JP3239444B2 - 誘電体マイクロ波フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、誘電体ブロックに構
成された複数の誘電体同軸共振器を用いた誘電体マイク
ロ波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、誘電体同軸共振器は、アンテナ
共用器、ディプレクサ（Ｄｉｐｌｅｘｅｒ）、デュプレ
クサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）、マルチプレクサ（Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｅｒ）、分波器、合波器、コンバイナあるい
は送信共用器などと呼ばれるものにおいて、フィルタを
構成するのに使用されている。誘電体同軸共振器を用い
た従来のこの種の誘電体マイクロ波フィルタの一例を図
３および図４に示す。

【０００３】上記誘電体マイクロ波フィルタは、たとえ
ば酸化チタン系のセラミック誘電体からなる直方体形状
を有する誘電体ブロック１に、３組の誘電体同軸共振器
２，２，２を構成したものである。各誘電体同軸共振器
２は、誘電体ブロック１の一つの端面１ａからそれに対
向するいま一つの端面１ｂに貫通する貫通孔３の内壁面
に形成された共振器電極４と、上記貫通孔３を取り囲む
誘電体ブロック１の外側面に形成されたアース電極５
と、上記各誘電体同軸共振器２が１／４波長共振器とな
るように誘電体ブロック１の上記いま一つの端面１ｂを
短絡端として、上記共振器電極４とアース電極５とを短
絡する短絡電極６とからなる。そして、隣り合う誘電体
同軸共振器２，２の間には、これら誘電体同軸共振器
２，２の結合を取るための結合用孔７を有する。

【０００４】上記誘電体ブロック１の両端部分にそれぞ
れ位置する誘電体同軸共振器２の各貫通孔３には、図示
しない外部回路からの信号を上記誘電体マイクロ波フィ
ルタに入力するとともに、上記誘電体マイクロ波フィル
タから信号を取り出すために、外周部に樹脂等の誘電体
材料８を被着してなる結合棒９が挿通される（図４参
照）。これら結合棒９の一つに上記外部回路から信号が
供給され、また、いま一つの結合棒９から上記誘電体マ
イクロ波フィルタでフィルタされた信号が取り出され
る。隣り合う誘電体同軸共振器２，２間の必要な結合
は、これら誘電体同軸共振器２，２間の間隔を調節した
り、結合用孔７の寸法や形状を変えることにより調整し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
誘電体マイクロ波フィルタにおいて、狭帯域特性を得る
には、結合用孔７の寸法を小さくするか、誘電体同軸共
振器２，２間の間隔を広くするかのいずれかの構造が採
用される。しかし、上記のように結合用孔７の寸法を小
さくするのは、誘電体ブロック１の成形の点から困難で
あり、また、誘電体同軸共振器２，２間の間隔を大きく
すると、誘電体マイクロ波フィルタの形状が大きくなる
という問題があった。

【０００６】本発明の目的は、製作が容易で小型の狭帯
域特性を有する誘電体マイクロ波フィルタを提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、誘
電体ブロックと、その互いに対向する面の一方から他方
に貫通する複数の貫通孔と、各貫通孔内壁面に形成され
た共振器電極と、上記誘電体ブロックの外面に形成され
たアース電極と、上記貫通孔が貫通する互いに対向する
面の少なくとも一方において上記共振器電極と上記アー
ス電極との間に設けられたギャップとを備え、上記共振
器電極、アース電極およびその間に存在する上記誘電体
ブロックを構成している誘電体により上記誘電体ブロッ
クに複数の誘電体同軸共振器が構成されてなり、隣り合
う誘電体同軸共振器どうしが互いに電磁的に結合してな
る誘電体マイクロ波フィルタであって、隣り合う誘電体
同軸共振器の貫通孔が上記誘電体ブロック内で互いに直
交し、隣り合う誘電体同軸共振器の各々がそれぞれ発生
する電磁界が互いに直交しており、隣り合う誘電体同軸
共振器の間に配置されて電磁界の上記直交を乱して隣り
合う上記誘電体同軸共振器を互いに電磁的に結合させる
結合手段を備えていることを特徴としている。

【０００８】

【作用】誘電体ブロック内で貫通孔が互いに直交する隣
り合う誘電体同軸共振器の各々がそれぞれ発生する電磁
界が互いに直交する。上記結合手段は、この電磁界の直
交を乱す。これにより、隣り合う誘電体同軸共振器が互
いに電磁的に結合する。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、隣り合う誘電体同軸共
振器の共振器電極が誘電体ブロック内で互いに直交して
いるので、隣り合う誘電体同軸共振器の間に配置された
結合手段により隣り合う誘電体同軸共振器の各々がそれ
ぞれ発生する電磁界の直交を乱しても各誘電体同軸共振
器を流れる高周波電流分布は大きな影響を受けることが
なく、各誘電体同軸共振器の無負荷Ｑの劣化が殆どな
い、小型で狭帯域の誘電体マイクロ波フィルタを得るこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。本発明にかかる誘電体マイクロ波フィル
タの一実施例の構成を図１および図２に示す。

【００１１】上記誘電体マイクロ波フィルタは、図３お
よび図４において説明した従来の誘電体マイクロ波フィ
ルタと同様に、たとえば酸化チタン系のセラミック誘電
体からなる誘電体ブロック１１（図２参照）に、図示し
ない外部回路から信号が入力する入力側の誘電体同軸共
振器１２、それに隣る中間の誘電体同軸共振器１２およ
びこの中間の誘電体同軸共振器１２に隣り、図示しない
外部回路へ信号を出力する出力側の誘電体同軸共振器１
２の３組の誘電体同軸共振器１２，１２，１２を構成し
たものである。上記誘電体ブロック１１の６つの面に
は、アース電極１５，１５，…が形成され、上記誘電体
ブロック１１は、これらアース電極１５，１５，…によ
り被覆される。

【００１２】３組の上記誘電体同軸共振器１２，１２，
１２は、隣り合うものの共振器電極１４どうしが誘電体
ブロック１１内にて互いに直交する。

【００１３】すなわち、誘電体ブロック１１の一端部側
に位置する入力側の誘電体同軸共振器１２は、上記誘電
体ブロック１１の一つの面を開放端とする一方、この面
に対向する面を短絡端とし、その間にて上記誘電体ブロ
ック１１を貫通する貫通孔１３の内壁面に形成された共
振器電極１４を有する。この共振器電極１４は、入力側
の誘電体同軸共振器１２の開放端側からギャップＧをお
いて短絡端に達し、この短絡端にてその周りのアース電
極１５に短絡される。このアース電極１５は、短絡電極
として、上記共振器電極１４をほかのアース電極１５に
接続する。

【００１４】また、上記入力側の誘電体同軸共振器１２
に隣る中間の誘電体同軸共振器１２は、入力側の誘電体
同軸共振器１２の上記開放端が存在する誘電体ブロック
１１の面に隣る面を開放端とする一方、この面に対向す
る面を短絡端とし、その間にて誘電体ブロック１１を貫
通する貫通孔１３の内壁面に形成された共振器電極１４
を有する。この共振器電極１４は、中間の誘電体同軸共
振器１２の開放端側からギャップＧをおいて短絡端に達
し、この短絡端にてその周りのアース電極１５に短絡さ
れる。このアース電極１５は、短絡電極として、上記共
振器電極１４をほかのアース電極１５に接続する。

【００１５】さらに、上記中間の誘電体同軸共振器１２
に隣る出力側の誘電体同軸共振器１２は、入力側の誘電
体同軸共振器１２の上記開放端が存在する誘電体ブロッ
ク１１の面を開放端とする一方、この面に対向する面を
短絡端とし、その間にて誘電体ブロック１１を貫通する
貫通孔１３の内壁面に形成された共振器電極１４を有す
る。この共振器電極１４は、出力側の誘電体同軸共振器
１２の開放端側からギャップＧをおいて短絡端に達し、
この短絡端にて周りのアース電極１５に短絡される。こ
のアース電極１５は、短絡電極として、上記共振器電極
１４をほかのアース電極１５に接続する。

【００１６】上記誘電体ブロック１１は、入力側の誘電
体同軸共振器１２と中間の誘電体同軸共振器１２との間
に、入力側の誘電体同軸共振器１２の開放端側の面から
短絡端側の面に貫通する結合用孔１７を備える。同様
に、上記誘電体ブロック１１は、中間の誘電体同軸共振
器１２と出力側の誘電体同軸共振器１２との間に、出力
側の誘電体同軸共振器１２の開放端側の面から短絡端側
の面に貫通する結合用孔１７を備える。

【００１７】上記誘電体ブロック１１の両端部にそれぞ
れ位置する入力側の誘電体同軸共振器１２および出力側
の誘電体同軸共振器１２の各貫通孔１３には、上記外部
回路からの信号を図１および図２の誘電体マイクロ波フ
ィルタに入力するとともに、具体的には図示しないが、
上記誘電体マイクロ波フィルタから信号を取り出すため
に、たとえば外周部に樹脂等の誘電体材料を被着してな
る、図３および図４において説明したものと同様の、結
合棒がそれぞれ挿通される。これら結合棒の一つに外部
回路から信号が供給され、また、いま一つの結合棒から
上記誘電体マイクロ波フィルタでフィルタされた信号が
取り出される。外部回路との接続は、上記のような結合
棒のほかに、入力側の誘電体同軸共振器１２もしくは出
力側の誘電体同軸共振器１２の共振器電極１４に接続し
たコンデンサ（図示せず。）により行うこともできる。

【００１８】上記のように、３組の上記誘電体同軸共振
器１２，１２，１２の隣り合うものの共振器電極１４ど
うしが誘電体ブロック１１内にて互いに直交していれ
ば、誘電体ブロック１１内で貫通孔１３が互いに直交す
る隣り合う誘電体同軸共振器１２，１２の各々がそれぞ
れ発生する電磁界が互いに直交する。このように、隣り
合う誘電体同軸共振器１２，１２の電磁界が互いに直交
していると、このままでは、これら誘電体同軸共振器の
間には結合は生じない。

【００１９】しかし、上記実施例では、誘電体ブロック
１１の入力側の誘電体同軸共振器１２と中間の誘電体同
軸共振器１２との間に結合用孔１７が存在し、この結合
用孔１７の近くで、入力側の誘電体同軸共振器１２およ
び中間の誘電体同軸共振器１２にて発生する電磁界が乱
れる。このため、入力側の誘電体同軸共振器１２の電磁
界と中間の誘電体同軸共振器１２の電磁界との直交性が
乱され、入力側の誘電体同軸共振器１２の電磁界と中間
の誘電体同軸共振器１２の電磁界との結合が生じる。同
様に、中間の誘電体同軸共振器１２と出力側の誘電体同
軸共振器１２との間に存在する結合用孔１７により、中
間の誘電体同軸共振器１２の電磁界と出力側の誘電体同
軸共振器１２の電磁界との直行性が乱され、中間の誘電
体同軸共振器１２と出力側の誘電体同軸共振器１２との
結合が生じる。このとき、入力側の誘電体同軸共振器１
２、中間の誘電体同軸共振器１２および出力側の誘電体
同軸共振器１２の各共振器電極１４が誘電体ブロック内
で互いに直交しているので、上記結合用孔１７により隣
り合う誘電体同軸共振器１２，１２の各々がそれぞれ発
生する電磁界の直交を乱しても、各誘電体同軸共振器１
２を流れる高周波電流分布は大きな影響を受けることが
ない。このため、各誘電体同軸共振器１２の無負荷Ｑの
劣化が殆どない。

【００２０】また、もともと結合しない隣接する誘電体
同軸共振器１２，１２を、上記結合用孔１７により、電
磁界の直交性を乱して結合させているので、誘電体同軸
共振器１２，１２どうしの結合度が小さく、したがっ
て、誘電体同軸共振器１２，１２の間隔が小さくなり、
小型で狭帯域の誘電体マイクロ波フィルタを得ることが
できる。

【００２１】上記実施例において、誘電体ブロック１１
には、３組に限らず、２組以上の１／４波長の誘電体同
軸共振器１２もしくは１／２波長の誘電体同軸共振器が
構成されていてもよい。なお、上記誘電体ブロック１１
に、複数の１／２波長誘電体同軸共振器を構成したもの
では、誘電体同軸共振器の共振器電極１４の両端が、ア
ース電極との間にギャップを有する。また、上記結合用
孔１７にかえて、誘電体ブロック１１内に誘電体同軸共
振器１２の電磁界を乱す結合用の電極を形成するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる誘電体マイクロ波フィルタの
一実施例の斜視図である。

【図２】 図１の誘電体マイクロ波フィルタのI−I線に
沿う断面図である。

【図３】 従来の誘電体マイクロ波フィルタの斜視図で
ある。

【図４】 図３の誘電体マイクロ波フィルタのII−II線
に沿う断面図である。

【符号の説明】

１１ 誘電体ブロック １２ 誘電体同軸共振器 １３ 貫通孔 １４ 共振器電極 １５ アース電極 １７ 結合孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体ブロックと、 その互いに対向する面の一方から他方に貫通する複数の
   貫通孔と、 各貫通孔内壁面に形成された共振器電極と、 上記誘電体ブロックの外面に形成されたアース電極と、 上記貫通孔が貫通する互いに対向する面の少なくとも一
   方において上記共振器電極と上記アース電極との間に設
   けられたギャップとを備え、 上記共振器電極、アース電極およびその間に存在する上
   記誘電体ブロックを構成している誘電体により上記誘電
   体ブロックに複数の誘電体同軸共振器が構成されてな
   り、 隣り合う誘電体同軸共振器どうしが互いに電磁的に結合
   してなる誘電体マイクロ波フィルタであって、 隣り合う誘電体同軸共振器の貫通孔が上記誘電体ブロッ
   ク内で互いに直交し、隣り合う誘電体同軸共振器の各々
   がそれぞれ発生する電磁界が互いに直交しており、 隣り合う誘電体同軸共振器の間に配置されて電磁界の上
   記直交を乱して隣り合う上記誘電体同軸共振器を互いに
   電磁的に結合させる結合手段を備えていることを特徴と
   する誘電体マイクロ波フィルタ。