JP3450926B2 - 誘電体フィルタ及びその周波数帯域幅の調整方法 - Google Patents

誘電体フィルタ及びその周波数帯域幅の調整方法

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    • 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

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、共振素子を複数並設し
てなる誘電体フィルタ及びその周波数帯域幅の調整方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】方体状誘電体磁器ブロックに、貫通孔の
内面に内導電膜を形成してなる共振導体を互いに平行で
かつ一方向に整列された位置関係となるように三個以上
列設し、前記貫通孔が開口する一端面をシールド電極の
無い開放端面とし、貫通孔が開口する他端面に内導電膜
と接続するシールド電極を形成して短絡端面とし、さら
に四周面にシールド電極を形成することにより、各共振
導体ごとに共振素子が三個以上列設されるようにして構
成した高周波用誘電体フィルタは種々提案され、高周波
帯域に対応するフィルタとして用いられている。かかる
構成にあっては、各共振導体ごとに共振素子が複数並設
された形態となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図7の等価回路で示す
ように三個の共振素子θ1 ,θ2 ,θ3 を有する誘電体
フィルタにあっては、共振素子θ1 とθ2 との間、及び
θ2 とθ3 との間を夫々結合容量C1 ,C2 により結合
することにより有極化され、その中心周波数よりも低い
側に減衰極を呈することとなる。尚、ここで図中L1
2 は共振素子θ1 とθ2 との間、及びθ2 とθ3 との
間の誘導結合を示すインダクタンスである。
【0004】この誘電体フィルタにあって、従来では有
極化のための結合容量C1 ,C2 を形成するため、チッ
プコンデンサを用い、これを共振素子と直列に接続して
いた。ところで、このような構成にあっては、部品点数
が増し、組み付け作業性が悪く、かつ大型になる欠点が
ある。
【0005】そこでこの問題を解消し得る構成として、
図4で示すように、互いに平行でかつ一方向に列設され
た共振導体4a,4b,4cからなる三個の共振素子を
有する方体状誘電体磁器ブロック1からなる誘電体フィ
ルタが提案された。この構成にあっては、共振導体列と
側方で対向する面のうちで開放端面寄りに、第1の共振
導体4aと第2の共振導体4bとに側方でまたがって第
1の容量電極12aを形成し、第2の共振導体4bと第
3の共振導体4cにまたがって第2の容量電極12bを
形成し、各容量電極12a,12bをシールド電極7
と、電気的に絶縁して、各容量電極により静電容量を生
成するようにしている。
【0006】一方、最近ではフィルタとして、広帯域化
が要望されているが、上記構成のフィルタにあって、所
望の広帯域化を実現し得る周波数帯域幅の調整方法が知
られていず、この要望に対処することができなかった。
本発明は、上記構成のフィルタにおいて、広帯域のフィ
ルタ特性を有する誘電体フィルタ及び、所望の広帯域化
を実現し得る周波数帯域幅の調整方法を提供することを
目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、方体状誘電体
磁器ブロックに、貫通孔の内面に内導電膜を形成してな
る共振導体を互いに平行でかつ一方向に整列された位置
関係となるように三個以上列設し、前記貫通孔が開口す
る一端面をシールド電極の無い開放端面とし、貫通孔が
開口する他端面に内導電膜と接続するシールド電極を形
成して短絡端面とし、さらに四周面にシールド電極を形
成することにより、共振導体からなる共振素子が、共振
導体の個数に対応して三個以上列設されてなり、さらに
その共振導体列と側方で対向する一側面のうち開放端面
寄りに、隣接する一対の共振導体に、側方でまたがった
配置関係となるように容量電極を夫々形成してなる誘電
体フィルタにおいて、各容量電極間の開放端面と接する
位置のシールド電極を部分的に除去して、該位置に所定
幅の絶縁間隙を形成したことを特徴とする誘電体フィル
タである。
【0008】例えば、三個の共振素子を有する方体状誘
電体磁器ブロックからなる三段型の誘電体フィルタにあ
っては、方体状誘電体磁器ブロックの一側面の開放端面
と接するシールド電極に、第1と第2の容量電極間位置
で、所定幅の絶縁間隙を形成することとなる。
【0009】さらに、本発明は、前記絶縁間隙の幅を、
該絶縁間隙の幅を広げると、周波数帯域幅が広くなる関
係に従って設定することにより調整する誘電体フィルタ
の周波数帯域幅の調整方法である。
【0010】
【作用】上述のように絶縁間隙を形成したところ、その
中心周波数よりも低い側に発生する減衰極が、低周波側
に変移し、中心周波数付近が平坦化し、周波数帯域幅が
広くなった。従って、絶縁間隙が形成されたものは、図
4で示す絶縁間隙のないものに比して、フィルタ特性の
広帯域化を実現できることとなる。また、絶縁間隙の幅
を調整することにより、所望の周波数帯域幅に調整する
ことが可能となる。
【0011】すなわち、この種の高周波用誘電体フィル
タにあって、各共振導体を単位とする共振素子相互は、
開放面側で電界結合し、短絡端面で磁界結合する。とこ
ろが、上述の構成にあって、開放端面側付近の側面に、
前記共振導体列に沿って絶縁間隙が形成され、電界結合
が強くなる。そして、中心周波数の低域側周波数で、磁
界結合と電界結合が等しくなり、中心周波数の低域側で
減衰極が発生することとなるものと考えられる。また、
絶縁間隙の幅が広くなるに従って、電界結合がさらに強
くなり、減衰極が低域側に移行するものと推測される。
【0012】前記絶縁間隙の形成手段としては、ダイシ
ングソー等で方体状誘電体磁器ブロックに幅方向へスリ
ットを形成して、シールド電極を除去することにより行
ない得る。または、レーザートリマーやサンドブラスト
によりシールド電極の被覆後に、該シールド電極を帯状
に除去して形成したり、スクリーン印刷法等によるパタ
ーンニングによりシールド電極の被覆と同時に印刷する
ことによっても行ない得る。
【0013】
【実施例】図1〜3は、単一の方体状誘電体磁器ブロッ
ク3に三つの共振素子2a,2b,2cを列設してなる
三段型高周波用誘電体フィルタ1を示す。
【0014】ここで誘電体磁器ブロック3は、酸化チタ
ン系のセラミック誘電体からなる略直方体状をしてお
り、各共振素子2a,2b,2cに対応して第1の共振
導体4a,第2の共振導体4b及び第3の共振導体4c
が夫々互いに平行で、かつ同一方向に列成されている。
この共振導体4a,4b,4cは、貫通孔に夫々内導電
膜6a,6b,6cが塗着形成されてなり、さらにその
四周面にシールド電極(アース導体)7a,7b,7
c,7dが夫々形成される。また共振導体4a,4b,
4cが開口する一端面ではシールド電極のない開放端面
8とし、他端面ではシールド電極を形成して共振素子2
a,2b,2cの各内導電膜6a,6b,6cと夫々接
続し、これを短絡端面9としている。その他、共振導体
4bの長さを共振導体4a,4cよりも短くするため、
開放端面8の共振素子2bに対応する部分のみを一段低
くして、段差5を形成している。
【0015】一方、図2で示すように、前記方体状誘電
体磁器ブロック3の共振導体列に沿った一側面には、シ
ールド電極7cと絶縁させて入出力導体11a,11b
を形成し、該入出力導体11aを方体状誘電体磁器ブロ
ック3を介して内導電膜6aと容量的に結合し、入出力
導体11bを同じくブロック3を介して内導電膜6cと
容量的に結合する。そして、入出力導体11a,11b
のいずれか一方を所要電路の入力端に接続し、他方を出
力端に接続して、高周波用誘電体フィルタ1の他の回路
との電気的接続が施される。
【0016】次に本発明の要部につき説明する。方体状
誘電体磁器ブロック3の共振導体列に沿った他側面の開
放端面8側には、第1と第2の共振導体4a,4bの側
方でまたがる第1の容量電極12aと、第2と第3の共
振導体4b,4cにまたがる第2の容量電極12bとを
夫々形成し、電極を除去した境界枠13により、シール
ド電極7aと電気的に分離している。
【0017】かかる構成にあって、上述のように、方体
状誘電体磁器ブロック3の容量電極12a,12bが形
成されている側面にあって、開放端面8と接するシール
ド電極7aの、第1と第2の容量電極12a,12bと
の間に位置する部分において、容量電極12a,12b
の間に形成される境界枠13の区画辺13aを開放端面
8側に延長するようにして、所定幅の絶縁間隙20を形
成した。
【0018】上述の構成からなる誘電体フィルタの周波
数特性(減衰特性)をシミュレーションにより求める
と、この絶縁間隙20の幅wと、減衰特性との関係は、
図5(イ)〜(ニ)で示すようになった。ここで(イ)
はw=0 、すなわち絶縁間隙20を設けない場合であ
り、(ロ)はw=0.1mm ,(ハ)はw=0.5mm ,(ニ)
はw=1.0mm とした場合である。いずれの場合も、中心
周波数よりも低い側に減衰極xが発生する。しかし、絶
縁間隙20がない図4のような構成にあっては、(イ)
で示すように、3dB帯域幅(中心周波数の位置から、出
力が3dB下がった位置での帯域幅)が約20MHz であるに
比して、w=0.1mm とした場合には約40MHz(図5
(ハ)参照),w=0.5mm とした場合には約52MHz (図
5(ハ)参照)、w=1.0mm とした場合には約74MHz
(図5(ニ)参照)となった。ここで、図6は、3dB帯
域幅と、絶縁間隙20の幅寸法の関係を示すものであ
る。
【0019】この結果から、絶縁間隙20が広ければ広
いほど、減衰極xが低域側に移行し、中心周波数付近が
平坦化して帯域幅が拡がり、広帯域化することが理解さ
れる。従って、絶縁間隙が形成されたものは、図4で示
す絶縁間隙20のないものに比して、フィルタ特性の広
帯域化を実現できる。また、絶縁間隙20の幅を調整す
ることにより、所望の帯域幅に調整し得ることとなる。
【0020】この絶縁間隙20の形成手段としては、ス
クリーン印刷法等によるパターンニングによりシールド
電極の被覆と同時に非導電領域部を形成する手段が提案
され得る。この場合には正確な形成が可能となる。また
は、方体状誘電体磁器ブロック3にダイシングソー等で
幅方向に浅いスリットを形成して、この形成時にシール
ド電極を除去する手段がある。さらにまた他の形成手段
としては、方体状誘電体磁器ブロック3をプレス加工に
より成形すると同時に、該スリットを形成し、そのブロ
ック表面に沿って導電膜を塗着することにより、該スリ
ット内への導電膜塗布を阻止することにより、絶縁間隙
20を形成する方法がある。レーザートリマーやサンド
ブラストによりシールド電極7の被覆後に、該シールド
電極7を除去して形成してもよい。
【0021】かかる構成にあって、誘電体フィルタ1の
帯域幅または減衰極発生周波数は、絶縁間隙20の幅に
より調整することができる。したがって、絶縁間隙20
の形成後に、その特性を調整する必要のある場合には、
絶縁間隙20を削って幅を広げたり、または導電膜を後
付けして幅を狭くする等の手段により容易に調整するこ
とができる。
【0022】上述の実施例では、共振素子2a,2b,
2cからなる三段型高周波用誘電体フィルタ1を示した
が、四以上の段からなる高周波用誘電体フィルタ1にも
適用可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明は、方体状誘電体磁器ブロックの
一側面で、隣接する一対の共振導体に側方でまたがって
形成された容量電極の、その各容量電極間位置で、開放
端面と接するシールド電極を部分的に除去して、所定幅
の絶縁間隙を形成したものであり、その中心周波数より
も低い側に発生する減衰極が、低周波側に変移し、中心
周波数付近が平坦化し、帯域幅が広くなる特性を得るこ
とができ、フィルタ特性の広帯域化を簡易に実現でき
る。
【0024】また、このように絶縁間隙の幅を広げる
と、帯域幅が広くなる関係により、該絶縁間隙の幅調整
によって、容易に誘電体フィルタの帯域幅の調整を行な
うことができる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の三段型高周波用誘電体フィルタ1の斜
視図である。
【図2】高周波用誘電体フィルタ1の裏からみた斜視図
である。
【図3】本発明の高周波用誘電体フィルタ1の正面図で
ある。
【図4】絶縁間隙20を形成しない構成の高周波用誘電
体フィルタ1の正面図である。
【図5】絶縁間隙20の幅との関係を示す波形図であ
る。
【図6】絶縁間隙20の幅と、帯域幅との関係を示すグ
ラフである。
【図7】等価回路図である。
【符号の説明】
1 高周波用誘電体フィルタ 2a〜2c 共振素子 3 方体状誘電体磁器ブロック 4a〜4c 共振導体 6a〜6c 内導電膜 7 シールド電極 8 開放端面 9 短絡端面 12a,12b 容量電極 20 絶縁間隙

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】方体状誘電体磁器ブロックに、貫通孔の内
    面に内導電膜を形成してなる共振導体を互いに平行でか
    つ一方向に整列された位置関係となるように三個以上列
    設し、前記貫通孔が開口する一端面をシールド電極の無
    い開放端面とし、貫通孔が開口する他端面に内導電膜と
    接続するシールド電極を形成して短絡端面とし、さらに
    四周面にシールド電極を形成することにより、共振導体
    からなる共振素子が、共振導体の個数に対応して三個以
    列設されてなり、さらにその共振導体列と側方で対向
    する一側面のうち開放端面寄りに、隣接する一対の共振
    導体に、側方でまたがった配置関係となるように容量電
    極を夫々形成してなる誘電体フィルタにおいて、各容量
    電極間の開放端面と接する位置のシールド電極を部分的
    に除去して、該位置に所定幅の絶縁間隙を形成したこと
    を特徴とする誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】方体状誘電体磁器ブロックに、貫通孔の内
    面に内導電膜を形成してなる共振導体を互いに平行でか
    つ一方向に整列された位置関係となるように三個列設
    し、前記貫通孔が開口する一端面をシールド電極の無い
    開放端面とし、貫通孔が開口する他端面に内導電膜と接
    続するシールド電極を形成して短絡端面とし、さらに四
    周面にシールド電極を形成することにより、共振導体か
    らなる共振素子が、共振導体の個数に対応して三個列設
    されてなり、さらにその共振導体列と側方で対向する一
    側面のうち開放端面寄りに、第1と第2の共振導体に側
    方でまたがる第1の容量電極と、第2と第3の共振導体
    に側方でまたがる第2の容量電極とを夫々形成してなる
    誘電体フィルタにおいて、第1,第2の容量電極間の開
    放端面と接する位置のシールド電極を部分的に除いて、
    該位置に所定幅の絶縁間隙を形成したことを特徴とする
    誘電体フィルタ。
  3. 【請求項3】方体状誘電体磁器ブロックに、貫通孔の内
    面に内導電膜を形成してなる共振導体を互いに平行でか
    つ一方向に整列された位置関係となるように三個以上列
    設し、前記貫通孔が開口する一端面をシールド電極の無
    い開放端面とし、貫通孔が開口する他端面に内導電膜と
    接続するシールド電極を形成して短絡端面とし、さらに
    四周面にシールド電極を形成することにより、共振導体
    からなる共振素子が、共振導体の個数に対応して三個
    上列設されてなり、さらにその共振導体列と側方で対向
    する一側面のうち開放端面寄りに、隣接する一対の共振
    導体に、側方でまたがった配置関係となるように容量電
    極を夫々形成してなる誘電体フィルタにおいて、各容量
    電極間の開放端面と接する位置のシールド電極を部分的
    に除去して、該位置に形成される絶縁間隙の幅を、該絶
    縁間隙の幅を広げると、周波数帯域幅が広くなる関係に
    従って設定することにより調整する誘電体フィルタの周
    波数帯域幅の調整方法。
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