JP4773861B2 - Low loss filter and low loss dielectric filter - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体フィルタに関するものであり、特に挿入損失が改善された低損失誘電体フィルタに関するものである。 The present invention relates to a dielectric filter, and more particularly to a low-loss dielectric filter with improved insertion loss.
従来、この種の誘電体フィルタとして、コイルによる誘導結合を利用して隣り合う誘電体共振器を結合させたり、それぞれの共振器から漏れる電磁波を利用して隣り合う誘電体共振器を結合させる多段の誘電体フィルタが知られている。誘電体共振器を互いにコイルで結合させる場合には、コイルのＱ値が他の電気素子のＱ値よりも小さくなり、誘電体フィルタの通過帯域における挿入損失を増加させる原因となる。コイルに起因する挿入損失を低減させるために、コイルを、コイルと等しいインピーダンスを有する誘電体共振器に置き換えた多段の誘電体フィルタ（例えば、特許文献１参照）が知られている。 Conventionally, as this type of dielectric filter, multistages in which adjacent dielectric resonators are coupled using inductive coupling by coils, or adjacent dielectric resonators are coupled using electromagnetic waves leaking from the respective resonators. There are known dielectric filters. When the dielectric resonators are coupled to each other by a coil, the Q value of the coil becomes smaller than the Q value of other electric elements, which causes an increase in insertion loss in the pass band of the dielectric filter. In order to reduce the insertion loss caused by the coil, a multistage dielectric filter in which the coil is replaced with a dielectric resonator having the same impedance as the coil is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献１に示す誘電体フィルタ３００は、図１３に示すように、第１の誘電体共振器３０１、３０２と、第２の誘電体共振器３０３、３０４と、入出力端子３０５、３０６と、を備えており、第２の誘電体共振器３０３、３０４は、第１の誘電体共振器３０１、３０２が電磁気的に互いに結合するよう構成されている。また、入出力端子３０５、３０６と、第１の誘電体共振器３０１、３０２と、第２の誘電体共振器３０３、３０４は、いずれも基板に設置されており、基板上のプリント配線によって互いに接続されている。
しかしながら、特許文献１に示す誘電体フィルタ３００は、誘電体フィルタの段数を増加させるために、増加した段数と等しい数の第２の誘電体共振器を基板に追加しなければならなかった。また、誘電体フィルタの挿入損失を低減するために、誘電体の体積および重量を一律に増加させ、各誘電体共振器の無負荷Ｑを一律に上げていた。しかしながら、誘電体フィルタの体積や重量に制限がある場合には、各誘電体共振器の無負荷Ｑを十分に増加できず、挿入損失の改善ができないという問題があった。 However, in the dielectric filter 300 disclosed in Patent Document 1, in order to increase the number of stages of the dielectric filter, a number of second dielectric resonators equal to the increased number of stages must be added to the substrate. Further, in order to reduce the insertion loss of the dielectric filter, the volume and weight of the dielectric are uniformly increased, and the unloaded Q of each dielectric resonator is uniformly increased. However, when the volume and weight of the dielectric filter are limited, there is a problem that the unloaded Q of each dielectric resonator cannot be increased sufficiently and the insertion loss cannot be improved.
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、体積および重量を大幅に増加させることなく通過帯域における挿入損失の低減化と伝送特性の平坦化を実現することができる誘電体フィルタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and is a dielectric filter capable of realizing a reduction in insertion loss and a flattening of transmission characteristics in the passband without significantly increasing the volume and weight. The purpose is to provide.
本発明の誘電体フィルタは、入力端子と、出力端子と、前記入力端子および前記出力端子の間に配置される複数の誘電体共振器と、を備え、少なくとも１つの誘電体共振器が、第１の無負荷Ｑを有し、残りの誘電体共振器が、前記第１の無負荷Ｑよりも大きい第２の無負荷Ｑを有する誘電体フィルタにおいて、円筒形の複数の空洞をそれぞれ形成する複数の空洞内壁を有する金属性の筐体と、前記空洞内にその空洞内壁からそれぞれ離隔して設置される円筒状の複数の誘電体と、を備え、前記複数の誘電体共振器が、前記誘電体によってそれぞれ構成され、前記複数の空洞は、前記複数の誘電体共振器のＱ値に応じた半径および深さを有し、かつ、挿入損失が劣化しない範囲でそれぞれが最小になるよう形成されており、隣り合う前記誘電体共振器が互いに電磁気的に結合するよう、前記空洞内壁に結合窓が形成されていることを特徴とする。 The dielectric filter of the present invention includes an input terminal, an output terminal, and a plurality of dielectric resonators disposed between the input terminal and the output terminal, wherein at least one dielectric resonator includes In the dielectric filter having one unloaded Q and the remaining dielectric resonator having a second unloaded Q larger than the first unloaded Q, a plurality of cylindrical cavities are respectively formed. A metallic housing having a plurality of cavity inner walls, and a plurality of cylindrical dielectrics installed in the cavity so as to be spaced apart from the cavity inner walls, the plurality of dielectric resonators, Each of the plurality of cavities has a radius and a depth corresponding to a Q value of the plurality of dielectric resonators, and each is formed to be minimum within a range in which the insertion loss does not deteriorate. It is, the dielectric adjacent As the oscillator is electromagnetically coupled to each other, wherein the coupling window to the cavity inner wall is formed.
この構成により、本発明の誘電体フィルタは、少なくとも１つの誘電体共振器の無負荷Ｑを残りの誘電体共振器よりも小さくできるので、すべての誘電体共振器に高い無負荷Ｑを用いる従来の多段誘電体フィルタに比べて重量を低減することができる。また、複数の誘電体共振器を１つの筐体内に形成できるので、誘電体フィルタを小型で軽量にすることができる。また、結合素子を用いずに隣り合う誘電体共振器を結合させることができるので、誘電体フィルタを小型で軽量にすることができる。 With this configuration, the dielectric filter of the present invention can make the unloaded Q of at least one dielectric resonator smaller than the rest of the dielectric resonators, so that a high unloaded Q is used for all dielectric resonators. The weight can be reduced compared to the multistage dielectric filter . In addition, since a plurality of dielectric resonators can be formed in one housing, the dielectric filter can be made small and lightweight. Further, since adjacent dielectric resonators can be coupled without using a coupling element, the dielectric filter can be made small and light.
さらに、本発明の誘電体フィルタは、前記第２の無負荷Ｑは、前記第１の無負荷Ｑのほぼ３倍である構成を有している。 Furthermore, the dielectric filter of the present invention has a configuration in which the second unloaded Q is approximately three times the first unloaded Q.
この構成により、本発明の誘電体フィルタは、通過帯域に対する挿入損失を低減できるとともに、通過帯域内における伝送特性を平坦化することができる。 With this configuration, the dielectric filter of the present invention can reduce the insertion loss with respect to the pass band and can flatten the transmission characteristics in the pass band.
さらに、本発明の誘電体フィルタは、前記複数の誘電体共振器のうち少なくとも２つの誘電体共振器が、隣接する３つの誘電体共振器と互いに電磁気的にそれぞれ結合するよう、前記内壁に結合窓が形成されている構成を有している。 Furthermore, the dielectric filter of the present invention is coupled to the inner wall so that at least two of the plurality of dielectric resonators are electromagnetically coupled to the adjacent three dielectric resonators, respectively. It has the structure in which the window is formed.
この構成により、本発明の誘電体フィルタの伝送特性が、通過帯域の前後に伝送零点となる周波数を有するので、通過帯域の前後における挿入損失を急激に高めることができ、所望の周波数帯域外の電磁波を確実に減衰させることができる。 With this configuration, since the transmission characteristic of the dielectric filter of the present invention has a frequency that becomes a transmission zero before and after the pass band, the insertion loss before and after the pass band can be sharply increased, and the frequency outside the desired frequency band can be increased. Electromagnetic waves can be reliably attenuated.
本発明は、筐体の質量および体積を大幅に増加させずに通過帯域における伝送損失の低減化および平坦化を実現でき、しかも小型かつ軽量でありながら高いフィルタ性能を有する誘電体フィルタを提供することができるものである。 The present invention provides a dielectric filter that can reduce and flatten transmission loss in the passband without significantly increasing the mass and volume of the casing, and that is small and lightweight and has high filter performance. It is something that can be done.
以下、本発明の実施の形態の誘電体フィルタについて、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタについて、図１乃至図６を参照して説明する。
Hereinafter, a dielectric filter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A dielectric filter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施の形態に係る誘電体フィルタ１０は、図１に示すように、８段フィルタとして機能するものであり、誘電体によって形成される第１乃至第８の誘電体共振器２１乃至２８と、第１の誘電体共振器２１に電磁波を入力するための入力側トランス３１と、第８の誘電体共振器２８から電磁波を出力するための出力側トランス３２とを備えている。なお、図１に示す誘電体共振器２１乃至２８間の矢印Ａは、誘電体共振器２１乃至２８が互いに電磁気的に結合していることを表わしている。入力側トランス３１は、入力端子３１ａを有し、出力側トランス３２は、出力端子３２ａを有している。 As shown in FIG. 1, the dielectric filter 10 according to the present embodiment functions as an eight-stage filter, and includes first to eighth dielectric resonators 21 to 28 formed of a dielectric, An input-side transformer 31 for inputting electromagnetic waves to the first dielectric resonator 21 and an output-side transformer 32 for outputting electromagnetic waves from the eighth dielectric resonator 28 are provided. An arrow A between the dielectric resonators 21 to 28 shown in FIG. 1 indicates that the dielectric resonators 21 to 28 are electromagnetically coupled to each other. The input-side transformer 31 has an input terminal 31a, and the output-side transformer 32 has an output terminal 32a.
誘電体フィルタ１０は、図２に示すように、金属性の筐体１１を備え、この筐体１１は複数の円筒形の空洞をそれぞれ形成する複数の空洞内壁４１乃至４８を有している。第１乃至第８の誘電体共振器２１乃至２８は、筒状に形成されており、複数の空洞内にその空洞内壁４１乃至４８から空間Ｓをもってそれぞれ離隔して設置される。空洞内壁４１乃至４８の空洞は、第１乃至第８の誘電体共振器２１乃至２８をそれぞれ構成する誘電体のＱ値に応じた半径および深さを有するよう形成されている。誘電体フィルタの挿入損失が所定の基準値よりも劣化することがない範囲において、第２の無負荷Ｑを有する誘電体共振器の空洞の半径を最小にする場合には、筐体１１の体積および重量をより一層低減できるので好ましい。 As shown in FIG. 2, the dielectric filter 10 includes a metallic casing 11, and the casing 11 has a plurality of cavity inner walls 41 to 48 that respectively form a plurality of cylindrical cavities. The first to eighth dielectric resonators 21 to 28 are formed in a cylindrical shape, and are installed in a plurality of cavities with spaces S from the cavity inner walls 41 to 48, respectively. The cavities of the cavity inner walls 41 to 48 are formed to have radii and depths corresponding to the Q values of the dielectrics constituting the first to eighth dielectric resonators 21 to 28, respectively. When the radius of the cavity of the dielectric resonator having the second unloaded Q is minimized within a range where the insertion loss of the dielectric filter does not deteriorate below a predetermined reference value, the volume of the casing 11 is reduced. And the weight can be further reduced.
ここで、図２に示す第１乃至第８の誘電体共振器２１乃至２８および空洞内壁４１乃至４８は、筐体１１内に４個づつ２列に並ぶよう配置される。この配置の場合には、筐体１１の体積がコンパクトになるとともに、入力端子３１ａおよび出力端子３２ａを筐体１１の同一の側面に設置できるので好ましい。 Here, the first to eighth dielectric resonators 21 to 28 and the cavity inner walls 41 to 48 shown in FIG. This arrangement is preferable because the volume of the housing 11 is compact and the input terminal 31a and the output terminal 32a can be installed on the same side surface of the housing 11.
第１乃至第８の誘電体共振器２１乃至２８は、図３に示すように、低誘電率の支持体７１乃至７８によってそれぞれ支持されており、誘電体共振器２１乃至２８に励振された電磁波が、空洞内壁４１乃至４８を構成する金属壁によって減衰されないようになっている。入力側トランス３１の入力端子３１ａおよび出力側トランス３２の出力端子３２ａは、ループ状の内部導体３１ｂおよび３２ｂをそれぞれ有し、この内部導体３１ｂ、３２ｂは空洞内壁４１および４８により形成される空洞内に設けられ、例えば、外部の回路に接続されて回路からの電磁波を第１の誘電体共振器２１に入力し、第８の誘電体共振器２８から出力するようになっている。第１および第８の誘電体共振器２１、２８は、内部導体３１ｂ、３２ｂから所定の間隔をもって離隔して設置される。ここで、入力端子３１ａおよび出力端子３２ａの内部導体３１ｂ、３２ｂが第１および第８の誘電体共振器２１、２８に近すぎる場合には、第１および第８の誘電体共振器２１、２８に励振された電磁波の分布が内部導体３１ｂ、３２ｂによって影響を受けるため、第１および第８の誘電体共振器２１、２８の無負荷Ｑが低下し、その結果誘電体フィルタの伝送損失が増大する。一方、入力端子３１ａおよび出力端子３２ａの内部導体３１ｂ、３２ｂが、第１および第８の誘電体共振器２１、２８から離れすぎる場合には、誘電体フィルタ１０に入出力する電磁波が不十分となる。したがって、第１および第８の誘電体共振器２１、２８と内部導体３１ｂ、３２ｂとの間隔は、上述のことを考慮して決定される。 As shown in FIG. 3, the first to eighth dielectric resonators 21 to 28 are supported by low dielectric constant supports 71 to 78, respectively, and electromagnetic waves excited by the dielectric resonators 21 to 28 are supported. However, it is prevented from being attenuated by the metal walls constituting the cavity inner walls 41 to 48. The input terminal 31a of the input-side transformer 31 and the output terminal 32a of the output-side transformer 32 have loop-shaped inner conductors 31b and 32b, respectively. The inner conductors 31b and 32b are inside the cavity formed by the cavity inner walls 41 and 48. For example, it is connected to an external circuit, and electromagnetic waves from the circuit are input to the first dielectric resonator 21 and output from the eighth dielectric resonator 28. The first and eighth dielectric resonators 21 and 28 are installed apart from the internal conductors 31b and 32b at a predetermined interval. Here, if the inner conductors 31b and 32b of the input terminal 31a and the output terminal 32a are too close to the first and eighth dielectric resonators 21 and 28, the first and eighth dielectric resonators 21 and 28 are used. Since the distribution of the electromagnetic wave excited by is affected by the inner conductors 31b and 32b, the unloaded Q of the first and eighth dielectric resonators 21 and 28 is lowered, and as a result, the transmission loss of the dielectric filter is increased. To do. On the other hand, if the inner conductors 31b and 32b of the input terminal 31a and the output terminal 32a are too far from the first and eighth dielectric resonators 21 and 28, the electromagnetic wave input to and output from the dielectric filter 10 is insufficient. Become. Accordingly, the distance between the first and eighth dielectric resonators 21 and 28 and the inner conductors 31b and 32b is determined in consideration of the above.
筐体１１には、第１の誘電体共振器２１と第２の誘電体共振器２２が互いに電磁気的に結合されるよう、結合窓６１が形成されている。同様に、第２および第３の誘電体共振器２２、２３の間、第３および第４の誘電体共振器２３、２４の間、第４および第５の誘電体共振器２４、２５の間、第５および第６の誘電体共振器２５、２６の間、第６および第７の誘電体共振器２６、２７の間、第７および第８の誘電体共振器２７、２８の間の筐体１１にも、結合窓６２乃至６７がそれぞれ形成されている。隣り合う誘電体共振器間の結合度は、結合窓６１乃至６７の大きさによって調節されるようになっている。ここで、隣り合う誘電体共振器とは、互いに前後の段を構成する一組の誘電体共振器をいう。 A coupling window 61 is formed in the housing 11 so that the first dielectric resonator 21 and the second dielectric resonator 22 are electromagnetically coupled to each other. Similarly, between the second and third dielectric resonators 22, 23, between the third and fourth dielectric resonators 23, 24, and between the fourth and fifth dielectric resonators 24, 25. , Between the fifth and sixth dielectric resonators 25, 26, between the sixth and seventh dielectric resonators 26, 27, and between the seventh and eighth dielectric resonators 27, 28. The body 11 is also formed with coupling windows 62 to 67, respectively. The degree of coupling between adjacent dielectric resonators is adjusted by the size of the coupling windows 61 to 67. Here, the adjacent dielectric resonators refer to a set of dielectric resonators that constitute the front and back stages of each other.
誘電体フィルタ１０は、隣り合う共振器間の結合窓のほかに、第３の誘電体共振器２３と第６の誘電体共振器２６とを電磁気的に結合するための結合窓など、隣り合わない誘電体共振器間の結合窓を有し、図１に示す結合Ｂが生じるようにしてもよい。すなわち、第３の誘電体共振器２３および第６の誘電体共振器２６は、隣接する３つの誘電体共振器と電磁気的に結合するようになっている。ここで、隣接する３つの誘電体共振器とは、その誘電体共振器に対して前後の段を構成する２つの誘電体共振器と、隣の列に形成された４つの誘電体共振器のうち最も近接した位置にある１つの誘電体共振器をいう。 The dielectric filter 10 includes adjacent coupling windows such as a coupling window for electromagnetically coupling the third dielectric resonator 23 and the sixth dielectric resonator 26 in addition to a coupling window between adjacent resonators. There may be no coupling window between the dielectric resonators, and the coupling B shown in FIG. That is, the third dielectric resonator 23 and the sixth dielectric resonator 26 are electromagnetically coupled to the three adjacent dielectric resonators. Here, the three adjacent dielectric resonators are the two dielectric resonators constituting the front and rear stages with respect to the dielectric resonator, and the four dielectric resonators formed in the adjacent rows. One dielectric resonator located at the closest position.
隣り合わない共振器間の結合窓を有するフィルタは、例えば、
R. J. Cameron, General coupling matrix synthesis methods for Chebyshev filtering functions, IEEE Trans on MTT, vol. 47, No. 4, pp. 433-443, Apr. 1999
に記載されているように、通過帯域と遮断帯域との間の遷移領域において、伝送零点を含む伝送特性を有するので、急峻なカット特性を有する誘電体フィルタとして機能する。また、隣り合わない誘電体共振器間の結合窓の位置を、第３の誘電体共振器２３と第６の誘電体共振器２６以外の誘電体共振器間の空洞内壁に形成することにより、伝送特性が、通過周波数帯に対して高周波数側あるいは低周波数側のみに伝送零点を有することもできる。また、伝送零点を形成する必要がない場合には、隣り合う誘電体共振器間のみに結合窓を形成すればよい。
A filter having a coupling window between resonators that are not adjacent to each other is, for example,
RJ Cameron, General coupling matrix synthesis methods for Chebyshev filtering functions, IEEE Trans on MTT, vol. 47, No. 4, pp. 433-443, Apr. 1999
In the transition region between the pass band and the stop band, the transmission characteristic includes a transmission zero point, so that it functions as a dielectric filter having a steep cut characteristic. Further, by forming the position of the coupling window between the dielectric resonators that are not adjacent to each other on the inner wall of the cavity between the dielectric resonators other than the third dielectric resonator 23 and the sixth dielectric resonator 26, The transmission characteristic may have a transmission zero point only on the high frequency side or the low frequency side with respect to the pass frequency band. If it is not necessary to form a transmission zero point, a coupling window may be formed only between adjacent dielectric resonators.
ここで、本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタにおいては、８つの誘電体共振器のうち、少なくとも１つ以上の誘電体共振器の無負荷Ｑの値を、残りの誘電体共振器の無負荷Ｑの値に比べて大きくなるようにしている。例えば、第１、第２、第７および第８の誘電体共振器の無負荷Ｑを、第１の無負荷ＱであるＱｏとし、第３乃至第６の誘電体共振器の無負荷Ｑを、第２の無負荷Ｑとし、第１の無負荷Ｑの３倍となるようにしている。第１の無負荷Ｑを有する誘電体共振器の数と、第２の無負荷Ｑを有する誘電体共振器の数との比を適切に選ぶことによって、従来の誘電体フィルタより軽量で、かつ、通過帯域における挿入損失が低減化および平坦化された伝送特性を有することができる。 Here, in the dielectric filter according to the first embodiment of the present invention, the value of unloaded Q of at least one of the eight dielectric resonators is set as the remaining dielectric. The value is made larger than the value of the no-load Q of the resonator. For example, the unloaded Q of the first, second, seventh, and eighth dielectric resonators is defined as Q o that is the first unloaded Q, and the unloaded Q of the third to sixth dielectric resonators. Is the second no-load Q, which is three times the first no-load Q. By appropriately selecting the ratio of the number of dielectric resonators having the first unloaded Q and the number of dielectric resonators having the second unloaded Q, it is lighter than the conventional dielectric filter, and In addition, the insertion loss in the passband can have reduced and flattened transmission characteristics.
誘電体共振器の無負荷Ｑの値は、それぞれの誘電体共振器を構成する誘電体のＱ値により調節するようになっている。本実施の形態においては、無負荷ＱがＱｏとなる誘電体共振器を構成する誘電体のＱ値は８０００であり、無負荷Ｑが３Ｑｏとなる誘電体共振器を構成する誘電体のＱ値は２２０００である。 The value of the unloaded Q of the dielectric resonator is adjusted by the Q value of the dielectric constituting each dielectric resonator. In the present embodiment, the Q value of the dielectric constituting the dielectric resonator in which the unloaded Q is Q o is 8000, and the dielectric of the dielectric constituting the dielectric resonator in which the unloaded Q is 3Q o The Q value is 22000.
筐体１１は、さらに蓋部１２を有しており、複数の空洞が蓋部１２によって遮蔽されるようになっている。 The housing 11 further has a lid 12, and a plurality of cavities are shielded by the lid 12.
このとき、蓋部１２が、誘電体共振器２１乃至２８の共振周波数を調整するための複数の共振周波数調整ねじを有していてもよい。この場合、複数の共振周波数調整ねじの中心軸が、誘電体共振器２１乃至２８の中心軸の延長線とそれぞれ重なるように設置する。共振周波数調整ねじと誘電体共振器２１乃至２８との間隔を調節することによって、誘電体共振器２１乃至２８の共振周波数をそれぞれ変化させる。 At this time, the lid portion 12 may have a plurality of resonance frequency adjusting screws for adjusting the resonance frequencies of the dielectric resonators 21 to 28. In this case, the center axes of the plurality of resonance frequency adjusting screws are installed so as to overlap the extension lines of the center axes of the dielectric resonators 21 to 28, respectively. By adjusting the distance between the resonance frequency adjusting screw and the dielectric resonators 21 to 28, the resonance frequencies of the dielectric resonators 21 to 28 are changed.
また、筐体１１が、結合窓６１乃至６７の大きさを調節するための複数の結合度調整棒を有していてもよい。この場合、結合度調整棒が、結合窓近傍における電界の向きと平行になるよう、結合窓の断面上において、筐体１１の底面と平行な方向に摺動するように設置する。また、結合度調整棒の代わりに雄ねじを用い、筐体１１に雌ねじを形成することにより、各誘電体共振器間の結合度がねじ送り機構により調節されるようにしてもよい。 Moreover, the housing | casing 11 may have a some coupling | bonding degree adjustment rod for adjusting the magnitude | size of the coupling windows 61 thru | or 67. FIG. In this case, the coupling degree adjusting rod is installed so as to slide in a direction parallel to the bottom surface of the housing 11 on the cross section of the coupling window so as to be parallel to the direction of the electric field in the vicinity of the coupling window. Further, by using a male screw instead of the coupling degree adjusting rod and forming a female screw in the housing 11, the coupling degree between the dielectric resonators may be adjusted by a screw feeding mechanism.
以上のように構成された本実施の形態に係る誘電体フィルタ１０の伝送特性を図４に示す。図４（ａ）は、各々の誘電体共振器の無負荷ＱがＱｏの場合における従来の８段誘電体共振器の伝送特性を示すグラフであり、図４（ｂ）は、第１の無負荷Ｑを有する誘電体共振器の数と、第２の無負荷Ｑを有する誘電体共振器の数との比を１：１とした場合における誘電体フィルタ１０の伝送特性を示すグラフである。本実施の形態においては、筐体１１は、加工の容易性や質量などの観点から、アルミニウムにより形成した。また、結合窓６１乃至６７に加え、第３および第６の誘電体共振器２３、２６の間で電磁気的な結合が起こるよう、筐体１１に結合窓を形成した。また、第１、第２、第７および第８の誘電体共振器の無負荷ＱがＱｏとなるよう構成した。一方、第３乃至第６の誘電体共振器の無負荷Ｑが３Ｑｏとなるよう構成した。 FIG. 4 shows the transmission characteristics of the dielectric filter 10 according to the present embodiment configured as described above. FIG. 4A is a graph showing transmission characteristics of a conventional 8-stage dielectric resonator when the no-load Q of each dielectric resonator is Q o , and FIG. 6 is a graph showing the transmission characteristics of the dielectric filter 10 when the ratio of the number of dielectric resonators having no load Q and the number of dielectric resonators having a second no load Q is 1: 1. . In the present embodiment, the casing 11 is made of aluminum from the viewpoint of ease of processing, mass, and the like. In addition to the coupling windows 61 to 67, a coupling window is formed in the housing 11 so that electromagnetic coupling occurs between the third and sixth dielectric resonators 23 and 26. Further, the first, second, seventh and eighth dielectric resonators are configured so that the unloaded Q is Qo . On the other hand, the unloaded Q of the dielectric resonator of the third to sixth is configured to be 3Q o.
図４（ｂ）のグラフが示すように、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１０の通過帯域における挿入損失は、図４（ａ）に示す従来の８段誘電体共振器の通過帯域における挿入損失よりも低減され、伝送特性が平坦化されている。 As shown in the graph of FIG. 4B, the insertion loss in the pass band of the dielectric filter 10 according to the present embodiment is the insertion loss in the pass band of the conventional 8-stage dielectric resonator shown in FIG. It is reduced more than the loss, and the transmission characteristics are flattened.
図５は、無負荷Ｑが３Ｑｏとなる誘電体共振器の組み合わせを、第３乃至第６の誘電体共振器、第２、第３、第６および第７の誘電体共振器、第１、第２、第７および第８の誘電体共振器、第１、第４、第５および第８の誘電体共振器の４通りにした場合における誘電体フィルタ１０の通過帯域近傍における伝送特性をそれぞれ示したものである。 Figure 5 is a combination of the dielectric resonator unloaded Q is 3Q o, a dielectric resonator of the third to sixth, second, third, sixth and seventh dielectric resonators, the first The transmission characteristics in the vicinity of the pass band of the dielectric filter 10 when the four types of second, seventh, and eighth dielectric resonators and the first, fourth, fifth, and eighth dielectric resonators are used. Each is shown.
図５のグラフが示すように、第３乃至第６の誘電体共振器の無負荷Ｑを３Ｑｏにした場合において、挿入損失が最も低下した。 As the graph of FIG. 5, in the case where the unloaded Q of the dielectric resonator of the third to sixth to 3Q o, insertion loss is most reduced.
図６は、図５に示す伝送特性のグラフにおいて、通過帯域内における挿入損失の最大値と最小値との差を表わす損失偏差を示すグラフである。この図から明らかなように、第３乃至第６の誘電体共振器の無負荷Ｑが３Ｑｏである場合において、損失偏差が最も小さくなった。このグラフによると、本実施の形態に係る誘電体フィルタは、挿入損失の低減化とともに、通過帯域における伝送特性の平坦化も可能であることが確認された。 FIG. 6 is a graph showing a loss deviation representing a difference between the maximum value and the minimum value of the insertion loss in the pass band in the transmission characteristic graph shown in FIG. As is apparent from this figure, the unloaded Q of the third to sixth dielectric resonator when a 3Q o, loss deviation is smallest. According to this graph, it was confirmed that the dielectric filter according to the present embodiment can reduce the insertion loss and flatten the transmission characteristics in the passband.
以上説明したように、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１０が、第１の無負荷Ｑを有する誘電体共振器と、第２の無負荷Ｑを有する誘電体共振器とを１つの筐体１１内に形成する構成を有しているので、従来の誘電体フィルタよりも小型で、かつ、通過帯域における挿入損失が低減され、かつ平坦化された伝送特性を有することができる。さらに、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１０が、第１の無負荷Ｑを有する誘電体共振器と、第２の無負荷Ｑを有する誘電体共振器とを組み合わせる構成を有しているので、第２の無負荷Ｑを有する誘電体共振器のみで構成された従来の多段の誘電体フィルタよりも軽量である誘電体フィルタを実現できる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る誘電体フィルタ１００について、図７乃至図９を参照して説明する。
As described above, the dielectric filter 10 according to the present embodiment includes a dielectric resonator having the first no-load Q and a dielectric resonator having the second no-load Q in one housing. 11 has a configuration that is formed within 11, a smaller size than a conventional dielectric filter, a reduced insertion loss in the passband, and a flattened transmission characteristic. Furthermore, dielectric filter 10 according to the present embodiment has a configuration in which a dielectric resonator having a first unloaded Q and a dielectric resonator having a second unloaded Q are combined. Thus, a dielectric filter that is lighter than a conventional multistage dielectric filter composed of only a dielectric resonator having a second unloaded Q can be realized.
(Second Embodiment)
A dielectric filter 100 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、本発明の第２の実施の形態に係る誘電体フィルタ１００を構成する入力側トランス１３１、出力側トランス１３２は、本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタ１０を構成する入力側トランス３１、出力側トランス３２とそれぞれ同一の構成であり、その説明を省略する。 Note that the input-side transformer 131 and the output-side transformer 132 constituting the dielectric filter 100 according to the second embodiment of the present invention are the inputs constituting the dielectric filter 10 according to the first embodiment of the present invention. The side transformer 31 and the output side transformer 32 have the same configuration, and a description thereof is omitted.
図７は、第１乃至第７の誘電体共振器１２１乃至１２７によって構成される７段の誘電体フィルタ１００を示す回路図である。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a seven-stage dielectric filter 100 constituted by the first to seventh dielectric resonators 121 to 127.
無負荷Ｑが３Ｑｏである誘電体共振器の個数は、所望の伝送特性に応じて決めればよい。本実施の形態においては、４つの誘電体共振器が無負荷Ｑの値として３Ｑｏを有する場合について説明する。 The number of dielectric resonator unloaded Q is 3Q o may be determined depending on the desired transmission characteristics. In this embodiment, four dielectric resonator will be described with 3Q o as the value of unloaded Q.
図８は、無負荷Ｑの値として３Ｑｏを有する４つの誘電体共振器の位置を入れ替えた場合におけるそれぞれの通過帯域近傍の伝送特性を表わすグラフである。第３乃至第６の誘電体共振器の無負荷Ｑが３Ｑｏである場合において、挿入損失が最も小さくなった。 Figure 8 is a graph showing the transmission characteristics of each vicinity of the passband in the case of interchanging the positions of the four dielectric resonators having 3Q o as the value of unloaded Q. When unloaded Q of the third to sixth dielectric resonator is 3Q o, insertion loss is the smallest.
図９は、図８に示す伝送特性のグラフにおいて、通過帯域内における挿入損失の最大値と最小値との差を表わす損失偏差を示すグラフである。この図からも明らかなように、第３乃至第６の誘電体共振器の無負荷Ｑが３Ｑｏである場合において、損失偏差が最も小さくなった。 FIG. 9 is a graph showing a loss deviation representing a difference between the maximum value and the minimum value of the insertion loss in the passband in the transmission characteristic graph shown in FIG. As is apparent from this figure, the unloaded Q of the third to sixth dielectric resonator when a 3Q o, loss deviation is smallest.
本実施の形態によると、本発明に係る誘電体フィルタは、７段フィルタとして機能する場合においても、通過帯域における挿入損失の低減化および伝送特性の平坦化が可能であることが確認された。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る誘電体フィルタ２００について、図１０乃至図１２を参照して説明する。
According to the present embodiment, it was confirmed that the dielectric filter according to the present invention can reduce the insertion loss in the passband and flatten the transmission characteristics even when it functions as a seven-stage filter.
(Third embodiment)
A dielectric filter 200 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、本発明の第３の実施の形態に係る誘電体フィルタ２００を構成する入力側トランス２３１、出力側トランス２３２は、本発明の第１の実施の形態に係る誘電体フィルタ１０を構成する入力側トランス３１、出力側トランス３２とそれぞれ同一の構成であり、その説明を省略する。 The input-side transformer 231 and the output-side transformer 232 constituting the dielectric filter 200 according to the third embodiment of the present invention are the inputs constituting the dielectric filter 10 according to the first embodiment of the present invention. The side transformer 31 and the output side transformer 32 have the same configuration, and a description thereof is omitted.
図１０は、第１乃至第５の誘電体共振器２２１乃至２２５によって構成される５段の誘電体フィルタを示す回路図である。 FIG. 10 is a circuit diagram showing a five-stage dielectric filter constituted by the first to fifth dielectric resonators 221 to 225.
この場合、無負荷Ｑが３Ｑｏである誘電体共振器の個数は、所望の伝送特性に応じて決めればよい。本実施の形態においては、４つの誘電体共振器が無負荷Ｑの値として３Ｑｏを有する場合について説明する。 In this case, the number of the dielectric resonator unloaded Q is 3Q o may be determined depending on the desired transmission characteristics. In this embodiment, four dielectric resonator will be described with 3Q o as the value of unloaded Q.
図１１は、無負荷Ｑの値として３Ｑｏを有する４つの誘電体共振器の位置を入れ替えた場合におけるそれぞれの通過帯域近傍の伝送特性を表わすグラフである。第２乃至第５の誘電体共振器の無負荷Ｑが３Ｑｏである場合において、挿入損失が最も小さくなった。 Figure 11 is a graph showing the transmission characteristics of each vicinity of the passband in the case of interchanging the positions of the four dielectric resonators having 3Q o as the value of unloaded Q. When unloaded Q of the second to fifth dielectric resonators is 3Q o, insertion loss is the smallest.
図１２は、図１１に示す伝送特性のグラフにおいて、通過帯域内における挿入損失の最大値と最小値との差を表わす損失偏差を示すグラフである。この図からも明らかなように、第２乃至第５の誘電体共振器の無負荷Ｑが３Ｑｏである場合において、損失偏差が最も小さくなった。 FIG. 12 is a graph showing a loss deviation representing a difference between the maximum value and the minimum value of the insertion loss in the passband in the transmission characteristic graph shown in FIG. As is apparent from this figure, the second to the unloaded Q of the fifth dielectric resonators when a 3Q o, loss deviation is smallest.
本実施の形態によると、本発明に係る誘電体フィルタは、５段フィルタとして機能する場合においても、通過帯域における挿入損失の低減化および伝送特性の平坦化が可能であることが確認された。 According to the present embodiment, it was confirmed that the dielectric filter according to the present invention can reduce the insertion loss in the passband and flatten the transmission characteristics even when it functions as a five-stage filter.
以上の説明では、第２の無負荷Ｑが、第１の無負荷Ｑのほぼ３倍である場合について説明したが、第２の無負荷Ｑの値は、誘電体共振器における実現可能な無負荷Ｑの値に基づいて定められる。したがって、技術の発展に伴い誘電体共振器の実現可能な無負荷Ｑが高くなった場合においては、第２の無負荷Ｑが第１の無負荷Ｑの３倍以上になってもよい。 In the above description, the case where the second no-load Q is approximately three times the first no-load Q has been described. However, the value of the second no-load Q is a value that can be realized in the dielectric resonator. It is determined based on the value of the load Q. Therefore, when the unloaded Q that can be realized by the dielectric resonator becomes higher with the development of technology, the second unloaded Q may be three times or more than the first unloaded Q.
また、以上の説明では、誘電体共振器により構成された誘電体フィルタについて説明した。しかしながら、誘電体フィルタを、ＬＣＲ共振器により構成されたフィルタや、導波管共振器により構成された導波管フィルタ、あるいは半同軸型フィルタなどに置き換えてもよい。特に、誘電体フィルタを導波管フィルタに置き換えた場合には、導波管フィルタを構成する各導波管共振器の無負荷Ｑを上記のように組み合わせることにより、導波管フィルタの体積および重量を大幅に増大させることなく、挿入損失の低減化および伝送特性の平坦化を実現することができるので好ましい。また、誘電体フィルタを半同軸型フィルタに置き換えた場合においても、同様の効果が得られるので好ましい。 In the above description, the dielectric filter constituted by the dielectric resonator has been described. However, the dielectric filter may be replaced with a filter constituted by an LCR resonator, a waveguide filter constituted by a waveguide resonator, a semi-coaxial filter, or the like. In particular, when the dielectric filter is replaced with a waveguide filter, by combining the unloaded Q of each waveguide resonator constituting the waveguide filter as described above, the volume of the waveguide filter and This is preferable because the insertion loss can be reduced and the transmission characteristics can be flattened without significantly increasing the weight. Further, even when the dielectric filter is replaced with a semi-coaxial filter, the same effect can be obtained, which is preferable.
以上説明したように、本発明に係る誘電体フィルタは、筐体の体積および重量を大幅に増大させることなく挿入損失の低減化および伝送特性の平坦化を実現することができるという効果を有し、通信分野などに適用することができる誘電体フィルタとして有用である。 As described above, the dielectric filter according to the present invention has an effect that the insertion loss can be reduced and the transmission characteristic can be flattened without significantly increasing the volume and weight of the housing. It is useful as a dielectric filter that can be applied to the communication field.
１０ 誘電体フィルタ
１１ 筐体
１２ 蓋部
２１乃至２８ 第１乃至第８の誘電体共振器
３１ 入力側トランス
３２ 出力側トランス
４１乃至４８ 空洞内壁
６１乃至６７ 結合窓
７１乃至７８ 支持体
１００ 誘電体フィルタ
１２１乃至１２７ 第１乃至第７の誘電体共振器
１３１ 入力側トランス
１３２ 出力側トランス
２００ 誘電体フィルタ
２２１乃至２２５ 第１乃至第５の誘電体共振器
２３１ 入力側トランス
２３２ 出力側トランス
３００ 誘電体フィルタ
３０１、３０２ 第１の誘電体共振器
３０３、３０４ 第２の誘電体共振器
３０５、３０６ 入出力端子
Ａ 隣り合う誘電体共振器間の結合
Ｂ 隣り合わない誘電体共振器間の結合
Ｓ 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dielectric filter 11 Case 12 Cover part 21 thru | or 28 1st thru | or 8th dielectric resonator 31 Input side transformer 32 Output side transformer 41 thru | or 48 Cavity inner wall 61 thru | or 67 Connection window 71 thru | or 78 Support body 100 Dielectric filter 121 to 127 first to seventh dielectric resonators 131 input-side transformer 132 output-side transformer 200 dielectric filter 221 to 225 first to fifth dielectric resonators 231 input-side transformer 232 output-side transformer 300 dielectric filter 301, 302 First dielectric resonator 303, 304 Second dielectric resonator 305, 306 Input / output terminal A Coupling between adjacent dielectric resonators B Coupling between non-adjacent dielectric resonators S space
Claims (3)
円筒形の複数の空洞をそれぞれ形成する複数の空洞内壁を有する金属性の筐体と、前記空洞内にその空洞内壁からそれぞれ離隔して設置される円筒状の複数の誘電体と、を備え、前記複数の誘電体共振器が、前記誘電体によってそれぞれ構成され、
前記複数の空洞は、前記複数の誘電体共振器のＱ値に応じた半径および深さを有し、かつ、挿入損失が劣化しない範囲でそれぞれが最小になるよう形成されており、
隣り合う前記誘電体共振器が互いに電磁気的に結合するよう、前記空洞内壁に結合窓が形成されていることを特徴とする誘電体フィルタ。 An input terminal, an output terminal, and a plurality of dielectric resonators disposed between the input terminal and the output terminal, wherein at least one dielectric resonator has a first unloaded Q. In the dielectric filter, the remaining dielectric resonator has a second unloaded Q that is larger than the first unloaded Q.
A metallic housing having a plurality of cavity inner walls that respectively form a plurality of cylindrical cavities, and a plurality of cylindrical dielectrics installed in the cavity so as to be spaced apart from the cavity inner walls, The plurality of dielectric resonators are each constituted by the dielectric,
The plurality of cavities have a radius and a depth corresponding to a Q value of the plurality of dielectric resonators, and are formed so that each of them is minimized within a range where the insertion loss does not deteriorate,
A dielectric filter, wherein a coupling window is formed on the inner wall of the cavity so that adjacent dielectric resonators are electromagnetically coupled to each other.
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