JPS60254801A - 分布定数形フイルタ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は分布定数形フィルタに関し、特にたとえば分
波器などに利用される一体形の分布定数形フィルタに関
する。

（従来技術の説明） 第１図はこの発明の背景となる分波器の一例を示す図解
−である。分波器１０は周波数ｆ１のためのバンドパス
フィルタ１２と周波数ｆ２のためのバンドパスフィルタ
１４とを含む。バンドパスフィルタ１２および１４のそ
れぞれの入力側は接続点１８を介して共通端子１６に接
続される。そして、バンドパスフィルタ１２の出力側は
出力端子２０に、バンドパスフィルタ１４の出力側は出
力端子２２に、それぞれ、接続される。共通端子１６か
ら入力された高周波信号がもし周波数ｆ１を含む周波数
成分のものであれば、その信号はバ。

ンドパスフィルタ１２を通って出力端子２０に導出され
る。また共通端子１６から入力された高周波信号が周波
数ｆ２の周波数成分を含むものであれば、その信号はバ
ンドパスフィルタ１４を通って端子２２に導出される。

上述のようなバンドパスフィルタ１２および１４として
は、最近では、第２図に示すようないわゆる一体形の分
布定数形フィルタが用いられる。

分布定数形フィルタ２４は、１つの誘電体ブロック２６
を含む。この誘電体ブロック２６の少なくとも４つの側
面には、すなわち開放端面を残して、外導体２８が形成
される。それとともに、誘電体ブロック２４には、一定
間隔でほぼ平行に複数の貫通孔３０８〜３０ｄが形成さ
れる。この貫通孔３０ａ〜３０ｄのそれぞれの内周面に
は内導体３２ａ〜３２ｄが形成される。したがって、こ
れら内導体３２ａ〜３２ｄのそれぞれと共通の外導体２
８とによって、それぞれ共振ユニットが構成される。貫
通孔３０ａ〜３０ｄすなわち内導体３２２〜２３ｄの相
互間には、形成された共振ユニットを相互に結合させる
ための結合用の空洞ないしスリット３４ａ〜３４Ｃが形
成される。−万端の共振ユニットを形成する内導体３２
ａ内には誘電体ブッシング付の入力端子３６ａが挿通固
定され、他方端の共振ユニットを構成する内導体３２ｄ
内には誘電体ブッシング付の出力端子３６ｂが挿通固定
される。入力端子３６ａと内導体３２ａによって構成さ
れる共振ユニットとは端子３６ａと内導体３２ａとの間
に存在する誘電体ブッシングによって形成される静電容
量を通して結合され、同様に、出力端子３６ｂは内導体
３２ｄとの間に存在する誘電体ブッシングによって形成
される静電容量を通してこの内導体３２ｄが形成する共
振ユニットと結合される。なお、この第２図の例では、
開放端面に対向する面が短絡端とされ、各共振ユニット
はλ／４のＴＥＭ同軸共振器として構成されている。

第２図に示すような分布定数形フィルタ２４を第１図に
示すようなバンドパスフィルタ１２および１４として用
いるわけであるが、通常、接続点１８（第１図）とフィ
ルタ１２または１４０入力すなわち第２図に示す入力端
子３６ａとは、ケーブルやストリップラインを用いて接
続する。そして、そのようなケーブルやラインは、接続
点１８からみて、相手方の周波数ではそれぞれオープン
状態になるように反射位相のずれを補正する長さに設計
される。しかしながら、このようなケーブルやラインを
用いる場合には、必要な電気長を得るためにスペースが
必要となり、分波器が大型のものとなってしまう。

そこで、最近では、そのような接続用のケーブルやスト
リンプラインを用いないで共通端子１６を直接リード線
などで入力端子３６ａ　（第２図）に接続して、相手側
からの反射位相のずれをフィルタ自身で吸収させること
が行なわれている。たとえばフィルタの各共振ユニット
の周波数や結合係数を変化させ、相手側からの反射位相
のずれを吸収するようにするのである。このようにすれ
ば分波器の小型化は可能であるが、反射位相のずれを吸
収できる限界があり、特に一体形の分布定数形フィルタ
を用いた場合には必要な特性がなかなか得られない。す
なわち、フィルタエレメントの定数を変える場合、コン
デンサやインダクタンスのような集中定数で構成される
フィルタであれば、そのような定数の変更は簡単である
。しかしながら、一体形の分布定数形フィルタでは、誘
電体ブロックを金型で作るので、そのような条件設定が
難しい。したがって、最適条件をみつけるためには何回
も金型で実際に作ってみる必要があり、結局コストが高
くなってしまう。そして、仮に最適条件が決まったとし
ても、その条件でしかその分波器を使うことができず、
たとえば第Ｆ図においてフィルタ１４の周波数のみが変
わった場合でもフィルタ１２も含めて新たに条件設定す
る必要があり、その条件に応じた金型が必要となり、汎
用性がない。

（発明の目的） それゆえに、この発明の主たる目的は、設計が容易でし
かも汎用性がある、一体形の分布定数形フィルタを提供
することである。

（発明の概要） この発明は、簡単にいえば、入力側の外部結合のために
初段の共振ユニットを構成する内導体の近傍に外部結合
用の貫通孔を形成し、その貫通孔の内面に接続用電極を
形成し、この接続用電極と誘電体ブロックの外側面に形
成されている外導体とで別の共振ユニットを構成し、こ
の別の共振ユニットと初段の共振ユニットとをたとえば
結合用の空洞ないしスリットで結合させ、この別の共振
ユニットの共振周波数を変えることによって入力側から
みた反射位相を調整するようにした、分布定数形フィル
タである。

この発明の上述の目的お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。

（実施例の説明） 第３図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第４
図はその平面断面図である。一体形の分布定数形フィル
タ２４は、やや偏平な立方体形状のたとえば酸化チタン
系のセラミック誘電体などからなる誘電体ブロック２６
を含む。この誘電体ブロック２６の少なくとも１つの側
面（この実施例では正面前面を除いた全部の側面に）外
導体２８が形成される。誘電体ブロック２６の正面前面
からそれと対向する側面まで貫通するように、複数の貫
通孔３０ａ〜３０ｄが互いにほぼ平行になるように形成
される。これら貫通孔３０ａ〜３０ｄのそれぞれの内周
面には内導体３２ａ〜３２ｄが形成され、したがってこ
の内導体３２ａ〜３２ｄのそれぞれと共通の外導体２８
とによって、複数のλ／４のＴＥＭ同軸共振器ユニット
が構成される。そして、各共振ユニットすなわち内導体
３２ａ〜３２ｄのそれぞれの間には結合用の空洞ないし
スリット３４ａ〜３４Ｇが形成され、各共振ユニットが
相互に結合される。このスリット３４ａ〜３４ｃの形状
や寸法で、共振ユニット相互間の誘導結合の度合すなわ
ち結合係数が左右される。

スリット３４ａ〜３４ｃの内周面には電極ないし導体は
形成されておらず、またスリット３４８〜３４ｃは他方
端面にまで貫通されていない場合もある。

なお、この実施例ではλ／４の同軸共振器ユニットを構
成するものとして説明したが、これはλ／２の共振器ユ
ニットとして構成してもよいことは勿論である。この場
合には、第３図の正面前面に対向する側面の電極ないし
外導体も除去されて両方とも開放端として形成されるで
あろう。

初段および終段の共振ユニットを構成する内導体３２ａ
および３２ｄすなわち貫通孔３０ａおよび３０ｄの近傍
には、誘電体ブロック２６の外側面よりに、それぞれ、
外部結合用の別の貫通孔３８ａおよび３８ｂが形成され
る。そして、この貫通孔３８ａおよび３８ｂのそれぞれ
の内周面には、接続用の電極４０ａおよび４０ｂが形成
される。

したがって、この別の貫通孔３８°ａおよび３８ｂと外
導体２８とによって別の共振ユニットが構成される。そ
して、接続用電極４０ａおよび４０ｂのそれぞれには、
入力端子３６ａおよび３６ｂが、挿入され、電気的に接
続されるとともに機械的に固定されている。別の共振ユ
ニットすなわち別の貫通孔３８ａおよび３８ｂと初段お
よび終段の共振ユニットを構成する貫通孔３０ａおよび
３０ｄのそれぞれの間には、結合用の空洞ないしスリッ
ト４２ａおよび４２ｂが形成される。これらスリソト４
２ａおよび４２ｂは、先のスリット３４ａ〜３４ｃと同
様の構造および作用を有する。

このような結合構造にすれば、アース電流がフィルタに
対称に流れ、第５図に示すような磁界結合が生じる。こ
の第５図に示すように、磁界の方向は結合すべき共振ユ
ニットの内導体の両側で逆方向となっている。ＴＥ、、
モードでは磁界の方向は共振ユニットの内導体の両側で
同一方向になるものであり、このような結合構造にした
場合には、スプリアスモードであるところのＴ　Ｅ　＋
’　＋モードは発生しない。そして、入力結合の度合は
、貫通孔３８ａと３０ａとの間の距離やスリット４２ａ
の形状や大きさで定まり、出力側の結合度合は貫通孔３
８ｂと貫通孔３０ｄとの間の距離やスリット４２ｂの形
状や大きさで定まる。

上述のような結合構造によって、外部との接続を果たす
ことが理解されたであろう。

上述の一体形の分布定数形フィルタ２４において、フィ
ルタの反射位相は、外部結合構造自体で別の共振ユニッ
トが構成されているために、この別の共振ユニットの共
振周波数によって大きく影響される。すなわち、この別
の共振ユニットの共振周波数を変化させることにより、
フィルタ全体の反射位相を変化させることができるので
ある。

ここで、各共振ユニットの共振周波数は第４図に示す長
さｌによってほぼ決定されるが、別の共振ユニットにお
いては結合用のスリン）４２ａおよび４２ｂが非常に近
接して存在するために、その実効誘電率が下がり、その
共振周波数は高（なっている。そこで、この別の共振ユ
ニットの共振周波数を下げて、第１図に示すような分波
器において、相手方の周波数ではオープン状態になるよ
うにすればよい。

このような目的のために、第３図および第４図に示す実
施例では、誘電体ブロック２６の開放端面（正面前面）
上に、別の共振ユニットを構成する電極４０ａおよび４
０ｂにそれぞれ連なって周波数調整用電極４４ａおよび
４４ｂが形成される。

そして、この電極４４ａおよび４４ｂによって、これら
別の共振ユニットの容量を大きくしてその共振周波数を
下げるのである。

電極を形成して別の共振ユニットの共振周波数を下げる
ためには、さらに、第６図に示すように、誘電体ブロッ
ク２６の開放端面上に外導体２８から延びる電極４　’
６　ａを構成してもよい。この電極４′６ａによって、
接続用電極４０ａとの間により大きな静電容量が生じ、
したがって結果的にこの別の共振ユニットの共振周波数
は低下する。

なお、電極４４ａおよび４４ｂ（第３図）は、接続用電
極４０ａおよび４０ｂのそれぞれと連なって形成されて
いた。しかしながら、第７図に示すように、電極４４ａ
、４４ｂと４０°ａ、４０ｂとは相互に間隔が隔゛てら
れて形成されてもよい。

しかしながら、共振周波数をより大きく変化させるため
には、第３図および第４図に示したように、電極４４ａ
および４４’ｂは、電極４０ａおよび４０ｂと電気的に
接続された状態のものが好ましい。

なぜならば、電極４０’ａおよび４’Ｏｂのそれ讐れの
開放端面においては、内部から外へ向かう電気力線の密
度が大きくなっているからである。

また、このように別の共振ユニットの周波数を調整する
機構としては、その他にいろいろなものが考えられる。

たとえば貫通孔３８ａの近傍の誘電体ブロック２６の開
放端面上に誘電体チップを張り付けるようにしてもよい
。誘電体チップを張り付けると、電極を形成したと同じ
ように静電容量が大きくなり゛共振周波数はそれに応じ
て低下する。逆に、別の共振ユニットの共振周波数を高
くするためには、誘電体ブロック２６の開放端面のその
近傍の部分を削り取るようにしてもよい。すなわち、開
放端面では電界が強いので、その部分の誘電体を除くこ
とによって実効誘電率が変動すると電気摂動が生じ、共
振周波数は高くなるのである。同じように、共振周波数
を高くするためには、貫通孔３８ａを第８図に示すよう
な段つき貫通孔として構成してもよい。この場合、開放
端面における実効誘電率が変化することによって、この
別の共振ユニットの共振周波数は高くなるのである。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、外部結合部に形成さ
れた別の共振ユニットの共振周波数を調整することによ
って、フィルタ全体の反射位相を調整するようにしてい
るため、たとえば分波器などに用いる場合にその設計が
非常にやりやすくなる。すなわち、反射位相のずれを吸
収するに最適と思われるフィルタエレメントの定数で設
計した金型で作ったフィルタがもし相手側からの反射成
分を充分に補正できないとしても、その別の共振ユニッ
トの共振周波数を適当に調整するだけで、はぼ理想的な
反射位相が得られるので、簡単にその反射分の補正をす
ることができる。そして、位相調整のためのケーブルや
ストリップラインが不要であるので、そのためのスペー
スを省略できるので、分波器に用いた場合に全体として
小型なものを作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となる分波器の一例を示す図解
図である。 第２図は従来の分波器に用いられていた一体形の分布定
数形バンドパスフィルタの一例を示す斜視図である。 第３図はこの発明の一実施例を示す斜視図である。 第４図は第３図の平面断面図である。 第５図は外部結合部における磁界の様子を示す図解図で
ある。 第６図および第７図は、それぞれ、電極の変形例を示す
図解図である。 第８図は別の共振ユニットの共振周波数を高くするため
の段つき貫通孔を示す図解図である。 図において、１０は分波器、１２および１４はバンドパ
スフィルタ、２４は一体形の分布定数形フィルタ、２６
は誘電体ブロック、２８は外導体、３°°〜３０°はＮ
通孔・３２′〜３．２ｄは内溝ｉ。 体、３４ａ〜３４ｃは結合用スリット、３６ａは入力端
子、３６ｂは出力端子、３８ａ、３８ｂは別の貫通孔、
４０ａ、４０ｂは外部接続用電極、４２ａ、４２ｂは結
合用スリット、４４ａ、４４ｂ、４６ａは周波数調整用
電極を示す。 ４２ａ　３０ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１つの誘電体ブロック、 前記誘電体ブロックの外周面に形成される外導体、 前記誘電体ブロックに互いに平行に形成された複数の貫
   通孔、 前記複数の貫通孔のそれぞれの内周面に形成されるかつ
   それぞれが前部外導体と協働して共振ユニットを構成す
   る複数の内導体、 前記各共振ユニット相互間に設けられて互いの共振ユニ
   ７）を結合させるための結合手段、入力側の共振ユニッ
   トを形成する貫通孔の近傍であって前記誘電体ブロック
   の外側面よりにこの入力側の共振ユニットの貫通孔に沿
   って形成された別の貫通孔、および 前記別の貫通孔の内周面に形成された接続用電極を備え
   、 前記接続用電極と前記外導体とで別の共振ユニットが形
   成さ４れ、 前記別の共振ユニットと前記入力側の共振ユニットとの
   間に両者を結合させるための別の結合手段を構成し、さ
   らに 前記別の共振ユニットの共振周波数を調整するための周
   波数調整手段を備え、 前記周波数調整手段によって前記別の共振ユニットの共
   振周波数を調整して前記入力側における反射位相を変え
   るようにした、分布定数形フィルタ０ ２　前記周波数調整手段は前記別の共振ユニットを形成
   する前記接続用電極に関連して前記誘電体ブロックの開
   放端面に形成された周波数調整用電極を含む、特許請求
   の範囲第１項記載の分布定数形フィルタ。 ３　前記周波数調整用電極は前記接続用電極に接続され
   る、特許請求の範囲第２項記載の分布定数形フィルタ。