JPH05175702A - 一体型誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製作し易く、全体を小形化でき、実装基板の
回路に組み込み易い構造にする。 【構成】 折り返し型ストリップ線路を有する誘電体共
振器ブロック１０に結合調整用のスリット１２ａ，…，
１２ｄを形成して、一体状態を保ちつつ複数の誘電体共
振器１４ａ，…，１４ｅに区分する構造である。誘電体
共振器ブロックの両端に外側誘電体２０ａ，２０ｂを配
置して接着する。両端の誘電体共振器の外周部分に独立
した島状電極２６ａ，２６ｂを形成して入出力結合電極
とする。誘電体共振器ブロックは、断面Ｕ型の誘電体ブ
ロックの外周部分に所定形状の電極１８を形成したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体ブロックの外周
部を利用して立体的に折り返しストリップ線路を形成
し、結合調整用のスリットで複数の誘電体共振器に区分
した構造の一体型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、例えばマイクロ波用の各種無線
機器などに好適である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波用フィルタとして共振器をス
トリップ線路で構成する形式がある。例えば１／４波長
共振器の場合、誘電体基板上に直線状のストリップ線路
型の共振器導体を設け、その一端が開放となり、他端が
接地用電極に短絡されるように構成する。ここで共振器
導体は、共振波長の１／４波長の奇数倍の長さに設定す
る。実際のフィルタを構成する場合には、複数の上記共
振器導体を誘電体基板上に並べて短絡側を共通に接続
し、隣接する共振器導体の間隔はフィルタ特性に対応し
た結合強度となるように所定の距離に定める。

【０００３】また１／２波長共振器では、誘電体基板上
に形成する共振器導体をヘアピン構造（Ｕ型構造）にす
る技術があり、フィルタを構成するには、複数のヘアピ
ン状共振器導体を互いに平行結合するように配置する。

【０００４】いずれにしても従来のストリップ線路型フ
ィルタでは、誘電体基板の表面に所定形状の共振器導体
が形成される。つまり共振器導体は平面的に配置され
る。例えば、誘電体基板上にスクリーン印刷法によって
所定形状に導電ペーストを付着させるか、あるいは誘電
体基板の表面に所定形状となるように電極形成部をやや
窪ませる加工を施し、その内部に導電ペーストを充填す
る。その後、誘電体基板を加熱処理して導電ペーストを
焼き付け、所望の電極パターンを形成する。また別の例
としては、２枚の誘電体基板の間に、予め打抜きあるい
はエッチングなどにより所定の形状に成形した薄肉導電
板（共振器導体）を挾み込むトリプレート構造もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら従来のストリッ
プ線路型フィルタは、いずれにしても共振器導体を誘電
体基板上で平面的に配置しているため、面積的にはあま
り小形化できない。特に共振器導体を多段に接続してフ
ィルタを構成する場合は、高さ寸法は増大しないけれど
も、どうしても平面的には大きくならざるを得ない。

【０００６】スクリーン印刷による共振器パターンの形
成は、一般に印刷精度が悪く、周波数及び結合が変化す
るため、トリミングが必要となる。また誘電体基板に凹
部を形成して導電材料を充填する場合は、不必要な部分
にまで導電材料が付着してしまうため、それを除去しな
ければならず、煩雑な作業が要求される。更にトリプレ
ート構造の場合は、導電板の存在によって、その厚み分
だけ両誘電体基板の間に隙間が生じるため、等価誘電率
が低下し、寸法をさほど小さくできない。また導電板の
厚みの部分の遮蔽対策も必要となる。

【０００７】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点、即ちスクリーン印刷による電極寸法のばらつきの
問題、凹部への導電ペーストの塗布の困難性、及びトリ
プレート構造における導電板電極の厚みによる不具合を
解決でき、且つ多段フィルタを構成する場合に製作し易
く、全体を小形化でき、実装基板の回路に組み込み易い
構造にできる一体型誘電体フィルタを提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
折り返し型ストリップ線路を有する誘電体共振器ブロッ
クに結合調整用のスリットを形成して、該スリットによ
り一体状態を保ちつつ複数の折り返しストリップ線路型
誘電体共振器に区分する形式の誘電体フィルタである。
誘電体共振器ブロックの両端に外側誘電体を配置して接
着する。外側誘電体は外側主表面と外周部に電極を有す
る。両端に位置する誘電体共振器の外周部分に独立した
島状電極を形成して、該島状電極を入出力結合電極とす
る。

【０００９】前記の折り返しストリップ線路型の誘電体
共振器ブロックとしては、例えば一側面の長手方向に切
り込み部を形成して断面をＵ型とした誘電体ブロック
の、両端面及び切り込み開口部両側面近傍のどちらか一
方を除く外周部分に、電極を形成する構造がある。別の
例としては、断面Ｕ型の外部誘電体ブロックの両端面を
除く外周面にＵ型に外側電極を形成し、その外部誘電体
ブロックの内部に、Ｕ型に形成した中間部電極及び中央
に形成した中央部電極を有する内部誘電体ブロックを配
置し、前記の各電極をそれぞれ片側のみで誘電体ブロッ
クの外周面上で短絡する構造もある。

【００１０】誘電体共振器ブロックに形成するスリット
は、空隙のままでもよいし、別の誘電体を入れてもよ
い。その場合、平板状の誘電体を挿入してもよいし、誘
電体板の一部に開口部あるいは切り込み部を形成して挿
入してもよい。更に、誘電体板に代えて誘電体材料を充
填してもよい。

【００１１】

【作用】誘電体共振器ブロックは、誘電体ブロックの外
周あるいは外周及び内部にストリップ線路形式の電極を
立体的に折り曲げて形成したような形状になっている。
そしてスリットを形成することで、複数の誘電体共振器
に区分され、且つ一部で連結した構造となる。各誘電体
共振器では、その外周面の一側面の無電極の部分（電極
を形成していない方）が開放側、電極を形成している方
が短絡側となる。従って１／４波長ストリップ線路が折
り返されることに相当し、半分以下の長さになり、誘電
体共振器自体が大幅に小形化される。スリットやその間
に挿入される誘電体板は、スリットの幅（誘電体板の厚
み）、開口部や切り込み部の形状や位置等に応じて、隣
接する共振器間での結合を調整し、所望のフィルタ特性
を発現させる。

【００１２】上記の誘電体共振器ブロックでは、ストリ
ップ線路を従来のように平面的にではなく立体的に折り
返して配置したことになるため、誘電体共振器を、間に
結合調整用のスリット（空隙又は誘電体板）を介して重
ねたようになり、所望段数の誘電体フィルタを容易に製
造でき且つ極めて小形化でき有利である。

【００１３】

【実施例】図１は本発明に係る一体型誘電体フィルタの
一実施例を示す分解・組立斜視図であり、５段フィルタ
の例である。この誘電体フィルタは、折り返しストリッ
プ線路型の誘電体共振器ブロック１０に４箇所で結合調
整用スリット１２ａ，…，１２ｄを形成し、それによっ
て合計５個の誘電体共振器１４ａ，…，１４ｅに区分し
且つ一部分で連結した形式である。誘電体共振器ブロッ
ク１０は、直方体状の誘電体の一側面（図１では右手前
の面）に切り込み部１６を形成して断面をほぼＵ型と
し、その両端面及び切り込み開口部両側面近傍のどちら
か一方（図１では上方の面）を除く外周部分（外側の面
及び切り込み部の内面）に電極１８を形成した構造であ
る。前記各スリット１２ａ，…，１２ｄは、切り込み開
口部側から切り込み部１６の最奥部を越える位置まで形
成する。これによって各誘電体共振器１４ａ，…，１４
ｅは、外周部分に折り返しストリップ線路を立体的に形
成した構造となり、それが厚み方向に連結したようにな
る。開口部端面の一方（無電極側）が開放側、他方（電
極形成側）が短絡側となる。

【００１４】誘電体共振器ブロック１０の両端に外側誘
電体２０ａ，２０ｂを配置し、接着一体化する。外側誘
電体２０ａ，２０ｂは、誘電体基板２２の外側主表面と
外周部（但し一部を除く）に電極２４を形成したもので
ある。両端に位置する誘電体共振器１４ａ，１４ｅの無
電極端面近傍の外周部分に独立した島状電極２６ａ，２
６ｂを設けて、それを入出力結合電極とする。なお外側
誘電体２０ａ，２０ｂの電極２４は、前記島状電極２６
ａ，２６ｂと導通しないように、それら島状電極２６
ａ，２６ｂのの近傍は無電極部とする。

【００１５】これらの誘電体は、例えばチタン酸バリウ
ム系など、通常マイクロ波用フィルタに使用しているマ
イクロ波用高誘電率材料の焼結体である。各電極の形成
は、例えば導電性ペーストの塗布と焼付けによって行
う。なお図面を分かり易くするため、電極形成部分に影
線を施し、無電極の部分（誘電体の素地が露出している
部分）には細かな点々を付して表している。

【００１６】図２は本発明の他の実施例を示す斜視図で
ある。基本的な構成は図１と同様であるので、対応する
部分に同一符号を付し、それらについての説明は省略す
る。この例は、切り込み部内及びスリット内に別体の誘
電体材料２８を充填した例である。別体の誘電体材料２
８は誘電体共振器ブロックの材料と同一材質でもよいし
別材質でもよい。これによってＱが増大し、機械的強度
も向上する。またスリット内のみに別体の誘電体板を挿
入する構成でもよい。その場合、誘電体板の一部に開口
部あるいは切り込み部を形成した構造にすることもでき
る。

【００１７】図１あるいは図２に示す誘電体共振器ブロ
ックにおいて、スリットで区分された１個の誘電体共振
器を模式的に表すと図３のようになる。つまり誘電体板
３０に切り込み部３２を設けてＵ型とし、その両主面と
切り込み端面の一方を除く外周面（外側の面及び切り込
み部の内面）に電極３４を形成した状態である。これに
よって、結果的には、恰も細長い棒状の誘電体の外表面
にＵ型に電極を形成した１／４波長共振器を、更に半分
に折り返したストリップ線路型の誘電体共振器と見なす
ことができ、誘電体材料を効果的に利用して小形化した
ものとなる。このような誘電体共振器は、結合調整用の
スリットの幅、あるいはスリットに充填した誘電体材料
の特性などによって段間の結合調整が行われ、それによ
って所望のフィルタ特性が発現する。また一部に開口部
あるいは切り込み部を形成した誘電体板を挿入する場合
は、これら切り込み部や開口部の形状の調整によって隣
接する誘電体共振器間の結合度を調整し、フィルタ特性
を制御する。

【００１８】前記のような誘電体共振器は、例えば図４
に示すように、誘電体材料からなる断面Ｕ型の長尺ブロ
ック３６を用意して（予め断面Ｕ型の長尺ブロックに成
形し焼成するか、長尺ブロック焼結体に切り込み溝加工
を施す）、その外周の所定の面、所定の位置に電極３８
を塗布して焼付け、それを所定の間隔でスリットを入
れ、所定の長さ（誘電体共振器ブロックの長さ）で切断
する方法が望ましい。この方法よって、同一特性の多数
の誘電体共振器を容易に量産できる。また複数の板状あ
るいは棒状の誘電体長尺ブロックを貼り合わせてＵ型の
断面形状の長尺ブロックを製作し、それに電極を形成し
た後、スリットを入れ、所定の長さで切断して誘電体共
振器ブロックとする方法でもよい。

【００１９】図５は本発明に係る一体型誘電体フィルタ
の他の実施例を示している。これも５段フィルタであ
り、誘電体共振器部分の構造を除けは基本的には前述し
た図１と同様である。この誘電体フィルタは、折り返し
ストリップ線路型の誘電体共振器ブロック４０の４箇所
に結合調整用スリット４２ａ，…，４２ｄを形成して、
長手方向に合計５個の誘電体共振器４４ａ，…，４４ｅ
を区分し、且つ連結した形式である。誘電体共振器ブロ
ック４０は、断面Ｕ型の外部誘電体ブロック４６の両端
面を除く外周面にＵ型に外側電極４８を形成し、その内
部（切り込み部）に、Ｕ型に形成した中間部電極５０及
び中央に形成した中央部電極５２を有する内部誘電体ブ
ロック５４を配置して一体化し、各電極をそれぞれ片側
のみで誘電体ブロック外周面上で短絡した構造である。
前記各スリット４２ａ，…，４２ｄは、切り込み開口部
側から切り込み部の最奥部を越える位置まで形成する。
これによって各誘電体共振器４４ａ，…，４４ｅは、外
周部分に折り返しストリップ線路を立体的に形成した構
造となり、それが厚み方向に連なったようになる。開口
部端面の一方（無電極側）が開放側、他方（電極形成
側）が短絡側となる。

【００２０】誘電体共振器ブロック４０の両端に外側誘
電体６０ａ，６０ｂを配置し、接着一体化する。外側誘
電体６０ａ，６０ｂは、誘電体板６２の外側主表面と外
周部（但し一部を除く）に電極６４を形成したものであ
る。両端に位置する誘電体共振器４４ａ，４４ｅの無電
極端面近傍の外周部分には独立した島状電極６６ａ，６
６ｂを設けて、それを入出力結合電極とする。なお外側
誘電体６０ａ，６０ｂの電極６４は、前記島状電極６６
ａ，６６ｂと導通しないように、それらの近傍は無電極
部とする。

【００２１】図５に示す誘電体共振器ブロックにおい
て、スリットで区分された１個の誘電体共振器を模式的
に表すと図６のようになる。つまり、一部に切り込み部
を形成して全体をほぼＵ型とした誘電体基板７０の両主
表面及び切り込み開口部両端面近傍のどちらか一方を除
く外周部分に電極７２を形成したＵ型外部共振器部と、
それとは別体の誘電体片７４の外周面にＵ型電極７６を
形成し中央の部分電極７８と一端のみで接続した内部共
振器部とを備え、該内部共振器部を前記Ｕ型共振器部の
切り込み部に無電極端面の部分を揃えて収容し一体化し
た状態である。これによって、結果的には前記実施例の
場合と同様、恰も細長い棒状の誘電体の外表面にＵ型に
電極を形成した１／４波長共振器を、更に半分に折り返
したストリップ線路型の誘電体共振器と見なすことがで
きる。

【００２２】このような誘電体共振器は、例えば図４に
示す手順で製作できる。まず誘電体材料からなる断面Ｕ
型の長尺ブロック８０を用意して（予め断面Ｕ型の長尺
ブロックに成形し焼成するか、長尺ブロック焼結体に切
り込み溝加工を施す、あるいは複数の板状あるいは棒状
の誘電体長尺ブロックを貼り合わせてＵ型の断面形状に
する）、その外周の所定の面、所定の位置に電極８１を
塗布して焼付け外部誘電体共振器ブロック８２とする。
他方、２枚の同一形状の誘電体板８４ａ，８４ｂの対向
面に中央部分電極８５を形成し、外側に電極８６を形成
して貼り付け、電極８６をＵ型電極とする内部誘電体ブ
ロック８８を構成する。そして、外部誘電体共振器ブロ
ック８２の切り込み部内に内部誘電体ブロック８８を嵌
め込んで接着一体化する。これを所定の間隔でスリット
を入れ、所定の長さ（誘電体共振器ブロックに対応する
長さ）で切断することにより、誘電体フィルタを容易に
量産できる。

【００２３】通常、図８及び図９に示すように、一体型
誘電体フィルタ９０には金属製ケース９２を被せて回路
基板に実装する。金属製ケース９２は、少なくとも底面
が開口しており、底面の側部外向きに４個のアースタブ
９４を突設すると共に上面に貫通した長窓９６を設けた
ものである。島状電極９８ａ，９８ｂが底面で露出する
向きに誘電体フィルタ９０を金属製ケース９２内に装着
し、長窓９６から半田を流し込んで両者の機械的固定と
電気的接続を行う。このような誘電体フィルタ製品は回
路基板上に面実装できる。回路基板上に乗せて島状電極
９８ａ，９８ｂを回路基板の入出力パターンに接続する
と共にアースタブ９４も回路基板のアースパターンに半
田付けして電気的接続と機械的固定を行う。

【００２４】上記の各実施例はスリットを４箇所形成し
た５段フィルタであるが、本発明は２段以上の任意の段
数の誘電体フィルタに適用できることは言うまでもな
い。スリットに誘電体材料を入れる場合、誘電体材料の
端面に導電性材料の膜を形成して、隣接する誘電体共振
器基板の電極との導通を図る。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように、誘電体ブロック
の外周あるいは外周と内部を使用して電極を形成し、一
端のみで短絡した構造のストリップ線路型誘電体共振器
を用いるから、結果的に１／４波長共振器導体が折り返
されて半分以下の長さになったことになり大幅に小形化
できる。しかもこの折り返しストリップ線路は、従来技
術のような平面的にではなく立体的に折り返すため、間
にスリットを介して複数の誘電体共振器が連結した構造
としたことによって、より一層小形化され、実装する際
に占有面積を小さく出来るため、機器の小形化に有利で
ある。更に本発明では、外部電極と島状電極（入出力結
合電極）が実装基板の回路パターンに面接合できるた
め、整合が取り易い利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す分解・組立斜視図。

【図２】本発明の他の実施例を示す斜視図。

【図３】図１の一体型誘電体フィルタにおける誘電体共
振器部分の説明図。

【図４】本発明の製作工程の説明図。

【図５】本発明の更に他の実施例を示す説明図。

【図６】図５に示す一体型誘電体フィルタにおける誘電
体共振器部分の説明図。

【図７】図５に示す誘電体フィルタの製作工程の説明
図。

【図８】本発明の更に他の実施例を示す説明図。

【図９】図８に示す誘電体フィルタの底面図。

【符号の説明】

１０ 誘電体共振器ブロック １２ａ，…，１２ｄ スリット １４ａ，…，１４ｅ 誘電体共振器 １６ 切り込み部 １８ 電極 ２０ａ，２０ｂ 外側誘電体 ２２ 誘電体基板 ２４ 電極 ２６ａ，２６ｂ 島状電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体ブロックの両端面を除く外周部分
   に折り返しストリップ線路を立体的に形成して誘電体共
   振器ブロックとし、該誘電体共振器ブロックに結合調整
   用のスリットを形成して該スリットにより複数の折り返
   しストリップ線路型誘電体共振器に区分し、両端に位置
   する誘電体共振器の外周部分に独立した島状電極を形成
   して、該島状電極を入出力結合電極とすることを特徴と
   する一体型誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の誘電体共振器ブロックの
   両端に外側誘電体を配置し結合一体化してなり、両方の
   外側誘電体は外側主表面と外周部に電極を有している誘
   電体フィルタ。
3. 【請求項３】 折り返しストリップ線路型の誘電体共振
   器ブロックは、一側面の長手方向に切り込み部を形成し
   て断面をほぼＵ型とした誘電体ブロックの、両端面及び
   切り込み開口部両側面近傍のどちらか一方を除く外周部
   分に、電極を形成した構造をなしている請求項２記載の
   誘電体フィルタ。
4. 【請求項４】 折り返しストリップ線路型の誘電体共振
   器ブロックは、断面Ｕ型の外部誘電体ブロックの両端面
   を除く外周面に外側電極をＵ型に形成し、その外部誘電
   体ブロックの内部に、Ｕ型に形成した中間部電極及び中
   央に形成した中央部電極を有する内部誘電体ブロックを
   配置し、前記の各電極を誘電体ブロックの外周面上で片
   側のみで短絡した構造をなしている請求項２記載の誘電
   体フィルタ。
5. 【請求項５】 スリット内に結合調整用の誘電体を入れ
   た請求項１又は２記載の誘電体フィルタ。