JP3349345B2 - 面実装型誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数百ＭＨｚから数
ＧＨｚの高周波信号に利用される、面実装型フィルタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】通信機器には様々な高周波用フィルタが
利用されており、特に、最近の携帯電話、ＰＨＳ（パー
ソナル・ハンディホン・システム）等の移動体通信機器
の普及及び通信利用の増加に伴い、各種フィルタについ
て、一層高い周波数への対応及び電気的特性の改善が要
求されている。従来、高周波において利用される誘電体
フィルタとしては、同軸誘電体共振器を用いた面実装型
誘電体フィルタがあり、例えば、特開平６−２８３９０
４に記載されている。面実装型誘電体フィルタは、図１
及び図８のように、表面に導体パターンとして入出力端
子部(５)(５)、結合用ストリップライン(７)(７)(70)及
び接地パターン(６)が形成された誘電体基板(４)と、該
誘電体基板(４)の上面において、隣接して配置される複
数の同軸誘電体共振器(１)を具える。

【０００３】前記同軸誘電体共振器(１)は、図３のよう
に、誘電体部材(２)に、その両端面(20)(21)を通る貫通
孔(22)を形成し、誘電体部材(２)の外周面、貫通孔(22)
の内面及び誘電体部材(２)の何れか一方の端面(21)に、
導体層(30)(31)(32)を配備し、さらに、図１及び図３の
ように、前記外周面の導体層(30)の一部を削除して底面
(23)とし、且つ隣接する各同軸共振器(1a)(1b)における
側面の一部を削除して、段間結合用窓(10)を形成する。
現在、一般に利用されている同軸共振器(１)は、基板に
容易に実装できるように直方体に形成されている。誘電
体基板(４)に形成された結合用ストリップライン(７)
(７)(70)のうち、入出力段の同軸共振器(1a)(1a)に対す
る入出力結合用ストリップライン(７)(７)は、図８のよ
うに、該基板(４)の上面に、それぞれ各入出力段同軸共
振器(1a)(1a)の底面(23)との接触面の内側領域から、該
共振器(1a)(1a)の開放端面(20)との接触部分を通って、
各入出力端子部(５)(５)まで形成され、中間段の同軸共
振器(1b)に対する結合用ストリップライン(70)は、該共
振器(1b)の底面(23)との接触面の内側領域から接地パタ
ーン(６)まで形成される。接地パターン(６)は、誘電体
基板(４)の上面及び下面において、同軸共振器(１)の底
面(23)との接触面の内側領域並びに入出力端子部(５)
(５)及び入出力結合用ストリップライン(７)(７)の周辺
領域を除いて形成される。上記のように、導体パターン
が形成された誘電体基板(４)に、互いに隣接する複数個
の前記同軸共振器(１)を配置することによって、入出力
結合用ストリップライン(７)(７)と各入出力段の同軸共
振器(1a)(1a)の孔内面の導体層(31)の間がそれぞれ容量
結合して、帯域通過型の面実装型誘電体フィルタが形成
される。

【０００４】帯域通過型フィルタの周波数特性は、通
常、通過周波数帯域における減衰量が、平坦すなわち略
一定であることが望ましい。そのために、前記面実装型
フィルタにおいては、各同軸共振器(１)の共振周波数を
略一致させ、且つ、中間段同軸共振器(1b)の容量成分
を、入出力段同軸共振器(1a)(1a)の容量成分よりも稍大
きくすればよいことが知られている。同軸共振器(１)自
体は、分布定数形であるため、容量成分とインダクタン
ス成分を別々に変化させることができない。従って、フ
ィルタが前記条件を満たすには、中間段同軸共振器(1b)
は、共振器の長さを入出力段同軸共振器(1a)よりも長く
するか、或いは、共振器の孔内面の導体層(31)と接地パ
ターン(６)との容量結合成分を大きくする必要がある。
中間段の共振器の長さを他の共振器とは異なるものにす
ると、製造コストが上昇するため、専ら後者が利用され
る。従って、図８のように、誘電体基板(４)上の中間段
同軸共振器(1b)が配備される領域に、接地パターン(６)
から結合用ストリップライン(70)が延在している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記面実装型フィルタ
の通過帯域を高い周波数に対応させるには、同軸共振器
の共振周波数を高くする必要があり、それには同軸共振
器の長さを短くすればよい。しかしながら、共振周波数
を高くすると、中間段同軸共振器(1b)の共振周波数は、
入出力段同軸共振器(1a)の共振周波数よりも低くなる。
しかも、共振周波数が高くなるにつれて、入出力段同軸
共振器(1a)と中間段同軸共振器(1b)との共振周波数の差
は増大する傾向にある。これは、中間段同軸共振器(1b)
には、両側に段間結合用窓(10)が存在するため、該窓(1
0)が片側にしか存在しない入出力段同軸共振器(1a)より
も電磁界の漏れが大きく、その分、共振波長が長くなる
ためと考えられる。同軸共振器の共振周波数が約２ＧＨ
ｚ以上になると、入出力段同軸共振器(1a)と中間段同軸
共振器(1b)との共振周波数の差が大きくなり過ぎて、フ
ィルタの通過特性が劣化することになる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、高い周波数において、共振器
の長さを変えることなく、各共振器の共振周波数を略一
致できる面実装型誘電体フィルタを提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、上記課題を解決
するため、以下のように構成される。面実装型フィルタ
における誘電体基板上に形成される接地パターンのう
ち、中間段同軸誘電体共振器の開放端面との接触部分及
びその周辺の接地パターンの一部または全部を削除す
る。

【０００８】

【作用及び効果】誘電体基板上に形成される接地パター
ンのうち、中間段同軸誘電体共振器の開放端面との接触
部分及びその周辺の接地パターンの一部または全部を削
除することにより、該共振器の内部導体層と接地パター
ンとの容量結合成分が減少する。これにより、中間段同
軸共振器の共振周波数が増加し、従って、入出力同軸共
振器の共振周波数と略一致させることができる。その結
果、図５のように、高い周波数においても通過周波数帯
域内における通過特性が平坦な、すなわち、減衰量が略
一定のフィルタを実現できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に沿って詳述する。 （実施形態１）本実施形態の面実装型誘電体フィルタ
は、表面に導体パターンが形成された誘電体基板(４)の
上面に、３個の同軸誘電体共振器(１)を隣接して配置し
たものである。該同軸共振器(１)は、図３のように、角
柱状の誘電体部材(２)に対して、両端面(20)(21)を通る
貫通孔(22)を形成し、外表面及び貫通孔(22)内面全体
に、導電性材料を被覆して、導体層(30)(31)(32)を形成
する。そして、誘電体部材(２)の何れか一方の端面(20)
と、外周面の１面から、導体層を除去して、それぞれ開
放端面(20)及び底面(23)とする。誘電体部材(２)の材質
は、酸化バリウム、酸化チタン、酸化ネオジウム等の高
誘電率セラミックスが適している。また、導電性材料と
しては、銀、銅等の高導電率材料が適している。

【００１０】前記同軸共振器(１)を３個横に接して載置
できる寸法の誘電体基板(４)の表面上に、図２（ａ）及
び（ｂ）のように、導電性材料のパターンによって、入
出力端子部(５)(５)、入出力結合用ストリップライン
(７)(７)及び接地パターン(６)が形成される。入出力端
子部(５)(５)は、該基板(４)の縁であって、各入出力段
同軸共振器(1a)(1a)の開放端面(20)近くに形成される。
入出力段同軸共振器(1a)(1a)に対する入出力結合用スト
リップライン(７)(７)は、基板(４)の上面に、それぞれ
各共振器(1a)(1a)の底面(23)との接触面内から、各共振
器(1a)(1a)の開放端面(20)との接触部分を通って、各入
出力端子部(５)(５)まで形成される。誘電体基板(４)の
材質は、アルミナ等の低誘電体のものが適している。

【００１１】接地パターン(６)は、誘電体基板(４)の上
面及び下面において、同軸共振器(１)の底面(23)との接
触面の内側領域並びに入出力端子部(５)(５)及び入出力
結合用ストリップライン(７)(７)の周辺領域を除き、さ
らに、中間段の同軸共振器(1b)の開放端面(20)との接触
部分及びその周辺領域の一部(８)を除いて形成される。
中間段同軸共振器(1b)の開放端面(20)との接触部分及び
その周辺領域における接地パターン(６)が形成されない
前記領域(８)は、自由な形状が選択できるが、本実施形
態においては、中間段同軸共振器(1b)の底面(23)との接
触面内に形成され、該共振器(1b)の貫通孔(22)の直径と
同程度の幅で、該貫通孔(22)に平行に該共振器(1b)の開
放端面との接触部分を通って延びている。これは、誘電
体基板(４)上に配備される共振器(１)の位置が多少ずれ
たとしても、フィルタ特性に影響を及ぼさないようにす
るためである。また、入出力段同軸共振器(1a)(1a)と中
間段同軸共振器(1b)との共振周波数の差は、共振周波数
が高くなるにつれて大きくなるから、前記領域(８)の長
さもそれにあわせて変わることになる。

【００１２】図１乃至図４のように、導体パターンが形
成された前記誘電体基板(４)及び３個の前記同軸共振器
(１)を、共振器(１)における底面(23)と側面及び短絡端
面(21)とが交わる辺と、接地パターン(６)とが接触し、
入出力段共振器(1a)(1a)における底面(23)と開放端面(2
0)とが交わる辺と、入出力結合用ストリップライン(７)
(７)とが接触し、且つ、中間段共振器(1b)における底面
(23)と開放端面(20)とが交わる辺と、接地パターン(６)
が形成されない前記領域(８)とが接触するように絶縁性
接着剤で接着され、共振器(１)の外表面の導体層(30)(3
2)と接地パターン(６)がはんだ付けされる。そして、ト
リミングにより、互いに隣接する同軸共振器(１)(１)の
接触面の中央付近の導体層(30)を削除して段間結合用窓
(10)を形成し、さらに、所望の仕様に合わせるために、
各同軸共振器(１)の開放端面(20)にもトリミングを施す
ことによって、面実装型誘電体フィルタが完成する。

【００１３】このとき、前記フィルタの通過特性は、図
５のようになり、通過周波数帯域において、帯域内リッ
プルが従来よりも小さい、帯域内の通過特性が平坦なフ
ィルタを実現できる。その結果、通過特性の優れたフィ
ルタを提供できるだけでなく、要求される仕様に合わせ
るための調整を効率よく行なうことができる。

【００１４】（第２実施形態）本実施形態の面実装型誘
電体フィルタは、図６及び図７のように、第１実施形態
と比べて、３個の同軸誘電体共振器(１)の代わりに、３
個の貫通孔(22)を具えるコムライン型誘電体共振器(９)
が使用される。コムライン型誘電体共振器(９)は、角柱
状の誘電体部材(２)に対して、３個の貫通孔(22)を平行
に形成し、外表面及び貫通孔(22)内面全体に、導電性材
料を被覆して、導体層(30)(31)を形成する。誘電体部材
(２)の外周面の１面から、導体層(30)を除去して、底面
(23)とする。そして、後記するように、誘電体基板(４)
上に設置されてから、貫通孔(22)の端面にトリミングを
施して凹部(90)が形成され、該凹部(90)が開放端面(20)
となる。なお、誘電体部材(２)の材質及び導電性材料
は、第１実施形態と同様である。誘電体基板(４)には、
第１実施形態と同様に入出力端子部(５)(５)、結合用ス
トリップライン(７)(７)及び接地パターン(６)が形成さ
れ、前記コムライン型共振器(９)が配備される。そし
て、誘電体基板(４)上に配備されたコムライン型共振器
(９)にトリミングを施して凹部(90)を形成し、本実施形
態の面実装型誘電体フィルタが完成する。

【００１５】コムライン型共振器(９)は、隣り合う貫通
孔(22)の間に導体層(30)が存在しない。従って、複数個
の同軸共振器(１)を使用する第１実施形態の場合と同様
に、中間段の共振部(91b)の共振周波数は、共振周波数
が高くなるにつれて、入出力段の共振部(91a)(91a)の共
振周波数よりも低下していく現象が生じる。従って、第
１実施形態の場合と同様に、誘電体基板(４)に接地パタ
ーン(６)が形成されない領域(８)を形成することによっ
て、フィルタの帯域内の通過特性を平坦にすることがで
きる。

【００１６】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、
本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の
範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であるこ
とは勿論である。例えば、上記実施形態では、入出力端
子部(５)(５)が誘電体基板(４)上の対向する辺に形成さ
れているが、これを同じ辺に形成してもよく、その場
合、入出力段の同軸共振器(1a)(1a)または共振部(91a)
(91a)の端面(20)(21)の向きも同じになる。このよう
に、共振器(１)または共振部(91)の端面(20)(21)の向き
は、自由に選択でき、それに対応して、誘電体基板(４)
上の導体パターンも変化する。また、上記実施形態で
は、３個の同軸共振器(１)または３個の貫通孔(22)が形
成されたコムライン型共振器(９)について説明したが、
これが４個以上であっても、中間段の同軸共振器(1b)ま
たは共振部(91b)が存在するから、本発明が適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における面実装型フィル
タを示す斜視図である。

【図２】第１実施形態において、入出力端子部、結合用
ストリップライン及び接地パターンが形成された誘電体
基板を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）
は下面図である。

【図３】第１実施形態において、中間段に用いられる同
軸誘電体共振器を示す斜視図である。

【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図５】第１実施形態の通過特性を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態における面実装型フィル
タを示す斜視図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ端面図である。

【図８】従来用いられている入出力端子部、結合用スト
リップライン及び接地パターンが形成された誘電体基板
を示す平面図である。

【符号の説明】

(１) 同軸誘電体共振器 (４) 誘電体基板 (５) 入出力端子部 (６) 接地パターン (７) 入出力結合用ストリップライン (８) 接地パターン削除部 (９) コムライン型誘電体共振器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に導体パターンとして入出力端子
   部(５)(５)、入出力結合用ストリップライン(７)(７)及
   び接地パターン(６)が形成された誘電体基板(４)と、該
   誘電体基板(４)の上面において、前記入出力結合用スト
   リップライン(７)(７)及び接地パターン(６)上へ、互い
   に隣接して配置される３個以上の同軸誘電体共振器(１)
   を具える面実装型誘電体フィルタであって、前記同軸誘
   電体共振器(１)は、誘電体部材(２)に、その両端面(20)
   (21)を通る貫通孔(22)を形成し、誘電体部材(２)の外周
   面、貫通孔(22)の内面及び誘電体部材(２)の何れか一方
   の端面(21)に、導体層(30)(31)(32)を配備し、さらに、
   前記外周面の導体層(30)の一部を削除して底面(23)と
   し、且つ隣接する各同軸誘電体共振器(１)(１)における
   側面の一部を削除して、段間結合用窓(10)を形成し、誘
   電体基板(４)に形成された入出力結合用ストリップライ
   ン(７)(７)は、該基板(４)の上面に、それぞれ各入出力
   段の同軸誘電体共振器(1a)(1a)の底面(23)との接触面内
   に形成され、各入出力端子部(５)(５)まで延びている面
   実装型誘電体フィルタにおいて、誘電体基板（4）の上
   面において、中間段の同軸誘電体共振器（1b）と接触す
   る底面（23）の四辺領域に形成される接地パターンのう
   ち、開放端面(20)との接触部分及びその周辺領域におい
   て接地パターンの一部または全部が削除(8)されている
   ことを特徴とする面実装型誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 接地パターン(６)が削除された領域(８)
   は、中間段同軸誘電体共振器(1b)の底面(23)との接触面
   内に形成され、該共振器(1b)の貫通孔(22)の直径と同程
   度の幅で、該貫通孔(22)と平行に該共振器(1b)の開放端
   面との接触部分を通って延びている、請求項１に記載の
   面実装型誘電体フィルタ。
3. 【請求項３】 ３個以上の同軸誘電体共振器(1a)(1b)
   は、コムライン型誘電体共振器(９)である請求項１また
   は請求項２に記載の面実装型誘電体フィルタ。