大部ピッチより大きく構成されている。他
の構成については、従来例の図7に示した誘電体フィル
タと同様の構成であり、その説明を省略する。
【0032】この構成においては、共振器孔2a、2b
毎に形成される2つの共振器間の結合は、もともとの容
量性結合の度合いがさらに強められ、より強い容量性結
合となる。したがって、通過帯域幅は広くなり、通過帯
域の低域側に1個の減衰極が形成される。
【0033】上記の第1及び第2実施例は、段差部を有
する共振器孔の内径小部の中心軸を内径大部の中心軸よ
りずらすことにより、隣り合う共振器孔の内径小部間の
寸法を変えて、隣り合う共振器間の結合度及び結合関係
(容量性結合か、誘導性結合か)を変えたものである。
【0034】以下に、内径小部ピッチdと結合度及び結
合関係とのを関係を実験結果に基づいて説明する。
【0035】図3は、厚み3mm、幅6mm、共振器孔
方向の長さ7mmの誘電体ブロック内に2個の共振器孔
を形成し、内径大部の内径を2mm、内径大部ピッチを
3mm、内径小部の内径を1mmとしたときの内径小部
ピッチdと結合係数(結合度)及び結合関係との関係を
示す図である。なお、2個の共振器孔は開放側端面側に
内径大部が、短絡側端面側に内径小部が形成されたもの
である。
【0036】図3において、両共振器間の結合は、内径
小部ピッチdが内径大部ピッチ3mmと等しいとき、容
量性結合を示し、内径小部ピッチdが徐々に小さくなる
にしたがって、その容量性結合の度合いは弱くなり、内
径小部ピッチdが約2.5mmのとき、結合がなくな
り、さらに小さくなると誘導性結合に変わり、内径小部
ピッチdが最小(2mm)のとき最も強い誘導性結合と
なることが分かる。
【0037】逆に、内径小部ピッチdを大きくしていく
と容量性結合の度合いが強くなり、内径小部ピッチdが
最大(4mm)のとき最も強い容量性結合となることが
分かる。
【0038】以上のことは、開放側端面側では共振器孔
の内径大部ピッチを固定しているので、両共振器間の結
合に関わる電界エネルギーの割合はほとんど変化しない
が、短絡側端面側では共振器孔の内径小部ピッチを変え
ることにより、結合に関わる磁界エネルギーの割合が増
減することにより起こるものである。すなわち、両共振
器間の結合において、内径小部ピッチを小さくすれば結
合に関わる磁界エネルギーの割合が増加し誘導性結合の
度合いが強まり、内径小部ピッチを大きくすれば結合に
関わる磁界エネルギーの割合が減少し容量性結合の度合
いが強くなる。したがって、第1実施例のように、誘電
体ブロックの外面に結合溝等を設けることなく、安定し
た強い誘導性結合を得ることができる。さらに、内径小
部ピッチを適宜設定することにより、容量性結合、誘導
性結合のいずれにすることもでき、また、その結合度も
調整することができるので、目的とするフィルタ特性を
容易に得ることができる。
【0039】次に本発明の第3実施例に係る誘電体フィ
ルタの構成を図4に示す。図4(a)は誘電体フィルタ
の外観斜視図、同図(b)は(a)の開放側端面から見
た正面図、同図(c)は(a)の周波数減衰特性図であ
る。
【0040】この実施例に係る誘電体フィルタは、図4
(a)及び(b)に示すように、誘電体ブロック1内に
段差部21を有する3個の共振器孔2a、2b、2cを
設けたものである。共振器孔2a、2b、2cの内部に
は、開放側端面1aと短絡側端面1bとの略中央付近に
それぞれ段差部21が設けられ、開放側端面1aから段
差部21までの共振器孔2a、2b、2cの内径は、短
絡側端面1bから段差部21までの内径よりも大きく形
成されている。
【0041】そして、図4(b)に示すように、一方の
入出力段にあたる共振器孔2aと中央に位置する共振器
孔2cの短絡側端面側の内径小部は、それぞれがより接
近するように形成され、他方の入出力段にあたる共振器
孔2bと中央に位置する共振器孔2cの短絡側端面側の
内径小部は、より離れるように形成されている。すなわ
ち共振器孔2a、2cの内径小部ピッチは最も小さく、
共振器孔2b、2cの内径小部ピッチは最も大きくなる
ように構成されている。他の構成については、従来例の
図7に示した誘電体フィルタと同様の構成であり、その
説明を省略する。
【0042】この構成においては、共振器孔2a、2c
で形成される2つの共振器間の結合は最も強い誘導性結
合となり、共振器孔2b、2cで形成される2つの共振
器間の結合は最も強い容量性結合となる。したがって、
このフィルタの周波数減衰特性は、通過帯域幅が最大
で、図4(c)に示すように、通過帯域の高域側、低域
側に、それぞれ1つの減衰極GL 、GH が形成されたも
のとなる。
【0043】また、この実施例に示す誘電体フィルタに
おいて、共振器孔2a、2c間に従来例の図8に示した
結合溝等を設けることにより、両共振器間の誘導性結合
の結合度をさらに大きくして、より通過帯域の広い誘電
体フィルタを得ることもできる。
【0044】次に本発明の第4実施例に係る誘電体フィ
ルタの構成を図5に示す。図5(a)は誘電体フィルタ
の外観斜視図、同図(b)は(a)の開放側端面から見
た正面図である。
【0045】この実施例に係る誘電体フィルタは、図5
(a)及び(b)に示すように、誘電体ブロック1内に
3個の共振器孔2a、2c、2bを設け、中央の共振器
孔2cは段差部21を有して形成され、共振器孔2cの
両隣りの共振器孔2a、2bはそれぞれ一定の内径で形
成されたものである。共振器孔2cの内部には開放側端
面1aと短絡側端面1bとの略中央付近に段差部21が
設けられ、開放側端面1aから段差部21までの内径
は、短絡側端面1bから段差部21までの内径よりも大
きく形成されている。
【0046】そして、図5(b)に示すように、一方の
入出力段にあたる共振器孔2aと中央に位置する共振器
孔2cの内径小部は、より接近するように形成され、他
方の入出力段にあたる共振器孔2bと中央に位置する共
振器孔2cの内径小部は、より離れるように形成されて
いる。つまり、この実施例の誘電体フィルタは、第3実
施例の図4で示した誘電体フィルタにおいて、入出力段
にあたる共振器孔2a、2bを内径一定の共振器孔で形
成したものであり、他の構成については図4に示したも
のと同様の構成であり、その説明を省略する。
【0047】この構成においては、共振器孔2a、2c
で形成される2つの共振器間の容量性結合の度合いは弱
められ強い誘導性結合を得ることもでき、共振器孔2
b、2cで形成される2つの共振器間の容量性結合の度
合いをさらに強くすることができる。
【0048】このように、段差部を有する共振器孔と内
径一定の共振器孔の組合わせにおいても、段差部を有す
る共振器孔の内径小部の中心軸を偏心させることによ
り、隣り合う共振器間の結合度及び結合関係を変えるこ
とができ、通過帯域の高域側、低域側に減衰極を得るこ
とができる。
【0049】なお、上記第1〜第3の実施例では段差部
を有する共振器孔のみで構成された誘電体フィルタで説
明したが、図6に示すように、これらの構成に加え、内
径一定の共振器孔を含めてた構成としてもよく、それぞ
れの構成を組合わせて形成したものでもよい。さらに、
結合溝等の他の結合手段を併用して構成し、結合度をよ
り大きく変えるようにしたものでもよい。
【0050】また、上記各実施例では、開放側端面側に
内径大部を、短絡側端面側に内径小部を形成した共振器
孔にて説明したが、これに限ることはなく、短絡側端面
側に内径大部を形成し、開放側端面側の内径小部間の寸
法を変えるようにしてもよい。この場合、隣り合う共振
器間の結合関係は上記実施例で説明したものとは逆の関
係となる。すなわち、内径小部ピッチが内径大部ピッチ
と等しいとき、誘導性結合を示し、内径小部ピッチを小
さくしていくと徐々に誘導性結合が弱くなり、ある内径
小部ピッチで容量性結合へと変わり、内径小部ピッチを
大きくしていくと誘導性結合が強くなっていく。
【0051】また、上記各実施例では、誘電体ブロック
の外面の所定箇所に一対の入出力電極を形成した誘電体
フィルタについて説明したが、これに限るものではな
く、入出力電極に代えて、樹脂ピン等により外部回路と
接続するものでもよい。また、開放側端面側での内導体
と外導体の分離も、開放側端面において内導体と外導体
を分離したものでもよい。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る誘電
体フィルタによれば、段差部を有する共振器孔の内径小
部の中心軸を偏心させることにより、つまり、隣り合う
共振器孔の内径小部間、または内径小部と共振器孔間の
寸法を変えることにより、隣り合う共振器の結合を容量
性結合、誘導性結合のいずれにすることもでき、その結
合度も変えることができる。したがって、誘電体ブロッ
クの外形形状、寸法を変えることなく、目的とするフィ
ルタ特性を容易に得ることができる。すなわち、所望の
通過帯域幅を容易に得ることができるとともに、通過帯
域の低域または高域側に減衰極を容易に形成することが
できる。特に、3段以上の共振器からなる誘電体フィル
タにおいては、低域側及び高域側に減衰極を有する減衰
特性の急峻な高性能のフィルタを容易に実現できる。
【0053】また、複雑な外形形状を必要とせず、誘電
体フィルタの外形形状、寸法を標準化できるので、基板
へのマウントを容易に行うことができる。
【0054】さらに、誘電体ブロックの成型上の制約も
少なくなり、より小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の第1実施例に係る誘電体フ
ィルタの外観斜視図、(b)は、(a)の開放側端面側
からみた正面図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る誘電体フィルタの開
放側端面からみた正面図である。
【図3】本発明の誘電体フィルタの内径小部ピッチdと
結合係数及び結合関係を示す図である。
【図4】(a)は、本発明の第3実施例に係る誘電体フ
ィルタの外観斜視図、(b)は、(a)の開放側端面側
からみた正面図、(c)は、本実施例の誘電体フィルタ
の周波数減衰特性図である。
【図5】(a)は、本発明の第4実施例に係る誘電体フ
ィルタの外観斜視図、(b)は、(a)の開放側端面側
からみた正面図である。
【図6】本発明の応用例の一例を示す開放側端面側から
みた正面図である。
【図7】従来の段差部を有する共振器孔を設けた誘電体
フィルタの外観斜視図である。
【図8】従来の結合溝を設けた誘電体フィルタの外観斜
視図である。
【符号の説明】
1 誘電体ブロック 2、2a、2b、2c 共振器孔 3 内導体 4 外導体 5 入出力電極 21 段差部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−226909(JP,A) 特開 昭61−52003(JP,A) 特開 平7−22813(JP,A) 特開 平7−86807(JP,A) 特開 昭53−68534(JP,A) 特開 平1−220502(JP,A) 特開 平7−147502(JP,A) 実開 昭63−40007(JP,U) 実開 平2−62803(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/205 H01P 1/212 H01P 7/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体ブロックの内部に、内径大部と内
    径小部からなる段差部を軸長方向の略中央部に有する共
    振器孔を少なくとも1個含む複数の共振器孔を設け、該
    共振器孔の内面に内導体を形成し、誘電体ブロックの外
    面に外導体を形成してなる誘電体フィルタにおいて、 前記段差部を有する共振器孔の内径小部の中心軸を内径
    大部の中心軸より偏心させて形成したことを特徴とする
    誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】 前記段差部を有する共振器孔を複数隣り
    合わせて形成し、この隣り合う共振器孔の内径小部間の
    寸法が小さくなるように形成したことを特徴とする請求
    項1に記載の誘電体フィルタ。
  3. 【請求項3】 前記段差部を有する共振器孔を複数隣り
    合わせて形成し、この隣り合う共振器孔の内径小部間の
    寸法が大きくなるように形成したことを特徴とする請求
    項1に記載の誘電体フィルタ。
  4. 【請求項4】 前記段差部を有する共振器孔を3個以上
    それぞれ隣り合わせて形成し、隣り合う共振器孔の内径
    小部間の寸法が小さくなるように形成した共振器孔と、
    隣り合う共振器孔の内径小部間の寸法が大きくなるよう
    に形成した共振器孔とを有することを特徴とする請求項
    1に記載の誘電体フィルタ。
  5. 【請求項5】 前記段差部を有する共振器孔の隣りの共
    振器孔を内径一定の共振器孔で形成したことを特徴とす
    る請求項1に記載の誘電体フィルタ。
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