JPS63312701A - 誘電体フィルタ - 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） この発明は誘電体フィルタに関し、特に１つの誘電体ブ
ロック中に複数の同軸共振器が形成された一体形の誘電
体フィルタに関する。

（従来技術） この発明の背景となる従来の誘電体フィルタの一例が、
特許出願公表昭和５９年第５００１９８号公報に開示さ
れている。

第８Ａ図はこのような従来の誘電体フィルタの一例を示
す斜視図であり、第８Ｂ図は第８Ａ図の線■Ｂ−■Ｂに
おける断面図である。この誘電体フィルタ１では、誘電
体ブロック２と、内導体３ａおよび３ｂと、外導体４と
で、２つのＴＥＭ誘電体同軸共振器が構成されている。

さらに、誘電体ブロック２の開放端面には、内導体３ａ
および３ｂからそれぞれ延長して設けられた電極３　ａ
　１および３　ｂ　’の周囲近傍にまで外導体４から延
びて、結合用の電極５が形成され、この結合用の電極５
′にｆ二て、同軸共振′器が結合される。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、このような従来の誘電体フィルタでは、同軸
共振器の結合係数およびその共振周波数を個別に調整す
ることが困難である。

そこで、次に、第８Ａ図および第８Ｂ図に示す誘電体フ
ィルタの同軸共振器の結合係数およびその共振周波数を
個別に調整することが困難であることについて、弐を用
いて説明する。

この誘電体フィルタ１では、結合用の電極５と内導体３
ａおよび３ｂとの間に、ｅｖｅｎモードおよびｏｄｄモ
ードに対してほぼ同等の値となる開放端容量Ｃ５が形成
される。この誘電体フィルタ１では、その開放端近傍の
ｅｖｅｎモードにおける電気力線の分布は第９Ａ図に示
されるようになっており、ｏｄｄモードにおける電気力
線の分布は第９Ｂ図に示されるようになっている。また
、この誘電体フィルタ１の等価回路は、第１０図に示す
ようになる。なお、Ｚ３およびＺｏはｅｖｅｎモードお
よびｏｄｄモードにおける同軸共振器の特性インピーダ
ンスを示す。また、θは各線路における電気角を示す。

ここで、第１２Ａ図および第１２Ｂ図に示すように、誘
電体ブロック２の開放端面に電極が形成されていない場
合すなわち外導体４と内導体３ａおよび３ｂとの間に開
放端容量Ｃ１が形成されていない場合＜Ｃ，＝Ｏの場合
）の同軸共振器の共振角周波数をω。。とする。そして
、第８Ａ図および第８Ｂ図に示す誘電体フィルタ１のよ
うに、外導体４と内導体３ａおよび３ｂとの間にそれぞ
れ開放端容量Ｃ３が形成された場合の共振角周波数の変
化量をΔωとし、その共振角周波数の変化率をＷ（＝Δ
ω／ω。。）とすると、次式（１）が成立する。

Ｃ，（ω。。−Δω）Ｚ ＝ｃｏｔ　　（Ｗ　（１−Ｗ）　／２）　　　　・・・
（１）（１）式中、Ｚは同軸共振器の特性インピーダン
スを表す。

ここで、共振角周波数の変化率Ｗが１よりかなり小さい
とすると、（１）式の右辺は次式（２）で近似的に表さ
れる。

ｃｏｔ　　（π（１−Ｗ）　／２１　＝πＷ／２・・・
　（２） （２）式を（１）式に代入すると、次式（３）が得られ
る。

Ｗ＝２Ｃ，（ω。。−Δω）Ｚ／π　・・・　（３）（
３）式より、ｅＶｅｎモードにおける共振角周波数ω。

およびｏｄ’ｄモードにおける共振角周波数ω。は、そ
れぞれ、次式（４）および（５）で表される。

ωｏ。

□−１＋１・。。ｃ、　ｚ、　　　　・・・（４）π 一般に同軸共振器の結合係数には、ｋが１よりかなり小
さい場合において、次式（６）で近似的に表される。

ω。十ω。　　　　　　　　・・・　（６）（６）式に
（４）式および（５）式を代入すれば、結合係数には次
式（７）で表される。

すなわち、この誘電体フィルタ１の同軸共振器の結合係
数には、ｅｖｅｎモードにおける特性インピーダンスＺ
、、ｏｄｄモードにおける特性インピーダンスＺ０およ
び開放端容量Ｃ８によって決定される。なお、（７）式
より、開放端界Ｉｃ、＝０の場合、結合係数に＝０とな
り、同軸共振器は結合されない。

以上のように、第８Ａ図および第８Ｂ図に示す誘電体フ
ィルタｌでは、その同軸共振器の結合係数におよび共振
角周波数ω８．ω０が、同軸共振器の特性インピーダン
ス２．．２．および開放端容量Ｃ５によって決定されし
かも互いに相関関係を有するので、その結合係数および
共振周波数を独立的に調整することが難しいことがわか
る。

なお、第１２Ａ図および第１２Ｂ図に示す同軸共振器の
開放端近傍のｅｖｅｎモードおよびＯｄｄモードにおけ
る電気力線の分布は第１３Ａ図および第１３Ｂ図に示さ
れるようになる。

また、この誘電体フィルタ１では、第１１図に示される
ように、ｅｖｅｎモードにおける共振角周波数ω。およ
びｏｄｄモードにおける共振角周波数ω。の両方とも、
第１２Ａ図および第１２Ｂ図に示す同軸共振器の共振角
周波数ω。。に比べてかなり低くなる。

−ｉに、誘電体フィルタの製造工程においては、誘電体
ブロックの製造技術上、各寸法および誘電体ブロックの
誘電率のばらつきなどの誤差要因が多く生じる。このよ
うな誤差要因を調整工程において補正するわけであるが
、補正時には、設計上の結合係数および共振周波数に近
づけるように調整が行われる。このとき、結合係数およ
び共振周波数を独立的に調整できない前記従来構造の誘
電体フィルタの場合などは、その調整のため工程に多大
な労力を要してしまう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、同軸共振器の結
合係数および共振周波数を独立的に調整することができ
る、誘電体フィルタを提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、１つの誘電体ブロック内に複数の同軸共振
器が形成された一体形の誘電体フィルタであって、誘電
体ブロックの外周面に形成される外導体と、誘電体ブロ
ックに形成され−た複数の孔と、孔のそれぞれの内周面
に形成されかつそれぞれが外導体と協働して同軸共振器
を構成する複数の内導体と、外導体から複数の内導体間
に延びて誘電体ブロックの開放端面に形成され、同軸共
振器のｅｖｅｎモードの共振周波数を低下させる帯状の
結合用電極とを備えた、誘電体フィルタである。

（作用） 同軸共振器の結合に関与する電界成分および磁界成分の
うち開放端近傍の電界成分の一部が、結合用電極に吸収
されるため、全体的にみて、同軸共振器同士は磁界結合
される。さらに、同軸共振器間の結合係数は、ｅｖｅｎ
モードに依存し、Ｏｄｄモードに依存しないようになる
。

（発明の効果） この発明によれば、同軸共振器の結合係数は、特性イン
ピーダンスについてみると、ｅｖｅｎモードにおける同
軸共振器の特性インピーダンスに依存し、前記従来構造
のようにｅｖｅｎモー下およびｏｄｄモードにおける同
軸共振器の特性インピーダンスの組み合わせに左右され
ず、結合係数と各共振周波数をほぼ独立して調整できる
ため、製造時のフィルタ特性の調整作業が簡単になる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） 第１Ａ図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第
１Ｂ図は第１Ａ図の線Ｉ　Ｂ−Ｉ　Ｂにおける断面図で
ある。この誘電体フィルタ１０は、１つの直方体形状の
誘電体プロ・ツク１２を含む。誘電体ブロック１２には
、その１つの端面１２ａから対向端面にまで延びる孔１
４ａおよび１４ｂが、間隔を隔てて相互に平行ないしは
ほぼ平行に形成される。

さらに、誘電体ブロックＩ２には、その孔Ｉ４ａおよび
１４ｂの内周面に内導体１６ａおよび１６ｂがそれぞれ
形成され、その外周面に外導体１８が形成される。また
、誘電体ブロック１２の端面１２ａに対向する端面ば外
導体１８によって被覆される。したがって、この実施例
の誘電体フィルタ１０には、２つのＴＥＭ誘電体同軸共
振器がλ／４のものとして形成される。

さらに、誘電体ブロック１２の端面（開放端面）１２ａ
には、外導体１８から延びかつ内導体１６ａおよび１６
ｂ間を横切って、帯状の結合用電極２０が形成される。

この結合用電極２０は、たとえば、めっきなどの方法で
誘電体ブロック１２の全表面に電極を形成した後誘電体
ブロック１２の開放端面１２ａの不要な電極部分を除去
することによって内導体１６ａ、１６ｂおよび外導体１
８とともに形成され、あるいは、誘電体ブロック１２の
開放端面１２ａの必要な部分に銀などの導電性材料を印
刷後焼き付けることによって形成される。

この誘電体フィルタ１０では、２つの同軸共振器が磁界
結合によって結合される。すなわち、第１２Ａ図および
第１２Ｂ図に示す同軸共振器では、電界成分による結合
量と磁界成分による結合量とが互いに打ち消しあうため
、同軸共振器が結合されない。それに対して、この誘電
体フィルタ１０では、２つの同軸共振器の結合に関与す
る開放端近傍の電界の一部が結合用電極２０に吸収され
るため、全体的にみて、２つの同軸共振器は磁界結合さ
れるのである。

さらに、この誘電体フィルタ１０では、その同軸共振器
の結合係数および共振周波数を独立的に調整することが
できる。そこで、次に、その結合係数および共振周波数
を独立的に調整することができることについて、式を用
いて説明する。

この誘電体フィルタ１０の開放端近傍の電気力線の分布
は、ｅｖｅｎモードにおいて第２Ａ図に示され、ｏｄｄ
モードにおいて第２Ｂ図に示される。すなわち、この誘
電体フィルタＩＯでは、第１２Ａ図および第１２Ｂ図に
示す同軸共振器に対して、ｅｖｅｎモードは、結合用電
極２０により電気力線の分布が変化するが、ｏｄｄモー
ドはほとんど変動しない。そのため、この誘電体フィル
タ１０では、ｅｖｅｎモードにおいて内導体１６ａおよ
び１６ｂと結合用電極２０との間に開放端容量Ｃｅが生
じる。したがって、この誘電体フィルタ・１０の等価回
路は第３図に示すようになる。

しかも、この誘電体フィルタ１０では、第４図に示すよ
うに、第１２Ａ図および第１２［３図に示す同軸共振器
の共振角周波数ω。。に対して、ｏｄｄモードにおける
共振角周波数ω。が殆ど変化せず６ｖａｎモードにおけ
る共振角周波数ω８のみが低下する。この誘電体フィル
タ１０における結合係数には、次式−（８）で表される
。

・　・　・　（８） （８）式より明らかなように、結合係数には、ｅｖｅｎ
モードの特性インピーダンスＺ、と開放端容量Ｃ６のみ
で決定され、前記従来構造の誘電体フィルタでは結合係
数ｋがｅｖｅｎモードの特性インピーダンスＺ、、ｏｄ
ｄモードの特性インピーダンスＺ０および開放端容Ｎｃ
ｓによって決定されるのとは大きな差がある。そして、
結合係数ｋを両者同じく変化させるのであれば、この発
明による方が少しの開放端容量の変化ですみ、しかも開
放端容量の変化に伴って変化する同軸共振器の共振周波
数の変化も少なくてすむことがわかる。これは、結合係
数ｋを共振周波数とは別に調整できることを示す。

この誘電体フィルタ１０の同軸共振器の結合係数ｋを調
整するためには、たとえば、結合用電極２０の幅！！（
第１Ａ図）を変えることによって行われる。たとえば、
結合用電極２０の幅βを拡げることによって、結合用電
極２０に吸収される電界が大きくなるので、結合係数ｋ
を大きくすることができ、これとは逆に、結合用電極２
０の幅ｌを狭めることによって、結合用電極２０に吸収
される電界が小さくなるので、結合係数ｋを小さくする
ことができる。

また、この誘電体フィルタ１０の共振周波数を調整する
ためには、第５図に示すように、内導体１６ａおよび１
６ｂから誘電体ブロック１２の端面１２ａの幅方向（同
軸共振器の並び方向と直交する方向）の一端側に延びる
周波数調整用電極２２ａおよび２２ｂを形成し、その周
波数調整用電極２２ａおよび２２ｂの長さや幅を代えれ
ばよい。

なお、周波数調整用電極２２ａおよび２２ｂは、ｅｖｅ
ｎモードおよびｏｄｄモードにおいてほぼ同一の開放端
容量が生じるように形成される。

このような周波数調整用電極は、内導体１６ａおよび１
６ｂから誘電体ブロック１２の開放端面１２ａの幅方向
の一端側および他端側に延びるように形成されてもよい
。また、この実施例のように、２段の同軸共振器を有す
る誘電体フィルタであれば、周波数調整用電極は、内導
体１６ａおよび１６ｂから誘電体ブロック１２の開放端
面１２ａの長手方向の外側にも延びるように形成されて
もよい。

このように、この誘電体フィルタ１０では、その同軸共
振器の結合係数および共振周波数を独立的に調整するこ
とができるのである。

また、（８）式より、この誘電体フィルタ１゜では、そ
の結合係数ｋがｅｖｅｎモードにおける同軸共振器の特
性インピーダンスＺ８と開放端容量Ｃ８に依存し、ｅｖ
ｅｎモードの特性インピーダンスＺ、、ｏｄｄモードの
特性インピーダンスＺｏよｉよび開牧端容甲〔′、Ｓの
組２）合わＵに左１ｆされないため、製造時の寸法に対
して受ける結合係数への影響が少ないことがわかる。

さらに、この実施例では、誘電体１２の開放端面１２ａ
が結合用電極２０でシールドされた状態となるので、高
次モードのスプリアスが伝搬されにくくなり、その結果
、スプリアス特性が改善される。

第６Ａ図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す実施例の変形
例を示す斜視図である。この実施例では、特に結合用電
極２０がその一方端部分において外導体との接続が断た
れた形で形成されている。このような結合用電極２０を
形成することによっても、第１Ａ図および第１Ｂ図実施
例と同様な働きをし、結合係数および共振周波数を独立
的に調整することができる。特徴としては、第６Ｂ図に
示すように第１Ａ図および第１Ｂ図実施例の場合より結
合係数ｋが大きくなる。第６Ｂ図は、中心周波数が８５
０ＭＨ２，誘電体ブロック１２の比誘電率が８８１幅Ｗ
が５龍のフィルタについてであるが、他の例においても
同様な傾向が見られた。

第７図も第１Ａ図および第１Ｂ図に示す実施例の変形例
を示す斜視図である。この実施例では、特に結合用電極
２０が中央で途切れた形で形成されている。このような
結合用電極２ｏを形成することによっても、第１Ａ図お
よび第１Ｂ図実施例と同様な働きをし、結合係数および
共振周波数を独立的に調整することができる。

なお、上述の各実施例では、２段の同軸共振器を有する
誘電体フィルタについて説明したが、この発明では３段
以上の同軸共振器を有する誘電体フィルタにも適用され
得る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第
１Ｂ図は第１Ａ図の線ＩＢ−ＴＢにおける断面図である
。 第２Ａ図および第２Ａ図は、それぞれ、第１Ａ図および
第１Ｂ図に示す誘電体フィルタの開放端近傍における電
気力線の分布を示す平面図である。 第３図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す誘電体フィルタ
の等価回路図である。 第４図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す誘電体フィルタ
における周波数関係を示すグラフである。 第５図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す誘電体フィルタ
に周波数調整用電極を形成した状態を示す斜視図である
。 第６Ａ図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す実施例の変形
例を示す斜視図である。 第６Ｂ図は第６Ａ図に示す誘電体フィルタにおける特性
変化を示す図である。 第７図は第１Ａ図および第１Ｂ図に示す実施例のさらに
別の変形例を示す斜視図である。 第８Ａ図はこの発明の背景となる従来の誘電体フィルタ
の一例を示す斜視図であり、第８Ｂ図は第８Ａ図の線■
Ｂ−■Ｂにおける断面図である。 第９Ａ図および第９Ｂ図は、それぞれ、第８Ａ図および
第８Ｂ図に示す誘電体フィルタの開放端近傍の電気力線
の分布を示す平面図である。 第１０図は第８Ａ図および第８Ｂ図に示す誘電体フィル
タの等価回路図である。 第１１図は第８Ａ図および第８Ｂ図に示す誘電体フィル
タにおける周波数関係を示すグラフである。 第１２Ａ図はその開放端面に電極が形成されていない同
軸共振器を示す斜視図であり、第１２Ｂ図は第１２Ａ図
の線ＸＩ［Ｂ−ＸＩ［Ｂにおける断面図である。 第１３Ａ図および第１３Ｂ図は、それぞれ、第１２Ａ図
および第１２Ｂ図に示す同軸共振器の開放端近傍の電気
力線の分布を示す平面図である。 図において、１０は誘電体フィルタ、１２は誘電体ブロ
ック、１４ａおよび１４ｂは孔、１６ａおよび１６ｂは
内導体、１８は外導体、２０は結合用電極を示す。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓 第１Ａ図 ：＝ＩＢａ　　　　　　Ｗ １６ａ　　２０　　　１６ｂ ゛鮪２９゛６°　　　１．）　　　・ 第３図 １ノ１４　図 一一一一一共ｓ角周液状 第５図 毘 Ｘ５５Ａ［１＝　　　　　　　　１０ 濱６Ｂ図 ｘ　（ｍｍ） ７５８ＡＬ１　　　　　　　１ ”Ｔ１０図 Ｚｅ、ｅ　　　　　　Ｚｅ、ｅ 龍　　　　　１ □共扱肉ｆｌ衷政 苅２Ａ図 Ｌｉ１２Ｂ図 ：’；１３Ａ図　　　　　　　　　　　第１３８図ｊｌ
）　　　　、　　　　　　　３ａ　　　　　　　　　　
　　　　　３ｂ手３イεネ甫正書く方式） 昭和６２年０９月１０日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 ■、事件の表示 昭和６２年　特許願　第１４９４３　゛４−．号＼ζ ２、発明の名称 誘電体フィルタ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　京都府長岡京市天神二丁目２６番１０号名　称
　　（６２３）株式会社　村田製作所代表者　　村　１
）　昭 ４、代　理　人　８５４１１！大阪（０６）　２５２−
６８８８　（代）住　所　大阪市東区南本町４丁目４１
番地昭和６２年０８月２５日（発送日） ７、補正の内容 明細書第１７頁第８行ないし第１Ｏ行を、下記の文に訂
正する・ 記 第２Ａ図および第２Ｂ図は、それぞれ、第１Ａ図および
第１Ｂ図に示す誘電体フィルタの開放端近傍における電
気力線の分布を示す平面図である。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　１つの誘電体ブロック内に複数の同軸共振器が形成
   された一体形の誘電体フィルタであって、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形成された複数の孔、前記孔のそ
   れぞれの内周面に形成されかつそれぞれが前記外導体と
   協働して同軸共振器を構成する複数の内導体、および 前記外導体から前記複数の内導体間に延びて前記誘電体
   ブロックの開放端面に形成され、前記同軸共振器のｅｖ
   ｅｎモードの共振周波数を低下させる帯状の結合用電極
   を備えた、誘電体フィルタ。 ２　前記結合用電極は前記複数の内導体間を横切るよう
   に形成される、特許請求の範囲第１項記載の誘電体フィ
   ルタ。 ３　さらに、前記内導体から前記誘電体ブロックの開放
   端面に延びて形成される周波数調整用電極を含む、特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の誘電体フィルタ。