JPH05335810A - 高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電体フィルタにおける３次高調波を抑制す
る。 【構成】 誘電体基板１に第１及び第２のストリップ導
体３、４を設ける。第１及び第２のストリップ導体３、
４を容量結合するための突出導体７、８をストリップ導
体３、４の開放端３ａ、４ａから離れた位置に設ける。
これにより、減衰が最大になる点を基本波周波数ｆ0 の
３倍の周波数３ｆ0 に一致させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘電体基板と複数のスト
リップ導体とグランド導体とを備えたストリップライン
型高周波フィルタ又は共振孔を有する誘電体ブロックと
内導体と外導体とを備えた誘電体共振器の複数個の組み
合わせから成る高周波フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】誘電体基板の表面に１／４波長のストリ
ップ導体（マイクロストリップライン）を複数個設け、
誘電体基板の裏面にグランド導体（アース導体）を設
け、各ストリップ導体の一端を開放し、他端をグランド
導体に接続した構造のストリップライン型フィルタ、及
び誘電体ブロックの貫通孔に内導体を配置し、誘電体ブ
ロックの外周面に外導体を配置した共振器を複数個並置
し、相互に結合したフィルタは高周波回路の分野で使用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘電体フイ
ルタにおいて、共振時に３次、５次等の高調波が発生す
る。従って、この高調波を除去するためのフィルタを信
号伝送路に接続することが必要になった。しかし、基本
波の減衰を伴わないで３次、５次等の奇数次高調波をフ
ィルタで除去することは困難であった。

【０００４】そこで、本発明の目的は３次高調波の発生
を抑制することができる高周波フィルタを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、長手の導体と誘電体領域を介して前記長手
の導体に対向しているグランド導体領域とから成る共振
器を複数個含み、前記複数の共振器を相互に結合するた
めの相互結合手段を有する高周波フィルタにおいて、前
記相互結合手段が前記長手の導体の一端と他端との間の
一部領域の相互間の結合容量を残りの領域の結合容量よ
りも大きくするように構成された容量結合手段である高
周波フィルタに係わるものである。なお、請求項２に示
すように共振器をストリップ導体で形成することができ
る。 また、請求項３に示すように、入力結合容量等の
入力手段、及び出力結合容量等の出力手段を設けること
ができる。また、請求項４に示すように、複数のストリ
ップ導体を高さ位置が異なるように誘電体基板に埋設す
ることができる。また、請求項５に示すように貫通孔を
有する誘電体ブロックと、内導体と、外導体とによって
共振器を構成し、共振器の相互間をコンデンサで結合す
ることができる。

【０００６】

【作用及び効果】各請求項の発明では、共振器の相互間
の結合がストリップ導体又は内導体の一端で行われず
に、一端と他端との間の一部領域の相互間で行われてい
る。これにより、高調波成分の抑制効果が生じる。例え
ば、図５の周波数特性に示すように基本波周波数ｆ0 の
３倍の周波数において減衰を大きくして高調波を抑制す
ることができる。

【０００７】

【第１の実施例】次に、図１〜図８を参照して本発明の
第１の実施例に係わるＴＥＭモードのストリップライン
型フィルタを説明する。

【０００８】図１及び図２に示すＴＥＭモードの２つの
ストリップライン型共振器から成るフィルタは、誘電体
基板１と、この裏面（一方の主面）の全部に形成された
グランド導体２と、この表面（他方の主面）に帯状に形
成された１／４波長の第１及び第２のストリップ導体
３、４と、第１及び第２の外部回路接続端子５、６とか
ら成る。誘電体基板１は比誘電率が９．６、厚さが０．
６ｍｍのアルミナ誘電体磁器基板から成る。ストリップ
導体３、４は幅１ｍｍ、長さ２０ｍｍに形成され、これ
等の一端３ａ、４ａが開放され、他端３ｂ、４ｂが誘電
体基板１の側面を通ってグランド導体２に接続されてい
る。入力手段及び出力手段としての接続端子５、６はス
トリップ導体３、４の一端３ａ、４ａに対して間隙（ギ
ャップ）を有して配置され、入力及び出力結合コンデン
サを構成している。一対のストリップ導体３、４は相互
に結合されるように互いに平行に近接配置されている。
なお、グランド導体２、ストリップ導体３、４、及び接
続端子５、６は銀（Ａｇ）ペーストを塗布して焼付ける
ことによって形成した金属導電体膜から成る。

【０００９】基本波の１／４波長に相当する長さＬを有
するストリップ導体３、４の一端３ａ、４ａの位置Ｐ0
と他端３ｂ、４ｂの位置Ｐ2 との間のＰ1 で示す位置即
ち一端３ａ、４ａから距離ｘの位置Ｐ1 に容量結合手段
として突出導体７、８が設けられている。長手のストリ
ップ導体３、４からほぼ直角に突出する導体７、８の相
互間隔は他の部分よりも狭いので、一対の突出導体７，
８はコンデンサ電極として機能し、２つの共振器はこの
突出導体７、８の部分で他の部分よりも強く容量結合さ
れる。この実施例ではストリップ導体３、４の一端３
ａ、４ａからＰ1までの距離ｘはストリップ導体３、４
の長さＬのほぼ１／５である。

【００１０】図４は図１〜図３のフィルタの等価回路で
ある。ここでは第１及び第２のストリップ導体３、４に
基づく第１及び第２の共振器１０、１１の一端に接続端
子５、６に基づく入力及び出力コンデンサＣ1 、Ｃ2 が
接続され、第１及び第２の共振器１０、１１が突出導体
７、８に基づくコンデンサＣ3 によって容量結合されて
いる。

【００１１】図５は図１〜図４に示すフィルタの入力接
続端子５と出力接続端子６との間の信号伝送路における
周波数−利得特性を示す。これから明らかなように、基
本波周波数ｆ0 のところで最大の利得を示し、基本波周
波数ｆ0 の３倍の周波数３ｆ0 のところで小さな利得
（大きな減衰）を示している。即ち、３倍の高調波成分
の発生が抑制されている。図６はＬを一定に保って突出
導体７、８をストリップ導体３、４の一端３ａ、４ａに
設けた場合即ちｘ＝０の場合のフィルタの周波数−利得
特性を示す。この図６から明らかなように、ｘ＝０の場
合には、基本波周波数ｆ0 の３倍の周波数３ｆ0 におけ
る利得が大きくなり、３倍の高調波成分を抑制すること
ができない。図５と図６の比較から明らかなように、本
実施例では、基本波周波数ｆ0 よりも高い周波数領域の
利得の谷点Ｂ（最大減衰点）を基本波周波数ｆ0 の３倍
の位置にシフトしている。結合容量を得るための突出導
体７、８の位置を移動すると、周波数特性図における谷
点Ｂがシフトすると共に、山点Ａもシフトする。しか
し、谷点Ｂのシフト量に対して山点Ａのシフト量は少な
い。

【００１２】図７及び図８はＬを一定にしてストリップ
導体３、４の一端３ａ、４ａから突出導体７、８までの
距離ｘを変えた時のフィルタの周波数特性におけるＡ点
の変化分とＢ点の変化分を示す。これから明らかなよう
に、ｘに対するＡ点（山点）の周波数の変化は小さい
が、Ｂ点（谷点）の周波数の変化は大きい。このため、
基本波の通過帯域の大幅な変動なしに３倍高調波を抑制
することができる。３倍高調波が抑制されると、これを
除去するための特別なフィルタが不要になる。

【００１３】図９はＬを一定にした時のｘの変化と通過
帯域幅ＢＷの変化との関係を示す。図５に示すようにＡ
点から−３ｄＢのレベルにおける通過帯域幅ＢＷは、ｘ
が大きくなるに従って小さくなる。このため、容量結合
のための突出導体７、８の位置を変えることによって通
過帯域幅をコントロールすることができ、設計の自由度
が大きくなる。

【００１４】

【第２の実施例】次に、図１０及び図１１に示す第２の
実施例の誘電体フィルタを説明する。但し、図１０及び
図１１、更に後述する図１２〜図１９において図１〜図
３と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省
略する。

【００１５】図１０及び図１１に示すフィルタは、図４
に示す入力結合コンデンサＣ1 と出力結合コンデンサＣ
2 とを得るための構成を変形したものである。図１０か
ら明らかなように誘電体基板１の上面にはコンデンサを
形成するためのギャップが設けられていない。コンデン
サＣ1 、Ｃ2 はストリップ導体３、４の一端３ａ、４ｂ
に接続され且つストリップ導体３、４に対して直角に配
置された導体５ａ、６ａと、図１１に示すように誘電体
基板１の下面に設けられた接続端子５ｂ、６ｂとによっ
て構成されている。なお、ストリップ導体３、４とグラ
ンド導体２との接続を良好に達成するために誘電体基板
１の側面に溝１２、１３が設けられている。

【００１６】

【第３の実施例】図１２〜図１５に示す第３の実施例の
フィルタは積層型に構成されている。この積層型フィル
タを構成する時には、図１２に示すように第１、第２及
び第３のグリーンシート（磁器生シート）１４、１５、
１６を用意し、導電性ペーストの印刷によって第１及び
第２のグリーンシート１４、１５上にストリップ導体
３、４と相互結合用突出導体７、８と入力出力結合用導
体５ａ、６ａを設ける。また、第１のグリーンシート１
４の下面にグランド導体２ａ及び図１４に示す接続端子
５ｂ、６ｂを設け、第３のグリーンシート１６の上面に
グランド導体２ｂと接続端子５ｃ、６ｃを設ける。ま
た、第１のグリーンシート１４に第１のストリップ導体
３の端部をグランド導体２ａに接続するための貫通孔１
７を設け、第３のグリーンシート１６には第２のストリ
ップ導体４をグランド導体２ｂに接続するための貫通孔
１８を設ける。次に、３枚のグリーンシート１４、１
５、１６を積層して焼成する。なお、グランド導体２
ａ、２ｂと接続端子５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは積層後又
は焼成後に設けることもできる。次に、接続端子５ｂと
５ｃの間及び接続端子６ｂと６ｃの間を接続するために
溝１９、２０、２１、２２、２３、２４に導電性ペース
トを塗布し、またストリップ導体３、４とグランド導体
２ａ、２ｂとを接続するために貫通孔１７、１８に導電
性ペーストを充填して焼成する。

【００１７】図１３〜図１５は焼成後のフィルタを示
す。図１５から明らかなように第１のストリップ導体３
及び突出導体７と第２のストリップ導体４及び突出導体
８とは３つの磁器層１４ａ、１５ａ、１６ａから成る誘
電体１ａの中に埋設され、且つ中間の磁器層１５ａによ
って互いに分離されて高低差を有している。したがっ
て、第１及び第２のストリップ導体３、４を容量結合さ
せるための結合コンデンサＣ3 は、磁器層１５ａを介し
て対向する一対の突出導体７、８によって得られる。こ
のように積層構造にすれば、ストリップ導体３、４の上
下をグランド導体２ａ、２ｂで覆うことができ、外来ノ
イズの影響を軽減することができる。また、突出導体
７、８の短絡を防止し、且つ十分な結合容量を得ること
ができる。なお、図１２〜図１５のフィルタの等価回路
は図４と同一であるので、第１の実施例と同一の作用効
果を有する。

【００１８】

【第４の実施例】図１６に示す第４の実施例のフィルタ
においては、図１の誘電体基板１の代りに第１及び第２
の誘電体基板４１、４２が隣接配置されている。また、
第１及び第２のストリップ導体３、４の容量結合がチッ
プ状コンデンサ４３の一方の電極を第１のストリップ導
体３に接続し、他方の電極を第２のストリップ導体４に
接続することによって達成されている。このように構成
すれば、夫々の電気的特性を予め測定し、所望のフィル
タ特性が得られるように組立てることができる。また、
コンデンサ４３の位置の調整によって図５に示すフィル
タ特性を調整することが可能になる。なお、図１６のフ
ィルタの等価回路は図４と同一であるので、第１の実施
例と同一の作用効果を有する。

【００１９】

【第５の実施例】図１７及び図１８に示す第５の実施例
の誘電体フィルタは、２つの誘電体共振器６１、６２の
結合から成る。２つの誘電体共振器６１、６２は、四角
柱状誘電体ブロック６３、６４と、これ等の貫通孔６
５、６６に形成された内導体６７、６８と、誘電体ブロ
ック６３、６４の外周面に形成された外導体６９、７０
とから成る。貫通孔６５、６６は誘電体ブロック６３、
６４の一方の端面７１、７２から他方の端面７３、７４
に至るように形成され、外導体６９、７０は誘電体ブロ
ック６３、６４の４つの側面と他方の端面７３、７４に
形成され、内導体６７、６８に接続されている。なお、
外導体６９、７０はグランドに接続されている。また、
内導体６７、６８の長さ即ち貫通孔６５、６６の長さＬ
は基本波の波長の１／４である。

【００２０】第１及び第２の共振器６１、６２を容量結
合させるために、誘電体ブロック６３、６４の１つの側
面に孔７５、７６が設けられ、ここにチップ状コンデン
サ７７が配置され、この一方の電極が一方の内導体６７
に半田７８で接続され、他方の電極が他方の内導体６８
に半田７９で接続されている。誘電体ブロック６３、６
４の開放端面７１、７２からコンデンサ７７までの距離
ｘは貫通孔６５、６６の長さＬの約１／５である。

【００２１】入力手段としての入力結合コンデンサＣ1
は第１の誘電体ブロック６３の開放端面７１側から内導
体６７に接続されている。出力手段としての出力結合コ
ンデンサＣ2 は第２の誘電体ブロック６４の開放端面７
２側から内導体６８に接続されている。図１８のフィル
タの等価回路は図４と同一であるので、同一の作用効果
を有する。

【００２２】

【第６の実施例】図１９に示す第６の実施例の誘電体フ
ィルタは図１７、図１８の第５の実施例の誘電体フィル
タに第３の誘電体共振器８０を追加したものである。従
って、図１９において図１７及び１８と共通する部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。第３の誘電
体共振器８０は第１及び第２の誘電体共振器６１、６２
と実質的に同一に構成されており、誘電体ブロック８１
と、この一方の端面８２から他方の端面８３に至る貫通
孔８４に形成された内導体８５と、外周面８６に形成さ
れた外導体８７とから成る。誘電体ブロック６１の対向
する２つの側面から貫通孔８４に至るように孔８８、８
９が設けられ、コンデンサ７７ａ、７７ｂが挿入されて
いる。第３の誘電体共振器８０は第１及び第２の誘電体
共振器６１、６２の間に配置されているので、第１のコ
ンデンサ７７ａによって第１の内導体６７と第３の内導
体８５とが結合され、第２のコンデンサ７７ｂによって
第３の内導体８５と第２の内導体６８とが結合されてい
る。なお、第３の内導体８５に対してコンデンサ７７
ａ、７７ｂが半田９０、９１によって接続されている。
開放端面７１、７２、８２からコンデンサ７７ａ、７７
ｂまでの距離ｘは貫通孔６５、６６、８４の長さＬの約
１／５である。入力結合コンデンサＣ1 は第１の内導体
６７に接続され、出力結合コンデンサＣ2 は第２の内導
体６８に接続されている。この３段のフィルタによって
も図４と同様にバンドパスフィルタ特性を得ることがで
き、且つ第１の実施例と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００２３】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図１、図１０、図１６の誘電体基板１の上に別
の誘電体基板を覆せ、この外側表面にグラント導体を設
けることができる。また、グリーンシートにストリップ
導体３、４及び突出導体７、８を設け、これに別のグリ
ーンシートを積層して焼成することができる。 （２） ストリップ導体３、４の相互間又は内導体６
７、６８又は６７、６８、８５の相互間の容量結合の位
置はｘがＬの約１／５であることが最も望ましいが、ｘ
がゼロよりも大きければ、ｘがゼロの時よりは３次高調
波の抑制効果が得られる。従って、ｘをゼロよりも大き
い種々の値にすることができる。 （３） 図１７〜図１９に示すように複数の個別の共振
器を組み合わせる代りに、１つの誘電体ブロックに複数
個の貫通孔を設け、ここに内導体を形成し、誘電体ブロ
ックの外周面には外導体を形成し、内導体の相互間を図
１７〜図１９のコンデンサ７７、７７ａ、７７ｂと同様
なもので結合してもよい。この場合には誘電体ブロック
の一端面にコンデンサを埋め込むための溝を形成する。 （４） ストリップ導体３、４の他端３ｂ、４ｂをグラ
ンド導体２に接続しない１／２波長型共振器とすること
ができる。また、内導体６７、６８又は６７、６８、８
５を外導体６９、７０又は６９、７０、８７に接続しな
いで１／２波長型共振器とすることができる。 （５） ３個以上のストリップ導体を有する例えばコム
ライン型フィルタ又はインタ−ディジタル型フィルタに
も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のフィルタを示す斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のフィルタの平面図である。

【図４】図１のフィルタの等価回路図である。

【図５】図１のフィルタの周波数特性図である。

【図６】図３のフィルタにおいてｘ＝０として場合の周
波数特性図である。

【図７】図３におけるｘの変化と図５及び図６における
Ａ点の変化との関係を示す図である。

【図８】図３におけるｘの変化と図５及び図６における
Ｂ点の変化との関係を示す図である。

【図９】図３のｘの変化と帯域幅との関係を示す図であ
る。

【図１０】第２の実施例のフィルタを示す斜視図であ
る。

【図１１】図１０のフィルタの底面図である。

【図１２】第３の実施例のフィルタを制作するためのグ
リーンシート及び導体パターンを示す斜視図である。

【図１３】第３の実施例のフィルタの平面図である。

【図１４】図１３のフィルタの底面図である。

【図１５】図１３のフィルタのＡ−Ａ線断面図である。

【図１６】第４の実施例のフィルタの斜視図である。

【図１７】第５の実施例のフィルタを示す平面図であ
る。

【図１８】図１７のフィルタの中央縦断面図である。

【図１９】第６の実施例のフィルタを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 誘電体基板 ２ グランド導体 ３、４ ストリップ導体 ７、８ 容量結合用突出導体

フロントページの続き (72)発明者 清水 利雄 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手の導体と誘電体領域を介して前記長
   手の導体に対向しているグランド導体領域とから成る共
   振器を複数個含み、前記複数の共振器を相互に結合する
   ための相互結合手段を有する高周波フィルタにおいて、 前記相互結合手段が、前記長手の導体の一端と他端との
   間の一部領域の相互間の結合容量を残りの領域の結合容
   量よりも大きくするように構成された容量結合手段であ
   ることを特徴とする高周波フィルタ。
2. 【請求項２】 誘電体基板と、 前記誘電体基板上又は中に互いに平行に配置された複数
   のストリップ導体と、 前記複数のストリップ導体に対向するように前記誘電体
   基板の主面に設けられたグランド導体と、 前記複数のストリップ導体の一端と他端との間の一部領
   域の相互間の結合容量を残りの領域の結合容量よりも大
   きくするように構成された容量結合手段とを備えた高周
   波フィルタ。
3. 【請求項３】 前記複数のストリップ導体は第１及び第
   ２のストリップ導体から成り、前記第１のストリップ導
   体の一端に結合された入力手段と、 前記第２のストリップ導体の一端に結合された出力手段
   とを更に有する請求項２記載の高周波フィルタ。
4. 【請求項４】 誘電体基板と、 前記誘電体基板中に互いに異なる高さ位置を有するよう
   に埋設された複数のストリップ導体と、 前記誘電体基板の表面に設けられたグランド導体と、 前記複数のストリップ導体の一端と他端との間の一部領
   域の相互間の結合容量を残りの領域の結合容量よりも大
   きくするように前記複数のストリップ導体の前記一部領
   域から突出する導体とを備えた高周波フィルタ。
5. 【請求項５】 一端面と他端面と側面とを有し、前記一
   端面から前記他端面に至る貫通孔を有する誘電体ブロッ
   ク又は領域と、前記貫通孔に設けられた内導体と、前記
   側面に設けられた外導体とを備えた共振器を複数個含
   み、前記複数の共振器を相互に結合するための相互結合
   手段を有する高周波フィルタにおいて、 前記相互結合
   手段が前記内導体の一端と他端との間の一部領域の相互
   間を容量結合させるように配設されたコンデンサである
   ことを特徴とする高周波フィルタ。