JPH06310907A - 誘電体共振器及び誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で，狭い帯域な誘電体フィルタと誘電体
共振器とを提供すること。 【構成】 共振素子２は，側面１６の少なくとも一方
が，共振素子の当該側面１６に沿う平面による断面より
も高さが低く形成されている。誘電体共振器１は，この
共振素子２の導体膜を有しない端面又は側面のいずれか
に結合素子４を設けたものである。この共振素子２を複
数側面を対向して配置し，両側の共振素子２，２に結合
素子４を設けた誘電体フィルタにおいて，共振素子２，
２は，互いの対向側面１６の高さが共振素子２，２の高
さよりも小さく形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，分布定数回路に用いら
れる誘電体フィルタ及び誘電体共振器に関し，詳しく
は，プリント基板等に実装される誘電体フィルタ及び誘
電体共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は，特願平４−２２００５６号
において，細長い誘電体で導体電極を挟み込み，これら
の誘電体の上下面を夫々アース導体で被覆するととも
に，中央の導体電極と上下のアース導体とを誘電体の一
端に設けた短絡用導体で相互に短絡してなる１／４波長
共振素子の複数本を短絡端とその反対端である開放端と
が交互に並ぶように並列に配置してなる誘電体フィルタ
を提案した。その一例として，共振素子を２本用いた例
を図３の分解斜視図に示す。また，図４は図３の誘電体
フィルタの等価回路を示している。

【０００３】図３の誘電体フィルタで用いる共振素子
は，２枚のアース導体と１枚の導体電極１１２の合計３
枚の導体を用いているので，トリプレート型共振素子と
呼ぶ。

【０００４】この誘電体フィルタ１００は，一対の誘電
体共振器１１０とシールド用の金属ケース１２０とを備
えている。誘電体共振器１１０は，４角柱状の共振波長
λの１／４の波長に相当する長さを有する誘電体１１１
で導体電極１１２を挟み込み，これら誘電体１１１の上
下面にアース導体１１３で被覆するとともに中央の導体
電極１１２と上下のアース導体１１３と，一端（短絡
端）１１４にこれらアース導体１１３´を短絡する短絡
用導体（短絡端）１１４とを設けた共振素子１１５を備
えている。

【０００５】また，各誘電体共振器１１０は，共振素子
１１５の開放端１１６寄りの側面に露出した導体電極１
１２の一部を覆うように，表面に導体膜１１８を有する
結合素子１１７が設けられ，この上に設けられた金属片
からなる入出力端子１３０と，共振素子１１５とを静電
結合によって接続している。

【０００６】この誘電体共振器１１０の一対を，シール
ド用の金属ケース１２０内に，開放端１１６が互いに反
対向きとなるように，所定間隔ｄを置いて互いに平行と
なるように収容される。金属ケース１２０は，金属製の
上蓋部材１２１と，同様に金属製の接地導電板１２２と
を備えており，それぞれ上下のアース導体１１３と接触
するようにして，誘電体共振器１１０を収容し，上蓋１
２１に設けられた窓１２３から，入出力端子１１８が夫
々ケース外に露出させる。

【０００７】図３の状態から誘電体フィルタを組み立て
るには，接地導体板１２１上に誘電体共振器１１０を取
り付け，上蓋１２１の側板１２６の内側に，接地導体板
１２１の立板１２５が位置するように，重ね合わせて固
定して形成される。

【０００８】完成した誘電体フィルタ１００は，図４で
示すように，入出力端子１３０に接続された結合素子１
１７，１１７が第１キャパシタ，間隔ｄの電磁結合が第
２キャパシタを形成し，これらの第１及び第２のキャパ
シタの間に並列に一端を接地した誘電体共振素子１１
５，１１５からなるＬＣ素子を有する構成となってい
る。

【０００９】尚，上記の誘電体フィルタでは，一対の誘
電体共振素子１１５に，結合素子１１７を夫々設けた一
対の誘電体共振器１１０を用いた構成であるが，この誘
電体共振器１１０を複数用いることができ，その場合，
結合素子１１７は，両端に位置する共振器に用いられ
る。

【００１０】また，共振素子としては，上述したトリプ
レート型の他に，誘電体の上下面に導体電極及びアース
導体を夫々形成したダブルプレート型もあり，上述の誘
電体共振器にも使用できる。このトリプレート型及びダ
ブルプレート型の共振素子をを同軸共振素子と区別して
平面型共振素子と総称する。即ち，平面型共振素子と
は，細長い誘電体を挟んで導体電極とアース電極とを有
する誘電体共振素子である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，かかる
共振素子１１５を誘電体共振器として使用する場合に，
共振素子の断面が４角形であるために，この共振素子の
側面から漏れ出す電磁界が強く，ケースとの結合が大き
く，特性に影響を与えるために，間隔を持たせなければ
ならず，必然的に大型となる欠点を有した。

【００１２】さらに，かかる誘電体フィルタ１００は，
共振素子の断面が４角形であるために，この共振素子の
側面から漏れ出す電磁界が強く，共振素子間の結合が大
きかった。そのため，小型で，狭帯域なフィルタを実現
することは困難であった。

【００１３】そこで，本発明の技術的課題は，小型で，
狭い帯域な誘電体フィルタ及び誘電体共振器とを提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，細長い
誘電体を挟んで導体電極とアース導体とを有する平面型
共振素子と，前記共振素子と入出力端子とを結合する結
合素子とを備えた誘電体共振器において，前記共振素子
の少なくとも一方の側面の高さ寸法が，その共振素子の
幅方向中央部の高さ寸法に比べて小さくなっていること
を特徴とする誘電体共振器が得られる。

【００１５】本発明によれば，細長い誘電体を挟んで導
体電極とアース導体とを有する平面型共振素子の複数本
を間隔をおいて並列に配置した構成を有する誘電体フィ
ルタにおいて，互いに隣合う共振素子の互いに対向する
側面の高さ寸法が，その共振素子の幅方向中央部の高さ
寸法に比べて小さくなっていることを特徴とする誘電体
フィルタが得られる。

【００１６】本発明によれば，前記誘電体フィルタにお
いて，前記複数本の共振素子のうちの両側に配置された
ものは，外側側面が，前記対向する側面よりも高さ寸法
が高く形成されており，前記外側側面に結合素子が設け
られていることを特徴とする誘電体フィルタが得られ
る。

【００１７】

【作用】一般に，平面型共振素子の側面の高さを低くす
ることによって，電極間隔が狭くなり，側面から漏れ出
す電磁界が少なくなり，隣接する誘電体共振器との間の
結合が少なくなる。しかし，平面型共振素子の対向面の
高さを低くすると共振器の導体膜における電流密度が増
加し，導体損失が大きくなり，Ｑ値は低下する。

【００１８】しかし，本発明では，平面型共振素子の対
向側面のみ高さを低くしているので導体損失を減少させ
ることができる。

【００１９】また，本発明の誘電体フィルタにおいて
は，平面型共振素子の対向側面を高さを低くすることに
よって，共振素子間の結合を弱め，対向側面間の距離を
短くしても狭い帯域幅を持たせることができる。

【００２０】

【実施例】以下，本発明の実施例について，図面を参照
して説明する。

【００２１】図１は本発明の第１実施例に係る誘電体フ
ィルタの外観を示す組立分解斜視図である。図１に示す
ように，誘電体フィルタ１０は，一対の誘電体共振器
１，１を，金属製の上蓋５ａ及び下蓋５ｂからなるシー
ルドケース５内に収容して構成されている。

【００２２】誘電体共振器１は，楔形状を有する平面型
の共振素子２と，この共振素子２の一側面３に結合素子
４を貼付けて形成されている。共振素子２は，共振波長
λの１／４の長さの誘電セラミック角柱からなり，底面
に対向する上面が，底面に対して傾斜した誘電体１１，
１１と，この一対の誘電体１１，１１の底面間に挟まれ
た導体電極１２と，このブロックの上下面に設けられた
アース導体１５ａと，一端面１４に設けられアース導体
１５ａと導体電極１２とを短絡させる短絡用導体１５ｂ
とを備えている。短絡用導体１５ｂを施した端面１４を
短絡端及びこの端面１４に対向する端面１３を開放端と
している。結合素子４は，誘電板６の表面に導体膜７を
形成しており，この導体膜７は，半田付等によってリー
ド線８に接続されて端子９を形成している。この誘電体
１１及び誘電体４に用いる誘電セラミックスとして，Ｂ
ａＴｉＯ₃ 系を用いている。しかし，これに限定される
ものでない。また，導体膜の材料としては，Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ等の各種材料が考えられるが，これらの材料に
限定されるものではない。

【００２３】シールドケース５の上蓋５ａ及び下蓋５ｂ
は，誘電体共振器１の上面及び下面に密着するように，
断面台形の突出部５ｃが形成されている。

【００２４】図１の状態から，誘電体フィルタを組み立
てるには，一対の誘電体共振器１，１を夫々の側面１６
を，通過帯域幅に対応する所定間隔ｄだけ離して対向さ
せて，シールドケース５の上蓋５ａ及び下蓋５ｂで挟み
込んで固定すれば良い。この時，上蓋５ａ及び下蓋５ｂ
は電気的に接続される。

【００２５】本発明の第１実施例においては，共振素子
の高さを低くすることによって，上下面と導体間との電
極間隔が狭くなり，共振器の容量が増え，側面１６から
漏れ出す電磁界を少なくすることができる。また，本発
明の第１実施例では，楔型のセラミック角柱を用いて，
対向側面１６のみ高さを低くしているので導体損失を減
少させることができる。

【００２６】図２は本発明の第２実施例に係る誘電体フ
ィルタの外観を示す組立分解斜視図である。図２に示す
ように，誘電体フィルタ２０は，側面に結合素子２６が
設けられた２つの平面型の第１の共振素子２１，２１
と，平面型の第２の共振素子２２とを，隣り合う素子の
開放端が互いに逆向きとなるように，配置して金属製の
上蓋２５ａ及び下蓋２５ｂからなるシールドケース２５
内に収容して構成されている。

【００２７】第１の共振素子２１は，共振波長λの１／
４の長さの一対の誘電セラミック角柱３１，３１を有し
ている。この誘電セラミック角柱は，底面と底面に平行
な上面３１ａと，底面に隣接しこの底面に対して垂直な
一対の側面３１ｃ，３１ｄと，側面３１ｃと上面３１ａ
とを連絡した斜面３１ｂとを有する。

【００２８】この誘電セラミック角柱３１，３１の底面
に対向する上面３１ａ及び斜面３１ｂには，アース導体
２３ａ，２３ｂが形成されている。

【００２９】また，第１の共振素子２１は，この誘電セ
ラミック角柱３１，３１に挟み込まれた導体電極３２を
有している。アース導体２３ａ，２３ｂが形成された誘
電セラミック角柱３１，３１に導体電極３２を挟み込ん
で，ブロックとし，このブロックの一端面３３に短絡用
導体２３ｃを形成して，第１の共振素子２１の短絡端３
３´とし，他方の端面を開放端３４としている。

【００３０】第２の共振素子２２は，共振波長λの１／
４の長さの一対の誘電セラミック角柱３５，３５を有し
ている。この誘電セラミック角柱３５は，底面と底面に
平行な上面３５ａと，底面に隣接しこの底面に対して垂
直な一対の側面３５ｃ，３５ｃと，側面３５ｃと上面３
５ａとを連絡した斜面３５ｂとを有する。この誘電セラ
ミック角柱３５，３５の底面に対向する上面３５ａ及び
一対の斜面３５ｂ，３５ｂには，アース導体２４ａ，２
４ｂ及び２４ｂが夫々形成されている。

【００３１】第２の共振素子２２の一端面には，図示し
ない短絡用導体が形成されており，一端に対向する他端
面３６は，開放端となっている。

【００３２】第１の共振素子２１の側面３７の開放端３
４寄りには，導体電極３２の露出端面に重なるように結
合素子２６が設けられ，共振器を構成している。この結
合素子２６は，誘電体板２７の表面に導体膜２８を形成
しており，この導体膜２８は，半田付等によってリード
線２９に接続されて端子３０を形成している。この誘電
体３１及び誘電体板２７に用いる誘電体セラミックとし
て，第１実施例と同様に，ＢａＴｉＯ₃ 系を用いてい
る。しかし，これに限定されるものでない。また，導体
膜の材料としては，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ等の各種材料が考
えられるが，これらの材料に限定されるものではない。

【００３３】シールドケース２５の上蓋２５ａ及び下蓋
２５ｂは，第１の共振素子２１及び第２の共振素子２２
を所定間隔ｄを於いて上面及び下面に密着するように，
断面台形の突出部２５ｃ，２５ｄが夫々形成されてい
る。

【００３４】図２の状態から，誘電体フィルタを組み立
てるには，一対の誘電体共振器２１，２２を夫々の側面
３１ｃ，３５ｃを，通過帯域幅に対応する所定間隔ｄ´
だけ離して対向させて，隣合う素子の開放端が互いに逆
向きになるように配置して，シールドケース２５の上蓋
２５ａ及び下蓋２５ｂで挟み込んで固定すれば良い。

【００３５】本発明の第２実施例においては，平面型の
共振素子の高さを低くすることによって，上下面と導体
間との電極間隔が狭くなり，共振器の容量が増え，側面
３１ｃ，３５ｃから漏れ出す電磁界を少なくすることが
できる。また，本発明の第２実施例では，斜面を有する
セラミック角柱を用いて，対向側面３１ｃ，３５ｃのみ
高さを低くしているので導体損失を減少させることがで
きる。

【００３６】尚，本発明に第２実施例において，共振子
２２は，フィルタの構成要素として用いたが，共振子２
２の開放端３６又は側面３５ｃに結合素子３０を設け
て，この共振子２２の上下面に対応する形状を有する金
属ケース内に収容して，単独に平面型共振器を構成する
こともできる。この場合，側面が狭いので，金属ケース
との結合も小さくなり，従って小型の共振器を形成する
ことができる。

【００３７】以上，説明した本発明の実施例において，
平面型の共振素子に，共振波長の１／４の長さを有する
誘電体を用いて形成したが，本発明においては，共振波
長の１／２の長さを有する誘電体を用いることができ
る。

【００３８】さらに，本発明の実施例においては，トリ
プレート型共振素子のみを使用したが，ダブルプレート
型共振素子においても当然ながら本発明を適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，組み立てが簡単で且つ小型で基板への実装に適する
誘電体フィルタとそれに用いる共振素子と誘電体共振器
とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る誘電体フィルタの組
立分解斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る誘電体フィルタの組
立分解斜視図である。

【図３】従来のトリプレート型共振器を用いた誘電体フ
ィルタの一構成例を示す分解斜視図である。

【図４】図３の誘電体フィルタの等価回路を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 誘電体共振器 ２ 共振素子 ４ 結合素子 ５ シールドケース ９ 端子 １１ 誘電体 １２ 導体電極 １５ａ アース導体 １５ｂ 短絡用導体 １６ 側面 ２０ 誘電体フィルタ ２１ 第１の共振素子 ２２ 第２の共振素子 ２３ａ，２３ｂ アース導体 ２３ｃ 短絡用導体 ２４ａ，２４ｂ，２４ｂ アース導体 ２５ シールドケース ２６ 結合素子 ２７ 誘電体板 ３０ 入出力端子 ３１，３５ 誘電セラミック角柱 ３１ｃ，３５ｃ 側面 ３２ 導体電極 ３３´ 短絡端 ３４，３６ 開放端

フロントページの続き (72)発明者 石川 成和 神奈川県川崎市高津区子母口398番地 株 式会社トーキン内 (72)発明者 矢野 健 神奈川県川崎市高津区子母口398番地 株 式会社トーキン内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長い誘電体を挟んで導体電極とアース
   導体とを有する平面型共振素子と，前記共振素子と入出
   力端子とを結合する結合素子とを備えた誘電体共振器に
   おいて，前記共振素子の少なくとも一方の側面の高さ寸
   法が，その共振素子の幅方向中央部の高さ寸法に比べて
   小さくなっていることを特徴とする誘電体共振器。
2. 【請求項２】 細長い誘電体を挟んで導体電極とアース
   導体とを有する平面型共振素子の複数本を間隔をおいて
   並列に配置した構成を有する誘電体フィルタにおいて，
   互いに隣合う共振素子の互いに対向する側面の高さ寸法
   が，その共振素子の幅方向中央部の高さ寸法に比べて小
   さくなっていることを特徴とする誘電体フィルタ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の誘電体フィルタにおい
   て，前記複数本の共振素子のうちの両側に配置されたも
   のは，外側側面が，前記対向する側面よりも高さ寸法が
   高く形成されており，前記外側側面に結合素子が設けら
   れていることを特徴とする誘電体フィルタ。