JPH04356801A - 誘電体フィルター - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、マイクロ波帯で使用される誘電
体フィルターに係り、特に、その小型化のための技術に
関するものである。

【０００２】

【背景技術】近年、携帯電話や自動車電話等のマイクロ
波を利用した通信機においては、損失を低くするために
、各種の誘電体セラミックスを使ったフィルターが使用
されている。そして、よく知られた誘電体フィルターと
して、筒形状の誘電体ブロックの内周面と外周面にそれ
ぞれ内部導体と外部導体が設けられてなる同軸型の共振
器を、複数個結合してなるフィルターがある。このよう
なフィルターでは、各共振器間に所定の結合容量（共振
器間の結合容量）を入れると共に、共振器と外部回路と
の間に所定の結合容量（入出力の結合容量）を入れてお
り、それらの結合容量を調整することによって、有効な
分波特性が得られるようになっているのである。

【０００３】例えば、図１５に示されている誘電体フィ
ルターでは、一つの誘電体ブロック２の外周面に外部導
体８が設けられると共に、該誘電体ブロック２に複数個
（ここでは３個）の貫通孔４が形成され、そしてその内
周面にそれぞれ内部導体６が設けられることによって、
各内部導体６に対応した共振器１０が複数個形成されて
いるのである。そして、この誘電体フィルターにあって
は、共振器間の結合容量は、誘電体ブロック２の共振器
間に相当する部位に設けた結合孔１２による電磁気的な
効果にて調整するようになっている一方、入出力の結合
容量は、両端に位置する貫通孔４に挿入されたリードと
しての入力ピン１４若しくは出力ピン１６と内部導体６
との間に、誘電体リング１８が介在せしめられているこ
とによって、その浮遊容量により与えられている。

【０００４】それ故、このような構造のフィルターでは
、共振器間に結合孔１２を設ける分だけ、誘電体ブロッ
ク２が大きくなって、小型化が妨げられる問題があった
。そして、前記入出力ピン１４，１６を安定に固定する
ために、またフィルター内外の相互の電磁気的な影響を
防ぐシールドを設けるために、前記誘電体リング１８を
誘電体ブロック２との間で挟持し、且つ内部導体６の端
部が開放されている側の誘電体ブロック２の端面（図中
、下面）を覆う金属ケース２０を設けていたことから、
更にフィルターの小型化が妨げられ、部品点数の増加及
びコスト高をも招くこととなっていたのである。

【０００５】一方、図１６に示されている誘電体フィル
ターでは、複数（ここでは３個）の共振器１０の各々が
、それぞれ、内部導体６と外部導体８を有する独立した
誘電体ブロック２にて構成されているものである。そし
て、誘電体ブロック２とは別体に形成された誘電体基板
２２が、誘電体ブロック２の内部導体６が開放されてい
る側の端面に対向して配されており、該誘電体基板２２
の両面上に設けられた結合用電極としての導体パターン
２４間の静電容量によって、共振器間の結合容量及び入
出力の結合容量が調整されるようになっている。例えば
、誘電体基板２２の一方の面に入出力ピン１４，１６に
導通する２つの導体パターン２４を設ける一方、誘電体
基板２２の他方の面に、各共振器１０の内部導体６のそ
れぞれに導通する３つの導体パターン２４を互いに所定
間隙を隔てて設けて、所望の結合容量を形成するように
なっている。なお、２５は、内部導体６とそれに対応す
る導体パターン２４を導通するための金属ピンであり、
半田付け固定されている。

【０００６】このような誘電体フィルターでは、共振器
間に結合孔１２がない分だけ、誘電体ブロック２が小型
になるが、誘電体ブロック２と誘電体基板２２を安定に
固定するために、且つフィルター内外相互の電磁気的な
影響を防ぐシールドを設けるために、前例のフィルター
と同様に、金属ケース２０を設ける必要があった。その
ため、フィルター全体の小型化は妨げられ、更に部品数
の増加及びコスト高を招いていたのである。また、従来
では、誘電体フィルターが大きかったために、誘電体基
板２２の両面に導体パターン２４を配置することで、充
分な結合容量を形成することが可能であったが、このよ
うな誘電体フィルターを小型化しようとすると、誘電体
基板２２の面積が限られてくることから、かかる誘電体
基板２２上に必要な結合容量を形成することが、設計上
困難となる問題もある。換言すれば、充分な結合容量を
確保することが困難となるために、誘電体基板２２の小
型化が妨げられることとなっていたのである。

【０００７】さらに、上述の同軸型の誘電体フィルター
以外にも、図１７に示されているような、所謂ストリッ
プライン型のフィルターが知られている。そして、この
型のフィルターにおいて結合量を調節するには、従来で
は、板状の誘電体ブロック２６の同一平面上において、
図示されているように、隣合う共振器電極２８で開放端
（アース２７に接続しない側の端部）を互い違いに配置
する構造を採用したり、或いは開放端に容量を付加して
共振器電極２８の結合長を調整する構造や、１／４波長
づつ共振器電極２８の位置をずらす構造を採用していた
。そのため、共振器電極２８の配置に広いスペースが必
要となるのであって、小型化が困難であった。

【０００８】

【解決課題】このような事情を背景にして、本発明は為
されたものであって、その解決課題とするところは、共
振器間の結合容量及び入出力の結合容量をコンパクトに
設け得るようにして、誘電体フィルターの小型化を図る
ことにある。また、金属ケースを省略することにより、
誘電体フィルターの小型化、部品点数の削減、コスト低
減を有利に図ることにある。

【０００９】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するため、本発
明にあっては、ＴＥＭモード伝送線路にして、一端若し
くは両端が外部に開放され且つ互いに平行に配されてな
る内部導体の複数と、外周面に設けられた外部導体とに
よって、複数の共振器を構成する誘電体ブロックと、そ
れら共振器を所定の結合容量をもって互いに電気的に結
合するための電極を有する誘電体基板とからなり、該誘
電体ブロックの内部導体と該誘電体基板の結合用電極と
を電気的に結合してなる誘電体フィルターであって、前
記誘電体基板に設けられる結合用電極の少なくとも一部
が、誘電体基板に内装されていることを特徴とする誘電
体フィルターを、その要旨とするものである。

【００１０】また、本発明は、かかる誘電体フィルター
において、前記誘電体基板の片面上にシールド用電極を
設け、該誘電体基板を前記誘電体ブロックの内部導体が
開放されている側に接合して、誘電体基板の結合用電極
と誘電体ブロックの内部導体とを電気的に結合すると共
に、誘電体基板のシールド用電極と誘電体ブロックの外
部導体を電気的に結合したことを特徴とする誘電体フィ
ルターをも、その要旨とするものである。

【００１１】

【作用】すなわち、本発明では、結合用電極の内装化に
よって、誘電体を間に挟んで電極を厚さ方向に重ねて配
置する場合、電極間の距離を小さくし得るため、電極の
面積も大幅に小さくすることができるのであり、以て基
板内に極めてコンパクトに電極を配して、必要な結合容
量を設け、誘電体フィルターを大幅に小型化することが
できるのである。何故なら、同じ容量を形成しようとす
る場合、電極間の距離を例えば１／４にすると、電極の
面積も１／４にすることができるからである。

【００１２】また、結合用電極の内装化によって、電極
を多層に設計することが可能となり、設計の自由度が上
がる利点があり、特性を上げるために両端の共振器を互
いに結合する回路を増設すること等も容易になる。更に
、結合用電極を内装化することによって、特性が安定す
る利点も発揮するのである。

【００１３】そして、かかる誘電体フィルターにおいて
、片面上にシールド用電極が設けられてなる誘電体基板
を、誘電体ブロックに対して直接に接合する場合には、
電気的・機械的に安定した結合構造が得られると共に、
良好なシールド効果も得られるため、従来の金属ケース
は全く不要となったのであり、その省略に伴って、部品
点数の削減、コストの削減が達成されると共に、フィル
ターが小型化され得るのである。

【００１４】また、誘電体基板が誘電体ブロックに対し
て直接に接合されている場合には、それら部品間に間隙
がなく、且つ誘電体基板の厚みを大幅に薄くすることが
可能であるため、フィルターの小型化が有利に図られ得
るのである。何故なら、従来の誘電体基板は、基板の表
裏に導体パターンを設け得るように、誘電体ブロックと
は別体の一部品としての強度を保つ必要があって、あま
り基板を薄くすることができなかったが、本発明に従う
構造では、誘電体基板に、そのような強度が要求される
ことはなく、従って大幅な薄型化が可能となるからであ
る。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明をより具体的に明らかにする
ために、本発明に従う構造の誘電体フィルターについて
、二、三の例を挙げて、図面に基づいて詳細に説明する
こととする。

【００１６】先ず、図１には、本発明に従う構造の同軸
型の誘電体フィルター３０が示されており、図２は、そ
の平面断面図である。そこにおいて、３２は、直方体形
状を呈する誘電体ブロックであって、この誘電体ブロッ
クに、ここでは、３つの共振器３４が長さ方向（図中、
左右方向）に並ぶように形成されている。即ち、該誘電
体ブロック３２には、３つの貫通孔３６が平行に形成さ
れており、それら貫通孔３６の内周面に内部導体３８が
それぞれ設けられている一方、該誘電体ブロック３２の
外周面及び底面には、外部導体４０が設けられており、
それによって３つの共振器３４が構成されているのであ
る。

【００１７】なお、かかる誘電体ブロック３２は、例え
ば、酸化バリウム−酸化チタン−酸化ネオジム系の誘電
体等の公知の各種誘電体から形成され得る。また、内部
導体３８及び外部導体４０は、銀等の金属導体を用いて
形成されるが、通常は、誘電体ブロック３２に貫通孔３
６を形成した後、かかる誘電体ブロック３２を銀等の導
体ペースト中に浸し、次いで焼成することによって、導
体３８，４０を形成することとなる。その後、誘電体ブ
ロック３２の片端面（図中、下面）を研磨することによ
って、不必要な導体を除去すると共に、ブロック高さを
調整して、共振周波数を設計値に合わせるのである。こ
うして研磨された面（研磨側端面）には、図３に示され
る如く、内部導体３８の一端（開放端）が現れる。そし
て、本実施例では、研磨側端面の周縁部分に接続電極４
２を印刷して、誘電体ブロック３２を完成する。

【００１８】一方、共振器３４間の結合容量及び入出力
の結合容量を入れるために設けられた誘電体基板４４は
、矩形薄板状を呈し、前記誘電体ブロック３２の研磨側
端面に一体的に接合されている。この誘電体基板４４は
、片面上に、図４に示されている如きパターンでシール
ド用電極５０及び入力端子５２，出力端子５４が印刷さ
れており、他方の面上に、図５に示されている如きパタ
ーンで、各共振器３４に対応する接続電極４８が印刷さ
れている。そして、かかる誘電体基板４４の内部には、
図２より明らかなように、結合用電極を構成する導体パ
ターン４６が内装されているのであり、ここでは、計５
つの導体パターン４６を２層に分けて形成している。即
ち、両端の共振器３４に対応する２つの導体パターンが
、前記接続電極４８が形成されている側の同一層に形成
され、中央の共振器３４に対応する導体パターンと入出
力端子５２，５４に対応する導体パターンが、前記シー
ルド用電極５０及び入出力端子５２，５４が形成されて
いる側の同一層に形成されて、それらの層は誘電体を挟
んで積層されているのである。それによって、所定の結
合容量が設けられているのである。

【００１９】このような誘電体基板４４は、通常の積層
基板と同様にして作製され得るものであり、例えば、コ
ージェライト−酸化チタン系ガラスのグリーンシート上
に、所定の結合回路を銀系導体で印刷し、順次積層した
後、同時焼成することによって得られる。なお、導体パ
ターン４６を内装化する場合には、かかる導体でのロス
がフィルターの通過域での損失を増加させることから、
使用する導体には、比抵抗の低いことが要求される。従
って、銀系、銅系の導体が好ましく使用されることとな
るが、これらの導体は融点が低いため、誘電体基板４４
と同時焼成するには、基板材料に低温焼成材料を用いる
ようにすることが望ましい。なお、前述の接続電極４８
，シールド用電極５０，入出力端子５２，５４は、基板
の焼成後に印刷されることとなり、ここではシールド用
電極５０は、基板の側面にも設けられている。

【００２０】そして、図６に示されているように、誘電
体ブロック３２の前記内部導体３８と誘電体基板４４の
前記接続電極４８とが、半田５６にて固定され、且つ互
いに導通されており、また誘電体ブロック３２の前記接
続電極４２と誘電体基板４４の側面に設けられた前記シ
ールド用電極５０とが全周に亘って半田５６にて固定さ
れ、且つ互いに導通されているのである。それによって
、誘電体ブロック３２の研磨側端面に、誘電体基板４４
が一体的に接合され、誘電体フィルター３０が構成され
ているのである。

【００２１】なお、本実施例では、誘電体基板４４と誘
電体ブロック３２の全周を半田付けしているが、固定力
が充分であって、等電位となるように構成されるならば
、必要な面のみを半田付けするようにしても良く、また
図８及び図９のように、接続用スルーホール５８を設け
て、その部分に半田５６を付けるようにすることもでき
る。また、必要に応じて絶縁性の接着剤を用いて固定す
ることも可能である。さらに、図９にあるように、接続
電極４８と内部導体３８との導通を安定にするために、
貫通孔３６内に接続金具６０を挿入して、かかる接続金
具６０と内部導体３８及び接続電極４８を半田付けする
ようにしても良い。

【００２２】このような構造の誘電体フィルター３０で
は、結合用電極としての導体パターン４６を誘電体基板
４４に多層に内装せしめることによって、極めてコンパ
クトに結合容量を形成し得るのであり、且つ片面上にシ
ールド用電極５０を設けると共に、他方の面にて誘電体
ブロック３２に直接に接合せしめられ得ることから、誘
電体フィルター３０全体の構成が極めてコンパクトとな
る。そして、従来の金属ケースを省略することができる
ため、部品点数の削減、コストの削減、フィルターの小
型化が有利に図られ得るのである。そして、結合用電極
の多層設計が可能であることから、設計の自由度が上が
る利点がある。

【００２３】図７は、この誘電体フィルター３０を実際
に配線基板６２上に実装した状態の一例を示している。 そこでは、配線基板６２上に予め印刷されている回路６
４及びアース６６に誘電体フィルター３０を位置合わせ
して、該配線基板６２上で直接に半田付けされるように
なっており、回路６４に対して入出力端子５２，５４を
導通し、アース６６に対してシールド用電極５０を導通
して、取り付け固定するようになっている。なお、図に
おいて、６７はガラスマスクであって、半田５６が不必
要な部位にはみ出すことを防止するためのものである。 また、図１０に示す如く、かかる誘電体フィルター３０
において、入出力端子５２，５４及びシールド用電極５
０にリード用、アース用にそれぞれ金属片６８を予め高
温半田で固定しておけば、実装を簡便に行なうことがで
きる。

【００２４】ところで、上述のような同軸型の誘電体フ
ィルター３０における結合構造は、ストリップライン型
の誘電体フィルターにも、勿論、適用可能であって、そ
の一例が、図１１及び図１２に示されている。即ち、そ
こに示される誘電体フィルター７０では、誘電体とスト
リップライン状の内部導体７４が積層された構造の誘電
体ブロック７２が用いられている。

【００２５】このような誘電体ブロック７２は、公知の
各種誘電体材料からなるグリーンシートに、所定の導体
にて内部導体７４を印刷し、それを所定枚数積層して、
焼成することによって形成され得る。そして、かかる内
部導体７４としては、前記誘電体基板の場合と同様に、
比抵抗が小さいことが要求されることから、銀系、銅系
の導体を用いることが望ましい。従って、それら低融点
導体と同時焼成が可能な誘電体材料が選択されることと
なり、本実施例では、酸化バリウム−酸化チタン−レア
アースの酸化物の化合物に若干のガラス形成成分及びガ
ラス粉末を添加した誘電体材料を用いた。そして、焼成
後、外周面に外部導体７６が設けられ、次いで、研磨に
より不要な電極が除去されると共に、共振周波数が調整
されるのである。

【００２６】なお、７７は、研磨端面に現れた各内部導
体７４の開放端に対応して印刷された接続電極であり、
該接続電極７７が、誘電体基板４４の接続電極４８に対
して半田付けされることによって、誘電体ブロック７２
の内部導体７４と誘電体基板４４に内装された導体パタ
ーン４６とが導通されて、一体的な誘電体フィルター７
０が構成されているのである。この誘電体基板４４は、
前記実施例と同様な構造を有しており、ここでは説明を
省略するが、誘電体ブロック７２の外部導体７６と誘電
体基板４４のシールド用電極５０との導通は、本実施例
では、金属製の固定治具７８にて実現されているもので
ある。

【００２７】このように、ストリップライン型の誘電体
フィルター７０においても、本発明を適用することが可
能であり、結合用電極としての導体パターン４６を薄板
状の誘電体基板４４に内装することによって、極めてコ
ンパクトに結合容量を形成することができる。そして、
該誘電体基板４４の片面上にシールド用電極５０を設け
ると共に、他方の面にて誘電体ブロック７２に直接に接
合することにより、誘電体フィルター７０全体の構成が
極めてコンパクトとなるのである。また、誘電体基板４
４に結合用電極（導体パターン４６）を多層構造に内装
し得るところから、設計の自由度が上がるのである。

【００２８】以上、本発明の代表的な実施例について詳
細に説明したが、本発明が、そのような実施例の記載に
よって、何等の制約をも受けるものでないことは、言う
までもないところである。また、本発明には、上記実施
例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、
当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を
加え得るものであることが、理解されるべきである。

【００２９】例えば、上記の例では、３つの共振器から
構成されるフィルターを挙げたが、本発明は、２つの共
振器からなるフィルターや、或いは４つ以上の共振器か
らなるフィルターにも適用可能なことは、勿論である。

【００３０】また、上記の例では、結合用電極としての
複数の導体パターン４６の全てが誘電体基板４４に内装
されていたが、図１３及び図１４に示す誘電体フィルタ
ー８０の如く、導体パターン４６の一部を誘電体基板８
２に内装することも可能であり、このような誘電体フィ
ルター８０にても、小型化が有効に達成され得るのであ
る。即ち、この誘電体フィルター８０は、内部導体３８
に対応して３つの共振器が設けられた同軸型の誘電体ブ
ロック３２と、結合用電極としての導体パターン４６を
有する誘電体基板８２とから構成されているが、該誘電
体基板８２にあっては、左右の共振器に対応する導体パ
ターン４６，４６が同一層に配され、また入出力端子５
２，５４に対応する導体パターン４６，４６が同一層に
配されて、誘電体基板８２に内装されている一方、中央
の共振器に対応する導体パターン４６が誘電体基板８２
の表面上に設けられている。その結果、導体パターン４
６は三層に配されて、各結合容量が極めてコンパクトに
形成されている。なお、左右の共振器に対応する導体パ
ターン４６には接続電極４８が設けられて、該接続電極
４８とそれに対応する共振器の内部導体３８とが、接続
金具８４にて電気的に結合されている一方、中央の共振
器の内部導体３８とそれに対応する導体パターン４６が
、接続金具８４にて電気的に結合されているのである。 また、入出力端子５２，５４のそれぞれには、実装の便
宜を図るために、金属片６８が予め固定されている。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る誘電体フィルターにあっては、結合用電極が誘電
体基板に内装されていることによって、極めてコンパク
トに結合容量が形成され得るため、誘電体フィルターの
小型化を有利に図ることができる。また、この構造では
、誘電体基板内に多層に電極（導体パターン）を配する
ことができることから、設計の自由度が上がる利点もあ
る。そして、該誘電体基板の片面上にシールド用電極を
設けると共に、他方の面にて誘電体ブロックに直接に接
合する場合には、全体の構成が大幅に小型化され得ると
共に、従来の金属ケースを省略することができるため、
部品点数の削減、コストの削減、フィルターの小型化が
有利に図られ得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う同軸型の誘電体フィルターの一例
を示す平面図である。

【図２】図１の誘電体フィルターの平面断面図である。

【図３】図１のフィルターを構成する誘電体ブロックの
正面図である。

【図４】図１のフィルターを構成する誘電体基板の正面
図である。

【図５】図４の誘電体基板の背面図である。

【図６】図１の誘電体フィルターの一部を拡大して示す
断面説明図である。

【図７】図１の誘電体フィルターを実装した状態を示す
説明図である。

【図８】本発明における誘電体ブロックと誘電体基板の
接合構造の別の例を示す説明図である。

【図９】図８の断面を示す説明図である。

【図１０】本発明に係る誘電体フィルターの別の例を示
す斜視図である。

【図１１】本発明を適用したストリップライン型の誘電
体フィルターの一例を示す斜視図である。

【図１２】図１１の誘電体フィルターの破線部断面を示
す断面図である。

【図１３】本発明に係る誘電体フィルターのまた別の例
を示す斜視図である。

【図１４】図１３の誘電体フィルターにおける誘電体基
板の断面を示す説明図である。

【図１５】従来の誘電体フィルターの構造を示す平面図
及び正面図である。

【図１６】従来の誘電体フィルターの別の例を示す平面
図及び正面図である。

【図１７】従来の誘電体フィルターの更に別の例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

３０　　誘電体フィルター　　　　　　　　３２　　誘
電体ブロック３４　　共振器　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３８　　内部導体４０　　外部導体　　　
　　　　　　　　　　　　　４４　　誘電体基板４６　
　導体パターン　　　　　　　　　　　　５０　　シー
ルド用電極５２　　入力端子　　　　　　　　　　　　
　　　　５４　　出力端子５６　　半田　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　６２　　配線基板６４　　
回路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６６　
　アース７０　　誘電体フィルター　　　　　　　　７
２　　誘電体ブロック７４　　内部導体　　　　　　　
　　　　　　　　　７６　　外部導体７８　　固定治具
　　　　　　　　　　　　　　　　８０　　誘電体フィ
ルター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＴＥＭモード伝送線路にして、一端若
   しくは両端が外部に開放され且つ互いに平行に配されて
   なる内部導体の複数と、外周面に設けられた外部導体と
   によって、複数の共振器を構成する誘電体ブロックと、
   それら共振器を所定の結合容量をもって互いに電気的に
   結合するための電極を有する誘電体基板とからなり、該
   誘電体ブロックの内部導体と該誘電体基板の結合用電極
   とを電気的に結合してなる誘電体フィルターであって、
   前記誘電体基板に設けられる結合用電極の少なくとも一
   部が、誘電体基板に内装されていることを特徴とする誘
   電体フィルター。
2. 【請求項２】　　前記誘電体基板の片面上にシールド用
   電極を設け、該誘電体基板を前記誘電体ブロックの内部
   導体が開放されている側に接合して、誘電体基板の結合
   用電極と誘電体ブロックの内部導体とを電気的に結合す
   ると共に、誘電体基板のシールド用電極と誘電体ブロッ
   クの外部導体を電気的に結合したことを特徴とする請求
   項１記載の誘電体フィルター。