JPH1188005A - 誘電体フィルタ及びそれを有する電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の誘電体フィルタでは、入力コネクタ３
４ａから入力された信号は、入力側の結合ループ４０ａ
に伝送されるが、結合ループには、所望の信号と共振す
る機能は、備えていない。よって、結合ループでは所望
の信号と充分な磁界結合を得ることが出来ず、信号を効
率よく伝搬できないという問題がある。 【解決手段】 一個の誘電体共振器を有し、入力端子２
及び出力端子３の少なくとも一方にヘリカル共振器５を
接続し、該ヘリカル共振器と前記誘電体共振器６とを磁
界結合させたことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルラ基地局用の
送信信号・受信信号切換器（Duplexer) などの電子機器
に使用して好適な誘電体フィルタ、並びにその誘電体フ
ィルタを用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘電体フィルタ３１は、図６、図
７に示すように、金属ケース本体３２内の底壁上に、セ
ラミック製からなり、円柱状である誘電体共振器３３を
固定するとともに、該金属ケース本体３２の開口に電磁
界エネルギーを閉じ込めるためのケース蓋３２ａを配設
して構成されている。

【０００３】また、上記金属ケース本体３２の例えば左
側壁には入力コネクタ３４ａが取付け板３２ｂをビスで
固定することによって取付けられている。また、右側壁
には、出力コネクタ３４ｂが取付け板３２ｃをビスで固
定することによって取付けられている。さらに、上記
入、出力コネクタ３４ａ、３４ｂの中心導体３５ａ、３
５ｂの先端部は、上記左、右側壁を貫通して金属ケース
本体３２内に突出して構成されている。

【０００４】そして、上記各中心導体３５ａ、３５ｂの
先端部には、コイル状に形成された入力側と出力側の結
合ループ４０ａ、４０ｂの一端が半田付け接続されてお
り、該結合ループ４０ａ、４０ｂの他端は、金属ケース
本体３２の内周壁に半田付け接続されている。これによ
り上記結合ループ４０ａ、４０ｂを介して誘電体共振器
３３と磁界結合させるよう構成されている。

【０００５】また、従来の誘電体フィルタでは、図示し
ていないが略直線状のプローブの一端を、前記中心導体
３５ａ、３５ｂの先端部に接続し、他端を金属ケース本
体３２の内周壁に沿って配設して誘電体共振器３３と磁
界結合させているものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘電体フィルタ３１では、入力側の入力コネクタ３４ａ
から入力された信号は、入力側の結合ループ４０ａやプ
ローブ（図示せず）に伝送されるが、入力された信号は
微弱であり、結合ループ４０ａやプローブで発生する磁
気エネルギーは大きくない。従って、結合ループ４０ａ
やプローブと誘電体共振器３３間で充分な磁界結合を得
ることが出来ず、所望の信号を効率よく伝搬出来ないと
いう問題がある。また、出力側の出力コネクタ３４ｂに
出力された信号も同様に、誘電体共振器３３と出力側の
結合ループ４０ｂやプローブとの間では、所望な信号と
充分な磁界結合を得ることが出来ないという問題があ
る。

【０００７】また、従来の誘電体フィルタ３１では、電
気的な特性を調整する場合には、入力側の結合ループ４
０ａと出力側の結合ループ４０ｂとのコイルピッチを調
整するのであるが、このコイルピッチの調整では、調整
できる範囲が狭く、さらに細かな調整が出来ないととも
に、手間がかかるいう問題がある。また、このような誘
電体フィルタ３１を電子機器に適用した場合は、所定の
安定した電気的な特性が得られず、不良品が発生すると
いう問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、誘電体フィルタの結合特性を向上させること
のできる誘電体フィルタと、その誘電体フィルタを用い
た電子機器を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の誘電体フィルタ
は、一個の誘電体共振器を有し、入力端子及び出力端子
の少なくとも一方にヘリカル共振器を接続し、該ヘリカ
ル共振器と前記誘電体共振器とを磁界結合させたもので
ある。本発明によれば、所望の信号がヘリカル共振器に
て共振され、この共振によって発生する磁界を介して入
力端子又は出力端子と誘電体共振器とが磁界結合されて
いるので、誘電体共振器と入力端子又は出力端子とは充
分な結合が確保できる。従って、損失が少なく、選択性
が優れた誘電体フィルタが実現できる。

【００１０】また、本発明の誘電体フィルタは、入力端
子と出力端子との間に複数の誘電体共振器を並設し、前
記入力端子及び出力端子の少なくとも一方にヘリカル共
振器を接続し、該ヘリカル共振器と隣接する誘電体共振
器とを磁界結合させたものである。本発明によれば、所
望の信号がヘリカル共振器にて共振され、この共振によ
って発生する磁界を介して入力端子又は出力端子と隣接
する誘電体共振器とが磁界結合されているので、誘電体
共振器と入力端子又は出力端子とは充分な結合が確保で
きる。従って、損失が少なく、多段型で選択性が優れた
誘電体フィルタが実現できる。

【００１１】また、本発明は、電子機器にこれら誘電体
フィルタを用いたものである。本発明によれば、入力端
子又は出力端子と誘電体共振器ととの間に充分な結合を
有する誘電体フィルタを用いているので、損失が少な
く、選択性が優れた電子機器が実現できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の誘電体フィルタの第一の
実施の形態を説明する。図１、図２、図３に示すように
誘電体フィルタの枠体１は、アルミニウム（Ａｌ）など
の導電材料などから成り、四方を囲む側壁１ａ、１ｂを
有し、枠体１の内部には、長手方向の側壁１ａから内方
に延びた２組の対向する仕切壁１ｃ、１ｃが設けられ、
仕切壁１ｃ、１ｃによって、枠体１の内部は第一、第二
及び第三の区画室１ｊ、１ｋ、１ｍに区分けされる。対
向する１組の仕切壁１ｃ、１ｃの間には、窓部１ｉが設
けられている。

【００１３】側壁１ａの一方（図２の手前側）には、下
端面から上方に向かって形成された複数個（例えば６
個）の溝１ｄと、複数個（例えば２個）のネジ孔１ｅが
形成されている。溝１ｄは、第一、第二及び第三の区画
室１ｊ、１ｋ、１ｍを形成する側壁１ａに２個づつ設け
られている。ネジ孔１ｅは、枠体１の左右に位置する第
一、第三の区画室１ｊ、１ｍの側壁１ａにそれぞれ設け
られている。短手方向の側壁１ｂのほぼ中央部には、貫
通する孔１ｆと、該孔１ｆの両側に設けられた複数個
（例えば２個）のネジ孔（図示せず）とが形成されてい
る。側壁１ａ、１ｂの上端面１ｈには、側壁１ａ、１ｂ
を貫通する複数個（例えば１２個）のネジ孔１ｇが設け
られている。

【００１４】入力コネクタ２と出力コネクタ３とは、中
心部に中心導体２ａ、３ａを備え、中央部分には、鍔状
の取付板２ｂ、３ｂを備えている。そして、入力コネク
タ２と出力コネクタ３とは、中心導体２ａ、３ａが側壁
１ｂの孔１ｆに挿通されるとともに、コネクタ２、３の
一部が側壁１ｂから外方に突出するように、側壁１ｂに
ネジ１５などで固定されている。この固定された状態で
は、中心導体２ａ、３ａは、枠体１の内方に突出するよ
うに配置されている。

【００１５】鋼板に銀メッキを被着した底板４は、厚さ
が約１ｍｍの長方形の平板からなる。また、底板４の周
縁には、側壁１ａ、１ｂに設けられたネジ孔１ｇに対応
する位置に複数個（例えば１２個）の孔（図示せず）が
形成されている。底板４は、枠体１の下面を塞ぐように
配置して、ネジ（図示せず）によって、枠体１の下面に
固着されて、底板４と枠体１とで箱体を構成し、この状
態では、底板４は、箱体の底壁を構成する。なお、底板
４は、枠体１と別部材として構成したが、これに限定さ
れず、底板４と枠体１とをダイカスト成形加工などで一
体化して、有底の箱体としても良いことは勿論である。

【００１６】枠体１の第一、第三の区画室１ｊ、１ｍに
配設したヘリカル共振器５は、螺旋状に設けられたコイ
ル部５ａを備えている。コイル部５ａの螺旋の全長は、
共振する所望の信号の波長：λに対してλ／４の長さよ
りも僅かに短く形成されている。ヘリカル共振器５のコ
イル部５ａは、枠体１の短手方向の側壁１ｂに略平行に
配置され、コイル部５ａの中間部は、入力・出力コネク
タ２、３の中心導体２ａ、３ａと半田（図示せず）など
によって、いわゆるタップ接続がされている。このタッ
プ接続はインピーダンスを合わせるために行っている。

【００１７】コイル部５ａの一端５ｂは、一方の側壁１
ａの内壁に半田（図示せず）などによって接地接続され
ており、他端５ｃは、開放された開放端を形成してい
る。この開放端を構成する他端５ｃの近傍であって、他
端５ｃと対向する位置に、他方の側壁１ａのネジ孔１ｅ
が配置されている。このネジ孔１ｅには、ナット１３を
介して容量値調整ネジ１２がねじ込まれており、容量値
調整ネジ１２の先端と他端５ｃとでコンデンサを形成し
ている。そして、この容量値調整ネジ１２のねじ込み量
を調整することによって、容量値調整ネジ１２の先端と
他端５ｃとの間の距離が可変され、この距離の可変によ
って、ここで形成されるコンデンサの容量値を変化させ
ることができる。即ちヘリカル共振器５は、コイル部５
ａと該コイル部５ａの開放端を構成する他端５ｃの近傍
に形成される容量値が可変できるコンデンサ部とから成
る。

【００１８】また、ＢaＯ−ＴｉＯ２-Ｎｄ２Ｏ３系（比
誘電率：εｒ＝９０）などの誘電体材料から成るセラミ
ック製の誘電体共振器６は、円柱状であって上面６ａ
と、下面６ｂと、上面６ａと下面６ｂとに挟まれた柱状
部６ｃとから成り、上面６ａと下面６ｂとには、導電体
ペーストを塗布して焼き付けるか、無電解メッキなどの
方法で形成された導電体７が形成されている。また、誘
電体共振器６の高さ寸法Ｌ１は、枠体１の側壁１ａ、１
ｂの高さ寸法Ｌ２よりも高い寸法（Ｌ１＞Ｌ２：図３参
照）に形成されている。

【００１９】また、この誘電体共振器６は、底板４に、
誘電体共振器６の下面６ｂに形成された導電体７を半田
付けなどによって固着されている。このとき誘電体共振
器６の上面６ａは、枠体１の側壁１ａ、１ｂの上端面１
ｈから外方に突出するように配置されている。そして、
底板４に固着された誘電体共振器６は、枠体１の第一、
第二及び第三の区画室１ｊ、１ｋ、１ｍのほぼ中央部に
それぞれ配置される。また、第一、第二及び第三の区画
室１ｊ、１ｋ、１ｍに配置されたそれぞれの誘電体共振
器６は、仕切壁１ｃ、１ｃによって形成された窓部１ｉ
によって電磁気的に結合されている。

【００２０】誘電体共振器６の中心軸とヘリカル共振器
５のコイル部５ａの中心軸とは直交するように配置され
ている。この直交するように配置されていることによっ
て、コイル部５ａにて生じる磁界は、誘電体共振器６の
中心軸を横切ることになり、誘電体共振器６とヘリカル
共振器５との磁界結合の結合度が増加して、信号の伝搬
ロスが減少する。

【００２１】板バネ８はリン青銅などの金属材料から成
り、厚さが約０．１ｍｍ位で、平板状であって、表面に
は銀メッキが被着されている。板バネ８の周縁には、側
壁１ａ、１ｂに設けられたネジ孔１ｇに対応する位置に
複数個（例えば１２個）の孔８ａが形成されている。こ
の板バネ８は、枠体１の上面を塞ぐように載置される。
この載置された状態では、板バネ８の周縁より誘電体共
振器の上面６ａが、板バネ８の弾性に抗して突出し、誘
電体共振器６の上面６ａに形成された導電体７と板バネ
８の下面とが確実に当接する。

【００２２】枠状のスペーサ９は、リン青銅などの金属
材料から成り、厚さが約０．１〜０．５ｍｍ位で、平板
状である。スペーサ９の周縁には、側壁１ａ、１ｂに設
けられたネジ孔１ｇに対応する位置に複数個（例えば１
２個）の孔９ａが形成されている。また、スペーサ９の
中央部には、比較的大きな矩形の孔９ｂが形成されてい
る。このスペーサ９は、板バネ８の上に載置される。ま
た、このスペーサ９の厚さは、誘電体共振器６が枠体１
の側壁１ａ、１ｂから外方に突出する寸法よりも厚い寸
法に設けられている。

【００２３】蓋体１０は、アルミニウム（Ａｌ）や銅
（Ｃｕ）などの金属材料から成り、平板状である。蓋体
１０には、長手方向の中心線上に三つの比較的大きな径
のネジ孔１０ａが設けられ、周縁には、側壁１ａ、１ｂ
の上端面１ｈに設けられたネジ孔１ｇに対応する位置に
複数個（例えば１２個）の孔１０ｂが設けられている。
この蓋体１０は、前記スペーサ９の孔９ｂを塞ぐように
載置される。

【００２４】押さえネジ１１は、アルミニウム（Ａｌ）
や銅（Ｃｕ）などの金属材料から成り、円板状であっ
て、周縁の端部にはネジ山１１ａが設けられている。押
さえネジ１１は、蓋体１０のネジ孔１０ａにねじ込まれ
る。そして、ねじ込まれた押さえネジ１１の下面は、板
バネ８の上面を下方に押し下げて、板バネ８の下面が誘
電体共振器６の上面６ａの導電体７に当接する。この状
態では、板バネ８と誘電体共振器６の上面６ａの導電体
７とを当接させるための押さえネジ１１が蓋体１０に螺
合されていることによって、板バネ８と導電体７とが確
実に当接されることから安定した電気的な接続が得られ
る。

【００２５】周波数調整板１４は、鋼板などの金属材料
から成り、厚さが約０．８ｍｍ位で、平板状であって、
表面には銀メッキが被着されている。また、周波数調整
板１４の高さ寸法Ｌ３は、側壁１ａの高さ寸法Ｌ２より
も小さい（Ｌ３＜Ｌ２）が、側壁１ａの高さ寸法Ｌ２に
近似する寸法に形成されている。この周波数調整板１４
は、枠体１の溝１ｄに挿通されて、枠体１の内方に突出
させ、所望の位置に半田（図示せず）などによって固定
されている。また、周波数調整板１４は、枠体１の内方
への突出量によって、誘電体共振器６の共振周波数ｆ１
を調整することが出来る。この調整は、誘電体共振器６
の柱状部６ｃの周囲に同心円状に生じる磁界を周波数調
整板１４が遮る量を可変することによってなされ、実質
的に誘電体共振器６を設けた区画室の容積を変えたこと
と等価になる。この誘電体共振器６の共振周波数の調整
は、第一、第二及び第三の区画室１ｊ、１ｋ、１ｍのそ
れぞれの誘電体共振器６毎に行うことができる。

【００２６】上述の如き構成の本発明の誘電体フィルタ
は、３個の誘電体共振器６を備えた３段の誘電体フィル
タであり、枠体１と、底板４と、板バネ８と、スペーサ
９と、蓋体１０とは図示していないネジによって積層・
固着され、一体化される。

【００２７】図４は、上述の本発明の誘電体フィルタの
等価回路を示す回路図である。図４に示すように、この
誘電体フィルタは、３段の構成の誘電体フィルタであ
る。この誘電体フィルタは、入力端子２１と、入力段２
２と、中間段２３と、出力段２４と、出力端子２５とか
ら構成されている。そして、入力段２２は、ヘリカルコ
イル２２ａと可変コンデンサ２２ｂとからなる入力側の
ヘリカル共振器２２ｃと、並列接続されたコイル２２
ｄ、２２ｄとコンデンサ２２ｅとからなる第一の誘電体
共振器２２ｆとで構成され、中間段２３は、並列接続さ
れたコイル２３ａ、２３ａとコンデンサ２３ｂとからな
る第二の誘電体共振器２３ｃとで構成され、出力段２４
は、並列接続されたコイル２４ａ、２４ａとコンデンサ
２４ｂとからなる第三の誘電体共振器２４ｃと、ヘリカ
ルコイル２４ｄと可変コンデンサ２４ｅとからなる出力
側のヘリカル共振器２４ｆとで構成されている。

【００２８】上述の如き構成の誘電体フィルタは、ま
ず、入力端子２１から入力された信号は、外部回路との
インピーダンス整合を取るよう位置設定したタップを介
してヘリカル共振器２２ｃに入力され、ヘリカル共振器
２２ｃに入力された信号は、予め選択された所望の周波
数で共振される。この共振により、ヘリカルコイル２２
ａで発生する磁気エネルギーは共振回路のＱ値に比例し
て大きくなり、第一の誘電体共振器２２ｆと充分な磁界
結合をもたらす。このときヘリカル共振器２２ｃを構成
する可変コンデンサ２２ｂの容量値を調整することで、
共振周波数ｆ１を容易に広い帯域で調整できる。また、
この調整で、必要に応じて他の所望の共振周波数ｆ２を
得ることも出来る。

【００２９】また、この共振周波数ｆ１で共振する入力
側のヘリカル共振器２２ｃは、第一の誘電体共振器２２
ｆと磁界結合している。同様に、第一の誘電体共振器２
２ｆと第二の誘電体共振器２３ｃとは磁界結合し、第二
の誘電体共振器２３ｃと第三の誘電体共振器２４ｃとは
磁界結合し、さらに第三の誘電体共振器２４ｃと出力側
のヘリカル共振器２４ｆとは磁界結合しており、全体と
して例えば所望の信号のみを通過させる３段の誘電体フ
ィルタを構成する。

【００３０】図５は、本発明の誘電体フィルタをセルラ
基地局用の送信信号・受信信号切り換え器（Duplexer）
に適用した電子機器を説明するための概略構成図であ
る。図５に示すように、送信信号・受信信号切り換え器
（Duplexer）は、少なくともアンテナ５０と、誘電体フ
ィルタからなる送信信号用のバンドパスフィルタ５１
と、同様に誘電体フィルタからなる受信信号用のバンド
パスフィルタ５２と、送信信号用のバンドパスフィルタ
５１と受信信号用のバンドパスフィルタ５２との接続部
分に配置されるとともに前記アンテナ５０に接続された
整合回路５３と、アンテナ５０と整合回路５３との間に
配置されたローパスフィルタ５６と、送信信号用のバン
ドパスフィルタ５１に送信信号を入力するための入力端
子５４と、受信信号用のバンドパスフィルタ５２からの
受信信号を出力するための出力端子５５とを備えてい
る。

【００３１】送信信号用のバンドパスフィルタ５１と受
信信号用のバンドパスフィルタ５２とは、本発明の実施
の形態では、それぞれに３段のバンドパスフィルタを構
成している。上述の如き構成の送信信号・受信信号切り
換え器は、アンテナ５０にて受信した信号をローパスフ
ィルタ５６を介して整合回路５３に入力し、整合回路５
３からの受信した信号を受信信号用のバンドパスフィル
タ５２に入力し、受信信号用のバンドパスフィルタ５２
にて、８８０〜９１５ＭＨｚの信号のみを通過させて、
出力端子５５から図示していない受信回路に供給する。

【００３２】また、図示していない送信回路からの送信
信号が入力端子５４に入力されると、この入力された送
信信号は、送信信号用のバンドパスフィルタ５１に入力
され、送信信号用のバンドパスフィルタ５１にて、９２
５〜９６０ＭＨｚの送信信号のみを通過させて、この送
信信号を整合回路５３に入力し、整合回路５３からロー
パスフィルタ５６を介してアンテナ５０に送信信号を供
給して、アンテナ５０から送信をするように構成されて
いる。上述の如く、誘電体フィルタを複数個連設して電
子機器である送信信号・受信信号切り換え器に適用し
て、所定の送信信号と受信信号とを切り換える電子機器
を提供する。

【００３３】なお、本発明の実施の形態の誘電体共振器
は、円柱状に形成したが、これに限定されることなく、
例えば四角形や多角形などであっても良く柱状であれば
よい。なお、本発明の実施の形態の誘電体フィルタで
は、３段の誘電体フィルタについて説明したが、これに
限定されず、１段の誘電体フィルタや４個以上の誘電体
共振器を枠体内に収納してなる４段以上の誘電体フィル
タに適用できることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明の誘電体フィルタ
は、一個の誘電体共振器をもち、入力端子及び出力端子
の少なくとも一方にヘリカル共振器を接続し、該ヘリカ
ル共振器と前記誘電体共振器とを磁界結合させたもので
ある。本発明によれば、所望の信号がヘリカル共振器に
て共振され、この共振によって発生する磁界を介して入
力端子又は出力端子と誘電体共振器とが磁界結合されて
いるので、誘電体共振器と入力端子又は出力端子とは充
分な結合が確保できる。従って、損失が少なく、選択性
が優れた誘電体フィルタが実現できる。

【００３５】また、本発明の誘電体フィルタは、入力端
子と出力端子との間に、複数の誘電体共振器を並設し、
前記入力端子及び出力端子の少なくとも一方にヘリカル
共振器を接続し、該ヘリカル共振器と隣接する誘電体共
振器とを磁界結合させたものである。本発明によれば、
所望の信号がヘリカル共振器にて共振され、この共振に
よって発生する磁界を介して入力端子又は出力端子と隣
接する誘電体共振器とが磁界結合されているので、誘電
体共振器と入力端子又は出力端子とは充分な結合が確保
できる。従って、損失が少なく、多段型で選択性が優れ
た誘電体フィルタが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の誘電体フィルタを
示す分解斜視図である。

【図２】図１に示した誘電体フィルタから蓋体とスペー
サと板バネとを外した状態を示す平面図である。

【図３】図１に示した誘電体フィルタを説明するための
断面斜視図である。

【図４】図１に示した誘電体フィルタの等価回路を示す
回路図である。

【図５】本発明の実施の形態の誘電体フィルタをセルラ
基地局用の送信信号・受信信号切り換え器（Duplexer）
に適用した電子機器を説明するための概略構成図であ
る。

【図６】従来の誘電体フィルタを説明するための平面図
である。

【図７】従来の誘電体フィルタを説明するための断面側
面図である。

【符号の説明】

１ 枠体 １ａ、１ｂ 側壁 １ｃ 仕切板 １ｄ 溝 １ｉ 窓部 ２ 入力コネクタ ３ 出力コネクタ ４ 底板 ５ ヘリカル共振器 ６ 誘電体共振器 ８ 板バネ ９ スペーサ １０ 蓋体 １１ 押さえネジ １２ 容量値調整ネジ １４ 周波数調整板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一個の誘電体共振器を有し、入力端子及
   び出力端子の少なくとも一方にヘリカル共振器を接続
   し、該ヘリカル共振器と前記誘電体共振器とを磁界結合
   させたことを特徴とする誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 入力端子と出力端子との間に複数の誘電
   体共振器を並設し、前記入力端子及び出力端子の少なく
   とも一方にヘリカル共振器を接続し、該ヘリカル共振器
   と隣接する誘電体共振器とを磁界結合させたことを特徴
   とする多段型誘電体フィルタ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の誘電体フィルタを
   有することを特徴とする電子機器。