JP3807562B2 - Method and apparatus for adjusting high frequency filter - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波無線通信機器などに用いられる目的周波数の信号を選択し、不要周波数の信号を阻止するための高周波フィルタを、設計どおりの特性に調整するための方法及びそれに適した装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高周波信号を選択するためのフィルタの特性を設計通りに得るためには、各回路要素の許容公差は極めて小さくなることが通常である。このため、従来のフィルタの製造は、個別の部品を所定の値に調整した後に組み立て、または、均一性の高い材料を高精度に加工した部品を用いて組み立てる手段を用いるか、組み立て後にフィルタの周波数特性を目的の特性に合わせるように個別の部品調整を行ってきた。
【0003】
しかし、高周波無線通信機器の小型携帯化への要求が近年強くなり、フィルタにも小型化が求められようになった。このため、コンデンサやコイルを、印刷膜回路で構成して複数の共振回路を一体構成にしたフィルタや、誘電体セラミックに複数の貫通孔をあけ、内部に導体電極を形成し、貫通孔の一端を接地し、他端を開放にして、等価的に4分の1波長とした共振部を、複数個縦列接続した構成の高周波フィルタが実用化されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの小型高周波フィルタは各回路要素が一体化されているために、複数の共振部を分離して調整することが困難であり、フィルタ全体としての通過特性を、目標特性と比較しながら調整することが多かった。
【0005】
しかしながら、この場合は、複数の共振部が結合しているために、通過特性上の個々のピークがそれぞれどの共振部に由来するかを直接に確認する方法がない。また、1個の共振部の共振周波数を変えると、結合している他の共振部の共振周波数も変化してしまう、共振部間の結合度を変えても共振周波数が変化する等の問題があった。
【0006】
さらに各調整個所を個別に変化させても、全体の周波数通過特性の複数の要素(通過帯域特性、阻止帯域特性、通過平坦性等)が変化するため、各調整要素相互の影響を予測しながら調整しなければならないこと、各調整要素の最適点を個別に判定する数値基準が存在しないこと等の問題があり、目標特性を得るには高度の熟練が必要であった。
【0007】
特開平7-176910号公報には、1ヶ所の電極導体の削除によって、共振周波数と結合容量とを同時に調整する方法が述べられているが、複数の要素の変化率とその分配比を予測せねばならず、明確な数値指標が無いままでの複雑な計算が、測定の都度、必要であり、測定及び調整に熟練を要する点では変わりはなかった。実際には、製造ロット毎に試作とコンピュータシミュレーションとを何回も繰り返し、製品形状や電極形状を機械加工で修正し、または成型用金型を変更し、それによって原料や工程に起因する変動を補正し、調整量を減らすのが通例であった。
【0008】
特開平7-288410号公報に開示された技術は機械加工の例である。しかし、その場合でもフィルタの周波数通過特性を確認しながら、調整することが必要であり、かつ、熟練が必要なことは変わらない。更に、通常、電極トリミングでは金属製の研削工具を用いるため、トリミング中は特性測定はできず、トリミングと特性測定の交互作業になる。調整作業も単純な流れにはならず、全体の周波数通過特性のバランスを見ながら、行きつ戻りつしながらの作業になるため、効率も上がらず、自動化も困難であった。
【0009】
また別の問題として、特性を測定するための手段が、高周波フィルタの入出力端子を通して行う方法に実質限定されるために、調整作業領域が入出力端子と重なった場合は、調整手順は極めて煩雑なものになる。特開平7-202511号公報では、ダミーの測定用電極を設けてこの問題を避けている。しかしこのフィルタを調整した後に、ダミー電極をシールド用接地導体に接続させ、または近接させると、調整がずれてしまう。この先行技術では、ダミー電極を絶縁テープで覆う手段を開示しているが、絶縁テープで覆うと、ダミー電極及び絶縁テープを通して、浮遊結合や、信号漏洩が発生するために、他の部品、導体及び筐体を、ダミー電極のある位置から遠ざけなければならず、装置の小型化に大きく逆行してしまう等の問題があった。
【0010】
各共振部を分離して調整するための試みとして、特開平7-336110号公報には、隣接共振部を相互干渉防止短絡板で接地電位に短絡して、個別の共振部の共振周波数を調整する方法が提案されている。この方法では事前の煩瑣な試作、シミュレーション及び機械加工の手間等は省略できる。しかしながら、この方法でも、共振部間の結合、共振部と入出力端子との結合の測定及び調整は不可能であり、結合度の変動が、干渉防止短絡板をはずした後の共振周波数の変動に、そのまま反映されてしまうので、結局、従来方式の調整が必要であった。
【0011】
本発明の課題は、共振部を複数個縦列接続した構造の高周波フィルタにおいて、相互干渉を考慮せずに、個別調整要素である各共振部の共振周波数、共振部間の結合度、共振部と入出力端子との結合度を個別に測定し、調整し得る調整方法及び調整装置を提供することである。
【0012】
本発明のもう一つの課題は、共振部を複数個縦列接続した構造の高周波フィルタにおいて、各指標を所定の値になるように調整するだけで、目的とする周波数特性を持った高周波フィルタを得ることができる調整方法及び調整装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、共振部を複数個縦列接続した構造の高周波フィルタを目的特性に調整するに際して、選択された有効となる2つの隣接する共振部間の結合容量を調整する。次に、前記ステップの後、各共振部の共振周波数を調整する。
【0014】
即ち、最初のステップとして、共振部間の結合量を調整する。結合容量の調整は、伝達ヌル周波数を指標として、共振部間に形成された電極をトリミングすることによって行なわれる。結合容量を変化させると、伝達ヌル周波数とともに、共振周波数も変化するがこの段階では無視する。
【0015】
次のステップにおいて、各共振部の共振周波数を調整する。共振周波数の調整は、共振部の対地負荷容量を変化させることによって行なう。この調整により、共振周波数は変化するが、伝達ヌル周波数は全く変化しない。従って、伝達ヌル周波数と共振周波数の2個の指標が独立して調整されたことになる。
【0016】
この調整手段によれば、相互干渉を考慮せずに、個別調整要素である各共振部の共振周波数、共振部間の結合度、共振部と入出力端子との結合度を個別に調整し得る。また、各指標を所定の値になるように調整するだけで、目的とする周波数特性を持った高周波フィルタを得ることができる。
【0017】
本発明の他の目的、構成及び利点については、実施例として添付された図面を参照して、更に詳しく説明する。添付図面は何らの限定も意味するものではない。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明が適用される高周波フィルタの外観斜視図、図2は図1に示した高周波フィルタの断面図である。
【0019】
図示された高周波フィルタは、誘電体セラミック10を共用し、4つの共振部31〜34を、誘電体セラミック10上で縦列接続して構成されている。共振部31〜34は、共通の誘電体セラミック10に貫通孔を間隔を隔てて形成すると共に、貫通孔310〜340の内周面及び誘電体セラミック10の外周面にメタライズされた導体を形成することによって構成されている。貫通孔を開口させた両端面の内、一端面は開放端となっており、他端面は外部導体20によって覆われた短絡端となっている。この構造は当業者には周知である。
【0020】
貫通孔310は、開放端側で繰り広げられており、繰り広げられた部分に、調整用として、電極311〜314が設けられている。貫通孔320も、同様に、開放端側で繰り広げられており、繰り広げられた部分に、電極321〜324が設けられている。貫通孔330も、開放端側で繰り広げられており、繰り広げられた部分に、電極331〜334が設けられている。貫通孔340も同様に、開放端側で繰り広げられており、繰り広げられた部分に、電極341〜344が設けられている。
【0021】
共振部31の電極313は共振部32の電極321と、共振部32の電極323は共振部33の電極331と、更に、共振部33の電極333は共振部34の電極341と、誘電体セラミック10の薄肉部を介して対向している。共振部31の電極311、312、共振部32の電極322、324、共振部33の電極332、334及び共振部34の電極342、343は、誘電体セラミック10の外周面に形成された外部接地導体20と、誘電体セラミック10の薄肉部を介して対向している。
【0022】
誘電体セラミック10の一側面には入出力端子21及び入出力端子22が設けられている。入出力端子21は共振部31の側部に備えられており、共振部31の繰り広げらた部分に付与された電極314と対向している。入出力端子22は共振部34の側部に備えられており、共振部34の繰り広げらた部分に付与された電極344と対向している。入出力端子21及び入出力端子22の周りには、外部接地導体20と電気的に絶縁するギャップG1、G2が設けられている。入出力端子21及び入出力端子22は、入出力に関して可逆的である。
【0023】
図3は図1及び図2に示した高周波フィルタの等価回路図である。図において、容量Cinは入出力結合容量、容量C12、C23、C34は共振部間の結合容量、容量C01〜C04は対地負荷容量、容量Coutは入出力結合容量である。入出力結合容量Cinは、入出力端子21と共振部31の電極314との間で発生する。結合容量C12は、共振部31の電極313と共振部32の電極321との間で、結合容量C23は共振部32の電極323と共振部33の電極331との間で、結合容量C34は共振部33の電極333と共振部34の電極341との間で、それぞれ発生する。入出力結合容量Coutは入出力端子22と、共振部34の電極344との間で発生する。
【0024】
対地負荷容量C01は共振部31の電極311、312と外部接地導体20との間で発生し、対地負荷容量C02は、共振部32の電極322、324と外部接地導体20との間で発生し、対地負荷容量C03は共振部33の電極332、334と外部接地導体20との間で発生し、対地負荷容量C04は共振部34の電極342、343と外部接地導体20との間で発生する。
【0025】
図4は図1及び図2に示した高周波フィルタの更に詳しい等価回路図である。共振部31〜34はインダクタ成分L1〜L4とコンデンサ成分C11〜C44の並列回路として表現されている。対地負荷容量C01〜C04は前述したLC並列回路に対して直列に接続される。符号Mは共振部間の相互誘導結合係数である。
【0026】
上述したように、この種の高周波フィルタにおいて、各共振部31〜34の開放端側には、外部接地導体20と対向して対地負荷容量C01〜C04を発生させる電極311、312、322、324、332、334、342、343、隣接する共振部間において結合容量C12〜C34を生じさせる電極313、321、323、331、333、341及び入出力端子21、22との間で入出力結合容量Cin、Coutを発生させる入出力電極314、344が存在する。本発明においては、これらの容量電極をトリミング除去して、目的特性に調整する。
【0027】
図5は本発明に係る測定方法を示す図、図6は図5に示した測定方法を電気的に更に具体化して示す図である。まず、縦列接続された4つの共振部31〜34から2個の共振部32、33を選ぶ。この2個の共振部32、33に隣接する他の共振部31、34を高周波接地電位に短絡してシールド電極として作用させる。これにより、共振部31、34の影響を防止して、調整すべき2個の共振部32、33が選択される。短絡手段としては、金属ピン等の金属部材で構成された短絡ピン等を用いることができる。
【0028】
そして、2個の共振部32、33のうち、第1の共振部32に第1の高周波プローブ61を疎結合させ、第2の共振部33に第2の高周波プローブ11を密結合させる。以下、第1の高周波プローブ61は疎結合プローブ61と称し、第2の高周波プローブ11は密結合プローブ11と称することとする。ここで疎結合とは共振部の動作に影響を与えず、実質無負荷状態を保ったままで、微少な高周波電力を伝達し得る結合の意味であり、具体的には非接触で近接した位置にプローブを置いての結合、或いは低誘電率の絶縁体を介しての結合等が相当する。密結合とは共振部との結合による負荷効果が動作に影響を与える強い結合の意味である。高周波接地電位とは、高周波に対して、接地と同じ効果を有する電位の意味であり、直流や低周波信号がのった電位も含む。以後、略して接地電位と称する。
【0029】
図7は図5及び図6の測定状態で得られた密結合プローブ11の反射特性を示し、図8は同じく密結合プローブ11から疎結合プローブ61への伝達特性を示す。伝達方向を逆にしても同様の伝達特性が得られる。
【0030】
図7の反射特性から1個の共振周波数frが読みとれ、また図8の伝達特性からは1個のピークP1と1個の谷V1(伝達ヌル)の周波数faが読みとれる。図示によれば、共振周波数frと伝達ピーク周波数fpはほぼ一致している。なお、疎結合プローブ61は先端を高インピーダンスでの電界検出モードにする必要がある。ループコイル型の磁界検出モードでは伝達ヌルが認められなかった。
【0031】
調整に当たり、図5及び図6に示した状態で、共振部32ー33間の結合量C23を調整する。結合容量C23の調整は、共振部32ー33間に形成された電極323または331をトリミングすることによって行なわれる。
【0032】
図9は共振部32ー33間の結合容量C23を変化させた時の共振周波数及び伝達ヌル周波数の変化を示す図である。図9に示すように、結合容量C23を変化させると、共振周波数と共に、伝達ヌル周波数も変化する。但し、この段階では、結合容量C23の変化による伝達ヌル周波数の変化は無視する。
【0033】
次に、共振部32の共振周波数を調整する。共振周波数の調整は、共振部32の対地負荷容量C02を変化させることによって行なう。この調整により、共振周波数は変化するが、伝達ヌル周波数は全く変化しない。図10は対地負荷容量C02を変化させたときの共振部32の共振周波数及び伝達ヌル周波数の変化を示す図である。
【0034】
一方、共振部33の対地負荷容量C03を変化させても、共振部32の共振周波数はほとんど変化せず、伝達ヌル周波数も全く変化しない。図11は対地負荷容量C03を変化させたときの共振部32の共振周波数及び伝達ヌル周波数の変化を示す図である。従って、共振部32については、上記調整ステップを得た後の共振周波数及び伝達ヌル周波数が指標周波数となる。これらの指標周波数の容量変化量に対する直線性は、広い範囲で保たれる。
【0035】
共振部33の共振周波数及び伝達ヌル周波数を調整するには、図5及び図6において、疎結合プローブ61及び密結合プローブ11の位置を相互に入れ替え、共振部32と同様の調整ステップを実行する。
【0036】
上記調整プロセスを経ることにより、伝達ヌル周波数と共振周波数の2個の指標が、各共振部32、33において、独立して調整されたことになる。
【0037】
この調整手段によれば、共振部32及び33の相互干渉を考慮せずに、個別調整要素である各共振部32、33の共振周波数、共振部32ー33間の結合度を個別に調整し得る。また、各指標を所定の値になるように調整するだけで、目的とする周波数特性を持った高周波フィルタを得るための基礎技術を提供することができる。
【0038】
実際の測定例として、図5及び図6と同じ構成で、共振部33の対地負荷容量C02を変化させた場合の伝達特性を図12及び図13に示した。図12は対地負荷容量C02を調整する前の伝達特性であり、図13は調整後の伝達特性である。伝達ヌル周波数は調整の前後で変化がない。
【0039】
なお、密結合プローブ11及び疎結合プローブ61の両者を密結合にしても、伝達ヌル周波数は測定可能であり、上記と同様の挙動を示したが、二個の共振部の共振周波数がそれぞれ観察され分離できないこと、密結合プローブ11と疎結合プローブ61との間の直接結合による誤差の影響が大きくなること等の問題が出る。密結合プローブ11及び疎結合プローブ61の両者を疎結合にすると、信号強度が微弱化し伝達ヌル周波数が雑音に埋もれてしまい測定できない。
【0040】
上述のように、共振部32、33として2個の単純化されたモデルにおける作用については、共振部32を中心にして考えると、次のように説明することができる。
【0041】
(a)測定された共振周波数は共振部32の共振が独立して観察されている。共振部32の負荷は疎結合プローブ61のみである。疎結合プローブ61は実質的にほとんど無負荷であり、電力損失が小さい。これに対して、共振部33は密結合プローブ11の負荷が直接かかるために、電力損失が大きくなっている。このため共振部33の共振は浅くなり、結果として共振部32の共振のみが観察されることになる。また、このように負荷インピーダンスの差が大きいと共振周波数の干渉は小さくなる。
【0042】
(b)密結合プローブ11と結合した共振部33の対地負荷容量C03の変化は、共振部32において測定される共振周波数や伝達ヌル周波数に影響しない。
【0043】
(c)伝達ヌルは実際に信号を阻止する実体は存在せず、2個の共振部32ー33間の容量性の結合と磁気誘導性の結合が等しくなった周波数で信号が打ち消しあって、見かけ上信号が伝達されない現象である。磁界結合でのプロービングでは打ち消しが起こらない。共振部32ー33間の結合状態を一定に保てば、共振部33の対地負荷容量C03が変化し、共振周波数が変化しても、共振部32の伝達ヌル周波数には影響しない。
【0044】
(d)これらの現象は同様な構成の高周波フィルタであれば分布常数回路や集中常数回路の両方で見られる。
【0045】
有効な共振部が3個以上結合状態で存在する場合にも、上記の測定を行えば伝達ヌル周波数と共振周波数を指標として、個別の調整用容量をそれぞれ独立しての調整が可能になる。
【0046】
次に、図14〜図21を参照して、調整方法を説明する。図において、矢印表示は調整対象を示し、T状表示は調整済を示している。これらの図に示された高周波フィルタは図1〜図4に示されたものであり、図14〜図21にない参照符号は、図1〜図4によって補われる。
【0047】
図14において、共振部31〜34のうち、最左端(図において)にある共振部31に疎結合プローブ61を結合させ、隣接した共振部32に密結合プローブ11を結合させる。共振部33は短絡ピン52により接地電位に短絡される。これにより、共振部33の電極331(図1、図2参照)がシールド導体として作用するため、共振部33、34は、共振部31、32から電気的に切り離される。この状態で密結合プローブ11と疎結合プローブ61との間の伝達特性を測定し、伝達ヌル周波数を求め、この指標が所定値になる様に、電極313をトリミングし、結合容量C12を調整する。この際、共振周波数も同時に変化するが、この段階では無視する。これにより、結合容量C12が目標値に設定される。
【0048】
図15において、入出力端子21を開放状態にして入出力結合容量Cinを電気的に切り離す。密結合プローブ11の反射特性より、共振部31の共振周波数を求め、この指標が所定値になる様に、電極311または312をトリミングし、対地負荷容量C01を調整する。伝達ヌル周波数はこの段階では変化しないので、伝達ヌル周波数と共振周波数の2個の指標が独立して調整されたことになる。
【0049】
図16において、入出力端子21を短絡ピン51によって接地電位に短絡する。入出力結合容量Cinが対地負荷容量C01に並列に加わるため、共振周波数は変化する。この共振周波数が第2の所定値になるように、電極314をトリミングし、入出力結合容量Cinを調整する。
【0050】
上記調整プロセスにより、結合容量C12、対地負荷容量C01及び入力容量Cinが調整されたことになる。
【0051】
図17において、密結合プローブ11、疎結合プローブ61及び短絡ピン51、52を共振部31〜34の配置方向に1ピッチだけ移動させる。短絡ピン52で共振部34を接地短絡する。密結合プローブ11を共振部33に、疎結合プローブ61を共振部32に、それぞれ結合させる。さらに短絡ピン51で共振部31を接地短絡する。この状態で、図14で説明したと同様に、伝達ヌル周波数を指標にして結合容量C23を調整する。結合容量C23の調整は、共振部32の電極323または共振部33の電極331をトリミングすることによって行なう。
【0052】
次に、図18において、共振周波数を指標にして、対地負荷容量C02を調整する。実際は、結合容量C12が対地負荷容量C02と並列に付加されてしまうので、その分だけ共振周波数も本来の値より変位している訳だが、結合容量C12はこの段階で調整済であるので、これを含めての所定共振周波数を設定すれば問題はない。対地負荷容量C02の調整は、共振部32の電極322または324をトリミングすることによって行なう。
【0053】
次に、図19において、密結合プローブ11、疎結合プローブ61及び短絡ピン51、52を共振部31〜34の配置方向に1ピッチだけ移動させ、同様の手順で、結合容量C34及び対地負荷容量C03を調整する。但し、この場合は共振部34の外側には切り離すべき共振部は存在しないので、共振部32のみを接地短絡する。結合容量C34の調整は、共振部33の電極333または共振部34の電極341をトリミングすることによって行なう。対地負荷容量C03の調整は、共振部33の電極332または334をトリミングすることによって行なう。
【0054】
次に、図20において、入出力端子22を開放状態にして、入出力結合容量Coutを電気的に切り離す。密結合プローブ11を共振部33に結合させ、共振部32を短絡ピン51によって接地に短絡する。この状態で、共振周波数を指標にして、対地負荷容量C04を調整する。対地負荷容量C04の調整は電極342または343をトリミングすることによって行なう。
【0055】
次に、図21において、入出力端子22を短絡ピン52によって接地電位に短絡する。入出力結合容量Coutは対地負荷容量C04に並列に加わるため、共振周波数が変化する。この共振周波数を第2の所定値になるように入出力結合容量Coutを調整する。入出力結合容量Coutの調整は、電極344をトリミングすることによって行なう。
【0056】
以上の手順を経ることにより、全ての調整用電極のトリミングが完了し、入出力端子21と入出力端子22にインピーダンス整合された伝送線を接続すれば、図22に示したような伝送特性が得られる。重要なことは、伝達ヌル周波数を指標にして、共振周波数よりも先に、結合容量を調整することである。逆にすると独立した調整はできない。
【0057】
なお、共振周波数の測定時には疎結合プローブは使用されてないが、外す必要はない。疎結合の定義より共振に影響を与えないからである。この説明では共振周波数が測定される側に疎結合プローブを配しているが、伝達ヌル周波数と共振周波数の同時測定をしないのなら、共振周波数測定時にはプローブを切り離せる。また、プローブ間の直接結合を防止できる条件が満たされるなら、2個のプローブとも密結合させることが可能となり、測定信号対ノイズ比を向上できる。
【0058】
入出力端子21、22の開放、短絡は明記した段階以外では、測定に無関係である。共振部を接地短絡するための金属部材も、ピン形状に限定されるものではなく、浮遊インダクタンスが充分小さければ板バネ状やブロック状等の変形されたものを用いることが可能である。
【0059】
上記の説明では、共振部が4個であったが、本発明は共振部の数が2個以上なら全て適用可能であり、共振部配置の中間に入出力端子があっても、同様な手順で、共振部間の結合容量の調整、入出力端子を開放状態した状態での対地負荷容量の調整、入出力端子を接地短絡した状態での入出力結合容量の調整を順次に行なえばよい。
【0060】
また、入出力端子21、22の形状にも制約を受けるものではなく、特開平7-202511号公報に開示される如く、入出力端子をフィルタ単体の調整後に装着する構成も適用できる。この場合は入出力端子を不装着のままで共振部間の結合容量と共振周波数を調整をすべて行ってから、入出力端子を接地短絡状態で装着し、共振周波数の変位量を指標に入出力結合を調整すればよい。フィルタ特性を調整中に確認するためのダミー電極は不要である。
【0061】
本発明の別の変形として、結合容量電極のトリミングと対地負荷容量電極のトリミングを別の工程に分離することも可能である。この場合も、2個のプローブ間の伝達ヌル周波数を指標に、全ての共振部間の結合容量を調整する工程、次いで共振周波数を指標にして対地負荷容量を調整する工程及び入出力結合容量を調整する工程の順に行う。また、この様に工程を分離した場合は、共振部配置の調整順序の制約は無く、どの共振部からでも調整可能になる。
【0062】
ここまでの説明では、共振部間の結合容量や対地負荷容量の電極が分離された形状の例を用いたが、特開平7-176910号公報に記載されているように、共振部開放端の電極が円柱状をなし、結合容量や対地負荷容量が分離さてれない場合でも、本発明は適用可能である。伝達ヌル周波数及び共振周波数の2個の指標のトリミング位置毎のトリミング感度を事前に求めておけば、測定された指標のそれぞれの目標値からの変位より、トリミング位置とトリミング必要量をコンピュータで予測することが可能であり、この予測に基づいてトリミングを開始し、トリミング中に測定しながら、動的補正を行えば、1度のトリミングで2個の要素を同時に調整できる。
【0063】
具体的な調整手段は、上述の要因さえ満たすものならば全て可能であり、結合度の調整には、誘導性及び容量性のどちらの結合でも調整対象となりうる。しかし、一般に、小型一体構造にした高周波フィルタや印刷膜によるLCフィルタでの磁気誘導的要素(インダクタンス)と容量的要素(キャパシタンス)の製造精度を比較すると、インダクタンスは素子形状や導体パターン形状といったマクロな要因で決定されるのに対し、キャパシタンスは誘電体膜や誘電体を薄肉にした部分の厚さや誘電率分布等の要因で決定され、これらの精度はマクロな形状精度より通常は低い。このため、キャパシタンスの変動が特性変動の原因であることが多く、容量を調整するほうが望ましい。容量を変化させるには、電極面積を変える方法と、電極金属を移動させる方法とがあり、どちらも本発明に採用可能である。電極面積を変えるために電極導体を除去するトリミングを行う場合において、電気伝導性の研削工具を使用すると、研削作業中は伝達ヌル周波数や共振周波数の測定が不可能になるのに対し、電極に接する工具に電気非伝導性の材料を用いるか、またはサンドブラストやレーザービーム等の手段で電極に他の金属が接しない方法で電極除去(トリミング)を行うと、調整及び測定を同時に進めることが可能となるので、調整終点の判定に有利である。
【0064】
また入出力端子21、22は結合度や共振周波数調整の際には必須ではない。前記端子との結合度調整の際も端子を接地するだけであり、高周波信号を通す必要はない。このため端子構造や調整法の選定の自由度も大きくなる。
【0065】
すべての共振部に容量結合した測定用電極を設け、トリミング作業領域から離れた位置から密結合プローブ及び疎結合プローブを当てられる構造にするとトリミング工程の自由度が高くなり作業性が向上する。この電極は入出力端子21、22に流用可能である。共振周波数調整の際は被調整共振部に結合した測定用電極は接地短絡されるので、入出力端子21、22に使用しない電極は調整後に接地短絡させ、接地シールド導体の一部とする。これにより、測定用電極による浮遊結合や信号漏洩はを防げる。ただし、接地短絡させる導体は共振部間を跨ぐ位置を避ける事が望ましい。さもないと外部接地導体に共振部間をまたぐ高周波電流が発生し、結合度が変化してしまう。また隣接した共振部の測定用電極がフィルタの同じ側面にあると、プローブ間の直接結合が問題になるので、2個の側面に交互に測定用電極を設けることが望ましい。
【0066】
共振部に密結合させるプローブは、一般に、特性インピーダンスが50Ωのものが利用可能であるが、このままでは負荷が重すぎて、隣接した共振部にも影響が出て無負荷の仮定が崩れてしまい、共振周波数が正しく求められない場合には、プローブ先端付近に直列に、抵抗、コンデンサまたはコイル等のインピーダンス素子を挿入し、それによって駆動インピーダンスを増加させることが望ましい。この挿入インピーダンス素子による過剰な反射は測定器側で補正できる。ただし、駆動インピーダンスが800Ωを超えると、測定信号が減衰するとともに、共振周波数の相互干渉が認められるようになる。
【0067】
次に、本発明に係る調整方法の実施に適した測定装置について、具体的な実施例を参照して説明する。
【0068】
A.実施例1
共振部が2個で構成された高周波フィルタに本発明を適用した。図23は実施例1に用いられた高周波フィルタの斜視図、図24は図23に示した高周波フィルタの断面図である。図示された高周波フィルタは、2個の共振部31、32で構成されている。誘電体セラミック10の外表面の大部分は、接地電位となる外部導体20によって覆われている。2個備えられた共振部31、32のそれぞれは、開放端側において、誘電体セラミック10を薄肉化し、対地負荷容量及び結合容量を生じさせてある。
【0069】
共振部31には入出力端子21が、また、共振部32に対しては入出力端子22が、それぞれ、誘電体セラミック10の薄肉部を介して結合している。
図25は図23及び24に図示された高周波フィルタのための測定装置を示している。図において、トリミング窓41を設けたシールド板40は矢印X1、X2の方向に移動可能であり、共振部31、32の開放端上にトリミング窓41を位置決めできる。
【0070】
入出力端子21及び入出力端子22には、プローブ71、72及び短絡ピン51、52が対向している。プローブ71、72及び短絡ピン51、52は、矢印X1、X2の方向に駆動される。そして、入出力端子21または入出力端子22に接触しているとき密結合プローブとなり、近接しているだけで非接触であると疎結合プローブとなる。シールド板40は接地電位に接続される。
【0071】
トリミング作業は、共振部31、32の開放端上のトリミング窓41より、電気非伝導性の切削工具として、回転砥石91を挿入して行う。回転砥石91は矢印a1の方向に回転する。上記高周波フィルタについて、共振周波数や伝達ヌル周波数の予測値をコンピュータシミュレーションで求めた。
【0072】
次に、上述した調整装置を用いて高周波フィルタの周波数を調整するに当たり、図26に示すように、トリミング窓41を共振部31の上に置き、入出力端子21にプローブ71を疎結合させ、入出力端子22にプローブ72を密結合させる。従って、プローブ71が疎結合プローブ、プローブ72が密結合プローブとして働く。入出力端子21及び入出力端子22に対して短絡ピン51、52を不接続状態とし、2個のプローブ71ー72間の伝達周波数特性をモニタしながら、電極313をトリミングし、伝達ヌル周波数を所定値に合わせる。トリミング作業は共振部31、32の開放端上のトリミング窓41より、回転砥石91を挿入して行った。図27はこの場合の電気的回路図を示している。このトリミング作業により共振部31ー32間の結合容量C12が調整される。
【0073】
次に、入出力端子21を電気的に開放した状態で、密結合プローブを構成するプローブ72の反射周波数特性をモニタしながら、共振部31の電極312または314をトリミングし、共振部31の対地負荷容量C01を調整する。これにより、共振部31の共振周波数が所定値に調整される。プローブ71、72及び短絡ピン51、52は、図26に示した位置でよい。図28はこの調整工程における電気回路図を示している。
【0074】
次に、図29に示すように、短絡ピン51を矢印X1方向に移動させることににより、入出力端子21に接地電位に短絡させ、共振部31の入出力端子21に対向している電極311をトリミングする。これにより、入出力端子21と電極311との間に発生する入出力結合容量Cinを調整し、共振周波数を第2の所定値に合わせる。図30はこの調整工程における電気回路図を示している。
【0075】
次に、図31に示すように、短絡ピン51を矢印X2の方向に移動させて高周波フィルタから後退させると共に、密結合させていたプローブ72を矢印X1の方向に移動させて高周波フィルタから後退させる。また、シールド板40を矢印X1の方向に移動させ、トリミング窓41を共振部32の上に置く。更に、プローブ71を矢印X1の方向に移動させて入出力端子21に密結合させる。そして、入出力端子22を開放状態として、密結合されたプローブ71の反射周波数特性をモニタしながら、共振部32の電極322(または324)をトリミングして共振周波数を所定値に合わせる。図32はこの調整工程における電気回路図を示している。
【0076】
次に、図33に示すように、短絡ピン52を矢印X2の方向に移動させて入出力端子22に接触させ、それによって、入出力端子22を接地電位に短絡させる。この状態で、共振部32の入出力端子22に対向している電極323をトリミングし、共振周波数を第2の所定値に合わせる。図34はこの調整工程における電気回路図を示している。
【0077】
なお、結合度調整の際にプローブ71、72を2個とも密結合させても、本実施例ではプローブ間の直接結合はないので、支障はなかったが、装置の動きの少ない上記の手順で行う。
【0078】
切削工具91に超硬合金製の電気伝導性の物を使用しても調整は可能であるが、測定と研削の交互作業を強いられる。サンドブラストやレーザービームでの電極研削トリミングでも測定と調整の並行が可能であり、作業速度を向上できた。調整後のフィルタの通過特性は設計予測値と極めて良い一致を示した。
【0079】
B.実施例2
図35は本発明の適用される高周波フィルタの斜視図、図36は図35に示した高周波フィルタの断面図である。図示された高周波フィルタは、誘電体セラミック10を共用し、8つの共振部31〜38を、誘電体セラミック10上で縦列接続して構成されている。共振部31〜38の構造は、図1及び図2に示した高周波フィルタと、その基本的構成において、異なるところはない。異なる点としては、共振部31〜34と共振部35〜38とで、開放端面に現れる貫通孔の形状が異なること、及び、両端に位置する共振部31、38と中間に位置する共振部34の3個の共振部に、入出力端子21、24及び28が設けられていること、従って、共振部31〜34で構成される高周波フィルタと、共振部35〜38で構成されたフィルタとを一体化した構成と観念し得ること等である。
【0080】
図37は図35及び図36に示した高周波フィルタの調整に適した調整装置を示す図、図38は図37に示した調整装置の部分平面図である。
【0081】
図37及ぶ図38に示すように、各共振部31〜38毎に対応させて、近接はしているがトリミング用の電極には重ならない位置に疎結合プローブ61〜67を配置する。図38には、そのうちの疎結合プローブ61〜65が図示されている。ただし、調整順序が最後の共振部には、対応する疎結合プローブは不要であるので配しない。疎結合のプローブは複数個設置してあるが、高周波スィッチで切り替え可能とし、同時には1個しか使用しない。使用しない疎結合プローブの存在による影響は認められなかった。
【0082】
各入出力端子21、24、28には可動の短絡ピン71、72、73(短絡ピン73は図示されていない)を配置し、入出力端子21、24及び28を開放と外部導体(接地電位)への短絡が切り替えられる。
【0083】
調整用トリミング窓41を開けたシールド板40を用意し、窓41の一方の脇の共振部31〜38の配置ピッチに合わせた位置に、接地短絡ピン51を設け、反対側の脇には密結合プローブ11と接地短絡ピン52を、共振部配置ピッチで設けてある。接地短絡ピン51、密結合プローブ11、接地短絡ピン52はシールド板40に設けられた穴を通して、シールド板40の上面から下面側に導かれる。この際に、プローブの外被シールドや短絡ピンはシールド板40と接触導通し、接地される。接地短絡ピン51、密結合プローブ11及び接地短絡ピン52は、バネ45で支えられており、スプリングアクションにより上下方向に動くことができる。
【0084】
密結合プローブ11の駆動インピーダンスを50Ωにすると、共振のQが低下して、共振が浅くなったため、プローブの先端付近に1pFのコンデンサを直列に挿入して、駆動インピーダンスを測定帯域で約200Ωとして共振周波数の測定精度を上げた。100Ωの抵抗の挿入でも同様の効果があった。調整しようとする共振部の開放端の上にトリミング窓41が丁度かかるようプローブセットを位置決めしておける構造にした。位置決めは各共振部毎に行え、この状態でシールド板40は接地電位に接続される。共振部並びの最後の共振部に関してのみプローブと短絡ピンの位置を反転できるようにした。
【0085】
図35に示された高周波フィルタの共振周波数や伝達ヌル周波数の予測値をコンピュータシミュレーションで求めた。
【0086】
高周波フィルタの調整方法は、基本的には図14〜図21に示した方法に従って実行される。まず、図39、図40に示すように、調整装置に未調整の高周波フィルタをセットし、最初の共振部31の上に前記のプローブセットを置き、共振部32に密結合プローブ11を接触させる。短絡ピン52で共振部33をシールド板40に短絡した。疎結合プローブ62を「選択有効」にし、この状態でトリミング窓41から電気非伝導性の回転砥石91を入れ、伝達ヌル周波数を所定の値になるまで、共振部31の電極313をトリミングした。入出力端子21を開放状態にしておく。このトリミングプロセスは図14に対応する。
【0087】
次に、図41及び図42に示すように、共振周波数が、第1の所定の値になるまで、電極312をトリミングした。このトリミングプロセスは、図15に対応する。
【0088】
次に、図43及び図44に示すように、入出力端子21を入出力短絡ピン51で接地短絡して、共振周波数が第2の所定値になるまで入出力端子21と対向する電極314をトリミングした。このトリミングプロセスは、図16に対応する。
【0089】
次に、図45及び図46に示すように、短絡ピン71による入出力端子21の短絡を解除し、プローブセットを、次の共振部32にセットし、共振部31に短絡ピン51を、共振部33に密結合プローブ11を、共振部34に短絡ピン52を、それぞれ接触させ、電極323をトリミングする。このトリミングプロセスは、図17に対応する。
【0090】
以下、図18〜21に説明したように調整を進める。入出力端子のない共振部では、第2の共振周波数への調整は省略される。最後の共振部38では、プローブと接地短絡ピンの並び方向を反転させた上で、電極382(図35及び図36参照)及び入出力端子28と対向する電極384をトリミングする。
【0091】
なお、入出力端子21、24、28及び入出力短絡ピン71、72は隣接共振部方向には拡げず、短絡電流の通路は縦方向(共振部と平行方向)となるようにした。この条件を満たさないと、入出力端子21、24、28及び入出力短絡ピン71、72を作動させた際に結合度が変動して誤差の原因となる。
調整後のフィルタの通過特性は設計予測値と極めて良い一致を示した。
【0092】
C.実施例3
図47は本発明に係る調整装置の別の実施例を示す部分断面図、図48は図47に示した調整装置の部分破断平面図である。高周波フィルタは図35及び図36に示したものが用いられている。この高周波フィルタをリニアモーションのステージ100に載せ、縦方向Y(図48参照)に直線移動させ、開放端上のシールド板40を固定にする方式で行った。
【0093】
シールド板40にはトリミング窓41をあけ、その両脇には密結合プローブ11、12と接地短絡ピン51、52、53を配置した。接地短絡ピン51〜53はシールド板40に設けられた穴(図示せず)を通して高周波フィルタに導いた。密結合プローブ11、12及び接地短絡ピン51〜53はエアシリンダ81〜85によって上下方向(図47において)駆動した。エアーシリンダ81〜85は、コンピュータによって予め設定されたプログラムに従って駆動した。疎結合プローブ61をトリミング窓41の下側部のトリミング作業域外に固定した。2個の密結合プローブ11、12は高周波スィッチ(図示しない)で切り替えた。入出力端子21、24、28を接地短絡するための短絡ピン71を1個備えており、この短絡ピン71もコンピュータプログラミングによって駆動した。図には省略したが、高周波フィルタの有無を外部導体20の導通で検出する回路が含まれている。
【0094】
調整に当たり、図49及び図50に示すように、リニアモーションのステージ100によって高周波フィルタを移動させ、最初の共振部31をトリミング窓41の下に置き、密結合プローブ12を「有効」にして2番目の共振部32に接触させる。接地短絡ピン53を3番目の共振部33にそれぞれ接触させる。そして、密結合プローブ12から疎結合プローブ61への伝達ヌル周波数をモニタしながら、トリミング窓41から電気非伝導性の回転砥石91を入れ、伝達ヌル周波数を所定の値になるまで結合容量の電極313をトリミングした。
【0095】
次に、図51及び図52に示すように、入出力端子21を開放状態にしたままで、共振周波数を第1の所定の値になるまで、対地負荷容量の電極312をトリミングした。
【0096】
さらに、図53及び図54に示すように、入出力端子21を短絡ピン71で接地短絡し、この状態で、共振周波数が第2の所定値になるまで、電極312をトリミングした。
【0097】
次に、最初の共振部31の調整が完了した後、密結合プローブ11、12及び短絡ピン51〜53を上昇させ、入出力端子21及び短絡ピン71を離す。そして、その後、図55及び図56に示すように、リニアモーションのステージ100により高周波フィルタを移動させ、共振部32をトリミング窓41の下に置いた。
【0098】
調整済みの共振部31に短絡ピン52をあて、トリミング窓41の下に位置する調整対象の共振部32に回転砥石91をあてた。共振部33には密結合プローブ12を接触させ、更に次の共振部34に短絡ピン53を接触させた。この状態で、上述したと同様の結合量及び共振周波数のトリミング調整を行なった。以下同様に調整を進めた。入出力端子のない共振部では第2の共振周波数への調整は省略した。また最後から1個手前の共振部37が調整対象の場合は短絡ピン53に対応する共振部が無いので短絡ピン53は使用しない。
【0099】
この作業を繰り返し、最後の共振部38がトリミング窓41の下に来たところで逆方向の短絡ピン51を共振部36に接触させると共に、密結合プローブ11を有効にして、共振部37に接触させ、同様に共振周波数と入出力結合を調整した。
【0100】
調整後のフィルタの通過特性は設計予測値と極めて良い一致を示した。なおこの実施例では共振部の並び間隔がほぼ等間隔であることを前提にしているが、共振部の並び間隔が不均一な場合は短絡ピンや密結合プローブ位置をプログラムで可変に設計することにより対応可能である。
【0101】
D.実施例4
図57は本発明に係る調整方法が適用される高周波フィルタの別の実施例を示す斜視図、図58は図57に示した高周波フィルタの平面図である。図示された高周波フィルタは、すべての共振部31〜38に容量結合した測定用電極21〜28を有する。その他の構成は、図35及び図36に示した高周波フィルタと同様である。
【0102】
図59及び図60は図57及び図58に示した高周波フィルタの調整に適した調整装置を示している。図示の調整装置において、高周波フィルタをリニアモーションのステージ100に載せて横方向に直線移動させ、開放端上のシールド板40を固定にする。シールド板40にはトリミング窓41をあけ、接地短絡ピン51、52、53を設けてある。接地短絡ピン51〜53は、コンピュータプログラム等に従って駆動されるエアーシリンダ81、82、83により、上下方向に昇降する。トリミング窓41の下部両側面の高周波フィルタの測定電極に対応した位置に疎結合プローブ61、62と端子接地短絡ピン71、72を配置してある。また、隣接した共振部の測定電極に対応した位置に密結合プローブ11、12、13を配置してある。疎結合プローブ、密結合プローブともに高周波スィッチで切り替えられる。疎結合プローブ61、62の先端は絶縁体611、621で被覆されている。
【0103】
最初の共振部31をトリミング窓41の下に置き、共振部31の測定電極21には疎結合プローブ62を、共振部32の測定電極22には密結合プローブ12を、共振部33には接地短絡ピン53を、それぞれ当てた。以下実施例3と同様の手順でトリミング調整した。但しプローブは電極のある側を有効にし、また同側面のプローブを同時には有効にせず、入出力端子として使用しない電極は共振周波数調整時には電極端子接地短絡ピンで接地電位に短絡した。
【0104】
調整終了後に、図61に示すように、入出力端子として使用しない電極22、23、25、26、27には短絡導体92、93、95、96、97(92、95及び97は図示しない)を印刷して外部導体に永久的に短絡した。短絡導体は隣接共振部方向にまたがらない位置に設けた。短絡導体印刷後のフィルタの通過特性は設計予測値と極めて良い一致を示した。短絡導体を隣接共振部方向にまたがる位置に印刷して横方向の電流経路を作ると、フィルタ通過特性における通過帯域の平坦性が悪化し、阻止帯域周波数もずれてしまった。
【0105】
E.実施例5
実施例4の装置の疎結合プローブの先端の絶縁材を取り外し、密結合可能とした構成でも実施可能であり、測定のSN比を向上できる。プローブ間の直接結合は防止されており、共振周波数測定の段階では測定用電極が接地され、これと接触している不要プローブは電気的に切り離されるためである。但し、入出力端子と結合した共振部の共振周波数測定の場合だけは不要プローブを実際に引き離すことになる。結果は実施例4と同様であったが、伝達ヌル周波数の測定が安定化したために、トリミング速度が速められた。
【0106】
F.比較例
比較のために高周波フィルタの第1回目の試作ロットについて、本発明の調整法と、フィルタの通過特性を測定しながら調整する従来の調整法を行った。
【0107】
本発明の方法では一部の共振部のトリミング研削量がやや多めであったが特に問題無く調整可能であり、調整段階での不良率は1%以下であった。これに対し従来の調整法を試みた試料では目標特性からのずれが大きく、未調整状態での共振周波数の大小関係が設計と逆転した部分があったため、調整不能、ロットアウトの判定となった。製品の縮率分布や誘電率の精密測定を行い、このデータをコンピュータシミュレーションにかけ、結果を用いての金型の修正を経て、再度の試作が完了したのは2週間後であった。第2回目の試作ロットに対しての従来法の調整段階での不良率は15%であった。
【0108】
実施例では、誘電体フィルタを対象として説明したが、本方式は、図4の等価回路に類似の構成ならば、集中常数、分布常数、共振段数にかかわらず適用可能である。
【0109】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば次のような効果を得ることができる。
(a)共振部を複数個縦列接続した構造の高周波フィルタにおいて、相互干渉を考慮せずに、個別調整要素である各共振部の共振周波数、共振部間の結合度、共振部と入出力端子との結合度を個別に測定し、調整し得る調整方法及び調整装置を提供することができる。
(b)共振部を複数個縦列接続した構造の高周波フィルタにおいて、各指標を所定の値になるように調整するだけで、目的とする周波数特性を持った高周波フィルタを得ることができる調整方法及び調整装置を提供することができる。
(c)このため,調整作業に熟練が不要になるとともに、相互干渉を予測しながら複数の場所を少しづつ調整して目標特性に追い込む類の手間も不要となる。さらに実際に調整を行う対象の共振部にはプローブを疎結合させるだけであるので、調整のための作業領域にプローブが重ならないように配置すれば、測定作業と調整作業とを同時に進めることが可能になる。このように調整作業が効率化され、自動化も容易な調整法が提供される。
【0110】
他の効果として、従来の調整法に比して、調整可能範囲が大幅に広がるので、事前の試作や製造工程の修正の手間が省略でき、かつ、製品歩留まりの向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適用される高周波フィルタの外観斜視図である。
【図2】図1に示した高周波フィルタの断面図である。
【図3】図1及び図2に示した高周波フィルタの等価回路図である。
【図4】図1及び図2に示した高周波フィルタの更に詳しい等価回路図である。
【図5】本発明に係る測定方法を示す図である。
【図6】図5に示した測定方法を電気的に更に具体化して示す図である。
【図7】図5及び図6の測定状態で得られた密結合プローブの反射特性を示す図である。
【図8】図5及び図6の測定状態において、密結合プローブから疎結合プローブへの伝達特性を示す図である。
【図9】共振部間の結合容量を変化させた時の共振周波数及び伝達ヌル周波数の変化を示す図である。。
【図10】対地負荷容量を変化させたときの共振部の共振周波数及び伝達ヌル周波数の変化を示す図である。
【図11】対地負荷容量を変化させたときの他の共振部の共振周波数及び伝達ヌル周波数の変化を示す図である。
【図12】対地負荷容量を調整する前の伝達特性を示す測定データである。
【図13】対地負荷容量を調整した後の伝達特性を示す測定データである。
【図14】本発明に係る調整方法を説明する図である。
【図15】図14に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図16】図15に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図17】図16に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図18】図17に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図19】図18に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図20】図19に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図21】図20に示した後の調整ステップを説明する図である。
【図22】本発明に係る調整方法を適用して得られた高周波フィルタの伝達特性を示す図である。
【図23】本発明に係る調整法の実施例1に用いられた高周波フィルタの斜視図である。
【図24】図23に示した高周波フィルタの断面図である。
【図25】図23及び24に図示された高周波フィルタのための測定装置を示す部分断面図である。
【図26】図25に示された測定装置を用いた調整方法を示す部分断面図である。
【図27】図26に示された調整ステップを電気回路として示した図である。
【図28】図27に示された調整ステップの後の調整ステップを電気回路として示した図である。
【図29】図26〜図28に示された調整ステップの後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図30】図29に示された調整ステップを電気回路として示した図である。
【図31】図29及び図30に示された調整ステップの後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図32】図31に示された調整ステップを電気回路として示した図である。
【図33】図31及び図32に示された調整ステップの後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図34】図33に示された調整ステップを電気回路として示した図である。
【図35】本発明の適用される高周波フィルタの斜視図である。
【図36】図35に示した高周波フィルタの断面図である。
【図37】図35及び図36に示した高周波フィルタの調整に適した調整装置を示す図である。
【図38】図37に示した調整装置の部分平面図である。
【図39】図37及び図38に図示された調整装置を用いて、図35及び図36に図示された高周波フィルタを調整するステップを示す部分断面図である。
【図40】図39に示された調整装置を上面側からみた図である。
【図41】図39及び図40の調整ステップ後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図42】図41に示された調整装置を上面側からみた図である。
【図43】図41及び図42の調整ステップ後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図44】図43に示された調整装置を上面側からみた図である。
【図45】図43及び図44の調整ステップ後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図46】図45に示された調整装置を上面側からみた図である。
【図47】図35及び図36に示した高周波フィルタの調整に適した調整装置の別の例を示す部分断面図である。
【図48】図47に示した調整装置の部分平面図である。
【図49】図47及び図48に示した調整装置を用いた調整ステップを示す図である。
【図50】図49に示された調整装置を上面側からみた部分平面図である。
【図51】図49に図示された調整ステップの後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図52】図51に示された調整装置を上面側からみた部分平面図である。
【図53】図51及び図52に図示された調整ステップの後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図54】図53に示された調整装置を上面側からみた部分平面図である。
【図55】図53及び図54に図示された調整ステップの後の調整ステップを示す部分断面図である。
【図56】図55に示された調整装置を上面側からみた部分平面図である。
【図57】本発明の適用される高周波フィルタの別の例を示す斜視図である。
【図58】図57に示した高周波フィルタの平面図である。
【図59】図58に図示された高周波フィルタの調整に適した調整装置の部分断面図である。
【図60】図59に図示された調整装置を上面側から見た平面図である。
【図61】図57及び図58に図示された高周波フィルタを、図59及び図60に図示された調整装置によって調整した後に、短絡導体を付与して得られた高周波フィルタを示す斜視図である。
【符号の説明】
10 誘電体セラミック
11 密結合プローブ
21、22 入出力端子
31〜38 共振部
40 シールド板
41 トリミング窓
51〜53 短絡ピン
61〜62 疎結合プローブ
71、72 入出力短絡ピン
C12、C23、C34 結合容量
Cin、Cout 入出力結合容量
C01、C02、C03、C04 対地負荷容量
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus suitable for adjusting a high frequency filter for selecting a signal of a target frequency used in a high frequency wireless communication device or the like and blocking a signal of an unnecessary frequency to a characteristic as designed.
[0002]
[Prior art]
In order to obtain the characteristics of a filter for selecting a high-frequency signal as designed, the tolerance of each circuit element is usually extremely small. For this reason, the manufacture of the conventional filter uses a means for assembling after adjusting individual parts to a predetermined value, or using parts obtained by processing a highly uniform material with high precision, or after assembling the filter. Individual component adjustments have been made to match the frequency characteristics to the desired characteristics.
[0003]
However, in recent years, there has been a strong demand for miniaturization and high-frequency radio communication equipment, and the miniaturization of filters has been demanded. For this reason, a capacitor or coil is composed of a printed film circuit and a plurality of resonance circuits are integrated, or a plurality of through holes are formed in a dielectric ceramic, a conductor electrode is formed inside, and one end of the through hole is formed. Have been put into practical use, and a high-frequency filter having a configuration in which a plurality of resonance parts equivalently having a quarter wavelength are connected in series has been put to practical use.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since these small high frequency filters are integrated with each circuit element, it is difficult to separate and adjust a plurality of resonating parts, and the pass characteristics of the entire filter are compared with the target characteristics. There were many adjustments.
[0005]
However, in this case, since a plurality of resonating parts are coupled, there is no method for directly confirming which resonating part each peak on the pass characteristic is derived from. Also, if the resonance frequency of one resonance part is changed, the resonance frequency of the other resonance part that is coupled also changes, and the resonance frequency changes even if the degree of coupling between the resonance parts is changed. there were.
[0006]
Furthermore, even if each adjustment location is changed individually, multiple elements (passband characteristics, stopband characteristics, pass flatness, etc.) of the overall frequency pass characteristics change, so predicting the mutual effects of each adjustment element There are problems such as the necessity of adjustment and the absence of a numerical standard for individually determining the optimum point of each adjustment element. In order to obtain the target characteristics, a high degree of skill is required.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-76910 describes a method of simultaneously adjusting the resonance frequency and the coupling capacitance by deleting one electrode conductor. However, it is necessary to predict the change rate and distribution ratio of a plurality of elements. It is necessary to perform complicated calculations without a clear numerical index every measurement, and there is no change in that skill is required for measurement and adjustment. In practice, trial production and computer simulation are repeated many times for each production lot, and the product shape and electrode shape are corrected by machining, or the mold for molding is changed, thereby changing the variation caused by raw materials and processes. It was customary to correct and reduce the amount of adjustment.
[0008]
The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-288410 is an example of machining. However, even in that case, it is necessary to make adjustment while confirming the frequency pass characteristic of the filter, and the skill is still necessary. Further, since a metal grinding tool is usually used for electrode trimming, characteristic measurement cannot be performed during trimming, and the trimming and characteristic measurement are alternately performed. The adjustment work is not a simple flow, and it is a work of going back and forth while looking at the balance of the overall frequency pass characteristics, so the efficiency does not increase and automation is difficult.
[0009]
As another problem, since the means for measuring the characteristics is substantially limited to the method performed through the input / output terminals of the high frequency filter, the adjustment procedure is extremely complicated when the adjustment work area overlaps with the input / output terminals. It will be something. In JP-A-7-202511, a dummy measurement electrode is provided to avoid this problem. However, if the dummy electrode is connected to or close to the shielding ground conductor after the filter is adjusted, the adjustment is shifted. In this prior art, means for covering the dummy electrode with the insulating tape is disclosed. However, if the insulating film is covered with the insulating tape, floating coupling or signal leakage occurs through the dummy electrode and the insulating tape. In addition, there is a problem that the housing must be moved away from the position where the dummy electrode is located, and the size of the device is greatly reduced.
[0010]
As an attempt to separate and adjust each resonance part, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-336110 discloses that an adjacent resonance part is short-circuited to a ground potential by a mutual interference prevention short-circuit plate to adjust the resonance frequency of each resonance part. A method has been proposed. In this method, troublesome trials, simulations, and machining work in advance can be omitted. However, even with this method, it is impossible to measure and adjust the coupling between the resonating parts and the coupling between the resonating part and the input / output terminals, and the fluctuation of the coupling degree causes the fluctuation of the resonance frequency after removing the interference prevention short-circuit plate. In the end, it was reflected as it was, and eventually adjustment of the conventional method was necessary.
[0011]
An object of the present invention is to provide a high-frequency filter having a structure in which a plurality of resonance parts are connected in cascade, without considering mutual interference, the resonance frequency of each resonance part, which is an individual adjustment element, the degree of coupling between the resonance parts, To provide an adjustment method and an adjustment device capable of individually measuring and adjusting the degree of coupling with input / output terminals.
[0012]
Another object of the present invention is to obtain a high frequency filter having a desired frequency characteristic by simply adjusting each index to a predetermined value in a high frequency filter having a structure in which a plurality of resonance parts are connected in cascade. It is providing the adjustment method and adjustment apparatus which can be performed.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention adjusts the coupling capacitance between two adjacent resonating units that are selected and effective when adjusting a high-frequency filter having a structure in which a plurality of resonating units are connected in cascade to a target characteristic. To do. Next, after the step, the resonance frequency of each resonance unit is adjusted.
[0014]
That is, as the first step, the coupling amount between the resonance parts is adjusted. Adjustment of the coupling capacitance is performed by trimming the electrodes formed between the resonating parts using the transmission null frequency as an index. When the coupling capacitance is changed, the resonance frequency changes with the transmission null frequency, but is ignored at this stage.
[0015]
In the next step, the resonance frequency of each resonance unit is adjusted. The resonance frequency is adjusted by changing the ground load capacity of the resonance part. This adjustment changes the resonant frequency, but does not change the transmitted null frequency at all. Therefore, the two indexes of the transmission null frequency and the resonance frequency are adjusted independently.
[0016]
According to this adjustment means, it is possible to individually adjust the resonance frequency of each resonance part, which is an individual adjustment element, the degree of coupling between the resonance parts, and the degree of coupling between the resonance part and the input / output terminals without considering mutual interference. . In addition, a high frequency filter having a desired frequency characteristic can be obtained simply by adjusting each index to a predetermined value.
[0017]
Other objects, configurations, and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings do not imply any limitation.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an external perspective view of a high frequency filter to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the high frequency filter shown in FIG.
[0019]
The illustrated high-frequency filter is configured by sharing the dielectric ceramic 10 and cascading the four resonating parts 31 to 34 on the dielectric ceramic 10. The resonating portions 31 to 34 form through holes in the common dielectric ceramic 10 at intervals, and form metallized conductors on the inner peripheral surface of the through holes 310 to 340 and the outer peripheral surface of the dielectric ceramic 10. Is made up of. Of the both end faces where the through-holes are opened, one end face is an open end, and the other end face is a short-circuit end covered with the external conductor 20. This structure is well known to those skilled in the art.
[0020]
The through-hole 310 is unfolded on the open end side, and electrodes 311 to 314 are provided for adjustment in the unfolded portion. Similarly, the through hole 320 is also unfolded on the open end side, and electrodes 321 to 324 are provided in the unfolded portion. The through hole 330 is also unfolded on the open end side, and electrodes 331 to 334 are provided in the unfolded portion. Similarly, the through hole 340 is unrolled on the open end side, and electrodes 341 to 344 are provided in the unfolded portion.
[0021]
The electrode 313 of the resonance unit 31 is an electrode 321 of the resonance unit 32, the electrode 323 of the resonance unit 32 is an electrode 331 of the resonance unit 33, and the electrode 333 of the resonance unit 33 is an electrode 341 of the resonance unit 34, and a dielectric ceramic. It faces through 10 thin parts. The electrodes 311 and 312 of the resonance unit 31, the electrodes 322 and 324 of the resonance unit 32, the electrodes 332 and 334 of the resonance unit 33, and the electrodes 342 and 343 of the resonance unit 34 are external grounds formed on the outer peripheral surface of the dielectric ceramic 10. The conductor 20 is opposed to the dielectric ceramic 10 through a thin portion.
[0022]
An input / output terminal 21 and an input / output terminal 22 are provided on one side of the dielectric ceramic 10. The input / output terminal 21 is provided on a side portion of the resonance unit 31 and faces the electrode 314 applied to the unfolded portion of the resonance unit 31. The input / output terminal 22 is provided on the side of the resonance part 34 and faces the electrode 344 provided on the unfolded part of the resonance part 34. Around the input / output terminal 21 and the input / output terminal 22, gaps G1 and G2 that are electrically insulated from the external ground conductor 20 are provided. The input / output terminal 21 and the input / output terminal 22 are reversible with respect to input / output.
[0023]
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the high-frequency filter shown in FIGS. In the figure, the capacitance Cin is an input / output coupling capacitance, the capacitances C12, C23 and C34 are coupling capacitances between the resonance parts, the capacitances C01 to C04 are ground load capacitances, and the capacitance Cout is an input / output coupling capacitance. The input / output coupling capacitance Cin is generated between the input / output terminal 21 and the electrode 314 of the resonance unit 31. The coupling capacitance C12 is between the electrode 313 of the resonance unit 31 and the electrode 321 of the resonance unit 32, the coupling capacitance C23 is between the electrode 323 of the resonance unit 32 and the electrode 331 of the resonance unit 33, and the coupling capacitance C34 is resonance. It occurs between the electrode 333 of the part 33 and the electrode 341 of the resonance part 34, respectively. The input / output coupling capacitance Cout is generated between the input / output terminal 22 and the electrode 344 of the resonance unit 34.
[0024]
The ground load capacitance C01 is generated between the electrodes 311 and 312 of the resonance unit 31 and the external ground conductor 20, and the ground load capacitance C02 is generated between the electrodes 322 and 324 of the resonance unit 32 and the external ground conductor 20. The ground load capacitance C03 is generated between the electrodes 332 and 334 of the resonance unit 33 and the external ground conductor 20, and the ground load capacitance C04 is generated between the electrodes 342 and 343 of the resonance unit 34 and the external ground conductor 20. .
[0025]
FIG. 4 is a more detailed equivalent circuit diagram of the high-frequency filter shown in FIGS. The resonating units 31 to 34 are expressed as parallel circuits of inductor components L1 to L4 and capacitor components C11 to C44. The ground load capacitors C01 to C04 are connected in series to the LC parallel circuit described above. A symbol M is a mutual inductive coupling coefficient between the resonance parts.
[0026]
As described above, in this type of high-frequency filter, the electrodes 311, 312, 322, and 324 that generate the ground load capacitances C01 to C04 facing the external ground conductor 20 are provided on the open ends of the resonating units 31 to 34. 332, 334, 342, 343, input / output coupling capacitance between the electrodes 313, 321, 323, 331, 333, 341 and the input / output terminals 21, 22 that generate coupling capacitances C 12 to C 34 between the adjacent resonance parts. There are input / output electrodes 314 and 344 that generate Cin and Cout. In the present invention, these capacitor electrodes are trimmed and removed to adjust the target characteristics.
[0027]
FIG. 5 is a diagram showing a measurement method according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the measurement method shown in FIG. First, two resonance parts 32 and 33 are selected from four resonance parts 31 to 34 connected in cascade. The other resonating parts 31, 34 adjacent to the two resonating parts 32, 33 are short-circuited to the high frequency ground potential to act as shield electrodes. Thereby, the influence of the resonance parts 31 and 34 is prevented, and the two resonance parts 32 and 33 to be adjusted are selected. As the short-circuit means, a short-circuit pin composed of a metal member such as a metal pin can be used.
[0028]
The first high-frequency probe 61 is loosely coupled to the first resonating unit 32 out of the two resonating units 32 and 33, and the second high-frequency probe 11 is tightly coupled to the second resonating unit 33. Hereinafter, the first high-frequency probe 61 is referred to as a loosely coupled probe 61, and the second high-frequency probe 11 is referred to as a tightly coupled probe 11. Here, loose coupling means the coupling that can transmit a minute high-frequency power without affecting the operation of the resonance part and maintaining a substantially no-load state. Specifically, it is in a contactless and close position. Coupling by placing a probe or coupling through an insulator having a low dielectric constant corresponds to this. The tight coupling means a strong coupling in which the load effect due to the coupling with the resonance part affects the operation. The high-frequency ground potential means a potential having the same effect as that of ground with respect to a high frequency, and includes a potential on which a direct current or a low-frequency signal is carried. Hereinafter, it is referred to as ground potential for short.
[0029]
FIG. 7 shows the reflection characteristic of the tightly coupled probe 11 obtained in the measurement state of FIGS. 5 and 6, and FIG. 8 also shows the transfer characteristic from the tightly coupled probe 11 to the loosely coupled probe 61. Similar transfer characteristics can be obtained even if the transmission direction is reversed.
[0030]
One resonance frequency fr can be read from the reflection characteristic of FIG. 7, and the frequency fa of one peak P1 and one valley V1 (transmission null) can be read from the transfer characteristic of FIG. As shown in the figure, the resonance frequency fr and the transmission peak frequency fp are substantially the same. The loosely coupled probe 61 needs to be in an electric field detection mode with a high impedance at the tip. No transmission null was observed in the loop coil type magnetic field detection mode.
[0031]
In the adjustment, the coupling amount C23 between the resonating parts 32-33 is adjusted in the state shown in FIGS. The coupling capacitance C23 is adjusted by trimming the electrode 323 or 331 formed between the resonance portions 32-33.
[0032]
FIG. 9 is a diagram showing changes in the resonance frequency and the transmission null frequency when the coupling capacitance C23 between the resonance portions 32-33 is changed. As shown in FIG. 9, when the coupling capacitance C23 is changed, the transmission null frequency is changed along with the resonance frequency. However, at this stage, the change in the transmission null frequency due to the change in the coupling capacitance C23 is ignored.
[0033]
Next, the resonance frequency of the resonance unit 32 is adjusted. The resonance frequency is adjusted by changing the ground load capacitance C02 of the resonance unit 32. This adjustment changes the resonant frequency, but does not change the transmitted null frequency at all. FIG. 10 is a diagram illustrating changes in the resonance frequency and the transmission null frequency of the resonance unit 32 when the ground load capacitance C02 is changed.
[0034]
On the other hand, even if the ground load capacitance C03 of the resonance unit 33 is changed, the resonance frequency of the resonance unit 32 hardly changes and the transmission null frequency does not change at all. FIG. 11 is a diagram illustrating changes in the resonance frequency and the transmission null frequency of the resonance unit 32 when the ground load capacitance C03 is changed. Therefore, for the resonance unit 32, the resonance frequency and the transmission null frequency after obtaining the adjustment step are index frequencies. The linearity of these index frequencies with respect to the capacity change amount is maintained in a wide range.
[0035]
In order to adjust the resonance frequency and the transmission null frequency of the resonance unit 33, the positions of the loosely coupled probe 61 and the tightly coupled probe 11 are interchanged in FIGS. 5 and 6, and the same adjustment steps as the resonance unit 32 are executed. .
[0036]
By going through the adjustment process, the two indexes of the transmission null frequency and the resonance frequency are adjusted independently in each of the resonance units 32 and 33.
[0037]
According to this adjustment means, the resonance frequency of each of the resonance units 32 and 33, which are individual adjustment elements, and the degree of coupling between the resonance units 32 and 33 are individually adjusted without considering mutual interference between the resonance units 32 and 33. obtain. In addition, it is possible to provide a basic technique for obtaining a high-frequency filter having a target frequency characteristic only by adjusting each index to a predetermined value.
[0038]
As an actual measurement example, FIGS. 12 and 13 show the transfer characteristics when the ground load capacitance C02 of the resonance unit 33 is changed with the same configuration as in FIGS. FIG. 12 shows the transfer characteristic before adjusting the ground load capacity C02, and FIG. 13 shows the transfer characteristic after adjustment. The transmission null frequency does not change before and after adjustment.
[0039]
Note that even when both the tightly coupled probe 11 and the loosely coupled probe 61 are tightly coupled, the transmission null frequency can be measured and shows the same behavior as above, but the resonant frequencies of the two resonating parts are observed. Thus, there are problems such as inseparability and increased influence of errors due to direct coupling between the tightly coupled probe 11 and the loosely coupled probe 61. If both the tightly coupled probe 11 and the loosely coupled probe 61 are loosely coupled, the signal intensity is weakened and the transmitted null frequency is buried in noise, which cannot be measured.
[0040]
As described above, the operation in the two simplified models as the resonance parts 32 and 33 can be explained as follows when the resonance part 32 is considered as a center.
[0041]
(A) In the measured resonance frequency, the resonance of the resonance part 32 is observed independently. The load of the resonance unit 32 is only the loosely coupled probe 61. The loosely coupled probe 61 is substantially almost unloaded and has a small power loss. On the other hand, since the resonance part 33 is directly loaded with the tightly coupled probe 11, the power loss is large. For this reason, the resonance of the resonance part 33 becomes shallow, and as a result, only the resonance of the resonance part 32 is observed. Further, when the difference in load impedance is large as described above, the interference of the resonance frequency becomes small.
[0042]
(B) The change in the ground load capacitance C03 of the resonance unit 33 coupled to the tightly coupled probe 11 does not affect the resonance frequency or the transmission null frequency measured in the resonance unit 32.
[0043]
(C) The transmission null does not actually have a substance to block the signal, and the signal cancels at a frequency at which the capacitive coupling between the two resonating parts 32-33 and the magnetic inductive coupling are equal, This is a phenomenon in which no signal is apparently transmitted. Probing with magnetic coupling does not cancel. If the coupling state between the resonating parts 32 and 33 is kept constant, even if the ground load capacitance C03 of the resonating part 33 changes and the resonance frequency changes, the transmission null frequency of the resonating part 32 is not affected.
[0044]
(D) These phenomena can be seen in both the distributed constant circuit and the lumped constant circuit if the high-frequency filter has the same configuration.
[0045]
Even when three or more effective resonance parts exist in a coupled state, if the above measurement is performed, individual adjustment capacitors can be adjusted independently using the transmission null frequency and the resonance frequency as indices.
[0046]
Next, an adjustment method will be described with reference to FIGS. In the figure, an arrow display indicates an adjustment target, and a T-shaped display indicates adjusted. The high-frequency filters shown in these drawings are those shown in FIGS. 1 to 4, and reference numerals not shown in FIGS. 14 to 21 are supplemented by FIGS. 1 to 4.
[0047]
In FIG. 14, the loosely coupled probe 61 is coupled to the resonating unit 31 at the leftmost end (in the drawing) of the resonating units 31 to 34, and the tightly coupled probe 11 is coupled to the adjacent resonating unit 32. The resonance unit 33 is short-circuited to the ground potential by the short-circuit pin 52. As a result, the electrode 331 (see FIGS. 1 and 2) of the resonance unit 33 acts as a shield conductor, so that the resonance units 33 and 34 are electrically disconnected from the resonance units 31 and 32. In this state, the transfer characteristic between the tightly coupled probe 11 and the loosely coupled probe 61 is measured, the transmitted null frequency is obtained, the electrode 313 is trimmed so that this index becomes a predetermined value, and the coupling capacitance C12 is adjusted. . At this time, the resonance frequency also changes at the same time, but is ignored at this stage. As a result, the coupling capacitance C12 is set to the target value.
[0048]
In FIG. 15, the input / output terminal 21 is opened to electrically disconnect the input / output coupling capacitor Cin. From the reflection characteristics of the tightly coupled probe 11, the resonance frequency of the resonance unit 31 is obtained, and the electrode 311 or 312 is trimmed so that the index becomes a predetermined value, and the ground load capacitance C01 is adjusted. Since the transmission null frequency does not change at this stage, the two indexes of the transmission null frequency and the resonance frequency are adjusted independently.
[0049]
In FIG. 16, the input / output terminal 21 is short-circuited to the ground potential by the short-circuit pin 51. Since the input / output coupling capacitance Cin is added in parallel to the ground load capacitance C01, the resonance frequency changes. The electrode 314 is trimmed so that the resonance frequency becomes a second predetermined value, and the input / output coupling capacitance Cin is adjusted.
[0050]
Through the adjustment process, the coupling capacitance C12, the ground load capacitance C01, and the input capacitance Cin are adjusted.
[0051]
In FIG. 17, the tightly coupled probe 11, the loosely coupled probe 61, and the short-circuit pins 51 and 52 are moved by one pitch in the arrangement direction of the resonance units 31 to 34. The resonance part 34 is short-circuited to the ground by the short-circuit pin 52. The tightly coupled probe 11 and the loosely coupled probe 61 are coupled to the resonance unit 33 and the resonance unit 32, respectively. Further, the resonance part 31 is short-circuited to the ground with the short-circuit pin 51. In this state, the coupling capacitance C23 is adjusted using the transmission null frequency as an index, as described with reference to FIG. The coupling capacitor C23 is adjusted by trimming the electrode 323 of the resonance unit 32 or the electrode 331 of the resonance unit 33.
[0052]
Next, in FIG. 18, the ground load capacity C02 is adjusted using the resonance frequency as an index. Actually, since the coupling capacitance C12 is added in parallel with the ground load capacitance C02, the resonance frequency is displaced from the original value by that amount. However, since the coupling capacitance C12 has been adjusted at this stage, If a predetermined resonance frequency including the above is set, there is no problem. The ground load capacitance C02 is adjusted by trimming the electrode 322 or 324 of the resonance unit 32.
[0053]
Next, in FIG. 19, the tightly coupled probe 11, the loosely coupled probe 61, and the short-circuit pins 51 and 52 are moved by one pitch in the arrangement direction of the resonating units 31 to 34. Adjust C03. However, in this case, since there is no resonance part to be separated outside the resonance part 34, only the resonance part 32 is short-circuited to the ground. The coupling capacitance C34 is adjusted by trimming the electrode 333 of the resonance unit 33 or the electrode 341 of the resonance unit 34. The ground load capacitance C03 is adjusted by trimming the electrode 332 or 334 of the resonance unit 33.
[0054]
Next, in FIG. 20, the input / output terminal 22 is opened, and the input / output coupling capacitor Cout is electrically disconnected. The tightly coupled probe 11 is coupled to the resonance unit 33, and the resonance unit 32 is short-circuited to the ground by the short-circuit pin 51. In this state, the ground load capacity C04 is adjusted using the resonance frequency as an index. The ground load capacitance C04 is adjusted by trimming the electrode 342 or 343.
[0055]
Next, in FIG. 21, the input / output terminal 22 is short-circuited to the ground potential by the short-circuit pin 52. Since the input / output coupling capacitance Cout is added in parallel to the ground load capacitance C04, the resonance frequency changes. The input / output coupling capacitance Cout is adjusted so that the resonance frequency becomes the second predetermined value. The input / output coupling capacitance Cout is adjusted by trimming the electrode 344.
[0056]
Through the above procedure, trimming of all the adjustment electrodes is completed, and transmission characteristics as shown in FIG. 22 can be obtained by connecting impedance matched transmission lines to the input / output terminals 21 and 22. can get. What is important is to adjust the coupling capacitance prior to the resonance frequency using the transmission null frequency as an index. Conversely, independent adjustment is not possible.
[0057]
Note that a loosely coupled probe is not used for measuring the resonance frequency, but it is not necessary to remove it. This is because resonance is not affected by the definition of loose coupling. In this description, the loosely coupled probe is arranged on the side where the resonance frequency is measured. However, if the transmission null frequency and the resonance frequency are not measured simultaneously, the probe can be disconnected at the time of measuring the resonance frequency. Further, if the condition that can prevent direct coupling between the probes is satisfied, two probes can be tightly coupled, and the measurement signal-to-noise ratio can be improved.
[0058]
Opening / short-circuiting of the input / output terminals 21 and 22 is irrelevant to the measurement except at the specified stage. The metal member for short-circuiting the resonance part to the ground is not limited to the pin shape, and a deformed member such as a leaf spring shape or a block shape can be used if the floating inductance is sufficiently small.
[0059]
In the above description, the number of the resonance parts is four. However, the present invention can be applied to all cases where the number of the resonance parts is two or more. Thus, the adjustment of the coupling capacitance between the resonance parts, the adjustment of the ground load capacitance with the input / output terminal open, and the adjustment of the input / output coupling capacitance with the input / output terminal shorted to the ground may be sequentially performed.
[0060]
Further, the shape of the input / output terminals 21 and 22 is not limited, and a configuration in which the input / output terminals are mounted after adjustment of a single filter as disclosed in JP-A-7-202511 can be applied. In this case, adjust the coupling capacitance between the resonance parts and the resonance frequency without attaching the input / output terminals, and then connect the input / output terminals with the ground short-circuited, and input / output using the displacement of the resonance frequency as an index. Adjust the bond. A dummy electrode for checking the filter characteristics during adjustment is not necessary.
[0061]
As another modification of the present invention, the coupling capacitor electrode trimming and the ground load capacitor electrode trimming can be separated into separate steps. In this case as well, the step of adjusting the coupling capacitance between all the resonance parts using the transmission null frequency between the two probes as an index, the step of adjusting the ground load capacitance using the resonance frequency as an index, and the input / output coupling capacitance It carries out in order of the process to adjust. In addition, when the steps are separated in this way, there is no restriction on the adjustment order of the resonance part arrangement, and adjustment can be performed from any resonance part.
[0062]
In the description so far, the example of the shape in which the electrodes of the coupling capacity and the ground load capacity between the resonance parts are separated is used, but as described in JP-A-7-76910, the open end of the resonance part is used. The present invention can be applied even when the electrode has a cylindrical shape and the coupling capacity and the ground load capacity are not separated. If the trimming sensitivity for each of the trimming positions of the two indices of transmission null frequency and resonance frequency is obtained in advance, the trimming position and the required trimming amount can be predicted by the computer from the displacement of each measured index from the target value. If trimming is started based on this prediction, and dynamic correction is performed while measuring during trimming, two elements can be adjusted simultaneously by one trimming.
[0063]
Any specific adjustment means can be used as long as it satisfies the above-described factors, and both inductive and capacitive coupling can be adjusted for adjusting the degree of coupling. However, in general, when comparing the manufacturing accuracy of magnetic inductive elements (inductance) and capacitive elements (capacitance) in high-frequency filters with a small integrated structure and LC filters with printed films, inductance is a macro such as element shape or conductor pattern shape. On the other hand, the capacitance is determined by factors such as the thickness of the dielectric film or the thinned portion of the dielectric, the dielectric constant distribution, and the like, and the accuracy is usually lower than the macro shape accuracy. For this reason, variation in capacitance is often the cause of characteristic variation, and it is desirable to adjust the capacitance. To change the capacitance, there are a method of changing the electrode area and a method of moving the electrode metal, both of which can be adopted in the present invention. When trimming to remove the electrode conductor to change the electrode area, using an electrically conductive grinding tool makes it impossible to measure the transmitted null frequency and resonance frequency during the grinding operation. Adjustment and measurement can be performed at the same time by using an electrically non-conductive material for the tool in contact or by removing the electrode (trimming) in such a way that other metals do not contact the electrode by means such as sandblasting or laser beam. Therefore, it is advantageous for determining the adjustment end point.
[0064]
Further, the input / output terminals 21 and 22 are not indispensable when adjusting the coupling degree or the resonance frequency. When adjusting the degree of coupling with the terminal, the terminal is simply grounded, and it is not necessary to pass a high-frequency signal. This increases the degree of freedom in selecting the terminal structure and adjustment method.
[0065]
If a measurement electrode that is capacitively coupled to all the resonance parts is provided so that a tightly coupled probe and a loosely coupled probe can be applied from a position away from the trimming work area, the degree of freedom in the trimming process is increased and workability is improved. This electrode can be used for the input / output terminals 21 and 22. When the resonance frequency is adjusted, the measurement electrode coupled to the adjusted resonance part is short-circuited to the ground. Therefore, the electrodes not used for the input / output terminals 21 and 22 are short-circuited to the ground after the adjustment, and are used as a part of the ground shield conductor. Thereby, stray coupling and signal leakage due to the measurement electrode can be prevented. However, it is desirable that the conductor to be short-circuited to the ground should avoid a position straddling between the resonance parts. Otherwise, a high-frequency current is generated across the resonance portion in the external ground conductor, and the degree of coupling changes. In addition, when the measurement electrodes of the adjacent resonance parts are on the same side surface of the filter, direct coupling between the probes becomes a problem. Therefore, it is desirable to provide the measurement electrodes alternately on the two side surfaces.
[0066]
Generally, probes with a characteristic impedance of 50Ω can be used as the probe to be tightly coupled to the resonance part. However, the load is too heavy as it is, and the adjacent resonance part is affected and the assumption of no load is lost. When the resonance frequency cannot be obtained correctly, it is desirable to insert an impedance element such as a resistor, a capacitor or a coil in series near the probe tip, thereby increasing the driving impedance. Excessive reflection due to the insertion impedance element can be corrected on the measuring instrument side. However, when the driving impedance exceeds 800Ω, the measurement signal is attenuated and mutual interference at the resonance frequency is recognized.
[0067]
Next, a measurement apparatus suitable for carrying out the adjustment method according to the present invention will be described with reference to specific examples.
[0068]
A. Example 1
The present invention is applied to a high-frequency filter having two resonance parts. FIG. 23 is a perspective view of the high-frequency filter used in Example 1, and FIG. 24 is a cross-sectional view of the high-frequency filter shown in FIG. The illustrated high-frequency filter includes two resonating units 31 and 32. Most of the outer surface of the dielectric ceramic 10 is covered with an outer conductor 20 that is at ground potential. In each of the two resonating portions 31 and 32, the dielectric ceramic 10 is thinned on the open end side to generate a ground load capacity and a coupling capacity.
[0069]
The input / output terminal 21 is coupled to the resonance part 31 and the input / output terminal 22 is coupled to the resonance part 32 via a thin part of the dielectric ceramic 10.
FIG. 25 shows a measuring device for the high-frequency filter shown in FIGS. In the figure, the shield plate 40 provided with the trimming window 41 is movable in the directions of arrows X1 and X2, and the trimming window 41 can be positioned on the open ends of the resonance portions 31 and 32.
[0070]
Probes 71 and 72 and short-circuit pins 51 and 52 are opposed to the input / output terminal 21 and the input / output terminal 22. The probes 71 and 72 and the short pins 51 and 52 are driven in the directions of the arrows X1 and X2. A tightly coupled probe is in contact with the input / output terminal 21 or the input / output terminal 22, and a loosely coupled probe is in contact with the input / output terminal 21 or 22 without contact. The shield plate 40 is connected to the ground potential.
[0071]
The trimming operation is performed by inserting a rotating grindstone 91 as an electrically non-conductive cutting tool through the trimming window 41 on the open ends of the resonance portions 31 and 32. The rotating grindstone 91 rotates in the direction of the arrow a1. About the said high frequency filter, the predicted value of the resonant frequency or the transmission null frequency was calculated | required by computer simulation.
[0072]
Next, when adjusting the frequency of the high-frequency filter using the adjusting device described above, as shown in FIG. 26, the trimming window 41 is placed on the resonating unit 31, and the probe 71 is loosely coupled to the input / output terminal 21, A probe 72 is tightly coupled to the input / output terminal 22. Therefore, the probe 71 functions as a loosely coupled probe and the probe 72 functions as a tightly coupled probe. The short-circuit pins 51 and 52 are disconnected from the input / output terminal 21 and the input / output terminal 22, and the electrode 313 is trimmed while monitoring the transmission frequency characteristics between the two probes 71 and 72, and the transmission null frequency is set. Set to a predetermined value. The trimming operation was performed by inserting a rotating grindstone 91 through the trimming window 41 on the open ends of the resonance portions 31 and 32. FIG. 27 shows an electrical circuit diagram in this case. By this trimming operation, the coupling capacitance C12 between the resonance portions 31 and 32 is adjusted.
[0073]
Next, the electrode 312 or 314 of the resonating unit 31 is trimmed while monitoring the reflection frequency characteristics of the probe 72 constituting the tightly coupled probe while the input / output terminal 21 is electrically opened, and the ground of the resonating unit 31 is grounded. The load capacity C01 is adjusted. Thereby, the resonance frequency of the resonance part 31 is adjusted to a predetermined value. The probes 71 and 72 and the short-circuit pins 51 and 52 may be at the positions shown in FIG. FIG. 28 shows an electric circuit diagram in this adjustment step.
[0074]
Next, as shown in FIG. 29, the input / output terminal 21 is short-circuited to the ground potential by moving the short-circuit pin 51 in the direction of the arrow X <b> 1, and the electrode 311 facing the input / output terminal 21 of the resonance unit 31. To trim. Thus, the input / output coupling capacitance Cin generated between the input / output terminal 21 and the electrode 311 is adjusted, and the resonance frequency is adjusted to the second predetermined value. FIG. 30 shows an electric circuit diagram in this adjustment step.
[0075]
Next, as shown in FIG. 31, the shorting pin 51 is moved in the direction of the arrow X2 to retract from the high frequency filter, and the probe 72 that has been tightly coupled is moved in the direction of the arrow X1 to retract from the high frequency filter. . Further, the shield plate 40 is moved in the direction of the arrow X1, and the trimming window 41 is placed on the resonance part 32. Further, the probe 71 is moved in the direction of the arrow X1 to be tightly coupled to the input / output terminal 21. Then, with the input / output terminal 22 in an open state, while monitoring the reflection frequency characteristics of the probe 71 that is closely coupled, the electrode 322 (or 324) of the resonance unit 32 is trimmed to adjust the resonance frequency to a predetermined value. FIG. 32 shows an electric circuit diagram in this adjustment step.
[0076]
Next, as shown in FIG. 33, the shorting pin 52 is moved in the direction of the arrow X2 to contact the input / output terminal 22, thereby short-circuiting the input / output terminal 22 to the ground potential. In this state, the electrode 323 facing the input / output terminal 22 of the resonance unit 32 is trimmed to adjust the resonance frequency to the second predetermined value. FIG. 34 shows an electric circuit diagram in this adjustment step.
[0077]
It should be noted that even when both probes 71 and 72 are tightly coupled when adjusting the coupling degree, there is no direct coupling between the probes in this embodiment, so there was no problem, but the above procedure with little movement of the apparatus was used. Do.
[0078]
Although adjustment is possible even if an electrically conductive material made of cemented carbide is used for the cutting tool 91, alternating work of measurement and grinding is forced. Measurement and adjustment can be performed in parallel even with sandblasting and electrode grinding trimming with a laser beam, improving work speed. The pass characteristics of the filter after adjustment showed very good agreement with the design prediction.
[0079]
B. Example 2
35 is a perspective view of a high-frequency filter to which the present invention is applied, and FIG. 36 is a cross-sectional view of the high-frequency filter shown in FIG. The illustrated high-frequency filter is configured by sharing the dielectric ceramic 10 and cascading the eight resonating parts 31 to 38 on the dielectric ceramic 10. The structure of the resonance parts 31 to 38 is not different from the high-frequency filter shown in FIGS. 1 and 2 in the basic configuration. The difference is that the resonance parts 31 to 34 and the resonance parts 35 to 38 have different shapes of through holes appearing on the open end face, and the resonance parts 31 and 38 located at both ends and the resonance part 34 located in the middle. Are provided with input / output terminals 21, 24 and 28, and accordingly, a high frequency filter constituted by the resonance parts 31 to 34 and a filter constituted by the resonance parts 35 to 38 are provided. It can be considered as an integrated structure.
[0080]
37 is a diagram showing an adjustment device suitable for adjusting the high-frequency filter shown in FIGS. 35 and 36, and FIG. 38 is a partial plan view of the adjustment device shown in FIG.
[0081]
As shown in FIG. 37 and FIG. 38, loosely coupled probes 61-67 are arranged at positions that are close to each other but do not overlap with the trimming electrodes, corresponding to each of the resonating units 31-38. FIG. 38 shows loosely coupled probes 61 to 65 among them. However, since the corresponding loosely coupled probe is not necessary for the resonance part having the last adjustment order, it is not arranged. A plurality of loosely coupled probes are installed, but can be switched by a high-frequency switch, and only one is used at a time. No influence was observed due to the presence of a loosely coupled probe that was not used.
[0082]
Each input / output terminal 21, 24, 28 is provided with movable short-circuit pins 71, 72, 73 (the short-circuit pin 73 is not shown), and the input / output terminals 21, 24, 28 are open and external conductors (ground potential). The short circuit to) is switched.
[0083]
A shield plate 40 having an adjustment trimming window 41 is prepared, and a grounding short-circuit pin 51 is provided at a position corresponding to the arrangement pitch of the resonance portions 31 to 38 on one side of the window 41, and the opposite side is densely provided. The coupling probe 11 and the grounding short-circuit pin 52 are provided at the resonance portion arrangement pitch. The ground short-circuit pin 51, the tightly coupled probe 11, and the ground short-circuit pin 52 are guided from the upper surface to the lower surface side of the shield plate 40 through holes provided in the shield plate 40. At this time, the outer sheath shield and the short-circuit pin of the probe are brought into contact with the shield plate 40 and grounded. The ground short-circuit pin 51, the tightly coupled probe 11 and the ground short-circuit pin 52 are supported by a spring 45 and can be moved in the vertical direction by a spring action.
[0084]
When the driving impedance of the tightly coupled probe 11 is 50Ω, the resonance Q is lowered and the resonance becomes shallow. Therefore, a 1 pF capacitor is inserted in series near the tip of the probe so that the driving impedance is about 200Ω in the measurement band. Increased measurement accuracy of resonance frequency. The same effect was obtained by inserting a 100Ω resistor. The probe set is positioned so that the trimming window 41 is just over the open end of the resonance part to be adjusted. Positioning can be performed for each resonance part, and in this state, the shield plate 40 is connected to the ground potential. The position of the probe and the short-circuit pin can be reversed only for the last resonance part of the resonance part array.
[0085]
The predicted values of the resonance frequency and transmission null frequency of the high frequency filter shown in FIG. 35 were obtained by computer simulation.
[0086]
The method for adjusting the high frequency filter is basically executed according to the method shown in FIGS. First, as shown in FIGS. 39 and 40, an unadjusted high-frequency filter is set in the adjustment device, the probe set is placed on the first resonance unit 31, and the tightly coupled probe 11 is brought into contact with the resonance unit 32. . The resonance part 33 was short-circuited to the shield plate 40 by the short-circuit pin 52. The loosely coupled probe 62 is set to “selection valid”, and in this state, an electrically non-conductive rotating grindstone 91 is inserted from the trimming window 41, and the electrode 313 of the resonance unit 31 is trimmed until the transmission null frequency becomes a predetermined value. The input / output terminal 21 is left open. This trimming process corresponds to FIG.
[0087]
Next, as shown in FIGS. 41 and 42, the electrode 312 was trimmed until the resonance frequency reached the first predetermined value. This trimming process corresponds to FIG.
[0088]
Next, as shown in FIGS. 43 and 44, the input / output terminal 21 is grounded by the input / output short-circuit pin 51, and the electrode 314 facing the input / output terminal 21 is connected until the resonance frequency reaches the second predetermined value. Trimmed. This trimming process corresponds to FIG.
[0089]
Next, as shown in FIGS. 45 and 46, the short-circuit of the input / output terminal 21 by the short-circuit pin 71 is released, the probe set is set in the next resonance unit 32, the short-circuit pin 51 is resonated in the resonance unit 31, and The tightly coupled probe 11 is brought into contact with the part 33 and the shorting pin 52 is brought into contact with the resonating part 34 to trim the electrode 323. This trimming process corresponds to FIG.
[0090]
Hereinafter, the adjustment proceeds as described in FIGS. In the resonance part having no input / output terminal, adjustment to the second resonance frequency is omitted. In the last resonance unit 38, the arrangement direction of the probe and the ground short-circuit pin is reversed, and then the electrode 382 (see FIGS. 35 and 36) and the electrode 384 facing the input / output terminal 28 are trimmed.
[0091]
The input / output terminals 21, 24, and 28 and the input / output short-circuit pins 71 and 72 do not extend in the direction of the adjacent resonance part, and the path of the short-circuit current is in the vertical direction (parallel to the resonance part). If this condition is not satisfied, the coupling degree varies when the input / output terminals 21, 24, 28 and the input / output short-circuit pins 71, 72 are operated, causing an error.
The pass characteristics of the filter after adjustment showed very good agreement with the design prediction.
[0092]
C. Example 3
47 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the adjusting device according to the present invention, and FIG. 48 is a partially broken plan view of the adjusting device shown in FIG. The high frequency filter shown in FIGS. 35 and 36 is used. This high frequency filter was placed on a linear motion stage 100, moved linearly in the vertical direction Y (see FIG. 48), and the shield plate 40 on the open end was fixed.
[0093]
A trimming window 41 is opened in the shield plate 40, and tightly coupled probes 11 and 12 and ground short pins 51, 52, and 53 are arranged on both sides thereof. The grounding short-circuit pins 51 to 53 were led to the high frequency filter through holes (not shown) provided in the shield plate 40. The tightly coupled probes 11 and 12 and the grounding short-circuit pins 51 to 53 were driven in the vertical direction (in FIG. 47) by the air cylinders 81 to 85. The air cylinders 81 to 85 were driven according to a program set in advance by a computer. The loosely coupled probe 61 was fixed outside the trimming work area on the lower side of the trimming window 41. The two tightly coupled probes 11 and 12 were switched by a high frequency switch (not shown). One short-circuit pin 71 for short-circuiting the input / output terminals 21, 24, and 28 is provided, and this short-circuit pin 71 is also driven by computer programming. Although not shown in the figure, a circuit for detecting the presence or absence of the high-frequency filter by the conduction of the external conductor 20 is included.
[0094]
In the adjustment, as shown in FIGS. 49 and 50, the high-frequency filter is moved by the linear motion stage 100, the first resonance part 31 is placed under the trimming window 41, and the tightly coupled probe 12 is set to “valid”. The second resonance portion 32 is brought into contact. The grounding short-circuit pin 53 is brought into contact with the third resonating unit 33. Then, while monitoring the transmission null frequency from the tightly coupled probe 12 to the loosely coupled probe 61, an electrically non-conductive rotating grindstone 91 is inserted from the trimming window 41, and the coupling capacitance electrode is used until the transmitted null frequency reaches a predetermined value. 313 was trimmed.
[0095]
Next, as shown in FIGS. 51 and 52, the electrode 312 of the ground load capacitance was trimmed until the resonance frequency became the first predetermined value while the input / output terminal 21 was left open.
[0096]
Further, as shown in FIGS. 53 and 54, the input / output terminal 21 is grounded by the short-circuit pin 71, and in this state, the electrode 312 is trimmed until the resonance frequency becomes the second predetermined value.
[0097]
Next, after the adjustment of the first resonance unit 31 is completed, the tightly coupled probes 11 and 12 and the short-circuit pins 51 to 53 are raised, and the input / output terminal 21 and the short-circuit pin 71 are released. Then, as shown in FIGS. 55 and 56, the high frequency filter was moved by the linear motion stage 100, and the resonance part 32 was placed under the trimming window 41.
[0098]
The shorting pin 52 was applied to the adjusted resonance part 31, and the rotating grindstone 91 was applied to the resonance part 32 to be adjusted located under the trimming window 41. The tightly coupled probe 12 is brought into contact with the resonating part 33, and the shorting pin 53 is brought into contact with the next resonating part 34. In this state, trimming adjustment of the coupling amount and the resonance frequency similar to those described above was performed. Adjustments were made in the same manner. Adjustment to the second resonance frequency is omitted in the resonance part having no input / output terminal. In addition, when the resonance unit 37 immediately before the last one is an adjustment target, the short-circuit pin 53 is not used because there is no resonance unit corresponding to the short-circuit pin 53.
[0099]
This operation is repeated, and when the last resonating portion 38 comes under the trimming window 41, the short-circuit pin 51 in the reverse direction is brought into contact with the resonating portion 36, and the tightly coupled probe 11 is made effective to be brought into contact with the resonating portion 37. Similarly, the resonance frequency and input / output coupling were adjusted.
[0100]
The pass characteristics of the filter after adjustment showed very good agreement with the design prediction. In this embodiment, it is assumed that the arrangement intervals of the resonating parts are substantially equal. However, if the arrangement intervals of the resonating parts are not uniform, the positions of the shorting pins and the tightly coupled probes can be designed to be variable by a program. It is possible to cope with.
[0101]
D. Example 4
57 is a perspective view showing another embodiment of the high frequency filter to which the adjusting method according to the present invention is applied, and FIG. 58 is a plan view of the high frequency filter shown in FIG. The illustrated high frequency filter includes measurement electrodes 21 to 28 that are capacitively coupled to all the resonance units 31 to 38. Other configurations are the same as those of the high-frequency filter shown in FIGS.
[0102]
59 and 60 show an adjusting device suitable for adjusting the high-frequency filter shown in FIGS. 57 and 58. In the adjustment apparatus shown in the figure, the high frequency filter is placed on the linear motion stage 100 and linearly moved in the lateral direction, and the shield plate 40 on the open end is fixed. A trimming window 41 is opened in the shield plate 40, and grounding short pins 51, 52, 53 are provided. The grounding short-circuit pins 51 to 53 are moved up and down by air cylinders 81, 82, and 83 driven according to a computer program or the like. Loosely coupled probes 61 and 62 and terminal grounding short-circuit pins 71 and 72 are arranged at positions corresponding to the measurement electrodes of the high-frequency filter on both lower side surfaces of the trimming window 41. Further, the tightly coupled probes 11, 12, and 13 are arranged at positions corresponding to the measurement electrodes of the adjacent resonance parts. Both loosely coupled probes and tightly coupled probes can be switched with a high-frequency switch. The tips of the loosely coupled probes 61 and 62 are covered with insulators 611 and 621.
[0103]
The first resonance part 31 is placed under the trimming window 41, the loosely coupled probe 62 is connected to the measurement electrode 21 of the resonance part 31, the tightly coupled probe 12 is connected to the measurement electrode 22 of the resonance part 32, and the resonance part 33 is grounded. Shorting pins 53 were respectively applied. The trimming adjustment was performed in the same procedure as in Example 3 below. However, the probe enabled the side with the electrode, and did not enable the probe on the same side at the same time, and the electrode not used as the input / output terminal was short-circuited to the ground potential by the electrode terminal ground short-circuit pin when adjusting the resonance frequency.
[0104]
After the adjustment, as shown in FIG. 61, the short-circuit conductors 92, 93, 95, 96, and 97 are not shown for the electrodes 22, 23, 25, 26, and 27 that are not used as input / output terminals (92, 95, and 97 are not shown). Was printed and permanently shorted to the outer conductor. The short-circuit conductor was provided at a position not straddling the adjacent resonance part. The pass characteristics of the filter after short-circuit conductor printing showed a very good agreement with the design prediction. When a short-circuit conductor was printed at a position extending in the direction of the adjacent resonance part to create a current path in the lateral direction, the flatness of the pass band in the filter pass characteristics deteriorated and the stop band frequency was also shifted.
[0105]
E. Example 5
It is also possible to implement a configuration in which the insulating material at the tip of the loosely coupled probe of the apparatus of Example 4 is removed to enable tight coupling, and the SN ratio of measurement can be improved. This is because direct coupling between the probes is prevented, and the measurement electrode is grounded at the resonance frequency measurement stage, and unnecessary probes in contact with the electrodes are electrically disconnected. However, the unnecessary probe is actually pulled apart only when measuring the resonance frequency of the resonance part coupled to the input / output terminal. The result was the same as in Example 4, but the trimming speed was increased because the measurement of the transmitted null frequency was stabilized.
[0106]
F. Comparative example
For comparison, the first trial lot of the high frequency filter was subjected to the adjustment method of the present invention and the conventional adjustment method of adjusting while measuring the pass characteristics of the filter.
[0107]
In the method of the present invention, the trimming grinding amount of some of the resonance portions was slightly larger, but adjustment was possible without any particular problem, and the defect rate at the adjustment stage was 1% or less. On the other hand, in the sample that tried the conventional adjustment method, the deviation from the target characteristics was large, and there was a part where the magnitude relationship of the resonance frequency in the unadjusted state was reversed from the design, so it was judged that adjustment was impossible and lot out . It was only two weeks after a precise measurement of product shrinkage distribution and dielectric constant was performed, and this data was subjected to computer simulation. After the mold was corrected using the results, the prototype was completed again two weeks later. The defect rate at the adjustment stage of the conventional method for the second trial lot was 15%.
[0108]
In the embodiments, the dielectric filter has been described as an object, but the present system can be applied regardless of the lumped constant, the distributed constant, and the number of resonance stages as long as the configuration is similar to the equivalent circuit of FIG.
[0109]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(A) In a high-frequency filter having a structure in which a plurality of resonance parts are connected in cascade, without considering mutual interference, the resonance frequency of each resonance part, which is an individual adjustment element, the degree of coupling between resonance parts, the resonance part and input / output terminals It is possible to provide an adjustment method and an adjustment device capable of individually measuring and adjusting the degree of coupling with the.
(B) In a high-frequency filter having a structure in which a plurality of resonance parts are connected in cascade, an adjustment method capable of obtaining a high-frequency filter having a desired frequency characteristic only by adjusting each index to a predetermined value; An adjustment device can be provided.
(C) For this reason, skill is not required for the adjustment work, and the trouble of adjusting a plurality of locations little by little while driving to target characteristics while predicting mutual interference is also eliminated. Furthermore, since the probe is only loosely coupled to the resonance part to be actually adjusted, if the probe is arranged so that it does not overlap the work area for adjustment, the measurement work and the adjustment work can proceed simultaneously. It becomes possible. Thus, an adjustment method is provided in which the adjustment work is made efficient and automation is easy.
[0110]
As other effects, the adjustable range is greatly expanded as compared with the conventional adjustment method, so that it is possible to eliminate the labor of prior trial manufacture and correction of the manufacturing process and to improve the product yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of a high frequency filter to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the high frequency filter shown in FIG.
3 is an equivalent circuit diagram of the high frequency filter shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
4 is a more detailed equivalent circuit diagram of the high-frequency filter shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a measurement method according to the present invention.
6 is a diagram showing the measurement method shown in FIG. 5 in a further electrical form. FIG.
7 is a diagram showing the reflection characteristics of a tightly coupled probe obtained in the measurement state of FIGS. 5 and 6. FIG.
8 is a diagram showing transfer characteristics from a tightly coupled probe to a loosely coupled probe in the measurement state of FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing changes in the resonance frequency and the transmission null frequency when the coupling capacitance between the resonance parts is changed. .
FIG. 10 is a diagram showing changes in the resonance frequency and the transmission null frequency of the resonance unit when the ground load capacity is changed.
FIG. 11 is a diagram showing changes in the resonance frequency and transmission null frequency of another resonance unit when the ground load capacity is changed.
FIG. 12 is measurement data showing transfer characteristics before adjusting the ground load capacity.
FIG. 13 is measurement data showing transfer characteristics after adjusting the ground load capacity.
FIG. 14 is a diagram illustrating an adjustment method according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram for explaining an adjustment step after that shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram for explaining an adjustment step after that shown in FIG. 15;
FIG. 17 is a diagram for explaining an adjustment step after that shown in FIG. 16;
FIG. 18 is a diagram for explaining an adjustment step after that shown in FIG. 17;
FIG. 19 is a diagram illustrating an adjustment step after that shown in FIG. 18;
FIG. 20 is a diagram for explaining an adjustment step after that shown in FIG. 19;
FIG. 21 is a diagram for explaining an adjustment step after that shown in FIG. 20;
FIG. 22 is a diagram showing transfer characteristics of a high-frequency filter obtained by applying the adjustment method according to the present invention.
FIG. 23 is a perspective view of a high-frequency filter used in Example 1 of the adjustment method according to the present invention.
24 is a cross-sectional view of the high frequency filter shown in FIG.
25 is a partial cross-sectional view showing a measuring device for the high frequency filter shown in FIGS. 23 and 24. FIG.
26 is a partial cross-sectional view showing an adjustment method using the measuring apparatus shown in FIG. 25. FIG.
FIG. 27 is a diagram showing the adjustment step shown in FIG. 26 as an electric circuit.
FIG. 28 is a diagram showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIG. 27 as an electric circuit.
29 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIGS. 26 to 28. FIG.
30 is a diagram showing the adjustment step shown in FIG. 29 as an electric circuit.
31 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIGS. 29 and 30. FIG.
32 is a diagram showing the adjustment step shown in FIG. 31 as an electric circuit.
33 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIGS. 31 and 32. FIG.
FIG. 34 is a diagram showing the adjustment step shown in FIG. 33 as an electric circuit.
FIG. 35 is a perspective view of a high frequency filter to which the present invention is applied.
36 is a cross-sectional view of the high frequency filter shown in FIG. 35. FIG.
37 is a diagram showing an adjustment device suitable for adjusting the high-frequency filter shown in FIGS. 35 and 36. FIG.
38 is a partial plan view of the adjusting device shown in FIG. 37. FIG.
FIG. 39 is a partial cross-sectional view showing steps of adjusting the high-frequency filter shown in FIGS. 35 and 36 using the adjustment device shown in FIGS. 37 and 38;
40 is a view of the adjustment device shown in FIG. 39 as viewed from the upper surface side.
41 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step of FIGS. 39 and 40. FIG.
42 is a view of the adjusting device shown in FIG. 41 as viewed from the upper surface side.
43 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step of FIGS. 41 and 42. FIG.
44 is a view of the adjustment device shown in FIG. 43 as viewed from the upper surface side.
45 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step of FIGS. 43 and 44. FIG.
46 is a view of the adjusting device shown in FIG. 45 as viewed from the upper surface side.
47 is a partial cross-sectional view showing another example of an adjusting device suitable for adjusting the high-frequency filter shown in FIGS. 35 and 36. FIG.
48 is a partial plan view of the adjusting device shown in FIG. 47. FIG.
49 is a diagram showing adjustment steps using the adjustment device shown in FIGS. 47 and 48. FIG.
50 is a partial plan view of the adjusting device shown in FIG. 49 as seen from the upper surface side.
51 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIG. 49. FIG.
52 is a partial plan view of the adjusting device shown in FIG. 51 as viewed from the upper surface side.
53 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIGS. 51 and 52. FIG.
54 is a partial plan view of the adjusting device shown in FIG. 53 as viewed from the upper surface side.
FIG. 55 is a partial cross-sectional view showing an adjustment step after the adjustment step shown in FIGS. 53 and 54;
56 is a partial plan view of the adjustment device shown in FIG. 55 as viewed from the upper surface side.
FIG. 57 is a perspective view showing another example of a high-frequency filter to which the present invention is applied.
58 is a plan view of the high frequency filter shown in FIG. 57. FIG.
59 is a partial cross-sectional view of an adjusting device suitable for adjusting the high frequency filter shown in FIG. 58. FIG.
60 is a plan view of the adjusting device shown in FIG. 59 as viewed from the upper surface side.
61 is a perspective view showing a high-frequency filter obtained by adjusting the high-frequency filter shown in FIGS. 57 and 58 with the adjusting device shown in FIGS. 59 and 60 and then providing a short-circuit conductor. FIG. .
[Explanation of symbols]
10 Dielectric ceramic
11 Tightly coupled probes
21, 22 I / O terminals
31-38 Resonance part
40 Shield plate
41 Trimming window
51-53 Shorting pin
61-62 Loosely coupled probe
71, 72 I / O short-circuit pin
C12, C23, C34 coupling capacity
Cin, Cout I / O coupling capacity
C01, C02, C03, C04 Ground load capacity

Claims (10)

共振部を2個以上縦列接続してなる高周波フィルタの調整方法であって、
選択された2つの隣接する共振部間の結合容量を調整するステップと、
前記ステップの後、各共振部の共振周波数を調整するステップとを含み、
更に、
入力端子に接続された最初の共振部とその隣接共振部との間の結合量を調整した後、入力端子を開放状態もしくは不装着状態にして、前記最初の共振部の共振周波数を調整するステップと、
次に、入力端子を、高周波的に接地等価電位に短絡した状態で、前記最初の共振部に結合させ、この状態で、入力端子と、前記最初の共振部との間の結合量を調整するステップとを含む、
高周波フィルタの調整方法。
A method for adjusting a high-frequency filter in which two or more resonance parts are connected in cascade,
Adjusting the coupling capacitance between two selected adjacent resonators;
After the step, adjusting the resonance frequency of each resonance unit,
Furthermore,
After adjusting the amount of coupling between the first resonance unit connected to the input terminal and its adjacent resonance unit, the step of adjusting the resonance frequency of the first resonance unit with the input terminal opened or not mounted When,
Next, the input terminal is coupled to the first resonance unit in a state where the input terminal is short-circuited to the ground equivalent potential at a high frequency, and in this state, the coupling amount between the input terminal and the first resonance unit is adjusted. Including steps,
Adjustment method of the high frequency filter.
共振部を2個以上縦列接続してなる高周波フィルタの調整方法であって、
選択された2つの隣接する共振部間の結合容量を調整するステップと、
前記ステップの後、各共振部の共振周波数を調整するステップとを含み、
更に、
前記出力端子に接続された最後の共振部と、その隣接共振部との間の結合量を調整した後、出力端子を開放状態もしくは不装着状態にして、前記最後の共振部の共振周波数を調整するステップと、
次に、出力端子を、高周波的に接地等価電位に短絡した状態で、前記最後の共振部に結合させ、この状態で、出力端子と、前記最後の共振部との間の結合量を調整するステップとを含む、
高周波フィルタの調整方法。
A method for adjusting a high-frequency filter in which two or more resonance parts are connected in cascade,
Adjusting the coupling capacitance between two selected adjacent resonators;
After the step, adjusting the resonance frequency of each resonance unit,
Furthermore,
After adjusting the amount of coupling between the last resonance part connected to the output terminal and its adjacent resonance part, the output terminal is opened or not attached, and the resonance frequency of the last resonance part is adjusted. And steps to
Next, in a state where the output terminal is short-circuited to the ground equivalent potential in terms of high frequency, the output terminal is coupled to the last resonance unit, and in this state, the coupling amount between the output terminal and the last resonance unit is adjusted. Including steps,
Adjustment method of the high frequency filter.
共振部を2個以上縦列接続してなる高周波フィルタの調整方法であって、
選択された2つの隣接する共振部間の結合容量を調整するステップと、
前記ステップの後、各共振部の共振周波数を調整するステップとを含み、
更に、
前記高周波フィルタの調製方法は調整指標を求めるステップを含み、前記ステップは、隣接して結合した2個の共振部にそれぞれ高周波プローブを結合させ、前記2個の高周波プローブ間の伝達ヌル周波数を測定し、これを調整指標とする、
高周波フィルタの調整方法。
A method for adjusting a high-frequency filter in which two or more resonance parts are connected in cascade,
Adjusting the coupling capacitance between two selected adjacent resonators;
After the step, adjusting the resonance frequency of each resonance unit,
Furthermore,
The method for preparing a high-frequency filter includes a step of obtaining an adjustment index, wherein the step includes coupling a high-frequency probe to each of two adjacently coupled resonance parts, and measuring a transmission null frequency between the two high-frequency probes. And this as the adjustment index,
Adjustment method of the high frequency filter.
請求項3に記載された高周波フィルタの調整方法であって、
共振周波数を求めるべき第1の共振部を実質的に無負荷状態とし、第1の共振部と隣接して結合した第2の共振部に高周波プローブを密結合させ、前記高周波プローブの信号反射特性より共振周波数を求めるステップを含む、
高周波フィルタの調整装置。
A method for adjusting a high-frequency filter according to claim 3,
The first resonance part for which the resonance frequency is to be obtained is substantially in a no-load state, a high-frequency probe is tightly coupled to the second resonance part that is adjacently coupled to the first resonance part, and signal reflection characteristics of the high-frequency probe Including a step of obtaining a resonance frequency from
High-frequency filter adjustment device.
請求項4に記載された高周波フィルタの調整方法であって、
2個の高周波プローブの一方は、共振部に疎結合し、または、電気的に切り離す、
高周波フィルタの調整方法。
A method for adjusting a high-frequency filter according to claim 4,
One of the two high-frequency probes is loosely coupled to the resonance unit or electrically disconnected.
Adjustment method of the high frequency filter.
共振部を2個以上縦列接続してなる高周波フィルタの調整に用いられる調整装置であって、
選択された2つの隣接する共振部間の結合容量を調整する手段と、
前記結合容量の調整後に各共振部の共振周波数を調整する手段とを含み、
更に、
前記入力端子に接続された最初の共振部とその隣接共振部との間の結合量を調整した後、入力端子を開放状態もしくは不装着状態にして、前記最初の共振部の共振周波数を調整する手段と、
入力端子を、高周波的に接地等価電位に短絡した状態で、前記最初の共振部に結合させ、この状態で、入力端子と、前記最初の共振部との間の結合量を調整する手段とを含む、
調整装置。
An adjusting device used for adjusting a high frequency filter in which two or more resonance parts are connected in cascade,
Means for adjusting the coupling capacitance between two selected adjacent resonators;
Means for adjusting the resonance frequency of each resonance part after adjusting the coupling capacitance,
Furthermore,
After adjusting the amount of coupling between the first resonance unit connected to the input terminal and the adjacent resonance unit, the input terminal is opened or not mounted, and the resonance frequency of the first resonance unit is adjusted. Means,
The input terminal is coupled to the first resonance unit in a state where the input terminal is short-circuited to a ground equivalent potential at a high frequency, and in this state, means for adjusting a coupling amount between the input terminal and the first resonance unit is provided. Including,
Adjustment device.
共振部を2個以上縦列接続してなる高周波フィルタの調整に用いられる調整装置であって、
選択された2つの隣接する共振部間の結合容量を調整する手段と、
前記結合容量の調整後に各共振部の共振周波数を調整する手段とを含み、
更に、
出力端子に接続された最後の共振部と、その隣接共振部との間の結合量を調整した後、出力端子を開放状態もしくは不装着状態にして、前記最後の共振部の共振周波数を調整する手段と、
出力端子を、高周波的に接地等価電位に短絡した状態で、前記最後の共振部に結合させ、この状態で、出力端子と、前記最後の共振部との間の結合量を調整する手段とを含む、
調整装置。
An adjusting device used for adjusting a high frequency filter in which two or more resonance parts are connected in cascade,
Means for adjusting the coupling capacitance between two selected adjacent resonators;
Means for adjusting the resonance frequency of each resonance part after adjusting the coupling capacitance,
Furthermore,
After adjusting the amount of coupling between the last resonance unit connected to the output terminal and its adjacent resonance unit, the output terminal is opened or not mounted, and the resonance frequency of the last resonance unit is adjusted. Means,
The output terminal is coupled to the last resonance unit in a state where the output terminal is short-circuited to the ground equivalent potential at a high frequency, and in this state, means for adjusting a coupling amount between the output terminal and the last resonance unit is provided. Including,
Adjustment device.
共振部を2個以上縦列接続してなる高周波フィルタの調整に用いられる調整装置であって、
選択された2つの隣接する共振部間の結合容量を調整する手段と、
前記結合容量の調整後に各共振部の共振周波数を調整する手段とを含み、
更に、
前記調整装置は少なくとも2つの高周波プローブを含み、隣接して結合した2個の共振部のそれぞれに前記高周波プローブを結合させ、前記2個の高周波プローブ間の伝達ヌル周波数を測定し、これを調整指標とする、
調整装置。
An adjusting device used for adjusting a high frequency filter in which two or more resonance parts are connected in cascade,
Means for adjusting the coupling capacitance between two selected adjacent resonators;
Means for adjusting the resonance frequency of each resonance part after adjusting the coupling capacitance,
Furthermore,
The adjusting device includes at least two high-frequency probes, and couples the high-frequency probe to each of two adjacently coupled resonating units, measures a transmission null frequency between the two high-frequency probes, and adjusts this As an indicator,
Adjustment device.
請求項8に記載された調整装置であって、
共振周波数を求めるべき第1の共振部を実質的に無負荷状態とし、第1の共振部と隣接して結合した第2の共振部に高周波プローブを密結合させ、前記高周波プローブの信号反射特性より共振周波数を求める手段を含む、
調整装置。
The adjustment device according to claim 8, comprising:
The first resonance part for which the resonance frequency is to be obtained is substantially in a no-load state, a high-frequency probe is tightly coupled to the second resonance part that is adjacently coupled to the first resonance part, and signal reflection characteristics of the high-frequency probe Including means for determining more resonant frequency,
Adjustment device.
請求項9に記載された調整装置であって、
2個の高周波プローブの一方は、共振部に疎結合し、または、電気的に切り離し可能な構造を有する、
調整装置。
The adjustment device according to claim 9, comprising:
One of the two high-frequency probes has a structure that is loosely coupled to the resonance part or electrically detachable.
Adjustment device.
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