JPH06501603A - 遮蔽伝送線インダクタを内蔵する誘電ブロック・フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 遮蔽伝送線インダクタを内蔵する誘電ブロック・フィルタ発明の分野 本発明は、電気信号フィルタに関する。さらに詳しくは、本発明は、多段セラミ ック・ブロック・フィルタに関する。

発明の背景 誘電ブロック・フィルタは当技術分野で周知である。一般に、誘電ブロック・フ ィルタは、セラミックまたは他の誘電材料のモノリシック・ブロックからなり、 このブロックに穴を形成し、その内壁に導電材料が被覆される。モノリシック・ ブロックの外面には、ブロック内に穴が貫通しているブロックの一つの面を除い て、導電材料が被覆される。

穴内のメタライゼーションの適切な長さを許すブロックの物理的な寸法により、 ブロックを貫通する穴内の被覆され、メタライズされた内面は、１／４波長伝送 線を形成し、そのうち一本の伝送線はブロックの外面上のメタライゼーションに 短絡される。これらの短絡１／４波長伝送線は、比較的Ｑが高く、誘電ブロック ・フィルタの同調素子がらなる共振器を形成する。

誘電ブロックフィルタの多くの用途では、これらの短絡した伝送線の長さによっ て形成される複数の共振段は、一般に直列に他の共振器と電気的に接続されるが 、並列接続もありうる。これらの段が互いに接続されるのと同時に、多くの用途 では、共振段を互いに絶縁して一つの段における不要な信号が次の段に結合する することを低減することが望ましい。これらの用途では、これらの段を構成する 共振器は、これらの伝送線の開路肩付近のブロックの上面上の結合パッドに半田 付けされた細線（ｗｉｒｅ）の離散的な長さにより、あるいは材料のモノリシッ ク・ブロックの上面上のプリントされたパターンによって、互いに結合する必要 がある。

上記のように、共振段を互いに結合することは、主に、細線または集中インダク タ素子（ｌ　ｕ　ｍ　ｐ　ｅ　ｄ　ｉ　ｎ　ｄ　ｕ　ｃ　ｔ　ｏ　ｒ　ｅｌｅｍ ｅｎｔｓ）の長さを用いて行なわれていた。細線の長さを用いて共振部を互いに 結合することにより、共振段と細線上の信号との間のクロストークが一般に発生 し、これはフィルタの性能を著しく劣化させることになる。さらに、ブロックの 上面上の接続バンドに物理的に取付けられた細線の長さは、細線の長さはその周 りの外部環境にさらされているので、物理的にずれたり外れる可能性がある。

発明の概要 ブロックを完全に貫通する複数の穴がブロックに形成されている誘電材料のブロ ックからなるモノリシック・セラミック・ブロック・フィルタが提供される。穴 の内面は、材料のブロックにおける共振段を形成するメタライゼーション層で被 覆されている。絶縁段は、それ自体がブロックに形成されたメタライズされた穴 であり、かつ、共振段の間に物理的に配置されているが、これらの絶縁段には、 誘電材料のブロック内に形成された共振段を結合する長さの細線が挿入されてい る（従来では、この細線はブロックよりも物理的に上に配置され、信号を放射し 、物理的な破損を受けやすかった）。穴の内部に封入されたこれらの長さの細線 を有する絶縁段は、細線の長さ上の信号に対して電気的に遮蔽し、また細線の長 さを誘電ブロックの一つまたはそれ以上の面上で自由に取付けるかあるいは露出 させることによって発生する可能性のある物理的なずれから細線を機械的に保護 する。

図面の簡単な説明 第１図は、複数の穴を形成した誘電材料のブロックの斜視図を示し、また減結合 孔内に装着された細線長の接続を示す。

第２図は、第１図に示す装置の断面図を示す。

第３図は、第１図および第２図に示す装置の概略的な電気等価図を示す。

好適な実施例の説明 第１図は、好適な実施例では、上限カットオフ周波数Ｆ。

と下限カットオフ周波数Ｆ２との間の周波数を除きすべての周波数を阻止する電 気的なノツチ・フィルタであるモノリシック誘電ブロック・フィルタ（２０）を 示す。第１図に示すフィルタは、少なくとも６つの実質的に平坦な外面を有し、 本実施例では平行パイプ型（ｐａｒａｌｌｅｌｐｉｐｅｄ）である誘電材料のブ ロック（２１）からなる。（参照番号２７゜２８．２９．３０はブロックの垂直 面である。上面は参照番号３２によって表され、底面は参照番号３３によって表 されるが、底面自体は図示されていない。）ブロック（２１）は、図示のように 高さＨおよび長さしならびに輻Ｗを有する。

第１図に示す実施例は、ブロック（２１）内に形成された実質的に楕円形の断面 の５つの穴（３４，３６，３８゜４０．４２）を含Ａ、これらの穴それぞれはブ ロックの高さにおいで完全に貫通し、ブロックの上面（３２）およびブロックの 底面（３３）の両方において開口部を有する。

ブロックの上面（３２）を除き、ブロックのすべての外面は導電膜で被覆され、 かつ、これらの面の被膜は導電性を有し、電気的シールドならびにブロックの電 気信号に対する基準すなわち接地面を形成するという点でメタライズされている とみなされる。

これらの穴のうち３つ、すなわち第１穴（３４）、中間穴（３８）および第３穴 （４２）は、メタライズされれな内面を有し、これらの内面はブロックの底面（ ３３）においてのみ外面上の外部メタライゼーションと結合されている。そのた め、ブロック（２１）の底端部すなわち底面（３３）においてのみブロックの外 面上のメタライゼーションに結合されているこれらの穴の内面のメタライゼーシ ョンにより、これらの３つの穴（３４，３８，４２）は短絡伝送線を形成する。

電気信号は、図示のように上面の一部上のメタライゼーションである入力バッド （２２）によって、これらの穴の第１の穴（３４）に結合される。穴（３４）を 取り囲み、かつ上面（３２）と正面（２８）との交差によって形成され隅の周り に延在して、正面（２８）上で入力／出カバノドを形成する導電材料（メタライ ゼーション）のＩＩ（２４）によって、電気信号は第１穴（３４）に結合され、 そこから結合される。第２人出力手段は、第５穴（４２）を取り囲み、かつ同じ 隅を取り囲むメタライゼーション（２２）からなる。これらの入出力ポートは一 般に、ブロック上に被着されたメタライゼーションの少なくとも単層であり、信 号をブロック（２１）内の共振器に対して信号を容量結合して入出力する。

穴（３４，３８，４２）内のメタライゼーションによって形成されるこれらの共 振器の間には絶縁部が配置されており、これらの絶縁部は共振段の間のメタライ ズされた穴（３６，４０）である。上面（３２）と底面（３３）との両方におい てブロック（２１）の外面上のメタライゼーションに短絡されたメタライズされ た穴であるこれらの絶縁部は、共振段の間の容量結合を阻止し、また、実質的に 楕円形の断面を有する穴でもある。穴（３６，４０）の内面上のメタライゼーシ ョンによって形成されたこれらの絶縁部は、上面（３２）付近の上端部において ブロック（２１）の面上の外部メタライゼーションに結合され、がっ、底端部（ ３３）における接地にも結合され、それにより共振段の間の電気シールドを模し ている。共振段を互いに結合し、また第１図に示すように、単なる細線である伝 送線インダクタ（４４，４６）は、共振段の間の信号経路となる。

第２図において、細線（４４，４６）は共振段（３４゜３８．４２）の上端部に 結合されており、穴（３６，４０）によって形成された絶縁部によって取り囲ま れた体積内に延在していることがわかる。そのため、これらの細線は穴（３６， ４０）内に少なくとも部分的に封入されている。

伝送線インダクタを形成するこれらの細線の物理的な長さは、特定の周波数にお いて電気的な長さを有するように選択され、この電気的な長さにはこれらの細線 と２つの減結合孔（３６，４０）内面の接地メタライゼーションとの間の分散容 量が含まれ、この長さがインピーダンス・インバータ（１７４波長伝送線）とな る。ある用途では、細線を用いる代わりに、抵抗、コンデンサ、インダクタまた は半導体などの電気素子を穴（３６，４０）内に配置して、これらの素子が電気 的に絶縁され、スペースを無駄にせずに利用することができる。

当技術分野では、１／４波長伝送線はインピーダンス・インバータとして機能す ることは周知である。１／４波長伝送線の送信端インピーダンスは、伝送線の他 端すなわち受信端における逆数に実質的に等しい。１／４波長伝送線の他端が接 地に短絡されている、すなわち、ゼロ・オームの場合には、その送信インピーダ ンスは実質的に無限大に等しい。他端が開路である１／４波長伝送線は、実質的 に０オームの送信インピーダンスを有する。

好適な実施例では、減結合孔（３６，４０）内に封入された細線（４４，４６） の長さはインピーダンス・インバータとなり、これは他の共振素子の形状と相俟 って、ノツチ・フィルタ応答を有する誘電ブロック・フィルタとなる。

穴と連続する段の絶縁部とからなる短絡共振器の形状により、いくつかの段で生 じるインピーダンス反転はノツチ応答すなわち帯域素子応答を与える。

好適な実施例では、第１図および第２図に示すブロック（２１）は、一般に四チ タン化バリウムまたはチタン化ネオジムであるセラミック材料であるが、適切な 誘電率を有する材料も適していることが当業者に理解される。

好適な実施例では、第１図および第２図に示す構造は、８６９ＭＨｚと８９４　 Ｍ　Ｈｚとの間のノツチ帯域を有するノツチ・フィルタ応答である。ブロックの 長さは０．４９０インチ（１２４４ミリメートル）で、幅は０．２３５インチ（ ５９６ミリメードル）で、高さは０．５３０インチ（１３４６ミリメードル）で ある。第１図において、穴（３４，３６，３８，４０，４２）の断面は実質的に 楕円形であるが、円形または長方形の断面でもよいことがわかる。セラミック材 料の初期形成中にブロックに形成されるこれらの穴は、実質的に平行な中心軸を 有する。すなわち、これらの穴は互いに実質的に平行であり、がっ、図示のよう にブロックの全高で貫通している。

第１図および第２図において細線の長さを示しているが、その機能は上記のよう にインピーダンス変換器またはインピーダンス整合回路網として機能する伝送線 の長さを提供することであるが、単に導線を配置する代わりに、他の素子を減結 合孔（３８，４０）内に配置してもよいことが考えられる。これらの減結合孔内 に取付けることのできる特定の能動素子を含む他の回路素子をこれらの減結合孔 内に追加配置することは簡単である。

減結合孔内にこれらの伝送線を取付けることによって得られる電気シールドの他 に、ある量の機械的なシールドも得られる。機械的なシールドは、ブロックの上 面にとり付けなければならないような細線を防いで、使用中または組立中の誤っ た取り扱いによって生じる変形やずれから物理的に保護する。

これらの減結合孔内に細線（４４，４６）を取付けることにより、これらの細線 とフィルタ（２０）の接地面との間の分散容量も増加することがわかる。この増 加した分散容量により、電気性能が若干改善され、また、この分散容量は、目的 の周波数の１／４波長に実質的に等しい電気的長さを得るために必要な細線（４ ４，４６）の物理的な長さを短くすることができる。

特表平ｅ−５ｏｘｃｏａ　（５）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．所望の周波数電気信号を阻止するモノリシック・セラミック・ブロック帯域 素子フィルタであって：所定の物理的寸法および上面と底面ならびに少なくとも 一つの側面を有する誘電材料のブロックからなるフィルタ本体であって、該フィ ルタ本体を貫通する少なくとも第１および第２穴を有し、該穴は前記ブロックの 上面上の第１端部と、前記ブロックの底面上の第２端部とを有し、該穴は所定の 断面形と断面サイズを有し、前記上面から底面まで貫通しており、該フィルタ本 体および前記第１および第２穴の内面は、前記上面を除き導電材料によって実質 的に被覆され、前記第１および第２穴の被覆された内面ならびに前記フィルタ本 体は、第１および第２電気的長さを有する第１および第２共振器をそれぞれ形成 し、該共振器に入力される周波数の範囲の電気信号をを阻止するフィルタ本体； 前記第１共振器と第２共振器との間の容量結合を阻止する前記フィルタ本体内の 絶縁部であって、前記第１穴と第２穴との間に配置された前記ブロックを貫通す る第３穴からなり、該第３穴は所定の断面形および断面サイズを有し、かつ前記 上面上の第１端部と、前記第２面上の第２端部とをを有し、該第３穴は前記ブロ ックの上面部から底面部まで貫通し、該第３穴の内面は、第３穴の前記第１端部 と第２端部とにおいて前記フィルタ本体の前記導電材料被覆面に電気的に結合さ れた導電材料によって実質的に被覆され、それにより前記第１および第２の短絡 された同軸共振器における電気信号を互いに実質的に絶縁する絶縁部；および前 記第３穴内に少なくとも部分的に配置され、前記第１および第２短絡同軸共振器 を互いに結合する少なくとも一つの伝送線インダクタ手段； によって構成されることを特徴とするフィルタ。
2. ２．前記第３穴内に少なくとも部分的に配置され、前記第１短絡同軸共振器と第 ２短絡同軸共振器との間でインピーダンス・インバータを提供し、かつ、前記第 １および第２短絡同軸共振器を互いに電気的に結合する少なくとも一つの伝送線 インダクタ手段をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のフィ ルタ。
3. ３．前記少なくとも一つの伝送線インダクタ手段は細線の長さによって構成され 、該細線の長さは前記第１および第２共振器の電気的長さに実質的に等しい電気 的長さを有することを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
4. ４．前記少なくとも一つの伝送線インダクタ手段は細線の長さによって構成され 、該細線の長さは前記第１および第２共振器の電気的長さに実質的に等しい電気 的長さを有することを特徴とする請求項２記載のフィルタ。
5. ５．前記フィルタ本体は、平行パイプ型の形状を有する誘電材料のブロックから なることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
6. ６．前記上面上の前記第１短絡同軸共振器に近接した導電材料の領域からなる入 力ポートを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
7. ７．前記上面上の前記第２短絡同軸共振器に近接した導電材料の領域からなる出 力ポートを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
8. ８．前記側面上の前記第１短絡同軸共振器に近接した導電材料の領域からなる入 力ポートを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
9. ９．前記側面上の前記第２短絡同軸共振器に近接した導電材料の領域からなる出 力ポートを含むことを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
10. １０．前記第１および第２共振器は、互いに実質的に等しい電気的長さを有する ことを特徴とする請求項１記載のフィルタ。