JP4272082B2 - 平衡入出力型誘電体フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、誘電体フィルタの回路構成および構造に係るもので、特に不平衡−平衡変換が可能な平衡入出力型誘電体フィルタに関するものである。

１／４波長誘電体フィルタは移動体通信機器のフィルタ、デユプレクサ等に用いられるが、基本的な構造は不平衡入力−不平衡出力となっている。図12、図13はそのような誘電体フィルタの入出力の回路構成を示すものである。図12は１／４波長誘電体共振器を容量結合してフィルタを構成し、入出力は誘電体共振器の内導体の中間からタップを引き出したタップ入出力としたものである。図13は入出力を容量結合としたものである。いずれも出力端子OUTとアース間の不平衡出力となる。受信回路においてはバランを用いて不平衡−平衡変換を行い、その出力信号を処理している。そのバランは誘電体フィルタとは別個の素子が必要となるので部品点数が増加し、装置の小型化の上で障害となる。そこで、誘電体フィルタの構成を変えて１／２波長の共振器を付加してその両端から平衡出力を得ることなどが考えられている。しかし、いずれも誘電体フィルタが大型化してしまう問題が生じる。
特開２０００−９１８０８号公報 特開２０００−３４９５０５号公報 特開２００３−１６３５０６号公報 特開２００３−２３４６０３号公報

本発明は、誘電体フィルタを大型化することなく、かつ別個の不平衡−平衡素子を使用することなく、不平衡−平衡変換機能を有する誘電体フィルタを提供するものである。

本発明は、誘電体フィルタの入出力接続構造によって上記の課題を解決するものである。すなわち、１／４波長共振器を複数個結合させてなる誘電体フィルタであり、入出力端の共振器の少なくとも一方において、開放端側の導体が容量を介して第1の端子に接続され、その共振器の導体の中間部が第2の端子と接続されて、上記第1の端子と第2の端子によって平衡入力または平衡出力が得られることに特徴を有するものである。

具体的な構造では、凹溝を具えた誘電体基板と平板の誘電体基板とが接合された誘電体ブロック内に１／４波長誘電体同軸共振器を複数個結合させてなる誘電体フィルタであり、 入出力端の誘電体共振器の少なくとも一方において、開放端側の導体が誘電体基板の接合面に形成された導体膜との間に形成される容量を介して第1の端子に接続され、その誘電体共振器の内導体の中間部が誘電体基板の接合面に形成された導体パターンによって第2の端子と接続されて、上記第1の端子と第2の端子によって平衡入力または平衡出力が得られることに特徴を有するものである。

本発明によれば、入出力端の共振器と端子との接続によって平衡入出力が得られるので、従来の不平衡入出力と組み合わせれば誘電体フィルタのみで不平衡−平衡変換を行うことができる。その変換回路は誘電体ブロック内の導体パターンによって実現できるので、部品点数を減らすことができ、組立ての工数を減少させることもできる。

本発明による誘電体フィルタの構成を回路的に説明する。図14から図18は共振器と端子との接続形態を示す回路図である。図12のタップ方式と図13の容量方式を組み合わせて、図14のように入力側INはタップ入力、出力側は容量出力OUT1とタップ出力OUT2の2つに分けるのが1つの形態である。出力端子OUT2は共振器の電気長１／４λから所定の長さを引いた（１／４λ−α）の位置から引き出される。また、図15は出力は同じ構成で入力側を容量入力としたものである。これらの場合、出力端OUT1とOUT2でアースに対して位相が90°近くずれた出力を得ることができる。

タップ出力端子間に接続する導体線路によってその間の電気長を調整することができる。図14、図15のタップ側の出力に約１／４λ＋αの電気長のストリップライン等を接続して図16、図17の回路構成とすると、出力端OUT1とOUT2との間で位相が180°ずれた出力が得られる。平衡側のインピーダンスの調整は、タップの位置、容量Coutの大きさ、電気長ラインの太さを調整することによって行うことができる。さらに、OUT1とOUT2の振幅が異なる場合の振幅バランスの調整も、タップ位置とCoutの大きさ、電気長ラインの太さで調整可能である。また、図18のように、入力側、出力側の両方とも平衡とすることができる。

以下、具体的な構造について説明する。図１は本発明の実施例を示す斜視図で、組立て前の状態を示す。凹溝の形成された誘電体基板11と平板の誘電体基板12を接合して誘電体ブロックを構成するものである。誘電体基板12の接合面には導体パターン13、15、17をあらかじめ形成しておく。導体パターン13は誘電体基板12の表面を横切っており、組立て後に誘電体同軸共振器の内導体の一部となる。これらの導体パターン13に接続して導体パターン14が形成されているが、これらが対向して共振器間の容量が形成される。導体パターン15は導体パターン13の一つと近接して配置されて出力容量を構成する。また、導体ストリップライン17は相対パターン13の一つと接続されて所定の長さで端面に引き出される。この導体ストリップライン17がタップ出力を構成する。図２は接合されて組み立てられた状態を示すもので、入力端子INと出力端子OUT1、OUT2が表面に形成され、それらは面実装のために１表面まで伸ばされる。

図３は、図１の誘電体基板12の接合面の導体パターンを示す平面図である。導体パターンの位置、長さ、太さ、間隔は誘電体誘電フィルタの特性に応じて決められる。5.9mm×3.4mmで比誘電率が37の誘電体基板に図３に示した寸法の導体パターンを構成したときの特性を図４〜図６に示す。入力端子IN、出力端子OUT1、OUT2をそれぞれ50Ωの不平衡として測定した結果が図４であり、IN−OUT1、IN−OUT2の伝送特性とIN側のリターンロスを表した。図５はそのOUT1とOUT2間の位相差を示した。そして、OUT1とOUT2を平衡端子として測定した結果を図６に示した。

図７、図８は本発明の他の実施例を示す斜視図で、図１、図２に示した例と異なるところは導体ストリップライン77が折り曲げられていることである。それ以外は同じ導体パターンが形成されているが、導体ストリップライン77が折り曲げられているので誘電体基板72の長さを短くできる利点がある。特性面では図６に示したものと同じ特性が得られる。図９に示した導体ストリップライン97を用いると誘電体基板の長さを5mmとすることができる。

本発明は、同軸共振器だけでなくマイクロストリップを用いた誘電体フィルタにも適用でき、図10、図11に示した導体パターンを採用することによって平衡入出力を実現できる。

本発明は、誘電体フィルタとバランを用いる移動体通信機器等の送受信回路に利用すれば、部品点数の削減による小型化、軽量化の面で有利となる。

本発明の実施例を示す組立前の斜視図 本発明の実施例を示す組立後の斜視図 本発明の実施例を示す平面図 本発明の実施例における特性の説明図 本発明の実施例における特性の説明図 本発明の実施例における特性の説明図 本発明の他の実施例を示す組立前の斜視図 本発明の他の実施例を示す組立後の斜視図 本発明の他の実施例を示す平面図 本発明の他の実施例を示す斜視図 本発明の他の実施例を示す斜視図 従来の誘電体フィルタを示す回路図 従来の誘電体フィルタを示す回路図 本発明による誘電体フィルタの回路図 本発明による他の誘電体フィルタの回路図 本発明による他の誘電体フィルタの回路図 本発明による他の誘電体フィルタの回路図 本発明による他の誘電体フィルタの回路図

符号の説明

11、12、72：誘電体基板
13：（共振器用）導体膜
14、15：（容量形成用）導体膜
17、77、97：導体ストリップライン

Claims (4)

1. １／４波長共振器を複数個結合させてなる誘電体フィルタであり、
   入出力端の少なくとも一方の側の共振器が、一端がアースされ、他端が開放された第１の導体を備え、この第１の導体の開放端側が容量を介して第１の端子に接続されると共に、この導体の中間部が第２の導体を介して第２の端子と接続されて、
   第１の導体の開放端と中間部間に第１の電気長部が、第１の導体の中間部とアース端間に第２の電気長部が、第２の導体に第３の電気長部がそれぞれ形成され、
   上記第１の端子と第２の端子によって平衡入力または平衡出力が得られる平衡入出力型誘電体フィルタ。
2. １／４波長誘電体同軸共振器を複数個結合させてなる誘電体フィルタであり、
   入出力端の少なくとも一方の側の誘電体同軸共振器が、一端がアースされ、他端が開放された第１の導体を備え、この第１の導体の開放端側が容量を介して第１の端子に接続されると共に、この導体の中間部が第２の導体を介して第２の端子と接続されて、
   第１の導体の開放端と中間部間に第１の電気長部が、第１の導体の中間部とアース端間に第２の電気長部が、第２の導体に第３の電気長部がそれぞれ形成され、
   上記第１の端子と第２の端子によって平衡入力または平衡出力が得られる平衡入出力型誘電体フィルタ。
3. 凹溝を具えた誘電体基板と平板の誘電体基板とが接合されて誘電体ブロックが形成され、該誘電体ブロックに形成された導体によって、該誘電体ブロック内に１／４波長誘電体同軸共振器が複数個形成され、１／４波長誘電体同軸共振器を複数個結合させてなる誘電体フィルタであり、
   入出力端の少なくとも一方の側の誘電体同軸共振器が、一端がアースされ、他端が開放された内導体を備え、この内導体の開放端側が誘電体基板の接合面に形成された導体膜との間に形成される容量を介して第１の端子に接続されると共に、この内導体の中間部が誘電体基板の接合面に形成された導体パターンによって第２の端子と接続されて、
   内導体の開放端と中間部間に第１の電気長部が、内導体の中間部とアース端間に第２の電気長部が、導体パターンに第３の電気長部がそれぞれ形成され、
   上記第１の端子と第２の端子によって平衡入力または平衡出力が得られる平衡入出力型誘電体フィルタ。
4. 凹溝を具えた誘電体基板と平板の誘電体基板とが接合されて誘電体ブロックが形成され、該誘電体ブロックに形成された導体によって、該誘電体ブロック内に１／４波長誘電体同軸共振器が複数個形成され、１／４波長誘電体同軸共振器を複数個結合させてなる誘電体フィルタであり、
   出力端側の誘電体同軸共振器が、一端がアースされ、他端が開放された内導体を備え、この内導体の開放端側が誘電体基板の接合面に形成された導体膜との間に形成される容量を介して第１の端子に接続されると共に、この内導体の中間部が誘電体基板の接合面に形成された導体パターンによって第２の端子と接続されて、
   内導体の開放端と中間部間に第１の電気長部が、内導体の中間部とアース端間に第２の電気長部が、導体パターンに第３の電気長部がそれぞれ形成され、
   上記第１の端子と第２の端子によって平衡入力または平衡出力が得られる平衡入出力型誘電体フィルタ。

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