JPS6231843B2 - - Google Patents

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JPS6231843B2
JPS6231843B2 JP55055520A JP5552080A JPS6231843B2 JP S6231843 B2 JPS6231843 B2 JP S6231843B2 JP 55055520 A JP55055520 A JP 55055520A JP 5552080 A JP5552080 A JP 5552080A JP S6231843 B2 JPS6231843 B2 JP S6231843B2
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JP
Japan
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dielectric
metal housing
inner conductor
resonators
filter
Prior art date
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Application number
JP55055520A
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Japanese (ja)
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JPS56153801A (en
Inventor
Yoshio Masuda
Atsushi Fukazawa
Takuro Sato
Tatsumasa Yoshida
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Priority to EP81102867A priority patent/EP0038996B1/en
Priority to US06/254,071 priority patent/US4386328A/en
Priority to DE8181102867T priority patent/DE3164402D1/en
Priority to CA000375590A priority patent/CA1162622A/en
Publication of JPS56153801A publication Critical patent/JPS56153801A/en
Publication of JPS6231843B2 publication Critical patent/JPS6231843B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小形にして電気特性の良好な誘電体フ
イルタの構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a dielectric filter structure that is small and has good electrical characteristics.

第1図に従来のインタデイジタルフイルタの斜
視図を示す。図中1―1〜1―5は内導体、2―
1〜2―4は内導体間のギヤツプ、3はケース、
3―1〜3―3はケースの底面である。またフタ
3―4は図では省略してある。4は外部端子に接
続する励振アンテナであり入出力結合手段とな
る。図中内導体1―1〜1―5の長さはほぼ1/4
波長に選定され、かつ一端はケースの底面3―1
と3―2に交互に短絡され、他端は開放される。
この場合短絡部を交互に配置しなければ隣接共振
器間に必要な結合量が得られない。この形式のフ
イルタでは内導体が2つの底面に交互に固定され
るため製造に手数がかかり、コストが高いという
欠点を有する。
FIG. 1 shows a perspective view of a conventional interdigital filter. In the figure, 1-1 to 1-5 are inner conductors, 2-
1 to 2-4 are the gaps between the inner conductors, 3 is the case,
3-1 to 3-3 are the bottom surfaces of the case. Further, the lid 3-4 is omitted in the figure. 4 is an excitation antenna connected to an external terminal and serves as an input/output coupling means. The length of inner conductors 1-1 to 1-5 in the figure is approximately 1/4
wavelength, and one end is located on the bottom of the case 3-1.
and 3-2 are alternately shorted, and the other end is open.
In this case, the necessary amount of coupling between adjacent resonators cannot be obtained unless the short circuit parts are arranged alternately. This type of filter has the disadvantage that the inner conductor is fixed alternately to the two bottom surfaces, which requires a lot of effort to manufacture and is expensive.

第2図に従来のクームラインフイルタの斜視図
を示す。図中11―1〜11―5は内導体でその
一端は開放、他端は金属ケース13の同一底面1
3―1に短絡される。内導体11―1〜11―5
の長さは1/4波長より充分短く選定される。この
棒はインダクタンスLとして働らき、一方、この
棒の先端に適当な手段でLと共振する容量Cを設
ける。第2図の例ではこの容量は円板11a―1
〜11a―5とケース13の他の底面13―2と
の間で形成されている。隣接共振器間に必要な結
合量を得るために内導体間にギヤツプ12―1〜
12―4を設け、さらに外部線路と両端の共振器
との入出力結合手段としての結合アンテナ14を
設けることによつてフイルタがえられている。こ
の形式のフイルタでは内導体11―1〜11―5
の同一底面13―1に固定されるのでその点に関
しては製作上コストダウンするが、一方容量Cの
値を例えば数%の精度で製作することは難しいと
いう欠点を有し、結局のところコスト上のメリツ
トはほとんどなく、ただインタデイジタルフイル
タよりは小形にできる点がメリツトである。
FIG. 2 shows a perspective view of a conventional comb line filter. In the figure, 11-1 to 11-5 are inner conductors, one end of which is open, and the other end of which is the same bottom surface 1 of the metal case 13.
Short circuited to 3-1. Inner conductor 11-1 to 11-5
The length of is selected to be sufficiently shorter than 1/4 wavelength. This rod acts as an inductance L, while a capacitance C resonating with L is provided at the tip of the rod by suitable means. In the example of FIG. 2, this capacity is the disk 11a-1
11a-5 and the other bottom surface 13-2 of the case 13. In order to obtain the necessary amount of coupling between adjacent resonators, a gap 12-1~ is created between the inner conductors.
A filter is obtained by providing a coupling antenna 12-4 and further providing a coupling antenna 14 as an input/output coupling means between the external line and the resonators at both ends. In this type of filter, the inner conductors 11-1 to 11-5
Since it is fixed to the same bottom surface 13-1 of the capacitor, the manufacturing cost is reduced in this respect, but on the other hand, it has the disadvantage that it is difficult to manufacture the value of capacitance C with an accuracy of, for example, several percent, which ultimately increases the cost. There is almost no merit to this, the only advantage is that it can be made smaller than an interdigital filter.

さて第1図において、共振器の内導体1―1〜
1―5とケース3の間の空間の媒質が空気の場合
について述べたが、誘電率εrの大なる物質を充
填すれば内導体1―1〜1―5の長さをほぼ√
r分の1に短縮することができる。しかし、円形
内導体1―1〜1―5と平板外導体(ケース3)
の間の全領域に固体誘電体を充填するのは困難で
ある。この間の事情は第2図の場合もまつたく変
わらない。
Now, in Fig. 1, the inner conductor 1-1 of the resonator
We have described the case where the medium in the space between 1-5 and case 3 is air, but if a material with a large dielectric constant εr is filled, the length of inner conductors 1-1 to 1-5 can be reduced to approximately √
It can be shortened to 1/r. However, the circular inner conductors 1-1 to 1-5 and the flat outer conductor (case 3)
It is difficult to fill the entire area in between with solid dielectric material. The situation during this period is exactly the same in the case of Figure 2.

そこで、第3図に示すように同心円状の誘電体
31―1〜31―5を用いる発明がなされた(特
願昭53―142306)。
Therefore, an invention was made that uses concentric dielectrics 31-1 to 31-5 as shown in FIG. 3 (Japanese Patent Application No. 53-142306).

第3図aの断面を有する共振器構造のものを用
いると、第3図bの如きフイルタを構成すること
ができ、共振器31―1〜31―5相互間の電気
的結合が大となり、第1図の如き交叉配置または
第2図の如きクームライン結合法を用いることな
く、第3図の如く1/4波長共振器31―1〜31
―5をケースの同一底面33―1上に短絡端を設
けて必要な帯域幅のフイルタを得ることができ
る。そのため、第1図,第2図より低価格で実現
することができる。
If a resonator structure having the cross section shown in FIG. 3a is used, a filter as shown in FIG. 3b can be constructed, and the electrical coupling between the resonators 31-1 to 31-5 becomes large. 1/4 wavelength resonators 31-1 to 31 as shown in FIG. 3 without using the cross arrangement as shown in FIG.
-5 can be provided with a shorted end on the same bottom surface 33-1 of the case to obtain a filter with the required bandwidth. Therefore, it can be realized at a lower cost than those shown in FIGS. 1 and 2.

しかしながら、第3図のフイルタは2つの欠点
を有する。第1に、誘電体31―1〜31―5の
円周がケース3の平板底面及びフタ33―3,3
3―4に極めて狭い部分で接しており、その接触
部分の広さを一定に保つことが困難なため共振器
間の結合が変動しやすいことである。第2とし
て、誘電体柱31―1〜31―5の形状が同心円
筒であるため、誘電体の加工が困難で低価格化に
限界があることである。なお、第3図bではケー
ス3のフタ33―4は省略してある。
However, the filter of FIG. 3 has two drawbacks. First, the circumferences of the dielectrics 31-1 to 31-5 are the same as the bottom surface of the flat plate of the case 3 and the lids 33-3, 3.
3-4 at an extremely narrow portion, and it is difficult to keep the width of the contact portion constant, so the coupling between the resonators tends to fluctuate. Second, since the dielectric columns 31-1 to 31-5 are concentric cylinders, it is difficult to process the dielectrics, and there is a limit to how low the cost can be reduced. Note that the lid 33-4 of the case 3 is omitted in FIG. 3b.

本発明の目的はこれらの欠点を除去するため
に、断面矩形の誘電体柱を用いることによつて共
振器間の一定結合量の再現性を改良し、低価格化
すると共に、一層小形化を進めることにある。
In order to eliminate these drawbacks, the purpose of the present invention is to improve the reproducibility of a certain amount of coupling between resonators by using dielectric columns with a rectangular cross section, to reduce the cost, and to further reduce the size of the resonators. It's about moving forward.

第4図は従来、考えられた交叉構造のフイルタ
である。第4図aは断面が矩形の誘電体を用いる
1/4波長共振器の断面図であり、第4図bは第4
図aの1/4波長共振器により構成された交叉配置
のフイルタである。第4図において、41―1〜
41―5は矩形の誘電体柱、41a―1〜41a
―5は前記誘電体柱41―1〜41―5の中央部
に手方向に挿入した円形内導体、43は金属平板
で形成したケースである。前記誘電体柱41―1
〜41―5はケース43の上下面に接している。
FIG. 4 shows a conventionally considered filter with a cross structure. Figure 4a uses a dielectric with a rectangular cross section.
Fig. 4b is a cross-sectional view of a 1/4 wavelength resonator.
This is a cross-arranged filter made up of the 1/4 wavelength resonators shown in Figure a. In Figure 4, 41-1~
41-5 is a rectangular dielectric column, 41a-1 to 41a
-5 is a circular inner conductor inserted in the central part of the dielectric pillars 41-1 to 41-5 in the hand direction, and 43 is a case formed of a flat metal plate. Said dielectric pillar 41-1
41-5 are in contact with the upper and lower surfaces of the case 43.

第4図aの断面図において説明を簡単にするた
め前記誘電体柱41―1と誘電体柱41―2の間
のギヤツプ42―1がない場合をまず考察する。
内導体41a―2と誘電体柱41―2より構成さ
れる共振器を第4図bのように交叉配置すること
によりフイルタが得られる。しかし隣接共振器間
にギヤツプを設けない場合、前記共振器間の結合
量が非常に大きくなる。そのため、適切な帯域幅
のフイルタを実現するためには内導体41a―1
と内導体41a―2の距離を離さなければなら
ず、フイルタの小型化が困難である。
In order to simplify the explanation in the sectional view of FIG. 4a, first consider the case where there is no gap 42-1 between the dielectric pillars 41-1 and 41-2.
A filter is obtained by arranging resonators each consisting of an inner conductor 41a-2 and a dielectric column 41-2 in an intersecting manner as shown in FIG. 4B. However, if no gap is provided between adjacent resonators, the amount of coupling between the resonators becomes very large. Therefore, in order to realize a filter with an appropriate bandwidth, the inner conductor 41a-1
Since the distance between the inner conductor 41a-2 and the inner conductor 41a-2 must be increased, it is difficult to miniaturize the filter.

一方、誘電体柱41―1と誘電体柱との間にギ
ヤツプ42―1を設け、かつ、これを第4図bの
ように交叉配置した場合、2つの共振器間の結合
量がギヤツプ42―1のため、前記誘電体柱41
―1と41―2の間のギヤツプ42―1のために
減少し、その結果内導体41a―1と内導体41
a―2の距離を縮めることができ、フイルタを小
型化できる。しかし共振器間の結合量のギヤツプ
42―1の距離に対する変化はかなり急激であ
る。実験によれば、ギヤップ1mmから2mmの間の
結合量の変化は1.9×10-2/mmであり、例えば各
共振器間の結合量のバラツキを±3%で設計すれ
ば結合量に対する他の影響がないものとして、ギ
ヤツプ42―1の公差は±30μm以内としなけれ
ばならない。結合量に対するその他の要因も考慮
すればギヤツプ42―1の公差はミクロンのオー
ダとなりフイルタを実際に量産することは困難で
ある。
On the other hand, if a gap 42-1 is provided between the dielectric pillars 41-1 and the dielectric pillars, and they are arranged in an intersecting manner as shown in FIG. -1, the dielectric pillar 41
-1 and 41-2 due to the gap 42-1, and as a result, the inner conductor 41a-1 and the inner conductor 41
The distance a-2 can be shortened, and the filter can be made smaller. However, the amount of coupling between the resonators changes quite rapidly with respect to the distance of the gap 42-1. According to experiments, the change in coupling amount between 1 mm and 2 mm gap is 1.9 × 10 -2 /mm. For example, if the variation in coupling amount between each resonator is designed to be ±3%, other Assuming that there is no influence, the tolerance of the gap 42-1 must be within ±30 μm. If other factors related to the amount of coupling are taken into consideration, the tolerance of the gap 42-1 will be on the order of microns, making it difficult to actually mass-produce the filter.

また、ケース43内への各共振器の交叉配置は
実際上極めて困難でフイルタの価格は上昇する。
Furthermore, it is actually extremely difficult to cross-arrange the resonators within the case 43, which increases the price of the filter.

第5,6,7,11図に本発明の実施例を示
す。すなわち、、本発明はすべて共振器の内導体
の短絡端をケースの同一底面上に配置し、しかも
共振器間にギヤツプを設けてある。共振器間に空
間のない場合を考察すると電界結合と磁界結合が
互いに打ち消し会つて、その結果共振器間の結合
量は、ほとんど零となる。いま隣接共振器間にギ
ヤツプをもうけたとすると電界結合量が急激に減
少する。一方、磁界結合量はギヤツプの存在によ
つてはほとんど影響を受けないため結果としてギ
ヤツプをもうけることにより共振器間の結合量を
増大でき適切な帯域幅のフイルタを実現すること
ができる。即ちギヤツプの効果は第4図の場合と
まつたく逆の効果が得られる。
Examples of the present invention are shown in FIGS. 5, 6, 7, and 11. That is, in the present invention, the shorted ends of the inner conductors of all resonators are arranged on the same bottom surface of the case, and gaps are provided between the resonators. Considering the case where there is no space between the resonators, the electric field coupling and the magnetic field coupling cancel each other out, and as a result, the amount of coupling between the resonators becomes almost zero. If we now create a gap between adjacent resonators, the amount of electric field coupling will decrease rapidly. On the other hand, the amount of magnetic field coupling is hardly affected by the presence of a gap, and as a result, by providing a gap, the amount of coupling between resonators can be increased and a filter with an appropriate bandwidth can be realized. That is, the effect of the gap is exactly the opposite of that in the case of FIG. 4.

同一底面上に共振器を配置した場合、実験によ
ればギヤツプ1mmから2mmに対する結合量の感度
はにぶく5×10-3である。このためギヤツプの公
差は、例えば結合量のバラツキを±3%以内で設
計すれば0.1mmのオーダとなり容易にフイルタを
実現することができる。しかし同一底面上に共振
器を配置するため組み立てが容易である。
According to experiments, when the resonators are placed on the same bottom surface, the sensitivity of the coupling amount to a gap of 1 mm to 2 mm is roughly 5×10 -3 . For this reason, the tolerance of the gap is on the order of 0.1 mm, for example, if the variation in the amount of coupling is designed within ±3%, and the filter can be easily realized. However, since the resonators are placed on the same bottom surface, assembly is easy.

第5図に本発明の第1の実施例を示す。第5図
aは一部省略の横断面図、第5図bはフイルタの
斜視図である。第5図において、51―1〜51
―5は矩形誘電体柱、51a―1〜51a―5は
円形内導体、52―1〜52―4は前記矩形誘電
体柱51―1〜51―5間によつて形成されるギ
ヤツプ、53は金属製の密閉されたケース、53
―1〜53―3,53―4はケース53を形成す
る平板、54は入出力結合手段の結合アンテナ、
55a―1〜55a―5は前記平板53―3に形
成された突状電極、55b―1〜55b―5は前
記平板53―4に形成された突状電極である。な
お、第5図bは説明を容易にするため、フタを形
成する平板53―4を省略した図である。
FIG. 5 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 5a is a partially omitted cross-sectional view, and FIG. 5b is a perspective view of the filter. In Figure 5, 51-1 to 51
-5 is a rectangular dielectric column, 51a-1 to 51a-5 are circular inner conductors, 52-1 to 52-4 are gaps formed between the rectangular dielectric columns 51-1 to 51-5, and 53 is a metal sealed case, 53
-1 to 53-3, 53-4 are flat plates forming the case 53; 54 is a coupling antenna of input/output coupling means;
55a-1 to 55a-5 are protruding electrodes formed on the flat plate 53-3, and 55b-1 to 55b-5 are protruding electrodes formed on the flat plate 53-4. Note that FIG. 5b is a diagram in which the flat plate 53-4 forming the lid is omitted for ease of explanation.

前記円形内導体51a―1〜51a―5は前記
ケース53の底面を形成する平板53―1上のみ
に固定される。また、矩形誘電体柱51―1〜5
1―5は中心部長手方向に挿入孔を有し、前記円
形内導体51a―1〜51a―5を挿入する。こ
の挿入した状態で、矩形誘電体柱51―1〜51
―5はケース3の平板53―3,53―4に設け
た突状電極55a―1〜55a―5,55b―1
〜55b―2と接触している。
The circular inner conductors 51a-1 to 51a-5 are fixed only on a flat plate 53-1 forming the bottom surface of the case 53. In addition, rectangular dielectric pillars 51-1 to 51-5
1-5 has an insertion hole in the longitudinal direction of the center, into which the circular inner conductors 51a-1 to 51a-5 are inserted. In this inserted state, the rectangular dielectric columns 51-1 to 51
-5 are projecting electrodes 55a-1 to 55a-5, 55b-1 provided on the flat plates 53-3, 53-4 of the case 3.
In contact with ~55b-2.

また第5図aにおいて、510は誘電体柱51
―1が空間に露出されている部分であり、51c
は誘電体柱51―1が平板53―3,53―4の
突状電極55a―1,55b―1と接触している
遮蔽部分である。なお、第5図bには符号は付し
ていないが、誘電体柱51―2〜51―5の前記
露出されている部分510、遮蔽部分51cにつ
いて同様である。
In addition, in FIG. 5a, 510 is a dielectric column 51
-1 is the part exposed to space, 51c
is a shielding portion where the dielectric pillar 51-1 is in contact with the protruding electrodes 55a-1, 55b-1 of the flat plates 53-3, 53-4. Although no reference numerals are given in FIG. 5b, the same applies to the exposed portions 510 and shielded portions 51c of the dielectric columns 51-2 to 51-5.

したがつて、突状電極55a―1〜55a―
5,55b―1〜55b―5の効果は、誘電体柱
51―1〜51―5の露出部分510を、遮蔽部
分51cに比して大にするため、共振器からのギ
ヤツプ52―1〜52―4への電磁界の漏出を増
大させることにある。従つて交叉構造またはクー
ムライン結合によらず、共振器間結合量を増大す
ることができる。
Therefore, the protruding electrodes 55a-1 to 55a-
The effect of 5, 55b-1 to 55b-5 is to make the exposed portions 510 of the dielectric pillars 51-1 to 51-5 larger than the shielded portions 51c, so that gaps 52-1 to 52-1 from the resonators are The purpose is to increase leakage of electromagnetic field to 52-4. Therefore, the amount of inter-resonator coupling can be increased regardless of the cross structure or Combuline coupling.

第5図cは第2の実施例の一部省略の横断面図
であり、矩形誘電体51―1に突起部51b,5
1dを設けている。この突起部51b,51cは
ケース3の平板53―3,53―4に接触してい
て、第5図a,bの突状電極55a―1〜55a
―5,55b―1〜55b―5と同様に矩形誘電
体柱51―1〜51―5の露出部分510を遮蔽
部分51cに比して大にしてあるため、共振器間
結合量を増大することができる。この場合、ケー
ス3の平板53―3,53―4には、第5図a,
bの如き電極55a―1〜55a―5,55b―
1〜55b―5を設けない点を除き、他は第5図
bと同様である。
FIG. 5c is a partially omitted cross-sectional view of the second embodiment, in which protrusions 51b and 5 are shown on the rectangular dielectric 51-1.
1d is provided. These protrusions 51b, 51c are in contact with the flat plates 53-3, 53-4 of the case 3, and the projecting electrodes 55a-1 to 55a in FIGS.
-5, Similar to 55b-1 to 55b-5, the exposed portions 510 of the rectangular dielectric columns 51-1 to 51-5 are made larger than the shielded portions 51c, increasing the amount of inter-resonator coupling. be able to. In this case, the flat plates 53-3 and 53-4 of case 3 are
Electrodes 55a-1 to 55a-5, 55b as shown in b
The rest is the same as in FIG. 5b except that 1 to 55b-5 are not provided.

第6図は第3の実施例の一部省略の横断面図で
ある。61―1,61―2は断面矩形の誘電体柱
61a―1,61a―2は円形内導体、63―
3,63―4は密閉された金属製ケースの平板で
ある。誘電体柱61―1,61―2は第5図と同
様にケースの同一底面に固定されている。第6図
の場合、平板63―3,63―4と対向する誘電
体61―1,61―2との間に隙間はないが、空
間への露出部分610を平板63―3,63―4
との接触部分61cに比して大ならしめる。すな
わち、第6図のHをWより大きくとる程、共振器
の電磁界はギヤツプ62に漏出し、共振器間結合
が増大する傾向にある。
FIG. 6 is a partially omitted cross-sectional view of the third embodiment. 61-1, 61-2 are dielectric columns with a rectangular cross section 61a-1, 61a-2 are circular inner conductors, 63-
3, 63-4 is a flat plate in a sealed metal case. The dielectric pillars 61-1 and 61-2 are fixed to the same bottom surface of the case as in FIG. 5. In the case of FIG. 6, there is no gap between the flat plates 63-3, 63-4 and the opposing dielectrics 61-1, 61-2, but the portion 610 exposed to the space is
The contact portion 61c is made larger than the contact portion 61c. That is, as H in FIG. 6 becomes larger than W, the electromagnetic field of the resonator tends to leak into the gap 62, and the inter-resonator coupling tends to increase.

また、第4の実施例として第7図の如く、細い
導体棒76を円形内導体間に当該円形内導体と直
角にケース面に立てることによつて、結合量を増
大させることができる。
Furthermore, as a fourth embodiment, as shown in FIG. 7, the amount of coupling can be increased by placing a thin conductor rod 76 on the case surface between the circular conductors at right angles to the circular conductors.

第3の実施例は、構造が簡単のため、共振器の
諸特性の理論計算をすることができる。以下、第
3の実施例について理論値と計算値を示すが、計
算は電磁界を緩和法によつて解析した。
Since the third embodiment has a simple structure, it is possible to theoretically calculate various characteristics of the resonator. Theoretical values and calculated values for the third example will be shown below, and the calculations were performed by analyzing the electromagnetic field using a relaxation method.

なお、フイルタの特性は、その要素である各々
の共振器の特性によつて定められる。
Note that the characteristics of the filter are determined by the characteristics of each resonator that is its element.

第8図aは、円形内導体の直径2Rmをパラメ
ータとした場合の矩形誘電体の高さH対共振器の
無負荷のQの理論値を示し、また同図bは実験値
を示す。Qの実験値は理論値の約80%であつた。
計算に用いた誘電体の比誘電率εrは20、その
tanδは1.4×10-4であり、矩形誘電体の幅W=12
〔mm〕である。
FIG. 8a shows the theoretical value of the height H of the rectangular dielectric material versus the unloaded Q of the resonator when the diameter 2Rm of the circular inner conductor is used as a parameter, and FIG. 8b shows the experimental value. The experimental value of Q was about 80% of the theoretical value.
The dielectric constant εr of the dielectric used in the calculation is 20, and its
tanδ is 1.4×10 -4 and the width of the rectangular dielectric is W = 12
It is [mm].

第9図は円形内導体間距離Xd(第6図参照)
に対する共振器間の結合係数の理論値を実線でま
た破線はその実験値である。実験値は理論値の約
50%であつた(幅W=10〔mm〕で、円形内導体間
距離Xd=11〔mm〕の場合)。
Figure 9 shows the distance between conductors in the circle Xd (see Figure 6)
The solid line shows the theoretical value of the coupling coefficient between the resonators, and the broken line shows the experimental value. The experimental value is approximately the theoretical value.
50% (width W = 10 [mm], distance between conductors in the circle Xd = 11 [mm]).

第10図は共振器の長手方向の寸法を定める等
価誘電率εeffの理論値を示す。円形内導体の直
径2Rmをパラメータとした場合の矩形誘電体の
幅W対等価誘電率εeffである。矩形誘電体の高
さHは12〔mm〕であり、誘電体の比誘電率εrは
20、そのtanδは1.4×10-4である。
FIG. 10 shows the theoretical value of the equivalent dielectric constant εeff, which determines the longitudinal dimension of the resonator. This is the equivalent dielectric constant εeff versus the width W of the rectangular dielectric when the diameter 2Rm of the circular inner conductor is used as a parameter. The height H of the rectangular dielectric is 12 [mm], and the relative permittivity εr of the dielectric is
20, its tanδ is 1.4×10 -4 .

等価誘電率εeffは、共振器の長手方向の波長
をλg、誘電体がない場合の自由空間波長をλo
とすると εeff=(λo/λg) (1) である。したがつて、1/4波長共振器の円形内導
体の長さは1/4λgに選ばれ、 である。共振器内の空間が全部誘電率εrの誘電
体で占められている場合は εfee=εr (3) となる。本発明の如く、ギヤツプが存在する場合
は、等価誘電率εeffは円形内導体を挿入した誘
電体の誘電率εrよりも小さくなる。第10図は
これを計算により求めたものである。
The equivalent permittivity εeff is the wavelength in the longitudinal direction of the resonator as λg, and the free space wavelength in the absence of a dielectric as λo.
Then, εeff=(λo/λg) 2 (1). Therefore, the length of the circular inner conductor of the 1/4 wavelength resonator is chosen to be 1/4λg, It is. If the space inside the resonator is entirely occupied by a dielectric material with a permittivity of εr, then εfee=εr (3). When a gap exists as in the present invention, the equivalent dielectric constant εeff becomes smaller than the dielectric constant εr of the dielectric into which the circular inner conductor is inserted. FIG. 10 shows this calculated result.

以上の解析から、フイルタの損失を最小にする
ための共振器の無負荷Qは矩形誘電体の高さHと
内導体直径2Rmによつて最適に定められる。ま
たフイルタの帯域幅を定める共振器間の結合量
は、内導体間距離Xd(矩形誘電体の幅Wと誘電
体間距離S(第6図参照))によつて、適切に定
めることができる。
From the above analysis, the unloaded Q of the resonator to minimize filter loss is optimally determined by the height H of the rectangular dielectric and the inner conductor diameter 2Rm. In addition, the amount of coupling between the resonators, which determines the bandwidth of the filter, can be appropriately determined by the distance between the inner conductors Xd (the width W of the rectangular dielectric and the distance S between the dielectrics (see Figure 6)). .

第11図は共振器の長手方向の形状を示す。第
11図aは円形内導体及び矩形誘電体の長さL1
はほぼ1/4λgで先端は空間100によつて開放
される。同図bはコンデンサ101を共振器の先
端に負荷した場合である。同図bにおける共振器
の長さL2は同図aの長さL1より短縮され、小形
化されることは周知である。
FIG. 11 shows the longitudinal shape of the resonator. Figure 11a shows the length L 1 of the circular inner conductor and rectangular dielectric.
is approximately 1/4λg, and the tip is opened by a space 100. Figure b shows the case where the capacitor 101 is loaded at the tip of the resonator. It is well known that the length L 2 of the resonator in FIG. 1B is shorter than the length L 1 of the resonator in FIG.

850MHz帯フイルタの試作例では、第3図,第
5図,第6図の各々の構造の場合、5段フイルタ
の体積はそれぞれ、約60c.c.,20c.c.,28c.c.でその小
形化の効果は、1:1/3:1/2であり、小形
化の効果の方は、第5図のものが最も顕著であつ
た。
In the prototype example of the 850MHz band filter, the volumes of the five-stage filter are approximately 60c.c., 20c.c., and 28c.c. in the structures shown in Figures 3, 5, and 6, respectively. The effect of miniaturization was 1:1/3:1/2, and the effect of miniaturization was most remarkable in the case shown in FIG.

一方、フイルタの損失は、それぞれ1dB,
1.5dB,1.1dBであつた。
On the other hand, the loss of the filter is 1dB,
They were 1.5dB and 1.1dB.

従つて損失の面からは第7図の方が第5図のも
のより優れており、第3図のものとほぼ等しい特
性を有する。
Therefore, in terms of loss, the one shown in FIG. 7 is better than the one shown in FIG. 5, and has almost the same characteristics as the one shown in FIG. 3.

本発明フイルタは全て共振器間にギヤツプを有
するので、フイルタ設計の際、ギヤツプの幅を変
え、またはそのギヤツプに導体を適宜挿入抜去し
てフイルタを構成することにより、容易にギヤツ
プへ漏出する電磁エネルギの量を変化させること
ができるとともに、断面矩形の誘電体柱を用いて
いるのでフイルタ組立後の共振器間の一定結合量
の再現性を改良することができる。しかも交叉構
造、クームライン結合を用いずに、ケースの一底
面のみに内導体を固定しているので、極めて安価
でかつ小形なフイルタを作ることができる。
All of the filters of the present invention have a gap between the resonators, so when designing the filter, it is possible to easily prevent electromagnetic leakage into the gap by changing the width of the gap or inserting and removing conductors from the gap as appropriate to configure the filter. In addition to being able to change the amount of energy, since dielectric columns with a rectangular cross section are used, it is possible to improve the reproducibility of a fixed amount of coupling between resonators after the filter is assembled. Moreover, since the inner conductor is fixed only to one bottom surface of the case without using a cross structure or a comb-line connection, it is possible to produce an extremely inexpensive and compact filter.

本発明の説明においては内導体を円柱の場合に
限定して記述したが、理論解析の結果、内導体を
角柱または適当な厚み、幅をもつた平板とする
と、円柱の場合に比し、損失が増加し、小形化で
きないことが明らかである。
In the description of the present invention, the inner conductor is limited to a cylinder, but as a result of theoretical analysis, if the inner conductor is a square cylinder or a flat plate with appropriate thickness and width, the loss will be lower than that of a cylinder. It is clear that miniaturization is not possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図,第2図,第3図は従来のフイルタの構
造を示す図、第4図は従来の交叉配置形誘電体フ
イルタを説明するための図であり、同図aは構断
面図、同図bは斜視図、第5図aは本発明の第1
の実施例の横断面図、同図bは本発明の第1の実
施例の斜視図、同図cは本発明の第2の実施例の
横断面図、第6図は本発明の第3の実施例の横断
面図、第7図は本発明の第4の実施例の斜視図、
第8図は矩形誘電体の高さH対共振器の無負荷の
Qを示す図、第9図は円形内導体間距離対共振器
間の結合係数を示す図、第10図は等価誘電率を
示す図、第11図は本発明による共振器の長手方
向の形状を示す図である。 41―4〜41―5,51―1〜51―5,6
1―1〜61―2…矩形誘電体柱、41a―1〜
41a―5,51a―1〜51a―5,61a―
1〜61a―2…円形内導体、42―1〜42―
4,52―1〜52―4,62…ギヤツプ、4
3,53,53―1〜53―3,63―3〜63
―4…金属製ハウジング、44,54…アンテ
ナ、55a―1〜55a―5,55b―1〜55
b―5…突状電極、51b―1〜51b―2,5
1d―1〜51d―2…誘電体の突起。
1, 2, and 3 are diagrams showing the structure of a conventional filter, and FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional cross-arranged dielectric filter. Figure 5b is a perspective view, and Figure 5a is the first diagram of the present invention.
Figure b is a perspective view of the first embodiment of the invention, Figure c is a cross-sectional view of the second embodiment of the invention, and Figure 6 is a third embodiment of the invention. FIG. 7 is a perspective view of the fourth embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the height H of the rectangular dielectric versus the unloaded Q of the resonator, Figure 9 is a diagram showing the distance between conductors in a circle versus the coupling coefficient between the resonators, and Figure 10 is the equivalent dielectric constant. FIG. 11 is a diagram showing the longitudinal shape of the resonator according to the present invention. 41-4 ~ 41-5, 51-1 ~ 51-5, 6
1-1~61-2...Rectangular dielectric column, 41a-1~
41a-5, 51a-1 to 51a-5, 61a-
1~61a-2...Circular inner conductor, 42-1~42-
4,52-1 to 52-4,62...Gap, 4
3,53,53-1~53-3,63-3~63
-4...Metal housing, 44, 54...Antenna, 55a-1 to 55a-5, 55b-1 to 55
b-5...Protruding electrode, 51b-1 to 51b-2,5
1d-1 to 51d-2...Protrusions of dielectric material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 密閉された金属製のハウジングと、柱状の誘
電体および該誘電体の中心部長手方向に挿入した
内導体より成る複数の分布定数線路形共振器と、
入出力結合手段とを有する誘電体フイルタにおい
て、 前記柱状の誘電体の断面がほぼ矩形であり、 前記内導体がほぼ円柱であり、 該円柱内導体の一端が前記金属ハウジングの同
一底面上に固定され、 前記柱状の誘電体はその相対向する両側面で前
記金属ハウジングと接触され、 しかも、前記柱状の誘電体の露出した側面は、
前記金属ハウジングと接触した側面に比べて、大
であること、 を特徴とする誘電体フイルタ。 2 断面がほぼ矩形の柱状の誘電体を金属製のハ
ウジングに接触する面が接触しない面より小さく
したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の誘電体フイルタ。 3 断面がほぼ矩形の柱状の誘電体は突起を有
し、前記突起が金属ハウジングと接触することを
特徴とした特許請求の範囲第1項記載の誘電体フ
イルタ。 4 断面がほぼ矩形の柱状の誘電体と接触する金
属ハウジングの面に突状電極を設けたことを特徴
とした特許請求の範囲第1項記載の誘電体フイル
タ。 5 内導体間距離を変化させたことによつて共振
器間の電気的結合量を得ることを特徴とする特許
請求の範囲第1項又は第2項記載の誘電体フイル
タ。 6 誘電体の間のギヤツプに細い導線を金属製ハ
ウジングの対向底面の間に固定して設けることに
より、共振器間の電気的結合量を得ることを特徴
とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の誘
電体フイルタ。 7 内導体の一端が金属製ハウジングの同一底面
上に固定され、内導体の他端に対向して金属製ハ
ウジングの面上にコンデンサ電極を設けたことを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の誘電体フ
イルタ。
[Claims] 1. A plurality of distributed constant line resonators each comprising a sealed metal housing, a columnar dielectric, and an inner conductor inserted in the longitudinal direction of the center of the dielectric;
In a dielectric filter having input/output coupling means, the columnar dielectric has a substantially rectangular cross section, the inner conductor is substantially cylindrical, and one end of the cylindrical inner conductor is fixed on the same bottom surface of the metal housing. the columnar dielectric is in contact with the metal housing on both opposing sides, and the exposed side of the columnar dielectric is
A dielectric filter characterized in that it is larger than the side surface that is in contact with the metal housing. 2. The dielectric filter according to claim 1, wherein the columnar dielectric member has a substantially rectangular cross section, and the surface that contacts the metal housing is smaller than the surface that does not contact the metal housing. 3. The dielectric filter according to claim 1, wherein the columnar dielectric having a substantially rectangular cross section has a protrusion, and the protrusion contacts the metal housing. 4. The dielectric filter according to claim 1, wherein a protruding electrode is provided on the surface of the metal housing that comes into contact with the columnar dielectric having a substantially rectangular cross section. 5. The dielectric filter according to claim 1 or 2, wherein the amount of electrical coupling between the resonators is obtained by changing the distance between the inner conductors. 6. The amount of electrical coupling between the resonators is obtained by fixing a thin conducting wire in the gap between the dielectrics between the opposing bottom surfaces of the metal housing, or 2. The dielectric filter according to item 2. 7. Claim 3, characterized in that one end of the inner conductor is fixed on the same bottom surface of the metal housing, and a capacitor electrode is provided on the surface of the metal housing opposite to the other end of the inner conductor. The dielectric filter described.
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