JPH02108302A - 有極型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車電話用空中線共用器に用いる誘電体フ
ィルタに関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えば、本願の
出願人の出願に係る特願昭６２−３２９５１３号に示さ
れるものがあった。

以下、この構成を図を用いて説明する。

第１０図はかかる従来の有橋型誘電体フィルタの斜視図
、第１１図は第１Ｏ図の有極型誘電体フィルタのＡ−Ａ
線断面図である。

図中、１０は均質で単体のブロック状の誘電体（例えば
、高さＨ２はり、４ｆｌ、幅Ｗ、は６．０　ｍ亀、長さ
Ｌｌは２８．１龍）、１１は人カバターン、Ｉ２は出カ
バターン、１３−１〜１３−４は前記誘電体内に略平行
に形成された複数個の中心導体、１４−１−１４４は誘
電体共振器、１５−１〜１５−４は各中心導体の一端に
延設され前記誘電体の一側面に配列された導電性を有す
る複数個の周波数調整用パターン、１６−１〜１６−３
は各誘電体共振器間に設けられる結合量調整用パターン
、１７は誘電体の側面部及び底面部に形成され、接地さ
れるメタライズパターン、１８は絶縁被覆を有する絶縁
電線であり、この絶縁電線１８はその一端を前記メタラ
イズパターン１７に接続し、前記複数個の誘電体共振器
上を通り、他端を前記出カバターン１２に接続する・こ
の絶縁電線１８としては、例えば０．３２φ　（直径０
．３２ａｍ）　（７）ＩＣＸＬ−ＰＶＣ′ｆａ（導体が
１本からなる塩化ビニル樹脂で被覆された絶縁電線）を
用いる。

ここで、この絶縁電線の配線による電気的な作用を説明
する。

前記したＩＣＸＬ　−ＰＶＣ線は出カバターン１２に接
続され、誘電体フィルタを構成する誘電体共振器と空間
的に一定の距離離れた所に置かれている。このＩＣＸＬ
　−ＰＶＣ線の電気的な作用は、誘電体共振器がλ／４
半同軸共振器であるため、開放面の電界が最大となり、
この面からある距離離れたｒｃＸＬｐｖｃ　＆？Ｉの間
には容量が存在することになるため、容量結合になって
いる。従って、第１０図及び第１１図に示す誘電体フィ
ルタの集中定数等価回路は、第１２図のように示すこと
ができる。

第１２図において・容量ＣＣＩ・　Ｃｅｔ・　ＣＣ３・
　Ｃｃ４は前記ＩＣＸＬ　−ＰＶＣ線と誘電体共振器間
の結合容量、インダクタンス’ｊｌ＋　　Ｌｚｚ＋　　
Ｌ３３１　　Ｌｎ４＋　　Ｌｓｓは前記ＩＣＸＬ　−Ｐ
ＶＣ線の自己インダクタンスである。

また、並列共振回路（Ｌｌ　ｃｔ　）　、　　（ｔ、ｔ
　ｃｔ）。

（ＬＪ　Ｃ４）　、（Ｌａ　Ｃｏ　）はλ／４半同軸共
振器の等偏口路であり、結合容量Ｃ１は入カバターン１
１と誘電体共振器１４−１間の容量、結合容量Ｃ１は誘
電体共振器１４−１と誘電体共振器１４−２間の容量、
結合容量Ｃ３は誘電体共振器１４−２と誘電体共振器１
４−３間の容量、結合容１ｃ、は誘電体共振ｎ１４−３
と誘電体共振器１４−４間の容量、結合容量Ｃ９は誘電
体共振器１４−４と出カバターン１２間の容量である。

この図に示されるように、前記容１ｔｃｃｌ、　　ＣＣ
Ｚ＋Ｃｃｓ＋　ＣｃａｓインダクタンスＬｌｌ＋　　Ｌ
ｚｚ、　　Ｌ３３１Ｌ４４＋　　Ｌｓｓ及び結合容量Ｃ
＋　、Ｃ３、Ｃｓ　、Ｃ，。

Ｃ９で並列共振回路が構成され、この回路の共振周波数
が伝送零点、即ち減衰無限大点となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記において述べた有極型誘電体フィル
タにおいては、次のような問題点があった。

（１）有極特性を実現するため、ＩＣＸＬ−ＰＶＩを用
いたので、所定の領域に減衰極を実現するための調整が
難しかった。

（２）減衰極を精度よく実現するためのｔｃＸＬ−ＰＶ
Ｃ線の固定が難しく、信頼性上、好ましくなかった。

（３）上記（１）　、　（２）の理由により、高性能の
有極型誘電体フィルタを得るにはコストが高くなる。

本発明は、上記問題点を除去し、有極特性を実現するた
め、従来のＩＣＸＬ−ＰＶＣ線の代わりに誘電体共振器
間の間隔（ｐＨｃｈ）或いは電極形状を変形し、高性能
で低コストな有極型誘電体フィルタを提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、均質で単体の
ブロック状の誘電体と、該誘電体内にほぼ平行に形成さ
れた複数個の中心導体からなる複数個の誘電体共振器と
、前記各中心導体の一端に延設され、前記誘電体の一側
面に配列された導電性を有する複数個の調整用電極とを
備えた誘電体フィルタにおいて、前記誘電体共振器間の
間隔又は電極形状を変形し、結合インダクタンス又は結
合容量によるオーバーカップリングを行わせ、有限の周
波数に減衰極を具備させるようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、上記のように、誘電体共振器間の間隔
又は電極形状を変形し、結合インダクタンス又は結合容
量によるオーバーカップリングを行わせることによって
、有限の周波数に確実に減衰極を設定することができ、
高性能な誘電体フィルタを得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す３段構成誘電体フィ
ルタの構成図であり、第１図（ａ）はその斜視図、第１
図（ｂ）はその平面図、第１図（ｃ）は第１図（ｂ）の
Ｂ−Ｂ線断面図である。

この実施例における誘電体フィルタは、直方体状誘電体
２０を有し、その直方体状誘電体２０は縦Ｗ（例えば６
．０龍）、横ｌ（例えば２０．０Ｕ）及び高さＨ（例え
ば８．８ｍ）からなり、一体的に構成されている。２１
は入力ピン、２２は出力ピンであり、２３−１〜２３−
３は前記誘電体内に略平行に形成された複数個の中心導
体、２４−１〜２４−３は誘電体共振器、２５−１〜２
５−３は各中心導体の一端に延設され、前記誘電体の一
側面に配列された導電性を有する複数個の周波数調整用
パターン、２６−１〜２６−２は各誘電体共振器間に設
けられる結合量調整用バタニン、２７は誘電体の正面部
、背面部、左側面部、右側面部及び下面側面部に形成さ
れ、接地されるメタライズ層、２８．２９は結合量調整
用パターンである。

第２図は第１図の誘電体フィルタの集中定数等価回路図
である。

第２図中、（１，Ｃ＋）、（Ｊｚ　Ｃｚ）、（Ａｓ　Ｃ
ｚ　）は構成する誘電体共振器の等価ＬＣであり、Ｃ，
ｌは入力ピン２１と入力段誘電体共振器２４−１間の結
合容量、Ｃ，ヨは出力ピン２２と出力段誘電体共振器２
４−３間の結合容量である。また、１１□は入力段誘電
体共振器２４−１と第２段誘電体共振器２４−２間の誘
電体を介しての結合インダクタンス、１１３は第２段誘
電体共振器２４−２と出力段誘電体共振器２４−３間の
誘電体を介しての結合インダクタンスであり、更に、１
．は入力段誘電体共振器２４−１と出力段誘電体共振器
２４−３間の結合インダクタンスである。この結合イン
ダクタンス１．が存在するために、通過帯域の高域側減
衰域において、減衰量が無限大になる周波数ｆ−が生じ
る。即ち、ｆ、は次のようにして与えられる。

Ｓ　Ｃ１ｐ　＋　１１ｚ”Ｒｚ３＋　＜１１ｚ１２ｚｚ
＞　／１４ｏ　）＋Ｓ”　ＩＩｚＲｇｊＣ＠　＝Ｏ・・
・（１）ここで、Ｓ−ｊωである。

ω−”　＝　（１／ｌａ　ＣＯ）［Ｃ１ｏ　　１．）／
（Ｉｌ＋□ｊｕｇｓ）　＋　（／！ａ　／　１ｚ：）＋
（１゜ｚ’ｌ＋ｚ）＋ｘｌ　　　　　・・・（２）ここ
で、ωｏ＝２πｆ−である。

よって、結合インダクタンスｌ、が存在することにより
ｆ−が存在し、このｆ幻は通過帯域より高域側に発生す
ることが上記式（２）から明らかである。

従って、この結合インダクタンス１．をどのように設定
するかが問題となる。

この結合インダクタンス１９は、後述するように、誘電
体共ｗｒ、器間のピンチもしくは電極形状を工夫するこ
とにより設定することができ、また、容易に調整するこ
ともできる。

第３図は本発明の第２実施例を示す３段構成誘電体フィ
ルタの構成図である。

この実施例における誘電体フィルタは、直方体状誘電体
３０を有し、その直方体状誘電体３０は縦Ｗ（例えば６
．０　ｍｍ）　、横！（例えば２０．０ｍｍ）及び高さ
Ｈ（例えば８．８ｍｍ）からなり、一体的に構成されて
いる。３１は入力ピン、３２は出力ピンであり、３３−
１〜３３−３は前記誘電体内に略平行に形成された複数
個の中心導体、３４−１〜３４−３は誘電体共振器、３
５−１〜３５−３は各中心導体の一端に延設され、前記
誘電体の一側面に配列された導電性を有する複数個の周
波数調整用パターン、３６は誘電体の正面部、背面部、
左側面部、右側面部及び下面側面部に形成され、接地さ
れるメタライズ層、３７、３８は結合量調整用パターン
である。

この誘電体フィルタが第１図の誘電体フィルタと異なる
ところは、入力段誘電体共振器３４−１と第２段誘電体
共振器３４−２間、第２段誘電体共振器３４−２と出力
段誘電体共振器３４−３間にそれぞれ結合量調整用パタ
ーン３７．３８が存在することである。

第４図は第３図の誘電体フィルタの集中定数等価回路図
である。

第４図中、（ｊｉ＋　Ｃ＋）、（Ａｘ　Ｃｚ）、（ハＣ
１）は構成する誘電体共振器の等価ＬＣであり、ｃ、ｌ
は入力ピン３１と入力段誘電体共振器３４−１間の結合
容量、ＣＯＸは出力ピン３２と出力段誘電体共振器３４
−３間の結合容量であり、ｃｌ！は入力段誘電体共振器
３４−１と第２段誘電体共振器３４−２間の結合容量、
Ｃ０は第２段誘電体共振器３４−２と出力段誘電体共振
器３４−３間の結合容量であり、Ｃ９は入力段誘電体共
振器３４−１と出力段誘電体共振器３４−３間の結合容
量である。この結合容ｆｉｔ　ｃ　ｔが存在することに
より、通過帯域の低域側減衰域において、減衰量が無限
大となる周波数ｆ伽が生じる。

この場合、減衰量が無限大となる周波数ｒ−は次式によ
って与えられる。

１／Ｓ＝　（（１／Ｃｐ　）＋　（１／Ｃ＋ｚ）＋　（
１／Ｃｚｓ）＋　（ＣＩ　／Ｃ＋ｚＣｚｓ）１＋（１／
Ｓ”　ＣＩｚＣｔ３Ｌ６　） −〇　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）ω−”
　””　１　／　Ｌｏ　Ｃｏ　　（、（Ｃ＋ｔＣｚｘ）
／　（Ｃｏ　Ｃｐ　）、＋　（Ｃｚｓ／Ｃｏ　）＋　（
Ｃ＋ｚ／　Ｃｏ　）　＋１１　　　　　・・・（４）よ
って、結合容量Ｃ９が存在することにより、ｆ−が存在
し、このｆ−は通過帯域より低域側に発生することが上
記式（４）かられかる。

該結合容１ｃｐは前記結合インダクタンスｉｐの場合と
同様に、誘電体共振器間のピンチもしくは電極形状を工
夫することにより設定することができ、また、調整する
ことも可能である。

第５図は本発明の第３実施例を示す３段構成誘電体フィ
ルタの構成図である。

この実施例における誘電体フィルタは、直方体状誘電体
４０を有し、その直方体状誘電体４０は縦Ｗ（例えば６
．Ｏｎ）　、横１　（例えば２０．０１）及び高さＨ（
例えば８．８　ｕ）からなり、一体的に構成されている
。４１は人力ピン、４２は出力ピンであり、４３−１〜
４３−３は前記誘電体内に略平行に形成された複数個の
中心導体、４４−１〜４４−３は誘電体共振器、４５−
１〜４５−３は各中心導体の一端に延設され、前記誘電
体の一側面に配列された導電性を有する複数個の周波数
調整用パターン、４６は誘電体の正面部、背面部、左側
面部、右側面部及び下面側面部に形成され、接地される
メタライズ層、４７、４８は結合量調整用パターンであ
る。

この誘電体フィルタが第１図の誘電体フィルタと異なる
ところは、オーバーカップリングしている結合インダク
タンスＮｐ又はオーバーカップリングしている結合容量
Ｃ，を、誘電体共振器間ではなく、電極形状を変形して
得るようにしている点である。

第６図は本発明の変形例としての第４実施例を示す誘電
体フィルタの構成図である。

この実施例における誘電体フィルタは４素子誘電体フィ
ルタであり、その誘電体フィルタは一体的な直方体状誘
電体５０を有している。図中、５１は入力ピン、５２は
出力ピンであり、５３−１〜５３−３は前記誘電体内に
略平行に形成された複数個の中心導体、５４−１〜５４
−３は誘電体共振器、５５−１〜５５−３は各中心導体
の一端に延設され、前記誘電体の一側面に配列された導
電性を有する複数個の周波数調整用パターン、５６は誘
電体の正面部、背面部、左側面部、右側面部及び下面側
面部に形成され、接地されるメタライズ層、５７〜６１
は各誘電体共振器間に設けられる結合量調整用パターン
である。

第７図は第６図の誘電体フィルタの集中定数等価回路図
である。

第７図において、（Ｌ□Ｃ□）、（Ｌｐ、ＣＩ）。

（Ｌ９３ＣＤ３）　、　（Ｌ＃４ＣＰ４）は構成する誘
電体共振器の等価ＬＣであり、ｃｓｒは入力ピン５１と
入力段誘電体共振器５４−１間の結合容量、Ｃ３Ｓは出
力ピン５２と出力段誘電体共振器５４−４間の結合容量
、ＣＳＺは入力段誘電体共振器５４〜１と第２段誘電体
共振器５４−２間の結合容量、Ｃｓ２は第２段誘電体共
振器５４−２と第３段誘電体共振器５４−３間の結合容
量、ＣＳａは第３段誘電体共振器５４−３と第４段誘電
体共振器５４−４間の結合容量、ＣＴは入力段誘電体共
振器５４−１と第３段誘電体共振器５４−３間、或いは
第２段誘電体共振器５４−２と出力段誘電体共振器５４
−４間の結合容量、Ｒｔは駆動抵抗、Ｒｔは終端抵抗で
ある。

この集中定数等価回路の動作伝送係数Ｓ□８．は次のよ
うになる。

Ｓ　＊　（ｓｒ　＝Σａ　随Ｓ”　／　Ｓ’（Ｓ”　十
ωａｓ　ｔ　＞　・・（５）ここで、 ω―”　　”’　Ｃｔ　　（（Ｃｓｚ／Ｌｐｓ）＋　　
（Ｃｓａ／Ｌ□））／　（（Ｃｓｔ＋Ｃｓｓ＋Ｃｌ４）
Ｇ”＋　　（Ｃｓｔ　（Ｃｐｓ　＋　Ｃｓｓｒ　Ｃ３４
）＋　ＣＩ４　　（Ｃｐｓ　＋　ＣＳａ　＋　Ｃｓ５）
　　ｌ　　Ｃｔ＋Ｃ５ｚＣ−ｓＣ−４）　　　　　　　
　　−（６）である、いま、 Ｌｐｓ　（Ｃｐｓ＋Ｃｓｓ＋　Ｃｓ４）　　＝　１　／
ω。富Ｌｐｔ　（ＣｐｔｆＣＢ十Ｃｍ１）＝　１／ωｏ
　’　−（７）と置くことにより、上記式（６）は次の
ようにしめされる。

ω−２／ω。”　＝　（Ｌｐｇｃａｚ＋Ｌｐｓｃｓｎ）
Ｃｔ／〔ω。”　ＬｐｉＬｐ３（（Ｃ１２＋　Ｃｓ３　
＋　Ｃ５ａ）・ＣＴ　′＋　ｃ　−ｚ　ｃ　−ｓ　ｃ　
−ａ　）＋（ＬｐｚＣ＊ｚ＋ＬｐｆｆＣ□）Ｃ７〕　　
　　・・・（８）従って、ω−〈ω。　　　　　　　　
　　・・・（９）となり、減衰量が無限大となる周波数
ｆ。が、通過帯域の中心周波数ｆ０より低域側にあるこ
とがわかる。

上記式（８）より、逆にω−から結合容量Ｃ７の値を求
めると次のようになる。

Ｃｔ”’（（Ｒｚ　ω−２−Ｒ４） ±（Ｒｘ　ω−暑−Ｒａ　）”　　　４Ｒ＋　Ｒｓ　ω
、４）／２Ｒ，ω１富　　　　　　　　　　　　　、（
１０）ただし、 Ｒ＋　　＝　Ｃａｘ　＋Ｃｉｓ’−Ｃ１ａＲｘ　　＝Ｃ
−ｔ　（Ｃｐｚ→Ｃ１３＋Ｃｉ４）→−Ｃｓ４（Ｃ９２
＋Ｃｓｚ　＋Ｃ１３）Ｒｓ　　＝　Ｃ＠ｇＣ−ｓＣ＠− Ｒａ　　”　　（Ｃｓｚ／Ｌｐ３）　　＋　（Ｃ１４／
Ｌｌｌ）である。

次に、第６図に示す４素子誘電体フィルタを、共振器間
ピッチＬ　＝　５．０　（ｍ）　、　　ｆ　＠　＝８５
３（Ｍｌ＋２）。

ｆ−ｃ＝８４０（ＭＨｚ）、　　ｆ、ｃ＝８６６（ＭＨ
ｚ）で試作した場合の結果が、第８図において曲線ａと
して示されている。

また、Ｑ＝５００として減衰特性を計算した結果が、第
８図において曲線すとして示されている。

この図から明らかなように、試作特性と計算特性は略一
致している。

また、第９図にピンチ（Ｌ）を変化させて試作した結果
を示す。

この図から明らかなように、ピンチ（Ｌ）を変化させる
ことにより、ｆ−の位置が変わることがわかる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、誘電体
フィルタに外部付加回路を用けることなく、通過帯域の
低域側減衰域もしくは高域側減衰域において減衰量が無
限大になる周波数が、誘電体共振器間の間隔もしくは電
極形状により設定でき、厳しい減衰規格が課せられても
、その規格をより少ない段数で満足することができ、そ
れによって小形化、高性能化及び低コスト化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す３段構成誘電体フィ
ルタの構成図、第２図は第１図の誘電体フィルタの集中
定数等価回路図、第３図は本発明の第２実施例を示す３
段構成誘電体フィルタの構成図、第４図は第３図の誘電
体フィルタの集中定数等価回路図、第５図は本発明の第
３実施例を示す３段構成誘電体フィルタの構成図、第６
図は本発明の変形例としての第４実施例を示す誘電体フ
ィルタの構成図、第７図は第６図に示す誘電体フィルタ
の集中定数等価回路図、第８図は第６図に示す誘電体フ
ィルタの周波数対減衰量特性図、第９図は第６図に示す
誘電体フィルタのピンチ（Ｌ）をパラメータとした周波
数対減衰量特性図、第１Ｏ図は従来の有極型誘電体フィ
ルタの斜視図、第１１図は第１０図の有極型誘電体フィ
ルタのＡ−Ａ線断面図、第１２図は従来の有極型誘電体
フィルタの集中定数等価回路図である。 ２０、３０．４０．５０・・・直方体状誘電体、２１．
３１．４１５１・・・入力ピン、２２．３２．４２．５
２・・・出力ピン、２３１〜２３−３　、３３−’　１
〜３３−３　、４３−１〜４３−３゜５３−１〜５３−
３・・・中心導体、２４−１〜２４−３．３４−１〜３
４−３．４４−１〜４４−３．５４−１〜５４−３・・
・誘電体共振器、２５−１〜２５−３　、３５−１〜３
５３．４５−１〜４５−３　、５５−１〜５５−３・・
・周波数調整用パターン、２６−１〜２６−２　、２８
．２９．３７．３８４７゜ ４８゜ ５７〜６１・・・結合量ｍ整用パターン、２７゜Ｇ ４６゜ ５６・・・メタライズ層・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 均質で単体のブロック状の誘電体と、該誘電体内にほぼ
   平行に形成された複数個の中心導体からなる複数個の誘
   電体共振器と、前記各中心導体の一端に延設され、前記
   誘電体の一側面に配列された導電性を有する複数個の調
   整用電極とを備えた誘電体フィルタにおいて、 前記誘電体共振器間の間隔又は電極形状を変形し、結合
   インダクタンス又は結合容量によるオーバーカップリン
   グを行わせ、有限の周波数に減衰極を具備させるように
   したことを特徴とする有極型誘電体フィルタ。