JP5703917B2 - 誘電体共振部品 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体ブロックに複数の共振器を形成してなり、マイクロ波帯などの高周波帯で使用される、誘電体フィルタや誘電体送受共用器などの誘電体共振部品に関する。

従来、携帯電話機などの移動体通信機器は、アンテナにより送受信する信号を通過帯域フィルタなどのフィルタを介して、所望の周波数帯のみを送受信することができるように構成されている。このような機能性電子部品である誘電体フィルタや誘電体送受共用器などの誘電体共振部品としては、誘電体ブロックを用い、これに複数の共振器を作りこんでなる一体型のものがしばしば用いられる。

しかるに、近年、移動体通信機器、特に基地局用途のものにおいて高性能化が要請されており、これに伴い移動体通信機器に用いられる誘電体共振部品にも高性能化が要請されている。そのため、より多くの共振器を単一の誘電体ブロックに作り込んで高性能化が図られている。この場合、誘電体ブロックが長手方向に長くなりすぎて機械的強度が低下しやすくなるという問題があった。また、最近においては、実装効率の高い誘電体共振部品が要請されており、長手方向にあまり長すぎる誘電体共振部品には、実装効率の低下を招くという問題もあった。

このような問題を回避するために、たとえば特許文献１には、２つの誘電体フィルタを分割して作製し、それぞれを互いに電気的及び機械的に接合する方法が提案されている。

また、特許文献２には、誘電体ブロックを途中で湾曲させてＵ字形状とすることで実装効率の向上を図ることが提案されている。

登録実用新案第３０１０５６８号公報 特開昭６２−７３８０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、部品点数が増加し、更に組立作業によるコストアップの問題が生じる。また、電気的な整合がとりにくく、誘電体共振部品の特性がばらつくという問題が生じる。たとえば、高周波の誘電体共振部品に適用する場合には、金属端子のインダクタンス成分がインピーダンス整合を悪化させ、また、金属端子の部分から高周波が漏洩し性能を悪化させる。

一方、特許文献２に記載の方法では、機械的強度の低下の問題は依然として解決されない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高性能化に応えるべく誘電体共振部品の共振器数が増大した場合においても、機械的強度の低下が防止され、低コストで実装効率の高い誘電体共振部品を提供することを目的とするものである。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
互いに略平行な第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び第２の面に略直交し且つ互いに略平行な第３の面及び第４の面と、前記第１の面及び第２の面並びに前記第３の面及び第４の面に略直交する第５の面及び第６の面と、を含む外面、を有する誘電体ブロックと、
該誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成された複数の貫通孔と、
該貫通孔の内面に形成された内導体と、
前記第１の面を除く前記外面に形成された外導体と、
前記貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させるように前記第１の面にて前記内導体から延びた結合電極と、
前記共振器のうちのいずれかと結合する入出力電極と、
を含んでなる誘電体共振部品であって、
前記誘電体ブロックには、前記第１の面から前記第２の面にかけて前記第３の面及び第４の面に略平行に延びる貫通長穴が形成されており、該貫通長穴の内面にはシールド導体が形成されており、
前記貫通長穴の前記第５の面に近い先端部は、前記複数の貫通孔のいずれよりも前記第５の面の近くに位置し、
前記複数の貫通孔は、前記誘電体ブロックの前記貫通長穴と前記第３の面、第４の面及び第６の面との間の領域にて配列されていることを特徴とする誘電体共振部品、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記入出力電極は、前記貫通長穴と前記第３の面との間の領域に位置する第１入出力電極と、前記貫通長穴と前記第４の面との間の領域に位置する第２入出力電極とからなる。

本発明の一態様においては、前記貫通長穴の前記第５の面に近い先端部は、前記結合電極及び前記入出力電極のいずれよりも前記第５の面の近くに位置する。

本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックの第１の面には、前記貫通長穴の前記第５の面に近い先端部から前記第５の面にかけて短絡電極が形成されており、該短絡電極は前記第５の面に形成された外導体及び前記貫通長穴の内面に形成されたシールド導体にそれぞれ接続されている。

本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックは誘電体セラミックからなる。

本発明の一態様においては、前記第１の面を略覆うように配置された電磁シールドカバーを備えている。

本発明によれば、誘電体ブロックに形成した貫通長穴の内面にシールド導体を形成し、貫通長穴の第５の面に近い先端部を貫通孔のいずれよりも第５の面の近くに位置させ、複数の貫通孔を貫通長穴と第３の面、第４の面及び第６の面との間の領域にて配列させたことで、共振器数が増大した場合においても、長手方向に長くなりすぎることがなく、機械的強度の低下が防止され、低コストで実装効率の高い誘電体共振部品が提供される。

本発明による誘電体共振部品の第１の実施形態を示す模式的斜視図である。 第１の実施形態の誘電体共振部品を示す模式的部分拡大平面図である。 本発明による誘電体共振部品の第２の実施形態を示す模式的斜視図である。 第２の実施形態の誘電体共振部品を示す模式的分解斜視図である。 図３のＡ矢視模式的部分断面図である。 図３のＡ矢視模式的断面図である。 本発明による誘電体共振部品の第３の実施形態を示す模式的断面図である。 本発明による誘電体共振部品の第４の実施形態を示す模式的斜視図である。 第４の実施形態の誘電体共振部品を示す模式的分解斜視図である。 本発明による誘電体共振部品の第５の実施形態を示す模式的分解斜視図である。 第５の実施形態の誘電体共振部品の模式的部分拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。尚、図面において、互いに同一または類似の機能を有する部材または部分などには同一の符号が付されている。

［第１の実施形態］
図１は本発明による誘電体共振部品の第１の実施形態を示す模式的分解斜視図であり、図２は本実施形態の誘電体共振部品の模式的部分拡大平面図である。本実施形態においては、誘電体共振部品は誘電体フィルタである。

本実施形態の誘電体フィルタは誘電体ブロック２を有する。誘電体ブロック２の材質としては、たとえば誘電体セラミックを使用することができ、特に比誘電率ε_ｒが１０程度のフォルステライト系セラミックを使用することができる。

誘電体ブロック２は、互いに略平行な第１の面２１及び第２の面２２を有する。誘電体ブロック２は、更に、第１の面２１及び第２の面２２に略直交し且つ互いに略平行な第３の面２３及び第４の面２４を有する。誘電体ブロック２は、更に、第１の面２１及び第２の面２２並びに第３の面２３及び第４の面２４に略直交し且つ互いに略平行な第５の面２５及び第６の面２６を有する。かくして、誘電体ブロック２の外面は、第１の面２１〜第６の面２６を含んでなる。

第１の面２１は上面である。第２の面２２は、下面であり、第１の面２１から距離（高さ）Ｈを隔てて第１の面２１と反対向き且つ略平行に位置している。第３の面２３及び第４の面２４は、一対の側面であり、距離（幅）Ｗを隔てて互いに反対向きに位置している。第５の面２５及び第６の面２６は、一対の端面であり、距離（長さ）Ｌを隔てて互いに反対向きに位置している。誘電体ブロック２の寸法は、所要の特性に応じて、適宜設定することができるが、たとえば、高さＨが４ｍｍ〜２５ｍｍで、長さＬが４５ｍｍ〜１３０ｍｍで、幅Ｗが２５ｍｍ〜６０ｍｍである。Ｌは３Ｗ以内であることが好ましい。一例を挙げれば、長さＬが約５５ｍｍで、幅Ｗが約４０ｍｍで、高さＨが約９ｍｍである。

誘電体ブロック２には、第１の面２１から第２の面２２にかけて貫通する複数の貫通孔４１が形成されている。貫通孔４１の内面には内導体４２が形成されている。誘電体ブロック２の第１の面２１を除く外面には、外導体４３が形成されている。外導体４３は第２の面２２に形成された外導体４３に接続されている。第１の面２１には、内導体４２から延び、貫通孔４１に対応して形成される１／４波長型の共振器同士を結合させる結合電極４４が形成されている。この結合電極４４の形状は、図示されるものに限定されず、所要の結合が得られるものであれば適宜変更してもよい。尚、第１の面２１には、外導体４３に接続された結合調整電極（図示されていない）が付されていてもよい。これらの結合電極４４および結合調整電極により互いに隣接する共振器同士の所要の結合がとられる。

誘電体ブロック２には、第１の面２１から第２の面２２にかけて第３の面２３及び第４の面２４に略平行に延びる貫通長穴４５が形成されており、該貫通長穴４５の内面にはシールド導体４６が形成されている。シールド導体４６は第２の面２２に形成された外導体４３に接続されている。貫通長穴４５は、幅がＤで、長さ即ち第５の面２５に近い先端部４５ａと第６の面２６に近い先端部４５ｂとの間の距離がＬ’である。幅Ｄは、適宜設定することができ、たとえば３ｍｍ〜１５ｍｍであり、一例を挙げれば約６ｍｍである。また、長さＬ’は、適宜設定することができ、たとえば２０ｍｍ〜１０５ｍｍであり、一例を挙げれば約３５ｍｍである。

複数の貫通孔４１は、誘電体ブロック２の貫通長穴４５と第３の面２３、第４の面２４及び第６の面２６との間のコ字形状の領域にて配列されている。即ち、貫通孔４１は、第４の面２４から第６の面２６を経て第３の面２３へと連なる誘電体ブロック外面に沿った領域にて、貫通長穴４５を挟むようにコ字形状に配列されている。誘電体ブロック２の第１の面２１には、以上のような共振器配列（即ち貫通孔配列）の一方端及び他方端の貫通孔４１に対応して形成される共振器と結合するように、それぞれ入出力電極即ち第１入出力電極４７及び第２入出力電極４８が形成されていることが好ましい。即ち、第１入出力電極４７は貫通長穴４５と第３の面２３との間の領域に位置し、第２入出力電極４８は貫通長穴４５と第４の面２４との間の領域に位置する。第１入出力電極４７及び第２入出力電極４８は、一方が入力電極として機能し、他方が出力電極として機能する。これにより、一方端から他方端までの共振器配列を有する誘電体フィルタが構成される。

図２に示されるように、貫通長穴４５の第５の面２５に近い先端部４５ａは、貫通孔４１のいずれよりも第５の面２５の近くに位置する。これにより、共振器配列の一方端及び他方端の共振器同士の結合が良好に抑制される。先端部４５ａと第５の面２５との間の距離は、例えば２〜１５ｍｍである。また、貫通孔４１は、貫通長穴４５と第３の面２３及び第４の面２４との間の領域に位置し、電気特性上ほぼ中央部に配列されることが好ましい。

更には、貫通長穴４５の第５の面２５に近い先端部４５ａは、結合電極４４及び入出力電極４７，４８のいずれよりも第５の面２５の近くに位置することが好ましい。これにより、共振器配列の一方端及び他方端の共振器同士の結合が更に良好に抑制され、入出力電極４７，４８間での電磁波の不要伝播が抑制されて、アイソレーション特性が良好になる。

また、誘電体ブロック２の第１の面２１には、貫通長穴４５の第５の面２５に近い先端部４５ａから第５の面２５にかけて短絡電極（短絡導体）４９が形成されていることが好ましい。短絡電極４９は第５の面２５に形成された外導体４３及び貫通長穴４５の内面に形成されたシールド導体４６にそれぞれ接続されている。これにより、アイソレーション特性は更に良好になる。

誘電体ブロック２は、第１の面２１及び第２の面２２と略平行な断面の形状が第１の面２１から第２の面２２に至るまで同一である。このような誘電体ブロック２は、金型にてセラミック粉体を圧縮成形し焼成することで製造することができる。第１の面２１及び第２の面２２と略平行な断面の形状が第１の面２１から第２の面２２に至るまで同一であることで、１軸圧縮成形にて簡単に誘電体ブロック２を製造することができる。

このような構造にすることで、高機能を得るために共振器数を多くしても、共振器配列をコ字形状とすることにより長さＬの増大が抑えられ、しかも、一体物の誘電体ブロック２を用いることで、特別の部材を別途追加することなく、機械的強度の低下が防止される。かくして、低コストで実装効率の高い誘電体フィルタが提供される。

［第２の実施形態］
図３は本発明による誘電体共振部品の第２の実施形態を示す模式的斜視図であり、図４は本実施形態の誘電体共振部品の模式的分解斜視図である。また、図５は図３のＡ矢視模式的部分断面図であり、図６は図３のＡ矢視模式的断面図である。図５と図６とは、互いに異なる部分の断面を示す。

本実施形態は、電磁シールドカバーを備えることを除いて、第１の実施形態と同一である。

電磁シールドカバー１０は、誘電体ブロック２の第１の面２１を略覆うように配置されていることが好ましい。具体的には、電磁シールドカバー１０は、誘電体ブロック２の第１の面２１の開放域（導体が形成されていない領域部）から隔てられて該開放域を覆うように配置されており、たとえば厚み０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の金属板を成形したものからなる。電磁シールドカバー１０の材質は、導電性であれば良く、例えば鉄系の金属、特に表面をすずめっきした鉄などを用いることができる。電磁シールドカバー１０は、誘電体ブロック２の第３の面２３〜第６の面２６に付された外導体４３及び貫通長穴４５に形成されたシールド導体４６に接合されている。この接合には、たとえば半田または導電性接着剤が用いられる。これにより、第１の面（開放域）２１からの電波漏洩を抑制し、良好な電磁シールド効果を発揮して、一層高い電気特性を得ることができる。

尚、図５には、本実施形態における外部回路との接続形態の一例が示されている。図５に示されるように、第２入出力電極４８には同軸型接続ケーブル１２の内部導体が接続されており、該接続ケーブル１２によって誘電体フィルタが外部回路と接続される。接続ケーブル１２の外部導体は、たとえば電磁シールドカバー１０に接続される。第１入出力電極４７についても同様である。

誘電体フィルタと外部回路との接続方法については、上記の限りではなく、必要に応じて公知の他の方法が用いられ、同軸型の接続コネクタを用いたものでも良いし、リードピンを用いたものでも良い。

［第３の実施形態］
図７は、本発明による誘電体共振部品の第３の実施形態を示す模式的断面図である。この図は、上記第２の実施形態に係る図６に対応する部分を示している。

本実施形態は、電磁シールドカバーの取付形態を除いて、第２の実施形態と同一である。

本第３の実施形態では、誘電体ブロック２の第１の面２１に、貫通長穴４５に形成されたシールド導体４６に接続された接続導体４０が形成されている。電磁シールドカバー１０は接続導体４０を介してシールド導体４６に接続されている。これにより、貫通長穴４５の幅Ｄが小さくとも、電磁シールドカバー１０とシールド導体４６との間の電気的接続を容易にとることができ、誘電体共振部品の小型化に寄与することができる。

［第４の実施形態］
図８は本発明による誘電体共振部品の第４の実施形態を示す模式的斜視図であり、図９は本実施形態の誘電体共振部品の模式的分解斜視図である。本実施形態においては、誘電体共振部品は誘電体送受共用器である。

本実施形態では、誘電体ブロック２の貫通長穴４５と第３の面２３との間の領域に６個の共振器により送信側フィルタＦｔが形成されており、誘電体ブロック２の貫通長穴４５と第４の面２４との間の領域に６個の共振器により受信側フィルタＦｒが形成されている。誘電体ブロック２の貫通長穴４５と第６の面２６との間の領域には、第１の面２１において、送信側フィルタＦｔ及び受信側フィルタＦｒの双方と結合する送受共通電極６０が形成されている。第１入出力電極４７は送信信号入力電極として機能し、第２入出力電極４８は受信信号出力電極として機能し、送受共通電極６０は送信信号出力電極及び受信信号入力電極として機能する。送受共通電極６０はアンテナ等の送受信手段に接続される。

本実施形態においても、誘電体ブロック２の貫通長穴４５と第３の面２３、第４の面２４及び第６の面２６との間のコ字形状の領域を１つの領域と見なして、このコ字形状の領域に複数の貫通孔４１が配列されているものとする。このように、本発明においては、誘電体ブロック２の貫通長穴４５と第６の面２６との間には貫通孔４１が存在しなくてもよい。

誘電体ブロック２の材質は、第１の実施形態のものと同一である。誘電体ブロック２の寸法は、図２及び図３に示される表記に従えば、Ｈは４ｍｍ〜２５ｍｍ、Ｌは５０ｍｍ〜１３０ｍｍ、Ｗは２５ｍｍ〜６０ｍｍ、Ｄは３ｍｍ〜１５ｍｍ、Ｌ’は４０ｍｍ〜１１５ｍｍであることが好ましい。より具体的な形態としては、Ｌはたとえば約１００ｍｍであり、Ｗはたとえば約４０ｍｍであり、Ｈはたとえば約９ｍｍである。また、Ｄはたとえば６ｍｍであり、Ｌ’はたとえば約８０ｍｍである。また、Ｌは３Ｗ以内が好ましい。

その他の構成は、第１の実施形態のものに準ずる。たとえば、貫通長穴４５と貫通孔４１との位置関係、貫通長穴４５と結合電極４４との位置関係、並びに貫通長穴４５と第１入出力電極４７及び第２入出力電極４８との位置関係、更には、短絡電極４９及び電磁シールドカバー１０の存在は、第１の実施形態のものと同一である。従って、これらの構成に基づき得られる上記第１の実施形態で説明した効果は、本第４の実施形態においても同様に得られる。

本実施形態によれば、共振器数が多い一体型誘電体送受共用器であっても、第１の実施形態と同様に、高機能を得るために共振器数を多くしても、貫通長穴４５の一方側に送信側フィルタＦｔを構成する共振器を配列し、貫通長穴４５の他方側に受信側フィルタＦｒを構成する共振器を配列することにより長さＬの増大が抑えられ、しかも、一体物の誘電体ブロック２を用いることで、特別の部材を別途追加することなく、機械的強度の低下が防止される。かくして、低コストで実装効率の高い誘電体送受共用器が提供される。

［第５の実施形態］
図１０は本発明による誘電体共振部品の第５の実施形態を示す模式的分解斜視図であり、図１１は本実施形態の誘電体共振部品の模式的部分拡大断面図である。

本実施形態は、誘電体ブロック２の第１の面２１に形成された短絡電極（短絡導体）４９が、第５の面２５と隣接する第１の面２１の縁辺部の全体に形成されており（即ち、第１の面２１と第５の面２５との境界線に沿って延在しており）、第５の面２５に付された外導体４３に接続されるように下向きに延びた電磁シールドカバー１０の部分が、第１の面２１上の短絡導体４９に接続されていることを除いて、第４の実施形態と同一である。

即ち、電磁シールドカバー１０の第５の面２５に付された外導体４３と電気的に接続されるように下向きに延びた部分は、下端縁部が水平且つ外向きに折り曲げられており、この下端縁部の下面が、第５の面２５と隣接する第１の面２１の縁辺部の全体に形成された短絡導体４９に接合されている。

このような構造にすることで、第４の実施形態で得られる作用効果に加えて、Ｌ寸法のバラツキが発生しても電磁シールドカバー１０は短絡電極４９を介して第５の面２５に形成された外導体４３に確実に接続されるので、歩留まり良く製品を製造することができる。また、第１入出力電極４７及び第２入出力電極４８により近いところを接地できるので、さらに電磁シールド効果が良好になり高い電気特性を得ることができる。
［その他の実施形態］
以上の実施形態では、寸法、個数及び形状などについて、特定のものが記載されているが、本発明は、それらに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

たとえば、誘電体ブロック２に形成される共振器の数は、長さＬが約１００ｍｍの場合には、たとえば７または８とすることができるが、これに限定されず、適宜変更が可能である。

２ 誘電体ブロック
２１ 第１の面
２２ 第２の面
２３ 第３の面
２４ 第４の面
２５ 第５の面
２６ 第６の面
４０ 接続導体
４１ 貫通孔
４２ 内導体
４３ 外導体
４４ 結合電極
４５ 貫通長穴
４５ａ，４５ｂ 貫通長穴の先端部
４６ シールド導体
４７ 第１入出力電極
４８ 第２入出力電極
４９ 短絡電極
６０ 送受共通電極
１０ 電磁シールドカバー
１２ 同軸型接続ケーブル
Ｆｔ 送信側フィルタ
Ｆｒ 受信側フィルタ

Claims (4)

1. 互いに略平行な第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び第２の面に略直交し且つ互いに略平行な第３の面及び第４の面と、前記第１の面及び第２の面並びに前記第３の面及び第４の面に略直交する第５の面及び第６の面と、を含む外面、を有する誘電体ブロックと、
   該誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成された複数の貫通孔と、
   該貫通孔の内面に形成された内導体と、
   前記第１の面を除く前記外面に形成された外導体と、
   前記貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させるように前記第１の面にて前記内導体から延びた結合電極と、
   前記共振器のうちのいずれかと結合する入出力電極と、
   を含んでなる誘電体共振部品であって、
   前記誘電体ブロックには、前記第１の面から前記第２の面にかけて前記第３の面及び第４の面に略平行に延び、内面にシールド導体が形成された貫通長穴が形成されており、
   前記複数の貫通孔は、前記誘電体ブロックの前記貫通長穴と前記第３の面、第４の面及び第６の面との間の領域にて配列され、
   前記貫通長穴の前記第５の面に近い先端部は、前記複数の貫通孔のいずれよりも前記第５の面の近くに位置し、
   前記誘電体ブロックの第１の面には、前記貫通長穴の前記第５の面に近い先端部から前記第５の面にかけて形成され、かつ、前記第５の面に形成された外導体及び前記シールド導体に接続された短絡電極が形成されていることを特徴とする誘電体共振部品。
2. 前記入出力電極は、前記貫通長穴と前記第３の面との間の領域に位置する第１入出力電極と、前記貫通長穴と前記第４の面との間の領域に位置する第２入出力電極とからなり、
   前記貫通長穴の前記第５の面に近い先端部は、前記結合電極、前記第１入出力電極及び前記第２入出力電極よりも前記第５の面の近くに位置することを特徴とする、請求項１に記載の誘電体共振部品。
3. 前記誘電体ブロックは誘電体セラミックからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘電体共振部品。
4. 前記第１の面を略覆うように配置された電磁シールドカバーを備え、
   該電磁シールドカバーは、前記誘電体ブロックの前記第３の面から前記第６の面に付された外導体及び前記貫通長穴に形成された前記シールド導体に接合されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。

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