JPH09307390A - 集中定数型フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の誘電体フィルタの減衰特性の改善や高
調波減衰方法では、形状が大形化してしまい、コストも
アップする。 【解決手段】 直方体状の誘電体ブロック１の長手方向
に内面に導体膜を形成した両端開放の貫通孔２を複数個
設ける。この貫通孔２の列方向に平行するブロックの側
面に導体膜を形成してアース電極５とし、このアース電
極５と前記各貫通孔２の内面導体膜との間に夫々コイル
６を接続する。又、ブロック長手方向の両端面には前記
アース電極５から電気的に分離された入出力電極部３を
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、マイクロ波のよう
な高周波帯域で使用されるバンドパスフィルタの内、特
に通過帯域外の減衰特性の改善と高調波の減衰を図った
集中定数型フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクロ波用無線機器、携帯
電話、自動車電話、ＧＰＳ、無線ＬＡＮ、コードレス電
話等のような高周波帯域利用の通信機器に於いては、そ
の送信用フィルタや受信用フィルタとして小形で且つ損
失の少ない所謂Ｑの高い誘電体フィルタが広く使用され
ている。

【０００３】この種の誘電体フィルタは、図１１に示す
ように、直方体状の誘電体ブロック２１に複数個の共振
子用貫通孔２２を設け、これら共振子用貫通孔２２が開
口している一方の面を開放面とし、この開放面を除くブ
ロック外面と各共振子用貫通孔２２の内面に導体膜を形
成した一体型構造のものが従来公知であり、その外形
は、例えば縦７．９mm、横９．０mm、高さ３．０mmとい
った寸法である。

【０００４】係る誘電体フィルタは、各共振子用貫通孔
２２が夫々１個１個の共振素子に対応し、共振子用貫通
孔２２の深さＤの４倍の共振波長を有する、所謂λ／４
共振器による多段構成のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
となる。

【０００５】図１２はその等価回路であって、Ｃ1 、Ｃ
2 が入出力電極部２３と共振子用貫通孔２２の内面の導
体膜との間に形成される入出力容量、Ｃ3 が各共振子用
貫通孔２２の導体膜間に形成される結合容量、Ｋ1 、Ｋ
2 が各共振器が奏するＬＣ共振回路である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、係る１／４
λ共振器のＢＰＦでは、フィルタの寸法が共振周波数ｆ
0 や誘電率で決定されるが、小形にするため誘電率を上
げるとＱが劣化してフィルタ特性が劣化する等の問題が
有り、小形化は難しかった。又、図１３に示すように高
調波（特に３倍波ｆ3 ）が発生する。従来は、このＢＰ
Ｆに低域通過フイルタ（ＬＰＦ）を組み合わせて高調波
を減衰させていたが、ＢＰＦとＬＰＦの組み合わせでは
それだけ形状が大きくなり、小形化の観点から不利であ
るだけでなく、ＢＰＦの挿入損失やリターンロスを更に
悪化させる原因となっていた。

【０００７】又、ＢＰＦの減衰特性を改善する方法とし
ては、位相帰還回路による同軸型有極構造や結合パター
ンによる有極化方法等が有るが、有極構造については、
部品点数が増えて形状が大形化するし、コストもアップ
する。又、結合パターンについては、パターンの印刷精
度（印刷ずれ、位置ずれ、パターンの歪み、かすれ）に
よってフィルタ特性にバラ付きを生ずる等の問題があ
る。

【０００８】本発明の目的は、上記従来の問題点を解消
し、通過帯域外の減衰特性や高調波減衰特性を大幅に改
善した小形で安価な集中定数型フィルタを提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１に記載の
本発明では、直方体状の誘電体ブロック（１）の長手方
向上面から底面に向かって複数個の貫通孔（２）を並設
すると共に該貫通孔（２）の内面に導体膜を形成し、前
記貫通孔（２）の列方向に平行するブロックの側面に導
体膜を形成してアース電極（５）とすると共にブロック
長手方向の両端面に前記アース電極（５）から分離され
た島状の導体膜を形成してこの間の静電容量により入出
力電極部（３）と成し、前記各貫通孔（２）の内面導体
膜と前記アース電極（５）を夫々コイル（６）で接続し
た。

【００１０】又、請求項２に記載の本発明では、直方体
状の誘電体ブロック（１）の上面から底面に向かって１
個の貫通孔（２）を設け、該貫通孔（２）の内面に導体
膜を形成すると共に前記貫通孔（２）が開口していない
側面に導体膜を形成し、更に、その側面同士が対向する
形で前記誘電体ブロック（１）を一列に複数個連結し、
前記各誘電体ブロック（１）の連結面は導体膜に所定面
積の非メタライズ部分（７）を形成する。且つ前記貫通
孔（２）の列方向に平行する各ブロック側面の導体膜同
士を導通させてアース電極（５）とする共に各ブロック
を連結した長手方向の両端面に前記アース電極（５）か
ら分離された島状の導体膜を形成し、貫通孔内導体とこ
の島状導体間の静電容量により入出力電極部（３）と成
し、前記各貫通孔（２）の内面導体膜と前記アース電極
（５）を夫々コイル（６）で接続した。

【００１１】又、請求項３に記載の本発明では、対向す
る貫通孔（２）の中間部分に該貫通孔（２）と平行する
容量可変用貫通孔（４）を設けた。

【００１２】又、請求項４に記載の本発明では、対向す
る貫通孔（２）の間の誘電体ブロック（１）部分に狭搾
部（１２）を設けた。

【００１３】又、請求項５に記載の本発明では、複数個
の貫通孔（２）が開口する誘電体ブロック（１）の一方
の面に入出力端子部（８）及びアース部（９）が形成さ
れたフィルタ基板（１０）を載置し、該フィルタ基板
（１０）の入出力端子部（８）と前記誘電体ブロック
（１）の入出力電極部（３）同士及び前記フィルタ基板
（１０）のアース部（９）と前記誘電体ブロック（１）
のアース電極（５）同士を夫々導通させると共に前記各
貫通孔（２）の内面導体膜と前記フィルタ基板（１０）
のアース部（５）を夫々コイル（６）で接続し、前記誘
電体ブロック（１）及び前記コイル（６）を金属ケース
（１１）で覆うと共に該金属ケース（１１）と前記フィ
ルタ基板（１０）のアース部（９）を導通させた。

【００１４】更に、請求項６に記載の本発明では、複数
個の貫通孔（２）が開口する誘電体ブロック（１）の一
方の面に該誘電体ブロック（１）の入出力電極部（３）
と導通する入出力端子部（１３）とアース電極（５）と
導通するアース部（１４）を夫々形成すると共に、この
面と対向するもう一方の面の各貫通孔（２）の内面導体
膜と前記アース電極（５）を夫々コイル（６）で接続
し、前記誘電体ブロック（１）及び前記コイル（６）を
金属ケース（１１）で覆うと共に該金属ケース（１１）
と前記アース電極（５）を導通させた。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図１は本発明に係る集中定数型フィルタの
外観斜視図である。

【００１７】本図によれば、直方体状の誘電体ブロック
１には、長手方向上面から底面に向かって穿設された２
個の貫通孔２の内面に導体膜を形成すると共にこの貫通
孔２が開口する上下面を導体膜が形成されない開放面と
した共振素子が形成されている。尚、図中誘電体が露出
した非メタライズ部分には細かな点が付してある。

【００１８】又、上記貫通孔２に平行する両側面は導体
膜を形成して本集中定数型フィルタのアース電極５と
し、一方、ブロック長手方向の両端面は、その中央部分
に上記アース電極５と電気的に分離された島状の導体膜
を形成して入出力電極部３としている。そして、各貫通
孔２の内面に形成された導体膜とアース電極５との間に
コイル６が接続されて共振素子の２段構造によるバンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）が構成される。

【００１９】ところで、接続されるコイル６は、０．２
Φのような細い錫メッキ銅線を数ターン巻回した内径
０．６〜１．０Φ程度の極く小さいもので、そのリード
部が各導体膜表面に半田付けされている。

【００２０】図２はこのＢＰＦの等価回路図であって、
Ｃ1 、Ｃ2 は入出力電極部３と貫通孔２の内面導体膜と
の間に形成される入出力容量、Ｃ3 は各貫通孔２の内面
導体膜間に形成される結合容量、Ｃ4 、Ｃ5 は貫通孔２
の内面導体膜とアース電極５との間に形成される容量、
Ｌ1 、Ｌ2 は外付けされたコイル６のインダクタンスで
ある。このように、集中定数型フィルタの回路構成は図
１２に示した従来型の誘電体フィルタと同様であるが、
ＬＣ共振回路を構成するインダクタンスＬ1 、Ｌ2 が外
付けされたコイル６によるものである点が従来型と相違
する。

【００２１】従って、従来型の場合、所望する共振周波
数ｆ0 が貫通孔２の深さ、即ちフィルタの寸法によって
決定されるのに対し、本発明の場合はコイル６及び各容
量によって任意に設定できる構成であるため、フィルタ
寸法は従来型の縦７．９mm、横９．０mm、高さ３mmに対
し、縦２mm、横４mm、高さ２mm（実装したコイルの高さ
を含む）と極めて小さいものにすることができる。又、
使用されるコイル６が導線であって導電率が良いことか
ら、フィルタのＱも改善される。図９に示すフィルタ特
性によれば、特に低域側の減衰特性が改善されており、
しかも、従来型で発生した高調波（３倍波ｆ3 ）は完全
に除去されている。

【００２２】図３は本発明の集中定数型フィルタの別の
実施形態の構成を示す外観斜視図であって、図３(a) は
共振素子の２段構造、図３(b) は３段構造の場合であ
る。

【００２３】本実施形態では、直方体状の誘電体ブロッ
ク１の上面から底面に向かって１個の貫通孔２を設け、
前記実施形態と同様にして共振素子が形成されている。
係る誘電体ブロック１を所望の数連結させて１個の一体
型多段構造の集中定数型フィルタが構成される。

【００２４】この連結体の貫通孔２が開口する上下面が
導体膜の無い開放面とされ、貫通孔２と平行する両側面
は導体膜が形成されてアース電極５とすると共に、その
長手方向の両端面は、中央部分に上記アース電極５と電
気的に分離された島状の導体膜を形成し、貫通孔２内の
導体膜とこの島状導体間の静電容量により入出力電極部
３を形成している。又、各ブロックの結合部分を開放面
とするため、各連結面の中央部分に所定面積の非メタラ
イズ部７が設けられており、その両端に残された上記ア
ース電極５と導通する導体部分が互いに半田付けされて
各ブロックのアース電極５が全て導通されると共に各貫
通孔２の内面導体膜と各アース電極５との間に夫々コイ
ル６が接続されて一体型多段構造のＢＰＦが構成され
る。その等価回路は図２と同様である。

【００２５】又、誘電体ブロック１の連結面を開放面と
するには、図４に示すように連結される面同士、その中
央部を窪ませて空間を形成するようにしても良い。

【００２６】図５及び図６は各共振素子間の結合度を調
整する実施形態である。これも本発明の特徴とするとこ
ろである。

【００２７】図５は各貫通孔２の中間部分にこれと平行
する容量可変用貫通孔４を穿設した場合であって、容量
可変用貫通孔４は内面導体膜を形成してもしなくとも、
どちらでも良い。この容量可変用貫通孔４の径を調整す
ると各貫通孔２間の結合容量Ｃ3 が変化し、各共振素子
の結合度が調整できる。

【００２８】又、この容量可変用貫通孔４をコイル６の
アース側リードの引き出しに利用することで、コイル６
の実装も容易となる。例えば、引き出されたアース側リ
ードは本図に示すように後述するフィルタ基板１０のア
ース部９に接続される。

【００２９】本構成による図１０のフィルタ特性と既述
の図９のフィルタ特性を対比すると、低域側及び高域側
減衰特性が更に改善されていることが分かる。勿論、３
倍波も完全に除去されている。

【００３０】図６は対向する貫通孔２の間の誘電体ブロ
ック１部分の幅Ｗを狭くした場合であって、狭窄部１２
の幅Ｗを変えることで結合容量Ｃ3 の調整が可能とな
る。係る構成も減衰特性の改善に有効である。

【００３１】又、この狭窄部１２と上記容量可変用貫通
孔４を併合させた形としても、特性改善に効果的であ
る。

【００３２】図７は、本発明の別の特徴である集中定数
型フィルタのシールド処理の構成を示す図である。

【００３３】本構成は、上記集中定数型フィルタを一旦
フィルタ基板に搭載し、この集中定数型フィルタ全体を
金属ケース１１で覆うようにしたもので、その際、金属
ケース１１は集中定数型フィルタに接触しないように幾
分隙間を設けて配置され、その底部の爪１１a を後述す
るフィルタ基板１０のアース部９に半田付けすること
で、金属ケース１１を集中定数型フィルタのアース電極
５に導通させてある。

【００３４】ところで、このフィルタ基板１０には、銅
箔パターンによる入出力端子部８とアース部９が夫々電
気的に分離された形で形成されており、集中定数型フィ
ルタ実装に際しては、対応する入出力電極部３と入出力
端子部８、アース電極５とアース部９同士が夫々半田付
けされる。この場合、コイル６のアース側リードはフィ
ルタ基板１０のアース部９に接続される。尚、フィルタ
基板１０はガラエポ基板や誘電体基板が使用される。

【００３５】係るシールド処理によってフィルタの漏洩
電波が抑制され、外部環境に影響されない安定したフィ
ルタ特性を得ることができる。

【００３６】図８は、上記とは別のシールド処理構成を
示す図である。本構成では、コイル実装面の裏面に入出
力電極部３と導通する入出力端子部１３とアース電極５
と導通するアース部１４を夫々パターン形成し、この集
中定数型フィルタを金属ケース１１で覆うようにしたも
のである。その際、底部の爪１１a がアース電極５に直
接半田付けされ、これと導通させられる。この場合、コ
イル６のアース側リードは容量可変用貫通孔４より引き
出され、裏面のアース部１４に接続される。

【００３７】このように、誘電体ブロック１の裏面に実
装用の入出力端子部１３とアース部１４を直接形成すれ
ば、図７に示すシールド処理構成のようなフィルタ基板
１０は不要となる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項２に記載の本発明によれば、誘電体ブロックに設けた
貫通孔の内面導体膜とアース電極との間にコイルを接続
する構成としたので、フィルタの共振周波数が上記コイ
ルによって任意に設定できるようになり、従来のように
誘電体ブロックの寸法に拘束されないため、小形化が可
能となる。又、導線を巻回したコイルを用いることによ
ってＱが高くなり、特に低域側の減衰特性が改善される
と共に、従来の誘電体フィルタで問題となっていた高調
波が完全に除去ができる。しかも、これらの改善に特別
な部品を必要としないから安価である。

【００３９】又、請求項３及び請求項４に記載の本発明
によれば、対向する貫通孔の間に容量可変用貫通孔を設
けたり、或いは対向する貫通孔の間の誘電体ブロック部
分に狭窄部を設け、これら結合用貫通孔や狭窄部の寸法
を変えることで各共振素子間の結合度を調整するように
したので、フィルタの減衰特性がより一層改善されるよ
うになる。

【００４０】更に、請求項５及び請求項に６記載の本発
明によれば、集中定数型フィルタ全体を金属ケースで覆
い、漏洩電波をシールドする構成としたので、外部環境
に影響されない安定したフィルタ特性が得られるように
なる。特に、誘電体ブロック１の裏面に入出力端子部１
３とアース部１４を形成する構成であれば、実装の際の
フィルタ基板が不要となり、コスト削減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る集中定数型フィルタの斜視図であ
る。

【図２】図１の等価回路図である。

【図３】図１とは別の集中定数型フィルタの構造を示す
斜視図で、(a) は２段構成、(b) は３段構成の集中定数
型フィルタである。

【図４】図３とは別の集中定数型フィルタの構造を示す
斜視図である。

【図５】図４とは別の集中定数型フィルタの斜視図であ
る。

【図６】図５とは別の集中定数型フィルタの斜視図であ
る。

【図７】本発明の集中定数型フィルタのシールド処理の
構成を示す分解斜視図である。

【図８】集中定数型フィルタの図７とは別のシールド処
理の構成を示す分解斜視図である。

【図９】図１の集中定数型フィルタの減衰特性を示す図
である。

【図１０】図５の集中定数型フィルタの減衰特性を示す
図である。

【図１１】従来の誘電体フィルタの斜視図である。

【図１２】図１１の誘電体フィルタの等価回路図であ
る。

【図１３】図１１の誘電体フィルタの減衰特性を示す図
である。

【符号の説明】

１ 誘電体ブロック ２ 貫通孔 ３ 入出力電極部 ４ 容量可変用貫通孔 ５ アース電極 ６ コイル ７ 連結面の非メタライズ部分 ８、１３ 入出力端子部 ９、１４ アース部 １０ フィルタ基板 １１ 金属ケース １２ 狭窄部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 博明 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直方体状の誘電体ブロック（１）の長手
   方向上面から底面に向かって複数個の貫通孔（２）を並
   設すると共に該貫通孔（２）の内面に導体膜を形成し、 前記貫通孔（２）の列方向に平行するブロックの側面に
   導体膜を形成してアース電極（５）とすると共にブロッ
   ク長手方向の両端面に前記アース電極（５）から分離さ
   れた島状の導体膜を形成してこの間の静電容量により入
   出力電極部（３）と成し、 前記各貫通孔（２）の内面導体膜と前記アース電極
   （５）を夫々コイル（６）で接続して成る集中定数型フ
   ィルタ。
2. 【請求項２】 直方体状の誘電体ブロック（１）の上面
   から底面に向かって１個の貫通孔（２）を設け、該貫通
   孔（２）の内面に導体膜を形成すると共に前記貫通孔
   （２）が開口していない側面に導体膜を形成し、更に、
   その側面同士が対向する形で前記誘電体ブロック（１）
   を一列に複数個連結し、 前記各誘電体ブロック（１）の連結面は導体膜に所定面
   積の非メタライズ部分（７）を形成する。且つ前記貫通
   孔（２）の列方向に平行する各ブロック側面の導体膜同
   士を導通させてアース電極（５）とする共に各ブロック
   を連結した長手方向の両端面に前記アース電極（５）か
   ら分離された島状の導体膜を形成し、貫通孔内導体とこ
   の島状導体間の静電容量により入出力電極部（３）と成
   し、 前記各貫通孔（２）の内面導体膜と前記アース電極
   （５）を夫々コイル（６）で接続して成る集中定数型フ
   ィルタ。
3. 【請求項３】 対向する貫通孔（２）の中間部分に該貫
   通孔（２）と平行する容量可変用貫通孔（４）を設けて
   成る請求項１又は請求項２記載の集中定数型フィルタ。
4. 【請求項４】 対向する貫通孔（２）の間の誘電体ブロ
   ック（１）部分に狭搾部（１２）を設けて成る請求項１
   又は請求項２又は請求項３記載の集中定数型フィルタ。
5. 【請求項５】 複数個の貫通孔（２）が開口する誘電体
   ブロック（１）の一方の面に入出力端子部（８）及びア
   ース部（９）が形成されたフィルタ基板（１０）を載置
   し、 該フィルタ基板（１０）の入出力端子部（８）と前記誘
   電体ブロック（１）の入出力電極部（３）同士及び前記
   フィルタ基板（１０）のアース部（９）と前記誘電体ブ
   ロック（１）のアース電極（５）同士を夫々導通させる
   と共に前記各貫通孔（２）の内面導体膜と前記フィルタ
   基板（１０）のアース部（５）を夫々コイル（６）で接
   続し、 前記誘電体ブロック（１）及び前記コイル（６）を金属
   ケース（１１）で覆うと共に該金属ケース（１１）と前
   記フィルタ基板（１０）のアース部（９）を導通させて
   成る請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４記
   載の集中定数型フィルタ。
6. 【請求項６】 複数個の貫通孔（２）が開口する誘電体
   ブロック（１）の一方の面に該誘電体ブロック（１）の
   入出力電極部（３）と導通する入出力端子部（１３）と
   アース電極（５）と導通するアース部（１４）を夫々形
   成すると共に、この面と対向するもう一方の面の各貫通
   孔（２）の内面導体膜と前記アース電極（５）を夫々コ
   イル（６）で接続し、 前記誘電体ブロック（１）及び前記コイル（６）を金属
   ケース（１１）で覆うと共に該金属ケース（１１）と前
   記アース電極（５）を導通させて成る請求項１又は請求
   項２又は請求項３又は請求項４記載の集中定数型フィル
   タ。