JPH06177608A - 誘電体フィルタ - Google Patents

誘電体フィルタ

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JPH06177608A
JPH06177608A JP8044791A JP8044791A JPH06177608A JP H06177608 A JPH06177608 A JP H06177608A JP 8044791 A JP8044791 A JP 8044791A JP 8044791 A JP8044791 A JP 8044791A JP H06177608 A JPH06177608 A JP H06177608A
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JP
Japan
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dielectric
electric field
resonator
resonators
coupling
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JP8044791A
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English (en)
Inventor
Hajime Iwatsuki
元 岩附
Hiroyuki Sogo
博之 十合
Kenichi Kudo
憲一 工藤
Kazuhisa Yamazaki
和久 山崎
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FDK Corp
Fujitsu Ltd
Original Assignee
FDK Corp
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波数帯域に適用しても高い無負荷Qを実現
でき、損失の少ない誘電体フィルタを提供することを目
的とする。 【構成】概略直方体形状の誘電体ブロック13の表面
を、共振時に電界が最大となる位置近傍部分を除いて金
属膜14で被覆してTE101 モードの誘電体共振器12
a,12bを構成し、複数の前記誘電体共振器12a,
12bを電界方向に接合・配列して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信装置に使用されるフ
ィルタに関し、特に、複数の誘電体共振器を結合させて
構成される多段型の誘電体フィルタに関する。
【0002】誘電体共振器を幾つか並べてそれらを適当
に結合させることにより誘電体フィルタを構成すること
ができる。誘電体フィルタは誘電体共振器の個数や結合
度等を変えることにより所望の特性を実現でき、空洞共
振器を用いたフィルタと比較して小型に構成できるとい
う利点を有する。
【0003】ところで、このようなフィルタが使用され
る通信装置においては、チャネル数増加の要請等に伴い
高周波数化が進んでおり、今後もこの傾向は続くものと
予想される。このような状況下において、損失が少なく
良好な特性を呈する誘電体フィルタの提供が要望されて
いる。
【0004】
【従来の技術】図7に800MHz帯に使用されている
半同軸型の共振器を用いたバンドパスフィルタの構成を
示す。同図において、1は直方体形状の誘電体ブロック
であり、誘電体ブロック1には複数の共振器用の孔2が
所定間隔で複数形成されているとともに、各共振器用の
孔2の間の部分にはそれぞれ結合用の孔3が形成されて
いる。誘電体ブロック1の共振器用の孔2の貫通方向の
一辺の寸法は約λ/4(λは波長)となっている。
【0005】そして、誘電体ブロック1の一つの面1a
を除く他の五つの面及び共振器用の孔2の内面は、一様
にメタライズ(金属膜で被覆)されている。そして、誘
電体ブロック1の両端部に位置する共振器用の孔2の開
放端側(面1a側)の近傍にコンデンサ4がそれぞれ接
続される等により入出力端子が構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、すでに述べた
ように、適用される周波数帯が高くなってきており、従
来構成の誘電体フィルタを、高い周波数(例えば、3G
Hz帯)に適用すると、無負荷Qが急激に低下し、通過
損失が増大するという問題があった。
【0007】また、種々の特性のフィルタを構成する場
合に、従来の構造は一体型であるから、例えば、共振器
の段数が異なる種々のフィルタを構成する場合に、種々
の大きさの誘電体ブロックを準備する必要がある等、柔
軟性に欠けるという問題もある。
【0008】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、高周波数帯に適用しても損失の少ない誘電体
フィルタを提供することを目的としている。
【0009】また、携帯用の通信機等は小型に構成され
ることが一般に望ましく、これの構成部品であるフィル
タも小型であることが望ましいから、この点についての
有効な構成を提供することも目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、以下に示す3つの構成を提供する。
【0011】第1の構成は、概略直方体形状の誘電体ブ
ロックの表面を、共振時に電界が最大となる位置近傍部
分を除いて金属膜で被覆してTE101 モードの誘電体共
振器を構成し、複数の前記誘電体共振器を電界方向に接
合・配列して構成する。
【0012】第2の構成は、概略直方体形状の誘電体ブ
ロックの共振時に電界が最大となる位置近傍部分に凹部
を形成し、該凹部の底部の一部を除く該誘電体ブロック
の表面を金属膜で被覆してTE101 モードの誘電体共振
器を構成し、複数の前記誘電体共振器を電界方向に接合
・配列して構成する。
【0013】第3の構成は、上記第2の構成に加えて、
隣接する前記誘電体共振器の相対する凹部により画成さ
れる空隙に誘電体を充填して構成する。
【0014】
【作用】図4にTE101 モードの方形空洞共振器の電磁
界分布が示されている。この共振器の共振波長λ0 は、
【数1】 で決定される。但し、このモードの場合には、m=1,
n=0,s=1である。この空洞共振器内に誘電率εr
の誘電体を充填すると、図6における共振器の辺の寸法
a及びcは、それぞれ1/√εr となり、小型化が達成
される。
【0015】本発明では、概略立方体形状の誘電体ブロ
ックの全表面を金属膜で被覆することにより、空洞共振
器内に誘電体を充填したのと同様の構成を実現してい
る。
【0016】ここで、従来の誘電体フィルタを構成する
λ/4半同軸共振器と上記の如く構成したTE101 モー
ド共振器との特性を図5及び図6を参照して比較説明す
る。図5はλ/4半同軸共振器の特性を説明するための
図であり、(b)の構成によりS21パラメータに従って
得た特性が(a)に示されている。(b)において、誘
電体ブロック5の誘電率はεr =39.3とし、各部の
寸法は同図に示されている通りの構成とした。尚、5a
は共振器の用の孔であり、誘電体ブロック5の一つの面
を除く他の五つの面は金属膜で被覆されている。6は接
続用の端子である。また、(a)において、横軸は周波
数(GHz)であり、縦軸は通過損失(dB)である。
【0017】図6はTE101 モード共振器の特性を説明
するための図であり、図5の場合と同様に、(b)の構
成により得た特性が(a)に示されている。(b)にお
いて、誘電率εr =90の概略直方体形状の誘電体ブロ
ック7の全表面を金属膜で被覆し、その一部を除去して
入出力端子8を構成したものであり、各部の寸法は同図
に示されている通りの構成とした。(a)に示されてい
るグラフの横軸は周波数(GHz)であり、縦軸は通過
損失(dB)である。
【0018】図5(a)から3dBの通過帯域幅はΔB
T =9.5MHz、中心周波数はf0 =2488.29
MHz、通過損失はIL=5.51dBが得られ、無負
荷Qは、Q0 =(f0 /ΔBT )/(1−1/10
IL/20 )であるから、Q0 =557となる。
【0019】一方、図6(a)から、ΔBT =13.0
6MHz,f0 =2354.9MHz,IL=2.52
dBが得られ、従って、無負荷QはQ0 =716とな
る。
【0020】この結果から明らかなように、半同軸共振
器は無負荷Qが550程度であるのに対し、TE101
ード共振器を用いたものは、誘電率(εr )が高い誘電
体ブロックを用いているにも拘わらず(一般に誘電率が
高いと無負荷Qは下る)、無負荷Qが700以上となっ
ている。従って、TE101 モードの誘電体共振器を用い
た誘電体フィルタは高い無負荷Qを実現でき、損失を少
なくすることができるのである。
【0021】本発明第1の構成によると、誘電体ブロッ
クの表面を、結合用の窓となる部分、即ち、共振器とし
て作用したときに電界が最大となる位置の近傍部分を除
いて、金属膜で被覆し、これらを電界形成方向に接合・
配列して誘電体フィルタを構成したものであり、高い周
波数に適用した場合であっても無負荷Qが高く、損失が
少ない。
【0022】本発明第2の構成によると、第1の構成と
ほぼ同様であるから、無負荷Qが高く、損失が少ない誘
電体フィルタを構成することができるとともに、誘電体
ブロックの電界最大点に凹部を形成しており、第1の構
成に比べて若干無負荷Qは低下するものの、同一の大き
さで共振周波数を下げることが可能である。即ち、同一
の共振周波数として比較すると、第1の構成よりも小型
化を図ることができる。
【0023】本発明第3の構成によると、第2の構成に
おいて隣接する誘電体共振器の相対する凹部により画成
される空隙に誘電体を充填して構成したものであり、こ
の誘電体の誘電率を調整することにより、各共振器間の
結合度を調整できるので、結合用の窓の形状や大きさを
全て統一し、充填する誘電体の誘電率を調整することに
より各種の特性のフィルタを実現することができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
することにする。
【0025】図1は本発明の第1実施例の構成を示す断
面図であり、上述した本発明第1の構成に対応するもの
である。この誘電体フィルタ11は5つの誘電体共振器
12a,12bから構成されている。各誘電体共振器1
2a,12bは、概略直方体形状の誘電体ブロック13
の全表面を金属膜14で被覆するとともに、金属膜の一
部が除去されて結合用の窓15又は入出力用の端子が形
成されて構成されている。即ち、両端に配置される誘電
体共振器12aには、1つの結合用の窓15と入出力用
の端子が形成されており、中間部分に配置される誘電体
共振器12bには、2つの結合用の窓15が形成されて
いる。この結合用の窓15は、共振時にその電界が最大
となる点の近傍部分に配置され、その形状は特に限定さ
れないが、例えば円形に形成される。尚、金属膜14は
銀、石英等を溶剤で混ぜ合わせたものを高温(400〜
500℃)で焼き付けることにより形成することができ
る。
【0026】本実施例の構成によると、TE101 モード
の誘電体共振器12a,12bを電界方向に配列して構
成した誘電体フィルタであるから、高い無負荷Qを実現
でき、低損失の誘電体フィルタを構成できるとともに、
異なる段数の誘電体共振器からなる誘電体フィルタを構
成する場合に、中心周波数が同じであれば、個々の誘電
体共振器12a,12bの形状は同一寸法で作成するこ
とができ、実現したい特性に応じて、各誘電体共振器1
2a,12bに形成する結合用の窓の大きさ(直径)を
調整することにより、所望の特性の誘電体フィルタを得
ることができる。そして、この結合用の窓15の形成
は、金属膜の一部を除去するという極めて容易な方法で
実現することができる。
【0027】図2は本発明の第2実施例の構成を示す断
面図であり、上述した本発明第2の構成に対応するもの
である。誘電体共振器21は、概略直方体形状の誘電体
ブロック22に円柱状の凹部23を形成し、これの全表
面を金属膜24で被覆するとともに、凹部23の底部の
一部の金属膜24を除去して結合用の窓25が形成され
て構成されている。凹部23は、共振時に電界が最大と
なる位置に形成されており、このように構成された誘電
体共振器21を電界方向に複数個接合・配列して誘電体
フィルタ26が構成される。
【0028】尚、図2には、誘電体フィルタの一部が示
されているものであり、両端部に配置される誘電体共振
器(図示はしていない)には、金属膜の一部が除去され
ることにより入出力用の端子が形成されている。
【0029】本実施例によると、上記第1実施例と同様
に、高い無負荷Qを実現できるとともに、これに加え
て、次のような効果がある。即ち、誘電体ブロック22
の電界最大点に電界に平行に円柱形状の凹部23が設け
られており、上記第1実施例に比べて若干無負荷Qは低
下するものの、この構成により共振周波数を下げること
ができ、同一の共振周波数で比較した場合に、小型化を
図ることができる。この周波数の低下は、形成する凹部
23の直径及び深さに依存するから、誘電体ブロック2
2の形状(大きさ)を変更することなく、異なる共振周
波数を有する誘電体フィルタを種々構成することができ
る。
【0030】図3は本発明の第3実施例の構成を示す断
面図である。上記第2実施例の構成に加えて、互いに隣
接する誘電体共振器21のそれぞれ相対する凹部23に
より画成される空隙に誘電体31を充填して構成したも
のである。上記第1又は第2の実施例の場合には、結合
用の窓の形状や大きさを調整することにより、各誘電体
共振器間の結合度を調整し、種々の特性を有する誘電体
フィルタを実現するものであるが、本実施例によると、
充填する誘電体の誘電率を適宜調整することにより、結
合用の窓の形状や大きさを変更することなく、各誘電体
共振器間の結合度の調整が可能となるものであり、誘電
体フィルタを構成する各誘電体共振器を標準化すること
ができるから、異なる段数の誘電体フィルタを種々構成
する場合等において、各誘電体共振器に特別な加工を施
すことなく、種々の特性を有する誘電体フィルタを構成
することができる。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように、複数のT
101 モードの誘電体共振器を配列・結合させて誘電体
フィルタを構成しているので、高い周波数に適用された
場合であっても高い無負荷Qを実現することができ、損
失の少ない誘電体フィルタを提供することができるとい
う効果を奏する。
【0032】また、本発明の第2の構成若しくは第3の
構成を採用することにより、より小型な誘電体フィルタ
を構成することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の第2実施例の構成を示す断面図であ
る。
【図3】本発明の第3実施例の構成を示す断面図であ
る。
【図4】TE101 方形空洞共振器の電磁界分布を示す図
である。
【図5】λ/4半同軸共振器の特性を説明するための図
である。
【図6】TE101 モード共振器の特性を説明するための
図である。
【図7】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
11,26 誘電体フィルタ 13,22 誘電体ブロック 14,24 金属膜 15,25 結合用の窓 23 凹部 31 誘電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 憲一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山崎 和久 東京都港区新橋5−36−11 富士電気化学 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 概略直方体形状の誘電体ブロック(13)の
    表面を、共振時に電界が最大となる位置近傍部分を除い
    て金属膜(14)で被覆してTE101 モードの誘電体共振器
    (12a,12b) を構成し、 複数の前記誘電体共振器(12a,12b) を電界方向に接合・
    配列して構成したことを特徴とする誘電体フィルタ。
  2. 【請求項2】 概略直方体形状の誘電体ブロック(22)の
    共振時に電界が最大となる位置近傍部分に凹部(23)を形
    成し、 該凹部(23)の底部の一部を除く該誘電体ブロック(22)の
    表面を金属膜(24)で被覆してTE101 モードの誘電体共
    振器(21)を構成し、 複数の前記誘電体共振器(21)を電界方向に接合・配列し
    て構成したことを特徴とする誘電体フィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の誘電体フィルタにおい
    て、 隣接する前記誘電体共振器(21)の相対する凹部(23)によ
    り画成される空隙に誘電体(31)を充填したことを特徴と
    する誘電体フィルタ。
JP8044791A 1991-03-20 1991-03-20 誘電体フィルタ Pending JPH06177608A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

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Effective date: 19990706