JPS6257122B2

JPS6257122B2 -

Info

Publication number: JPS6257122B2
Application number: JP55124021A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Masuda; Atsushi Fukazawa; Takuro Sato; Tatsumasa Yoshida
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1987-11-30
Also published as: JPS5748801A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は小形にして電気特性が良好で、しかも
安価な誘電体フイルタに関するものである。

（従来の技術）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は内導体、２は内導体間の
ギヤツプ、３はケース、３―１，３―２はケース
の底面である。またケースの下面３―３に対する
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。

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は内導体でその一端は開放、他
端は金属ケース３の同一底面３―１に短絡され
る。内導体１１の長さは1/4波長より充分短く選
定される。

棒はインダクタンスＬとして働き、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とケ
ース３の他の底面３―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４を設けることによつてフイルタが得られ
ている。この構造では容量Ｃの値を精度よく実現
することが困難でほとんど実用されない。また、
上述したクームラインフイルタの他の例は、米国
特許第3505618号に詳述されている。

（発明が解決しようとする問題点）第１図において、共振器の内導体１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ε_rの大なる物質を充填すれば内導体
１の長さを√_r分の１に短縮することができる
のでケース３の長さａを短くできる。しかし、第
１図の場合、誘電体の充填によつて共振器間の結
合が大になる傾向があるため、他方の長さｂは変
化しないか又は長くなる傾向がある。

また第２図の場合のフイルタにおいて、前述の
如く内導体１１の長さが1/4波長より充分短く選
定されるので、ケース３の長さａを小さくでき
る。さらに誘電体を充填することによつても長さ
ａを小さくできる。しかし、他方の長さｂは変化
しない。

そこで、第３図に示すように同心円状の誘電体
３１を用いる発明がなされた（特願昭53−142306
（特公昭61−23881号公報））。誘電体３１、内導体
３１ａ、ケース下面３―３およびフタ３―４の内
面より成る共振器相互間の電気的結合は空隙３２
のために大となり、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波長共振器の内導体３１ａ
をケースの同一底面３―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。な
お、誘電体３１はケース下面３―３およびフタ３
―４に接している。そのため、第１図、第２図の
ものより低価格で実現することができる。

さらに、第４図に示すように、矩形誘電体柱４
１の長手方向に円形内導体４１ａを挿入し、円形
内導体４１ａは密閉されたハウジング（ケース
３）の同一底面３―１に固定されている誘電体フ
イルタが発明された。矩形誘電体柱４１、円形内
導体４１ａは1/4波長共振器を形成し、共振器間
にはギヤツプ４２が形成されている。そして、誘
電体柱４１の対向する二面はそれぞれケース下面
３―３およびフタ３―（図示しない）の内面に接
している。なお、第４図中、３―２はケース底面
３―１に対向する面であり、４は入出力結合手段
の結合アンテナである。

第３図および第４図に示したフイルタは各共振
器の中心導体がケースの同一底面３―１に短絡固
定されており、しかも各共振器間のギヤツプ精度
が従来のインタデイジタル構造よりも緩やかでよ
いため、フイルタの製作が容易であるという利点
を有する。しかし部品点数が多いことからフイル
タの組立て、調整に時間を要し、量産に不利であ
る。

また、第３図、第４図のギヤツプ３２，４２の
幅は帯域幅１〜２％のフイルタでは誘電体柱の幅
又は円柱の直径の10〜50％が必要で、フイルタの
小形化に限界があつた。

本発明はこれらの欠点を除去することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段）本発明は入出力手段と、上面と底面とを有し、この上面から底面へ貫通
した複数の共振器用穴部を有するほぼ直方体形状
の誘電体と、前記穴部全長にわたつて設けられた
内導体と、前記誘電体の外部に設けられた外部導
体であつて、前記内導体と前記誘電体の一方の面
でのみ短絡した外部導体とを有し、複数の分布定
数形共振器を構成した誘電体フイルタであり、こ
れらの構成に加えて前記共振器間の結合を調節す
る結合調節手段を有するものであつても良い。

この前記誘電体は、直方体形状とし、その共振
器穴部は断面を円形状としたものが望ましい。ま
た、前記結合調節手段が前記共振器間に設けられ
た、前記誘電体を削つて構成される凹部である溝
部又は結合調節穴部を有したものであつても良
い。さらに、前記外部導体が、金属性のハウジン
グであつても良い。

（作用）本発明の構成によれば、誘電体フイルタを小形
に構成することができる。

（実施例）本発明の第１の実施例を第５図に示す。３は外
部導体である金属製ケース、３―１，３―２，３
―３はケース３を形成する面、４は入出力手段と
しての結合アンテナ、５１は平板状（直方体状）
の上面と底面を有する誘電体、５１ａは誘電体の
上面から下面へ貫通し、各々が並列して設けられ
た穴部に設けられた断面が円形の内導体であり、
1/4波長共振器の内導体を形成しており、外部導
体の同一の面３―１と誘電体の一方の面でのみ短
絡されて設けられている。５２は前記平板状の誘
電体５１を削つて設けた凹部である切込み溝であ
り、幅がｗで、長さがｌ、溝の長さ方向は内導体
５１ａと平行である。

第６図は第５図のフイルタの方向Ａより見た単
一共振器の電界ｅおよび磁束φの分布を距離Ｌに
対して示す。Ｌはケースの底面３―１から内導体
５１ａに沿う長さを示す。内導体５１ａの開放端
Ｂの付近では電界ｅの値は最大値付近にある。い
ま第５図の如く溝５２を設けると内導体５１ａ間
の電界結合は空気の存在による誘電体の等価的誘
電率の低下のために急激に減少する。一方、誘電
体および空気の透磁率は１であり、しかも開放端
Ｂ付近では磁束φはほぼ零であるから内導体５１
ａ間の磁気結合は溝５２によつては影響されな
い。共振器間の結合は内導体５１ａ間の距離によ
つて減少し、内導体５１ａの断面積に従つて増加
する。

共振器間に溝５２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合つて、その結
果共振器間の結合量は、ほとんど零である。いま
隣接共振器間に溝をもうけたとすると、前述のこ
とから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。

なお、第１図の構造のものに誘電体を充填し、
その誘電体の内導体間にギヤツプを設けた場合は
共振器間の結合量が減り、第５図の実施例の溝５
２は、その作用効果が異なる。

フイルタの各共振器の無負荷Ｑを例えばＱ＝
1200〜1300とした場合を考える。第５図におい
て、中心導体５１ａ間の距離10mm、溝の幅ｗ＝１
mmのときの溝の長さｌ対共振器間結合k₁₂の実験
結果を第７図に示す。

さらに第４図に示す従来フイルタにおいて、矩
形誘電体柱の１辺を12mmとした場合の結合k₁₂を
第８図に示す。比較域幅１〜３％に必要な結合
k₁₂はk₁₂＝1.5〜４×10^-12で、これを得るのに第
５図の実施例では内導体５１ａの中心間距離はＰ
＝10mmですむのに対して、第４図のフイルタでは
Ｐ＝15mm必要で明らかに本発明のフイルタが小形
である。

さらに結合量のバラツキと寸法公差を考える
と、第４図の場合のギヤツプ４２では実験により
ギヤツプ幅による結合k₁₂の変化は１mm当たり６
×10^-3であるのに対し、第５図の実施例で示す溝
５２の幅ｗを一定にし長さｌによる結合k₁₂の変
化は１mm当たり３×10^-3であり、例えば結合k₁₂
のばらつきを±３％許容すると溝の長さｌの公差
は結合k₁₂の平均値をk₁₂＝３×10^-2として ±３×１０^−２／３×１０^−３／mm×３／１００＝±
0.3mm となり、従来のフイルタに比べて製作が極めて容
易である。なお、各々の溝の幅ｗは一定なので高
い公差の加工が容易である。また溝の長さｌを一
定し、幅ｗを変えてもよい。

このようにして、本発明のフイルタは加工公差
が緩やかでしかも個々の共振器が一体に組立てる
ことができ、安価で、電気特性の再現性がよく、
しかも小形化が可能である。

第９図は本発明の第２の実施例であり、溝の代
わりに適当な結合を得るのに必要な間隔と穴径と
穴の数による複数の結合調節穴６２を設けたもの
である。

第１０図は本発明の第３の実施例である。第１
０図で７２は導体線又は導体ネジ等によつて構成
される導体柱である。導体線７２の直径を1.2mm
とし、その数を１〜３本まで増し、板状誘電体５
１の溝５２に内導体５１ａと直角にケース面３―
２に立てることにより結合k₁₂の値をほぼ30％増
すことができる。

導体線の代わりに１本の導体ネジを用いて結合
k₁₂の値を数％変化させることができる。

なお、導体線又は導体ネジが位置するところを
第９図で示した貫通穴の内部に立てることによつ
ても結合k₁₂を増すことができる。

第１１図は本発明の第４の実施例である。第１
１図は先端容量負荷形で、容量８１の値が大とな
る程共振器の長さL₂は第５図、第１０図等の内
導体の長さより短縮され、小形化される。

本発明の説明においては内導体を断面が円形の
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、円形の場合に比し、損失が増加し、フイ
ルタの小形化が困難である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、１体の
誘電体を用い、しかも誘電体内に設けた共振器の
内導体を誘電体の一方の面でのみ外部導体と短絡
しており、誘電体に設けた溝部または結合調節穴
部の効果により、共振器間に必要な結合を得てお
り、極めて小形、軽量、安価でしかも再現性のあ
るフイルタを供給でき、無線機の小形軽量コスト
ダウンに及ぼす効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図は従来の各種
フイルタの例、第５図は本発明の第１の実施例の
斜視図、第６図は共振器の電界、磁束分布を示す
図、第７図は第１の実施例の溝の寸法と結合k₁₂
の関係を示す図、第８図は第４図の場合のギヤツ
プと結合k₁₂の関係を示す図、第９図は本発明の
第２の実施例の斜視図、第１０図は本発明の第３
の実施例の斜視図、第１１図は本発明の第４の実
施例の縦断面図である。３…金属ケース、３―１…ケース底面、５１…
板状の誘電体、５１ａ…内導体、５２…溝、６２
…穴、７２…導体線。

Claims

【特許請求の範囲】１入出力手段と、上面と底面とを有し、この上面から底面へ貫通
した複数の共振器用穴部を有するほぼ直方体形状
の誘電体と、前記穴部全長にわたつて設けられた
内導体と、前記誘電体の外部に設けられた外部導
体であつて、前記内導体と前記誘電体の一方の面
でのみ短絡した外部導体とを有し、複数の分布定
数形共振器を構成した誘電体フイルタ。２前記誘電体の穴部が断面円形状の穴部である
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前記誘電体フイルタが、前記共振器間に該共
振器間の結合を調節する結合調節手段を有するこ
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。４前記結合調節手段が、前記内導体間の間隔を
適宜定めるものである特許請求の範囲第３項記載
の誘電体フイルタ。５前記結合調節手段が、前記内導体の断面の径
を適宜定めるものである特許請求の範囲第３項又
は第４項記載の誘電体フイルタ。６前記結合調節手段が、前記共振器間に設けた
凹部である特許請求の範囲第３項から第５項のい
ずれかに記載された誘電体フイルタ。７前記結合調節手段が、前記誘電体に形成され
た溝部である特許請求の範囲第３項から第５項の
いずれかに記載された誘電体フイルタ。８前記結合調節手段が、前記誘電体に形成され
た結合調節穴部である特許請求の範囲第３項から
第５項のいずれかに記載された誘電体フイルタ。９前記結合調節手段が、前記溝部内に設けられ
た導体柱を有する特許請求の範囲第７項記載の誘
電体フイルタ。１０前記結合調節手段が、前記穴部内に設けら
れた導体柱を有する特許請求の範囲第８項記載の
誘電体フイルタ。１１前記外部導体がハウジングであることを特
徴とした特許請求の範囲第１項から第１０項のい
ずれかに記載された誘電体フイルタ。