JP3570397B2 - 誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯等で使用される誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単一の誘電体ブロック内に複数の内導体形成孔を配列することによって、隣接する共振器間を結合させた、誘電体同軸共振器による誘電体フィルタが、マイクロ波帯における通信装置等に用いられている。このような構造の誘電体フィルタにおいては、隣接する共振器間の結合が容量性結合の場合に、通過帯域の低域側に減衰極が生じ、隣接する共振器間の結合が誘導性結合の場合に、通過帯域の高域側に減衰極が生じる。
【０００３】
そこで、従来は、特開平７−２５４８０６号公報に示されているように、内導体形成孔の途中に段差部を設けて、内導体形成孔の短絡端側と開放端側とで、隣接する内導体形成孔間の軸間隔によって誘導性結合または容量性結合させている。
【０００４】
その例を図１２および図１３に示す。
図１２において（Ａ）は内導体形成孔の軸方向を見た上面図、（Ｂ）は各内導体形成孔の中心軸を通る面での断面図である。略直方体形状の誘電体ブロック１の内部には、内面に内導体を形成した、２ａ，２ｂ，２ｃで示す内導体形成孔を設けている。誘電体ブロック１の外面には外導体３を形成している。図１２に示す例では、内導体形成孔２ａと２ｂについて、その開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より広くして、Ｏａｂで示す部分の容量性結合より、Ｓａｂで示す部分の誘導性結合を強くして、この内導体形成孔２ａ，２ｂによる２つの共振器間を誘導性結合させている。同様に内導体形成孔２ｂと２ｃとの間についても、その開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より広くして、Ｏｂｃで示す部分の容量性結合より、Ｓｂｃで示す部分の誘導性結合を強くして、この内導体形成孔２ｂ，２ｃによる２つの共振器間を誘導性結合させている。
【０００５】
図１３に示す例では、内導体形成孔２ａ，２ｂについて、短絡端側の軸間隔を開放端側の軸間隔より狭くして、Ｏａｂ部分の容量性結合より、Ｓａｂ部分の誘導性結合を増して、内導体形成孔２ａ，２ｂによる２つの共振器間を強く誘導性結合させている。また、内導体形成孔２ｂと２ｃとの間については、開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より狭くして、Ｓｂｃ部分の誘導性結合より、Ｏｂｃ部分の容量性結合を増して、内導体形成孔２ｂ，２ｃによる２つの共振器間を容量性結合させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１２および図１３に示したような、３段の共振器を構成した誘電体フィルタにおいては、１段目と２段目の共振器間の誘導性結合を強くするために、２段目の共振器の短絡端側を１段目の共振器に近づけると、その分、２段目の共振器の短絡端側は３段目の共振器の短絡端側から離れることになり、２段目と３段目の共振器間の誘導性結合が弱くなってしまう。１段目と２段目の共振器間、および２段目と３段目の共振器間における短絡端側の相互容量をどちらも大きくしようとして、短絡端側の内導体形成孔の内径を大きくすると、各共振器の自己インピーダンスが小さくなって、相対的に相互容量が小さくなることにより、誘導性結合を高める効果が相殺されてしまう。また、これとともに、内導体形成孔の短絡端側と開放端側との内径比（ステップ比）が小さくなるため、波長短縮率が小さくなって、必要な内導体形成孔の軸長が伸びて、大型化するという不都合が生じる。
【０００７】
これらの理由から、隣接する３つの共振器で、１段目と２段目との間および２段目と３段目との間を共に誘導性結合するためには、その結合量に制限が生じていた。
【０００８】
この発明の目的は、全体に大型化することなく、誘電体ブロック内の隣接する３つの誘電体共振器を共に強く誘導性結合し得るようにした誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、略直方体形状の誘電体ブロック内に、当該誘電体ブロックの対向する第１面と第２面との間をそれぞれ貫通し、第１面を短絡端、第２面または第２面付近を開放端とする内導体を形成した複数の内導体形成孔を備え、前記誘電体ブロックの外面に外導体を形成した誘電体フィルタにおいて、前記複数の内導体形成孔のうち、少なくとも１つの内導体形成孔は、短絡端側の内導体形成孔を少なくとも２つの孔に分割する。
【００１０】
この構造により、例えば中央の内導体形成孔と、その両隣の内導体形成孔の短絡端側の軸間隔を共に狭くして、１段目と２段目の共振器間および２段目と３段目の共振器間の誘導性結合を強め得るようにする。
【００１１】
また、この発明は、上記分割位置を、内導体形成孔の長手方向の略中央部とする。これにより、誘導性結合の向上効果を高める。
【００１２】
また、この発明は上記誘電体フィルタを用いて誘電体デュプレクサを構成する。
【００１３】
また、この発明は上記誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いて通信装置を構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図１に示す。
図１の（Ａ）は実装基板への実装面を図における左手前の面に向けて立てた状態の誘電体フィルタの斜視図である。（Ｂ）は（Ａ）における複数の内導体の軸を通る面での断面図である。１は略直方体形状の誘電体ブロックである。この誘電体ブロック１の内部には、その第１面（図における下面）から第２面（図における上面）を貫通する内導体形成孔２ａ，２ｂ，２ｃを設けている。これらの内導体形成孔の内面には内導体４ａ，４ｂ，４ｃを形成している。誘電体ブロック１の外面（六面）には外導体３を形成している。内導体４ａ，４ｂ，４ｃの一端は第１面（下面）において外導体３に導通（短絡）させている。内導体形成孔の第２面の開口部付近には内導体非形成部ｇを設けていて、この部分を内導体の開放端としている。誘電体ブロック１の外面には、内導体４ａ，４ｃの開放端付近との間に静電容量が生じる入出力電極６，７を、外導体３から絶縁状態に形成している。
【００１５】
内導体形成孔２ｂの開放端側（内導体の開放端寄りの側）の断面形状は、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの方向にそれぞれ延びる長円形状としている。また、この内導体形成孔２ｂの短絡端側（内導体の短絡端寄りの側）は、２つの孔２ｂ′，２ｂ″に分割している。この２つの孔２ｂ′，２ｂ″は、それぞれが隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側に近づくように配置している。
【００１６】
内導体形成孔２ａ，２ｃは、開放端側の内径を短絡端側の内径より大きくし、且つ、短絡端側を内導体形成孔２ｂの短絡端側（２ｂ′，２ｂ″側）に近づくように配置している。
【００１７】
このように、中央の内導体形成孔２ｂの短絡端側２ｂ′，２ｂ″と、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側との間隔を、開放端側に比べて相対的に狭めたことにより、Ｓａｂ，Ｓｂｃ部分の誘導性結合が、Ｏａｂ，Ｏｂｃ部分の容量性結合より強くなって、１段目と２段目の共振器間、および２段目と３段目の共振器間が共に強く誘導性結合する。
【００１８】
なお、内導体形成孔２ｂの分割位置は任意であるが、内導体形成孔の長手方向の略中央部に定めるのが好ましい。この構造により、磁界強度の強い領域で、隣接する内導体形成孔の内導体に近接させることができる。その結果、隣接する内導体形成孔による共振器との間で取得可能な結合量を最大にすることができ、設計上の自由度が高くなる。また、開放端側の断面を短絡端側の断面より太くすることによる、すなわちステップ構造とすることによる、内導体形成孔の軸長短縮効果を高めることもできる。
【００１９】
次に、第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図２に示す。
図１に示した誘電体フィルタとの違いは内導体形成孔の形状である。図２に示す例では、内導体形成孔２ｂの短絡端側を２ｂ′，２ｂ″で示すように２つに分割している点、および隣接する内導体形成孔の短絡端側の軸間隔を開放端側の軸間隔より狭くしている点で同じである。但し、内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側の横断幅が開放端側の横断幅より外側に広がらないようにしている。また、内導体形成孔２ｂの短絡端側の孔２ｂ′，２ｂ″が、２ｂの開放端側の長軸方向の横断幅より外側に広がらない範囲に収めている。
【００２０】
このような構造であっても、１段目と２段目の共振器間および２段目と３段目の共振器間の誘導性結合を容量性結合より相対的に高めて、共に強く誘導性結合させることができる。
【００２１】
次に、第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構造を図３に示す。図２に示した誘電体フィルタと異なるのは、内導体形成孔の形状である。図２に示した例では、中央の内導体形成孔２ｂの短絡端側２ｂ′，２ｂ″の内径を等しくしたが、この図３に示す例では、２ｂ″を２ｂ′より太くしている。この構造により、図２に示した誘電体フィルタに比べて、Ｓｂｃ部分の誘導性結合がより強くなるため、内導体４ｂによる２段目の共振器と内導体４ｃによる３段目の共振器間の誘導性結合がより強くなる。
【００２２】
図４は第４の実施形態に係る誘電体フィルタの内導体形成孔の軸方向を見た図である。第１〜第３の実施形態では、分割した短絡端側の内導体形成孔の断面形状を円形にしたが、これを図４のように半円形状としてもよい。また、その他に矩形や多角形等としてもよい。
【００２３】
次に、第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構造を図５に示す。内導体形成孔２ｂの開放端側の断面形状は、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの方向にそれぞれ延びる長円形状としている。また、この内導体形成孔２ｂの短絡端側は、２つの孔２ｂ′，２ｂ″に分割し、それぞれが隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側に近づくように配置している。この点は図１に示した誘電体フィルタと同様である。但し、図１に示した例では、内導体形成孔２ａ，２ｃを、その開放端側の内径を短絡端側の内径より大きくし、且つ、短絡端側を内導体形成孔２ｂの短絡端側（２ｂ′，２ｂ″側）に近づくように配置したが、この図５に示す例では、内導体形成孔２ａ，２ｃの内径を一定にしている。このような構造であっても、内導体４ａによる１段目の共振器と内導体２ｂによる２段目の共振器間を強く誘導性結合させ、且つ、内導体４ｂによる２段目の共振器と内導体４ｃによる３段目の共振器間を強く誘導性結合させることができる。
【００２４】
次に、第６の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図６に示す。図１に示した例では、誘電体ブロック１の外面（六面）に外導体３を形成し、内導体形成孔の一方の開口付近に内導体非形成部による開放端を形成したが、この図６に示す例では、誘電体ブロック１の図における上面に外導体を形成せず、その面を開放面とし、他の五面に外導体３を形成している。このようなタイプの誘電体フィルタにおいても、内導体形成孔の短絡端側を分割し、それに隣接する内導体形成孔との間で強く誘導性結合させることができる。
【００２５】
次に、第７の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図７に示す。図６に示した誘電体フィルタと異なるのは、誘電体ブロック１の開放面に、内導体から連続する結合用電極５ａ，５ｂ，５ｃを形成したことと、結合用電極５ａ，５ｃとの間で静電容量を生じさせる入出力電極６，７を形成したことである。このようなタイプの誘電体フィルタにおいても、第１〜第６の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００２６】
次に、第８の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図８に示す。図８の（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は各内導体形成孔を軸方向に通る面での断面図である。この例では、内導体形成孔２ａ〜２ｄによる４段の共振器によりフィルタを構成している。内導体形成孔２ｂ，２ｃは、それぞれの短絡端側を２つに分割し、短絡端側の隣接する軸間隔が狭くなるように形成している。その他の構成は、共振器の段数が１つ多いという点を除いて図１に示した誘電体フィルタと同様である。このようにして、１段目と２段目、２段目と３段目、３段目と４段目の各共振器間をすべて強く誘導性結合させることができる。これにより、広帯域の帯域通過特性を示す誘電体フィルタが得られる。
【００２７】
次に、第９の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図９に示す。（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は各内導体形成孔を通る面での断面図である。この例では、２ａ〜２ｅで示す５つの内導体形成孔による５段の共振器を備えた誘電体フィルタとしている。内導体形成孔２ａ，２ｂによる共振器間は、内導体形成孔２ａ，２ｂの開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より相対的に狭めて、両者を容量性結合させている。同様にして、内導体形成孔２ｄ，２ｅによる共振器間も容量性結合させている。内導体形成孔２ｃの短絡端は、２ｃ′，２ｃ″に分割していて、この分割した内導体形成孔２ｃ′，２ｃ″と内導体形成孔２ｂ，２ｄの短絡端側とを相対的に近接させることによって、２段目と３段目の共振器間および３段目と４段目の共振器間を共に誘導性結合させている。
【００２８】
次に、第１０の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を図１０を参照して説明する。
図１０は実装基板に対する実装面側から見た平面図である。略直方体形状の単一の誘電体ブロック１の内部には、２ａ〜２ｆで示す内導体形成孔を設けている。これらの内導体形成孔２ａ〜２ｆの内面には内導体を形成している。但し、これらの内導体形成孔の一方の開口付近には、内導体非形成部を設けていて、その部分で内導体を開放させている。また、誘電体ブロック１の内部には、内面に内導体を形成した励振孔９を設けている。誘電体ブロック１の外面（六面）には外導体３を形成している。また、誘電体ブロック１の外面には、外導体３から絶縁状態に入出力電極６，７，８を形成している。入出力電極６，７は内導体形成孔２ａ，２ｆの内導体の開放端付近との間でそれぞれ容量性結合する。また、入出力電極８は励振孔９の内面の内導体に導通させていて、励振孔９の内導体を内導体形成孔２ｃ，２ｄによる２つの共振器にそれぞれインターディジタル的に結合させている。
【００２９】
内導体形成孔２ｂの開放端側（内導体の開放端寄りの側）の断面形状は、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの方向にそれぞれ延びる長円形状としている。また、この内導体形成孔２ｂの短絡端側（内導体の短絡端寄りの側）は、２つの孔２ｂ′，２ｂ″に分割している。この２つの孔２ｂ′，２ｂ″は、それぞれが隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側に近づくように配置している。
【００３０】
内導体形成孔２ａ，２ｃは、開放端側の内径を短絡端側の内径より大きくし、且つ、短絡端側を内導体形成孔２ｂの短絡端側（２ｂ′，２ｂ″側）に近づくように配置している。
【００３１】
このように、中央の内導体形成孔２ｂの短絡端側２ｂ′，２ｂ″と、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側との間隔を、開放端側に比べて相対的に狭めたことにより、内導体形成孔２ａによる１段目の共振器と、内導体形成孔２ｂによる２段目の共振器間、および２段目の共振器と内導体形成孔２ｃによる３段目の共振器間が共に強く誘導性結合する。
【００３２】
このような構造により、内導体形成孔２ａ〜２ｃによる３段の共振器で送信フィルタを、内導体形成孔２ｄ〜２ｆによる３段の共振器で受信フィルタを、それぞれ構成している。内導体形成孔２ａ〜２ｃによる３段の共振器は、上述したとおり、１段目と２段目の共振器間および２段目と３段目の共振器間がそれぞれ誘導性結合するため、送信フィルタの高域側に減衰極が生じる。また、内導体形成孔２ｄ〜２ｆによる３段の共振器は、隣接する内導体形成孔の開放端側の軸間隔が短絡端側より相対的に狭いため、それぞれ容量性結合し、受信フィルタの低域側に減衰極が生じる。これらの減衰極によって送信帯域と受信帯域の境界部分の減衰量を大きく確保する。
【００３３】
次に、第１１の実施形態に係る通信装置の構成を図１１に示す。
ここで、デュプレクサは、送信フィルタと受信フィルタとから成り、図１０に示した構造の誘電体デュプレクサである。このデュプレクサの送信信号入力ポートには送信回路を接続し、受信信号出力ポートには受信回路を接続し、さらにアンテナポートにはアンテナを接続している。また、送信回路における出力部および受信回路における入力部には、それぞれ帯域通過フィルタを備えていて、これらのフィルタは、図１〜図９に示した構造の誘電体フィルタである。
【００３４】
このようにして、小型で且つ所定の特性を有する誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いることにより、全体に小型軽量化した通信装置を得る。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、略直方体形状の誘電体ブロック内に、それぞれの内面に内導体を形成した複数の内導体形成孔を配列した誘電体フィルタにおいて、複数の内導体形成孔のうち、少なくとも１つの内導体形成孔の短絡端側を少なくとも２つの孔に分割したことにより、設計上の自由度が飛躍的に高まる。例えば中央の内導体形成孔と、それに隣接する両隣の内導体形成孔の短絡端側の軸間隔を共に狭くすることができる。この構造により、中央の内導体形成孔による共振器と、それに隣接する両隣の内導体形成孔による共振器との間を共に強く誘導性結合させ、例えば広帯域の通過特性を容易に得ることができる。
【００３６】
また、この発明によれば、上記分割位置を、内導体形成孔の長手方向の略中央部としたことにより、磁界強度の強い領域で、隣接する内導体形成孔の内導体に近接させることができ、その結果、隣接する内導体形成孔による共振器との間で取得可能な結合量を最大にすることができ、設計上の自由度が高くなる。それと同時に、開放端側の断面を短絡端側の断面より太くすることによる、すなわちステップ構造とすることによる、内導体形成孔の軸長短縮効果を高めることもできる。
【００３７】
また、この発明によれば、順に隣接する共振器間を連続して強く誘導性結合させることができ、所定のフィルタ特性を示す小型の誘電体デュプレクサが構成できる。
【００３８】
また、この発明によれば、上記誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いた、優れた通信性能を備えた小型の通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図２】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図３】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図４】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図５】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図６】第６の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図７】第７の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図８】第８の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図９】第９の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図１０】第１０の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を示す図
【図１１】第１１の実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図１２】従来の誘電体フィルタの構成を示す図
【図１３】従来の誘電体フィルタの構成を示す図
【符号の説明】
１−誘電体ブロック
２−内導体形成孔
３−外導体
４−内導体
５−結合用電極
６，７，８−入出力電極
９−励振孔
ｇ−内導体非形成部
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯等で使用される誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単一の誘電体ブロック内に複数の内導体形成孔を配列することによって、隣接する共振器間を結合させた、誘電体同軸共振器による誘電体フィルタが、マイクロ波帯における通信装置等に用いられている。このような構造の誘電体フィルタにおいては、隣接する共振器間の結合が容量性結合の場合に、通過帯域の低域側に減衰極が生じ、隣接する共振器間の結合が誘導性結合の場合に、通過帯域の高域側に減衰極が生じる。
【０００３】
そこで、従来は、特開平７−２５４８０６号公報に示されているように、内導体形成孔の途中に段差部を設けて、内導体形成孔の短絡端側と開放端側とで、隣接する内導体形成孔間の軸間隔によって誘導性結合または容量性結合させている。
【０００４】
その例を図１２および図１３に示す。
図１２において（Ａ）は内導体形成孔の軸方向を見た上面図、（Ｂ）は各内導体形成孔の中心軸を通る面での断面図である。略直方体形状の誘電体ブロック１の内部には、内面に内導体を形成した、２ａ，２ｂ，２ｃで示す内導体形成孔を設けている。誘電体ブロック１の外面には外導体３を形成している。図１２に示す例では、内導体形成孔２ａと２ｂについて、その開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より広くして、Ｏａｂで示す部分の容量性結合より、Ｓａｂで示す部分の誘導性結合を強くして、この内導体形成孔２ａ，２ｂによる２つの共振器間を誘導性結合させている。同様に内導体形成孔２ｂと２ｃとの間についても、その開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より広くして、Ｏｂｃで示す部分の容量性結合より、Ｓｂｃで示す部分の誘導性結合を強くして、この内導体形成孔２ｂ，２ｃによる２つの共振器間を誘導性結合させている。
【０００５】
図１３に示す例では、内導体形成孔２ａ，２ｂについて、短絡端側の軸間隔を開放端側の軸間隔より狭くして、Ｏａｂ部分の容量性結合より、Ｓａｂ部分の誘導性結合を増して、内導体形成孔２ａ，２ｂによる２つの共振器間を強く誘導性結合させている。また、内導体形成孔２ｂと２ｃとの間については、開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より狭くして、Ｓｂｃ部分の誘導性結合より、Ｏｂｃ部分の容量性結合を増して、内導体形成孔２ｂ，２ｃによる２つの共振器間を容量性結合させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１２および図１３に示したような、３段の共振器を構成した誘電体フィルタにおいては、１段目と２段目の共振器間の誘導性結合を強くするために、２段目の共振器の短絡端側を１段目の共振器に近づけると、その分、２段目の共振器の短絡端側は３段目の共振器の短絡端側から離れることになり、２段目と３段目の共振器間の誘導性結合が弱くなってしまう。１段目と２段目の共振器間、および２段目と３段目の共振器間における短絡端側の相互容量をどちらも大きくしようとして、短絡端側の内導体形成孔の内径を大きくすると、各共振器の自己インピーダンスが小さくなって、相対的に相互容量が小さくなることにより、誘導性結合を高める効果が相殺されてしまう。また、これとともに、内導体形成孔の短絡端側と開放端側との内径比（ステップ比）が小さくなるため、波長短縮率が小さくなって、必要な内導体形成孔の軸長が伸びて、大型化するという不都合が生じる。
【０００７】
これらの理由から、隣接する３つの共振器で、１段目と２段目との間および２段目と３段目との間を共に誘導性結合するためには、その結合量に制限が生じていた。
【０００８】
この発明の目的は、全体に大型化することなく、誘電体ブロック内の隣接する３つの誘電体共振器を共に強く誘導性結合し得るようにした誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、略直方体形状の誘電体ブロック内に、当該誘電体ブロックの対向する第１面と第２面との間をそれぞれ貫通し、第１面を短絡端、第２面または第２面付近を開放端とする内導体を形成した複数の内導体形成孔を備え、前記誘電体ブロックの外面に外導体を形成した誘電体フィルタにおいて、前記複数の内導体形成孔のうち、少なくとも１つの内導体形成孔は、短絡端側の内導体形成孔を少なくとも２つの孔に分割する。
【００１０】
この構造により、例えば中央の内導体形成孔と、その両隣の内導体形成孔の短絡端側の軸間隔を共に狭くして、１段目と２段目の共振器間および２段目と３段目の共振器間の誘導性結合を強め得るようにする。
【００１１】
また、この発明は、上記分割位置を、内導体形成孔の長手方向の略中央部とする。これにより、誘導性結合の向上効果を高める。
【００１２】
また、この発明は上記誘電体フィルタを用いて誘電体デュプレクサを構成する。
【００１３】
また、この発明は上記誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いて通信装置を構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図１に示す。
図１の（Ａ）は実装基板への実装面を図における左手前の面に向けて立てた状態の誘電体フィルタの斜視図である。（Ｂ）は（Ａ）における複数の内導体の軸を通る面での断面図である。１は略直方体形状の誘電体ブロックである。この誘電体ブロック１の内部には、その第１面（図における下面）から第２面（図における上面）を貫通する内導体形成孔２ａ，２ｂ，２ｃを設けている。これらの内導体形成孔の内面には内導体４ａ，４ｂ，４ｃを形成している。誘電体ブロック１の外面（六面）には外導体３を形成している。内導体４ａ，４ｂ，４ｃの一端は第１面（下面）において外導体３に導通（短絡）させている。内導体形成孔の第２面の開口部付近には内導体非形成部ｇを設けていて、この部分を内導体の開放端としている。誘電体ブロック１の外面には、内導体４ａ，４ｃの開放端付近との間に静電容量が生じる入出力電極６，７を、外導体３から絶縁状態に形成している。
【００１５】
内導体形成孔２ｂの開放端側（内導体の開放端寄りの側）の断面形状は、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの方向にそれぞれ延びる長円形状としている。また、この内導体形成孔２ｂの短絡端側（内導体の短絡端寄りの側）は、２つの孔２ｂ′，２ｂ″に分割している。この２つの孔２ｂ′，２ｂ″は、それぞれが隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側に近づくように配置している。
【００１６】
内導体形成孔２ａ，２ｃは、開放端側の内径を短絡端側の内径より大きくし、且つ、短絡端側を内導体形成孔２ｂの短絡端側（２ｂ′，２ｂ″側）に近づくように配置している。
【００１７】
このように、中央の内導体形成孔２ｂの短絡端側２ｂ′，２ｂ″と、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側との間隔を、開放端側に比べて相対的に狭めたことにより、Ｓａｂ，Ｓｂｃ部分の誘導性結合が、Ｏａｂ，Ｏｂｃ部分の容量性結合より強くなって、１段目と２段目の共振器間、および２段目と３段目の共振器間が共に強く誘導性結合する。
【００１８】
なお、内導体形成孔２ｂの分割位置は任意であるが、内導体形成孔の長手方向の略中央部に定めるのが好ましい。この構造により、磁界強度の強い領域で、隣接する内導体形成孔の内導体に近接させることができる。その結果、隣接する内導体形成孔による共振器との間で取得可能な結合量を最大にすることができ、設計上の自由度が高くなる。また、開放端側の断面を短絡端側の断面より太くすることによる、すなわちステップ構造とすることによる、内導体形成孔の軸長短縮効果を高めることもできる。
【００１９】
次に、第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図２に示す。
図１に示した誘電体フィルタとの違いは内導体形成孔の形状である。図２に示す例では、内導体形成孔２ｂの短絡端側を２ｂ′，２ｂ″で示すように２つに分割している点、および隣接する内導体形成孔の短絡端側の軸間隔を開放端側の軸間隔より狭くしている点で同じである。但し、内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側の横断幅が開放端側の横断幅より外側に広がらないようにしている。また、内導体形成孔２ｂの短絡端側の孔２ｂ′，２ｂ″が、２ｂの開放端側の長軸方向の横断幅より外側に広がらない範囲に収めている。
【００２０】
このような構造であっても、１段目と２段目の共振器間および２段目と３段目の共振器間の誘導性結合を容量性結合より相対的に高めて、共に強く誘導性結合させることができる。
【００２１】
次に、第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構造を図３に示す。図２に示した誘電体フィルタと異なるのは、内導体形成孔の形状である。図２に示した例では、中央の内導体形成孔２ｂの短絡端側２ｂ′，２ｂ″の内径を等しくしたが、この図３に示す例では、２ｂ″を２ｂ′より太くしている。この構造により、図２に示した誘電体フィルタに比べて、Ｓｂｃ部分の誘導性結合がより強くなるため、内導体４ｂによる２段目の共振器と内導体４ｃによる３段目の共振器間の誘導性結合がより強くなる。
【００２２】
図４は第４の実施形態に係る誘電体フィルタの内導体形成孔の軸方向を見た図である。第１〜第３の実施形態では、分割した短絡端側の内導体形成孔の断面形状を円形にしたが、これを図４のように半円形状としてもよい。また、その他に矩形や多角形等としてもよい。
【００２３】
次に、第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構造を図５に示す。内導体形成孔２ｂの開放端側の断面形状は、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの方向にそれぞれ延びる長円形状としている。また、この内導体形成孔２ｂの短絡端側は、２つの孔２ｂ′，２ｂ″に分割し、それぞれが隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側に近づくように配置している。この点は図１に示した誘電体フィルタと同様である。但し、図１に示した例では、内導体形成孔２ａ，２ｃを、その開放端側の内径を短絡端側の内径より大きくし、且つ、短絡端側を内導体形成孔２ｂの短絡端側（２ｂ′，２ｂ″側）に近づくように配置したが、この図５に示す例では、内導体形成孔２ａ，２ｃの内径を一定にしている。このような構造であっても、内導体４ａによる１段目の共振器と内導体２ｂによる２段目の共振器間を強く誘導性結合させ、且つ、内導体４ｂによる２段目の共振器と内導体４ｃによる３段目の共振器間を強く誘導性結合させることができる。
【００２４】
次に、第６の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図６に示す。図１に示した例では、誘電体ブロック１の外面（六面）に外導体３を形成し、内導体形成孔の一方の開口付近に内導体非形成部による開放端を形成したが、この図６に示す例では、誘電体ブロック１の図における上面に外導体を形成せず、その面を開放面とし、他の五面に外導体３を形成している。このようなタイプの誘電体フィルタにおいても、内導体形成孔の短絡端側を分割し、それに隣接する内導体形成孔との間で強く誘導性結合させることができる。
【００２５】
次に、第７の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図７に示す。図６に示した誘電体フィルタと異なるのは、誘電体ブロック１の開放面に、内導体から連続する結合用電極５ａ，５ｂ，５ｃを形成したことと、結合用電極５ａ，５ｃとの間で静電容量を生じさせる入出力電極６，７を形成したことである。このようなタイプの誘電体フィルタにおいても、第１〜第６の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００２６】
次に、第８の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図８に示す。図８の（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は各内導体形成孔を軸方向に通る面での断面図である。この例では、内導体形成孔２ａ〜２ｄによる４段の共振器によりフィルタを構成している。内導体形成孔２ｂ，２ｃは、それぞれの短絡端側を２つに分割し、短絡端側の隣接する軸間隔が狭くなるように形成している。その他の構成は、共振器の段数が１つ多いという点を除いて図１に示した誘電体フィルタと同様である。このようにして、１段目と２段目、２段目と３段目、３段目と４段目の各共振器間をすべて強く誘導性結合させることができる。これにより、広帯域の帯域通過特性を示す誘電体フィルタが得られる。
【００２７】
次に、第９の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図９に示す。（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は各内導体形成孔を通る面での断面図である。この例では、２ａ〜２ｅで示す５つの内導体形成孔による５段の共振器を備えた誘電体フィルタとしている。内導体形成孔２ａ，２ｂによる共振器間は、内導体形成孔２ａ，２ｂの開放端側の軸間隔を短絡端側の軸間隔より相対的に狭めて、両者を容量性結合させている。同様にして、内導体形成孔２ｄ，２ｅによる共振器間も容量性結合させている。内導体形成孔２ｃの短絡端は、２ｃ′，２ｃ″に分割していて、この分割した内導体形成孔２ｃ′，２ｃ″と内導体形成孔２ｂ，２ｄの短絡端側とを相対的に近接させることによって、２段目と３段目の共振器間および３段目と４段目の共振器間を共に誘導性結合させている。
【００２８】
次に、第１０の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を図１０を参照して説明する。
図１０は実装基板に対する実装面側から見た平面図である。略直方体形状の単一の誘電体ブロック１の内部には、２ａ〜２ｆで示す内導体形成孔を設けている。これらの内導体形成孔２ａ〜２ｆの内面には内導体を形成している。但し、これらの内導体形成孔の一方の開口付近には、内導体非形成部を設けていて、その部分で内導体を開放させている。また、誘電体ブロック１の内部には、内面に内導体を形成した励振孔９を設けている。誘電体ブロック１の外面（六面）には外導体３を形成している。また、誘電体ブロック１の外面には、外導体３から絶縁状態に入出力電極６，７，８を形成している。入出力電極６，７は内導体形成孔２ａ，２ｆの内導体の開放端付近との間でそれぞれ容量性結合する。また、入出力電極８は励振孔９の内面の内導体に導通させていて、励振孔９の内導体を内導体形成孔２ｃ，２ｄによる２つの共振器にそれぞれインターディジタル的に結合させている。
【００２９】
内導体形成孔２ｂの開放端側（内導体の開放端寄りの側）の断面形状は、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの方向にそれぞれ延びる長円形状としている。また、この内導体形成孔２ｂの短絡端側（内導体の短絡端寄りの側）は、２つの孔２ｂ′，２ｂ″に分割している。この２つの孔２ｂ′，２ｂ″は、それぞれが隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側に近づくように配置している。
【００３０】
内導体形成孔２ａ，２ｃは、開放端側の内径を短絡端側の内径より大きくし、且つ、短絡端側を内導体形成孔２ｂの短絡端側（２ｂ′，２ｂ″側）に近づくように配置している。
【００３１】
このように、中央の内導体形成孔２ｂの短絡端側２ｂ′，２ｂ″と、隣接する内導体形成孔２ａ，２ｃの短絡端側との間隔を、開放端側に比べて相対的に狭めたことにより、内導体形成孔２ａによる１段目の共振器と、内導体形成孔２ｂによる２段目の共振器間、および２段目の共振器と内導体形成孔２ｃによる３段目の共振器間が共に強く誘導性結合する。
【００３２】
このような構造により、内導体形成孔２ａ〜２ｃによる３段の共振器で送信フィルタを、内導体形成孔２ｄ〜２ｆによる３段の共振器で受信フィルタを、それぞれ構成している。内導体形成孔２ａ〜２ｃによる３段の共振器は、上述したとおり、１段目と２段目の共振器間および２段目と３段目の共振器間がそれぞれ誘導性結合するため、送信フィルタの高域側に減衰極が生じる。また、内導体形成孔２ｄ〜２ｆによる３段の共振器は、隣接する内導体形成孔の開放端側の軸間隔が短絡端側より相対的に狭いため、それぞれ容量性結合し、受信フィルタの低域側に減衰極が生じる。これらの減衰極によって送信帯域と受信帯域の境界部分の減衰量を大きく確保する。
【００３３】
次に、第１１の実施形態に係る通信装置の構成を図１１に示す。
ここで、デュプレクサは、送信フィルタと受信フィルタとから成り、図１０に示した構造の誘電体デュプレクサである。このデュプレクサの送信信号入力ポートには送信回路を接続し、受信信号出力ポートには受信回路を接続し、さらにアンテナポートにはアンテナを接続している。また、送信回路における出力部および受信回路における入力部には、それぞれ帯域通過フィルタを備えていて、これらのフィルタは、図１〜図９に示した構造の誘電体フィルタである。
【００３４】
このようにして、小型で且つ所定の特性を有する誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いることにより、全体に小型軽量化した通信装置を得る。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、略直方体形状の誘電体ブロック内に、それぞれの内面に内導体を形成した複数の内導体形成孔を配列した誘電体フィルタにおいて、複数の内導体形成孔のうち、少なくとも１つの内導体形成孔の短絡端側を少なくとも２つの孔に分割したことにより、設計上の自由度が飛躍的に高まる。例えば中央の内導体形成孔と、それに隣接する両隣の内導体形成孔の短絡端側の軸間隔を共に狭くすることができる。この構造により、中央の内導体形成孔による共振器と、それに隣接する両隣の内導体形成孔による共振器との間を共に強く誘導性結合させ、例えば広帯域の通過特性を容易に得ることができる。
【００３６】
また、この発明によれば、上記分割位置を、内導体形成孔の長手方向の略中央部としたことにより、磁界強度の強い領域で、隣接する内導体形成孔の内導体に近接させることができ、その結果、隣接する内導体形成孔による共振器との間で取得可能な結合量を最大にすることができ、設計上の自由度が高くなる。それと同時に、開放端側の断面を短絡端側の断面より太くすることによる、すなわちステップ構造とすることによる、内導体形成孔の軸長短縮効果を高めることもできる。
【００３７】
また、この発明によれば、順に隣接する共振器間を連続して強く誘導性結合させることができ、所定のフィルタ特性を示す小型の誘電体デュプレクサが構成できる。
【００３８】
また、この発明によれば、上記誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いた、優れた通信性能を備えた小型の通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図２】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図３】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図４】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図５】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図６】第６の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図７】第７の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図８】第８の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図９】第９の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図１０】第１０の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を示す図
【図１１】第１１の実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図１２】従来の誘電体フィルタの構成を示す図
【図１３】従来の誘電体フィルタの構成を示す図
【符号の説明】
１−誘電体ブロック
２−内導体形成孔
３−外導体
４−内導体
５−結合用電極
６，７，８−入出力電極
９−励振孔
ｇ−内導体非形成部
Claims (4)
- 略直方体形状の誘電体ブロック内に、当該誘電体ブロックの対向する第１面と第２面との間をそれぞれ貫通し、第１面を短絡端、第２面または第２面付近を開放端とする内導体を形成した複数の内導体形成孔を備え、前記誘電体ブロックの外面に外導体を形成した誘電体フィルタにおいて、
前記複数の内導体形成孔のうち、少なくとも１つの内導体形成孔は、短絡端側の内導体形成孔を少なくとも２つの孔に分割した誘電体フィルタ。 - 前記２つの孔に分割する位置は、内導体形成孔の長手方向の略中央部である請求項１に記載の誘電体フィルタ。
- 請求項１または２に記載の誘電体フィルタにより、送信フィルタと受信フィルタを構成して成る誘電体デュプレクサ。
- 請求項１もしくは２に記載の誘電体フィルタまたは請求項３に記載の誘電体デュプレクサを設けた通信装置。
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