JPH0779217B2 - 高周波フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はマイクロ波帯等の高周波帯域で使用するフィル
タに関する。更に詳しく述べると、櫛形誘電体ブロック
を用いて容量部分を一体化した帯域通過フィルタに関す
るものである。

このフィルタは、例えばマイクロ波帯域の移動体通信や
衛星通信等で有用である。

［従来の技術］ 高周波帯域で使用する帯域通過フィルタとしては、λ/4
型同軸共振器を使用する誘電体フィルタ、ストリップラ
イン・フィルタ、LCフィルタなどがある。

λ/4型同軸共振器を用いるフィルタは、誘電体ブロック
に複数の共振子穴を並設して間を結合用穴で結合した一
体構造、あるいは単一の共振子穴を有する共振器を複数
個並べる構造がある。単体の共振器を利用する場合は、
誘電体基板を用いて形成した容量や個別のチップコンデ
ンサで互いに結合させたり、共振器の側面に窓を設けて
結合させる。

［発明が解決しようとする課題］ λ/4型同軸共振器を用いた誘電体フィルタでは、その高
さは実効比誘電率の平方根と周波数の積に反比例する。
このため誘電率の高い材料が要求されるが、ｋ（一定）
＝Q/f・εの関係が一般的であり、誘電率を上げるとＱ
が低下する。現在実用化されているε_ｒ＝91〜93程度の
材料を用いた場合には周波数900MHzで約9mmの高さが必
要となり、小型化には限度がある。

他方、ストリップライン・フィルタは小型化は可能であ
るがＱが悪い。またLCフィルタは多数の個別部品（チッ
プコンデンサやコイル）を用いるため、個々の部品の特
性のバラツキがフィルタ特性に直接影響し、調整工数が
多くなる。またいずれの場合でも選別した部品の取り付
け（半田付けや導電性接着剤による接続）の時に細心の
注意を払わなければ特性変化となって歩留りが低下す
る。つまり構成的には簡単であっても、実際には部品点
数が多く、組立工数や管理工数も多くなる欠点があり、
信頼性が低く低価格化しえなかった。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、容量部分を一体化でき、そのため容量のバラツキが
低減し、組立工数や調整工数が少なくて済み、小型化で
き安価で信頼性の高い高周波フィルタを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る高周波フィルタは、誘電体ブロックの相対
向する面の一方に複数本の溝を平行に設けて櫛形とし、
各溝の壁面及び底面に導体膜を形成すると共に、反対側
の面に共通のアース電極を設け、前記溝の導体膜間を第
１のコイルで接続し、各溝の導体膜とアースとの間を第
２のコイルで接続したものである。

入出力部分は、両端に位置する溝の導体膜と入出力端子
との間をコイルで接続したり、誘電体ブロックの両端部
に入出力電極を形成して入出力端子との間をコイルで接
続することで構成する。

［作用］ 誘電体ブロックの隣り合う溝の壁面導体膜間で対向容量
が生じる。また溝底部の導体膜とアース電極との間で接
地容量が形成され、第２のコイルでインダクタンスが生
じる。これらにより並列共振回路が構成される。この並
列共振回路は、前記各対向容量の相互接続点間でアース
との間にそれぞれ並列に挿入された状態となり、この４
端子LC回路網によって基本的な帯域通過フィルタ特性が
得られる。

また対向容量と並列に第１のコイルによるインダクタン
スが設けられるため、共振回路ができ、それによって高
域側通過阻止の減衰極を作る。この減衰極は前記インダ
クタンスと対向容量を適当な値に選定することによって
通過域に近いところに形成できるため、通過域が急峻に
なりフィルタ特性が改善される。

［実施例］ 第１図は本発明に係る高周波フィルタの一実施例を示す
斜視図である。マイクロ波用の高誘電率材料の焼結体か
らなる誘電体ブロック10は、直方体の一組の相対向する
面の一方（第１図では上面）に４本の溝12を平行に設け
たものであり、縦断面で見ると櫛形をなしている。そし
て各溝12の内面、即ち両壁面と底面に導体膜14を設け
る。誘電体ブロック10の他方の面（第１図では下面）に
は全面にアース電極16を形成を形成する。そして入出力
端子18と両端に位置する溝の導体膜との間、及び各溝の
導体膜間を第１のコイル20で接続し、更に各導体膜14と
アースとの間を第２のコイル22で接続する。

なお第１図において図面を分かり易くするため、導体膜
が無く誘電体の素地がそのまま露出している部分は細か
な点々によって表示し、導体膜（電極も含む）を形成し
た部分は影線を付して表してある。誘電体ブロック10
は、例えば粉体を所定の形状にプレス成形し焼成するこ
とで製造する。また導体膜は例えば銀ペーストの焼き付
け等により形成した極く薄い導電層であってよい。

第２図は容量の分布状態を示している。誘電体ブロック
10において、溝底部導体膜とアース電極16との間で接地
容量C₁,…,C₄が形成され、隣り合う溝の壁面導体膜間で
対向容量C₅,…,C₇が形成される。誘電体ブロックの幅を
一定としたとき、接地容量C₁,…,C₄は溝12の幅、アース
電極16と溝底部との距離で調整でき、対向容量C₅,…,C₇
は溝間の凸部の幅、溝深さで調整できる。L₁,…,L₄は第
２のコイル22によるインダクタンスを表し、L₅,…,L₉は
第１のコイル20のインダクタンスを表している。

等価回路を第３図に示す。接地容量C₁,…,C₄とインダク
タンスL₁,…,L₄とで４個の並列共振回路が構成される。
それらが対向容量C₅,…,C₇で結合することで帯域通過フ
ィルタ特性が発現する。また対向容量C₅,…,C₇とインダ
クタンスL₆,…,L₈の並列共振により通過阻止の減衰極が
できる。このようにして帯域通過フィルタ特性を呈する
高周波フィルタが得られる。

この高周波フィルタにより得られるフィルタ特性の一例
を第４図に示す。容量部分が一体型であるため、挿入損
失が小さくなり、また符号ａで示す部分で大きな減衰が
得られる。

本発明において、誘電体ブロックに形成する溝の形状
は、上記のようなＵ字型のみならず、断面角型や半円形
状などであってもよい。溝の幅や深さを変えることによ
って容量の調整を行うことができる。上記の実施例では
溝を４本設けているが、その形成個数は適宜変更しても
よい。

第５図は入出力端子構造の他の例を示している。誘電体
ブロック30の両端面に入出力電極32を設け、それにコイ
ル34を接続して入出力端子を引き出す。入出力電極32と
端部に位置している溝の壁面導体膜との間は容量結合し
ている。第６図にその部分の等価回路を示す。入出力の
結合容量をC₀で表し、コイル34のインダクタンスをL₀で
表す。

［発明の効果］ 本発明では上記のように、容量部分が全て誘電体ブロッ
ク内で一体化されているため、容量のバラツキを抑える
ことができる。各容量は寸法と素材の均一性のみに依存
するが、寸法関係は成形技術で解決でき、素材の均一性
は一体形であるため容量が個々の部分で異なることは殆
どない。このため微調整が必要ないほど均一化し再現性
が高い。本発明では部品点数が少ないことと相俟て組立
が容易となり、製造コストが低減し、信頼性が高く、小
型化できる。更に容量が立体的に形成されているため、
占有取付け面積が小さくなり基板実装密度が向上する。

また本発明は容量部分を一体化した構造であるため挿入
損失が少なく、高域側で大きな減衰量が得られるため、
全体としてフィルタ特性は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高周波フィルタの一実施例を示す
斜視図、第２図はその容量の分布状態の説明図、第３図
はフィルタの等価回路図、第４図はフィルタ特性例の説
明図、第５図は入出力端子構造の他の例を示す説明図、
第６図はその部分の等価回路図である。 10……誘電体ブロック、12……溝、14……導体膜、16…
…アース電極、18……入出力端子、20……第１のコイ
ル、22……第２のコイル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体ブロックの相対向する面の一方に複
   数本の溝を平行に設けて櫛形とし、各溝の壁面及び底面
   に導体膜を形成すると共に、反対側の面に共通のアース
   電極を設け、前記隣り合う各溝の導体膜間をそれぞれ第
   １のコイルで接続し、各溝の導体膜とアースとの間をそ
   れぞれ第２のコイルで接続し、両端に位置する溝の導体
   膜に入出力部を設けた高周波フィルタ。
2. 【請求項２】入出力部が、両端に位置する溝の導体膜と
   入出力端子との間をそれぞれコイルで接続した構造であ
   る請求項１記載のフィルタ。
3. 【請求項３】入出力部が、誘電体ブロックの両端に位置
   する溝の壁面導体膜と対向する両端面に入出力電極を形
   成してなるコンデンサ結合容量と、該入出力電極と入出
   力端子との間に接続したコイルからなる請求項１記載の
   フィルタ。