JP4150399B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）帯の信号の送受信回路（以下、ＲＦ回路と称する。）に用いて好適な誘電体フィルタに関し、例えば移動体通信システムにおける基地局（無線基地局装置又は無線基地局）の送受信回路に用いて好適な誘電体フィルタに関する。

移動体通信システムにおける基地局は、ネットワーク側（例えば、ＩＰ［Internet Protocol］網、交換装置、基地局制御装置）からの各移動局宛てのデータ信号を受信し、所定の周波数のＲＦ信号に変換し、アンテナから送信するが、アンテナからの送信前に、送信信号について不要な周波数成分（スプリアス輻射）を抑圧するために、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）を備えている。従って、基地局のアンテナから移動局（移動機，移動端末）に送信されるＲＦ信号はスプリアス等が除去されたものとなっている。

一方、移動局は、基地局からのＲＦ信号を受信し、バンドパスフィルタを用いて希望波以外の不要波を抑圧してから、復調等の受信処理を行なう。
以上が、移動通信システムにおける下り方向のＲＦ信号の送受信処理の説明であるが、同様に、上り方向のＲＦ信号の送受信処理も行われる。
即ち、各移動局は、所定の周波数（例えば、基地局によって割当てられた周波数）のＲＦ信号をバンドパスフィルタにより、不要波を抑制してから基地局に対して送信する。

そして、基地局は、アンテナ，送受信共用器を介して、各移動局から送信されたＲＦ信号を受信し、同様にバンドパスフィルタにより希望波以外の不要波を抑圧してから、受信ＲＦ信号を復調し、復調した各移動局からのデータ信号を多重化してネットワーク側に出力する。
このように、基地局、移動局は、無線信号を媒介として、データの送受信を行なうので、不要波の抑圧を行なうためのフィルタを備えている。フィルタとしては、一般的には誘電体フィルタがよく用いられる。

一般に、誘電体フィルタは、誘電体を備えた共振器（共振素子）を有し、複数の共振器がそれぞれ特定の周波数（共振周波数）について共振することによって、特定の周波数を通過させることにより不要波を抑圧したＲＦ信号を出力するようになっている。
誘電体フィルタが用いられる理由は、ＲＦ回路に実装したときのＲＦ信号の電力挿入損失が小さいからでもある。尚、基地局側のバンドパスフィルタとして利用される場合等においては、誘電体フィルタの外部ケース（筐体）の寸法は、利用する周波数帯によっても若干異なるが、約１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度である。

図７（ａ）は従来の誘電体フィルタの側面図である。この図７（ａ）に示す誘電体フィルタ５０は、入力用コネクタ３０ａ、出力用コネクタ３０ｂを備え、複数の誘電体３２が金属製ケース５１に覆われて構成されている。そして、各誘電体３２の間には、それぞれケース５１と一体成形された仕切り壁５２が設けられている。仕切り壁５２は、各誘電体間を完全に遮蔽するのではなく、所定の切り欠き（切り欠き部）が設けられており、各誘電体を収納する空間を空間的に結合している。そして、各誘電体３２は、ケース５１の底面６０ａに形成された支持台３１の上にそれぞれ固定され、各誘電体の上方である、ケース５１の天井面６０ｂには、共振周波数の調整用のネジ（以下、調整ネジと称する。）３３が設けられている。

この図７（ａ）に示す誘電体フィルタ５０を例えば基地局の送信系のバンドパスフィルタとして利用する場合には、入力端のコネクタ３０ａからは、移動局向けの送信用ＲＦ信号が入力され、入力されたＲＦ信号は、誘電体で構成される各共振器を伝搬してゆき、出力端のコネクタ３０ｂに到達し、コネクタ３０ｂから、移動局へ送信すべくアンテナ側に出力される。尚、誘電体３２間に設けられた仕切り壁５２により形成された切り欠き３４の面積が大きいと進行磁界の量が増加し、また、切り欠き３４の面積が小さいと進行磁界の量が減少するため、切り欠き３４の面積を所望の結合量を確保するような面積にすることで、各共振器間の結合量を調整することができる。しかし、仕切り壁５２は、ケース５１と一体成形されるため、一度形成した切り欠き３４の面積を後に変更することは困難であり、結合量を微調整する際には、切り欠き３４において、磁界に直交するように図７（ｂ）のように、結合調整ネジ１０５を挿入し、挿入量を微調整することが一般的である。

また、図７（ｂ）は誘電体フィルタ５０の上面図である。この誘電体３２は、例えばＴＥ０１δモードで共振動作するものであって直径ｄの円柱型である。ここで、ケース５１の寸法は、誘電体フィルタ５０の通過損失を決定するＱ値に応じて（Ｑ値がどの程度必要であるかに応じて）決定され、通常、誘電体３２の寸法に対して２倍以上の寸法に設計される。例えばＴＥ０１δモードで用いられる場合、ケース５１の幅（磁界に直交する辺）Ｌ_１および長さ（磁界の進行方向の辺）Ｌ_２は、それぞれ、誘電体３２の直径ｄの約２倍にされ、ケース５１の高さは誘電体３２の厚みの約３倍にされる。すなわち、ほぼ、Ｌ_２＝Ｌ_１＝２・ｄの関係が満たされるようになっている（・は乗算を表す。）。

このように、誘電体フィルタ５０の寸法は、誘電体３２の寸法に応じて大きくなる。
また、図７（ｃ）は切り欠き３４の断面図（矢視図：筐体のみ表示）であって、図７（ａ）に示すＤ_２−Ｄ_２′の部分が表示されている。この図７（ｃ）に示す切り欠き３４は、仕切り壁５２の一部を削り取る等の加工によって形成される。そして、切り欠き３４の位置，寸法および形状を設計変更することによって、共振器間の結合量が調整され、システム仕様に合致するフィルタ特性を有する結合度が得られるようになっている。繰り返すが、切り欠き３４が大きい場合は隣接する共振器５０ａ，５０ｂ間の結合度が大きくなり、切り欠き３４が小さい場合は隣接する共振器５０ａ，５０ｂ間の結合度は小さくなる。

そして、更に結合量を調整するためには、結合調整ネジ１０５をケース５１の内部に挿入（通常、挿入端がケース５１に接触しないように挿入する）させることによって、結合度を強くし、また、結合調整ネジ１０５を抜くことによって、結合度を弱くすることができる。
もちろん、誘電体フィルタの中心周波数を調整するには、（周波数）調整ネジ３３をケース５１の内部に挿入させることによって、フィルタの中心周波数を高くし、調整ネジ３３を抜くことによって、中心周波数を低くすることができる。

以上が、誘電体フィルタの一般的な構成であるが、共通の外部導体の内部に複数個のＴＥ０１δモード誘電体共振素子を縱続接続させたバンドパスフィルタも提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載のバンドパスフィルタは、外部導体の側壁に接する縁部から中心方向への範囲に段間結合孔が設けられ、段間結合係数調整素子の管内挿入長を変えることによって段間結合係数を大幅に変化させている。

さらに、外部導体と結合調整板との間の組立を簡略化したバンドパスフィルタも提案されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２記載のバンドパスフィルタは、外部導体と結合調整板との間の組立を簡略化したものである。
特開平０８−０６５００６号公報 特開２０００−１１４８０９号公報

しかしながら、フィルタ特性を調整するために、共振器間の結合を弱める必要が生じても、誘電体フィルタ５０内部の共振器間の結合は、結合調整に用いる調整ネジ１０５によって結合が強くなる方向（結合量の最小値は、結合調整ネジ１０５を挿入しないことであり、それ以下の結合量を得ることはできない）にしか調整できない。もちろん、切り欠き３４を狭くすれば、結合量を小さくできるが、一度削ってしまうと元に戻せないため、ケース５１全体の加工から再度行なわなければならないこととなる。

仕切り壁５２が無い場合には、予め、誘電体３２の間隔を必要以上に広くしておき、隣接する共振器の結合量を減少させる方向に調整して、所望の通過帯域を得ることが行われる。この場合、隣接する共振器の間隔がケース５１のＬ_２寸法よりも必要以上に大きくなる事が多く、誘電体フィルタ５０の全長が大きくなり、小型化を疎外することとなる。
また、例えば図７（ａ）に示すフィルタのケース５１に切り欠き３４を形成するためには、誘電体間を完全に遮断する仕切り壁５２を設けてから仕切り壁５２を削る必要があり、フィルタを製造するための工程を短縮することの疎外要因となっている。

また、製造の観点からは、フィルタ特性を厳密に調整するためには、切り欠き３４の寸法が固定（ＦＩＸ）できるまでは、追加工等によるカットアンドトライが必要となり、分解および再メッキ等の手間がかかる。特に、移動通信システムにおける基地局のバンドパスフィルタとして適用する場合には、特定チャネルの近傍の周波数成分は、大きな減衰量を要求される場合が多い。従って、共振器の段数を多くしてＲＦ信号の減衰量を大きくする必要があり、誘電体フィルタが大型とならざるをえずこの問題は顕著である。一方、装置の内部に共用器等を収める必要があるので、従来の構成よりも一層小型な誘電体フィルタが要求されている。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、結合量を小さくする方向の調整が容易な誘電体フィルタ、従来に対して小型化可能な誘電体フィルタを提供することを目的とする。

（１）このため、この誘電体フィルタは、送信信号用の第１の誘電体フィルタと、受信信号用の第２の誘電体フィルタが仕切り壁をはさんで並行して設けられた誘電体フィルタにおいて、前記第１の誘電体フィルタを収納する第１の導電性ケースと、該第１の導電性ケースと電気的に接続されている仕切り壁との間を電気的に接続するように、該第１の導電性ケースに収納された共振素子間に挿入されることで短絡を形成する棒状の導電性の第１短絡部材と、前記第２の誘電体フィルタを収納する第２の導電性ケースと、該第２の導電性ケースと電気的に接続されている仕切り壁との間を電気的に接続するように、該第２の導電性ケースに収納された共振素子間に挿入されることで短絡を形成する棒状の導電性の第２短絡部材と、を備え、該第１短絡部材と、該第２短絡部材とは、前記仕切り壁において、それぞれ該第１の導電性ケース側の側面と該第２の導電性ケース側の側面とに、互いに高さの異なる位置に設けられた非貫通孔に挿入されることにより、異なる高さの位置に配置されるとともに、突出規制されて取り付けられたことを要件としている。

従って、このようにすれば、例えば金属棒が磁界の進行方向と直交するときは磁界の通過が妨げられ、また、磁界の進行方向と金属棒とが生成する角度を変動させることにより、磁界の通過量を調整できる。

（２）また、この誘電体フィルタは、底面の半径がＲの略円柱状の第１空間、第２空間同士を底面の中心間の距離が、Ｒより長く、２Ｒより短くなるように並列配置した場合に該第１空間と該第２空間の結合により形成される空間の、該第１空間側に配置された第１誘電体と、該第２空間側に配置された第２誘電体と、この空間を覆う導電性ケースとを備え、該第１空間と該第２空間とが重なる空間部分を通るように、該第１誘電体、該第２誘電体間に挿入され、前記ケースと電気的に接続することで、短絡を形成する棒状の導電性の短絡部材が取り付けられた、ことを要件としている。

従って、このようにすれば、隣接する共振器間の一部が両共振器間でオーバーラップし、ケースを小型化できる。そして、複数の共振素子は、縦列的に設けられて構成されてもよく、このようにすれば、共振器間の結合状態を変更でき、通過帯域幅の異なる複数の誘電体フィルタを一体形成できる。

（Ａ）本発明の第１実施形態の説明
図１は本発明に係る誘電体フィルタを移動通信システムに適用する場合の例を示すための図であり、第１実施形態に係る移動体通信システム１００の概略的な構成図である。この図１に示すシステム１００は、移動局４０が、無線区間を介して移動網、インターネット等のネットワーク４１と通信可能なものであって、ネットワーク４１と基地局２０と複数の移動局４０とをそなえて構成されている。

本発明の誘電体フィルタは図１に示す基地局２０のＲＦ回路２７に設けられている。
ここで、ネットワーク４１は、各移動局４０からの情報を受信したり、逆に、各移動局に向けて送信するための音声、データ等を基地局２０側に送信するものである。また、各移動局４０は、例えば携帯電話，携帯端末であって、基地局２０のセル内において、基地局２０と無線通信を行なうことにより、他の通信装置との間で通信を行なうことができる。

また、基地局２０は、ネットワーク４１側からの音声、データ等の情報を移動局４０に対して送信し、移動局４０からの音声、データ等の情報をネットワーク４１側に送信する無線送受信装置であって、ネットワーク４１と無線区間との間の各データのフォーマットを変換するための処理を行なうインターフェース部（Ｉ／Ｆ［Interface］部）２９と、インターフェース部２９にてフォーマット処理された送信データのベースバンド処理とＲＦ回路２７にて復調処理された受信データのベースバンド処理とを行なうベースバンド処理部２８と、ベースバンド処理部２８にてベースバンド処理された送信データをＲＦ信号に周波数変換して出力し、また、ＲＦ信号を受信し周波数変換を施してから、復調処理した受信データをベースバンド処理部２８に出力するＲＦ回路２７とをそなえて構成されている。

次に、ＲＦ回路２７について詳述する。
図１に示すＲＦ回路２７は、アンテナ２１と、アンテナ共用器（デュプレクサ）２２と、低雑音増幅器（ＬＮＡ［Low Noise Amplifier］）２６ｂと、受信部（ＲＸ）２５ｂと、送信電力増幅器（ＰＡ［Power Amplifier］）２６ａと、送信部（ＴＸ）２５ａとをそなえて構成されている。ここで、アンテナ２１は送信および受信の双方で共用して用いられる送受信共用アンテナである。

デュプレクサ２２は、３端子を有し各端子はそれぞれアンテナ２１，送信電力増幅器２６ａおよび低雑音増幅器２６ｂに接続されている。そして、送信電力増幅器２６ａからの送信信号は、送信用バンドパスフィルタ２３により不要波を抑制して、所望の周波数の信号を出力するように帯域制限し、帯域制限後の信号をアンテナ側の端子を介してアンテナに出力する。一方、アンテナ側の端子から入力された受信信号は、受信用バンドパスフィルタ２４によって、不要波を抑制して受信希望波を通過させて、所望の周波数帯の信号を低雑音増幅器２６ｂ側の端子から出力する。

低雑音増幅器２６ｂは、デュプレクサ２２からのＲＦ信号を復調および復号処理するために必要な大きさに増幅するものである。また、受信部２５ｂは、低雑音増幅器２６ｂから出力された増幅後のＲＦ信号について、ダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号を復調して出力するものである。ベースバンド処理部２８は受信部２５ｂにて復調して出力された受信データについてベースバンド処理するものである。このベースバンド処理された受信データは、インターフェース部２９にてフォーマット変換されて、ネットワーク４１側に出力される。

次に、送信部２５ａは、ベースバンド処理部２８から入力された送信データに基づいて、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等により変調し、変調した送信信号を出力するものである。また、送信電力増幅器２６ａは、送信部２５ａからの送信信号を増幅して、所定の電力のＲＦ信号を出力するものである。
これにより、送信系統の信号は、ＲＦ回路２７を介して出力され所望の帯域を有するＲＦ信号として無線区間（無線アクセス区間）に出力されるようになっている。なお、具体的な送信周波数および周波数帯域は、例えば８００ＭＨｚ（メガヘルツ）〜２ＧＨｚ（ギガヘルツ）等が挙げられる。

次に、デュプレクサ２２において用いられる（送信、受信用）バンドパスフィルタ２３、２４としての誘電体フィルタの構造について詳しく説明する。
尚、図１の構成では、３端子のデュプレクサについて記載し、説明したが、簡単のため、まずは、１入力１出力のタイプの単純なバンドパスフィルタ（誘電体フィルタ）について説明することとする。

図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係る誘電体フィルタの側面図であり、図２（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る誘電体フィルタの上面図である。
誘電体フィルタ１は、入力用コネクタ３０ａ、出力用コネクタ３０ｂを備えている。これらのコネクタとしては、汎用のＳＭＡ（Sub Miniature type A）コネクタ等を用いることができる。また、誘電体フィルタは、電磁波を閉じ込めるための直方体の形状をしたケース５１（従来技術のように、仕切り壁５２は設けていない）の中に複数の誘電体３２を収納している。

尚、ケース５１は、少なくとも内壁が導電性を持つケース（例えば、全体が金属製のケース、全体は金属製とは限らないが、その内壁又は内外壁を銀メッキ、金メッキ等によりメタライズしたケース等）を用いることとする。このような内壁が導電性を持つケース５１を導電性ケース５１と称することとする。以下、ケース５１は、内外壁が一体的にメタライズされた導電性ケースについて説明する。

誘電体３２は、導電性ケース５１の底面５１ｂに形成された支持台３１の上に固定されており、各誘電体の上方に位置するケース５１の天井面５１ａには貫通孔が設けられており、溝山を有するスクリューネジ等の周波数調整用のネジ（以下、周波数調整ネジと称する。）３３の挿入固定が可能となっている。尚、支持台３１は、いずれも、例えばセラミックスのような絶縁材料からなる。各支持台３１の配置間隔は、帯域幅初期設定値に応じて適切な間隔に調整されている。

この図２（ａ）に示す誘電体フィルタ５０を例えば基地局の送信系のバンドパスフィルタとして利用する場合には、入力端のコネクタ３０ａからは、移動局向けの送信用ＲＦ信号が入力され、入力されたＲＦ信号は、誘電体３２を介して伝搬し、不要波が抑圧された後の送信信号が、出力端のコネクタ３０ｂに到達し、移動局へ送信すべくアンテナに送られることとなる。

本発明においては、図２（ａ）に示す貫通孔９（各誘電体の間に縦に２つ設けている）に、金属製部材としての金属棒８を挿入することで結合量を調整することとなる。金属棒８と導電性ケース５１との接続関係は、図２（ｂ）を参照することにより、更に明らかとなるが、導電性ケース５１の両側面に対向するように形成された貫通孔９に挿入され、両端部分が、固定ネジ１０６により導電性ケース５１に固定されることで導電性ケース５１と導通（ショート）がとれており、導電性ケース５１を含めて閉ループが形成される。図２（ｂ）では、少なくとも導電性ケース５１の外壁面で金属棒８との導通が確実にとれていることが明らかであるが、金属棒８の寸法に導電性ケース５１の壁面に設ける孔の寸法をあわせること等により、導電性ケース５１の内壁面との導通性を高めることもできる。図９（ａ），図９（ｂ）はいずれも本発明の第１実施形態に係る金属棒８と導電性ケース５１との接触部分を説明するための図である。

尚、好ましくは、導電性ケース５１の内壁面で金属棒８との導通を確実なものとするために、金属棒８の先端を図９（ｂ）のごとく、凸状（凸状部７３）として、導電性ケース５１の一方の側面の貫通孔から挿入する。ここで、ネジ穴部を本体によりも細くしておく。すると、その金属棒８の先端が対向して設けられた他方の側面の孔に挿入固定されるとともに、金属棒８の先端部分の○で囲った部分（Ａ，Ｂと付したところ）が導電性ケース５１の内壁面と確実に面接触することができ、確実な導通をとることができる。金属棒８の他端側については、必要に応じて図９（ｂ）のように、弾性のある金属片７２をケース内壁に半田づけ（「Ｌ」字状の黒い部分参照）等により固定し、金属棒８の挿入によりケース内壁から離れ、復元力により、確実に金属棒８と接触することができる。もちろん、金属棒８を挿入しない場合は、その金属片７２が孔９を塞ぐこととなるので、挿入しない場合においてもケース５１に設けられた金属棒挿入用の孔９が塞がれ、好適である。

このように、金属棒８の両端部分を金属製のケース５１と電気的に接続することで、閉ループを形成することにより、誘電体間の磁界の進行を一部遮蔽することができ、結合量を調整（小さく）することができるのである。
また、図７（ｂ）は誘電体フィルタ５０の上面図である。この誘電体３２は、例えばＴＥ０１δモードで共振動作するものであって直径ｄの円柱型である。ここで、ケース５１の寸法は、誘電体フィルタ５０の通過損失を決定するＱ値に応じて（Ｑ値がどの程度必要であるかに応じて）決定され、通常、誘電体３２の寸法に対して２倍以上の寸法に設計される。例えばＴＥ０１δモードで用いられる場合、ケース５１の幅（磁界に直交する辺）Ｌ_１および長さ（磁界の進行方向の辺）Ｌ_２は、それぞれ、誘電体３２の直径ｄの約２倍にされ、ケース５１の高さは誘電体３２の厚みの約３倍にされる。すなわち、ほぼ、Ｌ_２＝Ｌ_１＝２・ｄの関係が満たされるようになっている（・は乗算を表す。）。

このように、誘電体フィルタ５０の寸法は、誘電体フィルタ３２の寸法に応じて大きくなる。
尚、本発明では、前述したように、導電性の短絡部材（金属製又は表面がメタライズされた部材）としての金属棒８が設けられる点に留意すべきである。図９（ｂ）に示すように、金属棒８は、導電性ケース５１に接する（好ましくは内壁面）ことで導電性ケース５１と導通可能に固定されている。

金属棒８の固定手段としては、金属棒８の両端にネジをきっておき、金属製ナットを挿入する等により、図２（ｂ）のように金属製ケース５１との導通を確保しつつ固定を実現することもできる。これについては、図２（ｃ）を用いて次に説明する。
図２（ｃ）は本発明の第１実施形態に係る誘電体フィルタ１（図２（ａ））のＡ_１−Ａ_１′断面図（矢視図：筐体のみ表示）が示されている。この図２（ｃ）のように、金属棒８は、金属製のナット等の固定手段により確実に導電性ケース５１に固定されており、少なくともケース５１の外壁面で導通がとれている。

尚、共振器１０〜１２間の結合度を強くする場合は金属棒８の本数を２本減らしたり、また、その太さを細くしたりする。結合度を弱くする場合は金属棒８の本数を増やしたり、あるいは、その太さを太くする。
図３（ａ）は本発明の第１実施形態に係る太い金属棒を用いた誘電体フィルタ１の側面図であり、図３（ｂ）はその誘電体フィルタ１の上面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＢ_２−Ｂ_２′の断面図である。この図３（ｂ），図３（ｃ）に各々示す誘電体フィルタ１の金属棒８ａを太くすることにより疎結合となり、共振器１０〜１２の間隔を狭くでき、Ｌ_２＜Ｌ_１＝２×ｄとすることもできる。

このように、従来の仕切り板の切り欠きを調整するよりも容易に結合量を調整（特に小さく）することができることがわかる。
尚、各金属棒８は、磁界の進行方向と直交するように設けられている点に留意を要する。ここで、直交とは、金属棒８の長手方向と磁界の進行方向とが直交又はほぼ直交していることを意味する。この金属棒８が磁界の進行方向と直交するため、効率的に磁界の通過が妨げられ、また、磁界の進行方向と金属棒８とがなす角度を変えることで、磁界の通過量を調整することもできる。もちろん、その場合には、ケース５１に設ける孔を金属棒８の挿入角度に自由度を持たせるように大きめにする等の工夫を行なうことが望ましい。

従って、本発明の誘電体フィルタ１は、金属棒８（遮蔽部材）の太さ、配置又は本数を変化させることにより誘電体間の結合をケース５１の外形形成後も容易に調整可能になっている。また、本発明の誘電体フィルタ１によれば、結合度を強くするのみならず、結合度を弱くする調整が可能である。さらに、結合度の強弱を簡素な構成によって実現できる。

尚、金属棒８の挿入用として予めケース５１の側面に設けておいた孔９は、先に説明した金属片７２を用いて塞ぐ方法以外に、導電性のシールを貼り付けて塞ぐこともでき、また、ケース５１内に突出しない程度の短いネジをケース５１の外側から挿入することで不要な孔９による誘電体フィルタの劣化を防止できる。
また、ケース５１は好ましくは、孔９の内壁面、金属棒８（特に挿入端）をメタライズすることが好ましい。これにより、ケース５１の内壁面近傍で金属棒８がケース５１に接触して、導電性ケース５１と金属棒８との導通が確実にとれるため、外壁面で金属棒８とケース５１が接続される構成に比べて、電流が流れる距離が長くなることを抑えることができる。更には、損失の増大を防ぎ、金属棒８と孔間に隙間が生じる事で特性が不安定になったりすることを防ぐこともできる。なお、メッキするのは処理によって導電性が改善され、素材に導電性の悪い材料を使う事が出来るからである。特にケース５１の材料として比重の小さいアルミニウムを用いる場合は、銀メッキを少なくともケース内壁を含め全体的に施すことにより、導電性ケース５１として利用することができる。

なお、貫通させる金属棒８の本数、太さ、および穴９の位置はともに、例えば通過させるＲＦ信号の通過帯域幅に応じて変更可能である。金属棒８の断面の形状は、円形，楕円形，四角形，四角形以外の多角形等を用いることができる。
尚、第２実施形態で詳細に説明するが、これらに加えて、共振器１０〜１２間に仕切り壁５２を図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように形成し、切り欠き３４を挟む仕切り壁５２間をまたぐように金属棒８を通し、同様に、導電性ケース５１に端部を電気的、物理的に接続することもできる。

なお、金属棒８の変形例として、金属板を用いることもできる。
図４（ａ）は本発明の第１実施形態の変形例に係る金属板の左側面図（および右側面図）である。この図４（ａ）に示す金属板８ａは、長さ寸法Ｌ_１，幅寸法Ｍ_１および厚み寸法Ｍ_２を有し、かつ、両端面の中央部に開口部を有し金属板８ａの長手方向と平行するように設けられた円柱状の空洞部８ｂが形成されている。尚、図では、空洞部８ｂは貫通孔により形成しているが、ネジなどの部材をケース５１の穴９から挿入して、この金属板８ａを固定できればよいので、両側面に、ある程度の深さをもった孔を設けるだけでもよい。

また、金属板８ａの外観は例えば図４（ｂ）に示す平面図（底面図も同様），図４（ｃ）に示す正面図（背面図も同様）に各々示す形状を呈する。図４（ｄ）は本発明の第１実施形態の変形例に係る金属板８ａの斜視図であり、この図４（ｄ）に示す８ｂが、ケース５１の左右側面５１ａに形成された穴９と対向するように配置され金属板８ａが８ｂを中心にして底面６０ａに対して所望の回転角（傾斜角）になるように、８ｂの両端がともに穴９から挿入された金属製の固定ネジ１０６により脱着可能に固定（もちろん、導電性ケース５１と金属板８ａはケース内壁（ケース外壁）で電気的に接続されている）されるようになっている。尚、金属板８ａ（遮蔽部材）は、磁界の進行方向と直交するように設けられる。

これにより、金属板８ａにより閉ループが形成され、磁界の進行を一部妨げることができ、結合量を小さくすることができる。更に、金属板８ａの平面（板面）に対する角度を変更することにより、磁界の進行を妨げる程度が調整可能であり、一の金属板８ａであっても、その取り付け角度の調整により、所望の通過帯域幅とするように調整することができる。

更に、本発明の誘電体フィルタ１における金属板８ａの長さ，幅および厚みは種々変更可能であり、金属板８ａ（遮蔽部材）の大きさ，位置又は個数を変化させることにより結合量を調整可能になっている。そして、固定ネジ１０６等をはずして、寸法が異なる別個の金属板８ａを付け替えることもでき、システム仕様に応じて通過帯域幅を容易に変更できる。

なお、金属棒８は同様に、図７（ａ）のように仕切り壁５２を設け、切り欠き３４を挟む仕切り壁５２間をまたぐように金属板８ａを通し、同様に、導電性ケース５１に端部を接続することもできる。金属板８ａの材料についても例えば線膨張係数等に基づいて材料を選択できる。また、金属棒８および金属板８ａの外形の一部に、突出部又はへこみ等の特殊な形状を加工したものを用いることで、更に結合量を微調整することもできる。

尚、各誘電体３２の配置位置については、図２（ｂ）に示す３個の誘電体３２のように、ある間隔Ｌで縦列的に設けられて構成されている。この間隔Ｌは、結合度の計算，試作等により種々の間隔に決定され、誘電体の個数が多い場合は共振器間隔が一定にならない場合がある。なお、各共振器１０〜１２は、例えば図６に示すように、縦横の各方向に複数段に配置されてもよい。

以上のように、本発明の構成では、隣接する共振器１０，１１（又は１１，１２）間の境界位置に、金属棒８（１本、２本またはそれ以上）、金属板８ａ等の短絡部材が設けられ、導電性ケース５１の両側面５１ｃと電気的に接続されることで、閉ループを形成し、いわゆる、短絡（ショート）させるようにする。短絡部材は、必要に応じて固定ネジ１０６によって固定される。金属棒８は、磁界の進行方向に直交するように挿入され、誘導性ポスト（金属ポスト）として動作するので隣接共振器１０，１１（又は１１，１２）間における磁界の結合を妨げる。この結果、各共振器１０〜１２の距離を離間させずとも共振器１０〜１２間に壁を設けた誘電体フィルタと等価な特性が得られる。これにより、共振器間隔を従来の共振器間隔よりも狭くできる。

金属棒８の太さ，位置又は本数等を変更することによって、結合量の調整を行なう。また、通過帯域幅を調整する場合は、いったん、固定ネジ１０６をはずして、例えば太さの異なる別個の金属棒８に交換することにより、所望の特性を容易に実現できる。このように、太さ等が異なる金属棒８を数種類用意し、適宜交換することによって、ケース５１に追加工等を加えずに適切な帯域幅を設定することができる。

（Ｂ）本発明の第２実施形態の説明
第２実施形態においては、外観が円柱形状の導電性ケース５１を用いた誘電体フィルタについて説明する。第２実施形態においても金属棒８の両端部を導電性ケース５１の側面（特に内壁面）に電気的に接続することによって疎結合にすることができる。
図５（ａ）は誘電体をそれぞれ略円柱状の空間に配置する場合の従来の誘電体フィルタの上面図であり、また、図５（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る誘電体をそれぞれ略円柱状の空間に配置する場合の誘電体フィルタの上面図である。

これらの図５（ａ），図５（ｂ）に示すもので上述したものと同一符号を有するものはそれらと同一のものを表す。尚、導電性ケース５１自体の外観形状は、前述のように直方体又は、円柱状等とすることができる。以下、ケース５１の外観を直方体形状とする場合について説明する。尚、実施形態１において、仕切り壁５２と金属棒８を双方用いる場合の例を示してもいる。

図５（ａ）のように、従来の誘電体フィルタは、入力コネクタ３０ａ、出力コネクタ３０ｂを備え、誘電体の直径ｄの２倍の直径Ｄ（即ちＤ＝２×ｄ）を有する、略円柱状部分のそれぞれが、誘電体３２を収納している。そして、この略円柱状部分の間は、例えば図７（ｃ）のように、導電性ケース５１に一体形成された、仕切り壁５２の切り欠き３４を通じて空間的に結合されている。

しかし、この従来の誘電体フィルタによっては、誘電体フィルタの横方向の幅を抑えることは難しい。
そこで、本発明では、図５（ｂ）に示すように、誘電体を収納する円柱状部分を互いに近接させ、仕切り壁５２の部分の幅を狭くし、金属棒８を対向する仕切り壁５２間を渡るように、導電性ケース５１の側面（特に内壁面）と電気的に接続しつつ、導電性ケース側面に固定する。

尚、仕切り壁５２の対向する間の幅Ｌは、仕切り壁５２を直径Ｄより狭く、誘電体間の幅は、最低限、誘電体と金属棒８との間に間隔が形成できるようにすることが望ましい。
図５（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る誘電体フィルタの仕切り壁５２の加工方法について説明するための図（誘電体が２つの場合）である。この図５（ｃ）に示すように、誘電体を収納する略円柱状の空間同士を近接させてなる形状（上面から見て弓形）を形成するように、ケース５１の内部に対して削りだす加工処理を施す。また、符号７０を付した部分の壁が、直方体のケースと比較して残り、この壁が残った分だけ疎結合となり、金属棒８を細くすることができる。

これにより、誘電体が仕切り壁５２間を渡るように設けることとなる金属棒８と接触しない程度に隣の誘電体と近接することにより、誘電体フィルタ全体としての小型化が図れるとともに、残存する仕切り壁５２によって疎結合となり、金属棒８を細くすることができる。すなわち、誘電体を収納する略円筒状部分の一部がオーバーラップするように、ケース５１を加工されて残存する部分を仕切り壁５２として利用することで、金属棒８の小型化が図られるのである。

このように、本発明の第２実施形態に係る誘電体フィルタ１は、誘電体フィルタの小型化のために、誘電体同士を接触させることなく、誘電体を収納する円柱状の空間部分を近接させた場合にも形成される仕切り壁５２（円柱の底面の直径よりも短い対向間隔を有する）を利用し、かつ、その仕切り壁５２間を渡るように金属棒８を配置し、その端部を導電性ケース５１と電気的に接続したので、仕切り壁５２を設けない場合よりも、金属棒８の太さを細く、又、金属棒８の本数を少なくしてもなお、結合量を小さく抑えることができる。従って、誘電体フィルタの小型化及び金属棒８の小型化を図ることができる。

（Ｃ）本発明の第３実施形態の説明
第３実施形態においては、デュプレクサとして使用する場合の誘電体フィルタについて説明する。
図８（ａ）にデュプレクサとして使用する場合の誘電体フィルタの上面から見た場合の構成を示す。この図８（ａ）に示す符号８１は、送信信号の入力用コネクタ、８２は、受信信号の出力用コネクタ、８３は、アンテナ（ＡＮＴ）との接続用コネクタを示す。

そして、８４は、送信信号を誘電体３２に結合させるための結合用プローブであり、８５は、複数の誘電体３２を介することにより、不要波の抑圧された送信信号をアンテナ側の出力端子８５に結合するための結合用プローブである。また、８６は、アンテナからの受信信号を誘電体３２に結合するための結合用プローブであり、８７は、送信系同様、不要波を抑圧した後の信号を出力コネクタ８２に出力するための結合用プローブである。

また、本発明では、図８（ａ）のように、金属棒８が、各誘電体の間を区切るように設けられている。尚、金属棒８は、送信系の誘電体と、受信系の誘電体とを仕切る送受信仕切り壁１０８（例えば、送信系、受信系のケース５１部分と一体的に表面がメタライズされた導電性の仕切り壁）と導電性のケース５１の側壁とを電気的に接続するように設けられており、図では、送信系、受信系のそれぞれについて設けられている。

尚、金属棒８の固定方法は種々考えられるが、例えば、図８（ｂ）のように、金属棒８の端部にネジ挿入用のネジ穴を切っておき、金属製ナット１０７をネジ穴にあわせてねじこみ、金属製ケース５１に接触するまで挿入することで、金属棒８をケース５１の外壁に固定することが考えられる。もちろん、金属棒８をケース５１に対して電気的に接続し、かつ、物理的にケース５１に固定する他の固定手段を採用することもできる。

例えば、仕切り壁１０８の送信系側の側面と、受信系側の側面に孔（非貫通孔）を必要数設け、その孔にネジ受け用の溝を形成しておく（ネジ受けは、金属棒８の先端のネジ部分挿入時にケース５１と導通がとれるように、金属メッキ処理を施すかまたは、金属製としておく）。そして、先端にネジが切ってある金属棒８をケース５１の外側面から、側壁に形成された貫通孔に挿入し、ネジの先端が仕切り壁１０８のネジ受けに挿入固定されるようにする。好ましくは、金属棒８の後端は、金属製ネジ頭を設けておき、挿入固定時に導電性ケース５１の側壁と電気的な接続を完全なものとするようにする。

これにより、送信系の誘電体間に設ける、金属棒８の先端が受信系の誘電体間にその一部が挿入されることを防ぐことができる。仕切り壁１０８に貫通孔が設けられている場合には、挿入固定時に金属棒８の先端が、仕切り壁１０８から突出し、他系の誘電体間に挿入されない程度の長さに調整しておく。
以上のように、デュプレクサとして使用する場合にあっても、送信系、受信系のそれぞれのバンドパスフィルタについて結合量を調整することができることとなる。

また、図８（ｂ）は本発明の第３実施形態に係る金属棒８の取り付け位置を説明するための図であり、デュプレクサとして使用する場合の図８（ａ）に示す誘電体フィルタ１のＡ−Ａ′断面図（矢視図）を表示したものである。
図８（ａ）に示したように、送信、受信で通過させる周波数が微妙に相違するものであっても、送受信間で誘電体の配置は概略同じであり、金属棒８を設ける位置も近接している。従って、本発明では、図８（ｂ）に示すように、ケース５１に対して金属棒８を取り付ける位置を、送信系、受信系でそれぞれ異なる高さ位置とすることで、送信系、受信系のそれぞれで異なる種類の金属棒８を使用できるようにしている。従って、送信系、受信系のそれぞれについて、金属棒８の固定用の孔は、それぞれ高さを異ならせて形成している。

もちろん、送信系、受信系で共通の金属棒８を用いることもあるため、そのために、送信系、受信系のそれぞれについて、金属棒８の固定用の孔を同じ高さとし、特に、仕切り壁１０８における固定用孔は貫通孔とすることにより、１本の金属棒８で送信系、受信系の双方の誘電体フィルタの結合量を調整することもできる。
もちろん、図８（ｂ）のように、更に、結合量を大きくするための、結合量調整ネジ１０５を更に挿入（仕切り壁１０８とは非接触）することもできることに留意すべきである。

（Ｄ）その他
本発明は上述した実施態様及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
上記の図２（ｂ），図３（ｂ），図５（ｂ）および図６にそれぞれ示す誘電体３２は、縦列的に設けられているが、各誘電体３２の中心線（点線で表した仮想線）は曲線状又は屈曲部等でもよい。

以上詳述したように、本発明の誘電体フィルタによれば、ケース加工が単純化され、誘電体フィルタの生産効率が向上する。
また、例えば金属棒のような取り付ける導電性の部材の太さ、位置、本数又は個数を調整することによって、所望の通過帯域特性を実現でき、移動体通信システムの仕様の変更又は異なる移動体通信システムの仕様等に応じて容易に対応可能となる。

さらに、本発明の誘電体フィルタによれば、共振器どうしが疎結合になるように設定できるので、共振器間隔を狭くすることができ、誘電体フィルタの小型化が実現でき、誘電体フィルタを実装したＲＦ回路および基地局の大きさの小型化を促進できる。

本発明に係る誘電体フィルタを移動通信システムに適用する場合の例を示す図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係る誘電体フィルタの側面図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る誘電体フィルタの上面図であり、（ｃ）は本発明の第１実施形態に係る誘電体フィルタの断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係る太い金属棒を用いた誘電体フィルタの側面図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る太い金属棒を用いた誘電体フィルタの上面図であり、（ｃ）は本発明の第１実施形態に係る太い金属棒を用いた誘電体フィルタの断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態の変形例に係る金属板の左側面図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例に係る金属板の平面図であり、（ｃ）は本発明の第１実施形態の変形例に係る金属板の正面図であり、（ｄ）は本発明の第１実施形態の変形例に係る金属板の斜視図である。 （ａ）は従来の誘電体フィルタの上面図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る誘電体フィルタの上面図であり、（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る誘電体フィルタの仕切り壁の加工方法について説明するための図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る誘電体の配置例を示す図である。 （ａ）は従来の誘電体フィルタの側面図であり、（ｂ）は誘電体フィルタの上面図であり、（ｃ）は切り欠きの断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る誘電体フィルタの上面図であり、（ｂ）は本発明の第３実施形態に係る金属棒の取り付け位置を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）はいずれもは本発明の第１実施形態に係る金属棒と導電性ケースとの接触部分を説明するための図である。

Claims (2)

1. 送信信号用の第１の誘電体フィルタと、受信信号用の第２の誘電体フィルタが仕切り壁をはさんで並行して設けられた誘電体フィルタにおいて、
   前記第１の誘電体フィルタを収納する第１の導電性ケースと、該第１の導電性ケースと電気的に接続されている仕切り壁との間を電気的に接続するように、該第１の導電性ケースに収納された共振素子間に挿入されることで短絡を形成する棒状の導電性の第１短絡部材と、
   前記第２の誘電体フィルタを収納する第２の導電性ケースと、該第２の導電性ケースと電気的に接続されている仕切り壁との間を電気的に接続するように、該第２の導電性ケースに収納された共振素子間に挿入されることで短絡を形成する棒状の導電性の第２短絡部材と、
   を備え、該第１短絡部材と、該第２短絡部材とは、前記仕切り壁において、それぞれ該第１の導電性ケース側の側面と該第２の導電性ケース側の側面とに、互いに高さの異なる位置に設けられた非貫通孔に挿入されることにより、異なる高さの位置に配置されるとともに、突出規制されて取り付けられたことを特徴とする誘電体フィルタ。
2. 底面の半径がＲの略円柱状の第１空間、第２空間同士を底面の中心間の距離が、Ｒより長く、２Ｒより短くなるように並列配置した場合に該第１空間と該第２空間の結合により形成される空間の、該第１空間側に配置された第１誘電体と、該第２空間側に配置された第２誘電体と、この空間を覆う導電性ケースとを備え、
   該第１空間と該第２空間とが重なる空間部分を通るように、該第１誘電体、該第２誘電体間に挿入され、前記ケースと電気的に接続することで、短絡を形成する棒状の導電性の短絡部材が取り付けられた、
   ことを特徴とする誘電体フィルタ。

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