JPH0623041Y2 - 誘電体同軸共振器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はマイクロ波域のフィルタ等として使用される誘
電体同軸共振器に関するものである。

（従来の技術） 従来、マイクロ波を利用したパーソナル無線機や自動車
電話等の機器には、１つの誘電体ブロック中に互いに結
合する複数の誘電体同軸共振部を形成したり、また単体
の誘電体同軸共振器どうしを互いに結合するように配置
していた誘電体フィルタが多数使用されている。尚、以
下において、上述の誘電体同軸共振部及び誘電体同軸共
振器を総称して、誘電体同軸共振器という。

例えば、前者の誘電体フィルタは、通常第２図に示すよ
うに、誘電体ブロック２１の内部に夫々の誘電体同軸共
振器に対応した貫通穴２２を有し、その内外周面に銀
（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属から成る内導体２３及
び外導体２４が被着形成されており、このような誘電体
ブロック２１を真鍮等の金属から成る金属ケース２５内
に密着収納した構造を有している。このような誘電体フ
ィルタにおいて隣接配置された誘電体同軸共振器の内導
体２３間に形成したスリットなどよって、互いに結合さ
れる。また、入力段の誘電体同軸共振器には、その内導
体２３と接続する入力結合用容量素子２６が、また、出
力段の誘電体同軸共振器には、その内導体２３と接続す
る出力結合用容量素子２７が載置されている。

これにより、誘電体フィルタは、外部回路と入力結合用
容量素子２６及び出力結合用容量素子２７を介して夫々
静電結合させることによって、第３図に示す等価回路の
分布定数形フィルタとなっている。

尚、前記誘電体ブロック２１の内外周面に被着形成した
内導体２３及び外導体２４は、誘電体ブロック２１の一
方端部に被着形成した短絡導体２８によって短絡してお
り、外導体２４は金属ケース２５に電気的に接続してい
る。この短絡導体２８が形成された誘電体ブロック２１
の端面を短絡端面といい、この短絡端面と対向する端面
を開放端面という。

また第３図において、３１は入力端子、３２は出力端
子、３３は入力結合静電容量（入力結合用容量素子２
６）、３４は出力結合静電容量（出力結合用容量素子２
７）、３５、３６は１／４波長共振回路を集中定数回路
として示したものであり、第２図では、２つの１／４波
長形誘電体同軸共振器が電磁界結合され、外部回路と静
電結合された分布定数形のフィルタを示している。

しかしながら、この従来の誘電体フィルタを構成する入
力段及び出力段の誘電体同軸共振器は、外部回路に静電
結合する入出力結合用容量素子２６、２７が誘電体ブロ
ック２１の開放端面の貫通孔周辺部で、且つ一方の電極
を内導体２３に接続させて取着させており、該入出力結
合用容量素子２６、２７はそれ自体の形状が小型である
ことから取り付けの作業が極めて面倒であり、作業性が
悪く、製品として高価となってしまうという欠点を有し
ていた。

また、入出力結合用容量素子２６、２７はその取り付け
位置がずれると入力段及び出力段の誘電体同軸共振器を
外部回路に良好に静電結合することができなくなり、誘
電体同軸共振器としての特性のバラツキを生じたり、共
振器としての機能を完全に喪失したりするという欠点を
有していた。

さらに、入出力結合用容量素子２６、２７は誘電体ブロ
ック２１の開放端面に取着されているため入出力結合用
容量素子２６、２７の高さ分だけ誘電体同軸共振器の高
さが高くなり、小型、低背化の要求に応じられないとい
う欠点も有していた。

（考案の目的） 本考案は上記欠点に鑑みて案出されたものであり、その
目的は、入出力結合用容量素子の取着を容易、且つ確実
として小型・低背で安価な高信頼性の誘電体同軸共振器
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、開放端面側に大きな開口を有する第２の貫通
孔と該開放端面と対向する短絡端面側に小さな開口を有
する第１の貫通孔とが連結して成る貫通孔を形成した誘
電体ブロックと、前記貫通孔の内面に形成した内導体
と、前記誘電体ブロックの開放端面を除く外周面に形成
した外導体と、前記内導体と接続するように取着した容
量素子とから成る誘電体同軸共振器において、 前記第２の貫通孔の開口形状を平板状の容量素子が収納
し得る形状とし、容量素子を第１の貫通孔と第２の貫通
孔との境界の段差部分に接合して、第２の貫通孔内に配
置したことを特徴とする誘電体同軸共振器。

さらに好ましくは、前記誘電体ブロックの第２の貫通孔
の高さを前記容量素子の高さに対し略等しいか、もしく
は大きく形成し、容量素子が誘電体ブロックの開放端面
より突出しないようにした誘電体同軸共振器である。

（実施例） 次に、本考案を第１図に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図（ａ）は本考案の誘電体ブロックが複数個結合さ
れた誘電体フィルタの一実施例を示す断面図である。
尚、図では、誘電体同軸共振器が入力段の共振器及び出
力段の共振器から成る最も基本的な誘電体フィルタを例
に説明する。

１はＢａＯ−ＴｉＯ_２系、ＺｒＯ_２−ＳｎＯ_２−ＴｉＯ
_２系、ＢａＯ−Ｓｍ_２Ｏ_２−ＴｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｎｄ
_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２系またはＣａＯ−ＴｉＯ_２−ＳｉＯ系
のセラミックスから成る誘電体ブロックである。

前記誘電体ブロック１は、内部に各共振器に対応する貫
通孔２を有している。この貫通孔２は、開放端面側に大
きな開口を有する第２の貫通孔２ｂ（以下、貫通孔２ｂ
と記す）と該貫通孔２ｂと連結し、短絡端面に延びる第
１の貫通孔２ａ（以下、貫通孔２ａと記す）とから成っ
ている。また、両貫通孔２ａ、２ｂの連結部分である境
界部分には、両貫通孔の形状差によって生じる段差部が
形成されている。

また、貫通孔２間には、隣接する誘電体同軸共振器を結
合するためのスリットなどが形成されている。

さらに、貫通孔２の内面には、内導体３が、また誘電体
ブロック１の側面には外導体４が被着形成されている。

前記誘電体ブロック１は、前述のセラミックス粉末を従
来周知のプレス成型法や押出法によって所定形状に成型
し、しかる後これを焼成することによって形成される。

また、誘電体ブロック１に被着形成した内導体３及び外
導体４はそれぞれ銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）等の金属から
なり、例えば銀（Ａｇ）の粉末に適当な有機バインダー
及び溶剤を添加、混合して成る銀ペーストを従来周知の
転写法や浸漬法により誘電体ブロック１の内外周面に被
着させるとともに約８５０℃の温度で焼きつけることに
よって形成される。

尚、この内導体３及び外導体４は誘電体ブロック１の短
絡端面に設けた短絡導体５によって短絡しており、該短
絡導体５は内導体３及び外導体４と同一材料で、同一方
法によって誘電体ブロック１に形成される。

前記誘電体ブロック１は金属ケース６内に収納されてお
り、誘電体ブロック１の外周に被覆した外導体４及び短
絡導体５は金属ケース６の内壁に接触している。

前記誘電体ブロック１を収納する金属ケース６は一面が
開口した形状をしており、その形状は誘電体ブロック１
から成る２つの誘電体同軸共振器が収納され得る形状と
なっている。この金属ケース６は真鍮もしくはその表面
にニッケル（Ｎｉ）めっきを施したものから成り、例え
ば真鍮板を従来周知の金属加工法を採用することによっ
て形成される。

また、前記誘電体同軸共振器の各々貫通孔２ｂには、入
力結合用の平板状の容量素子７及び出力結合用の平板状
の容量素子８が収納されており、該入出力結合用容量素
子７、８は内導体３と電気的に接続し、入出力段の誘電
体同軸共振器を外部回路に静電結合する作用を為す。

前記誘電体ブロック１の貫通孔２ｂは第１図（ｂ）に示
すようにその内径ａ_１が入出力結合用容量素子７、８の
外径ａ_２に対して略等しいか、もしくは大きくなるよう
に形成されており、また貫通孔２ｂの高さ（開放端面か
らの深さ）ｈ_１は入出力結合用容量素子７、８の高さ
（厚み）ｈ_２に対して略等しいか、もしくは大きくなる
ように形成されている。

前記入出力結合用容量素子７、８は貫通孔２ｂ内に挿入
されるとともに、その平板状の容量素子７、８の一主面
に形成した電極９、１０が、貫通孔２ｂと貫通孔２ａと
の形状差によって生じる両貫通孔２ｂ、２ａの境界部分
の段差部に被着した内導体３に半田や導電性接着材等を
介して接合される。これにより、入出力結合用容量素子
７、８は、誘電体ブロック１と固着される。

尚、この場合、入出力結合用容量素子７、８は貫通孔２
ｂ内に挿入するだけで取着のための位置決めを行うこと
ができ、入出力結合用容量素子７、８の取り付け作業を
極めて容易、且つ確実となすことができる。また、入出
力結合用容量素子７、８は誘電体ブロック１の開放端面
に大きく突出することがなく、誘電体ブロック１の貫通
孔２ｂ内に収納されていることから、第２図に示す従来
の誘電体フィルタに比較して、入出力結合用容量素子
７、８が誘電体ブロック１に収納された分だけフィルタ
全体の高さを低くすることができ、小型、低背化の要求
に応じることができる。

さらに、特性的には、貫通孔２の内面に形成した内導体
３が、貫通孔２ａと貫通孔２ｂとの境界部分（段差部
分）で高周波信号の導体としては不連続部分が発生し、
この不連続部分で入出力信号の反射が発生し、その結
果、従来の一様の内導体２３を有する誘電体同軸共振器
に比較して、Ｑ値が若干低下するとともに、共振周波数
が低下する。ただし、このＱ値の低下は僅かであり、実
質的には無視できる程度である。

例えば、４mm×４mm、高さ８mmの誘電体ブロック２１に
２．２mmの貫通孔２２を形成した従来の誘電体同軸共振
器では、Ｑ値が３２０であったのが、その誘電体ブロッ
クに貫通孔２ｂとしてその内径ａ_１を３．３mm、高さｈ
_１を０．５mmを形成した本考案の誘電体同軸共振器では
Ｑ値が３００に低下するが、これを用いた誘電体フィル
タに用いた場合、挿入損失が０．０５〜０．１ｄＢと小
さくなる程度である。

ここで、本考案の誘電体同軸共振器の誘電体ブロック１
が従来と誘電体ブロック１の高さが同一であれば、その
共振周波数が低下する。これを従来の誘電体同軸共振器
と同一共振周波数にするためには、誘電体ブロック１の
高さを低くすればよい。

従って、従来の誘電体同軸共振器と同一の共振周波数を
得るためには、入出力結合用容量素子７、８を貫通穴２
ｂの一部に収納することによる入出力結合用容量素子
７、８の収納分の低背化と、さらに、共振周波数の低下
の補正による誘電体ブロック１自身の低背化とによっ
て、全体として、一層の低背化が可能となる。

尚、上述の実施例では、誘電体ブロック内に入出力段の
共振器で説明したが、単一の誘電体ブロックに単一の誘
電体同軸共振器を形成し、それを複数結合したフィルタ
における入出力結合用容量素子を取着する誘電体同軸共
振器に用いても構わない。

（考案の効果） かくして、本考案の誘電体同軸共振器によれば、誘電体
ブロックの貫通孔の内径の一部を入出力結合用容量素子
外径に対し略等しいか、もしくは大きな径とし、その貫
通孔の一部に入出力結合用容量素子が収納されているた
め、誘電体ブロックへの取着が誘電体ブロックの貫通孔
内への挿入固着させるだけで行うことができ、取着の作
業性が極めて良く、製品としての誘電体同軸共振器を安
価とすることができる。

また、入出力結合用容量素子は、誘電体ブロックの貫通
孔内に挿入されることからその取着位置が貫通孔によっ
て規制され、容量素子の取着位置の位置ずれを皆無とし
て信頼性の高い誘電体同軸共振器を得ることができる。

さらに、入出力結合用容量素子が誘電体ブロックの開放
端面に大きく突出することがないことから小型、低背化
の誘電体同軸共振器を得ることができる。

さらに、誘電体ブロックの貫通孔のうち入出力結合用容
量素子が収納される部分の高さを入出力結合用容量素子
の高さに対し略等しいか、もしくは高く形成することに
より、入出力結合用容量素子を誘電体ブロックの貫通孔
内に完全に収納させることができるため、一層の低背化
の誘電体同軸共振器が得ることができる。

さらに、特性的には、共振周波数の低下により、誘電体
ブロックの高さの低背化が可能であり、入出力結合用容
量素子の誘電体ブロックからの突出量の低減とあいまっ
て、さらなる小型・低背化の誘電体同軸共振器が期待で
きることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本考案の誘電体同軸共振器を用いた誘電
体フィルタの一実施例を示す断面図であり、第１図
（ｂ）は、第１図（ａ）の丸部拡大断面図であり、第２
図は従来の誘電体同軸共振器を用いた誘電体フィルタの
一実施例を示す断面図であり、第３図は第２図に示す誘
電体フィルタの等価回路図である。 １…誘電体ブロック ２…貫通孔 ３…内導体 ４…外導体 ６…金属ケース ７、８…容量素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｐ 11/00 Ｌ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】開放端面側に大きな開口を有する第２の貫
   通孔と該開放端面と対向する短絡端面側に小さな開口を
   有する第１の貫通孔とが連結して成る貫通孔を形成した
   誘電体ブロックと、 前記貫通孔の内面に形成した内導体と、 前記誘電体ブロックの開放端面を除く外周面に形成した
   外導体と、 前記内導体と接続するように取着した容量素子とから成
   る誘電体同軸共振器において、 前記第２の貫通孔の開口形状を平板状の容量素子が収納
   し得る形状とし、容量素子を第１の貫通孔と第２の貫通
   孔との境界の段差部分に接合して、第２の貫通孔内に配
   置したことを特徴とする誘電体同軸共振器。
2. 【請求項２】前記誘電体ブロックの第２の貫通孔の高さ
   を前記容量素子の高さに対し略等しいか、もしくは大き
   く形成し、容量素子が誘電体ブロックの開放端面より突
   出しないことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の誘電体同軸共振器。