JPH03108801A - 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、５ＩＲ（ステップ・インピーダンス・レゾネ
ータ）構造を有する同軸型誘電体フィルタに関し、更に
詳しくは、２枚の誘電体基板を対称的に重ね合わせた構
造を有する誘電体フィルタに関するものである。この誘
電体フィルタは、例えば自動車電話等のマイクロ波移動
無線機器や衛星通信機器のフィルタとして有用である。

［従来の技術］ チタン酸バリウム等の誘電体セラミックスを用いた多段
共振器型のフィルタは従来公知であり、様々な構造のも
のが開発されている０代表的な例としては一体構造のコ
ムライン型同軸フィルタがある。このフィルタは直方体
状をなす誘電体ブロックの長手方向に所定間隔をおいて
複数の共振子穴を設け、該誘電体ブロックの共振子穴が
開口している面の一方を除く外表面と共振子穴の内面を
メタライズ（例えば銀ペースト等の焼付け）した構造で
ある。ここで共振子穴が開口していてメタライズが施さ
れている面が短絡面となり、他方のメタライズされてい
ない面が開放面となる。この構造では各共振子穴及びそ
の近傍がそれぞれ一個一個の共振器に対応している。そ
して共振子穴同士の間に股間結合調整用の結合子穴を設
け、それによって適当な結合度を持たせて所望のフィル
タ特性を発現させる。

またこの変形例として、共振子穴の径をその長手方向で
段階的に変化させたＳＩＲ（ステップ・インピーダンス
・レゾネータ）型フィルタもある。

更に他の例としては、誘電体基板の片面にストリップ導
体を形成したストリップライン型フィルタ、あるいはそ
の改良型としてストリップ導体を誘電体基板の表面に形
成した溝内に設ける構造等もある。

［発明が解決しようとする課題］ コムライン型フィルタの場合、誘電体ブロックの高さ（
共振子穴の軸方向長さ）は共振周波数によって決まるた
め、使用する誘電体材料の誘電率εを太き（しない限り
低くできず、小型化には一定の限界がある。またＳＩＲ
型にすれば、段差部で集中容量が挿入されたような等価
回路になるため誘電体ブロックの高さを短縮できるが、
段差のある複雑な穴形状のプレス成形加工はかなり困難
になる。

ストリップライン型フィルタの場合には非常に小型化で
きる利点があるが、共振器の片側がオープン構造になっ
ているため電磁界が漏れてエネルギーの閉じ込めができ
ず、Ｑ値の低下、挿入損失の増大が生じる。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、フィルタ特性の低下が生じず且つ小型化が可能な同軸
型誘電体フィルタを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成できる本発明は、２枚の誘電体基板を
対称的に組み合わせ同軸型としたコムライン型ＳＩＲフ
ィルタである０本発明では誘電体基板の一方の主面に複
数本の共振子溝を並設し、各共振子溝はそれぞれ深さが
溝長手方向で階段状に変化する構造であり、各共振子溝
の間に結合子溝を設ける。また誘電体基板上（他方の主
面と３端面）に接地導体膜を形成し、前記共振子溝内に
一端短絡・他端開放の導体膜を形成して、１／４波長の
共振子部を構成する。

このような誘電体基板２枚を対称的に各共振子部が向き
合うように結合し同軸型の誘電体フィルタとする。

ここで共振子部は誘電体基板の一端面から他端面に至る
ように貫通している構造でもよいし、共振子部の短絡端
が誘電体基板の一端面で開口して接地導体膜に短絡され
、開放端は誘電体基板の他端面に達しない非貫通構造と
してもよい。

共振子溝は、例えば開放端側ほど深くなるような複数の
段差を有する構造とし、その段差の数は製作上３段程度
が好ましいが、２段でもよいで４段以上でもよい。

更に小型化するため誘電体基板の他方の主面の共振子溝
近傍に凹部を形成したり、共振子溝の開放端の外側に補
助的な溝を形成し、共振子穴の導体膜と連続する導体膜
をその補助溝に設けて二重同軸構造にしてもよい。

結合子溝の形状も種々変えることができる。

またその内部に誘電体片や金属片を挿入したり、金属膜
を設けてもよい。これらによって結合度合の調整を図る
ことができる。

入出力端子は様々な構造があり、電界結合方式でもよい
し磁界結合方式でもよい。

【作用］ 誘電体基板上に形成する共振子溝や結合子溝は、−船釣
なプレス成形により誘電体基板の成形と同時に行える。

共振子溝は、その長手方向で深さが階段状に変化するた
め、その段差部で集中容量が挿入されたような等価回路
と見做すことができ溝長手方向の寸法を短縮できる。ま
た２枚の誘電体基板を対称的に結合するため同軸型とな
り、ストリップライン型フィルタのようなＱ値の低下や
挿入損失の悪化が生じることもない、誘電体基板の厚み
方向の寸法は導体厚みと段差寸法の和に近くなり、溝の
幅寸法は段差があっても増大しないから全体として著し
く小型化できる。

共振子部の短絡端が非貫通構造になっていると、その個
所にも等価的に集中容量が挿入されたようになるし、ま
た誘電体基板の他方の主面の共振子溝近傍に凹部を形成
しても、その個所で集中容量が加わったようになり、そ
れらによって基板寸法を更に小さくできる。

一体型同軸型の誘電体フィルタでは、誘電体ブロックの
輻（ここでは誘電体基板の厚さの２倍に相当する）に比
例してｙ、を体ブロックの長さが決まる。上記のように
本発明では誘電体基板の厚さを最小限度にできるため、
基板長さを短縮できる。

［実施例〕 第１図〜第３図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施
例を示している。この例は共振子部を３個形成した３段
構成の例である。誘電体フィルタは、２枚のほぼ同じ形
状の誘電体基板１０を組み合わせた構造をなす、各誘電
体基板１０は、その一方の主面にそれぞれ深さが長手方
向で階段状に変化する３本の共振子溝１２を有し、各共
振子溝１２の間に結合子溝１４を有する０図面上、点々
を付した部分は誘電体材、料の素地がそのまま露出して
いる部分を示し、それ以外は銀ペーストの焼付は等によ
る導体膜を形成した部分を表している。つまり誘電体基
板１０上に接地導体膜を形成すると共に前記共振子溝１
２内に一端短絡・他端開放の導体膜を形成して１／４波
長の共振子部を構成する。第１図において共振子溝１２
の左側端部が短絡端側であり右側端部が開放端側である
。誘電体基板の端面は、短絡端側か導体膜の無い短絡面
になっている（第２図参照）、共振子部の短絡端側では
共振子溝内の導体膜と誘電体基板の外側接地導体膜とが
電気的に接続されている。またこの実施例では、共振子
溝１２は短絡端側ほど深くなるような階段状である。そ
の様子は第３図の断面図からも明らかであろう、そして
このような誘電体基板１０を２枚対称的に、各共振子部
が向き合うように結合し同軸型フィルタを構成する。結
合は接着や半田付は等により行う。

誘電体基板１０の製作は、粉体のプレス成形によって容
品に行える。板状構造であるため、段差が複数ある複雑
な溝構造であっても成形に特に支障は生じない。

誘電体フィルタとしての基本的な動作は従来のコムライ
ン型同軸ＳＩＲフィルタと同様である。第４図に示すよ
うに本発明では段差部分で集中容量ｃ、、ａｔが挿入さ
れたような等価回路となり、その分だけ溝の長手方向の
寸法を短縮できることになる。

第５図〜第７図は本発明の他の実施例を示している。前
記の実施例では共振子部が誘電体基板の一端面（短絡面
）から他端面（開放面）に至るように貫通しているが、
この実施例では共振子部の短絡端は誘電体基板の一端面
で開口し短絡されているものの、開放端は誘電体基板の
他端面には達しない非貫通構造になっている。

誘電体基板２０の他方の主面及び４端面は全てメタライ
ズにより導体膜が形成されている。共振子溝２２は段差
部が２個所あり、短絡端側ほど深くなる形状である。結
合子溝２４は誘電体基板の一端面から他端面にまで達し
ている。このような構造にすると、第８図に示すように
、共振子部の開放面と誘電体基板の他端面との間で大き
な容量Ｃ１が挿入された状態となり、前記実施例の場合
よりも更に溝長手方向の寸法短縮が可能である。特にこ
の部分では比較的集中定数的なコンデンサ容量になるた
め、見掛は上開放面への容量追加型ＳＩＲフィルタとな
る。

しかも従来の一体型フィルタに比較して製造が容易であ
る。

第９図は本発明の更に他の実施例を示している。ここで
誘電体基板の他方の主面の共振子溝近傍に凹部３０を形
成しである。このようにしてもこの部分に集中容量が現
れ、寸法短縮が可能となる。

第１θ図及び第１１図は本発明の他の実施例を示してい
る。共振子溝４２の開放端の外側に補助溝４６を形成し
、共振子溝内の導体膜と連続する導体膜を該補助溝４６
に設け、全体として二重同軸構造にしている。この場合
、にも集中容量が加わり基板寸法を短縮できる。

上記のような基板寸法短縮の要因は、第１図あるいは第
５図に示す構造をベースとし、それに第９図あるいは第
１０図の構成を単独もしくは一緒に組み合わせることが
できる。

結合子溝の形状は誘電体基板の一端から他端に至るよう
な連続した単純な形状の他、第１２図Ａ−Ｆに示すよう
な幅寸法あるいは長さ寸法を変えた様々な形状であって
よい、勿論、深さを変化させることもできる。これら結
合子溝の形状を変えることよって帯域幅の調整が可能と
なる。開放端側の幅を拡げると結合帯域幅が広くなり、
短絡端側の幅を拡げると結合帯域幅が狭くなる。このよ
うな結合調整は溝の一部を削り取ることによっても可能
である。更に第１３図に示すように結合子溝に金属片や
誘電体片５０を接着すること、あるいは導体膜を形成す
ることによっても帯域幅が変化し、これらの組み合わせ
により容易に帯域幅を制御できる。

共振子部については、共振子溝の開放端側を削ったり、
誘電体片や金属片を取り付けたり、導電接着剤を塗布す
ることにより共振周波数を調整でき、短絡面側も同様な
作業で共振周波数調整を行うことが可能である。

更に第１３図、第１４図は誘電体フィルタの入出力結合
構造の一例を示している。ここでは短絡面側にパターン
５２を形成しビン端子５４を貫通するように取り付け、
磁界結合により入出力の結合を行わせる。

入出力の結合構造は、その他、第１５図Ａ〜已に示すよ
うなものでもよい、同図Ａに示す例は第１３図に示す場
合と同様磁界結合による例でありパターンギャップ５６
を設けて直流カントを行っている：同図Ｂに示す例はコ
ンデンサ５８を介在させて同様に直流カットを行ってい
る。同図Ｃ−Ｅは電界結合の例である。共振子溝の開放
端側にパターン等を形成する。同図りではコンデンサ６
０を介して結合させている。

同図Ｅはピン端子６２を用いている。上記のように入出
力結合回路は、使用状態等に応じて適宜選択する。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発
明はこのような構成のみに限定されるものではない。誘
電体基板に形成する共振子溝の本数は任意である。また
溝に形成する段差の数や位置等も適宜変更できる。各実
施例に示した技術は、それぞれ単独であるいは組み合わ
せて利用可能である。

［発明の効果］ 本発明は上記のように２枚のほぼ同一形状の誘電体基板
を対称的に結合した構造のコムライン型置軸ＳＩＲフィ
ルタであるから、共振子部や結合子部が？ｊｌ雑な形状
であっても粉体のプレス成形技術を利用して容易に且つ
効率よく製造できる０本発明は同軸構造を有するため、
従来のストリップライン型フィルタのようなＱ値の低下
、挿入損失の悪化等は生じない。また共振子溝は複数の
段差を有する構造のため、溝長手方向の寸法を短縮化で
き、また開放端側を非貫通構造としたり二重同軸構造に
したり、また外側面に凹部を形成するなどにより更に集
中定数的容量を加え、その寸法を一層短縮化できる。

誘電体基板の厚さは、板状に成形して２枚組み合わせる
構造であるため、主として導体膜の厚みと段差によって
決まり、それに伴って誘電体基板の長さも短縮でき、全
体として小型化・薄型化できる効果がある。

更に本発明では共振子溝の短絡端側及び開放端側に加工
を施すことも容易であるから周波数調整を行うことがで
きるし、更に結合子溝の形状を変えたり、誘電体片や金
属片等を挿入する等の手法により結合帯域幅を変化させ
ることもでき、所望のフィルタ特性を容易に実現できる
。

特に本発明では、各共振子溝の幅は一定であるから、共
振子部と共振子部との結合は容易となり、結合度合の調
整も容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る誘電体フィルタの一実施例を示す
分解斜視図、第２図はその組み立て時における斜視図、
第３図はその断面図、第４図はその等価回路を示す説明
図である。第５図は本発明の他の実施例を示す分解斜視
図、第６図はその組み立て時の斜視図、第７図はその断
面図、第８図はその等価回路の説明図である。 第９図は本発明の更に他の実施例を示す断面図、第１０
図は本発明の他の実施例の誘電体基板を示す斜視図、第
１１図はその部分平面図である。 第１２図Ａ−Ｆは結合子溝の例を示す説明図、第１３図
は本発明の他の実施例の誘電体基板を示す斜視図、第１
４図はそのＡ−Ａ断面図である。第１５図Ａ−Ｅは入出
力積造の例を示す説明図である。 １０．２０・・・誘電体基板、１２．２２・・・共振子
溝、１４．２４・・・結合子溝。 特許出順人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　種箱１図 第５図 第 ９ 図 第１０図 第１１図 第１２図 第 １４図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．誘電体基板の一方の主面に、それぞれ深さが長手方
   向で階段状に変化する共振子溝を複数本並設すると共に
   各共振子溝の間に結合子溝を設け、該誘電体基板上に接
   地導体膜を形成すると共に前記共振子溝内に一端短絡・
   他端開放の導体膜を形成して１／４波長の共振子部を構
   成し、２個の上記誘電体基板を各共振子部が向き合うよ
   うに結合し同軸型としたことを特徴とする誘電体フィル
   タ。
2. ２．共振子部が誘電体基板の一端面から他端面まで貫通
   している請求項１記載の誘電体フィルタ。
3. ３．共振子部の短絡端は誘電体基板の一端面で開口して
   短絡され、開放端は誘電体基板の他端面に達しない非貫
   通構造になっている請求項１記載の誘電体フィルタ。
4. ４．共振子溝は、開放端側ほど深くなっている請求項１
   記載の誘電体フィルタ。
5. ５．誘電体基板の他方の主面の共振子溝近傍に凹部を形
   成した請求項１記載の誘電体フィルタ。
6. ６．共振子溝の開放端の外側に補助溝を形成し、共振子
   溝内の導体膜と連続する導体膜を該補助溝に設け二重同
   軸構造にした請求項１記載の誘電体フィルタ。
7. ７．結合子溝内に誘電体又は金属を挿入した請求項１記
   載の誘電体フィルタ。