JPS5829882B2 - フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はフィルタに関し、特に例えば１／４波長同軸
ＴＥＭ共振器を用いたフィルタに関する。

従来、ＶＨＦ帯もしくはＵＨＦ帯で用いられているフィ
ルタとして、ＬＣ共振器を用いたものや、同軸共振器を
用いたものがあった。

しかし、前者は充分な選択特性が得られなく、後者は形
状が大きい欠点があった。

近年、通信機分野にむいては、システムの小形軽量化が
熱望されているが、他の部品は小形軽量化が計られてい
る中で、その重要性から数多く使われているにも拘わら
ずフィルタは、小形軽量化が困難なためシステムとして
の小形軽量化を遅らせることになっていた。

そのためフィルタの小形軽量化が、この分野の技術者に
とって１つの技術的命題であった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、小形化の可能な
フィルタを提供することである。

この発明の他の目的は、共振器間の結合度設計が容易な
フィルタを提供することである。

この発明は、要約すれば、ケースの中に複数の１／４波
長同軸ＴＥＭ共振器を収納し、それぞれの共振器を内部
導体と外部導体との間に誘電体を存在させた誘電体共振
器とし、それぞれの共振器の電圧開放端を静電容量で結
合し、それぞれの共振器の電圧短絡端を設計の容易な構
造の誘導結合窓によって結合したフィルタである。

この発明の上述の目的訃よびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろう。

第１図はこの発明の一実施例を示す図解的断面図である
。

構成にかいて、ケース１は導体例えばジュラルミン等か
ら戒るたとえば円筒形状のものであり、その内部に複数
の（この実施例では６個の）１／４波長同軸ＴＥＭ共振
器２，２・・・がその軸方向に一列に収納される。

そして、この１／４波長同軸ＴＥＭ共振器２は、それぞ
れ、第２図に示すように、内導体２１と外導体２２との
間に例えば酸化チタン系のセラ□ツク誘電体等の誘電体
２３が存在して戒る。

すなわち、この１／４波長同軸ＴＥＭ共振器２は、誘電
体２３の内壁釦よび外周に、高周波導電性に優れかつ誘
電体との密着性が良い、例えば銀ペーストを焼き付けて
内導体２１むよび外導体２２とする。

捷た、各共振器２゜２、・・・の誘電体２３かつ従って
内導体２１の内部は、空洞であり、その内部には同様の
セラミック等から戒る中心棒３，３．・・・が挿入され
る。

前記ケース１内に直列的に収納されたフィルタ２，２゜
・・・の入力側には入力結合コンデンサ６１が、出力側
には出力結合コンデンサ６２がそれぞれ結合される。

これら結合コンデンサ６１，６２は、例えば円柱状の誘
電体の両端面に電極を設けて成り、その一方電極は前記
共振器２の内導体２１に接続され、他方電極は入力整合
接続端子５１．出力整合接続端子５２に接続される。

この入力整合接続端子５１は入力用同軸コネクタ４１に
接続され、出力整合接続端子５２は出力用同軸コネクタ
４２に接続される。

前記１／４波長同軸ＴＥＭ共振器２，２．・・・は、１
／４波長共振器であることから、それぞれ、方端が短絡
側となり他方端が開放側となる。

この共振器２，２．・・・の開放側相互は、例えば誘電
体スペーサ８によってその間隔を制御されたストレー静
電容量で結合され、短絡側相互は結合電極７によって誘
導結合される。

前記誘電体スペーサ８は、第３図に示すように、誘電率
の低い例えばフォルステライト等の誘電体が成る幅ｄを
有してリング状に形成されたものであり、この間隔ｄを
変えることによって共振器相互の結合度を調整すること
ができる。

捷た、誘電体スペーサ８はこのようなリング状のものに
限られることなく、共振器相互を一定間隔に固定的に保
持し得るものであればどのような形状でも良いことは勿
論である。

また、誘電体の小片（形状は任意）を共振器２，２．・
・・の開放端にあらかじめはりつけてかいてもよい。

さらに、前記電極７は、第４図に示されるような構造が
考えられる。

すなわち、このような電極７は、略扇形状の誘導結合窓
７１と中心穴７２とを有する。

この誘導結合窓７１は、第５図に示すように、開扇度θ
と放射方向長ｄによって決定される開口度合で共振器相
互の結合状態を調整し得るものとし、中心穴７２には前
記中心棒３が挿通される。

この中心穴７２には必ずしも必要なものではない。

同軸ＴＥＭモードは点対称モードであり、その対称性を
崩する高次モードによるスプリアス特性の悪化を招来す
ることになるため、前記電極７の誘導結合窓７１は可及
的回転対称性に優れたパターンに形成されることが望−
まれる。

その点、このような略扇形状の誘導結合窓７１の相互の
位置関係は対称性に優れている。

また、結合窓７１の位置耘よび開口面積は同軸り中心軸
を軸とした円筒座標系で記述できるため結合度の設計が
容易になるという利点を有する。

このような電極７は例えば、銀ペーストの焼き付けやフ
ォトエツチングあるいは薄い銀板ないし白金板によって
形成される。

このようなフィルタの組み立ては、例えば次のように行
なう。

ケース１内に複数の１／４波長同軸ＴＥＭ共振器２，２
．・・・をそれぞれ結合のための電極７または誘電体ス
ペーサ８を介して直列に収納する。

そして、各共振器２の外導体２２は、その固定と電気的
接続のために、ケースに設けた孔から注入された導電性
接着剤で該ケース１の内壁に固定される。

この場合、孔は各共振器２の両端部寄りにそれぞれ設け
ると損失等の面で有利である。

これはあるいはねじを用いて固定しても良いが、各共振
器２，２．・・・はケース１の内壁に密着して収納され
ることが望ましい。

そして、必要に応じ各共振器２，２．・・・には、その
補強の意味で、中心棒３，３．・・・を挿通する。

このように配列された複数の共振器２，２．・・・の一
方側端面に入力結合コンデンサ６１．入力接合端子５１
．入力用同軸コネクタ４１をそれぞれ接触固定させる。

他方側端面には出力結合コンデンサ６２、出力接合端子
５２、出力用同軸コネクタ４２をそれぞれ接触固定させ
る。

ケース１の両端面は、ねじ蓋で構成されても良く、また
ボルト等による固定でも良い。

あるいは、各同軸コネクタ４１ち・よび４２でその両端
面を形成するようにしても良い。

なむ上述の実施例においては共振器２の開放端相互をス
トレー容量で結合するようにしたが、これは広帯域のフ
ィルタであれば従来用いられている結合コンデンサ（単
板コンデンサ等）を用いても良い。

逆に、狭帯域のフィルタにするときは、共振器２の内導
体２１の内部に石英フオルステライト等の低誘電率物質
からなる筒状体を嵌入、螺入等し、筒状体と各々の共振
器をたとえば導電性接着剤で接着される構造もとれる。

このような構造だと、隣り合う共振器２，２で挾持した
誘電体板を有するコンデンサ結合構造に比べ両共振器間
の結合容量が小さくなる。

また、各共振器の誘電体２３は、一体物である必要はな
く、製造Ｅその他の問題で複数個のものを組み合わせて
用いるようにしても良い。

たとえば複数個のものを組み合わせる場合、電界の高い
部分に高誘電率の物質を用い、電界の低い部分には低誘
電率の物質を用いると、全体が高誘電率の物質からなる
共振器に比べ全体形状をあ１り犬きくシナい１１スプリ
アス特性やＱを向上させることができるとともに材料節
約ができる。

つぎに、フィルタの外部回路との接続構造について述べ
る。

第１図示のものは、同軸コネクタ４１．４２を用いてい
るが、コネクタを省略して、外部の同軸ケーブルやセミ
リジットケーブルの中心導体を整合接続端子に、外被導
体をケースにそれぞれ直接接続してもよい。

また、第６図示、第７図示のごとく接続してもよい。

第６図において、９はセミリジットケーブル、９１は中
心導体、９２は外部導体、９３は内装絶縁体である。

中心導体９１は、外部導体９２や内装絶縁体９３より一
定長さ突出させである。

結合コンデンサ６１（６２）には金属端子１００が接続
固定されてむり、中心導体９１の先端部が内部に挿入接
続されている。

金属端子１００と、外被導体９２および内装絶縁体９３
とは絶縁スペーサ１１０で離間させられている。

第７図は両端共振器２を外部回路に誘導結合させるため
の構造を示し、結合電極７を、共振器２と整合接続端子
５１（５２）との間に介在させる。

第８図は減衰極をもたせるための構造を示す。

共振器２その他の内部素子をコ字状に配置して、人力用
同軸コネクタ４１．出力用同軸コネクタ４２をケース１
の同一側面に並設する。

第１段目の共振器と最終段の共振器間を隔てる隔壁１１
に貫通孔１２を設けると減衰極が生じる。

第９図〜第１１図は段数や、容量性結合や誘導性結合の
いろいろな組合せについての開示である。

図中Ｃは容量性結合を示し、Ｍは誘導性結合を示し、Ａ
は１／４波長同軸ＴＥＭ共振器を示し、Ｂは１／２波長
同軸ＴＥＭ共振器を示す。

このように本発明はいろいろな組合せが可能である。

さらに、この第１図の実施例に釦いて、（共振器の外導
体の内径）／（共振器の内導体の外径）を約３．６にす
るとＱが最高値となる。

また、誘電体２３の温度係数を適当に選ぶことによって
、内導体２１．外導体２２等の金属導体の線膨張係数の
影響を打ち消してし１うので、温度特性の優れたものと
なる。

なむ、ケース１を軸方向に二分割して、共振器等内部構
成素子を一方の部分ケース側に固定した後、他方のケー
ス側に固定した後、他方のケースを被せる構造をとると
、共振器とケースとを固定するための導電性接着剤が、
不必要な部分に付着したり、浸入したりする釦それがな
くなる。

さらに、図示実施例は筒状のケースに共振器等内部構成
部分を一列に収納したが、必要に応じ、たとえば特開昭
５２−９６８４４号のように複数列に分割して配置して
もよいことはいう１でもない。

以上のように、この発明によれは、同軸ＴＥＭ共振器の
内部導体、外部導体間に誘電体を存在させたため、形状
がきわめて小形になり、通信機等のシステム全体が小形
軽量になる。

そのため当該分野に多大の貢献をするものである。

また、このような誘電体を有する１／４波長同軸ＴＥＭ
共振器を誘導性結合ないし容量性結合によって結合させ
、ケースに収納したため、共振器相互の位置関係や結合
状態等の不定要因がなくなり、その組み立てないし製造
が容易でありかつ設計ど訃りの特性が優れた再現性を持
って得られる。

また、特に誘導性結合は、共振器相互間（（位置し、か
つ誘導結合窓を有する電極によってなされ、この誘導結
合窓は略扇形状をなし、電極中心に対し放射状に配置さ
れているので、設計性に優れ、この種フィルタの実用化
に貢献するものである。

ナチー１１／２波長同軸ＴＥＭ共振器を必要に応じ用い
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図解的断面図である
。 第２図は１／４波長同軸ＴＥＭ共振器２の一例を示す斜
視図である。 第３図は誘電体スペーサ８の具体例を示す斜視図である
。 第４図は電極７の具体例を示す図解的平面図である。 第５図は誘導結合窓７１の拡大説明図である。 第６図は外部への接続構造の一例を示す一部断面図、第
７図は同い１一つの例の一部断面図、第８図はこの発明
の変形例の一部断面図、第９図〜第１１図は共振器の種
々の配置例を示す説明図である。 図において、同一参照符号は同一ないし相当する部分を
示し、１はケース、２は１／４波長同軸ＴＥＭ共振器、
２１は内導体、２２は外導体、２３は誘電体、７は電極
、７１は誘導結合窓、８は誘電体スペーサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれが内部導体、外部導体トよび該内部導体と
   外部導体との間に存在する誘電体から戒る複数個の１７
   ４波長同軸ＴＥＭ共振器、ならびに前記複数個の］／４
   波長同軸ＴＥＭ共振器を液収するケースを含み、前記各
   １７４波長同軸ＴＥＭ共振器の開放端相互は容量性結合
   とし、前記各１／４波長同軸ＴＥＭ共振器の短絡端相互
   は誘導性結合としたフィルタにむいて、誘導性結合は共
   振器相互間に位置し、かつ複数の誘導結合窓を有する電
   極によってなされ、この誘導結合窓は各々略扇形状をな
   し、各誘導結合窓は、中心から放射方向に拡がりつつ、
   電極中心に対し放射状に散在して配置されていることを
   特徴とするフィルタ。