JPH06314908A - 誘電体フィルタ及び共振素子配列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装スペースを増加させることなく、選択度
での減衰量を稼ぐことができること。 【構成】 複数個の誘電体共振素子１，２，３及び４の
それぞれを互いに間隔をおいて配設する。また、前記複
数個の誘電体共振素子１，２，３及び４は短絡端Ｓと開
放端Ｏとが互い違いに配列されており、外部端子接続用
の前記誘電体共振素子３及び４は、上下一対の第１の接
地導体板２０，２１に挟まれていると共に、前記短絡端
Ｓ及び前記開放端Ｏが一対の第２の接地導体２３，２４
のそれぞれに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中心周波数が、例えば
数１００ＭＨｚから数ＧＨｚの移動体通信等に用いらる
誘電体共振器及び誘電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘電体共振器には、ダブルプレー
ト型構造の共振素子や、トリプレート型構造の共振素子
が用いられている。ダブルプレート型構造の共振素子
は、細長い誘電体の表面を導体電極で被覆し、底面をア
ース導体で被覆したもので、代表的な１／４波長共振素
子では、誘電体の長さは、共振周波数の１／４波長に選
ばれ、導体電極とアース導体とは、誘電体の一端に設け
た短絡用導体で短絡される。この短絡された方の端部を
短絡端Ｓと呼び、他端を開放端Ｏと呼ぶ。

【０００３】トリプレート型構造の共振素子は、細長い
誘電体で導体電極を挟み込み、これら誘電体の上下面を
それぞれアース導体で被覆したもので、代表的な１／４
波長共振素子では、誘電体の長さは、共振周波数の１／
４波長に選ばれるが、中央の導体電極と上下のアース導
体とは、誘電体の一端に設けた短絡用導体で相互に短絡
される。この短絡された方の端部を短絡端Ｓと呼び、他
端を開放端Ｏと呼ぶ。

【０００４】以下の説明においては、ダブルプレート型
の共振素子や、トリプレート型の共振素子を総称して、
同軸型の共振素子とは区別して平面型の共振素子と呼
ぶ。即ち、平面型の共振素子とは、誘電体を挟んで導体
電極とアース導体とを有する誘電体共振素子である。

【０００５】図５には、従来のトリプレート型構造の平
面型共振素子によって構成されている共振素子１を２つ
用いた場合の誘電体フィルタを示している。個々の共振
素子１は、四角柱形を呈するそれぞれ２つの誘電体１
ａ，１ｂを互いに結合したものである。２つの誘電体１
ａ，１ｂは、これらの長手方向の側面のうち、相対向す
る一対の側面に金属メッキ等の手段を用いて形成された
第１の導体膜２ａと第２の導体膜２ｂとを有している。
この平面型共振素子においては、中央の第１及び第２の
導体膜２ａ，２ｂが導体電極となり、上下の第１及び第
２の導体膜２ａ，２ｂがアース導体に相当する。

【０００６】誘電体１ａ，１ｂの長手方向を直交する両
端面のうちの一端面（短絡端Ｓ）には金属メッキ等の手
段を用いて形成された第３の導体膜３によって短絡され
ている。即ち、誘電体フィルタにおいては、一方の共振
素子１では図５の紙面の右側（後面）の一端面（短絡端
Ｓ）で短絡されており、他方の共振素子３２では紙面の
左側（前面）の一端面（短絡端Ｓ）で短絡されている。

【０００７】また、共振素子３１には、短絡されていな
い他端面（開放端Ｏ）の近傍に各々入出力用の静電結合
用誘電体板（結合素子）５がそれぞれ接合され、静電結
合用誘電体板５の外面に静電結合用導体膜６が取り付け
られてている。

【０００８】また、一方の静電結合用導体膜６には入力
用の電気端子７が接続され、他方の静電結合用導体膜６
には出力用の電気端子８が接続されている。ここで、静
電結合用導体膜６及び電気端子７，８を有する共振素子
１によって誘電体共振器が構成されている。

【０００９】共振素子１の長手方向における長さ寸法
は、共振素子１を用いて構成される誘電体フィルタの中
心周波数が１／４波長となるように選定されている。誘
電体共振素子１の実際の製作例としては、幅寸法Ｗ＝
１．４、 高さ寸法Ｔ／２＝１．４ｍｍ、 長さ寸法Ｌ
＝１２．０ｍｍの形状を持つ２つの誘電体１ａ，１ｂ
に、厚さ寸法が１０μｍの銅メッキを施した第１及び第
２の導体膜２ａ，２ｂを形成した２つの誘電体１ａ，１
ｂを用意して結合している。

【００１０】また、誘電体フィルタにおいては、これら
の共振素子１の外側には２枚の接地導体板９，１０が共
振素子１全体を覆うような形で互いに結合される。

【００１１】図６には、誘電体フィルタの等価回路を示
している。図５に示すように、各誘電体共振器３１にキ
ャパシタンスＣ₁ ，キャパシタンスＣ₂ と、インダクタ
ンスＬ₁ ，Ｌ₂ とをもつ各共振素子１を並列に接続する
と、全体では共振周波数をもつ誘電フィルタが構成され
る。キャパシタンスＣ₃ 及びキャパシタンスＣ₄ は、各
共振素子１に結合されている静電結合用誘電体板３５を
示し、キャパシタンス（ギャップキャパシタンス）Ｃ₅
は各誘電体共振素子３１の間隔ｄに相当する結合容量と
なる部分である。

【００１２】なお、誘電体フィルタでは、トリプレート
型の共振素子１のほかにダブルプレート型の共振素子を
用いることも可能である。

【００１３】このような共振素子１を用いた誘電体フィ
ルタにおいては、通過帯域での伝送損失が小さいこと
や、立上がり特性が良いことなどの特性が要求され、さ
らに、限られた実装スペースに誘電体フィルタを実装す
ることを要求されている。

【００１４】図７には、従来の誘電体フィルタにおける
減衰量と周波数との関係を示した。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】複数個の共振素子１を
用いた誘電体フィルタにおいては、通過帯域での損失が
小さく、選択度での減衰量が大きいことが望ましいこと
から、選択度の減衰量を大きくする手段として、共振素
子１の数を増加することが考えられるが、共振素子１を
接地導体板９，１０に多数を並列に配置した場合には、
実装スペースが大きくなってしまうという問題がある。

【００１６】それ故に、本発明の課題は、実装スペース
を増加させることなく、選択度での減衰量を稼ぐことが
できる誘電体フィルタを提供することにある。

【００１７】

【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を有すると共に、
該誘電体の一端面に導体電極と該アース導体とを短絡す
る短絡導体を有する少なくとも４個以上の誘電体共振素
子よりなり、該誘電体共振素子における第１の誘電体共
振素子には、外部から電磁エネルギーを受け入れる手段
が付与され、第２の誘電体共振素子には、外部に電磁エ
ネルギーを受け渡す手段が付与され、前記第１の誘電体
共振素子から前記第２の誘電体共振素子に至る電磁エネ
ルギー伝達手段が並列的に通過するように複数個の第３
の誘電体共振素子を配列したことを特徴とする誘電体共
振素子配列が得られる。

【００１８】また、本発明によれば、前記複数個の誘電
体共振素子よりなり、両端に位置する前記誘電体共振素
子は、外部端子に接続するための結合素子を有し、前記
誘電体共振素子配列を少なくとも１つ含むことを特徴と
する誘電体フィルタが得られる。

【００１９】

【作用】本発明の誘電体フィルタによると、複数個の共
振素子を立体的に配置し、短絡端と開放端が互い違いに
配列されたときに各共振素子間で結合をもつ。

【００２０】したがって、複数個の共振素子の組み合わ
せによって、多様な配置を行い、一つの共振素子が、他
の複数の共振素子からの電磁的な干渉を受けるため、通
過帯域近傍にポールが実現し、選択度での大きな減衰量
を得る。

【００２１】

【実施例】図１及び図２は、本発明の誘電体共素子配列
の一実施例を示している。なお、この共振素子は、トリ
プレート型構造のものを用いて説明する。

【００２２】図１を参照して、本実施例においては、第
１の共振素子３，第２の共振素子４，第３の共振素子１
及び第４の共振素子２で合計４個の共振素子で構成した
例を示している。なお、この実施例においては、図５に
示した共振素子１と同様な各共振素子２，３及び４を採
用しているため、これらの共振素子１，２，３及び４そ
のものの構成については説明を省略する。

【００２３】また、第１の共振素子３には、外部から電
磁エネルギーを受け入れる手段として、短絡されていな
い他端面（開放端Ｏ）の近傍に入力用の静電結合用誘電
体板（結合素子）５が接合されている。第２の共振素子
４には、外部に電磁エネルギーを受け渡す手段として、
短絡されていない他端面（開放端Ｏ）の近傍に出力用の
静電結合用誘電体板（結合素子）５が接合されている。
各静電結合用誘電体板５の外面には静電結合用導体膜６
が取り付けられている。静電結合用導体膜６のそれぞれ
には、入出力用の電気端子７が接続されている。なお、
図１及び図２においては、出力用の電気端子７のみを図
示している。

【００２４】各共振素子１，２，３及び４は、それぞれ
を互いに間隔をおいて、立体構造に配設されている。即
ち、第１の体共振素子３から第２の共振素子４に至る電
磁エネルギー伝達手段が並列的に通過するように複数個
の第３の共振素子１，２を配列している。

【００２５】また、図２にも示すように、誘電体フィル
タは、第１及び第２の共振素子１，２との間に挟まれて
いる細長い導体部材１５と、第１及び第２の共振素子
３，４の長手方向の上下面を相互に挟んでいる一対の第
１の接地導体板２０，２１と、各各共振素子１，２，３
及び４の両端面及び第１の接地導体板２０，２１の両端
面に対向している一対の第２の接地導体板２３，２４と
を有している。

【００２６】第１の接地導体板２０，２１のそれぞれに
は、相対向する対向面に、両端面間に跨がるように溝部
２５がそれぞれ形成されている。一対の第１の接地導体
２０，２１が対向面で重ね合わされた状態では、溝部２
５の両側の対向面間に第１及び第２の共振素子３，４が
挟まれ、溝部２５によって囲まれた空間部が形成されて
いる。空間部には、第３及び第４の共振素子１，２と、
導体部材１５とが上下方向に収容されている。板導体部
材１５の両端面は、一対の第２の接地導体板２３、２４
に接続されている。第３及び第４の共振素子１，２は、
開放端Ｏを同じ向きにして配列され、一方の第２の接地
導体板２４に短絡端Ｓが接続されている。また、このと
き共振素子１，２は開放端Ｏが第２の接地導体板２３に
接続されないように長手方向の第２の接地導体板２４よ
りにずらして配置されている。

【００２７】また、第３及び第４の共振素子１，２が導
体部材１５を介在して重ね合わされている状態で、第３
及び第４の共振素子１，２のアース導体である上下の第
１及び第２の導体膜２ａ，２ｂは、溝部２５の底面に接
続されている。第３及び第４の共振素子１，２の短絡端
Ｓは、一方の第２の接地導体板２４に接続されている。
第１及び第２の共振素子３，４は、他方の第２の接地導
体板２３に対向する一端面を短絡端Ｓとして配列されて
おり、他端面が一方の第２の接地導体板２４に対向する
一端面が開放端Ｏとして配列されていおり、短絡端Ｓが
一方の第２の接地導体板２３に接続されている。また、
このとき第１及び第２の共振素子３，４は開放端Ｏが第
２の接地導体板２４に接続されないように長手方向の第
２の接地導体板２３よりにずらして配置されている。

【００２８】各共振素子１，２，３及び４は、開放端Ｏ
と短絡端Ｓとを、図３に示すように、配列することも可
能であり、ようするに、開放端Ｏと短絡端Ｓとが互い違
いになるように配列すると、これらの各共振素子１，
２，３及び４は結合をもつ。即ち、各共振素子１，２，
３及び４の隣接側面間の間隔は、各共振素子１，２，３
及び４から漏れ出した電磁界が相互に干渉し合うので、
相互に結合を持っている。

【００２９】これらの共振素子１，２，３及び４は、静
電結合用誘電体板５のそれぞれを介して電気接続用の電
気端子７に接続されているので、全体として電気端子７
間では共振素子１の共振周波数の近傍を通過帯域とする
誘電体フィルタが構成できる。

【００３０】また、各共振素子１，２，３及び４は、こ
れら共振素子からの電磁的な干渉を受けるため、図４に
示すように、通過帯域近傍にポールが実現し、選択度で
の大きな減衰量を得る。各共振素子１，２，３及び４の
アース導体、接地導体板８，９、並びに導体部材１５
は、互いに電気的に結合されている。

【００３１】また、各共振素子１，２，３及び４間の結
合の強さは共振素子１，２，３及び４間の間隔に反比例
するので、共振素子１，２，３及び４の間隔を狭くすれ
ば誘電体フィルタとしての帯域幅は広くなる。さらに、
各共振素子１，２，３及び４の間隔を広くすれば帯域幅
は狭くなる。

【００３２】

【発明の効果】以上実施例に明記した通り、本発明の誘
電体フィルタ及び誘電体素子配列によれば、共振素子を
立体的に配置できるため、多様な配置ができ、実装スペ
ースを有効に利用できる。

【００３３】また、複数個の共振素子を短絡端と開放端
が互い違いになるように配列したため共振素子間で結合
をもち、一つの共振素子には他の共振素子からの電磁的
な干渉を受けるため、通過帯域近傍にポールが実現し、
選択度での大きな減衰量が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体フィルタの一実施例を示す斜視
図である。

【図２】図１の誘電体フィルタの分解斜視図である。

【図３】本発明の誘電体フィルタにおける共振素子の他
の配列例を示す説明図である。

【図４】図１の誘電体フィルタの減衰量と周波数との関
係を示す波形図である。

【図５】従来の誘電体フィルタを示す分解斜視図であ
る。

【図６】図５の誘電体フィルタの回路を説明する等価回
路図である。

【図７】従来の誘電体フィルタの減衰量と周波数との関
係を示す波形図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ 共振素子 １ａ，１ｂ， 誘電体 ２ａ 第１の導体膜 ２ｂ 第２の導体膜 ３ 第３の導体膜 ５ 静電結合用誘電体板（結合素子） ６ 静電結合用導体膜 ７ 電気端子 ２０，２１ 第１の接地導体板 ２３，２４ 第１の接地導体板 ２５ 溝部

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

【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
   導体を有すると共に、該誘電体の一端面に導体電極と該
   アース導体とを短絡する短絡導体を有する少なくとも４
   個以上の誘電体共振素子よりなり、該誘電体共振素子に
   おける第１の誘電体共振素子には、外部から電磁エネル
   ギーを受け入れる手段が付与され、第２の誘電体共振素
   子には、外部に電磁エネルギーを受け渡す手段が付与さ
   れ、前記第１の誘電体共振素子から前記第２の誘電体共
   振素子に至る電磁エネルギー伝達手段が並列的に通過す
   るように複数個の第３の誘電体共振素子を配列したこと
   を特徴とする誘電体共振素子配列。
2. 【請求項２】 前記複数個の誘電体共振素子よりなり、
   両端に位置する前記誘電体共振素子は、外部端子に接続
   するための結合素子を有し、請求項１記載の誘電体共振
   素子配列を少なくとも１つ含むことを特徴とする誘電体
   フィルタ。