JPH0521504U - 誘電体フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 誘電体共振器の周波数調整が、Ｑ値の劣化な
く行える誘電体フィルタを提供する。 【構成】誘電体ブロックの上面から底面に貫通する貫通
穴２を設け、該貫通穴２内面に内導体３及び誘電体ブロ
ックの上面を除く外側周面に外導体４を設け、２つの誘
電体ブロックが当接しあう接合面に、貫通穴と直交する
方向に結合溝を形成し、複数の誘電体ブロックの接合面
同士を当接した誘電体フィルタにおいて、前記接合面又
は該接合面と対向する面に、開放端面側から外導体の一
部を除去した除去部を形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はマイクロ波帯域のフィルタに使用される誘電体フィルタに関するもの であり、共振器の共振周波数の調整（周調）に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

従来、マイクロ波を利用したパーソナル無線機や自動車電話機などの機器には 、小型で高い選択性をもつなどの理由で誘電体フィルタが多用されている。

【０００３】 従来の誘電体フィルタは、単一の誘電体ブロックを用いて、その上面（開放端 面）と底面（短絡端面）に貫通する複数の貫通穴を形成し、さらに貫通穴の内面 に導電膜（以下、内導体という）を、単一の誘電体ブロックの開放端面を除く外 周面に導電膜（以下、外導体という）をそれぞれ形成していた。さらに、各貫通 穴間に、開放端面から所定深さの溝（以下、結合溝という）を形成していた。こ れにより、貫通穴を中心に、結合溝によって仕切られた部位が共振器として作用 し、各共振器が、結合溝を介して、結合している構造であった。

【０００４】 しかし上述の単一誘電体のブロック中に、複数の共振器を形成した誘電体フィ ルタにおいて、各共振器の共振周波数を同一に調整することは困難であった。

【０００５】 このため、本出願人は予め複数の共振器を形成しておき、同一共振周波数の共 振器を互いに接合した誘電体フィルタを先に提案した。その構造は、１つの共振 器に相当する誘電体ブロックを形成して、２つの共振器が当接する側面（以下、 接合面という）に、フィルタ特性に応じて所定寸法の結合溝を形成し、互いに接 合していた。

【０００６】 ２つの共振器を接合した誘電体フィルタ５０の具体的な構造を図７に示す。１ つの共振器５１ａは、誘電体セラミック材料をプレス成型、焼成した単一のブロ ック体に、貫通穴５２が形成され、さらに貫通穴５２の内面に内導体５３及び、 該貫通穴が露出する一方の開放端面を除く誘電体ブロックの外周面に外導体５４ が形成されていた。また、誘電体共振器５１ｂと接合端面に夫々貫通穴５２と直 交する方向に、所定寸法の結合溝５５を形成していた。これにより２つの共振器 ５１ａ、５１ｂが当接しあうと、結合溝５５が２つ合わされて、貫通穴５２と直 交する方向に結合穴５６が形成されることになる。この結合溝５５の高さ方向の 幅及び深さによって、結合度が決定されることになる。

【０００７】 そして、２つの共振器５１ａ、５１ｂの共振周波数を同一に調整するために、 結合溝５５の開口部が現れる側面の外導体５４を開放端面側から所定量だけ除去 した除去部５７ａ、５７ｂが形成されていた。これは、結合溝５５の開口部が現 れる側面は、２面あるため、周調の範囲が広く設定できるためである。

【０００８】

【従来技術の問題点】

しかし上述の共振器接合型の誘電体フィルタの除去部５７ａ、５７ｂの形成位 置が、結合溝５５の開口部が現れる側面、即ち、接合面と直交する方向の面に形 成されていた。

【０００９】 この結合溝５５の開口部が現れる側面に除去部５７ａ、５７ｂが形成されると 、各共振器５１ａ、５１ｂの共振周波数の調整が容易にできるものの、共振周波 数のＱ値が低下して（周波数特性に急峻性が欠けて）しまうため、誘電体フィル タにおいては、ミニマムロスの低下を招いてしまうという問題点があった。

【００１０】 本考案の目的は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、誘電体共振器 の共振周波数のＱ値の低下を抑えて、共振周波数の調整が可能な誘電体フィルタ を提供することにある。

【００１１】

【問題を解決するための具体的な手段】

本考案によれば、直方体の誘電体ブロックの上面から底面に貫通する貫通穴を 設け、且つ該貫通穴内面に内導体を、誘電体ブロックの上面を除く外周面に外導 体を設けた共振器を複数個、２つの共振器の側面が当接しあうよう接合させると ともに、前記当接面に貫通穴と直交する方向に結合溝を形成してなる誘電体フィ ルタにおいて、前記共振器の少なくとも１つは、接合面及び又は該接合面と対向 する側面の上面側に、外導体の除去部が形成されている。

【００１２】

【作用】

上述のように、２つの共振器の接合面及び又は接合面に対向する面に、外導体 を除去した除去部が形成されているため、共振器の共振周波数を調整することが できる。即ち、この面の開放端面側に矩形状の除去部を形成することにより、共 振周波数を上昇させることができる。

【００１３】 また、２つの共振器の接合面又は接合面に対向する面に、開放端面側から外導 体を除去した除去部を形成するので、従来に比較して、Ｑ値が劣化することがな く、共振器を連結したフィルタにおいては、ミニマムロスの低下が少ないフィル タが達成できる。

【００１４】 また、２つの共振器の結合溝の開口が現れる側面を挟持する金属板材をケース として用いると、ケースを取着した後であっても、周波数調整が可能となる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の誘電体フィルタを図面に基づいて詳説する。 図１は、本考案の誘電体フィルタの外観斜視図であり、図２は２つの共振器が 当接する状態を示す断面図である。 本考案の誘電体フィルタ１０は、２つの誘電体共振器１ａ、１ｂが当接されて 構成される。尚、誘電体共振器１ａ、１ｂは対称であるため、共振器１ａを用い て説明する。

【００１６】 誘電体共振器、例えば１ａは、誘電体ブロック体１の上面( 開放端面) から底 面( 短絡端面) に貫通する貫通穴２が形成されており、該貫通穴２内面に内導体 ３が形成されている。また、誘電体ブロック体１の開放端面を除く外周面に外導 体４が形成されている。また、２つの誘電体共振器１ａ及び１ｂが互いに当接し あう接合面に、貫通穴３と直交する方向に結合穴６が形成されている。１つの誘 電体共振器１ａにおいては、誘電体共振器１ｂとの接合面に、結合穴６を構成す る結合溝５が形成されている。

【００１７】 誘電体ブロック体１は、ＢａＯ−ＴｉＯ₂ 系、ＺｒＯ₂ −ＳｎＯ₂ −ＴｉＯ₂ 系、ＢａＯ−Ｓｍ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ 系、ＢａＯ−Ｎｄ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ 系または ＣａＯ−ＴｉＯ₂ −ＳｉＯ₂ 系の所定誘電率のセラミックからなり、共振周波数 に応じて所定高さｈに設定されている。誘電体ブロック体１は、上述の材料をプ レス成型し、さらに焼成されて形成される。このプレス成型時に貫通穴２、必要 に応じて結合溝５が形成される。

【００１８】 誘電体ブロック体１の貫通穴２の内面には銀、銅などの内導体３が形成され、 また貫通穴２の開口部が現れる誘電体ブロック体１の開放端面を除く外周面には 銀、銅などの外導体４が形成されている。開放端面に対向するブロック体１の短 絡端面にも外導体４が形成され、内導体３に導通するように形成されている。

【００１９】 尚、上述のこの内導体３、外導体４は、銀や銅などを印刷、塗布、転写などの 方法で被着され、焼成することによって形成される。

【００２０】 これにより、誘電体共振器１は、内導体３と外導体４とで挟まれた誘電体部分 の容量成分と、内導体３と外導体４の電気経路の長さによって決定される誘導成 分とによって、Ｌ−Ｃ共振回路が構成されることになる。

【００２１】 誘電体フィルタは、上述の構造の２つの共振器１ａ、１ｂが互いの接合面どう しが半田、導電性接着材を介して、また圧接状態で接合している。また、図中、 点線で示すように、接合面と直交する方向の２つの側面には、アース端子が突出 する金属板材７ａ、７ｂが被着されている。金属板材７ａ、７ｂによって隠蔽さ れる結合穴６を介して、２つの共振器１ａ、１ｂが電磁界結合して、所定の通過 帯域幅、所定の中心周波数の誘電体フィルタが達成される。

【００２２】 本考案は、前記結合溝５を形成した接合面及び又は該接合面に対向する面の開 放端面側に外導体４の一部を除去した除去部８が形成されている。尚、図１では 、共振器１ａ、１ｂの接合面と対面する面に除去部８が形成されている。除去部 ８は、開放端面側から所定寸法の矩形状に除去されている。具体的にはリュータ ー等により外導体４の一部を機械的に除去したり、また、レーザー照射により、 外導体４の一部を消失させることにより形成される。この除去部８によって、共 振器１ａ、１ｂの内導体３と外導体４との対向面積が減少することにより、共振 周波数が上昇し、これにより共振周波数を可変できる。

【００２３】 特に、共振器１ａ、１ｂを個々に共振周波数の周調が可能なため、誘電体フィ ルタを構成する２つの共振器１ａ、１ｂを同一の共振器周波数に調整できる。こ のため誘電体フィルタの特性の合わせ込みが容易に達成できる。

【００２４】 また、本考案では、外導体４の一部を除去した除去部８が接合面に対向する面 に形成することにより、Ｑ値の劣化を抑えることができるので、誘電体フィルタ 特性のミニマムロスの低下を抑えることができる。

【００２５】 本考案者らは、外導体４の除去部８を形成位置とその面積による中心周波数の 変化状況と、Ｑ値の変化の状況を調べた。

【００２６】 試料の誘電体フィルタとして、幅６ｍｍ、奥行６ｍｍ、高さ８ｍｍの２つの共 振器（共振周波数８３８ＭＨｚ）を用い、図３には接合面に対向する面に除去部 ８を形成した本考案品の特性を示し、図４に接合面と直交する面に除去部を形成 した従来品の特性を示す。尚、図中、横軸の周調面積ΔＳは、１つの共振器の開 放端面側から外導体４を除去した除去部の面積を示し、点線は、誘電体フィルタ の中心周波数の変化（Δｆ）状況を、また実線はＱ値の変化率（ΔＱ／Ｑ×１０ ０）を示す。

【００２７】 図３に示すように、本考案品では、周調面積に略比例して、中心周波数を任意 に上昇させることができる。また、周調面積に係わらず、Ｑ値の変化率を略０に 保ことができる。

【００２８】 また、図４に示すように、従来品では、周調面積に略比例して、中心周波数を 任意に上昇させることができるものの、周調面積が増加すると、Ｑ値の変化率が 徐々に劣化し、例えば６ｍｍ² の除去を行うと、約−７％もＱ値の低下が発生す る。

【００２９】 図５には、本考案品と従来品とのフィルタ波形の示すものであり、図中、実線 は本考案品のフィルタ波形を示し、点線は従来品のフィルタ波形を示す。

【００３０】 図５から明らかなように、本考案品では、フィルタ波形のＱ値の劣化がなく、 安定した特性が得られることになる。また、従来品では、Ｑ値の変化に応じて、 ミニマムロスが大きく低下して、特性的に劣化したフィルタとなってしまう。

【００３１】 尚、上述の誘電体フィルタは、共振器を２つ用いたフィルタであり、外導体４ の除去部を接合面と対向する面に夫々形成しているが、３つ以上の共振器を接合 する場合には、接合面に除去部を形成する必要がある。勿論、２つ共振器を接合 する場合においても、接合面に除去部を形成しても構わない。

【００３２】 図６は、３つの共振器１ｃ、１ｄ、１ｅを接合する誘電体フィルタの中央に位 置する共振器の外観斜視図である。図のように、共振器１ｄには、２つの共振器 １ｃ、１ｅの対向する２つの接合面を有し、この接合面に、開放端面側からの除 去部８１、８２が形成されている。このように、接合面に除去部を形成してもＱ 値の劣化が認められず、２つの共振器を接合した誘電体フィルタ同様に、良好な 特性のフィルタが得られる。尚、図６に共振器１ｃのように接合面と対向する面 のみならず接合面に除去部８３を形成して構わない。

【００３３】 尚、上述の実施例において、２つ及び３つの共振器から構成されれた誘電体フ ィルタについて例示したが、４つ以上共振器を接合してフィルタを形成してもよ いし、夫々の共振器の高さが異なる共振器を用いても構わない。また、有極化を おこった誘電体フィルタにも、アンテナ用の誘電体フィルタにも広く使用するこ とができる。さらに、除去部の形状も矩形状に限定されることはない。

【００３４】

【効果】

以上、本考案によれば、誘電体フィルタを構成する共振器の共振周波数を容易 に調整することができ、夫々の共振周波数を同一に設定することが容易にできる 。

【００３５】 また、共振器のＱ値の低下を抑え、フィルタのミニマムロスの少ない良好な特 性の誘電体フィルタが達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の誘電体フィルタの外観斜視図である。

【図２】本考案の誘電体フィルタの２つ共振器の当接前
の断面図である。

【図３】本考案の除去部の面積と中心周波数及Ｑ値の変
化率を示す特性図である。

【図４】従来の除去部の面積と中心周波数及Ｑ値の変化
率を示す特性図である。

【図５】夫々のフィルタ特性を示す特性図である。

【図６】本考案の他の誘電体フィルタに用いる共振器の
当接前の断面図である。

【図７】従来の誘電体フィルタの外観斜視図である。

【符号の説明】

１０、５０・・・・・・・誘電体フィルタ １ａ、１ｂ、51ａ、51ｂ・・誘電体共振器 ２、５２・・・・・・貫通穴 ３、５３・・・・・・内導体 ４、５４・・・・・外導体 ５・・・・・・・ 結合溝 ６・・・・・・・ 結合穴 ８、８１、８２、８３・・・・ 除去部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直方体の誘電体ブロックの上面から底面に
   貫通する貫通穴を設け、且つ該貫通穴内面に内導体を、
   誘電体ブロックの上面を除く外周面に外導体を設けた共
   振器を複数個、２つの共振器の側面が当接しあうよう接
   合させるとともに、前記当接面に貫通穴と直交する方向
   に結合溝を形成してなる誘電体フィルタにおいて、 前記共振器の少なくとも１つは、接合面及び又は該接合
   面と対向する側面の上面側に、外導体の除去部が形成さ
   れていることを特徴とする誘電体フィルタ。