JPH0677705A - 折り返しストリップ線路型誘電体共振器及び誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入出力端子形成の自由度が大きく、容易に有
極帰還回路を付加でき、共振周波数の調整も容易に行う
ことができ、小形化に適し、効率が高く、回路に組み込
み易くする。 【構成】 Ｕ型で一方の脚部が長い外部誘電体基板１０
と、それに嵌入する内部誘電体基板２０を組み合わせた
構造である。外部誘電体基板は、両側面及び長脚部端面
１２を除く外周部分に電極１４を有する。内部誘電体基
板は、長短２個の誘電体片２１，２２を一端を揃え、そ
の近傍を除いて電極２４を介して接合し、長い誘電体片
の接合面近傍に独立して露出する島状電極２５を形成
し、外周部分に電極２８を形成した構造である。島状電
極は入出力端子接続用あるいは有極帰還回路形成用など
に使用する。このような誘電体共振器を、間に別体の結
合用誘電体を配置して接合一体化することにより、誘電
体フィルタを構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体基板にストリッ
プ線路を形成した誘電体共振器及びそれを用いた誘電体
フィルタに関する。更に詳しく述べると本発明は、誘電
体基板の両側面を除いた外周及び内部の所定の位置に電
極を形成することにより、ストリップ線路型１／４波長
共振器を半分に折り返したように見える構造とした折り
返しストリップ線路型誘電体共振器に関するものであ
る。この誘電体共振器は、例えばマイクロ波用の各種無
線機器などで用いるフィルタや発振器に好適である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波用フィルタとして共振器をス
トリップ線路で構成する形式がある。例えば１／４波長
共振器の場合には、誘電体基板上に直線状のストリップ
線路型の共振器導体を設け、その一端が開放となり、他
端が接地用電極に短絡されるように構成する。ここで共
振器導体は、共振波長の１／４波長の奇数倍の長さに設
定される。実際のフィルタを構成する場合には、上記共
振器導体を誘電体基板上に並べて短絡側を共通に接続
し、隣接する共振器導体の間隔はフィルタ特性に対応し
た結合強度となる所定の距離に定める。

【０００３】また１／２波長共振器では、誘電体基板上
に形成する共振器導体をヘアピン構造（Ｕ型構造）にす
る技術があり、実際のフィルタを構成する場合には、複
数のヘアピン状共振器導体を互いに平行結合するように
配置する。

【０００４】いずれにしても従来のストリップ線路型フ
ィルタでは、誘電体基板の表面に所定形状の共振器導体
が配設される。つまり共振器導体は平面的に配置され
る。例えば、誘電体基板上にスクリーン印刷法によって
所定形状に導電ペーストを付着させるか、あるいは誘電
体基板の表面に所定形状となるように電極形成部をやや
窪ませる加工を施し、その内部に導電ペーストを充填す
る。その後、誘電体基板を加熱処理して導電ペーストを
焼き付け、所望の電極パターンを形成する。また別の例
としては、２枚の誘電体基板の間に、予め打抜きあるい
はエッチングなどにより所定の形状に成形した薄肉導電
板（共振器導体）を挾み込むトリプレート構造もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら従来のストリッ
プ線路型フィルタは、いずれにしても共振器導体が誘電
体基板上で平面的に配置されるため、面積的にはあまり
小形化できない。特に共振器導体を多段に接続してフィ
ルタを構成する場合は、高さ寸法は増大しなくても、ど
うしても平面的には大きくならざるを得ない。

【０００６】スクリーン印刷による共振器パターンの形
成は、一般に印刷精度が悪く、周波数及び結合が変化す
るため、トリミングが必要となる。また誘電体基板に凹
部を形成して導電材料を充填する場合は、不必要な部分
にまで導電材料が付着してしまうため、それを除去しな
ければならず、煩雑な作業が要求される。更にトリプレ
ート構造の場合は、導電板の存在によって、その厚み分
だけ両誘電体基板の間に隙間が生じるため、等価誘電率
が低下し、寸法をさほど小さくできない。また導電板の
厚みの部分の遮蔽対策も必要となる。

【０００７】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点、即ちスクリーン印刷による電極寸法のばらつきの
問題、凹部への導電ペーストの塗布の困難性、及びトリ
プレート構造における導電板電極の厚みによる不具合を
解決でき、入出力端子形成の自由度が大きく、容易に有
極帰還回路を付加でき、共振周波数の調整も容易に行う
ことができ、小形化に適し、効率が高く、回路に組み込
み易いストリップ線路型誘電体共振器及び誘電体フィル
タを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一部に切り込
みを設けて全体をほぼＵ型とし且つその一方の脚部を他
方よりも長くした外部誘電体基板と、該外部誘電体基板
の切り込みに嵌入する内部誘電体基板を組み合わせた構
造である。ここで外部誘電体基板は、その両側面及び長
脚部端面を除く外周部分に電極を有する。また内部誘電
体基板は、長短２個の誘電体片を一端を揃え且つその近
傍を除いて電極を介して接合すると共に長い方の誘電体
片の接合面近傍に独立して露出する島状電極を形成し、
該島状電極と長い誘電体片の突出した端面と両誘電体片
の両側面を除く外周部分に電極を形成した構造をなして
いる。そして該内部誘電体基板を、その無電極端面が外
部誘電体基板の長脚部端面近傍に位置し且つ内部誘電体
基板の外周電極が外部誘電体基板の切り込み面に接する
向きで外部誘電体基板の切り込みに嵌入固定することに
より、折り返しストリップ線路型誘電体共振器を構成す
る。前記の島状電極は、入出力端子接続用あるいは有極
帰還回路形成用などに使用する。また外部誘電体基板の
長脚部先端が、内部誘電体基板の長い誘電体片先端より
も突出するようにし、長脚部内側に延在露出する電極部
分を周波数トリミング電極とする構造もある。

【０００９】上記の島状電極の他に、折り返しストリッ
プ線路型誘電体共振器に入出力端子電極を設ける場合に
は、外部誘電体基板の長脚部端面（無電極端面）近傍の
外周面に、他の電極から分離独立した第２の島状電極を
形成すればよい。外側を金属ケースなどで覆う場合は、
第２の島状電極を形成する誘電体基板部分を０．１mm以
上突設させ、該島状電極面が金属ケースの外面とほぼ一
致するように構成するのが好ましい。

【００１０】本発明に係るストリップ線路型誘電体共振
器は、間に別体の結合用誘電体を介在させることによっ
て所望の段数の誘電体フィルタを構成するのに適してい
る。例えば、両側には島状電極を有する誘電体共振器を
用い、中間部分はそれらとほぼ同じ構造であるが島状電
極をもたない誘電体共振器を配置して構成する。各誘電
体共振器間には別体の結合用誘電体を介在させ接合一体
化する。島状電極は入出力端子の接続用として使用す
る。中間部分にも島状電極をもつ誘電体共振器を用いる
と、誘電体共振器の島状電極間を導体で接続することで
有極帰還回路を形成できる。また両端に位置する誘電体
共振器については、外部誘電体基板の第２の島状電極を
使用することもできる。

【００１１】

【作用】本発明において、誘電体基板の外周及び内部に
上記のような電極構造を設けると、恰もストリップ線路
を半分に折り曲げて構成したかのように見える。誘電体
基板の外周面の一端で、無電極部分（電極を形成してい
ない方）が開放側、電極を形成している方が短絡側とな
る。従って１／４波長ストリップ線路が折り返されるこ
とによりほぼ半分の長さになり、大幅に小形化される。
しかも内部誘電体基板を挿入することにより、マイクロ
ストリップ線路型ではなく、ストリップ線路型となるか
ら、効率が向上する。

【００１２】この折り返しストリップ線路型誘電体共振
器は、内部誘電体基板を構成している長い方の誘電体片
の接合面側に露出するように形成した独立した島状電極
は、入出力端子の接続用あるいは有極帰還回路形成のた
めの導体接続用として利用できる。これによって外部回
路との接続の自由度が高くなると共に、フィルタ特性に
有極をもたせることが可能となる。また外側誘電体基板
の長脚部内側に延在露出している電極部分は周波数トリ
ミング電極として利用できる。その電極部分を削ると共
振器長さが短くなったように見えるから、それによって
共振周波数を高周波側へずらすように調整できる。この
共振周波数の調整は、共振器単独の状態でも、フィルタ
として接合一体化した後の状態でも、実施可能である。

【００１３】しかも、この折り返しストリップ線路型誘
電体共振器は、従来のような平面的にではなく、立体的
に折り返す恰好となるため、複数の共振器を側面方向に
複数（間に結合用誘電体を介して）接合することにより
多段フィルタを構成する場合に、極めて小形化でき有利
である。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明に係る折り返しストリップ線
路型誘電体共振器の一実施例を示す説明図であり、組立
工程も含めて描いてある。この誘電体共振器は、一部に
切り込みを設けて全体をほぼＵ型とし且つその一方の脚
部を他方よりも長く成形した外部誘電体基板１０と、該
外部誘電体基板１０の切り込みに嵌入する内部誘電体基
板２０とを組み合わせた構造である。ここで外部誘電体
基板１０は、その両側面（Ｕ型を呈する面）及び長脚部
端面１２を除く外周部分に電極１４を形成したものであ
る。また内部誘電体基板２０は、長短２個の誘電体片２
１，２２を一端を揃え且つその近傍を除いて電極２４を
介して接合すると共に、長い方の誘電体片２１の接合面
近傍に独立した島状電極２５を形成し、該島状電極２５
と長い誘電体片２１の突出した端面２６と両誘電体片２
１，２２の両側面を除く外周部分に電極２８を形成した
構造である。そして、内部誘電体基板２０を、その無電
極端面２６が外部誘電体基板１０の長脚部端面１２近傍
に位置し、且つ内部誘電体基板２０の外周電極２８が外
部誘電体基板１０の切り込み面に接する向きに、内部誘
電体基板２０を外部誘電体基板１０の切り込みに挿入し
てガラス接着などにより固定する。ここでは、外部誘電
体基板１０の長脚部端面１２が内部誘電体基板２０の長
い誘電体片２１の先端よりも突出するようにしてあり、
その結果として生じる長脚部内側に延在露出する電極部
分１４ａを周波数トリミング電極として使用する。

【００１５】外部誘電体基板１０及び内部誘電体基板２
０は、例えばチタン酸バリウム系など、通常マイクロ波
用フィルタ等に使用しているマイクロ波用高誘電率材料
の焼結体である。各電極１４，２４，２５，２８の形成
は、導電性ペーストの塗布と焼付けによって行う。なお
図面を分かり易くするため、電極形成部には影線を施
し、無電極部分（誘電体の素地が露出している部分）に
は細かな点々を付して表している。

【００１６】このような折り返しストリップ線路型誘電
体共振器は、結果的には、恰も細長い棒状の誘電体の両
外側と内側にＷ状に電極を形成したストリップ線路型１
／４波長共振器を、更に半分に折り返したものと見なす
ことができ、誘電体材料を効果的に利用して小形化した
ものとなる。外部誘電体基板１０の長脚部内側に延在露
出する電極部分１４ａを周波数トリミング電極としてお
り、その部分を削ると共振器長さが短くなったように見
えるから、それによって共振周波数を高周波側へずらす
ように調整できる。この調整は、共振器組立後、更には
後述する誘電体フィルタ組立後でも行える。島状電極２
５は、入出力端子の接続用として、あるいは後述するよ
うに、フィルタを構成する場合に有極帰還回路を付加す
る場合の導体接続用として用いる。

【００１７】図２のＡ，Ｂは、このような折り返しスト
リップ線路型誘電体共振器に専用の入出力端子電極を設
ける場合を示している。それには図３のＡに示すよう
に、図１の基本構成において、長脚部端面（無電極面）
１２近傍の外周部分に、他の電極から分離独立した第２
の島状電極４０を形成する。あるいは図３のＢに示すよ
うに、入出力端子電極を形成する外部誘電体基板部分を
０．１mm程度以上突出させて、それに第２の島状電極４
２を設けてもよい。その他の構成は、図１に示すものと
同様であってよいから、対応する部分に同一符号を付
し、それらについての説明は省略する。入出力端子電極
を形成する面をやや突出させると、金属ケースを被せた
時に島状電極面を金属ケース外面とほぼ一致させること
ができ、そのような製品形態を採用した場合に、基板面
への実装が容易になる利点がある。

【００１８】上記の誘電体共振器は、先ずＵ型の外部誘
電体基板を成形して、その誘電体基板１枚ずつに電極を
形成し、別に作製した内部誘電体基板を挿入する方法で
製造してもよいが、実際には断面が上記共振器構造をな
している長尺構造体を予め製造し、それを所定の厚みを
有するように細断する方法が望ましい。この方法よっ
て、同一特性の多数の誘電体共振器を容易に量産でき
る。前記の長尺構造体は様々な方法で作製できる。例え
ば誘電体材料からなる断面Ｕ型の長尺ブロックを用意し
て（予め断面Ｕ型の長尺ブロックに成形し焼成するか、
長尺ブロック焼結体に切り込み溝加工を施すなど）、そ
の外周の所定の面、所定の位置に電極材を塗布して焼付
ける。また内部の長尺ブロックは、２枚の誘電体基板の
所定の位置に電極材を塗布して焼付け、それを貼り合わ
せる。そして内部の長尺ブロックを断面Ｕ型の長尺ブロ
ックに嵌め込み一体化する。

【００１９】図３は本発明に係る誘電体フィルタの一実
施例を示している。島状電極２５を有する誘電体共振器
５０（図１に示す構造の誘電体共振器）が両側に位置
し、中間部に島状電極の無い誘電体共振器５２が位置す
る。そして、それらの間に別の結合用誘電体５４を配置
して接合一体化する。結合用誘電体５４は、各誘電体共
振器とほぼ同じような外形を有する。両側の島状電極２
５にそれぞれ入出力端子５６を半田付けする。これによ
って４段の誘電体フィルタ５８が構成される。ここでは
結合用誘電体基板５４の外周面（３面）に電極を設けて
いるが、それらの電極は無くてもよい。フィルタ構成後
でも、誘電体共振器の長脚部内側に電極が延在露出した
ままであるため、それを利用して各誘電体共振器の共振
周波数の調整が可能である。

【００２０】図４は本発明の他の実施例を示しており、
いずれも４段の有極フィルタの例である。図４のＡで
は、図１に示した構造の誘電体共振器５０を４個並設
し、間に別体の結合用誘電体５４を介して接合一体化し
たものである。有極帰還回路用導体を兼ねる入出力端子
６０を用いて隣同士の島状電極２５間を接続している。
図４のＢに示す例は、両側に図２のＢに示す誘電体共振
器６２を使用し、中間部分に図１に示す誘電体共振器５
０を２個配置して、間に別体の結合用誘電体５４を介し
て接合一体化したものである。そして有極帰還回路用導
体６４を用いて隣同士の島状電極２５間を接続してい
る。第２の島状電極４２は入出力端子電極として使用す
る。

【００２１】図５は本発明の更に他の実施例を示してお
り、有極５段フィルタの例である。Ａにその構造を示
し、Ｂにそのフィルタ特性を示す。両側に、図１に示す
ものと同様の誘電体共振器５０を２個ずつ配置し、中央
に両島状電極の無い誘電体共振器５２を配置し、間に別
体の結合用誘電体５５を介し、更に最外部に外側誘電体
６５を設けて接合一体化した構造である。外側誘電体６
５は外側主表面と外周部に電極を有し、また外側主表面
に独立した入出力電極６９を備え、該入出力電極６９は
上面で外側の誘電体共振器５０の島状電極２５と導通す
る。この外側誘電体６５は遮蔽の機能を果たす。ここで
は両側からそれぞれ２番目の誘電体共振器５０の島状電
極２５間に有極帰還回路用導体６７を接続する。この構
成では、通過帯域の低域側に有極が生じる。

【００２２】図６も本発明の更に他の実施例を示してお
り、有極５段フィルタの例である。Ａにその構造を示
し、Ｂにそのフィルタ特性を示す。誘電体フィルタ本体
の部分は図５と同様である。但し、ここでは両側の誘電
体共振器５０と２番目の誘電体共振器５０の島状電極２
５間に有極帰還回路用導体６８を接続する。この構成と
すると、通過帯域の高域側に有極が生じる。なお、この
構成の場合は、錫メッキ銅線などによって有極帰還回路
用導体６８を形成してもよいが、間に位置する結合用誘
電体５５に有極帰還回路用の導体パターンを形成しても
よい。

【００２３】本発明において、結合用誘電体は、単純な
平板状の誘電体の他、誘電体の一部に開口部、切り込み
部を形成したものや、主表面に部分的に導体パターンを
形成した構造などでもよい。誘電体の板厚や空隙、導体
パターンなどによって、各誘電体共振器間の結合度を調
整できる。

【００２４】図７は、図３に示す誘電体フィルタ５８を
金属ケースに収容した状態である。ここで金属ケース
は、下ケース７０と上ケース７２の組み合わせからな
る。下ケース７０は、入出力端子５６の部分を除くよう
に切り欠いた形状とし、長穴７４を用いて誘電体フィル
タ５８の下面の電極に半田付け固定する。それに上ケー
ス７２を被せ、やはり長穴７６を用いて誘電体フィルタ
５８の上面の電極に半田付け固定する。アースタブ７８
及び入出力端子５６によってプリント基板などに実装す
る。また必要に応じて、内部に結合調整用の誘電体を充
填することも可能である。

【００２５】図４のＢに示すような入出力端子電極を有
する場合には、図８のような構造の金属ケースに収容す
る。この場合も下ケース８０と上ケース８２の組み合わ
せからなる。下ケース８０は、第２の島状電極４２の部
分を除くようにくり抜いた形状とする。入出力端子電極
となる第２の島状電極４２がやや突出しているため、下
ケース８０の下面とほぼ一致する。下ケース８０は誘電
体フィルタの外周電極に半田付けされ、それに上ケース
８２を被せて半田付け固定する。この構造の誘電体フィ
ルタは、プリント配線基板などに面実装可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上記のように、Ｕ型の誘電体基
板を用いてその外周に電極を形成し一端のみで短絡した
構造だから、結果的に１／４波長共振器導体が折り返さ
れてほぼ半分の長さになったことになり大幅に小形化で
き、外部誘電体基板の切り込みに内部誘電体基板を挿入
しているので、ストリップ線路型となるため効率も向上
する。しかも長脚部内側で露出している電極を利用し
て、容易に共振周波数の調整が行える。この折り返しス
トリップ線路は、従来のような平面的にではなく、立体
的に折り返すため、複数の共振器を用いて多段フィルタ
を構成する場合に、より一層小形化でき、実装する際に
占有面積を小さく出来るため、機器の小形化に有利であ
る。内部誘電体基板に形成した島状電極は、有極帰還回
路形成のための導体接続用として利用でき、所望の有極
フィルタ特性を発現させることができる。更にその島状
電極は入出力端子接続用としても利用でき、それによっ
て入出力構造の自由度が向上し、様々な取り付け端子構
造に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る誘電体共振器の一実施例を示す説
明図。

【図２】本発明の誘電体共振器の他の実施例を示す斜視
図。

【図３】本発明に係る誘電体フィルタの一例を示す斜視
図。

【図４】本発明に係る誘電体フィルタの他の例を示す斜
視図。

【図５】本発明の誘電体フィルタの他の構造例と特性例
を示す説明図。

【図６】本発明の誘電体フィルタの他の構造例と特性例
を示す説明図。

【図７】本発明の誘電体フィルタの金属ケースへの装着
状態を示す分解斜視図。

【図８】本発明の誘電体フィルタの金属ケースへの他の
装着状態を示す断面図。

【符号の説明】

１０ 外部誘電体基板 １２ 長脚部端面 １４ 電極 ２０ 内部誘電体基板 ２１ 誘電体片 ２２ 誘電体片 ２４ 電極 ２５ 島状電極 ２８ 電極

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一部に切り込みを設けて全体をほぼＵ型
   とし且つその一方の脚部を他方よりも長くした外部誘電
   体基板と、該外部誘電体基板の切り込みに嵌入する内部
   誘電体基板を組み合わせた構造であって、前記外部誘電
   体基板はその両側面及び長脚部端面を除く外周部分に電
   極を有し、内部誘電体基板は長短２個の誘電体片を一端
   を揃え且つその近傍を除いて電極を介して接合すると共
   に長い方の誘電体片の接合面近傍に独立して露出する島
   状電極を形成し、該島状電極と長い誘電体片の突出した
   端面と両誘電体片の両側面を除く外周部分に電極を形成
   した構造をなし、該内部誘電体基板を、その無電極端面
   が外部誘電体基板の長脚部端面近傍に位置し且つ内部誘
   電体基板の外周電極が外部誘電体基板の切り込み面に接
   する向きで外部誘電体基板の切り込みに嵌入固定した折
   り返しストリップ線路型誘電体共振器。
2. 【請求項２】 外部誘電体基板の長脚部先端が内部誘電
   体基板の長い誘電体片先端よりも突出するようにし、長
   脚部内側に延在露出する電極部分を周波数トリミング電
   極とした請求項１記載の折り返しストリップ線路型誘電
   体共振器。
3. 【請求項３】 外部誘電体基板の長脚部端面近傍の外周
   部分に、他の電極から分離独立した第２の島状電極を形
   成して入出力端子電極とする請求項１又は２記載の折り
   返しストリップ線路型誘電体共振器。
4. 【請求項４】 第２の島状電極を形成する外部誘電体基
   板部分を０．１mm以上突出させた請求項３記載の折り返
   しストリップ線路型誘電体共振器。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の誘電体共振器を両
   側に配置し、中間部分にそれらとほぼ同じ構造であって
   島状電極をもたない誘電体共振器を配置し、各誘電体共
   振器の間に別体の結合用誘電体を配置して接合一体化
   し、両端の誘電体共振器の島状電極に入出力端子を接続
   した折り返しストリップ線路型誘電体フィルタ。
6. 【請求項６】 請求項１又は２記載の誘電体共振器を多
   数並設し、それらの間に別体の結合用誘電体を配置して
   接合一体化し、両端の誘電体共振器の島状電極に入出力
   端子を接続すると共に中間部分の誘電体共振器の島状電
   極と入出力端子を導体で接続して有極帰還回路を形成し
   た折り返しストリップ線路型誘電体フィルタ。
7. 【請求項７】 請求項３又は４記載の誘電体共振器を両
   側に配置し、中間部分に請求項１又は２記載の誘電体共
   振器を配置し、各誘電体共振器の間に別体の結合用誘電
   体を配置して接合一体化し、誘電体共振器の島状電極間
   を導体で接続して有極帰還回路を形成した折り返しスト
   リップ線路型誘電体フィルタ。
8. 【請求項８】 中間部分に島状電極をもたない誘電体共
   振器を配置する請求項６又は７記載の折り返しストリッ
   プ線路型誘電体フィルタ。
9. 【請求項９】 外側誘電体共振器の更に外側に別体の外
   側誘電体を配置し、該外側誘電体は外側主表面と外周部
   に電極を有する請求項５、６、７又は８記載の折り返し
   ストリップ線路型誘電体フィルタ。