JPH04188901A - 誘電体帯域阻止フィルタ - 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、主にマイクロ波帯域で使用する誘電体フィル
タに関する。更に詳しく述べると、誘電体ブロックの端
面がＬ型をなし、共振子穴の間に結合阻止穴を有するλ
／４共振型の一体型同軸共振器を使用し、その板状突出
部分に実装した集中定数素子によって共振子間を結合す
る構造の誘電体帯域阻止フィルタに関するものである。

［従来の技術］ 高誘電率セラミックス材料を用いるフィルタとして、複
数の誘電体角柱形共振器を適当な集中定数素子によって
結合した帯域阻止フィルタがある。第９図Ａ、Ｂはその
一例であり、角柱形誘電体共振器１０を２個使用した２
段構成の例である。

誘電体共振器ｌＯは、マイクロ波用高誘電率材料からな
る角柱１２の中央に共振子穴１４を貫設し、開放面（同
図へでは上面、同図Ｂでは右側の端面）を除く外面と穴
の内面に導体膜を付着してそれぞれ外導体及び内導体と
したものである。誘電体共振器ＩＯを並設すると共に、
結合回路基板１８を設け、その上にコンデンサ２０とコ
イル２２を取り付ける。各誘電体共振器ｌＯの内導体と
コンデンサ２０とを金属端子２４で接続し、コイル２２
の両端に入出力り一部２６を接続する。

同図Ａに示すように、各共振器１０にコンデンサ（キャ
パシタンスＣ，，Ｃ，）の一方の電極を接続し、入出力
リート２６とコンデンサの他方の電極とをそれぞれ接続
し、更に前記コンデンサの他方の電極間をコイル（イン
ダクタンスＬ）で接続する。各誘電体共振器ｌＯは、そ
の角柱高さ、比誘電率等で決まる共振周波数を持ち、上
記構成によって１／４波長同軸共振型の帯域阻止フィル
タか得られる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術では、単体共振器を複数個配列するため部品点
数が多くなり、組み立て工数が増大し、共振器間の位置
出しや外導体面精度も要求か厳しくなる。また共振器同
士の接合の必要から機械強度や耐環境信頼性の劣化など
の点でも問題がある。

また集中定数素子を付加するために、結合回路基板とし
てアルミナやフォルステライトなどεｒ＝３０以上の誘
電体基板を別途用意し、その上にコイルやコンデンサを
実装しなければならない。しかし、いずれも結合回路基
板は各誘電体共振器と共に金属板（筐体）上に取り付け
なければならず、占育体積が大きくなり、製作コストが
上昇し、バラツキも問題になる。

本発明の目的は、これら従来技術における問題を解決し
、製造性並びに設計性がよく、安定な電気・機械特性が
得られる誘電体帯域阻止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］ 本発明に係る誘電体帯域阻止フィルタで使用する誘電体
共振器は、厚い直方体状部分と比較的薄い板状部分とが
端面方向から見て全体としてほぼＬ型となるように連続
一体止されている段付き構造の誘電体ブロックを用いる
。そして直方体状部分を貫通し且つそれに連続して板状
部分に溝が形成されるように複数の共振子穴と結合阻止
穴とを交互に並設し、それら穴が直方体状部分で開口し
ている面を短絡面として、各大内面及び誘電体ブロック
外面に導体膜を形成する。共振子穴の導体膜は短絡面側
でのみ誘電体ブロック外面導体膜に接続され、結合阻止
穴の導体膜は短絡面側及び溝端部側で誘電体ブロック外
面導体膜に接続される。更に板状部分の基部長手方向に
共振子穴による溝よりも深いスリットを形成する。

そして上記誘電体共振器のスリットにコンデンサ基板を
挾んで両面の電極をそれぞれ共振子穴による溝の導体膜
に接続すると共に、他の集中定数素子、例えば空心コイ
ルを板状部分に実装して共振子間を結合することにより
誘電体帯域阻止フィルタを構成する。

［作用］ 各共振子穴は、基本的には１／４波長型の同軸共振子を
構成する。共振子穴の間に設けた結合阻止穴は、その内
面に導体膜が形成され且つ両開口端で内面の導体膜が誘
電体ブロック外面導体に接続されているため、共振子間
での電磁波の伝播を遮蔽し電磁的結合を阻止する。その
ため一体型構造でありながら電磁気的には単体共振器を
配列したものとほぼ同等の状態になる。

従って、この誘電体共振器に適当な集中定数素子を付加
接続することによって、帯域阻止フィルタとして動作可
能となる。

誘電体ブロックの段部、即ち直方体部分から突出した板
状部分は集中定数素子の実装基板として機能する。スリ
ットによって共振子穴による溝の導体膜か分離されるか
ら、スリットに両面に電極を有するコンデンサ基板を挾
み画電極をそれぞれ溝の導体膜に接続することでコンデ
ンサの取り付けが完了する。コイル等も含めて集中定数
素子は段部内に収まるため全体として小型化される。

［実施例］ 第１図は本発明に係る誘電体帯域阻止フィルタの一実施
例を示す斜視図であり、共振子穴を２個形成した２段フ
ィルタの場合である。

まずｌ！誘電体共振器ついて説明する。この誘電体共振
器３０は、直方体状部分３２と板状部分３４とが端面方
向（白抜き矢印で示す方向）から見て全体としてほぼＬ
型となるように連続一体止されている段付き構造の誘電
体ブロックを用いる。そして直方体状部分３２を貫通し
且つそれに連続して板状部分３４に溝が形成されるよう
に２個の共振子穴３６と１個の結合阻止穴３８とを交互
に並設する。それら穴が直方体状部分で開口している面
（第１図では右側臭の面）を短絡面として、各穴内面及
び誘電体ブロック外面に導体膜４０を形成し、共振子穴
３６の導体膜は短絡面側でのみ、また結合阻止穴３８の
導体膜は短絡面側及び溝端部側の両方で誘電体ブロック
外面導体膜に接続する。

この実施例では、段部は丁度各式の半分の位置で形成さ
れ、誘電体ブロックの外面には、溝を除く段部表面及び
共振子穴の開放面（短絡面と反対側の面）側の周囲以外
に全て導体膜を付着しである。段部の寸法は、後述する
ように使用する集中定数素子を収容できる程度で、且つ
結合阻止穴３８が両端で誘電体ブロックの外面導体膜に
接続できる範囲の適当な値に選定する。

本発明では更に板状部分３４の基部長手方向に共振子穴
３６による溝よりも深いスリット４２を形成する。つま
りこのスリット４２により共振子穴３６による溝の導体
膜が切断分離された状態になる。本実施例では結合阻止
穴３８による溝の導体膜も切断分離した状態になるか、
後述するコンデンサ基板の導体パターンによって導通さ
せる。

なお誘電体ブロックは、マイクロ波用高誘電率材料の焼
結体く例えばチタン酸バリウム等）からなる。第１図に
おいて、影線を施した面は導体膜が形成されている部分
であり、細かな点々を付した面は導体膜か無く誘電体の
素地が露出している部分を表している。ここで導体膜は
例えば銀ペーストの焼付は等による極く薄い導電材料の
層である。

両共振子穴３６の中間に位置する結合阻止穴３８は、そ
の内面全体が導体膜で覆われ且つ短絡面側開口端及びそ
れと反対側の溝端面の両方で誘電体ブロック外面導体と
導通しているため、共振子間での電磁波の伝播を遮蔽す
る。この誘電体共振器３０は、一体構造でありながら電
磁的にはそれぞれの共振子が独立したのと同等の状態に
なる。

この共振器３０の板状部分３４に適当な集中定数素子を
付加接続することにより帯域阻止フィルタを構成する。

つまり板状部分３４が回路基板としての機能を果たす。

第１図ではスリット４２にコンデンサ基板４６を挾み込
む。コンデンサ基板４６は丁度共振子穴３６に対応する
位置の両面に電極４７を有し、且つ結合阻止穴３８に対
応する位置には両面を連絡するような導体パターン４４
を形成しである。この導体パターン４４は基板側面を利
用して導通させる形式でもよいし、スルーホール形式で
もよい。このようなコンデンサ基板４６を前記のように
スリット４２に挿入し、両面の電極４７をそれぞれ対応
する共振子穴による溝の導体膜に半田付けする（第２図
参照）。またコンデンサ基板４６の導体パターン４４を
結合阻止穴による溝の導体膜に半田付けし、その溝の分
断された導体膜を導通させる。更に両端に位置する共振
子穴による溝の開放端側の導体膜に、湾曲した接続部を
もつ入出力端子４８を半田付けする。そして屑入出力端
子４８の湾曲接続部分間にコイル４９を接続している。

これによって実質的に第９図Ａと同様の等価回路になる
。つまり入出力端子間にコイルか接続され、入出力端子
と共振子間にコンデンサが接続される。各共振子は、そ
の穴や溝の寸法、誘電体の比誘電率等で決まる共振周波
数を持ち、上記構成によって１／４波長同軸共振型の帯
域阻止フィルタ特性が得られる。

スリット４２の幅に対してコンデンサ基板４６が非常に
薄い場合には、第３図に示すような金属ブツシュ４５を
介在させて半田付けすればよい。

次にこのような誘電体共振器を製造する簡便な方法につ
いて述べる。第４１ＮＡ、Ｂ、Ｃはその一例である。ま
ず同図Ａに示すように、全体として直方体状をなす誘電
体ブロック５ｏに２個の共振子穴５２と１個の結合阻止
穴５４とを交互に並設し、それら穴が開口している一方
の面（図面左手前側の面）を開放面、他方の面を短絡面
として、各穴内面及び誘電体ブロック外面に導体膜を形
成する。この導体膜は、共振子穴５２の導体膜は短絡面
側でのみ、結合阻止穴５４の導体膜が両開口端で誘電体
ブロック外面導体膜に接続するように付着する。従って
ここでは共振子穴５２の開放端の周囲のみ誘電体の素地
がリング状に露出するようにマスキングを施して導体膜
を付着させる。勿論、誘電体ブロック全面に導体膜を付
着したのち、共振子穴の開放端周囲のみ剥離する方法で
もよい。その後、その誘電体ブロックを端面方向からみ
てほぼＬ型となるように、例えば平面研削などにより８
〜６面で囲まれた部分（同図へで斜線を施した部分）を
削り落とす。削り落とした状態を同図Ｂに示す。更に同
図Ｃに示すように、それによって形成された板状部分の
基部長手方向に、スライサー等を使用して共振子穴５２
による溝よりも深いスリット５６を形成する。このよう
に誘電体ブロックの開放面側のほぼ半分を切除しスリッ
ト加工を行うことにより段付き一体構造の誘電体共振器
を容易に製造できる。

第５図Ａ、Ｂは誘電体共振器の他の例を示している。基
本的考え方は上記の場合と同様である。前記の実施例で
はスリットによって結合阻止穴による溝の導体膜も分断
されてしまうため、両面間で連続する導体パターンを有
するコンデンサ基板を用いて半田付けする必要がある。

その工程を省（ために工夫したものであり、いずれも板
状部分の結合阻止穴による溝がスリットよりも深くなる
ようにしである。同図へでは結合阻止穴３８の断面形状
を長穴形状にしている。

同図Ｂでは共振子穴３６に対して結合阻止穴３８を、共
振子穴３６の中心同士を結ぶ線より下に配置している。

なお符号ｄはスリット深さを表している。このようにす
ると結合阻止穴３８による溝の導体膜は分断されず、コ
ンデンサ基板に余分な導体パターンを形成する必要はな
くなる。

第６図〜第８図は入出力端子の構造例を示している。第
６図はコンデンサ基板に入出力端子を形成する例である
。コンデンサ基板４６の開放面側の電極４７から上方に
延びる入出カバターン６０を形成し、フィルタ全体を上
下逆向きに設置する方式である。第７図に示す例は誘電
体ブロックの壁面を利用した入出力端子である。

同図Ａは共振子穴３６による溝から延長するように開放
面に入出カバターン６４を形成する。

同図Ｂでは端面に入出カバターン６６を形成する。いず
れの場合も入出カバターン６４．６６は誘電体ブロック
の外面の導体膜とは導通しないように分離した形状にす
る。

第８図は入出力ピン端子６８を使用する例である。共振
子穴３６による溝に貫通孔を形成し、それに入出力ビン
端子６８を挿入して溝の導体膜の部分で半田付けする（
同図Ａ参照）。また同図Ｂに示すように、反対側の面に
はリング状の無導体＃Ｉ部分７０を形成して誘電体ブロ
ックの外面の導体膜と導通しないようにする。

なお上記の実施例は何れも誘電体ブロックに共振子穴を
２個設けた２段構成の例であるか、共振子穴か３個以上
の場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明は上記のように基本的には誘電体ブロック一体型
であり且つ集中定数素子の実装用基板部分も一体化され
るため、製造性がよく安定な電気特性・機械特性を得や
すい。また部品点数か少なく、集中定数素子は誘電体ブ
ロックの段差部分に収めることができるから、全体を小
型化できる。

本発明では共振子穴による溝をスリットで分断すること
でコンデンサ接続部を形成しているため、コンデンサ基
板を挟み込み接続することで容易にコンデンサを実装で
きる。

更に本発明によるフィルタは、集中定数素子による結合
のため設計し易く、周波数・結合調整も容易である。こ
れらにより結果的に、より安価な帯域阻止フィルタや帯
域通過フィルタを実現できる。

【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図はその共振子穴位置での断面図、第
３図は他の実施例における共振子穴位置での断面図、第
４図Ａ、Ｂ、Ｃは誘電体共振器の製造工程の例を示す説
明図、第５図Ａ、Ｂは誘電体共振器の他の例を示す説明
図である。第６図は入出力端子の例を示す説明図、第７
図Ａ、Ｂは入出力端子の他の例を示す説明図、第８図Ａ
、Ｂは入出力端子の更に他の例を示す説明図である。第
９図Ａ、Ｂは従来技術の一例を示す説明図である。 ３０・・・誘電体共振器、３２・・・直方体部分、３４
・・・板状部分、３６・・・共振子穴、３８・・・結合
阻止穴、４０・・・導体膜、４２・・・スリット、４４
・・・導体パターン、４６・・・コンデンサ基板、４７
・・・電極、４８・・・入出力端子、４９・・・コイル
。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　積第１図 第４図 第５図 第６図 第７区 Ａ　　　　　Ｂ 第８国 第９図 Ａ　　　　　　　Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．直方体状部分と板状部分とが端面方向から見て全体
   としてほぼＬ型となるように連続一体化されている段付
   き構造の誘電体ブロックに、直方体状部分を貫通し且つ
   それに連続して板状部分に溝が形成されるように複数の
   共振子穴と結合阻止穴とを交互に並設し、それら穴が直
   方体状部分で開口している面を短絡面として、各穴内面
   及び誘電体ブロック外面に導体膜を形成し、共振子穴の
   導体膜は短絡面側でのみ誘電体ブロック外面導体膜に接
   続され、結合阻止穴の導体膜は短絡面側及び溝端部側で
   誘電体ブロック外面導体膜に接続され、板状部分の基部
   長手方向に共振子穴による溝よりも深いスリットを形成
   した誘電体共振器を使用し、そのスリットにコンデンサ
   基板を挟んでその両面の電極をそれぞれ共振子穴による
   溝の導体膜に接続すると共に、他の集中定数素子を板状
   部分に実装して共振子間を結合した誘電体帯域阻止フィ
   ルタ。
2. ２．板状部分の結合阻止穴による溝がスリットよりも深
   くなるように、結合阻止穴が断面長穴形状をなすか、も
   しくは共振子穴の中心同士を結ぶ線からずれた位置に配
   列されて、結合阻止穴による溝の導体膜が連続している
   請求項１記載のフィルタ。
3. ３．コンデンサ基板に入出力端子を設けた請求項１又は
   ２記載のフィルタ。