JP3376716B2 - 誘電体共振器、誘電体ノッチフィルタおよび誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車電話や
携帯電話などの移動体通信システムの基地局などにおい
て、所望の周波数の高周波信号を選択的に濾波する誘電
体フィルタ、とくに誘電体ノッチフィルタに関するもの
である。また、本発明は、これら誘電体フィルタを構成
する誘電体共振器に関連するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車電話などの移動体通信シス
テムの発達につれて、誘電体共振器を用いた誘電体ノッ
チフィルタおよび誘電体フィルタの需要が伸びている。

【０００３】以下に図面を参照しながら、従来の誘電体
ノッチフィルタの一例について説明する。図２４は従来
の誘電体ノッチフィルタの外観図である。図２４におい
て、２４０１は円柱形の金属製キャビティ、２４０２は
ベース部材、２４０３は周波数調整部材、２４０４は入
出力端子であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。ここでは５段の誘電体ノッチフィルタを示してい
る。ベース部材２４０２の中には伝送線路が構成されて
おり、各誘電体共振器と電磁界結合してノッチフィルタ
を構成している。図２５は図２４に示す従来の誘電体ノ
ッチフィルタに用いられている誘電体共振器の内部を簡
略的に示したものである。２５０１は誘電体ブロック、
２５０２は電磁界結合のための結合ループである。図２
６は従来の誘電体共振器における、電磁界結合度の調整
機構を示す図であり、調整機構の断面図である。図２６
において、２は誘電体ブロック２５０１を支持する支持
台、４ａは結合ループ２５０２のループ部、４ｂは結合
ループ２５０２の接地部、４ｃは結合ループ２５０２全
体を回転させるための回転ハンドル、５は結合ループ２
５０２のポールで中心導体５ａおよび絶縁体５ｂからな
っている。また、ベース部材２４０２は中心導体である
伝送線路７および外部導体８で構成されている。また、
９は伝送線路７を支える絶縁体の支持部材である。ま
た、通常誘電体ブロック２５０１は支持台２と低融点ガ
ラスを用いて一体化され、保持されている。以上のよう
な構成の従来の誘電体共振器の動作原理は、以下の通り
である。金属製キャビティ２４０１の中に誘電体ブロッ
ク２５０１と結合ループ２５０２を保持し伝送線路７と
接続すると、キャビティ２４０１内に電磁界が発生し、
共振モードに対応した共振周波数で共振させることがで
きる。誘電体共振器の電磁界結合度は、誘電体共振器の
電気的な特性を決定する重要なパラメータである。この
電磁界結合度は、ここでは結合ループ２５０２の断面を
横切る磁力線の本数で決まる。すなわち、従来の技術で
は、回転ハンドル４ｃを用いて機械的に結合ループ２５
０２を回転して有効断面積を変化させ、結合ループ２５
０２内を横切る磁力線の数を調整していた。

【０００４】また、誘電体共振器のインピーダンスを整
合させるために、結合ループの電気長は、正確に４分の
１波長の奇数倍に調整されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、以下の欠点があった。

【０００６】（１）結合ループを機械的に回転させる複
雑な機構が必要であり、そのために必要とされる部品点
数が多い。

【０００７】（２）インピーダンス整合をとる手段が限
られており、低い周波数では極端に結合ループが大きく
なる。いっぽう高い周波数では結合ループが小さいため
に、大きな結合度を得ることができない。

【０００８】（３）原理的に、インピーダンス整合がで
きる周波数範囲が狭い。 （４）ガラスを溶解させるため誘電体支持に熱処理が必
要で、接着強度が弱く信頼性が低い。 その結果、以下の問題点があった。

【０００９】（ａ）振動や衝撃により、容易に結合ルー
プが回転して、電磁界結合度が変化する。

【００１０】（ｂ）製造工程が複雑になる。 （ｃ）コストが高くなる。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、従来の誘電
体ノッチフィルタに比べ、結合度調整機構が簡単で、か
つ容易に電磁界結合度を調整できる誘電体ノッチフィル
タを提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、製造容易、低損失で
堅牢な誘電体ブロックの支持方法を提供すること、小型
で高性能なキャビティを提供すること、小部品点数で構
成される周波数調整機構を提供すること、および急峻な
ノッチフィルタ特性を得る手法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による誘電体ノッ
チフィルタは、高周波信号を伝送する伝送線路と、伝送
線路の両端に設けられた入力端子および出力端子と、伝
送線路に接続された誘電体共振器を備えており、さら
に、接地導体及び伝送線路に誘電体共振器と並列に接続
されたインピーダンス手段を備えており、誘電体共振器
は、キャビティと、キャビティ内に設けられた誘電体ブ
ロックと、キャビティ内に形成される電磁界に結合され
た結合素子と、結合素子を伝送路に接続し、かつ、電磁
界結合の程度を調整する結合調整線路とを有しており、
そのことにより上記目的が達成される。

【００１４】ある実施例では、前記電磁界結合の程度
は、前記結合調整線路の電気長により調整されていても
よい。

【００１５】ある実施例では、前記結合調整線路の電気
長に応じて、前記インピーダンス整合素子のインピーダ
ンス値が調整されていてもよい。

【００１６】ある実施例では、前記結合調整線路はＴＥ
Ｍモード伝送線路から形成され、前記電磁界結合の程度
は、ＴＥＭモード伝送線路と前記接地導体との間に挿入
された誘電体により調整されていてもよい。

【００１７】ある実施例では、前記インピーダンス整合
素子が、インダクタであってもよい。

【００１８】ある実施例では、前記インダクタが、空芯
コイルであってもよい。ある実施例では、前記インピー
ダンス整合素子が、キャパシタであってもよい。

【００１９】ある実施例では、前記インピーダンス整合
素子が、スタブであってもよい。ある実施例では、前記
インピーダンス整合素子が、誘電体基板に設けられた導
体パターンにより形成されていてもよい。

【００２０】本発明による誘電体ノッチフィルタは、高
周波信号を伝送する伝送線路と、伝送線路の両端に設け
られた入力端子および出力端子と、伝送線路に接続され
た複数の誘電体共振器とを備えており、さらに、伝送線
路に複数の誘電体共振器と並列に接続された複数のイン
ピーダンス手段を備えており、複数の誘電体共振器のそ
れぞれは、キャビティと、キャビティ内に設けられた誘
電体ブロックと、キャビティ内に形成される電磁界に結
合された結合素子と、結合素子を伝送路に接続し、か
つ、電磁界結合の程度を調整する結合調整線路とを有し
ており、複数の誘電体共振器のそれぞれの共振周波数
は、フィルタ中心周波数に関して対称に分布しているこ
とにより、上記目的が達成される。

【００２１】ある実施例では、前記複数の誘電体共振器
が、第１から第５の誘電体共振器から構成され、前記入
力端子から前記出力端子への向きに、第１から第５の誘
電体共振器が配列されており、第１から第５の誘電体共
振器半導体、それぞれ、Ｆ１からＦ５の共振周波数を有
しており、前記フィルタ中心周波数がｆｏであるとき、
Ｆ４＝ｆｏ＋ｄｆ２、Ｆ２＝ｆｏ＋ｄｆ１、Ｆ１＝ｆ
ｏ、Ｆ５＝ｆｏ−ｄｆ１、Ｆ３＝ｆｏ−ｄｆ２（ただし
０＜ｄｆ１＜ｄｆ２）なる関係を満たしていてもよい。

【００２２】ある実施例では、前記第１および前記第２
の誘電体共振器の間と、前記第４および前記第５の誘電
体共振器の間とが、電気長がλ／４×（２×ｍ−１）よ
り長くλ／４×（２×ｍ−１）＋λ／８より短い（λは
波長、ｍは自然数）伝送線路でそれぞれ接続され、前記
第２と前記第３の誘電体共振器の間および前記第３と前
記第４の誘電体共振器の間とが、電気長がλ／４×（２
×ｍ−１）−λ／８より長くλ／４×（２×ｍ−１）よ
り短い（λは波長、ｍは自然数）伝送線路でそれぞれ接
続されていてもよい。

【００２３】本発明の誘電体共振器は、キャビティと、
キャビティ内に固定された誘電体ブロックと、キャビテ
ィ内に形成される電磁界に結合される結合素子とを備え
た誘電体共振器であって、誘電体ブロックには貫通孔が
形成され、貫通穴には誘電体から形成された固定軸が通
され、固定軸の一端は押さえ具でキャビティに留められ
ていることにより、上記目的を達成する。

【００２４】ある実施例では、前記誘電体ブロックはＴ
Ｅモードで共振し、前記貫通孔が伝搬軸方向と平行に設
けられていてもよい。

【００２５】ある実施例では、前記固定軸にねじが切ら
れ、前記押さえ具が樹脂製ナットであってもよい。

【００２６】ある実施例では、前記樹脂製ナットに、前
記貫通孔と嵌合する凸部が設けられていてもよい。

【００２７】ある実施例では、前記樹脂製ナットと前記
誘電体ブロックとの間に、前記貫通孔と嵌合する凸部が
設けられた樹脂製ワッシャが挟まれていてもよい。

【００２８】ある実施例では、前記貫通孔の直径が前記
固定軸の直径より大きく、前記誘電体ブロックと固定軸
との間に隙間が設けられていてもよい。

【００２９】ある実施例では、前記固定軸に、貫通孔が
設けられた支持台が通され、前記誘電体ブロックが支持
台により支持されていてもよい。

【００３０】本発明の誘電体共振器によれば、誘電体で
形成されたボルトと、貫通孔を有するボルト押さえ板
と、貫通孔を有する支持台と、貫通孔を有する誘電体ブ
ロックと、キャビティを具備し、ボルトに該ボルト押さ
え板と支持台と誘電体ブロックとが順番に通しナットで
留められて共振器ユニットが構成されると共に、共振器
ユニットがキャビティに固定されていることにより、上
記目的を達成する。

【００３１】ある実施例では、前記共振器ユニットが取
り付けられる前記キャビティの部分の厚さが、前記ボル
トの頭部より厚く、ボルトの頭部を通す開口部が設けら
れ、前記ボルト押さえ板で開口部が塞がれていてもよ
い。

【００３２】本発明の誘電体共振器によれば、直径ｄ、
高さｈの円柱形または円筒形の誘電体ブロックと、幅
Ｗ、奥行きＤ、高さＨの直方体形の金属製キャビティを
具備し、誘電体ブロックは金属製キャビティの中央部近
傍に保持され、奥行きＤの直径ｄに対する比が1.3以上
2.0以下、幅Ｗの直径ｄに対する比が2.0以上4.0以下、
幅Ｗの奥行きＤに対する比が1.2以上2.5以下であること
により、上記目的を達成する。

【００３３】ある実施例では、前記金属製キャビティの
内部において前記幅Ｗと前記高さＨで規定される前記金
属製キャビティの２つの面のいずれか、または各々の面
と前記誘電体ブロックとの間に少なくとも一つの結合ル
ープまたは結合プローブが設けられ、誘電体ブロックと
電磁界結合されていてもよい。

【００３４】ある実施例では、前記金属製キャビティの
内部において前記奥行きＤと前記高さＨで規定される前
記金属製キャビティの２つの面のいずれか、または各々
の面と前記誘電体ブロックとの間に少なくとも一つの結
合ループまたは結合プローブが設けられ、誘電体ブロッ
クと電磁界結合されていてもよい。

【００３５】ある実施例では、前記誘電体ブロックの円
周方向が金属帯によって上下に長方形の開口部をもつよ
うに取り囲まれ、金属帯の両端が溶接、半田鑞付け、銀
鑞付けまたは噛み合わせによって接合され、前記金属製
キャビティが構成されていてもよい。

【００３６】本発明の誘電体フィルタによれば、前記誘
電体共振器が、奥行きＤ方向に並べて固定されており、
誘電体共振器の間が電気的に接続されていることによ
り、上記目的を達成する。

【００３７】本発明の誘電体フィルタによれば、直径
ｄ、高さｈの円柱形または円筒形のＮ個（Ｎは２以上の
整数）の誘電体ブロックと、幅Ｗ、奥行きＮ×Ｄ、高さ
Ｈの１個の直方体形の金属製ケースと、（Ｎ−１）個の
幅Ｗ、高さＨの金属製仕切板とを具備し、金属製仕切板
で金属ケースが長さ方向について実質的に等間隔に仕切
られることで幅Ｗ、奥行きＤ、高さＨの直方体形のキャ
ビティが構成され、前記誘電体ブロックは前記キャビテ
ィの中央部近傍に保持され、奥行きＤの直径ｄに対する
比が1.3以上2.0以下、前記幅Ｗの前記直径ｄに対する比
が2.0以上4.0以下、前記幅Ｗの前記奥行きＤに対する比
が1.2以上2.5以下であることにより、上記目的を達成す
る。

【００３８】本発明の誘電体共振器によれば、キャビテ
ィと誘電体ブロックと結合電極と周波数調整部材とロッ
クナットと固定ネジとを具備し、キャビティは周波数調
整部材のネジと螺合する第１のネジ孔を有し、ロックナ
ットは周波数調整部材のネジと螺合する第２のネジ孔と
固定ネジと螺合する第３のネジ孔とを有し、キャビティ
の中央部近傍に誘電体ブロックが保持され、誘電体ブロ
ックと結合電極とは電磁界結合され、第１のネジ孔に周
波数調整部材を通して周波数調整部材がキャビティに取
り付けられ、ロックナットの第２のネジ孔をキャビティ
の外側から周波数調整部材に通し、固定ネジが第３のネ
ジ孔を通して締められ、周波数調整部材がキャビティに
固定されていることにより、上記目的が達成される。

【００３９】ある実施例では、前記キャビティが、さら
に前記固定ネジと螺合する第４のネジ孔を有し、固定ネ
ジが第４のネジ孔を通して締め付けられ、前記周波数調
整部材が前記キャビティに固定されていてもよい。

【００４０】

【作用】本発明によれば、第１の構成の誘電体ノッチフ
ィルタは、誘電体ノッチフィルタの誘電体共振器と伝送
線路の結合度調整を電気的な手法でおこなっている。具
体的には、金属製キャビティと一端が電気的に接地され
た結合ループと前記金属製キャビティの中央部に保持さ
れた誘電体ブロックとを具備した１つ以上の誘電体共振
器を、両端に入出力端子を有する伝送線路に引き出し線
路となる結合度調整線路（coupling adjusting line；
c.a.l.）を介して接続している。前記c.a.l.の電気長を
変化させることによって、誘電体共振器の電磁界結合度
が調整される。

【００４１】また、本発明の第２の構成によれば、イン
ピーダンス整合のために、前記伝送線路と前記c.a.l.と
が接続されている点から、前記誘電体共振器と並列にイ
ンダクタンス素子もしくはキャパシタンス素子のいずれ
かを接続している。

【００４２】また、本発明の第３の構成によれば、誘電
体ノッチフィルタの誘電体ブロックの保持構造が、絶縁
体で形成されたボルトと、貫通孔を有するボルト押さえ
板と、貫通孔を有する支持台と、貫通孔を有する誘電体
ブロックと、キャビティを具備している。前記ボルトに
前記ボルト押さえ板と前記支持台と前記誘電体ブロック
とを順番に通しナットで留めて共振器ユニットを構成す
ると共に、前記共振器ユニットを前記キャビティに固定
している。

【００４３】また、本発明の第４の構成によれば、誘電
体ノッチフィルタの金属製キャビティは、直径ｄ、高さ
ｈの円柱形もしくは円筒形の誘電体ブロックと、幅Ｗ、
奥行きＤ、高さＨの直方体形の金属製キャビティを具備
している。前記誘電体ブロックは前記金属製キャビティ
の概中央部に保持し、前記奥行きＤの前記直径ｄに対す
る比を1.3以上2.0以下、前記幅Ｗの前記直径ｄに対する
比を2.0以上4.0以下、前記幅Ｗの前記奥行きＤに対する
比を1.2以上2.5以下としている。

【００４４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００４５】図１は、本発明による誘電体ノッチフィル
タの実施例の外観図である。本実施例の誘電体ノッチフ
ィルタは、５つの誘電体共振器を有し、各誘電体共振器
は、箱型の金属キャビティ１０１ａ〜ｅ、共振周波数を
調整するためのチューニングスクリュー１０４ａ〜ｅ、
誘電体ブロック１０５ａ〜ｅ、結合ループ１０７ａ〜
ｅ、支持部材１０９ａ〜ｅを有する。１０２は内部に伝
送線路の内導体を保持する伝送線路ハウジングであり、
１０３は入出力端子である。金属キャビティ１０１ａ〜
ｅは、その内部に、誘電体ブロック１０５ａ〜ｅ、結合
ループ１０７ａ〜ｅを有している。

【００４６】図２は、金属製キャビティ１０１ａ〜ｅの
蓋部を取り除くことにより、図１に示された本実施例の
ノッチフィルタの内部構造を示すとともに、伝送線路ハ
ウジング１０２の内部の電気的な接続をも示している。
金属キャビティ１０１ａ〜ｅの内部には、それぞれ支持
部材１０９ａ〜ｅによって支持された誘電体ブロック１
０５ａ〜ｅおよび結合ループ１０７ａ〜ｅがある。ま
た、伝送線路１０８には、それぞれＥｃ１〜５の長さを
もつc.a.l.１０６ａ〜ｅの端部が接続されている。各c.
a.l.１０６ａ〜ｅの接続点の間は、それぞれ長さＥ１〜
４をもつ伝送線路１０８ａ〜ｄとなっている。c.a.l.１
０６ａ〜ｅのもう一方の端部は、それぞれ金属製キャビ
ティ１０１ａ〜ｅの内部において、結合ループ１０７ａ
〜ｅと接続されている。さらに、c.a.l.１０６ａ〜ｅが
伝送線路１０８に接続されている各点において、リアク
タンス素子１１０ａ〜ｅが、各c.a.l.１０６ａ〜ｅおよ
び各誘電体共振器と並列に接続されている。リアクタン
ス素子１１０ａ〜ｅは、各誘電体共振器のインピーダン
スを整合させるために接続されている。以上の構成によ
り、伝送線路１０８と誘電体ブロック１０５ａ〜ｅと
が、結合ループ１０７による電磁界結合を介して互いに
接続されている。

【００４７】図３に、本ノッチフィルタの等価回路を示
す。上述の誘電体共振器は、それぞれ図３に示される直
列共振回路で表現され、本発明の誘電体フィルタは、特
定の周波数の信号を除去する帯域阻止フィルタ（ノッチ
フィルタ）となる。また、結合ループ１０７ａ〜ｅによ
る電磁界結合度を変化させることにより、図３における
共振回路を構成する等価回路パラメータ（Ｌｎ、Ｃｎ、
Ｒｎ、ただしｎ＝１、…、５）を変化させることができ
る。また、等価回路パラメータおよび長さＥ１〜４を適
当な値に設定することにより、所望のノッチフィルタ特
性が得られる。

【００４８】本発明の特徴は、誘電体共振器の電磁界結
合度を調整する方法として、c.a.l.１０６ａ〜ｅを採用
することにより、その長さＥｃ１〜５と、リアクタンス
素子１１０ａ〜ｅの値とを変化させる方法を用いたこと
にある。c.a.l.１０６ａ〜ｅの長さＥｃ１〜５およびリ
アクタンス素子１１０ａ〜ｅの値によって、等価回路パ
ラメータを調整できることを以下に図面および実験デー
タを用いて説明する。

【００４９】まず、リアクタンス素子１１０ａ〜ｅの役
割について説明する。リアクタンス素子１１０ａ〜ｅ
は、誘電体共振器のインピーダンス整合をとるための素
子である。理想的な共振器は、共振点からじゅうぶん離
れた周波数において、リアクタンス成分をもたない。言
い換えると、誘電体共振器を理想的な共振器として動作
させるには、共振点からじゅうぶん離れた周波数におい
て、リアクタンス成分がキャンセルされる必要があり、
リアクタンス素子１１０ａ〜ｅはこのためのものであ
る。

【００５０】図４は、直列共振回路に並列にリアクタン
ス素子４０１を接続した回路を示している。図５（ａ）
〜（ｃ）は、図４の回路において、リアクタンス素子４
０１のリアクタンス値を変化させて、回路全体のインピ
ーダンスを誘導性（インダクティブ）から容量性（キャ
パシティブ）へと変化させたときの反射特性（以下Ｓ１
１という）および伝達特性（以下Ｓ２１という）を示し
ている。図５（ａ）は誘電体共振器が誘導性である場
合、図５（ｂ）は誘電体共振器が誘導性でも容量性でも
ない場合、すなわちインピーダンスが整合された場合、
図５（ｃ）は誘電体共振器が容量性である場合を示す。
図５（ａ）および（ｃ）に示されるように、誘電体共振
器のインピーダンスの整合がとれていないと、共振周波
数に対して、Ｓ１１もＳ２１も非対称であり、誘電体共
振器は、理想的な共振器として動作しない。そこで、誘
電体共振器のインピーダンスが誘導性または容量性であ
る場合（図５（ａ）または（ｃ））には、誘電体共振器
と並列にリアクタンス素子１１０を接続することによっ
て、誘電体共振器のもつ誘導性または容量性をキャンセ
ルし、インピーダンスが整合された状態（図５（ｂ））
が実現できる。誘電体共振器のインピーダンスを整合さ
せるためには、誘電体共振器が誘導性のときにはリアク
タンス素子１１０は容量性とし、また誘電体共振器が容
量性のときにはリアクタンス素子１１０は誘導性とす
る。

【００５１】次に、伝送線路の先につながれた直列共振
回路にリアクタンス素子を並列に接続したときのインピ
ーダンスについて説明する。例えば図６（ａ）に示すよ
うに、長さゼロ（電気長ゼロ）の伝送線路の先に直列共
振回路を接続する。このときの直列共振回路のスミスチ
ャート上の周波数軌跡は図７中の点線で示したものとな
る。このときの直列共振回路の回路パラメータと図７中
の軌跡の関係を以下に説明する。図７において、ｆ０は
誘電体共振器の共振周波数、ｆ１およびｆ２は誘電体共
振器のリアクタンス成分の絶対値が外部負荷と等しくな
る周波数である。

【００５２】このとき、誘電体共振器の外部Ｑ値（Exte
rnal Ｑ）Ｑextは、数式１で得られる。

【００５３】 Ｑext＝ｆ₀／（ｆ₁−ｆ₂） （数式１） さらに、Ｑextと図６（ａ）に示す等価共振回路定数の
関係は、数式２で得られる。

【００５４】 Ｌｒ＝Ｑext×ＺL／２πｆ₀ Ｃｒ＝１／（２πｆ₀）²／Ｌｒ Ｒｒ＝２πｆ₀Ｌｒ／Ｑu ただし、ＺLは負荷インピーダンス Ｑuは誘電体共振器の無負荷Ｑ値 Ｌｒ，Ｃｒ，Ｒｒは図６（ａ）に示した直列共振 回路定数 （数式２） 誘電体共振器の結合度を大きくすると（ｆ₁−ｆ₂）の値
が大きくなり（つまり帯域が広くなり）、Ｑextの値は
小さくなる。

【００５５】さらに、図６（ｂ）のように線路長Ｌｅの
伝送線路を接続すると、図７のスミスチャート上で、点
線から４πＬｅ／λ（λは波長）ラジアンだけ回転した
一点破線に移動する。さらにインピーダンス整合をとる
ために図６（ｃ）のように、直列共振回路に並列にリア
クタンス素子、ここではインダクタＬｓを接続すると、
図７のスミスチャート上では等コンダクタンス上を（１
／ωＬｓ）だけ動いて実線に移動する。このときの共振
特性は、図６（ｃ）中に示したようにＬ，Ｃ，Ｒの直列
共振特性となる。

【００５６】このときのＱext’は、 Ｑext’＝ｆ₀’／（ｆ₃−ｆ₄） （数式３） ここで、ｆ₀’は共振周波数、ｆ₃およびｆ₄は図７の実
線で示した共振特性において、リアクタンス成分の絶対
値と外部負荷値が等しくなった周波数である。図７から
わかるように、（ｆ₁−ｆ₂）に比べて（ｆ₃−ｆ₄）のほ
うが大きくなっている。言い換えれば、図６（ａ）の場
合に比べ、図６（ｃ）のほうが帯域が広い。このように
共振回路のインピーダンスを変化させることができる。
つまり、共振回路を誘電体共振器で構成すれば、上述の
操作で電磁界結合度を調整することができる。

【００５７】以上のことを実験的に確認したので、図
８、図９および図１０を参照して、説明する。図８は、
実験に用いた誘電体共振器の回路を示している。この回
路は、前述した５段の帯域阻止フィルタで用いた誘電体
共振器の１段分に相当し、任意長の伝送線路１０８およ
び入出力コネクタ１０３が接続された１段の帯域阻止フ
ィルタである。また、誘電体共振器のインピーダンスを
整合させるために、c.a.l.１０６と伝送線路１０８との
接続点から、誘電体共振器と並列にリアクタンス素子１
１０が接続されている。図９は、図８に示す誘電体共振
器の等価回路を示す。ここで用いたc.a.l.１０６の長さ
Ｅｃは66、68、70および72mmである。また、実験に用い
たキャビティ１０１は、内寸108W×140D×110H(mm)であ
り、側面部は銅メッキされた鉄、天井部および底面部は
アルミでできている。誘電体ブロック１０５は外径62m
m、高さ40mm、比誘電率34である。誘電体ブロックは、
外径35mm、高さ30mmの96%アルミナ製支持台１０９によ
って支持されている。結合ループ１０７は、650mm²の断
面をもち、キャビティ１０１の幅(W)方向側面部の中央
に水平に取り付られている。

【００５８】図１０は、誘電体共振器の等価回路パラメ
ータのインダクタンス値Ｌとc.a.l.の長さＥｃとの関係
を実験で調べた結果である。縦軸はＬの値、横軸はＥｃ
である。ここで、縦軸は誘電体共振器の電磁界結合度に
対応しており、Ｌの値が小さいほど電磁界結合度は大き
い。図１０に示すように、伝送線路長が66mmから72mmま
で変化すると、Ｌの値は10.3×10^-6(H)から6.7×10
^-6(H)まで変化することがわかった。Ｌの値は、c.a.l.
１０６の長さＥｃ(mm)に対してほぼ直線的に変化する
が、さらに厳密に２次式で近似すると数式４のようにな
る。

【００５９】 Ｌ＝78.097−1.4266Ｅｃ＋6.0531×10^-3Ｅｃ² （×10^-6(H)） （数式４） 以上、結合ループの有効断面積を機械的に変化させなく
ても、c.a.l.１０６の長さＥｃを変えることにより、電
気的に共振回路の回路パラメータを変化できることを実
験でも確認した。特に、図２に示す本実施例の構成にお
いて、必ずc.a.l.１０６は必要であり、これを誘電体共
振器のインピーダンス変換（電磁界結合度調整）に積極
的に利用したことが、本発明の最大の特徴である。数式
３で示したＬとＥｃの関係は、あくまで上記の寸法のキ
ャビティや結合ループ、誘電体ブロックを用いた場合の
一例である。しかし、異なる形状のキャビティや結合ル
ープ、誘電体ブロックを用いても、誘電体共振器の回路
パラメータをc.a.l.の長さで変化させることが可能であ
る。

【００６０】また、本実施例において、c.a.l.１０６ａ
〜ｅの長さＥｃ１〜５の調整方法として、以下に示す方
法がある。第１の方法として、図１１および図１２に示
すパターンを印刷した基板を用いてc.a.l.として用いる
ことができる。図１１のパターンの一部を削り取ること
により、電流の流れる経路が変化し、電気長が変化す
る。図１２においては、長いパターンと短いパターンと
が並列に接続されている。

【００６１】したがって、パターンを削り取らない状態
では、電流は主に短いパターンを流れる。短いパターン
を切断すれば、電流は長いパターンを流れるようになる
ので、電気長が変化する。これらの方法は、機械的信頼
性も高く、極めて簡便に長さを変化させることができ
る。基板としては、アルミナ基板、ポリテトラフルオロ
エチレン基板、ガラスエポキシ基板などが用いられ、そ
の大きさは、例えば縦３０〜５０ｍｍ、横２０〜３０ｍ
ｍのものが用いられる。パターンの材料としては、銅な
どが用いられ、パターンの幅は例えば５ｍｍである。

【００６２】また、基板上にはc.a.l.１０６ａ〜ｅの電
極パターンだけではなく、インピーダンス整合素子１１
０ａ〜ｅも同時に構成することができ、部品の少数化を
図ることができる。

【００６３】第２の方法として、図１３に示すように、
c.a.l.の導体の周りに誘電体を近づけたり、もしくは周
りの誘電体を交換する方法がある。この場合には、線路
の電気長Ｅｃｅは線路周りの誘電体の実効誘電率εを用
いて数式５で与えられる。

【００６４】 Ｅｃｅ＝Ｅｃ×ε^1/2 （数式５） すなわち、伝送線周りの誘電体に誘電体を近づけたり、
誘電体を交換したりすることによって伝送線の電気長Ｅ
ｃｅを変化させることができる。この方法によれば、不
要な削り屑を発生させることなく、また正確に電気長を
調整することができる。

【００６５】特記すべきことは、リアクタンス素子の接
続位置である。本実施例のように２段以上の多段ノッチ
フィルタを構成する場合、リアクタンス素子１１０は、
伝送線路１０８とc.a.l.１０６とが接続されている点で
接続されることが好ましい。なぜなら、伝送線路１０８
からみると、c.a.l.１０６から誘電体ブロック側、すな
わち伝送線路１０８とc.a.l.１０６の接続点より誘電体
ブロック側が、誘電体共振器とみなされるからである。
また、リアクタンス素子１１０は、その誘電体共振器の
インピーダンスを整合させるためのものである。仮にc.
a.l.１０６の接続点ではない点においてリアクタンス素
子１１０を接続することによってインピーダンスを整合
させたとしても、等価的には伝送線路１０８に整合のと
れた誘電体共振器が「点」で接続されていないことにな
る。多段の誘電体共振器を用いてノッチフィルタを構成
するときは、それぞれの誘電体共振器が接続されている
間の伝送線路の長さ（例えば図３におけるＥ１、Ｅ２、
Ｅ３、Ｅ４）は、インピーダンスインバータの役割をは
たし、この値は、ノッチフィルタ設計において重要なパ
ラメータである。よってリアクタンス素子１１０を、c.
a.l.１０６と伝送線路１０８との接続点に接続すること
によって、所望のインピーダンスインバータをc.a.l.１
０６それぞれの接続点の間の電気長として実現できる。
その結果、設計通りのノッチフィルタ特性を得ることが
できる。

【００６６】なお、リアクタンス素子１１０としては、
例えば空芯コイル、平行平板キャパシタ、伝送線スタブ
などが用いられる。リアクタンス素子１１０として空芯
コイルを用いるときは、空芯コイルを変形させることに
より、誘電体共振器のインピーダンス特性を容易に調整
することができる。

【００６７】本実施例において、結合ループの長さを、
４分の１波長もしくは４分の１波長の奇数倍の長さより
も８分の１波長以下の長さだけ長く設定することができ
る。その結果、結合ループの開放端側にインダクタを並
列に接続して、誘電体共振器のインピーダンスを整合さ
せることができ、その方法がきわめて容易となる。

【００６８】本実施例における誘電体ブロック１０５を
金属製キャビティ１０１に保持する方法について図面を
参照しながら説明する。図１４は、誘電体ブロック１０
５を金属製キャビティに保持する方法を示した図であ
り、誘電体ブロック１０５の中心部を通る断面を描いた
ものである。図１４において、１０５は円筒形で、支持
台１０９が入る凹部１４０５を有する誘電体ブロック、
１０９は円筒形の支持台、１４０１、１４０２および１
４０３は、それぞれ樹脂製のボルト、ナットおよびワッ
シャである。１４０４は中央にボルトを通す穴の開いた
押さえ板、１４０６は押さえ板を取り付けるための固定
用のビスである。ボルト１４０１は、押さえ板１４０
４、支持台１０９、誘電体ブロック１０５、ワッシャ１
４０３、ナット１４０２の順に通されて、これらを一体
化する。ワッシャ１４０３は、誘電体ブロック１０５の
位置決めのために、誘電体ブロック１０５の貫通孔に合
致する凹部１４０５を有している。また、金属製キャビ
ティ１０１には、ボルト１４０１の頭が納まる穴と押さ
え板１４０４を留めるビス１４０６の通る穴とが設けら
れている。

【００６９】以上の構成により、誘電体ブロック１０５
と支持台１０９とを一体化でき、金属キャビティ１０１
への固定が容易になる。また、本実施例による誘電体ブ
ロックの保持方法によれば、金属製キャビティ１０１内
に発生する電磁界において磁界密度が低い誘電体ブロッ
ク１０５の中心部を、樹脂ボルト１４０１を通して固定
している。その結果、共振回路のＱ値を高くできる。ま
た、ボルト１４０１、ナット１４０２およびワッシャ１
４０３の材料としては、誘電率の小さい材料を用いるこ
とが、Ｑ値を高くするためには、好ましい。具体的に
は、Ｑの値と、機械的強度とを考慮すると、ポリカーボ
ネイト、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレンも
しくはこれらのガラス混合材を用いることが好ましい。
また、支持台１０９の材料として、比較的誘電率の小さ
い材料を用いれば、金属製キャビティ１０１の底面付近
における磁束密度を小さくできるので、よりＱの高い誘
電体共振器が実現できる。支持台１０９の材料として
は、誘電体ブロック１０５の誘電率（３０から４５）の
３分の１以下の誘電率の材料、たとえばアルミナ、マグ
ネシアもしくはフォルステライト（誘電率約１０）など
を用いることができる。また、金属製キャビティ１０１
にボルト１４０１の頭の納まる穴を設け、さらに取付位
置の肉厚をボルト１４０１の頭の厚みより厚くすること
により、金属キャビティ１０１表面からの突起部をなく
すことができる。それにより、フィルタ本体の移動の際
に、応力がボルトに直接加わることが防げる。その結
果、誘電体ブロックの位置ずれや、ボルトの物理的破損
を防ぐことができる。

【００７０】また、誘電体ブロック１０５の下部にザグ
リを入れ、かつ、ワッシャ１４０３の中央部に凸部を設
けることにより、キャビティ１０１に対する誘電体ブロ
ック１０５の位置決めが容易かつ正確になる。その結
果、共振周波数や結合度のばらつきを防ぐことができ
る。

【００７１】なお、ＴＥモードの電磁界共振モードを用
いたときには、誘電体ブロックに設けてある、伝搬軸方
向と平行な貫通孔にボルトを通しワッシャおよびナット
で留めることにより、誘電体ブロックをキャビティに固
定することができる。そうすることにより、ボルト、ワ
ッシャおよびナットによるＱの劣化を最小にすることが
できる。

【００７２】本実施例において用いることができる金属
製キャビティ１０１について、図１５を参照しながら説
明する。図１５は本実施例における金属製キャビティ１
０１および誘電体ブロック１０５の形状を示している。
金属製キャビティ１０１は、幅（Ｗ）×奥行き（Ｄ）×
高さ（Ｈ）の直方体である。１５０１は蓋である。

【００７３】無負荷時のＱの値Ｑuに関して、従来の円
柱形キャビティと、本発明の実施例における箱型のキャ
ビティとの比較を行う。本発明の実施例に対応する箱型
のキャビティを用いた誘電体ノッチフィルタと従来の円
柱形のキャビティを用いた誘電体ノッチフィルタとを比
較するために、同一の誘電体ブロックを用いてＱuを実
測した結果を（表１）に示す。

【００７４】

【表１】

【００７５】（表１）において、Ａは120×160×110m
m、Ｂは100×160×110mm、Ｃは120×120×110mm、Ｄは1
00×120×110mmの箱型キャビティを用いたときの本発明
の誘電体ノッチフィルタであり、Ｅは140φ×105mm、Ｆ
は120φ×72mmの従来の円柱形キャビティ用いたときの
誘電体ノッチフィルタである。また、誘電体ブロック
は、比誘電率33.4、高さｈ30mm、外径ｄ60mmφ、誘電素
体Ｑ値53000のものである。（表１）の結果からわかる
ように、Ｅのキャビティを用いたときのＱu値（39000）
よりも、本発明の実施例のキャビティすなわち、Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤのキャビティを用いたときのすべての場
合におけるＱu値の方が優れていることがわかる。また
体積比の点でも、本発明の実施例のノッチフィルタの方
が小さく優れている。

【００７６】これまで、誘電体共振器のＱは、誘電体ブ
ロックと最短距離となる金属製キャビティの壁が支配的
であり、言い替えると、同じ誘電体ブロックを用いたと
きには誘電体ブロックと金属製キャビティとの最短距離
によってＱが決定されると考えられていた。ところが、
本発明の実施例で示したように、キャビティを直方体型
にすることにより、キャビティ内に発生する電磁界がキ
ャビティの長手方向に変位した状態となる結果、誘電体
ブロックとキャビティとの距離が短くなっても、電磁界
が長手方向に逃げるので、Ｑの低下が抑えられることが
わかった。

【００７７】上記のように、本実施例のノッチフィルタ
に用いるキャビティは従来より小型化を実現しながら、
Ｑuの劣化を抑制するということができる。

【００７８】（表１）に示したキャビティの形状は、実
験に用いたキャビティの形状を示したものである。本発
明のキャビティにおいては、電磁界を閉じ込める直方体
のキャビティの形状が、ある特定の寸法関係をもつとき
にのみ前述の効果が得られる。多くの同様な実験の結
果、幅Ｗ、奥行きＤ、高さＨの直方体形の金属製キャビ
ティおよび直径ｄ、高さｈの円柱形もしくは円筒形の誘
電体ブロックを用いた場合、キャビティの奥行きＤの誘
電体ブロックの直径ｄに対する比を1.3以上2.0以下、キ
ャビティの幅Ｗの誘電体ブロックの直径ｄに対する比を
2.0以上4.0以下、キャビティの幅Ｗのキャビティの奥行
きＤに対する比を1.2以上2.5以下とすることにより、キ
ャビティを直方体にする効果が顕著となることがわかっ
た。

【００７９】本実施例においては結合ループ１０７を用
いて誘電体ブロック１０５と電磁界結合させている。他
の結合方法として、図１６（ａ）および（ｃ）に示す結
合プローブ１６０１を用いた結合も使用できる。さら
に、図１６（ａ）に示すように、結合ループ１０７また
は結合プローブ１６０１を金属製キャビティ１０１の幅
方向（Ｗの方向）に取り付けることにより、キャビティ
内の磁力線の分布が比較的高密度の領域で結合されるの
で、密に結合させることができる。いっぽう、図１６
（ｂ）および図１６（ｃ）に示すように、結合ループ１
０７または結合プローブ１６０１を金属製キャビティ１
０１の奥行き方向（Ｄの方向）に取り付けることによ
り、キャビティ内の磁力線の分布が比較的低密度の領域
で結合されるので、結合度の微調整が容易となる。ま
た、結合ループ１０７は、厚さ０．３〜１ｍｍ、幅３〜
８ｍｍ程度の金属製の線を用い、金属製キャビティ１０
１にネジ止めすると、電気的にも機械的にもしっかりし
た固定ができる。

【００８０】図１７は、本実施例の直方体状の金属製キ
ャビティ１０１の構成方法の一例を示している。金属製
キャビティ１０１は、誘電体ブロック１０５の円周方向
に沿って、上下に長方形の開口部を有するように金属板
を折り曲げることで本体部材１７０２が構成され、その
本体部材１７０２の開口部が蓋部材１７０１および底部
材１７０３で塞がれている。ただし、必ずしも図１７に
描かれているように金属製キャビティ１０１の構成部材
を分ける必要はない。しかし、例えばTE₀₁δモードを用
いるときには、誘電体ブロック１０５の円周方向に交流
電界が発生するので、金属製キャビティ１０１のＱをよ
り高くするには、キャビティ内を円周方向に流れる交流
電流を妨げない構成が好ましい。図１７に示した構成
は、誘電体ブロック１０５の円周方向が本体部材１７０
２により一体構成されている。また、本体部材１７０２
を構成する際、板金で曲げた後の端部１７０６の処理
は、簡単な方法としてネジ止めでもよい。また、溶接、
半田鑞付け、銀鑞付けまたは噛み合わせで処理すること
によって、接合部１７０６における接触抵抗をより小さ
くでき、それによってよりＱの高い共振器が実現でき
る。その他、図１７においては蓋部材１７０１、本体部
材１７０２および底部材１７０３をそれぞれ別の部材と
して構成したが、工程の簡略化を考慮して一体化して構
成しても良い。なお、本実施例において、金属製キャビ
ティ１０１は例えば板金でつくることができ、板金であ
れば従来のへら絞り法等にくらべて容易にかつ安価に作
製することができる。

【００８１】図１８は本実施例における誘電体ノッチフ
ィルタの構造を分解展開図として示している。図１８に
おいて、１８０１および１８０２は金属製キャビティの
底部材および天板部材、１８０３は伝送線路１０８のハ
ウジング構成部材、１８０４は入出力コネクタ１０３の
支持材となるコネクタスタンド、１８０５は金属製キャ
ビティ１０１に設けられた孔で、結合ループ１０７を引
き出すためのものである。金属製キャビティ１０１で
は、その内部に結合ループ１０７を有し、結合ループ１
０７の一端は金属製キャビティに接地されており、他端
は孔１８０５から取り出されている。また、金属製キャ
ビティ１０１は、上下面にアスペクト比が1.0〜2.0の長
方形の開口部を有している。天板部材１８０２には、各
誘電体共振器の周波数調整部材１０４を具備している。
このような構成をもつ金属製キャビティ１０１を同一の
方向に並べ、金属製キャビティ１０１とその上下の開口
部を塞ぐように底部材１８０１および天板部材１８０２
とが一体化されている。ハウジング構成部材１８０３
は、伝送線路１０８の上下から挟み込むことによってト
リプレート型の高周波伝送線路の遮蔽金属を構成してお
り、その内部には伝送線路１０８、c.a.l.１０６および
整合素子１１０が構成されている。ここでは一例とし
て、整合素子１１０として一端を接地した空芯コイルを
用いた場合を記載している。

【００８２】以上のような構成とすることにより、最低
限の部品数で以下の効果を得ることができる。 １、前述した理由で高Ｑな金属製キャビティ１０１を構
成することができる。 ２、低損失な伝送線路を実現することができる。 ３、c.a.l.１０６を接続するポイントを変更することに
よって、共振器間のインバータを容易に調整することが
できる。 ４、機械的に極めて堅牢である誘電体ノッチフィルタを
構成することができる。

【００８３】また、図１８に示した金属製キャビティ１
０１構成方法の代わりに、図１９に示すように、個数分
の容量をもつ金属製の箱１９０１に金属製の仕切板１９
０２を入れたのち、蓋部材１９０３で封止する構成を用
いることもできる。

【００８４】以上、本発明の実施例は、帯域阻止フィル
タについての説明であるが、本発明の金属製キャビティ
の構造は、帯域通過フィルタなどにも適用可能である。
図２０は、帯域通過フィルタの構成の一例として、その
構成の概略を示している。ここでは、結合ループ１０７
と結合窓２００１を用いて構成している。上記したよう
に、結合ループの電磁界結合度調整法、インピーダンス
整合法および金属製キャビティの構成法を用いることが
でき、同様な効果を得ることができる。なお、本実施例
において、金属製キャビティ１０１に周波数調整機構を
設けることもできる。

【００８５】本実施例における周波数調整部材について
図２１および図２２を参照しながら説明する。図２１お
よび図２２は本実施例における周波数調整部材の構造を
示している。図２１および図２２において、２１０１は
円板状の金属板で周波数調整部材２１０２と一体化され
ている。２１０３および２２０１は中央にネジが切られ
たロックナット、２１０４はビスである。ここで、ロッ
クナット２１０３には、ビス２１０４を通す貫通孔が開
けてあり、いっぽうロックナット２２０１については、
ビス２１０４と螺合するネジが切られている。

【００８６】図２１に示した周波数調整機構の構造につ
いて説明する。本実施例においては、天板部材１８０２
に、ロックナット２１０３に開けられた貫通孔と一致す
る位置にネジを切ってある。また、誘電体共振器の共振
周波数は、金属板２１０１を上下させることによって調
整することができる。本実施例では、周波数調整部材２
１０２に切られたネジと螺合するネジを、天板部材１８
０２に切ることによって、周波数調整部材２１０２を回
転して金属板２１０１を上下に動かすことを可能にす
る。前述の方法で周波数を調整した後、ロックナット２
１０３を用いて周波数調整部材２１０２をロックする。
このとき、ロックナット２１０３と天板部材１８０２の
間に僅かな隙間（0.1mm以上1.0mm以下）を開けた状態
で、ロックナット２１０３の貫通孔と天板部材１８０２
の位置を合わせて、ロックナット２１０３の上部からビ
ス２１０４を取り付ける。ビス２１０４をねじ込むこと
によって、ロックナット２１０３が押さえられる力がは
たらき、周波数調整部材２１０２を確実にロックするこ
とができる。

【００８７】図２２に示したもう一つの周波数調整機構
の構造について説明する。もう一つの周波数調整機構は
図２１で説明したものと基本的に同一である。しかし、
本調整機構においては、ロックナット２２０１にビス２
１０４と螺合するネジが切ってあり、周波数を調整した
後、ロックナット２２０１に切ってあるネジにビス２１
０４を通して締め付けることにより、ロックナット２２
０１に上向きに力が加わり、周波数調整部材２１０２を
確実にロックすることができる。

【００８８】本発明の実施例における誘電体ノッチフィ
ルタについて、図１、図２および図３を参照しながら回
路中のパラメータの設定の方法について説明する。各誘
電体ノッチフィルタの共振周波数を、図２および図３に
おいて左から、それぞれＦ１〜５として、Ｆ１〜５およ
び伝送線路１０８ａ〜ｄの値をそれぞれ数式７のように
設定する。 Ｆ１＝ｆｏ Ｆ２＝ｆｏ＋ｄｆ１ Ｆ３＝ｆｏ−ｄｆ２ Ｆ４＝ｆｏ＋ｄｆ２ Ｆ５＝ｆｏ−ｄｆ１ ただし、０＜ｄｆ１＜ｄｆ２ （数式７） また、伝送線路１０８ａ〜ｄは、インピーダンスインバ
ータとして動作するが、インバータとして動作を決定す
るのは、それぞれの電気長である。より急峻な選択特性
を得るために、伝送線路１０８ａ〜ｄの電気長Ｅ１〜４
をそれぞれ数式８のように設定する。 Ｅ１＝λ／４×（２×ｍ−１）＋ｄｅ１ Ｅ２＝λ／４×（２×ｍ−１）−ｄｅ２ Ｅ３＝λ／４×（２×ｍ−１）−ｄｅ３ Ｅ４＝λ／４×（２×ｍ−１）＋ｄｅ４ ただし、λは中心周波数の波長、ｍは自然数、ｄｅ１〜４はλ／８以下の実数 。 （数式８）

【００８９】このように共振周波数を中心周波数に対し
て対称、かつ、インバータとなる伝送線路１０８ａ〜ｄ
の電気長を９０度（λ／４）からシフトさせて構成す
る。上記のように帯域阻止フィルタを構成すると、通過
特性において帯域内に等リップルの特性が得られ、さら
に反射特性において帯域近傍に極を発生させることがで
きる。その結果、急峻なフィルタ特性を得ることができ
る。

【００９０】すなわち、５段の共振器を用いた場合、急
峻なノッチフィルタ特性を得る方法は、数式７および数
式８に示す通りであり、言い換えると以下のようにな
る。１段目の共振器の共振周波数をフィルタ帯域の中心
周波数に、２段目の共振器の共振周波数を中心周波数よ
りｄｆ１だけ高く、４段目の共振周波数をｄｆ２だけ高
く設定し、５段目の共振器の共振周波数を中心周波数よ
りｄｆ１だけ低く、３段目の共振器の共振周波数をｄｆ
２だけ低く設定する。１段目と２段目の間および４段目
と５段目の間の伝送線路の電気長をλ／４の奇数倍より
最大λ／８長くし、２段目と３段目の間および３段目と
４段目の間の伝送線路の電気長をλ／４の奇数倍より最
大λ／８短くする。

【００９１】一例として、減衰中心周波数845.75MHz、
減衰帯域1.1MHz、減衰量21dBの帯域阻止フィルタを設計
した場合を数式９に示す。 Ｆ１＝845.75MHz＝ｆｏ Ｆ２＝846.16MHz＝ｆｏ＋ｄｆ１ Ｆ３＝845.20MHz＝ｆｏ−ｄｆ２ Ｆ４＝846.31MHz＝ｆｏ＋ｄｆ２ Ｆ５＝845.36MHz＝ｆｏ−ｄｆ１ ただし、ｄｆ１＝0.40±0.02MHz ｄｆ２＝0.55±0.02MHz Ｑext１＝１２６３ Ｑext２＝１２３５ Ｑext３＝１７５２ Ｑext４＝３４９３ Ｑext５＝２０４６ Ｅ１＝１１７度＝λ／４＋３／４０λ Ｅ２＝ ７５度＝λ／４−λ／２４ Ｅ３＝ ８３度＝λ／４−７／３６０λ Ｅ４＝１３０度＝λ／４＋λ／９ ただし、λは中心周波数の波長。 （数式９）

【００９２】ここで、Ｑext１〜５は図２および図３中
に示している誘電体共振器の外部Ｑであり、同図中、左
の誘電体共振器から順にＱext１、Ｑext２、Ｑext３、
Ｑext４、Ｑext５としている。以上の構成のときのノッ
チフィルタ特性の実測値として伝達特性（Ｓ２１）およ
び反射特性（Ｓ１１）をそれぞれ図２３（ａ）および
（ｂ）に示す。以上のように、ノッチフィルタを構成す
ると、通過特性において帯域内に等リップルの特性が得
られ、さらに反射特性において帯域近傍に極（図２３
（ｂ）中のマーカ１と２との中間およびマーカ３と４と
の間に存在するディップ）、を発生させることができ
る。その結果、急峻なノッチフィルタ特性を得ることが
できる。

【００９３】すなわち、５段の共振器を用いた場合、数
式３および数式４に示すように、１段目の共振器の共振
周波数をフィルタ帯域の中心周波数に、２段目の共振器
の共振周波数を中心周波数より高く、４段目の共振周波
数をさらに高く設定し、５段目の共振器の共振周波数を
中心周波数より低く、３段目の共振器の共振周波数をさ
らに低く設定すること、および１段目と２段目の間およ
び４段目と５段目の間の伝送線路の電気長をλ／４の奇
数倍より最大λ／８長くし、２段目と３段目の間および
３段目と４段目の間の伝送線路の電気長をλ／４の奇数
倍より最大λ／８短くすることが、急峻なノッチフィル
タ特性を得る方法である。

【００９４】本実施例によれば、フィルタを構成する伝
送線路１０８のうち、電気長の短いインバータを構成す
る部位（Ｅ２、Ｅ３）と電気長の長いインバータを構成
する部位（Ｅ１、Ｅ４）が、左右対称的に配置される。
つまり、伝送線路１０８が構造的にフィルタ本体中央に
対し、ほぼ対称に位置する。片側だけが極端に長くなっ
たり短くなったりしないので、c.a.l.１０６の標準的な
長さ（約６０ｍｍ）で、伝送線路１０８と結合ループと
を接続し、さらに結合度を調整するのに都合がよい。も
し、インバータを構成する伝送線路のうち、長いものが
フィルタ本体の中央に対して片よると、c.a.l.１０６の
標準的な長さでは、物理的に結合ループ１０７と伝送線
路１０８との接続が不可能となったり、c.a.l.１０６の
長さを調節して結合度を変えることが困難となったりす
る。本発明の実施例において、結合ループの代わりに結
合プローブを用いても良く、その場合でも同様な効果を
得ることができる。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、部品点数が少なく機械
的信頼性の優れた誘電体共振器の電磁界結合度調整法を
提供することができる。

【００９６】また、簡単な構造で理想的なインピーダン
ス特性をもつ誘電体共振器を実現することができ、誘電
体ノッチフィルタの設計および構成が容易となる。

【００９７】また、少ない部品点数で機械的電気的に優
れた誘電体ブロックの支持方法を得ることができる。

【００９８】また、小型でかつＱの高い金属製キャビテ
ィを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における誘電体ノッチフィルタ
の外観図

【図２】本発明の実施例における誘電体ノッチフィルタ
の内部構造図

【図３】本発明の実施例における誘電体ノッチフィルタ
の等価回路図

【図４】直列共振回路に並列にリアクタンス素子を接続
した等価回路図

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４の回路において、リア
クタンス素子のリアクタンス値を変化させたときの、反
射特性および伝達特性をしめすグラフ

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、伝送線路に直列共振回路が
接続されたときの等価回路図

【図７】誘電体共振器のインピーダンスの周波数特性を
スミスチャート（Smith Chart）上に示した図であり、
同時に共振周波数および外部Ｑ値Ｑextを求めるための
周波数を示した図

【図８】インピーダンス変換器についての説明図

【図９】インピーダンス変換器についての説明図

【図１０】誘電体共振器の等価回路パラメータと結合調
整線路長との関係を示す図

【図１１】本発明の実施例におけるc.a.l.１０６の構成
法の一例を示す図

【図１２】本発明の実施例におけるc.a.l.１０６の構成
法の一例を示す図

【図１３】本発明の実施例におけるc.a.l.１０６の構成
法の一例を示す図

【図１４】本発明の実施例における誘電体ブロックの保
持方法の断面図

【図１５】本発明の実施例における金属製キャビティの
構成図

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例における
結合ループおよび結合プローブの構成位置の一例を示す
図

【図１７】本発明の実施例における金属製キャビティの
構成方法の一例を示す図

【図１８】本発明の実施例における誘電体ノッチフィル
タの構造の一例を示す図

【図１９】本発明の実施例における誘電体ノッチフィル
タの構造の一例を示す図

【図２０】本発明の実施例における誘電体共振器間の結
合方法の一例を示す図

【図２１】本発明の実施例における周波数調整機構の構
造の一例を示す図

【図２２】本発明の実施例における周波数調整機構の構
造の一例を示す図

【図２３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例にお
ける誘電体ノッチフィルタのフィルタ特性図

【図２４】（ａ）は、従来の誘電体ノッチフィルタの上
面図 （ｂ）は、（ａ）の側面図

【図２５】従来の誘電体ノッチフィルタの内部構成図

【図２６】従来の誘電体共振器の電磁界結合機構の詳細
図

【符号の説明】

１０１ａ〜ｅ 金属キャビティ １０２ 伝送線路のハウジング １０３ 入力端子および出力端子 １０４ａ〜ｅ チューニングスクリュー １０５ａ〜ｅ 誘電体ブロック １０６ａ〜ｅ 結合調整線路 １０７ａ〜ｅ 結合ループ １０８ａ〜ｅ 伝送線路 １０９ａ〜ｅ 支持部材 １１０ａ〜ｅ リアクタンス素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂 裕二 京都府綴喜郡田辺町大字大住小字浜55番 12号 松下日東電器株式会社内 (72)発明者 中村 俊昭 京都府綴喜郡田辺町大字大住小字浜55番 12号 松下日東電器株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−183304（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−250807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−219201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−81043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/20 H01P 1/209

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波信号を伝送する伝送線路と、前記伝
   送線路の両側に設けられた入力端子および出力端子と、
   前記伝送線路に電磁界結合を介して互いに接続された誘
   電体共振器と、を備えた誘電体ノッチフィルタであっ
   て、さらに、前記伝送線路に前記誘電体共振器と並列に
   接続されたインピーダンス整合手段を備えており、前記
   誘電体共振器は、キャビティと、前記キャビティ内に設
   けられた誘電体ブロックと、前記キャビティ内に形成さ
   れる電磁界に結合された結合素子と、前記結合素子を前
   記伝送線路に接続し、かつ、電磁界結合の程度を調整す
   る結合調整線路とを有していることを特徴とする誘電体
   ノッチフィルタ。
2. 【請求項２】電磁界結合の程度は、結合調整線路の電気
   長により調整されていることを特徴とする請求項１記載
   の誘電体ノッチフィルタ。
3. 【請求項３】結合調整線路の電気長に応じて、インピー
   ダンス整合手段のインピーダンス値が調整されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の誘電体ノッチフィルタ。
4. 【請求項４】結合調整線路はＴＥＭモード伝送線路から
   形成され、電磁界結合の程度は、前記ＴＥＭモード伝送
   線路と接地導体との間に挿入された誘電体により調整さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の誘電体ノッチ
   フィルタ。
5. 【請求項５】インピーダンス整合手段が、インダクタで
   あることを特徴とする請求項１記載の誘電体ノッチフィ
   ルタ。
6. 【請求項６】インダクタが、空芯コイルであることを特
   徴とする請求項５記載の誘電体ノッチフィルタ。
7. 【請求項７】インピーダンス整合手段が、キャパシタで
   あることを特徴とする請求項１記載の誘電体ノッチフィ
   ルタ。
8. 【請求項８】インピーダンス整合手段が、スタブである
   ことを特徴とする請求項１記載の誘電体ノッチフィル
   タ。
9. 【請求項９】結合調整線路またはインピーダンス整合手
   段が、誘電体基板に設けられた導体パターンにより形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の誘電体ノッ
   チフィルタ。