JPH06314912A - 誘電体分波器及び誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小型で部品点数の少ない誘電体分波器および
誘電体フィルタを提供する。 【構成】 １／２波長共振器１０は誘電体３１，３２の
両端面に導体電極３３とアース電極３４，３５を短絡す
る短絡導体３６を有し、一側面の長手方向中央部に入力
端子１３を接続するための静電結合素子が取り付けられ
ている。第１及び第２の１／４波長共振器２１，２２
は、１／２波長共振器１０の他方の側面から所定距離離
隔して配置され、互いに近接した対向端面に導体電極３
３とアース電極３４，３５を短絡する短絡導体３６を有
し、１／２波長共振器の対向面とは反対側の側面の開放
端側近傍に出力端子２３，２４を接続するための静電結
合素子２５，２６が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯のような
高周波帯域で用いられる誘電体分波器及び誘電体フィル
タに関し、特に、複数本の誘電体共振器を使用した誘電
体分波器及び誘電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、誘電体共振器は、その長
さの違いによって、共振波長λの１／４の長さをもつ１
／４波長共振器と、共振波長λの１／２の長さをもつ１
／２波長共振器との２種類のものに分類される。また、
誘電体共振器は、その構造の違いによって、以下に述べ
るような、ダブルプレート型とトリプレート型とに分け
られる。

【０００３】ここで、ダブルプレート型誘電体共振器
は、細長い誘電体の上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ある。ダブルプレート型誘電
体共振器において、１／４波長共振器では、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と呼び、他端
を開放端と呼ぶ。また、ダブルプレート型誘電体共振器
において、１／２波長共振器には、短絡導体によって導
体電極とアース導体とが誘電体の両端面で短絡されたも
のと、誘電体の両端面が開放されたものとの２種類があ
る。

【０００４】また、トリプレート型誘電体共振器は、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ある。トリプ
レート型誘電体共振器において、１／４波長共振器で
は、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と呼び、他端を開放端と呼ぶ。ま
た、トリプレート型誘電体共振器において、１／２波長
共振器には、中央の導体電極と上下のアース導体とが誘
電体の両端面に設けた短絡用導体で相互に短絡されたも
のと、誘電体の両端面が開放されたものの２種類があ
る。

【０００５】本明細書中では、ダブルプレート型とトリ
プレート型とを総称して平面型と呼ぶことにする。一般
に、このような平面型誘電体共振器を複数本使用するこ
とによって、誘電体分波器や誘電体フィルタを構成する
ことができる。

【０００６】従来、誘電体分波器や誘電体フィルタを構
成する場合、平面型誘電体共振器として、１／４波長共
振器か１／２波長共振器のどちらか一方のみを複数本使
用して構成していた。

【０００７】図６に、特願平４−２２００５６号で提案
されているトリプレート型の１／４波長共振器を２本用
いた例を示す。同図において、２つの１／４波長共振器
５０、５１は、それぞれ、共振波長の１／４に相当する
長さ寸法を有する細長い誘電体５２、５３で導体電極５
４を挟み込みこれら誘電体５２、５３の上下面のみをそ
れぞれアース導体５５、５６で被覆すると共に、中央の
導体電極５４と上下のアース導体５５、５６とを誘電体
５２、５３の一端に設けた短絡用導体５７で相互に短絡
して構成されている。

【０００８】１／４波長共振器５０、５１は、それぞれ
の下面側アース導体５６がアース基板となるケース５８
に接触した状態で、かつ開放端が互いに逆向きになるよ
うにして前記ケース５８上に並列して配置されている。
また、ケース上蓋５９が共振素子５０、５１の上側アー
ス導体５５と接触するようにして被せられる。

【０００９】並列に配置された１／４波長共振器５０、
５１の互いの対向面とは反対側の側面には、開放端近傍
に、入出力端子６１、６２と接続された静電結合素子６
３、６４が設けられている。

【００１０】各静電結合素子６３、６４は、誘電体板６
５上に導体膜６６を形成したもので、この導体膜６６
が、それぞれ、入出力端子６１、６２と接続されてい
る。こうして、誘電体フィルタが構成される。

【００１１】この誘電体フィルタの等価回路は図７の通
りである。同図において、Ｃ₁ およびＣ₂ は静電結合素
子６３、６４による容量で、Ｃ₃ は共振素子５０、５１
間の結合容量であり、２つのＬとＣの並列回路はそれぞ
れ共振素子５０、５１で実現される並列共振回路であ
る。

【００１２】なお、各１／４波長共振器の等価回路は、
図７のＣ₁ と、それに接続されている１つのＬＣ並列共
振回路で示される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】１／４波長共振器のみ
を複数本使用した誘電体分波器や誘電体フィルタでは、
各１／４波長共振器が小さいとはいういうものの、所望
の周波数選択特性や周波数特性を得るためには、１／４
波長共振器を多数本使用しなければならず、部品点数が
多くなり、実装面積が広くなるという欠点がある。

【００１４】一方、１／２波長共振器のみを複数本使用
した誘電体分波器や誘電体フィルタでは、上記１／４波
長共振器のみを複数本使用したもの比較して大型になる
という欠点がある。

【００１５】また、１／４波長共振器のみ或いは１／２
波長共振器のみを複数本使用した誘電体フィルタでは、
周波数特性に減衰極ができないという欠点がある。

【００１６】したがって、本発明の目的は、小型で、部
品点数の少なくかつ周波数選択特性の良好な誘電体分波
器を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、小型でかつ部品点数
の少なくかつ周波数特性の良好な誘電体フィルタを提供
することにある。

【００１８】

【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電極を有する平面型共
振器の３個を互いに間隔をおいて、アース導体がアース
プレートに接触した状態で、アースプレート上に並列し
て配置した構成を有する誘電体分波器であって、平面型
共振器の１つは、誘電体の長さが共振周波数の１／２波
長の長さに相当する長さであり、誘電体の両端面に導体
電極とアース電極を短絡する短絡導体を有し、一側面の
長手方向中央部に入力端子を接続するための第１の静電
結合素子が取り付けられた１／２波長共振器であり、平
面型共振器の残りの２つは、１／２波長共振器と電磁結
合するように、１／２波長共振器の他方の側面から所定
距離離隔して配置され、誘電体の長さが共振周波数の１
／４波長の長さに相当する長さであり、各々の端面のい
ずれか一方に導体電極とアース電極を短絡する短絡導体
を有し、１／２波長共振器の対向面とは反対側の側面の
開放端側近傍に第１及び第２の出力端子を接続するため
の第２及び第３の静電結合素子が取り付けられた第１及
び第２の１／４波長共振器であることを特徴とする誘電
体分波器が得られる。

【００１９】また、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電極を有する平面型共振器の４個
を互いに間隔をおいて、アース導体がアースプレートに
接触した状態で、アースプレート上に並列して配置した
構成を有する誘電体フィルタにおいて、平面型共振器の
２つは、誘電体の長さが共振周波数の１／４波長の長さ
に相当する長さをもち、互いに長手方向に所定距離離隔
して配置された第１及び第２の１／４波長共振器であ
り、平面型共振器の残りの２つは、第１及び第２の１／
４波長共振器と電磁結合するように、第１及び第２の１
／４波長共振器の両側にそれらの両側面から挟むように
それぞれ所定距離離隔して配置され、誘電体の長さが共
振周波数の１／２波長の長さに相当する長さであり、互
いに遠離した外側面に第１及び第２の入出力端子を接続
するための第１及び第２の静電結合素子が取り付けられ
た第１及び第２の１／２波長共振器であることを特徴と
する誘電体フィルタが得られる。

【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を参照すると、本発明の一実施例によ
る誘電体分波器は、１／２波長共振器１０と、第１及び
第２の１／４波長共振器２１及び２２とを有し、これら
共振器１０，２１及び２２はすべてトリプレート型であ
る。

【００２２】１／２波長共振器１０は共振波長λの１／
２の長さをもち、第１及び第２の１／４波長共振器２１
及び２２の各々は共振波長λの１／４の長さをもつ。１
／２波長共振器１０と第１及び第２の１／４波長共振器
２１及び２２とは図１に示されるように、所定距離離隔
して並列に配置されている。

【００２３】１／２波長共振器１０および第１及び第２
の１／４波長共振器２１及び２２は、細長い誘電体３
１、３２で導体電極３３を挟み込みこれら誘電体３１、
３２の上下面のみをそれぞれアース導体３４、３５で被
覆している。１／２波長共振器１０では、中央の導体電
極３３と上下のアース導体３４、３５とは誘電体３１、
３２３の両端面に設けた短絡用導体３６で相互に短絡し
ている。一方、第１及び第２の１／４波長共振器２１及
び２２では、互いに近接した対向端面に、中央の導体電
極３３と上下のアース導体３４、３５とは相互に短絡す
るための短絡用導体３６が設けられている。

【００２４】１／２波長共振器１０の第１及び第２の１
／４波長共振器２１及び２２の対向面とは反対側の側面
には、その長手方向中央部に入力端子１３と接続された
静電結合素子（図示せず）が設けられている。一方、第
１及び第２の１／４波長共振器２１及び２２の１／２波
長共振器１０の対向面とは反対側の側面には、開放端近
傍に、それぞれ第１及び第２の出力端子２３、２４と接
続された静電結合素子２５、２６が設けられている。

【００２５】１／２波長共振器１０および第１及び第２
の１／４波長共振器２１及び２２は、それぞれの下面側
アース導体３５がアース基板となるケース３７に接触し
た状態で、ケース３７上に並列して配置されている。ま
た、ケース上蓋３８が共振器１０，２１及び２２の上側
アース導体３４と接触するようにして被せられる。

【００２６】第１及び第２の１／４波長共振器２１及び
２２は、それぞれ、互いに異なる第１および第２の共振
周波数ｆ₁ 及びｆ₂ をもち、１／２波長共振器１０は、
実質的に第１および第２の共振周波数ｆ₁ 及びｆ₂ の間
の共振周波数（ｆ₁ ＋ｆ₂ ）／２をもつ。

【００２７】図２に、図１に示した誘電体分波器の周波
数選択特性を示す。図２において、Ａが１／２波長共振
器１０から第１の１／４波長共振器２１への信号の第１
の通過特性を示し、Ｂが１／２波長共振器１０から第２
の１／４波長共振器２２への信号の第２の通過特性を示
す。第１の通過特性Ａは第１の共振周波数ｆ₁ で損失が
最小で、第２の共振周波数ｆ₂ で減衰極をもつ。一方、
第２の通過特性Ｂは第２の共振周波数ｆ₂ で損失が最小
で、第１の共振周波数ｆ₁ で減衰極をもつ。

【００２８】したがって、入力端子１３から供給された
周波数ｆ₁ 及びｆ₂ を含む周波数帯域の信号は、本誘電
体分波器で周波数ｆ₁ の信号と周波数ｆ₂ の信号の２つ
の信号に分波され、周波数ｆ₁ の信号は第１の出力端子
２３から、周波数ｆ₂ の信号が第２の出力端子２４から
それぞれ取り出される。

【００２９】上記実施例の誘電体分波器では、短絡用導
体３６を第１及び第２の１／４波長共振器２１及び２２
の互いに近接した対向端面に設けているが、短絡用導体
３６は第１及び第２の１／４波長共振器２１及び２２の
各々の端面のいずれか一方に設けらていれば良い。

【００３０】図３を参照すると、本発明の一実施例によ
る誘電体フィルタは、第１及び第２の１／４波長共振器
２１及び２２と、第１及び第２の１／２波長共振器１１
及び１２とを有する。これら共振器２１、２２、１１お
よび１２はいずれもトリプレート型である。

【００３１】第１及び第２の１／４波長共振器２１及び
２２の各々は、静電結合素子が取り付けられていないこ
とを除いて、図１に示したもの同様の構造を有する。第
１及び第２の１／２波長共振器１１及び１２は、両端面
が開放され、かつ後述するように端子の取り付け位置が
相違する点を除いて、図１に示した１／２波長共振器１
０と同様の構成を有する。従って、図１と同様の機能を
有する構成要素には同一の参照符号を付してそれらの説
明を省略し、以下では相違点のみを詳細に説明する。

【００３２】第１及び第２の１／４波長共振器２１及び
２２は、互いに遠離した外端面に短絡用導体３６が設け
られている。また、第１及び第２の１／２波長共振器１
１及び１２は、第１及び第２の１／４波長共振器２１及
び２２と電磁結合するように、第１及び第２の１／４波
長共振器２１及び２２をそれらの両側面から挟むように
それぞれ所定距離離隔して配置されている。第１の１／
２波長共振器１１の第１及び第２の１／４波長共振器２
１及び２２の対向面とは反対側の外側面には、その長手
方向端部に、第１の入出力端子４１を接続するための静
電結合素子（図示せず）が取り付けられている。一方、
第２の１／２波長共振器１２の第１及び第２の１／４波
長共振器２１及び２２の対向面とは反対側の外側面に
は、その長手方向端部に、第２の入出力端子４２を接続
するための静電結合素子４３が取り付けられている。

【００３３】図４に図３に示した誘電体フィルタの等価
回路を示す。同図において、Ｃ₁ およびＣ₂ はそれぞれ
第１及び第２の入出力端子４１及び４２を接続するため
の静電結合素子による容量である。Ｃ₃ とＣ₄ の直列容
量は、第１の１／２波長共振器１１と第１の１／４波長
共振器２１間の結合容量であり、Ｃ₃ とＣ₅ の直列容量
は、第１の１／２波長共振器１１と第２の１／４波長共
振器２２間の結合容量である。Ｃ₆ とＣ₇ の直列容量
は、第２の１／２波長共振器１２と第１の１／４波長共
振器２１間の結合容量であり、Ｃ₆ とＣ₈ の直列容量
は、第２の１／２波長共振器１２と第２の１／４波長共
振器２２間の結合容量である。Ｃ₁ とＣ₃ の接続点とア
ース間のＬＣ並列回路は第１の１／２波長共振器１１で
実現される並列共振回路であり、Ｃ₂ とＣ₆ の接続点と
アース間のＬＣ並列回路は第２の１／２波長共振器１２
で実現される並列共振回路であり、Ｃ₄ とＣ₇ の接続点
とアース間のＬＣ並列回路は第１の１／４波長共振器２
１で実現される並列共振回路であり、Ｃ₅ とＣ₈ の接続
点とアース間のＬＣ並列回路は第２の１／４波長共振器
２２で実現される並列共振回路である。

【００３４】図３に示す誘電体フィルタにおいて、第１
及び第２の１／４波長共振器２１及び２２は、それぞ
れ、互いに異なる第１および第２の共振周波数ｆ₁ 及び
ｆ₂ をもち、第１及び第２の１／２波長共振器１１及び
１２は、実質的に第１および第２の共振周波数ｆ₁ 及び
ｆ₂ の間の共振周波数（ｆ₁ ＋ｆ₂ ）／２をもつ。

【００３５】図５に、図３に示した誘電体フィルタの周
波数特性を示す。図５に示されるように、図３の誘電体
フィルタは、周波数ｆ₁ 及びｆ₂ を含む通過帯域で低い
損失をもち、通過帯域の両側にそれぞれ１個の減衰極を
もつことが分かる。

【００３６】図３に示した誘電体フィルタでは、第１及
び第２の１／４波長共振器２１及び２２は各々の端面の
いずれか一方が短絡され、第１及び第２の１／２波長共
振器１１及び１２の各々は両端面開放で、第１及び第２
の入出力端子４１及び４２を接続する静電結合素子は、
それぞれ、第１及び第２の１／２波長共振器１１及び１
２の外側面の長手方向端部に取り付けられている。

【００３７】このような構成の誘電体フィルタの代わり
に、第１及び第２の１／４波長共振器２１及び２２が各
々の端面のいずれか一方が短絡され、第１及び第２の１
／２波長共振器１１及び１２の各々として両端短絡のも
のを使用し、第１及び第２の入出力端子４１及び４２を
接続する静電結合素子を、それぞれ、第１及び第２の１
／２波長共振器１１及び１２の外側面の長手方向中央部
に取り付けた誘電体フィルタも容易に構成できる。

【００３８】尚、本発明は上述した実施例に限定せず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更・変形が可
能である。例えば、誘電体共振器として、トリプレート
型誘電体共振器の代わりに、ダブルプレート型誘電体共
振器を用いてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、１／４波長共振器と１／２波長共振器とを所
定の配置で混在して使用することにより、周波数選択特
性の良好で小型で部品点数の少ない誘電体分波器と、周
波数特性の良好で小型で部品点数の少なく誘電体フィル
タとが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による誘電体分波器を示す分
解斜視図である。

【図２】図１の誘電体分波器の周波数選択特性を示す図
である。

【図３】本発明の一実施例による誘電体フィルタを示す
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回路図
である。

【図５】図３の誘電体フィルタの周波数特性を示す図で
ある。

【図６】従来の誘電体フィルタを示す分解斜視図であ
る。

【図７】図６の誘電体フィルタの等価回路を示す回路図
である。

【符号の説明】

１０，１１，１２ １／２波長共振器 １３ 入力端子 ２１，２２ １／４波長共振器 ２３，２４ 出力端子 ２５，２６ 静電結合素子 ３１，３２ 誘電体 ３３ 導体電極 ３４，３５ アース導体 ３６ 短絡用導体 ３７ ケース ３８ ケース上蓋 ４１，４２ 入出力端子 ４３ 静電結合素子

───────────────────────────────────────────────────── 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 (6)

【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
   電極を有する平面型共振器の３個を互いに間隔をおい
   て、前記アース導体がアースプレートに接触した状態
   で、前記アースプレート上に並列して配置した構成を有
   する誘電体分波器であって、 前記平面型共振器の１つは、前記誘電体の長さが共振周
   波数の１／２波長の長さに相当する長さであり、前記誘
   電体の両端面に該導体電極とアース電極を短絡する短絡
   導体を有し、一側面の長手方向中央部に入力端子を接続
   するための第１の静電結合素子が取り付けられた１／２
   波長共振器であり、 前記平面型共振器の残りの２つは、該１／２波長共振器
   と電磁結合するように、該１／２波長共振器の他方の側
   面から所定距離離隔して配置され、前記誘電体の長さが
   共振周波数の１／４波長の長さに相当する長さであり、
   各々の端面のいずれか一方に該導体電極とアース電極を
   短絡する短絡導体を有し、前記１／２波長共振器の対向
   面とは反対側の側面の開放端側近傍に第１及び第２の出
   力端子を接続するための第２及び第３の静電結合素子が
   取り付けられた第１及び第２の１／４波長共振器である
   ことを特徴とする誘電体分波器。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の１／４波長共振器が
   それぞれ互いに異なる第１および第２の共振周波数をも
   ち、前記１／２波長共振器が実質的に前記第１および第
   ２の共振周波数の間の共振周波数をもつ、請求項１記載
   の誘電体分波器。
3. 【請求項３】 細長い誘電体を挟んで導体電極とアース
   電極を有する平面型共振器の４個を互いに間隔をおい
   て、前記アース導体がアースプレートに接触した状態
   で、前記アースプレート上に並列して配置した構成を有
   する誘電体フィルタにおいて、 前記平面型共振器の２つは、前記誘電体の長さが共振周
   波数の１／４波長の長さに相当する長さをもち、互いに
   長手方向に所定距離離隔して配置された第１及び第２の
   １／４波長共振器であり、 前記平面型共振器の残りの２つは、該第１及び第２の１
   ／４波長共振器と電磁結合するように、該第１及び第２
   の１／４波長共振器の両側にそれらの両側面から挟むよ
   うにそれぞれ所定距離離隔して配置され、前記誘電体の
   長さが共振周波数の１／２波長の長さに相当する長さで
   あり、互いに遠離した外側面に第１及び第２の入出力端
   子を接続するための第１及び第２の静電結合素子が取り
   付けられた第１及び第２の１／２波長共振器であること
   を特徴とする誘電体フィルタ。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の１／４波長共振器は
   各々の端面のいずれか一方に該導体電極とアース電極を
   短絡する短絡導体を有し、前記第１及び第２の１／２波
   長共振器の各々は両端開放で、前記第１及び第２の静電
   結合素子は、それぞれ、前記第１及び第２の１／２波長
   共振器の前記外側面の長手方向端部に取り付けられてい
   る、請求項３記載の誘電体フィルタ。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の１／４波長共振器は
   各々の端面のいずれか一方に該導体電極とアース電極を
   短絡する短絡導体を有し、前記第１及び第２の１／２波
   長共振器の各々は、両端面に該導体電極とアース電極を
   短絡する短絡導体を有し、前記第１及び第２の静電結合
   素子は、それぞれ、前記第１及び第２の１／２波長共振
   器の前記外側面の長手方向中央部に取り付けられてい
   る、請求項３記載の誘電体フィルタ。
6. 【請求項６】 前記第１及び第２の１／４波長共振器が
   それぞれ互いに異なる第１及び第２の共振周波数をも
   ち、前記第１及び第２の１／２波長共振器の各々が実質
   的に前記第１及び第２の共振周波数の中間の共振周波数
   をもつ、請求項５記載の誘電体フィルタ。