JPH0580005U - 誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入出力端子間での電波飛び（直接的な結合）
を防止して、フィルタ特性（特に高域側の帯域外減衰特
性）を改善する。 【構成】 複数の共振子穴を有するλ／４共振型誘電体
同軸共振器を用いる。誘電体共振器は、開放面側の両端
部に共振子穴１２ａ，１２ｃの全部を含むような切欠き
段部１６を形成して段付き構造とする。切欠き段部の端
面に導体膜２２を形成して外導体１８と接続し、切欠き
段部に収まる寸法の入出力コンデンサ２４を装着する。
入出力コンデンサの外部接続面を誘電体共振器の一側面
に合致させることで表面実装対応型になる。金属ケース
を被せる場合は、入出力端子よりも突出し且つ金属ケー
スと導通する遮蔽部を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、主としてマイクロ波帯域で使用する誘電体フィルタに関するもので ある。更に詳しく述べると、λ／４共振型の誘電体同軸共振器を用い、その両端 の共振子穴に入出力端子を装着し、それら入出力端子の間に外導体と導通する遮 蔽部を形成して、入出力端子間の電波飛び（直接的な結合）を防止した誘電体フ ィルタに関するものである。このフィルタは各種移動体通信や衛星通信などの分 野で有用である。

【０００２】

【従来の技術】

誘電体フィルタとして、複数の共振子穴を有するλ／４共振型の誘電体同軸共 振器を用いる構成は公知である。誘電体共振器は、例えば、直方体状の誘電体ブ ロックの長手方向に複数の共振子穴と結合子穴とを交互に規定の寸法間隔で配設 し、それらが開口している面の一方を開放面として、その開放面を除く外表面と 共振子穴内面に導体膜を形成し、それぞれ外導体及び内導体とした構造である。 この誘電体共振器に樹脂端子や入出力コンデンサなどからなる入出力端子を装着 してフィルタを構成する。この種の誘電体フィルタでは、各共振子の共振周波数 は主として共振子穴の長さによって決まる。それらの共振子が、間に位置する結 合子穴によって適当に結合し、所望のフィルタ特性が生じる。

【０００３】 樹脂端子は、中心にリードピンが位置し、その周囲を合成樹脂で覆ったもので ある。この樹脂端子を、誘電体共振器の両端に位置する共振子穴に挿入して、リ ードピンと樹脂と内導体（共振子穴の導体膜）とによって形成される静電容量に より入出力結合させる。そしてリードピンによって外部回路と接続する。

【０００４】 入出力コンデンサ方式は、誘電体同軸共振器の両端に位置する共振子穴の開放 端に入出力コンデンサを取り付けて、その静電容量により入出力結合させる。入 出力コンデンサを接続するため、通常、最端部の共振子穴にリベット形の金属端 子を挿入するか、あるいは最端部の共振子穴の開放端に導体パターンを設ける。 それらの上に、両面に電極を有する平板型コンデンサを載置し、その一方の電極 を前記金属端子又は導体パターンに半田付けなどで接続する。そして反対面の電 極にリード線を取り付けて外部回路と接続する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

誘電体フィルタは、近年、それが組み込まれる各種無線機器の小形化・軽量化 に伴って、ますます小形化が要求されている。そのため共振子穴の直径は小さく なり、共振子穴の間隔も狭まり、段数（共振子穴の数）も少なく（３段程度に） なっている。

【０００６】 共振子穴の間隔が狭まると、特に段数の少ない場合には、開放面に取り付けた 入出力端子間の距離が小さくなり、それら端子間で容量成分をもつため電波飛び が生じる。そのためフィルタの帯域外減衰特性、特に高域側の減衰特性が悪化す る欠点が顕著となる。

【０００７】 本考案の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し、入出力端子間での電 波飛びを防止して、フィルタ特性（特に高域側の帯域外減衰特性）を改善した誘 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】

本考案は、複数の共振子穴を有するλ／４共振型の誘電体同軸共振器を用いる 誘電体フィルタである。本考案で用いる誘電体共振器は、例えばその開放面側の 両端部に、両端に位置する共振子穴の全部を含むような切欠き段部を形成して中 間部が突出した段付き構造をなしている。そして前記切欠き段部の端面に導体膜 を形成して外導体と接続し、両端の共振子穴に、該切欠き段部に収まる寸法の入 出力端子を装着する。誘電体共振器は、各共振子穴の間に結合子穴を有する構造 でよい。その場合、両端の結合子穴の一部を含むような切欠き段部を設ければよ い。入出力端子の外部接続面を誘電体共振器の一側面に合致させることで表面実 装対応型とすることも可能である。

【０００９】 また本考案で使用する誘電体共振器は、切欠き段部を有しない直方体状のもの でもよい。その場合には金属ケースを被せる。誘電体共振器の両端に位置する共 振子穴に、開放面側から入出力端子を装着し、金属ケース内に収容する。該金属 ケースの開放面側に、入出力端子よりも突出し且つ金属ケースと導通する遮蔽部 を設ける。遮蔽部は、絞り加工により金属ケース本体部分と一体的に成形しても よい。

【００１０】 本考案において、入出力端子は、樹脂端子であってもよいし、入出力コンデン サを使用する端子構造であってもよい。

【００１１】

【作用】

誘電体共振器は、その開放面側の両端の共振子穴に装着した入出力端子によっ て外部回路と結合し、全体として所望のフィルタ特性を生じる。入出力端子間の 距離が狭まっても、本考案では入出力端子間にアースと導通する遮蔽部が存在す るため、それによって入出力端子間の電波飛び（直接的な結合）が防止される。 誘電体共振器が切欠き段部を有する場合は、突出した中間部の両端面に導体膜が 形成されて、外導体と導通しているので、その中間部が遮蔽部として機能する。 これによってフィルタ特性が改善される。

【００１２】 フィルタ特性上では、遮蔽部の突出量が大きい方が帯域外減衰量増大の作用が 大きく、また遮蔽部の幅（誘電体共振器の長手方向の寸法）が大きいほど帯域外 減衰量増大の作用が大きい。金属ケースに板状の遮蔽部を突設するような場合に は、複数枚の遮蔽板を分散配置すると、実質的に遮蔽部の幅が広がったのと等価 となり、帯域外減衰量増大の作用が大きくなる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案に係る誘電体フィルタの一実施例を示す分解斜視図であり、図２ はその組み立て状態での縦断面図である。これは入出力コンデンサを用いた３段 の帯域通過フィルタの例である。誘電体共振器には、マイクロ波用の高誘電率材 料の焼結体からなるほぼ直方体状の誘電体ブロック１０を用いる。誘電体ブロッ ク１０の長手方向に、所定の間隔をおいて３個の共振子穴１２ａ，１２ｂ，１２ ｃを形成すると共に、それらの間に結合子穴１４を設ける。そして両端部に位置 する共振子穴１２ａ，１２ｃの全部を含むような切欠き段部１６を形成して、誘 電体ブロック１０を、中間部が突出した段付き構造とする。この実施例では、結 合子穴１４の一部を切欠くような位置に切欠き段部１６を形成している。

【００１４】 各共振子穴１２ａ，…，１２ｃが開口している面の一方を開放面（図１及び図 ２では上面）、他方を短絡面として、開放面を除く誘電体ブロック１０の外表面 と共振子穴１２ａ，…，１２ｃの内面に導体膜を形成し、それぞれ外導体１８及 び内導体２０とする。また切欠き段部１６の両端面に導体膜２２を形成して、前 記外導体１８（誘電体ブロックの側面に形成した導体膜）と導通させる。図１に おいて、影線を付した部分が導体膜を設けた面であり、細かな点々を付した部分 は導体膜が無く誘電体の素地が露出している面を表している。なお導体膜は、例 えば銀ペーストの焼き付けなどによる薄い導電材料の層である。

【００１５】 上記誘電体共振器の切欠き段部１６に入出力端子となる入出力コンデンサ２４ を搭載する。入出力コンデンサ２４は、両面に電極２６ａ，２６ｂを有する平板 型構造であり、その一方の電極２６ｂはコンデンサ側面まで延長したＬ型形状で ある。リベット型の金属端子２８を共振子穴１２ａ，１２ｃに挿入して半田付け し、それに入出力コンデンサ２４を搭載する。入出力コンデンサ２４の片面の電 極２６ａを金属端子２８に半田付けし、反対面のＬ型の電極２６ｂで外部回路と 接続する。そのＬ型の電極２６ｂの側面（外部接続面）を誘電体共振器の一側面 と一致させることで、横置き方式の表面実装に対応可能な構造となる。なお、入 出力コンデンサ２４としては、その上面が誘電体共振器の突出した中間部高さよ りも高くならないような寸法のものを使用する。金属端子２８のフランジ厚さが 問題となるような場合には、金属端子に代えて共振子穴開放端に入出力コンデン サ接続用の導体パターンを形成してもよい。

【００１６】 誘電体共振器の両端の共振子穴１２ａ，１２ｃに入出力コンデンサ２４を搭載 し、それを介して結合すると、その容量のため共振周波数は低周波側にずれる。 本考案では切欠き段部１６を形成することで、両端の共振子の共振周波数は相対 的に高くなり、誘電体共振器の各共振子について共振周波数の調整ができる。両 方の入出力コンデンサ２４は切欠き段部１６内に収まり、且つ該切欠き段部１６ の端面には外導体１８と導通する導体膜２２を形成しているため、入出力端子間 の容量は無視できるほど小さく、電波飛びは生じ難くなる。入出力結合に必要な 静電容量は、取り付ける入出力コンデンサ２４によって決まる。組み立て後、必 要に応じて、入出力コンデンサの電極の一部を削除することで入出力容量を調整 することもできる。

【００１７】 図３及び図４は本考案の他の実施例を示している。図３は平面図、図４は端面 図である。誘電体共振器３０の基本構造は前記実施例とほぼ同様なので、それら についての記載は省略する。但し、この実施例で用いる誘電体ブロックは両側に 切欠き段部の無い完全な直方体状であり、入出力端子としては樹脂端子３２を用 いている。この誘電体共振器３０を金属ケース３４内に収容する。

【００１８】 誘電体共振器３０の両端に位置する共振子穴に、開放面側から樹脂端子３２を 挿入し、それによって入出力結合させる。樹脂端子３２は、従来同様の構造でよ く、中心に位置するリードピン３３の周囲を合成樹脂が取り囲む構成である。金 属ケース３４は誘電体共振器３０の一側面と両端面に対しては密着するように覆 い、開放面とは間隔をおいて覆う。更に両端部にアース接続片３６を有し、半田 付け用の長穴３８を有する。樹脂端子３２を装着した誘電体共振器３０に金属ケ ース３４を被せて長穴３８で半田付け固定し、樹脂端子３２が脱落しないように 押さえる。本考案では、金属ケース３４の開放面側に入出力端子（ここでは樹脂 端子３２）よりも突出し且つ金属ケース３４と導通する遮蔽部を設けている。こ の実施例で遮蔽部は、３枚の分散配置した金属製の遮蔽板４０からなる。

【００１９】 図５は本考案の更に他の実施例を示している。この実施例では、絞り加工によ って遮蔽部４２が膨出するように、該遮蔽部４２を金属ケース本体部分と一体的 に成形している。その他の構成は、図３及び図４の例と同じであるから、対応す る部分には同一符号を付し、それらについての説明は省略する。

【００２０】 次に本考案に係る誘電体フィルタ（本考案品）と、従来技術による誘電体フィ ルタ（従来品）のフィルタ特性の比較結果を図６に示す。両誘電体フィルタは、 基本的には同一構造・同一形状である。切欠き段部をもたない３段の誘電体共振 器を用い、入出力端子としては樹脂端子を使用している。本考案品は、開放面の 中央に金属遮蔽板を付加したものである。図６のＡに本考案品のフィルタ特性、 図６のＢに従来品のフィルタ特性を示す。測定周波数は、0.3 ＭHzから３ＧHzま でである。マーカー１〜マーカー３の周波数及び減衰量を表１に示す。

【００２１】

【００２２】 これらの結果から、本考案品では帯域内の中心周波数での減衰量が若干増大す るものの、帯域外減衰量は増大し、良好な帯域通過フィルタ特性を呈することが 判る。特に、高域側の帯域外減衰量の増大は顕著である。

【００２３】 その他の実験結果によれば、遮蔽部の突出長さが大きいほど、帯域外減衰量が 増大し、また遮蔽部の長さ（誘電体共振器の長手方向の寸法）が長くなるほど帯 域外減衰量が増大することも判明した。それ故、可能な範囲で、遮蔽部の長さ及 び突出長を大きくするので好ましい。

【００２４】 以上、本考案の実施例について詳述したが、本考案は図示したような構成のみ に限定されるものではない。共振子穴の形成個数（段数）は３個に限られるもの ではなく、任意の段数のフィルタに適用できる。また結合子穴をもたない誘電体 フィルタにも適用できる。その場合は、開放面に結合調整用の導体パターンを形 成する。

【００２５】

【考案の効果】

本考案は上記のように誘電体共振器の開放面側にアースと導通する遮蔽部を形 成し、その突出長さを入出力端子よりも大きくしたことにより、全体を小形化し た場合でも入出力端子間の不要な直接的結合が生じ難くなり、フィルタ特性（特 に１ＧHz以上の高域側の帯域外減衰量）を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る誘電体フィルタの一実施例を示す
分解斜視図。

【図２】図１の誘電体フィルタの組み立て状態での縦断
面図。

【図３】本考案に係る誘電体フィルタの他の実施例を示
す平面図。

【図４】図３の誘電体フィルタの端面図。

【図５】本考案に係る誘電体フィルタの更に他の実施例
を示す平面図。

【図６】本考案品と従来品とのフィルタ特性の比較説明
図。

【符号の説明】

１０ 誘電体ブロック １２ 共振子穴 １４ 結合子穴 １６ 切欠き段部 １８ 外導体 ２０ 内導体 ２２ 導体膜 ２４ 入出力コンデンサ ２６ａ，２６ｂ 電極 ２８ 金属端子

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の共振子穴を有するλ／４共振型の
   誘電体同軸共振器の開放面側の両端部に、両端に位置す
   る共振子穴の全部を含むような切欠き段部を形成して中
   間部が突出した段付き構造とし、前記切欠き段部の両端
   面に導体膜を形成して外導体と接続し、前記切欠き段部
   の共振子穴に、前記誘電体共振器の中間部突出長さ以下
   に収まる入出力端子を装着した誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 誘電体共振器は、各共振子穴の間に結合
   子穴を有し、両端の結合子穴の一部を含むような切欠き
   段部を設け、入出力端子の外部接続面を誘電体共振器の
   一側面に合致させて表面実装対応型とした請求項１記載
   の誘電体フィルタ。
3. 【請求項３】 複数の共振子穴を有するλ／４共振型の
   誘電体同軸共振器の両端に位置する共振子穴に、開放面
   側から入出力端子を装着し、金属ケース内に収容したも
   のにおいて、該金属ケースの開放面側に、入出力端子よ
   りも突出し且つ金属ケースと導通する遮蔽部を設けたこ
   とを特徴とする誘電体フィルタ。
4. 【請求項４】 遮蔽部を絞り加工により金属ケース本体
   部分と一体的に成形した請求項３記載の誘電体フィル
   タ。