JPH09205303A

JPH09205303A - 誘電体フィルタ

Info

Publication number: JPH09205303A
Application number: JP3138596A
Authority: JP
Inventors: Iwao Hamaaratsu; 巌浜荒津; Takeshi Mihono; 武志三保野; Toshimi Mori; 聡美森
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1997-08-05
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: JP3651097B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板による浮遊容量を排除し、小型・軽量の
誘電体フィルタを提供すること。【解決手段】誘電体フィルタ１００は、複数の誘電体
共振器１と回路構成部２からなり、前記回路構成部２を
フレキシブルプリント回路基板上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信等に用
いられる誘電体フィルタに関し、特に、基板による浮遊
容量の排除できる誘電体フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘電体フィルタの代表的なものを
図６に示す。一般に、移動体通信等に用いられる誘電体
フィルタは、小型・軽量であることが要求されるため、
ベース基板上に誘電体共振器を搭載し、回路形成部を同
じ基板上に形成している。

【０００３】図６において、ベース基板３は、ガラスエ
ポキシ等からなるプリント回路基板からなり、ベース基
板の裏面３Ｂには、ほぼ全面にアース導体５が形成され
ている。

【０００４】ベース基板３の表面３Ａの誘電体共振器１
が搭載される部分には、アース導体５’が形成されてお
り、スルーホール６を介して、ベース基板の裏面３Ｂに
形成されているアース導体５と電気的に接続されてい
る。

【０００５】また、誘電体共振器１の開放端面１Ａ側に
は、回路構成部２が形成されている。この回路構成部２
の回路構成要素は、コイルやコンデンサ１１、導体パタ
ーン１３、ランド１４等からなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、絶縁性の基板
に導体を形成すると、そこには何らかの浮遊容量が生じ
る。この様子を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す。図７
（ａ）に示すように、ランド又は導体パターン１８とア
ース導体５間には、浮遊容量Ｃｓ（以下、アース間の浮
遊容量と称す）、図７（ｂ）に示すように、ランド１４
間には、浮遊容量Ｃｓ（以下、ランド間の浮遊容量と称
す）が生じる。

【０００７】このような浮遊容量Ｃｓは、常に生じてい
るが、周波数の低い領域で使用されるものには、大きな
影響を与えない。しかしながら、周波数の高い領域で使
用される誘電体フィルタ等においては、重大な影響を及
ぼす。

【０００８】例えば、絶縁体を介してアースとの間に生
じる浮遊容量は、共振器と並列に接続されることとな
り、共振周波数をシフトさせる。簡単のために共振器を
１素子とした例で説明する。

【０００９】図８に、従来の誘電体フィルタの断面図
を、図９に、誘電体フィルタの等価回路図を示す。以
下、図８、図９に従って説明する。

【００１０】図８に示すように、ランド１４とアース導
体５の間に浮遊容量Ｃsが生ずる。この状態を等価回路
図で表現すると、図９（ｂ）のようになるが、図９
（ａ）に示すように、設計時には、浮遊容量Ｃsについ
ては考慮されないのが普通である。

【００１１】誘電体共振器の共振周波数は、（１）式の
ように表される。ｆ₀＝１／［２π（ＬＣ）^1/2］・・・・・・・（１）

【００１２】上記（１）式に、説明のための誘電体フィ
ルタのような浮遊容量Ｃｓが入ると、（２）式のように
表される。ｆ₀'＝１／［２π｛Ｌ（Ｃ＋Ｃs）｝^1/2］・・・・・・・（２）

【００１３】ここで、仮に、（２）式で生じた浮遊容量
Ｃｓを、Ｃｓ＝０.３ｐＦとし、比較的周波数の低い４
００ＭＨｚの場合と、周波数の高い１.５ＧＨｚの場合
について考える。誘電体共振器における４００ＭＨｚの
時の等価キャパシタンスは、Ｃ₄₀ _0MHz＝４０.０８ｐ
Ｆ、同じく、１.５ＧＨｚの時の等価キャパシタンス
は、Ｃ_1. _5GHz＝１１.３７ｐＦである。この時、等価イ
ンダクタンスは変化しないので、各々について共振周波
数を計算すると、表１のようになる。

【００１４】

【００１５】表１からわかるように、周波数が高くなる
ほど、浮遊容量の発生は誘電体フィルタの特性に大きな
影響を及ぼすこととなる。

【００１６】ここでは、簡単のため、誘電体共振器の共
振周波数を例に挙げて説明したが、他の部分に加わる浮
遊容量は、各回路構成要素の素子値を変化させ、誘電体
フィルタとして設計値と実測値にずれを発生させる原因
となる。

【００１７】従って、本発明の課題は、浮遊容量を排除
して、設計値と実測値に差を生ずることなく、浮遊容量
による損失特性の劣化を防止できる誘電体フィルタを提
供することにある。

【００１８】又、一層の小型・軽量化を要求される本技
術分野において、誘電体フィルタの小型・軽量化を図る
ことを課題としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明では、大きく分け
て２つの方法によって上記の課題を解決することを考え
た。一つは、各回路構成要素とアース間の浮遊容量を排
除するため、回路構成部が形成された基板の裏面にアー
ス導体を形成せず、極力アース電極との接続を無くすこ
と。他の一つは、ランド間の浮遊容量を排除するため、
回路構成部を形成する基板を極力薄くすることである。

【００２０】図７（ｂ）からわるように、ランド間の浮
遊容量Ｃｓは、ある程度、限度はあるものの、基板が厚
くなるに従って大きくなるためである。

【００２１】又、本技術分野においては、小型・軽量で
あることが強く要求されるため、これについても考慮し
た課題解決手段として、具体的には次のような手段を用
いた。

【００２２】即ち、本発明は、複数の誘電体共振器と回
路構成部からなる誘電体フィルタにおいて、前記誘電体
共振器がベース基板上に搭載され、前記回路構成部がフ
レキシブルプリント回路基板上に形成され、前記ベース
基板と前記フレキシブルプリント回路基板とは、誘電体
フィルタの入出力端子及びアース端子のみで電気的に接
続することを特徴とする誘電体フィルタである。

【００２３】又、本発明は、前記の誘電体フィルタであ
って、前記誘電体共振器と直列に接続されるコンデンサ
を接合用部材を介して直接誘電体共振器に取り付けたこ
とを特徴とする誘電体フィルタである。

【００２４】更に、本発明は、前記二つの誘電体フィル
タの何れかであって、前記誘電体共振器と前記回路基板
との接続が前記回路基板の裏面で行われ、かつ前記回路
基板が折り曲げられて用いられることを特徴とする誘電
体フィルタである。

【００２５】本発明は、前記誘電体フィルタは回路基板
の一部に切り欠きを有することもその特徴とする誘電体
フィルタである。

【００２６】本発明は、より小型・軽量化を意識した解
決手段として、複数の誘電体共振器と回路構成部からな
る誘電体フィルタにおいて、前記誘電体共振器がフレキ
シブルプリント回路基板からなるベース基板上に搭載さ
れ、かつ回路構成部が前記ベース基板上に形成され、前
記ベース基板が折り曲げられて用いられることを特徴と
する誘電体フィルタである。

【００２７】本発明は、基板をベース基板のみとした誘
電体フィルタにおいても、前記誘電体共振器と直列に接
続されるコンデンサを接合用部材を介して直接誘電体共
振器に取り付けることを特徴とする誘電体フィルタであ
る。

【００２８】本発明は、前記誘電体共振器が前記ベース
基板の表面に搭載され、前記回路構成部が前記ベース基
板の裏面に形成されることをもう一つの特徴とした誘電
体フィルタである。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の大きな特徴の一つは、フ
レキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣと称す）を
用い、該ＦＰＣ上に回路構成部を形成したことにある。
又、本発明の実施の形態の一つは、裏面にアース導体を
形成しないＦＰＣ上に回路構成部を形成し、誘電体共振
器を搭載したベース基板と必要箇所でのみ接続して誘電
体フィルタを構成するものである。

【００３０】本実施の形態のバリエーションとして、誘
電体共振器と直列に接続されるコンデンサを接合部材を
介して、直接、誘電体共振器に取り付けたり、前記回路
構成部の形成されたＦＰＣを折り曲げて用いることもで
きる。

【００３１】もう一つの実施の形態は、ベース基板をＦ
ＰＣにするものである。前記ＦＰＣを用いたベース基板
上には、誘電体共振器が搭載され、回路構成部も形成さ
れる。回路構成部の裏面にアース導体が形成されないの
は、前述した実施の形態と同様である。この時、誘電体
共振器の搭載される面と回路構成部が形成される面を異
なる面とする実施の形態もある。

【００３２】（実施例１）本発明の第１の実施例の誘電
体フィルタを図１に示す。誘電体共振器１と回路構成部
２は、ベース基板３上に搭載され、金属ケース１０に覆
われて誘電体フィルタ１００を構成している。

【００３３】誘電体共振器１は、貫通孔１Ｂを有し、開
放端面１Ａを除いて、孔の内面を含む全表面が導体で被
われたＴｉＯ₂-ＢａＯ系の誘電体材料のブロックからな
り、これが複数個搭載されている。

【００３４】前記誘電体共振器１には、接続端子９が開
放端面１Ａ側から貫通孔１Ｂに挿入され、内部導体８と
電気的・機械的に接続されている。ベース基板３は、ガ
ラスエポキシ等の材料からなる。ベース基板３の裏面３
Ｂは、誘電体フィルタの入出力電極の周囲の領域等所定
の場所を除いて、全面にアース導体５が形成されてい
る。ベース基板３の表面３Ａは、誘電体共振器１が搭載
される部分にアース導体５’が形成されており、スルー
ホール６を介して裏面３Ｂに形成されたアース導体５と
導通している。

【００３５】誘電体共振器１は、ベース基板３に搭載さ
れ、外部導体７とアース導体５’が半田等によって電気
的・機械的に接続される。

【００３６】回路構成部２は、ポリイミド等のフレキシ
ブルプリント基板からなる回路基板４上に形成されてお
り、誘電体共振器１とは接続端子９を介して接続され、
ベース基板３とは入出力電極でのみ電気的に接続されて
いる。ベース基板３との接続は、構成する回路によって
異なる。

【００３７】又、回路構成部２は、コンデンサ１１、コ
イル、導体パターン１３、ランド１４から構成されてい
る。なお、ここでは、コイルやコンデンサはディスクリ
ートのものを用いたが、導体パターンで形成されたもの
でも差し支えない。

【００３８】回路基板４は、入出力端子１５，１５’で
固定され、ベース基板３から若干浮いており、間に空気
層を挟んだ形で搭載されているため、アース間との浮遊
容量は、無視できる程度に小さくなる。又、回路基板４
が十分薄いため、ランド間の浮遊容量も小さく押さえる
ことができる。

【００３９】（実施例２）本発明の第２の実施例の誘電
体フィルタを図２に示す。金属ケースで被われている点
は第１の実施例と同様であるので、以下に示す実施例で
は、金属ケースは省略して示すこととする。第２の実施
例は、誘電体共振器と直列に接続されるコンデンサを含
む例である。

【００４０】直列接続されるコンデンサは、減衰極を形
成するために接続され、容量の変動が、誘電体フィルタ
としての特性に及ぼす影響の大きい部分である。

【００４１】これは、二つの理由があり、一つは、容量
の変動に対して減衰極が形成される周波数が敏感にシフ
トするということであり、容量の変動が同じ値であった
場合、結合に用いられるコンデンサが及ぼす周波数シフ
ト量（この場合、通過域の周波数を変動させる）に比
べ、誘電体共振器に直列接続されるコンデンサが及ぼす
周波数シフト量（この場合、減衰極の周波数を変動させ
る）の方が大きくなる。

【００４２】もう一つは、一般的に、減衰量を大きくと
るような規格があった場合、規格で要求される周波数の
許容幅は、非常に狭く規定されていることである。

【００４３】このため、わずかな周波数シフトも規格割
れの原因となり、与える影響が大きくなる。従って、誘
電体共振器と直列接続されるコンデンサ部分では、極力
容量の変動要因を排除することが望まれる。

【００４４】本実施例では、アース間の浮遊容量とラン
ド間の浮遊容量のいずれもを無くすため、特に敏感な直
列接続のコンデンサ１１’を接続端子９を介して、ベ
ース基板３に搭載することなく、直接、誘電体共振器１
の内部導体８に接続した。

【００４５】誘電体共振器と直列接続するコンデンサ１
１’の接続が、ベース基板３を介さないため、アース間
はもちろんのこと、ランド間の浮遊容量も生じない。即
ち、容量の変動がすべて排除されることになる。

【００４６】本実施例では、接続端子を介して誘電体共
振器とコンデンサを接続したが、誘電体共振器の内部導
体８を開放端面１Ａ上まで延長し、接合用部材としては
端子を用いずに、半田等のみで誘電体共振器の内部導体
８と接続するよう開放端面１Ａ上にコンデンサを直接貼
り付ける方法等を採っても、同様の効果が得られる。

【００４７】回路構成部２は、回路基板４上に形成さ
れ、回路基板４の一部はＬ字型に折り曲げられている。
誘電体共振器１に直列接続されたコンデンサ１１’は、
共振器と接続したのと反対側の電極が回路基板４の裏面
に形成されたランドと接続され、スルーホール６’を介
して表面に形成された他の回路部分と接続される。

【００４８】又、本実施例では、伝送線路とアース間に
コンデンサが接続されている例についても示している。
本実施例では、コンデンサとしたが、回路構成要素とし
て何が来るかは、どのような回路を組むかによって、適
宜決定される。もちろん、ディスクリートの素子ばかり
でなく、パターンＬやパターンＣでも良く、単独に用い
るのみならず、ＬＣの並列共振回路等を接続しても良
い。

【００４９】このように、伝送線路とアース間に何らか
の回路構成要素が接続される場合、ベース基板と回路基
板は、入出力端子の他にアース端子とも電気的に接続さ
れることになる。即ち、ベース基板３と回路基板４は、
入出力端子１５，１５’及びコンデンサ１１’とアース
導体５を接続するために、スルーホール６’を介してア
ース端子１７，１７’で電気的に接続される。又、アー
ス端子１７とアース導体５は接続される。

【００５０】（実施例３）本発明の第３の実施例の誘電
体フィルタを図３に示す。本実施例では、ＦＰＣからな
る回路基板４が折り重ねられて用いられているものにつ
いて示す。こうすることによって、回路基板の占める実
装面積の割合が少なくなり、誘電体フィルタの小型化を
達成できる。

【００５１】このような目的のために、回路基板を誘電
体共振器の開放端面と対向させて設置する方法も採られ
てきたが、誘電体共振器の小型化に伴い、対向する面積
だけで回路構成要素を全て搭載することは困難になって
いる。

【００５２】回路構成要素を搭載する面積を大きく採る
ことができ、かつ回路基板自体の実装面積を小さくする
ことができるのは、従来にない構成である。

【００５３】本実施例では、回路基板４に切り欠き１６
を設け、巻き径の大きなコイル１２を搭載した際、他の
回路構成要素とぶつかることなく、更に、実装後にフィ
ルタ特性の調整をコイルの巻き線間隔で調整することが
可能なようにしてある。

【００５４】なお、折り重ねることで回路構成要素同士
がぶつかったり、接続すべきでない導体パターンと接す
るのを防止するには、回路基板４の設計時に接触する可
能性のある場所を避けて導体パターンやランドを形成す
るほかに、間に絶縁シートを挟む等の方法を採ることも
可能である。

【００５５】（実施例４）本発明の第４の実施例の誘電
体フィルタを図４に示す。本実施例では、回路基板４を
別に設けずに、ベース基板３に誘電体共振器１と回路構
成部２を搭載したものである。更に、本実施例におい
て、誘電体共振器１は、ＦＰＣから成るベース基板３の
表面３Ａ上に、回路構成部２は裏面３Ｂに搭載する形態
について示している。

【００５６】本方法によれば、回路構成部２を折り曲げ
た際に回路構成要素の実装面が折り曲げた内側に来るの
で、回路構成要素と金属ケース（図示せず）と接触する
のを絶縁シート等を用いずに防止できる。この様子を示
したのが図５である。本方法は、導体パターンを長く引
き回したくない時等に有効である。

【００５７】ＦＰＣを用いた構成の場合、形状に自由度
のある反面、ＦＰＣを所望の形状に保つのが困難である
ことがあるが、これについては、他と独立して電気的に
接続しないランドを設けて半田付けしたり、引っかけ部
分を設けてベース基板や金属ケースに固定する等の方法
等を採ることができる。

【００５８】なお、すべての実施例を通じて、一つのブ
ロックに一つの貫通孔が形成され、誘電体共振器を構成
しているものを複数用いたが、一つのブロックに複数の
貫通孔が形成された誘電体共振器を複数個構成している
ものを用いてもよく、孔が非貫通孔であるものでもよ
い。

【００５９】

【発明の効果】以上、説明してきたように、ＦＰＣを用
いることによって、アース間、ランド間の浮遊容量を低
減し、形状の自由度を生かして小型化を実現できる。
又、それに加えて、回路構成要素の取り付け方法を組み
合わせることによって、一層の特性向上を図ることが可
能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の誘電体フィルタを示す
図。図１（ａ）は平面図。図１（ｂ）は、図１（ａ）の
Ａ−Ａ’断面図

【図２】本発明の第２の実施例の誘電体フィルタを示す
図。図２（ａ）は平面図。図２（ｂ）は、図２（ａ）の
Ａ−Ａ’断面図。

【図３】本発明の第３の実施例の誘電体フィルタを示す
図。図３（ａ）は平面図。図３（ｂ）は、図３（ａ）の
Ａ−Ａ’断面図。

【図４】本発明の第４の実施例の誘電体フィルタを示す
図。図４（ａ）は平面図。図４（ｂ）は、図４（ａ）の
Ａ−Ａ’断面図。

【図５】本発明にの誘電体フィルタの回路構成部をベー
ス基板の表面上に形成した場合の実装例を示す図。

【図６】従来の誘電体フィルタを示す図。図６（ａ）は
平面図。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図。

【図７】従来の誘電体フィルタの浮遊容量の説明図。図
７（ａ）は、アース間の浮遊容量の説明図。図７（ｂ）
は、ランド間の浮遊容量の説明図。

【図８】従来の誘電体フィルタの断面図。

【図９】誘電体フィルタの等価回路図。図９（ａ）は、
設計時に想定する等価回路図。図９（ｂ）は、基板によ
って生じる浮遊容量を考慮した等価回路図。

【符号の説明】

１誘電体共振器１Ａ開放端面１Ｂ貫通孔２回路構成部３ベース基板３Ａ（ベース基板の）表面３Ｂ（ベース基板の）裏面４回路基板５，５' アース導体６，６' スルーホール７外部導体８内部導体９接続端子１０金属ケース１１コンデンサ１１' （誘電体共振器と直列接続する）コンデンサ１１” （伝送線路とアース間に接続される）コンデ
ンサ１２コイル１３導体パターン１４ランド１５，１５' 入出力端子１６（回路構成部に設けられた）切り欠き１７，１７’ アース端子１８ランド又は導体パターンＣｓ浮遊容量１００誘電体フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の誘電体共振器と回路構成部からな
る誘電体フィルタにおいて、前記誘電体共振器がベース
基板上に搭載され、前記回路構成部がフレキシブルプリ
ント回路基板上に形成され、前記ベース基板と前記フレ
キシブルプリント回路基板とは、誘電体フィルタの入出
力端子及びアース端子のみで電気的に接続することを特
徴とする誘電体フィルタ。
【請求項２】前記誘電体共振器と直列に接続されるコ
ンデンサを接合用部材を介して直接誘電体共振器に取り
付けたことを特徴とする請求項１記載の誘電体フィル
タ。
【請求項３】前記誘電体共振器と前記回路基板との接
続が前記回路基板の裏面で行われ、かつ前記回路基板が
折り曲げられて用いられることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の誘電体フィルタ。
【請求項４】前記回路基板の一部に切り欠きを有する
ことを特徴とする請求項３記載の誘電体フィルタ。
【請求項５】複数の誘電体共振器と回路構成部からな
る誘電体フィルタにおいて、前記誘電体共振器がフレキ
シブルプリント回路基板からなるベース基板上に搭載さ
れ、かつ回路構成部が前記ベース基板上に形成され、前
記ベース基板が折り曲げられて用いられることを特徴と
する誘電体フィルタ。
【請求項６】前記誘電体共振器と直列に接続されるコ
ンデンサを接合用部材を介して直接、誘電体共振器に取
り付けたことを特徴とする請求項５記載の誘電体フィル
タ。
【請求項７】前記誘電体共振器が前記ベース基板の表
面に搭載され、前記回路構成部が前記ベース基板の裏面
に形成されることを特徴とする請求項５または６記載の
誘電体フィルタ。