JP5584835B2

JP5584835B2 - 誘電体フィルタ

Info

Publication number: JP5584835B2
Application number: JP2013553698A
Authority: JP
Inventors: 高志住吉; 橘　　稔人; 政幸沖
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2033-08-12
Also published as: EP2884579A1; US20150263402A1; EP2884579A4; EP2884579B1; US9647308B2; CN104885294A; JPWO2014027461A1; WO2014027461A1

Description

本発明は、ＴＭモード誘電体フィルタに関する。

移動通信システムにおける基地局と移動局は、無線信号の送受信を行う際、希望波以外の不要波を抑圧するために、フィルタを備えている。このフィルタには、誘電体フィルタがよく用いられる。

基地局のフィルタには、通過帯域損失の低減が必要とされている。通過帯域損失を低減するためには、Ｑ値が高い誘電体が必要とされるが、一般的なＴＥモード誘電体フィルタで実現しようとするとサイズが大きくなってしまう。そこで、近年、ＴＥモードよりＱ値が低いものの、小型化可能なＴＭモード誘電体フィルタが注目されている（例えば、特許文献１〜５を参照）。

ＴＭモード誘電体フィルタは、その原理上、誘電体の上下面を遮蔽する必要がある。そのため、誘電体の上下面を遮蔽しつつ、誘電体を固定する技術が、例えば、特許文献１等に開示されている。

特許文献１には、図１に示すように、誘電体共振器２と金属筐体１の固定に共振器固定板３を用いることで、共振器長手方向および垂直方向に対して強固に固定する技術が開示されている。これによって、振動や衝撃に対して安定なＴＭモード誘電体フィルタを提供できる。

特開２０００−１６５１１８号公報特開平７−６６６１１号公報実開平６−３４３０７号公報特表２０１１−５２９６６６号公報特開２００５−２２３６６５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のＴＭモード誘電体フィルタは、蓋と誘電体の間に板金を挟み込む固定構造であり、使用する蓋や誘電体、板金などの部品の寸法により固定するため、部品の寸法ばらつきがあった場合、固定が不安定になったり、誘電体に過大な圧力がかかって、誘電体が破損したりする原因となる。

本発明の目的は、部品の寸法ばらつきがあった場合であっても、破損することなく、安定的に固定される誘電体フィルタを提供することである。

本発明の一態様に係る誘電体フィルタは、ＴＭモードを用いた共振器を少なくとも一つ備える誘電体フィルタであって、前記共振器が、少なくとも以下の(1)から(4)を備える構成を採る。
(1)第１面と、前記第１面と反対の第２面を有する立体形状の誘電体
(2)第１内面と、前記第１内面と対向する第２内面を有し、前記第１面と前記第１内面とが対向し、前記第２面と前記第２内面とが対向するように前記誘電体を収容する筐体
(3)前記第１内面と前記第１面との間に配置され、少なくとも前記第１内面から前記第２内面に向かう方向に移動可能である中間部材
(4)前記中間部材を前記第１内面から前記第２内面に向かう方向に押圧可能な雄ネジ

本発明の一態様によれば、部品の寸法ばらつきがあった場合であっても、破損することなく、安定的に固定される誘電体フィルタを提供することができる。

特許文献１に開示の誘電体フィルタの構成を示す図本発明の一実施の形態に係るＴＭモード誘電体フィルタ全体を示す上面図図２の誘電体フィルタ全体の断面図図３の楕円で囲んだ領域の拡大図ワッシャーの構成を示す斜視図本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成１を示す断面図本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成２を示す断面図本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成３を示す断面図本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成４を示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（一実施の形態）
［誘電体フィルタの構成］
図２は、本発明の一実施の形態に係るＴＭモード誘電体フィルタ（以下、単に「誘電体フィルタ」という）１００全体を示す上面図であり、図３は、図２の誘電体フィルタ１００全体の断面図であり、図４は、図３の楕円で囲んだ領域の拡大図である。ただし、図２は、蓋１１をしていない状態である。図３及び図４は、ネジ１１１を蓋１１に螺合した様子を示している。

誘電体フィルタ１００は、ＴＭモードを用いた共振器を少なくとも１つ備える。例えば、図２に示す誘電体フィルタ１００は、１０個の共振器を備える。各共振器は、少なくとも、筐体１０１と、誘電体１０２と、中間部材としてのワッシャー１０４と、押圧部材としてのネジ１１１と、周波数調整ネジ１０５と、を備える。

具体的には、筐体１０１は、側面と底面とによって形成され、１面（図３のでは上面）が開放される筐体１０と、筐体１０の開放された面を覆う蓋１１とを備える。

また、筐体１０１は、内面１０１ａ（第１内面）と、内面１０１ａと反対の内面１０１ｂ（第２内面）とを有する。つまり、図３では、蓋１１は、筐体１０１の少なくとも一部であって、内面１０１ａを有する。また、筐体１０は、内面１０１ｂを有する。

また、図３及び図４では、筐体１０１は、ワッシャー１０４について内面１０１ａに平行な方向ｄ２に沿った移動を規制する規制部１０１ｃを有する。例えば、規制部１０１ｃは、蓋１１の内面１０１ａに設けられ、ワッシャー１０４の外形に対応する大きさの凹形状の凹部である。

誘電体１０２は、面１０２ａ（第１面）と、面１０２ｂと反対の面１０２ｂ（第２面）とを有する立体形状の誘電体である。例えば、誘電体１０２は、柱状であって、面１０２ａ及び面１０２ｂはそれぞれ、柱状の端面である。

図３に示すように、面１０２ａと内面１０１ａとが対向し、面１０２ｂと内面１０１ｂとが対向するようにして、誘電体１０２は、筐体１０１に収容される。

ワッシャー１０４は、筐体１０１の内面１０１ａと誘電体１０２の面１０２ａとの間に配置され、少なくとも、内面１０１ａから内面１０２ｂに向かう方向ｄ１に移動可能である。

ネジ１１１は、ワッシャー１０４を、内面１０１ａから内面１０１ｂに向かう方向ｄ１に押圧可能である。例えば、筺体１０１の内面１０１ａにネジ孔１１０を有し、ネジ孔１１０において内面１０１ａから内面１０１ｂに向かった方向に沿って雌ネジが切られる場合、ネジ１１１は、上記雌ネジに螺合する雄ネジである。

周波数調整ネジ１０５は、共振周波数を調整する。具体的には、図３に示すように、筐体１０の底面における誘電体１０２の面１０２ｂに対向する位置にネジ孔１０９を有し、周波数調整ネジ１０５は、ネジ孔１０９に螺合することにより、筐体１１の内面１０１ｂから内面１０１ａに向かう方向ｄ３に突出する。周波数調整ネジ１０５が筐体１１の内面１０１ｂから内面１０１ａに向かって突出する長さが変更されることにより、共振周波数が調整される。

図２に示すように、誘電体フィルタ１００は、筐体１０１内に円柱状の複数の誘電体１０２が適当な間隔を空けて所定の位置に垂直に配置される。図４に示すように、筐体１０１の開放された面が板金１０３で覆われる。すなわち、板金１０３は、筺体１０１の内部であって内面１０１ａに沿って配置され、かつ、ワッシャー１０４と誘電体１０２の面１０２ａとの間に配置される。また、図２に示すように少なくとも２つ並設した共振器を備える誘電体フィルタ１００において、当該少なくとも２つ並設した共振器の板金１０３は一体である。板金１０３は、各誘電体１０２のグランドとなり、グランド強化に寄与する。

［ワッシャー１０４の構造］
図４に示すように、誘電体１０２の面１０２ａ上には、ワッシャー１０４が板金１０３を挟んで配置される。例えば、図４に示すように、ワッシャー１０４は、誘電体１０２の面１０２ａに対向する対向面（面１０４ａ）と、面１０４ａと反対の面１０４ｂとを有する面状である（図５Ａ及び図５Ｂ）。また、ワッシャー１０４は、対向面（面１０４ａ）に凹部を有する。

例えば、ワッシャー１０４は、図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、誘電体１０２の面１０２ａの外形に応じた大きさの凹部を面１０４ａに有し、当該凹部が誘電体１０２の面１０２ａに嵌合するように配置される。具体的には、図５Ａに示すように、面１０４ａの凹部は、面１０４ａの外周から所定の厚さ分、面１０４ｂ方向に下げた位置に設けられた底面１０７と、面１０４ａの外周と底面１０７との間に形成されたテーパ状のテーパ部１０８とを有する。また、ワッシャー１０４の面１０４ａは、面１０４ａの凹部の外周に縁部１０６を有する。つまり、図５Ａでは、ワッシャー１０４は、縁部１０６から一段（所定の厚さ分）下げた位置に設けられた底面１０７と、縁部１０６と底面１０７との間に形成されたテーパ状のテーパ部１０８とを備えている。図５Ａ及び図５Ｂに示すワッシャー１０４は、誘電体１０２のｄ２方向についての位置規制部材として機能する。

［誘電体フィルタ１００の作用］
以上説明したように、筐体１０の開放された面には、板金１０３及びワッシャー１０４を覆う蓋１１が配置される。蓋１１には、ワッシャー１０４に対向する位置にネジ孔１１０が設けられており、ネジ孔１１０にネジ１１１を螺合する。

このような構成を有する誘電体フィルタ１００において、ネジ１１１をネジ孔１１０に螺合させた状態で時計方向に所定量回転させると、ネジ１１１の先端がワッシャー１０４の面１０４ｂに当接する。さらに、ネジ１１１を回転させると、ネジ１１１が、筐体１０１の内面１０１ａから内面１０１ｂに向かう方向にワッシャー１０４を押圧する。ネジ１１１がワッシャー１０４を押圧することによる圧力によって誘電体１０２を固定することができる。こうすることで、各共振器の部品寸法にばらつきがあった場合であっても、誘電体フィルタ１００では、個々の共振器の誘電体１０２に対して、個々の共振器が備えるネジ１１１を用いて各々のトルク管理（つまり、ネジ１１１の回転量の調整）を適切に行うことにより、誘電体フィルタ１００の全ての共振器の誘電体１０２に対して同程度の（一定の）圧力を偏り無く加えることができる。また、各誘電体１０２に必要以上の圧力をかけずに済み、誘電体１０２の破損を防止することができる。

よって、本実施の形態によれば、部品の寸法ばらつきがあった場合であっても、破損することなく、安定的に固定される誘電体フィルタを実現することができる。

また、誘電体フィルタ１００では、筺体１０１の内面１０１ａに設けられたネジ孔１１０に螺合するネジ１１１と、筐体１０１の内面１０１ｂに設けられたネジ孔１０９に螺合するネジ１０５とを有する。つまり、誘電体フィルタ１００では、周波数調整ネジ１０５とは別に備えられたネジ１１１を用いて、各誘電体１０２を適切に固定することができる。

［ワッシャー１０４の作用］
また、図４では、ワッシャー１０４の縁部１０６が板金１０３を押下し、誘電体１０２に圧力がかかり、テーパ部１０８が誘電体１０２の面１０２ａの外周に線接触するため、接触ばらつきを減少することができ、誘電体１０２を安定的に固定することができる。また、ネジ１１１を螺合する際、トルク管理を行うことにより、誘電体１０２に必要以上の圧力をかけずに済み、誘電体１０２の破損を防止することができる。

このように、本実施の形態に係る誘電体フィルタ１００では、ワッシャー１０４の一面に、該一面の外周に形成された縁部１０６と、縁部１０６から一段下げた位置に設けられた底面１０７と、縁部１０６と底面１０７との間に形成されたテーパ状のテーパ部１０８とを備える凹部１０５を有し、誘電体１０２の面１０２ａに凹部１０５が面するように板金１０３を挟んでワッシャー１０４を配置し、ネジ１１１によって螺合する。

これにより、ワッシャー１０４の縁部１０６が板金１０３を押下し、テーパ部１０８が誘電体１０２の面１０２ａの外周に線接触して誘電体１０２に圧力がかかり、誘電体１０２を安定的に固定することができる。また、トルク管理を行ってネジ１１１を螺合することにより、誘電体１０２に必要以上の圧力をかけずに済み、誘電体１０２の破損を防止することができる。この結果、部品の寸法ばらつきがあった場合であっても、誘電体１０２を破損することなく、安定的に固定することができる。

なお、板金１０３は、誘電体１０２を安定的に固定する上で、必須ではない。

［他の実施の形態］
なお、本実施の形態では、図４に示す構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、他の構成１〜４について図６〜図９を用いて説明する。

図６は、本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成１を示す断面図である。板金２０１には、誘電体１０２の面１０２ａに重なる位置に、誘電体１０２の面１０２ａの外形に応じた大きさの凹部２０２が設けられている。板金２０１を筐体１０１に取り付け、筺体１０１に固定した（図示せず）際、板金２０１に設けられた凹部２０２が誘電体１０２の面１０２ａに嵌合する。これにより、凹部２０２が設けられた板金２０１は、誘電体１０２のｄ２方向についての位置規制部材として機能する。誘電体１０２の面１０２ａには、ワッシャー２０３（平ワッシャー）が板金２０１を挟んでそれぞれ配置される。

図７は、本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成２を示す断面図である。ここで用いる誘電体３０１の長さは、筐体１０側壁の高さより長く、ネジ１１１で螺合する際、誘電体３０１により圧力がかかるようになっている。

図８は、本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成３を示す断面図である。ワッシャー４０１の凹部４０２には、縁部を設けず、ワッシャー４０１の外周から底面１０７にテーパ部４０３を形成する。このような形状を有するワッシャー４０１を誘電体１０２の面１０２ａ上に板金４０１を挟んで配置し、ネジ孔１１０と螺合させたネジ１１１を所定量回転させてワッシャー４０１を押圧することにより、ワッシャー４０１のテーパ部４０３が板金１０３を貫通し、テーパ部４０３が誘電体１０２の面１０２ａの外周に線接触する。

図９は、本発明の一実施の形態に係る誘電体フィルタの他の構成４を示す断面図である。ワッシャー５０１は、誘電体１０２の面１０２ａと対向する面５０１ａと、面５０１ａと反対の面５０１ｂとを有する面状である。また、ワッシャー５０１の面５０１ａは、板金１０３を介して誘電体１０２（面１０２ａ）の外周と接する（重なる）縁部５０２と、縁部５０２（面５０１ａの外周）から所定の厚さ分、面５０１ｂ方向に下げた位置に設けられた底面５０３を有する凹部５０３と、を有する。共振器では誘電体１０２の側面上を電流が流れるので、電流の損失を考慮すると、誘電体１０２の側面とワッシャー５０１の面５０１ａとにより形成される角度は直角であることが望ましい。換言すると、誘電体１０２の内部には電流が流れないので、誘電体１０２の外周以外の部分について、ワッシャー５０１の面５０１が板金１０３を介して接しないで、凹部５０３が形成されていてもよい。

また、上記実施の形態において、図３では、誘電体１０２の面１０２ａと面１０２ｂとの間の中空部分が貫通している場合について説明したが、これに限定されない。例えば、誘電体１０２は、筐体１０の内面１０１ｂに向かって開口した凹部を有してもよい（図示せず）。この場合、周波数ネジ１０５は、ネジ孔１０９に螺合することにより、筐体１０の内面１０１ｂから誘電体１０２の凹部に向かって突出する。

また、上記実施の形態では、押圧部材としてネジを用いる場合について説明した。しかし、押圧部材は、ネジに限定されず、中間部材を筐体１０１の内面１０１ａから内面１０１ｂに向かう方向に押圧可能であればよい。例えば、押圧部材として、ネジの代わりにバネを用いてもよい。

２０１２年８月１３日出願の特願２０１２−１７９２８４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明にかかる誘電体フィルタは、例えば、移動通信システムにおける基地局装置等に適用できる。

１０、１０１筐体
１０２、３０１誘電体
１０３、２０１板金
１０４、２０３、４０１、５０１ワッシャー（中間部材）
１０５周波数調整ネジ
１０６、５０２縁部
１０７底面
１０８、４０３テーパ部
１１蓋
１０９、１１０ネジ孔
１１１ネジ（押圧部材）

Claims

ＴＭモードを用いた共振器を少なくとも一つ備える誘電体フィルタであって、
前記共振器が、少なくとも以下の(1)から(4)を備え、
(1)第１面と、前記第１面と反対の第２面を有する立体形状の誘電体
(2)第１内面と、前記第１内面と対向する第２内面を有し、前記第１面と前記第１内面とが対向し、前記第２面と前記第２内面とが対向するように前記誘電体を収容する筐体
(3)前記第１内面と前記第１面との間に配置され、少なくとも前記第１内面から前記第２内面に向かう方向に移動可能である中間部材
(4)前記中間部材を前記第１内面から前記第２内面に向かう方向に押圧可能な雄ネジ
前記筺体は、前記第１内面においてネジ孔を有し、
前記ネジ孔は、前記第１内面から前記第２内面に向かった方向に沿って雌ネジが切られ、
前記雄ネジは、前記雌ネジに螺合する、
誘電体フィルタ。
請求項１に記載の誘電体フィルタであって、
前記筺体は、前記中間部材について、前記第１内面に平行な方向に沿った移動を規制する規制部を有する、
誘電体フィルタ。
請求項２に記載の誘電体フィルタであって、
前記規制部は、前記第１内面に設けられ、前記中間部材の外形に対応する大きさの凹形状の凹部である、
誘電体フィルタ。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記誘電体は、柱状であって、
前記第１面及び前記第２面はそれぞれ、前記柱状の端面である、
誘電体フィルタ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記筺体の少なくとも一部は、前記第１内面を有する蓋である、
誘電体フィルタ。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記中間部材は、前記第１面に対向する対向面を有し、
前記対向面に、凹部を有する、
誘電体フィルタ。
請求項６に記載の誘電体フィルタであって、
前記対向面は、前記対向面の凹部の外周部に縁部を有する、
誘電体フィルタ。
請求項７に記載の誘電体フィルタであって、
前記対向面の凹部は、前記第１面の外形に対応した大きさであり、かつ前記第１面に嵌合可能である、
誘電体フィルタ。
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記中間部材は、第３面と、前記第３面と反対の第４面とを有する面状であって、
前記対向面は、前記第４面であり、
前記対向面の凹部は、前記第４面の外周から所定の厚さ分、前記第３面方向に下げた位置に設けられた底面と、
前記外周と前記底面との間に形成されたテーパ状のテーパ部と、を有する、
誘電体フィルタ。
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記中間部材はワッシャーである、
誘電体フィルタ。
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記誘電体は、前記第２内面に向かって開口した凹部を有し、
前記共振器は、前記第２内面から前記誘電体の凹部に向かって突出する周波数調整ネジを有する、
誘電体フィルタ。
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の誘電体フィルタであって、
前記筺体の内部であって前記第１内面に沿って配置され、かつ、前記中間部材と前記誘電体の第１面との間に配置された板金を有する、
誘電体フィルタ。
請求項１２に記載の誘電体フィルタであって、
前記板金が前記第１面の外形に対応する凹部を有する、
誘電体フィルタ。
請求項１２又は請求項１３に記載の誘電体フィルタであって、
少なくとも２つ並設した共振器を備え、
前記２つの共振器の前記板金は一体である、
誘電体フィルタ。