JPS6285502A - 誘電体フイルタ - 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】 〔目　次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする問題点 ・問題点を解決するための手段 ・作用 ・実施例（第１．２，３，４．５図） ・発明の効果 〔概　要〕 誘電体ブロック（１１）の共振用穴（１２、１３、１４
）の軸線と平行な側面（ｌｉｄ）の少くとも一方の、開
放面（１１ａ、１９ａ）から共振用の長さＩ■の２）１
／３に相当する部分に、各共振用穴に対応する凹所（１
７，１７−１）を設けることにより、フィルタ自体に３
倍波応答を軽減可能な機能を持たせることを可能とする
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、誘電体ブロックに複数の共振用穴を所定間隔
で形成し、この穴の長さに基づいて共振素子を構成して
成る誘電体フィルタに関し、特に上記共振用穴の長さを
１ノ４波長に設定した１７４波長誘電体フィルタにおけ
る３倍波応答を簡易構造で軽減可能な１／４波長誘電体
フィルタに関するものである。

無線装置においては、使用周波数に応じてＶＨＦ帯、Ｕ
ＩＩＦ帯あるいはマイクロ波帯用のフィルタが用いられ
ている。車載無線あるいは携帯無線等の移動無線装置に
用いられるフィルタは、使用性及び搭載スペースの点か
ら機械的及び電気的に安定でかつ小形、軽量であること
が要求される。このような要求に応じたフィルタとして
誘電体フィルタが開発されている。誘電体フィルタは、
誘電体の比誘電率が、例えば４０であるとすると、通常
の空気層を介した同軸型の多段フィルタに比べて、共振
素子の長さを約１／ｆｆｉの長さにすることができるの
で小型化が図られる。しかしながら、共振用穴（共振子
）の長さが使用周波数の１７４波長に設定された１７４
波長誘電体フィルタは使用周波数（基本波）の３倍の周
波数（３倍波）に応答（共振）するという好ましくない
特性がある。このため１／４波長誘電体フィルタを搭載
した無線装置は、不要な３倍波を発射することになる。

この不要な３倍波の発射は他の通信に妨害を与えるので
、できるだけ抑圧する必要がある。ちなみに、電波法設
備規制では、ＶＩＩＦ帯で、基本波以外の不要波放射（
スプリアス発射）の平均電力は、基本波の平均電力から
少くとも６０　ｄ　Ｂ低くかついかなる場合でも１ｍ−
をこえてはならないことになっている。

〔従来の技術〕

従来の１７４波長誘電体フィルタは、基本的には、直方
体形状の誘電体ブロックと、このブロックの電磁界開放
面をシールドするためのシールドカバーを有して構成さ
れる。すなわち、誘電体ブロックに所定間隔で長手方向
に配列する複数の共振用穴が貫通形成され、これら共振
用穴の間に電磁界結合調整穴が貫通形成される。共振用
穴の内面に内部導体膜がメタライズされて形成され（結
合調整穴の内面はメタライズされない）、かつ共振用穴
の開口を含むブロックの一表面が非メタライズ面（電磁
界開放面）に形成され、ブロックの上記−表面を除く他
表面に外部導体膜がメタライズされて形成され、これに
より共振用穴が共振素子として構成される。そして共振
用穴の長さく実質的には内部導体膜を有する部分の長さ
）を使用周波数（基本波）の１７４波長（λ／４；　　
λは波長）と略同−寸法に設定することによって、１／
４波長誘電体フィルタとして構成される。従来の誘電体
フィルタはこのように構成されたもので、フィルタ自体
には３倍波の抑制手段が施されていないものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の１７４波長誘電体フィルタは、上述の如くフ
ィルタ自体に不要な３倍波の抑制手段が施されていない
ので、このフィルタを搭載した無線装置は、このフィル
タ以外の回路に３倍波の抑制手段が設けられていた。こ
の抑制手段としては、種々の手段があるが、例えば、増
幅器を回路的に３倍波の発射を防止する構成とした手段
、又は特定帯域阻止フィルタ（バンド・リジェクシヨン
・フィルタ・、ＢＲＦ）を別に設ける手段、又は低帯域
通過フィルタ（ロー・バス・フィルタ；　ＬＰＦ　）　
１１］に設ける手段、等が施されていた。従って、従来
のフィルタは、無線装置の構造の複雑化を招くこと、装
置の大形化を招くこと、装置全体としてのエネルギー損
失の増大化を招き消費電力が増大化されること、等の問
題があった。

本発明は、このような問題点にかんがみて創作されたも
ので、フィルタ自体が３倍波の軽減機能を有する１７４
波長誘電体フィルタを提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための手段として、本発明では、
直方体形状の誘電体ブロック１１に所定間隔で複数の共
振用穴１２　、１３　、１４を配列形成し、前記ブロッ
クめ各共振用穴の内面に内部導体膜１２ａ　、　１３ａ
　、　１４ａをそれぞれ形成し、前記ブロックの共振用
穴の軸線と直交する一表面（１１ａ）における前記各共
振用穴の開口を少くとも含む部分を非メタライズ面とし
て電磁界開放面１１ａ、１９ａに形成し、かつ前記開放
面を除く地表面に外部導体膜１１ｂを形成し、 前記共振用穴の長さＨに基づく共振周波数の共振素子を
構成し、かつ前記共振用穴の長さＨを前記共振周波数の
波長の１７４波長に設定して成る１７４波長誘電体フィ
ルタにおいて、 前記ブロックの共振用穴の軸線と平行な側面ｌｉｄの少
くとも一方の、開放面から共振用穴の長さＨの２Ｈ／３
に相当する部分に、前記各共振用穴に対応する凹所１７
．１？−１を設けたことを特徴とする誘電体フィルタを
提供する。

〔作　用〕

誘電体ブロック（１１）の共振用穴（１２、１３、１４
）の軸線と平行な側面（ｌＩｄ）の少くとも一方の、開
放面（１１ａ、１９ａ）から共振用穴の長さＨの２Ｈ７
３に相当する部分は、３倍波の電界の強さが最大となり
、この部分に各共振用穴に対応する凹所（１７、１７−
１）を設けることにより、３倍波は共振子に容量が負荷
され、影響を受けて３倍波の共振周波数は共本渡の３倍
より下がる。これにより、フィルタ自体に３倍波応答を
軽減可能な機能を持たせることができる。

〔実施例〕

第１図から第５図は本発明の詳細な説明するための図で
ある。尚、これらの図において、同一部分又は相当部分
は同一符号を付して示されている。

第１図は第１実施例を示す図であって、（イ）は斜視図
、（ロ）は（イ）の誘電体ブロック（１１）のＡ矢視端
面断面図、＆すは（伯のＢ矢視側面部分断面図である。

本例は、基本的に・は、直方体形状の誘電体ブロック１
１とシールドカバー２１を有して構成される。

ブロック１１は比誘電率の大きいセラミック等から形成
される。ブロック１１に所定間隔で長手方向に配列する
複数の共振用穴１２　、１３　、１４が貫通形成され、
これら共振用穴１２　、１３　、１４の間に電磁界態合
ｔＡ竪穴１５　、１６が貫通形成される。共振用穴１２
゜１３　、１４の内面に内部導体膜１２ａ　、　１３ａ
　、　１４ａがメタライズされてそれぞれ形成される９
尚、Ｊ’５４　Ｘ瞥穴１５　、１６の内面はメタライズ
されない。共振用穴１２　、１３　、１４の開口を含む
一表面、つまりこの場合は共振用穴の軸線と直交するブ
ロック上面１１ａが非メタライズ面（電磁界の開放面）
に形成される。ブロック１１の上面１１ａを除（地表面
全体に外部導体膜（図中、斜線にて示す）１１ｂがメタ
ライズされて形成され、かつ下面１１ｃが短絡面（ショ
ート面）として設定される。これにより、共振用穴１２
　、１３　、１４が共振素子として構成される。共振用
穴１２　（１３、１４）の内部導体膜１２ａ　（シ３ａ
。

１４ａ）は、（０）に図示すように、その上端（一端側
）が上面１１ａで開放され、下端（他端側）がブロック
下面１１ｃの外部導体膜１１ｂに短絡されている。

従って、本例の場合は、共振用穴１２　、１３　、１４
の長さく実質的に内部導体膜を有する部分の長さ）Ｈを
、使用周波数（基本波；ｆｏ、第５図参照）の１７４波
長（λ／４．λは波長）と略同−寸法に設定することに
より、３段構成の１７４波長誘電体フィルタ（バンド・
バス・フィルタ；ＢＰＦ）に構成される。本例では、さ
らに、共振用穴１２　、１３　、１４の軸線と平行なブ
ロック側面ｌｉｄに共振用穴１２　、１３゜１４の配列
方向に延びる長溝（凹所）１７かもうけられる。この長
溝１７は、（ロ）図に明示するように、ブロック上面Ｌ
１１から共振用穴１２　、１３　、１４の長さＨの２ｔ
ｌ／３　（下面（短絡面）１１ｃからＨ／３）に相当す
るブロック側、面（１１ｄ　”）部分に共振用穴（１２
゜１３　、１４）に対応して形成され、かつその内面に
は外部導体膜１１ｂが形成される。尚、この長溝１７は
図示のように必ずしも両側面１１ｄに設ける必要はなく
一方の側面ｌｉｄのみに設けてもよい。共振用穴のうち
両端の共振用穴１２　（１４）は、（ハ）図に示すよう
に、金属棒体１８−１が挿入同着され、この金［［体１
８−１にコンデンサ１８−２が接続され、このコンテン
ツ１８−２に接続された接続導線１８−３を介して外部
回路に接続される。尚、外部回路との接続方法は必要に
応じｔ他の公知の種々の方法が用いられる。シールドカ
バー２１は金属材から形成されたもので、下方部に開口
を有し、高さＨ、を存する箱形状に形成され、ブロック
上面１１ａにこの上面１１ａ全体を被う形態で配置固定
される。

本例は上述の如く構成されたもので、ブロック１１の共
振用穴１２　、１３　、１４の軸線と平行な側面１１ｄ
の少くとも一方に長溝（凹）１７を共振用穴１２゜１３
　、１４に対応して設けたことを特徴とし、この長溝１
７を設けることによって３倍波応答を軽減可能な機能を
有するものである。

このように長溝１７を設けた理由と結果について第４図
と第５図を参照して説明する。第４図は縦軸を共振用穴
（１２、１３、１４）の長さ（Ｈ）とし、横軸を電界の
強さくＥ）として共振用穴の長さ（Ｈ）に対応する電界
強さの分布を示す図であり、（イ）図は基本波（ｆｏ）
、つまり使用周波数、そして（ロ）図は３倍波（３ｆＯ
）の電界強さの分布をそれぞれ示している。基本波（ｆ
ｏ）は、（イ）図に示すように、電界強さが短絡面で零
（０）となり、これから開放面に向かって連続的に増大
し、開放面で最大Ｅ０となる。これに対し、３倍波（３
ｒｏ）は、（ｏ）図に示すように、電界強さが短絡面と
、開放面からＨ／３の点とで零（０）となり、かつ開放
面と、開放面から２Ｈ／３の点とで最大Ｅ０となる。こ
の電界強さが最大Ｅ０となる部分において何らかの手段
で電界に影響を与えると最も効果的に周波数を変化（変
調）させることができる。本発明はこの原理を巧みに利
用して創作されたものである。すなわち、開放面で電界
に影響を与えると、３倍波（３ｒｏ）を変化させること
ができるが、同時に基本波（ｆｏ）も効果的に影響をう
けて変化してしまう。そこで開放面から２Ｈ／３の点で
電界に影響を与えると、３倍波（３ｆＯ）は最も効果的
に影響をうけて変化（変調）され、一方基本波（ｆｏ）
は２Ｈ／３の点では電界強さが最大でないので微小の影
響をうけるのみである。従って、本例は、第１図（ｏｌ
に明示するように、開放面から２Ｈ／３のブロック側面
（ｌｉｄ）上に長溝（凹所）１７を設けて、内部導体膜
（１２ａ　、　１３ａ　。

１４ａ）と、側面（ｌｉｄ）上の外部導体膜１１ｂとの
間隔を他の部分よりもせまくし、これにより３倍波（３
ｆＯ）のみに最も効果的に影響を与えて３ｒｏを（３−
α）ｆｏに変化させるように構成されている。

この（３−α）ｔｏは、例えば、２．９　ｒ　ｏ等に設
定される。このように、Ｈａが、例えば、２．９　ｔ　
ｏに変化されると、１７４波長誘電体フィルタは、３ｆ
ｏには応答（共振）しないので、結果的に３ｆｏが減衰
（軽減）されたことになる。尚、この場合、基本波（ｆ
ｏ）も微小ではあるが変化されるが、これは公知の調整
手段（図示なし）をシールドカバー２１（第１図）等に
設けて容易にｍ８Ｍ修正できる。この結果、本例は第５
図に示すような減衰特性を有する。第５図において実線
Ｐで示す曲線が本例の減衰特性曲線であり、一点鎖線Ｑ
で示す曲線が従来の３倍波（３ｒｏ）における減衰特性
を示している。

第５図から明らかなように、本例は基本波（ｒｏ）のみ
に応答（共振）し、３倍波（３ｆｏ）を（３−α）ｆｏ
に変化させかつ充分に減衰（軽減）することが可能であ
る。

第２図は第２実施例を示す図である。本例は、前出の第
１実施例（第１図）の長溝１７に代って、ブロック１１
の各共振用穴１２　、１３　、１４に対応する座ぐり穴
（凹所）　１７−１がそれぞれ設けられた点が第１実施
例と異なる主な点であり、その他に関しては第１実施例
と同様に構成される。座ぐり穴１７−１番末、必・要に
応じてブロック側面１１ａの両方又はいずれか一方に形
成され、第１実施例における長溝１７と同様な作用効果
をもたらす。従って、本例の作用効果は第１実施例と同
様である。

第３図は第３実施例を示す図である。本例は、ブロック
１１の共振用穴１２　、１３　、１４の軸線と直交する
上面１１ａに共振用穴１２．１３．１４の開口を少くと
も含む部分が段差Ｈ２を有する長溝１９として形成され
、長溝１９の底面（共振用穴の開口を含む面）１９ａが
非メタライズ面（電磁界の開放面）に形成され、この底
面１９ａを除く他面に外部導体膜１１ｂが形成され、底
面１９ａとブロック下面１１０間の寸法が共振用穴１２
　、１３　、１４の長さＨ（−λ／４）に形成され、シ
ールド板２１−１が単板状のシールドカバーとして形成
された点が前出の第１実施例（第１図）と異な不生な点
であり、その他に関しては第１実施例と同じ要領で構成
される。シールド板２１−１はブロック上面１１ａに配
置固定される。

尚、長溝１９の側面１９ｂは、この場合、メタライズさ
れていないが、これにメタライズしてもよい。

長溝１９の底面１９ａの面積は当然のことながら、ブロ
ック上面１１ａの全体面積よりも小さいので、この底面
からの電波放射量はブロック上面１１ａ全体を開放面に
形成した第１実施例の場合に比べて少ない。また、底面
１９ａの両側が両側面１９ｂによって囲まれているので
、底面１９ａからの放射電波はこの両側面１９ｂによっ
て抑制される。このため、長溝１９は底面（開放面）１
９ａと電波シールド面との間隔、つまりこの場合は長′
ａ１９の段差Ｈ２を小さく設定することができる。この
段差Ｈ２は、第１実施例（第１図）のシールドカバー２
１の高さＨｌ　　（但し、天井板２１ａの厚さを除く）
に対応するものであり、シールドカバー２１の高さより
も大幅に小さく設定することができる。従って、本例は
、第１実施例よりもフィルタ全体の高さを低くできると
いう利点があるが、その他の作用効果は第１実施例と同
様である。尚、本例の場合、ブロック上面１１ａの長溝
１９を、これに代えて各共振用穴１２．１３　、１４の
開口を含む部分に座ぐり穴等の凹所を形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、誘電体ブロック
（１１）の共振用穴（１２、１３、１４）の軸線と平行
な側面（１１ａ）の少くとも一方の、開放面（１１ａ　
。

１９ａ）から共振用穴（１２、１３、１４）の長さ（Ｈ
）の２Ｈ／３に相当する部分に、各共振用穴（１２、１
３。

１４）に対応する凹所（１７、１７−１）を設けること
によって、フィルタ自体に３倍波応答を軽減可能な機能
を持たせることが可能となり、このため従来技術におけ
る３倍波応答を抑制するための個別の手段を不要とする
ことができるので、無線装置の構造の筒易化、装置の小
形化、装置全体としてのエネルギー損失の低減化に伴う
消費電力の低減化等を実現できるという好ましい効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１．２．３図は本発明の第１．２．３実施例をそれぞ
れ示す図、 第４図は共振用穴（共振素子）の長さ（Ｈ）に対応する
電界強さの分布を示す図、 第５図は第１実施例の減衰特性説明図である。 第１図から第５図において、 １１は誘電体ブロック、 １１ａは共振用穴の軸線と直交する上面（第１゜２図の
場合は、開放面）、 １１ｂは外部誘電膜、 １１ｃは下面（短絡面）、 １１ｃｔは共振用穴の軸線と平行な側面、１２　、１３
　、１４は共振用穴、 １２ａ　、　１３ａ　、　１４ａは内部誘電膜、１５　
、１６は電磁界結合調整穴（非メタライズ穴）、１７　
、　’１７−１！、ｔフロー／　り側面ｌｉｄに設けら
れた長溝（凹所）と座ぐり穴（凹所）、 １９はブロック上面ｌｉｄに設けられた長溝（凹所）、
１９ａは底面（開放面）、 ２１　、２１−１はシールドカバーとシールド板、をそ
れぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直方体形状の誘電体ブロック（１１）に所定間隔で
   複数の共振用穴（１２、１３、１４）を配列形成し、 前記ブロックの各共振用穴の内面に内部導体膜（１２ａ
   、１３ａ、１４ａ）をそれぞれ形成し、前記ブロックの
   共振用穴の軸線と直交する一表面（１１ａ）における前
   記各共振用穴の開口を少くとも含む部分を非メタライズ
   面として電磁界開放面（１１ａ、１９ａ）に形成し、か
   つ前記開放面を除く他表面に外部導体膜（１１ｂ）を形
   成し、 前記共振用穴の長さ（Ｈ）に基づく共振周波数の共振素
   子を構成し、かつ前記共振用穴の長さ（Ｈ）を前記共振
   周波数の波長の１／４波長に設定して成る１／４波長誘
   電体フィルタにおいて、前記ブロックの共振用穴の軸線
   と平行な側面（１１ｄ）の少くとも一方の、開放面から
   共振用穴の長さＨの２Ｈ／３に相当する部分に、前記各
   共振用穴に対応する凹所（１７、１７−１）を設けたこ
   とを特徴とする誘電体フィルタ。