JPS58194402A - 誘電体フイルタ - Google Patents

誘電体フイルタ

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JPS58194402A
JPS58194402A JP57076565A JP7656582A JPS58194402A JP S58194402 A JPS58194402 A JP S58194402A JP 57076565 A JP57076565 A JP 57076565A JP 7656582 A JP7656582 A JP 7656582A JP S58194402 A JPS58194402 A JP S58194402A
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metal
dielectric
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深沢 敦司
Takuro Sato
拓朗 佐藤
Kenichiro Hosoda
細田 賢一郎
Tatsumasa Yoshida
吉田 達正
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2056Comb filters or interdigital filters with metallised resonator holes in a dielectric block

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、無線フィルタの調整を人手によらず自動機に
よって達成するためのフィルタの構造に関するものであ
る。
(背景技術) 第1図および第2図は、従来の無線フィルタの    
構成・構造を示す平面図および斜視図である。第1図は
交叉指形で、1/4波長の長さの線路1の一端がハウジ
ング3に短絡され、かつ他端は開放され、l/4波長レ
ゾネータをなす。特に各レゾネータlの短絡端はハウジ
ングの底面3−1と3−2上に交互に固定されている。
第2図は櫛形で、線路11は、1/4波長より短かくイ
ンダクタンスとして働き、線路11の先端にもうけられ
たキャパシタI5とで共振し、レゾネータをなす。特に
各レゾネータの短絡端は、ハウジングの底面13−1上
にすべて固定される。第1図のごとき交叉配置および第
2図のごときキャパシタの付加は、隣接レゾネ−器間(
7)電気的結合を得るための工夫であり、仮′に第2図
の線路11の長さを完全に1/4波長とし、かつキャパ
シタllaがないものとするとこの仮想的無線フィルタ
は極めて簡単な構造であるから、デザインが容易でコス
トも安い。しかし、この構造はかつてフィルタに適用さ
れたことはなかった。
それは、隣接するレゾネータ間の電気的結合がほとんど
零であり、フィルタを作ることができなかったためであ
る。
一般に、無線フィルタのデザインは3つのパラメータを
用いて実現できる。すなわち、(イ)各レゾネータの共
振周波数(几)、(ロ)各段間レゾネータ間の電気結合
(k+、t++) (i、+ +1は1番目と(1+1
)番目のレゾネータ間を意味する)、(ハ)I10レゾ
ネータ(I;入力、0;出力)とI10端子4(第1図
、第2図)との結合の度合い(Qe)の3っである。こ
の3つのパラメータがフィルタの特性に及ぼす影響の度
合いは均一でなく、一般に信)の周波数f。のズレが最
も敏感である。5段フィルタのデザインの一例を示すと
、几のズレ±0.02%、k4,4++とQeのズレ±
2%が独立に生じたときフィルタの電圧反射係数は十0
5%に達する。
レゾネータの中心周波数の調整は、第1図のネジ5又は
第2図のコンデンサ15のスクリュー15aの進退によ
って目的を達するのが従来方法である。
しカル、共振周波数f。のズレを先述の例では、 0.
02%(J部分の2)に精密に合わせることが必要であ
るが、まず第1図のネジでは、周波数几の変化は緩やか
で手による調整が可能だが、その可変範囲は、foの1
000分の1のオーダしがなく、従ってレゾネータの長
さを極めて正確に作ることが必要アあ6oLJ+11、
−ffKL/79.:t’=−1m−1’に’、’)0
    ’ングの底面3−1.3−2に取り付ける際に
取付は誤差が生じ、またハウジングの底面3−1と3−
2との間の距離も精密に製造しなければならなかった。
次に第2図のスクリュー15aの進退によるf。の調整
は、一般に10%オーダの可変範囲があり、ハウジング
底面13−1と13−2との間の距離等の公差も緩やか
で良いが、逆にスクリュー15aのわずかな進退によっ
ても周波数f。の変化は急激で、スクリー=15aの固
定等のための厳重なロック機構が必要で、結合ハウジン
グ13も堅固でなければならなかった。
さらに第1図、第2図に共通な事柄として、周波数への
調整を人力によらず機械化をはかる場合、ネジ5又はス
クリー−15aの自動挿入、退出、ネジのロック、さら
にネジ部の気密化等の作業が複雑で信頼性を得られ難か
った。
一方、信頼性を得るため、ネジの可変をさげ、レゾネー
タの開放端の導体を一部除去する等によって周波数f。
を調整することが考えられるが、従来のフィルタ構造で
は、第1図ではレゾネータ1の開放端が交叉しているた
め困難で、また第2図では線路11の先端はキャパシタ
15が付いているため不可能である。これらの理由のた
め無線フィルタの自動チー−ニング(周波数J。の調整
をチューニングと言う)はかつて成功していない。
さらに電気的問題として、第1図のレゾネータ1の先端
、および第2図の線路11とキャパシタ15との接続点
附近は共撮時に高電位となり、その部分を損傷すると電
気的損失が急増することが知られており、チューニング
のための加工等は電気特性上不都合である。
第3図〜第5図は、本発明者等により発明された従来の
別のフィルタ構造を示す(特願昭53−56160゜5
3−63360 、53−142306 、55−55
520 、55−12.4021 、56−19366
2 )。第3図〜第5図において、3]、41および5
tはレゾネータ、31a、、11aおよび5]aは誘電
体、31b、Il+)および511〕は導体ネジ、32
 、42および53は空気領域(ギャップ)であり、そ
の他は第1図、第2図と同様である。レゾネータ31.
旧、51は完全に1/4波長で、それらの短絡端はハウ
ジング;3;3の同一底面33−1上に固定されている
。この構成において、仮にギャップ52 、12 、5
3がないものとすると、共振器間結合はほとんど零であ
り、フィルタを構成できない。第3図〜第5図では、レ
ゾネータ31,41.51の共振周波数九を調整するた
め1/4波長より数%だけ短かくデザインし、導体ネジ
31b、41b、51bの進退によりチューニングを果
している。本構成は従来のフィルタ第1図、第2図で述
へた調整の困難点は、ハウジングの同一底面にあるため
軽減されるが、精密性、気密性、ネジロック等の点で本
質的に解決されていない。
(発明の課題) 本発明はこれらの欠点を除去するため、フィルタルレゾ
ネータの開放端がハウジングの同−底面側にあるように
し、開放端面にアース導体層をもうけてアース導体の一
部をトリミングすることによって、フィルタの電気特性
を損わず、かつ自動チューニングを可能にしたもので、
その構造上の特徴は、少なくとも底面が導体で構造され
るハウジングと、一端が該底面の上に配列され他端が開
放される長さがほぼ1波長の少なくとも2個のしゾネー
タの列と、最外端のレゾネータを外部回路に接続するた
めの前記ハウジングに固定される入出力端子とを有し、
各レゾネータが前記底面に結合する内導体とこれを包囲
する誘電体とから構成され、隣接するレゾネータの各誘
電体の間に少なくとも空間がもうけられるごとき誘電体
フィルタにおいて、前記レゾネータの開放端面に直接又
は誘電体層を介してハウジングに短絡する導体層がもう
けられるごとき誘電体フィルタにある。
(発明の構成および作用) 第6図fa)は本発明の第1の実施例を示す。ここテロ
1はレゾネータを構成する誘電体、62はハウジング、
63は誘電体61の内に構成される1/4波長の内導体
、64はレゾネータの開放面上に配置された小誘電体板
、65は誘電体64上にメタライズされた金属(導体層
)を示す。68はレゾネータ間の結合を得るために誘電
体61の間にもうけられた空隙を示す。
第6図(blは第6図(alの横断面図を示す。ここで
奢1 66は中心導体63が誘電体61の開放面に延長された
金属を示す。
第6図(blにおいて、金属65は小誘電体64を介し
て内導体63のほぼ上部に構成され、ハウジング62の
内面上に短絡される。67は、金属65がレーザーによ
り切断された切断部分を示す。この状態において、レゾ
ネータが励振されると、開放端の金属66が電界最大点
となり、レゾネータの短絡端が磁界最大点となり共振器
ができる。
このレゾネータを用いてフィルタを構成するには、各レ
ゾネータ間で所定の結合量を得る必要がある。隣接する
中心導体間が誘電体によって充填された均質媒質の場合
、電界および磁界の振幅値は等しく逆位相の関係にある
。このため、お互いに打ち消し合い、レゾネータ間の結
合量は零となる。所定の結合量を得るためには、中心導
体間の誘電体部分に空隙68をもうけることによって結
合に寄与する電界量を減少させ、空隙簡によって影響を
受けない磁界量との差によって結合が可能となる。
一方、小誘電体64の上面に構成した金属65は、ハウ
ジング62に短絡されていることによりアース電流が流
れる。第6図(C)に示すように、このアース電流は、
アース金属65を内導体金属66の断面より大きくする
ことによって、レゾネータの無負荷Quの劣化を防ぐこ
とができる。金属65と金属66との間の小誘電体6・
1は、変位電流が流れることによりレゾネータの無負荷
凱の劣化を防ぐには、誘電体64の損失が極めて少ない
材料が要求される。
キャパシタンスは、金属66と金属65の間に形成され
、第6図(blのY方向へは電界のリークがないので、
ハウジングの上ブタの着脱による共振周波数の変化が抑
制される。よって、この電界に基づくキャパシタンスの
量を変化することによって、レゾネータの共振周波数が
変化する。このキャパシタンス量の変化は、金属65の
面積を変化させることによって達成される。この方法に
よれば、直接誘電体61の上の金属66の状態は変わら
ず、金属65と誘電体61およびそれを含むレゾネータ
61に破損を与えないで共振周波数の可変が可能である
第1の実施例においては、誘電体61にアルミナ基板を
用い、金属65の面積を変化させる手法として、レーザ
を用いて第6図(C)に示すようにアース金属65を切
断することによって、共振周波数f。に変化量Δf、を
与える。切断量Xに対する変化量Δ几の実験結果を第7
図に示す。第7図よりアース面の切断量に対する共振周
波数の変化の感度は、7.6 MHz7朋である。フィ
ルタを構成するのに必要なレゾネータの共振周波数の調
整後の許容バラツキ値は±0.02%であるから、フィ
ルタの中心周波数を800MHzとすれば、許容周波数
バラツキ値は±160 KHzとなる。一方、レーザの
ビームによる金属切断幅は20μm程度であるから、そ
れに基づく共振周波数の加工誤差は 7.6 MHz /闘X O,02= 152 KHz
 (=±76KHz )を用いても可能である。
第7図に、共振器の無負荷Q(Qu)の切断量Xに対す
る実験結果をも示す。Quの劣化は認められない。
誘電体64の材料については、光学的に不透明な材料を
用いることによりレーザ光が誘電体61と金属66に達
してレーザ損傷を起すことを防止することができる。第
7図の実験においては、誘電体6.1としてアルミナセ
ラミクス基板(厚さ1.6mm)を用いている。
なお、第6図(b)のハウジングにおいては、上ブタ6
8を透明導電体で形成することにより、フタロ8を固定
したままでも自動チューニングが可能である。
第1の実施例では、誘電体64の上にメタライズされた
金属65を切断することによって共振周波数を可変する
ことを示したが、金属650表面に穴をあけても同様の
効果が生じる。
又第1の実施例では、小誘電体61は1枚の板で示した
が、誘電体61は中心導体63上に個別に分離していて
も同様の効果が生じる。
又第1の実施例では、フィルタを構成する誘電体が1枚
で構成されている例を示したが、レゾネ     11
−タを構成する誘電体が個別の場合において、第1、第
2、第3の実施例を組み合わせても同様の効果が生じる
第8図に第2の実施例を示す。共振器は誘電体71、ハ
ウジング72、内導体73よりなり、第6図の誘電体6
4に相当するものは存在しない。誘電体71の内面の内
導体73とアース金属75との間の金属77(誘電体7
1の頂部にもうけられる)の切断部76を介して生ずる
キャパシタンスを、切断量を調整することによりチュー
ニングを達成している。本構造は機械加工によるチュー
ニングは可能であるが、レーザによる加工は誘電体71
が損傷を受は損失が急増するので利用できない。
(発明の効果) 以上説明した゛ように本発明では、レゾネータの共振周
波数の調整にレーザ加工あるいは精密な機械加工を用い
ても誘電体自体に損傷を与えることなくチューニングで
きることにより、周波数調整の自動化(自動チューニン
グ)を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)は従来のネジによる周波数可
変機構をもつインターディジタルフィルタを示し、第2
図(a)および(blは従来のネジによる周波数可変機
構をもつクームライフフィルタの構造、第3図fa)お
よび(b)は従来のネジによる周波数可変機構をもつ円
柱形状誘電体と中心導体で構成した誘電体フィルタ、第
4図と第5図は第3図(a)および<1))のフィルタ
の変形例、第6図(al〜(C)は本発明による共振周
波数可変機構をもつフィルタの構造例、第7メは第6図
(a)〜(C1のフィルタのチューニング効果を示す図
、第8図は本発明によるフィルタの別の構造例である。 61・・・・・・レゾネータを構成する誘電体62・・
・・・・ハウジング 63・・・・・内導体 61・・・・・・誘電体層 65  ・・・導体層 特許出願人 沖電気工業株式会社 特許田願代理人 弁理士   山  本  恵  − (QI              ML/  12]
           tb>$4  図 氷5 に 3 4−ろ にン]′(aン 5 本6図(b) も4 図(() 1 襄7 図 ズ(rnr、、) 襄a 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも底面が導体で構造されるノ・ウジング
    と、一端が該底面の上に配列され他端が開放される長さ
    かほぼ1波長の少なくとも2個のレゾネータの列と、最
    外端のレゾネータを外部回路に接続するための前記ハウ
    ジングに固定される入比力端子とを有し、各レゾネータ
    が前記底面に結合する内導体とこれを包囲する誘電体と
    から構成され、隣接するレゾネータの各誘電体の間に少
    なくとも空間がもうけられるごとき誘電体フィルタにお
    いて、前記レゾネータの開放端面に直接又は誘電体層を
    介してハウジングに短絡する導体層がもうけられること
    を特徴とする誘電体フィルタ。
  2. (2)前記誘電体層が光学的に不透明な材質によるごと
    き特許請求の範囲第1項記載の誘電体フィルタ。
  3. (3)ハウジングの、レゾネータの開放端面に対向する
    面が、透明であるごとき特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の誘電体フィルタ。
  4. (4)  レゾネータを内導体を包囲する誘電体と前記
    誘電体層とが同一材料で一体に構成されるごとき特許請
    求の範囲(1)〜(3)に記載の誘電体フィルタ。
  5. (5)前記導体層がトリミング可能であるごとき特許請
    求の範囲第1項記載の誘電体フィルタ。
JP57076565A 1982-05-10 1982-05-10 誘電体フイルタ Granted JPS58194402A (ja)

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