JPH059003U - 高周波フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の周波数域で十分大きな減衰量が得ら
れ、且つ挿入損失を小さくする。低域通過フィルタの組
立工数や調整工数を少なくし信頼性を高めると共に有極
化して減衰特性を向上させ高調波スプリアスを抑制す
る。 【構成】 誘電体基板１０に互いに近接した複数の表面
電極１２を配設し、反対面にアース電極１４を形成し、
表面電極間を順次コイル１８で接続して有極形低域通過
フィルタ部とする。それにλ／４型誘電体同軸共振器２
０からなる複数のリジェクション・フィルタを挿入す
る。共振子穴２２に金属端子２８を挿入し、その先端リ
ード部２８ｂを表面電極に接続する。

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等の高周波帯域で使用するフィルタに関する。更に詳し く述べると、誘電体基板を用いた有極形低域通過フィルタ部にリジェクション・ フィルタを組み込んだ高周波フィルタに関するものである。このフィルタは、例 えばマイクロ波帯域の移動体通信や衛星通信等で有用である。

【０００２】

【従来の技術】

低域通過フィルタ部と帯域阻止フィルタ部とを組み合わせたフィルタは従来公 知である。これは例えば、単一の共振子穴を有するλ／４型誘電体同軸共振器を 基板上に複数個並設し、２個上下に重ねたチップコンデンサを複数組（共振器と 同数）同じく基板上に設け、各組のチップコンデンサ同士の積み重ね部分にコイ ルの端部を挿入し接続することで組間（フィルタ段間）を互いに結合し、各共振 子穴の導体膜と各組のチップコンデンサの上面の電極とをリード線によって接続 する構成になっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが上記の構成では多数のチップコンデンサを用いるため、個々のチップ コンデンサの静電容量のばらつきがフィルタ特性に直接影響を及ぼす。このため 使用するチップコンデンサについて容量選別を行わねばならず、調整工数が多く なる欠点がある。また部品点数や接続箇所が多く、管理工数や組立工数も多くな る。

【０００４】 更にチップコンデンサを上下２段重ねにしているため、位置合わせが必要とな るし、２段のコンデンサの積み重ね部分にコイル端末を挿入して接続する必要か ら組立作業が煩雑となり、信頼性に欠け、歩留りが悪い。また低域通過フィルタ 部を有極化するには、更に部品の追加を必要とし、構造が一層複雑になるため実 用的でない。

【０００５】 本考案の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し、低域通過フィルタ部 のコンデンサを一体化して組立工数や調整工数を少なくすると共に有極化し、全 体としてフィルタ特性を向上させた高信頼性の高周波フィルタを提供することに ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、基本的には有極形の低域通過フィルタ部に複数のリジェクション・ フィルタを挿入した構成である。有極形の低域通過フィルタ部は、誘電体基板の 一方の面に互いに近接した複数の表面電極を配設し、他方の面にアース電極を形 成すると共に、前記表面電極間を順次コイルで接続した構成である。リジェクシ ョン・フィルタは単一の共振子穴を有するλ／４型誘電体共振器構造である。複 数のリジェクション・フィルタを前記低域通過フィルタの表面電極とアース間に 接続して高周波フィルタとする。具体的には、共振子穴内面の導体膜を表面電極 に接続する。

【０００７】 共振子穴の導体膜と表面電極との接続は、共振子穴内に金属端子を挿入し、そ の先端リード部を対応する表面電極に接続する方式でもよいし、誘電体基板上で 表面電極からリード・パターンを前記基板の側縁まで延設し、そのリード・パタ ーン先端を対応する共振子穴開放端の導体膜に接続する方式でもよい。

【０００８】

【作用】

誘電体基板の表面電極と裏面側のアース電極との間で接地容量が形成され、表 面電極間をつなぐコイルでインダクタンスが生じる。これら複数のコイルが直列 に接続されると共にコイルの相互接続点間に並列にそれぞれ接地容量が接続され た４端子ＬＣ回路網で基本的な低域通過フィルタ特性が得られる。また隣接する 表面電極間で平面的に生じる結合容量と、前記コイルのインダクタンスとによっ て並列共振回路（有極帰還回路）ができ通過阻止の減衰極を作る。この減衰極は 前記インダクタンスと結合容量を適当な値に選定することによって通過域に近い ところに形成でき、減衰を急峻にしフィルタ特性を向上させる。

【０００９】 複数のリジェクション・フィルタは基本波モードで共振し、その周波数域で大 きな減衰が発生する。つまり特定周波数（基本共振周波数）で入力信号をリジェ クトする。λ／４型の誘電体共振器は、その基本波中心周波数ｆ₀ の奇数倍に高 調波共振モードをもち、その周波数域にスプリアスが現れる。特に３ｆ₀ でのス プリアス（３倍波）が顕著に現れる。本考案では低域通過フィルタ部によってス プリアスを減衰させている。従って当然のことながら、低域通過フィルタ部のカ ットオフ周波数はリジェクション・フィルタの基本共振周波数よりもやや高域側 にくるように設定する。

【００１０】 従って例えば移動体通信において、送信フィルタの場合には、リジェクション ・フィルタによるリジェクション域（大きな減衰が得られる周波数帯域）を受信 帯域に設定し、逆に受信フィルタの場合には、リジェクション域を送信帯域に設 定することになる。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案に係る高周波フィルタの一実施例を示す分解斜視図であり、図２ はその組立後の平面図である。マイクロ波用高誘電率材料の焼結体からなる誘電 体基板１０の上面に互いに近接して平面的に結合容量を形成する３個の表面電極 １２を設けると共に、下面全体にアース電極１４を形成する。表面電極１２は結 合容量を増すため隣接部分が凹凸状の導体パターンとし、それらを組み合わせて 近接する電極長さを長くしてある。そして入出力端子１６と両端に位置する表面 電極との間、及び各表面電極間を順次コイル１８で接続する。

【００１２】 各表面電極１２に対応して３個のλ／４型誘電体同軸共振器２０を横向きで並 置する。各共振器２０は、四角柱状のマイクロ波用高誘電率材料の焼結体ブロッ クの中心に共振子穴２２を貫設し、共振子穴２２が開口している面の一方（図１ では手前側の面）を開放面としてそれ以外の外表面にアース電極２４を形成する と共に、共振子穴２２の内面に導体膜２６を形成したものである。共振子穴２２ に開放端側から金属端子２８を挿入する。金属端子２８は、軸方向に延びるスリ ットを有し径方向に弾力性のある円筒状の挿入部２８ａとそれに連続するリード 部２８ｂを備え、挿入部２８ａを前記共振子穴２２に挿入して半田付け接続する と共に、リード部２８ｂ先端を前記表面電極１２上に半田付け接続する。通常、 誘電体基板１０と共振器２２は同一のアース基板上に固定し組み立てる。

【００１３】 なお図１において図面を分かり易くするため、導体膜が無く誘電体の素地がそ のまま露出している部分は細かな点々によって表示してある。影線を付した部分 は導体膜を表している。誘電体基板や誘電体ブロックは粉体を所定の形状に成形 し焼成することで製造する。電極などの導体膜は例えば銀ペーストの焼き付け等 により形成したものでよい。

【００１４】 この高周波フィルタの等価回路を図３に示す。誘電体基板１０において、各表 面電極１２とそれに対向するアース電極１４との間で接地容量Ｃ₁ ，…，Ｃ₃ が 形成され、隣り合う表面電極１２間で結合容量Ｃ₄ ，Ｃ₅ が形成される。Ｌ₁ ， …，Ｌ₄ はコイル１８によるインダクタンスである。接地容量Ｃ₁ ，…，Ｃ₃ と インダクタンスＬ₁ ，…，Ｌ₄ とで基本的な低域通過フィルタ特性が生じる。結 合容量Ｃ₄ ，Ｃ₅ とインダクタンスＬ₁ ，…，Ｌ₃ との並列共振により通過阻止 の減衰極ができる。これらによって有極形の低域通過フィルタ部４０が構成され る。リジェクション・フィルタ４２はＬＣの並列共振回路として表される。低域 通過フィルタ部４０にλ／４型誘電体同軸共振器構造のリジェクション・フィル タ４２が挿入されて高周波フィルタとなる。誘電体基板の材質や厚さを一定とし たとき、接地容量Ｃ₁ ，…，Ｃ₃ は表面電極の面積で調整でき、結合容量Ｃ₄ ， Ｃ₅ は表面電極同士の間隔や近接した電極長さなどで調整できる。

【００１５】 このような高周波フィルタにより得られるフィルタ特性の実測結果の一例を図 ４に示す。測定は４段のフィルタについて 0.3〜3000ＭHzにおける減衰量を求め たものである。この結果から挿入損失が極めて小さく、所定の周波数域で十分大 きな減衰量が得られることが分かる。これを送信フィルタとして用いる時は、同 図に示されているようにリジェクション域（減衰量の大きな領域）が受信帯域ａ となる。受信帯域ａより僅かに低域側にずれた送信帯域ｂは減衰が極めて少ない （挿入損失が非常に小さい）。これらはリジェクション・フィルタ及び低域通過 フィルタの特性による。符号ｃで示す部分は低域通過フィルタの効果が効いてい る領域である。

【００１６】 従って中心共振周波数の異なる上記のような高周波フィルタを２個使用し、一 方を送信フィルタ、他方を受信フィルタとして組み合わせることによって移動体 通信で用いるアンテナ共用器を構成できる。

【００１７】 図５は本考案で用いる金属端子の他の例を示している。Ａに示す金属端子は先 端リード部とＵ型の共振子穴挿入部とが一体になった構造であり、Ｂに示す金属 端子は先端リード部とＸ状の共振子穴挿入部とが一体になった構造である。とも に挿入部が弾性を有するから、共振子穴に挿入したときに拡開しようとして共振 子穴内壁に密着し仮固定される。勿論、最終的には半田付け等により接続固定す る。

【００１８】 誘電体共振器２０と表面電極１４との結合は、上記のような金属端子による場 合の他、誘電体基板上に形成した導体パターンによる構成でもよい。その例を図 ６及び図７に示す。図７は図６のｘ−ｘ断面図である。誘電体基板６０上の各表 面電極１２から横方向に基板の側縁までリード・パターン６２を延設する。誘電 体基板６０の厚みが誘電体共振器２０の側面から共振子穴壁までの高さ（長さ） に合致していない場合は段差をつけて高さを合わせる。この例は誘電体基板６０ が厚い場合であり、従って誘電体共振器に接する側を薄くしてある。勿論、逆に 誘電体基板が薄い場合は高い段部を形成する。そして導体パターン６２の先端を 共振子穴２０内面の導体膜２６に半田付けする。補助的に金属片などで橋渡しし て半田付けしてもよい。

【００１９】 なお上記の実施例では、いずれも表面電極と誘電体共振器を３組ずつ設けてい るが、組数（フィルタ段数）は任意であってよい。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は上記のように所望の減衰が欲しい周波数域にリジェクション・フィル タを挿入しているから、少数の誘電体共振器でも十分大きな減衰量が得られる。 また低域通過フィルタ部によって高調波スプリアスを抑制でき、全体としてフィ ルタ特性は向上する。本考案は低域通過フィルタ部にリジェクション・フィルタ を挿入した構造であり、且つ誘電体共振器の数を少なくできるため挿入損失が小 さく小型化できる。

【００２１】 低域通過フィルタ部は、誘電体基板に複数の表面電極を形成して対向するアー ス電極との間で接地容量を持たせ、表面電極の間を順次コイルで接続する構成だ から、容量部分が一体化され、通過帯域の挿入損失が改善される。また隣り合う 表面電極間で生じる結合容量とコイルのインダクタンスによって有極帰還回路が 形成され、結合容量の値の選定によって通過阻止の減衰極を通過域の近くに形成 できるため通過域が急峻となりフィルタ特性が改善される。

【００２２】 本考案のフィルタは上記のように容量部分が一体化されているため、部品点数 が少なく、組立が容易となり、製造コストが低減し、信頼性が高くなるし、取付 け占有面積が小さくなり実装密度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る高周波フィルタの一実施例を示す
分解斜視図。

【図２】図１の組立後の平面図。

【図３】本考案の高周波フィルタの等価回路図。

【図４】本考案の高周波フィルタの特性実測例を示すグ
ラフ。

【図５】本考案で用いる金属端子の他の例を示す説明
図。

【図６】本考案に係る高周波フィルタの他の実施例を示
す平面図。

【図７】図６のｘ−ｘ断面図。

【符号の説明】

１０ 誘電体基板 １２ 表面電極 １４ アース電極 １６ 入出力端子 １８ コイル ２０ 誘電体共振器 ２２ 共振子穴 ２８ 金属端子

フロントページの続き (72)考案者 佐藤 久夫 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板の一方の面に互いに近接した
   複数の表面電極を配設し、他方の面にアース電極を形成
   すると共に、前記表面電極間を順次コイルで接続して有
   極形の低域通過フィルタ部を構成し、単一の共振子穴を
   有するλ／４型誘電体同軸共振器構造の複数のリジェク
   ション・フィルタを前記低域通過フィルタ部に挿入した
   高周波フィルタ。
2. 【請求項２】 共振子穴内に金属端子を挿入し、その先
   端リード部を対応する表面電極に接続した請求項１記載
   の高周波フィルタ。
3. 【請求項３】 誘電体基板上で表面電極から該基板の側
   縁までリード・パターンを延設し、そのリード・パター
   ンの先端を共振子穴の導体膜に接続した請求項１記載の
   高周波フィルタ。