JPS6257121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分布定数線路形の誘電体共振器を用
いた誘電体フイルタに関する。

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は共振棒、２―
２〜２―４は共振棒間のギヤツプ、３は金属製又
は内面のみが金属のケースで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
である。図中共振棒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
のフイルタでは共振棒が２つの底面に交互に固定
されるため製造がやつかいでコストが高いと云う
欠点を有する。

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は共振棒でその
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。共振棒１１―１〜１１―５
の長さは1/4波長より充分短かく選定される。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
量を得るために共振棒間にギヤツプ１２―１〜１
２―４を設け、さらに外部線路と両端の共振器と
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共振
棒１１―１〜１１―５は同一底面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い。

又、これらのフイルタにおいて、共振棒間を誘
電率ε_sが大なる物質で充填すれば、√_s分の１
で小形化できる。

しかし、円形共振棒とケースとの全領域に固体
の誘電体を充填することは困難である。

そこで、本発明者らは、第３図に示すように、
同心円状の誘電体共振器３１―１〜３１―５を互
いに平行に配置した誘電体フイルタを提案した。

第３図の構造によると、共振器３１―１〜３１
―５間の電気結合が大となり、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を用い
る必要がなく、中心導体３１ａ―１〜３１ａ―５
をケース３３の同一面３３―１で接地して必要帯
域幅のフイルタを得ることができる。

そのため、フイルタを第１図及び第２図のもの
より低価格で実現できる。

しかしながら、第３図のフイルタは、次の様な
欠点を有する。すなわち、共振器間の結合量を、
該共振器間の距離によつて調整するものである。
したがつて、結合小なる必要が生じた場合、該共
振器間距離を長く取るため、フイルタの小形化に
は限界を生じる。

本発明の目的は、これらの欠点を除去するため
にほぼ矩形の誘電体共振器を用いることによつ
て、該共振器間の距離を変えることなく、該共振
器間の結合量を自由に制御でき、一層の小形化を
進めることにある。

第４図は、本発明の一実施例を示すものであ
り、４―１，４―６は入出力コネクタ、４―２，
４―７は結合線、４―３〜４―５は互いに平行に
配置した誘電体共振器、４―８は金属製のケー
ス、４―３ａ〜４―５ａは中心導体であり、各共
振器４―３〜４―５はλ_g／４（但し、λ_gは波
長）の長さを有し、その中心導体４―３ａ〜４―
５ａの一端はケース４―８の同一面４―８ａで接
地され且つ他端は開放である。

第５図は第４図のものの断面を示したものであ
る。第５図に示すように、各共振器５―３，５―
４は、略矩形であり、溝加工した略矩形の２枚の
誘電体５―３ｂと５―３ｃ、５―４ｂと５―４ｃ
で略矩形の中心導体５―３ａ，５―４ａを挾んだ
構造であり、これらの共振器５―３，５―４をケ
ース５―８の一部である金属板５―８ｂ，５―８
ｃの間に挿入してフイルタを構成したものであ
る。

第４図の構成による共振器の諸特性を知るた
め、電磁界を緩和法によつて解析した。第６図
は、中心導体の幅Ｗをパラメータとしたときの矩
形誘電体の高さDy対共振器の無負荷Ｑの理論値
を示した。

第６図において、誘電体の幅Dx、中心導体の
高さｔ、中心導体の高さＷ＝W₁，W₂，W₃、及び
誘電率ε_sは次の通りである。

Dx＝10mm、ｔ＝１mm、ε_s＝20。

W₁＝６mm、W₂＝４mm、Ｗ＝１mm。

また第７図は 誘電体の高さDy、幅Dx、中心導体の幅Ｗ、誘
電体間距離Ｓを一定にしたときの中心導体の厚さ
ｔ対結合係数ｋの理論値を示す。

但し、Dy＝12mm、Dx＝10mm、Ｗ＝６mm、Ｓ＝
２mm、ε_s＝20である。

第８図は、中心導体の幅Ｗをパラメータとした
ときの矩形誘電体の高さDy対等価誘電率ε_effの
理論値を示す。

但し、Dx＝10mm、ｔ＝１mm、Ｓ＝６mm、ε_s＝
20、W₄＝２mm、W₅＝４mm、W₆＝６mmである。

実験の結果、Ｑに関しては、理論値の80％、結
合係数ｋに関しては、理論値の50％、等価誘電率
ε_effに関しては理論値の90％であつた。

以上の解析の結果、フイルタの損失を最小にす
る共振器の無負荷Ｑは、矩形誘電体の高さDyと
中心導体の幅Ｗによつて最適に定められ、また、
フイルタの帯域巾を定める共振器間の結合量は、
誘電体間距離Ｓと中心導体の厚さｔによつて適切
に定めることができる。すなわち、単位共振器の
無負荷Ｑのゆるす限り、矩形中心導体幅Ｗを小さ
くすることができ、したがつて、矩形誘電体板の
幅Dxを小さくすることができるため、フイルタ
は従来にない小形化を達成することができる。

第９図は本発明の第２実施例を示し、ケース９
―８に突出部９―８ｄ，９―８ｅを設け、共振器
９―３，９―４の幅Dxをケース９―８の金属面
に接触している幅Wbよりも大きくしたものであ
る。

突出部９―８ｄ，９―８ｅを設けることによつ
て、誘電体幅（露出部分の幅）がその金属接触部
分Wbに比べて大となり、共振器９―３，９―４
からの空間への電磁界の漏れが増大し、共振器９
―３，９―４間の結合を増大させることができ
る。

なお、以上の実施例において、共振器間の空間
に他の誘電体又は他の金属体を部分的に挿入する
ことによつて、共振器間の結合量を変化設定する
ことができる。

又、各共振器の中心導体の他端（開放端）にコ
ンデンサの電極を形成し、ケースにコンデンサの
他方の電極を取りつけるようにすれば、共振器長
の短縮と微調整に役立つ。

又、共振器における中心導体の形成は、誘電体
の所定部分に導体をメタライズする方法によつて
もよい。

以上の説明から明らかなように、本発明のフイ
ルタは、全て共振器間に空間を有するので、該空
間へ漏出する電磁エネルギの量を、空間の巾を変
え、または、その空間に導体、誘電体などを挿入
抜去することによつて容易に変化できるが、中心
導体の形状寸法を任意に設定することによつて、
容易に変化でき、しかも交叉構造、クームライン
結合を用いないので極めて安価で且つ小形のフイ
ルタを作ることができる。

本説明において、中心導体を矩形として述べた
が、形が変つても本質的に原理的に変りない。し
たがつて中心導体の形状を変えたとしても本特許
に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ従来のフイルタを示
す斜視図、第４図と第５図は本発明の一実施例を
示す斜視図と断面図、第６図〜第８図は本発明に
おける諸特性を示す特性図、第９図は本発明の他
の実施例を示す断面図である。 ９―３〜９―５…誘電体共振器、９―３ａ〜９
―５ａ…その中心導体、９―３ｂ〜９―３ｃ，９
―４ｂ〜９―４ｃ…同じく誘電体、９―８…ケー
ス、９―８ａ…ケースの金属面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属壁を有するケースと、当該ケース内に互
   いに平行に収容された複数の誘電体共振器とを備
   え、各誘電体形共振器の中心導体の一端が前記ケ
   ースの同一側の金属面に接地されている誘電体フ
   イルタにおいて、各誘電体共振器が中心導体と一
   対の誘電体からなり且つこれらの断面形状が実質
   的に矩形であることを特徴とした誘電体フイル
   タ。