JPH04188902A - 誘電体共振器及びそれを用いた帯域阻止フィルタ - 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
面かほぼＬｍをなし、共振子穴の間に結合阻止穴を有し
、接地容量を一体的に形成したλ／４共振型の誘電体同
軸共振器、及びその誘電体共振器を使用し、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かある。第８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１０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Ａ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、その上に結合コンデンサ２０
とコイル２２を取り付ける。各誘電体共振器の内導体と
結合コンデンサ２０とを金属端子２４で接続し、コイル
２２の両端に入出力リード２６を接続する。

同図Ａに示すように、各共振器ｌＯに結合コンデンサ（
キャパシタンスＣ，，Ｃ，）の一方の電極を接続し、入
出力１ｊ　−Ｆ’　２６と結合コンデンサの他方の電極
とをそれぞれ接続する。更に前記結合コンデンサの他方
の電極間をコイル（インダクタ〉スＬ）で接続する。各
誘電体共振器１０は、その角柱高さ、比誘電率等で決ま
る共振周波数を持つ。それ故、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。

［発明か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
数か多くなり、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。

更に集中定数素子を付加するために、結合回路基板１８
としてアルミナやフォルステライト等、もしくは８１２
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１８は各誘電体共振器１０と共に金属板
（筐体ン上に取り付けなければならず、占有体積が太き
（なり、製作コストか上昇し、バラツキも問題になる。

また上記のフィルタでは結合コンデンサ２０及びコイル
２２によるＬＣ回路網か低域通過フィルタ構成になって
いることから、３ｆ、（３次共振周波数）付近において
はある程度の減衰が得られる。しかし所定のｆ０特性を
呈する素子定数では、カットオフ周波数が２ｆ０に近い
ため数ｄＢ程度の減衰しか得られない。高域側の減衰を
良くするためには、接地容量を付加する方法があるが、
従来技術では結合回路基板１８上に更に接地コンデンサ
を構成せねばならず、構造が非常に複雑化し、製造し難
くなる。

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・機械特性か
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共振器は、直方体状部分とそれより
薄い板状部分とか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した誘電体ブロックに、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か形成
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、板状部分の溝形成面とは反対側の面も段付き形状
にして薄肉化したものを用いる。それら共振子穴や結合
阻止穴か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を短絡面側及び
溝端部側で誘電体ブロック外面導体膜に接続する。そし
て板状部分の溝形成面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て、溝の導体膜を分離し
集中定数素子の取付は用導体パターンとして利用する構
造である。

誘電体帯域阻止フィルタは、このような誘電体共振器を
使用し、共振子穴による溝のスリット部分に結合コンデ
ンサを接続すると共に、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することにより構成する。

［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端で内面の導体膜が誘電体
ブロック外面の導体膜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から電磁気的には単体共振器を
配列したものとほぼ同等となる。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。

誘電体ブロックにおいて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。また薄肉
構造であるため、共振子穴による溝の導体膜と接地面の
導体膜との間で接地容量が形成され、それによって２ｆ
、以上での減衰か急峻になる。集中定数素子は板状部分
上の切欠き空間内に収まるため全体として小型化される
。

［実施例コ 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
例を示す分解斜視図であり、共振子穴を２個形成した２
段フィルタの例である。

まず誘電体共振器について説明する。誘電体共振器３０
は、直方体状部分３２とそれより薄い板状部分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型となり、板状部分３４が直方体状部分３２に対
して両面で段差４１．４３を有するように連続一体化し
た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図では右側奥の面）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１ｉＩ４０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、溝形成面側の段部４１は丁度各式の半
分の位置に形成され、それと反対側の段部４３は接地容
量によって決められる。誘電体ブロックの外面には、溝
を除く溝形成面及び共振子穴の開放面（短絡面と反対側
の面）側の溝端周囲以外に全て導体膜を付着しである。

段部４３の高さ寸法は、共振子穴による溝の導体膜と反
対側の接地面４５とによるコンデンサ容量（接地容量）
を適当な値にできる肉厚とするように選定する。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。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
も分離した状態になるため、金属接続片４４かスリット
４２を架橋するように接続する（第２図参照）。

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（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が無く誘電体の
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。

この誘電体共振器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図では共振子穴３２による溝のスリット部分
を架橋するようにそれぞれ両端に電極をもつ構造のチッ
プコンデンサ４６を半田付けし、且つ両溝の開放端側の
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（第３図参照）。そして両人出力端子４８の湾曲
接続部分間にコイル４９を接続する。

これによって第４図に示す等価回路になる。

つまり入出力端子間にコイルＬが接続され、入出力端子
と共振子間に結合容量ＣＩ、Ｃ！が接続される。また入
出力端子とアース間に接地容量ＣＡ、Ｃ，が接続される
。各共振子は、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、上記構成によって第５図実線で
示すような帯域阻止フィルタ特性が得られる。なお同図
において一点鎖線は接地容量ＣＡ、Ｃ。

が無い場合の特性を示している。

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６図Ａ−Ｄはその一例である。まず同図
へに示すように、全体として直方体状をなす誘電体ブロ
ック５０に２個の共振子穴５２と１個の結合阻止穴５４
とを交互に並設する。次いでその片面に平面研削等によ
り一方の段部５５を形成する。そして同図Ｂに示すよう
に、段部５５を形成した側で、それら穴が開口している
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の導体膜は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ｍ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、平面研削なとによりａ　−ｄ面で囲まれた部
分（同図Ｂ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Ｃに示す。更に同図りに示すように、
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
開放面側を切除しスリット加工を行うことにより一体構
造の誘電体共振器を容易に製造できる。

第７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離
されてしまうため金属接続片を別に半田付けする必要が
ある。その工程を省くために工夫したものである。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Ａでは結合阻止穴３８の断
面形状を長大形状にしている。

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。

誘電体共振器に設ける入出力端子は、溝の部分から板状
部分を貫通するリードビン等でもよい。または共振子穴
による溝から延長し、誘電体ブロックの外面導体膜とは
導通しないように分離した入出カバターンなどでもよい
。

結合コンデンサとして、上記の実施例ではチップコンデ
ンサを使用しているが、両面に電極を有する一体型のコ
ンデンサ基板をスリットに挿入し、両面で半田付けする
構成でもよい。

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段構成の例であるが、共振子穴が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。

［発明の効果コ 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
ロックの一方の段差部分に収めることかできるから、全
体を小型化できる。

本発明では板状部分は薄肉構造であり、その共振子穴に
よる溝の導体膜と反対面の導体膜との間で接地容量が形
成されるため、別に接地コンデンサを実装する必要がな
く、構造が簡素化される。そして接地容量の存在により
、２ｆ。

以上の周波数領域での減衰量が大きくなり良好な帯域阻
止フィルタ特性が得られる。

また共振子穴による溝をスリットで分断しているため、
コンデンサ接続部を形成でき、チップコンデンサやコン
デンサ基板を容易に実装できる。共振子穴による溝を端
子として利用でき、それに入出力端子を接続することで
機械的強度も良好になる。

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帯域阻止フィルタの一実施
例を示す分解斜視図、第２図はその結合阻止穴位置での
断面図、第３図はその共振子穴位置での断面図、第４図
は等価回路図、第５図はフィルタ特性線図である。第６
図Ａ、Ｂ。 Ｃ，Ｄは誘電体共振器の製造工程の例を示す説明図、第
７図Ａ、Ｂは誘電体共振器の他の例を示す説明図である
。第８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、４１．４３・・・段部、４
２・・・スリット、４４・・・金属接続片、４６・・・
チップコンデンサ、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４図
　　　　　　第５図 第６図 Ａ　　　　　　　　Ｂ ＣＤ ７図 Ｂ ８図 とｂｚす

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．直方体状部分とそれより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化さ
   れている誘電体ブロックに、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、板状部分の溝形
   成面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において、板状部分の溝形
   成面とは反対側の接地面も段付き形状にして薄肉化し、
   溝導体膜と前記接地面との間で接地容量を形成したこと
   を特徴とする誘電体共振器。
2. ２．請求項１記載の誘電体共振器を使用し、その板状部
   分の共振子穴による溝のスリット部分に結合コンデンサ
   を接続すると共に、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。