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JP2666101B2 - 積層型誘電体フィルタ - Google Patents

積層型誘電体フィルタ

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JP2666101B2
JP2666101B2 JP4158578A JP15857892A JP2666101B2 JP 2666101 B2 JP2666101 B2 JP 2666101B2 JP 4158578 A JP4158578 A JP 4158578A JP 15857892 A JP15857892 A JP 15857892A JP 2666101 B2 JP2666101 B2 JP 2666101B2
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Japan
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dielectric
substrate
electrode
strip
electrodes
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英樹 山中
照登 菅野
将伸 御手洗
久夫 佐藤
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富士電気化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1/4波長共振型のス
トリップ線路を形成した複数の誘電体共振器を、間に結
合調整用基板を挾むように厚み方向に積層して一体化し
た積層型誘電体フィルタに関するものである。この誘電
体フィルタは、例えばマイクロ波用の各種無線機器など
に好適である。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波用フィルタとして共振器をス
トリップ線路で構成する形式がある。例えば1/4波長
共振器の場合、誘電体基板上に直線状のストリップ線路
型の共振器導体を設け、その一端が開放となり、他端が
外部電極に短絡されるようにする。ここで共振器導体
は、共振波長の1/4波長の奇数倍の長さに設定する。
実際のフィルタを構成する場合には、複数の上記共振器
導体を誘電体基板上に並べて短絡面を共通に接続し、隣
接する共振器導体の間隔はフィルタ特性に対応した結合
強度となる所定の距離に定める。
【0003】このようなストリップ線路型フィルタで
は、各共振器導体を平面的に配置している。例えば、誘
電体基板上にスクリーン印刷法によって所定形状に導電
ペーストを付着させるか、あるいは誘電体基板の表面に
所定形状となるように電極形成部をやや窪ませる加工を
施し、その内部に導電ペーストを充填する。その後、誘
電体基板を加熱処理して導電ペーストを焼き付け、所望
の電極パターンを形成する。また別の例としては、2枚
の誘電体基板の間に、予め打抜きあるいはエッチングな
どにより所定の形状に成形した薄肉導電板(共振器導
体)を挾み込むトリプレート構造もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これら従来のストリッ
プ線路型フィルタは、いずれにしても共振器導体が誘電
体基板上で平面的に配置されるため、面積的にはあまり
小形化できない。特に共振器導体を多段に接続してフィ
ルタを構成する場合は、高さ寸法は増大しなくても、ど
うしても平面的には大きくならざるを得ない。また同一
の誘電体基板上に共振器導体を形成する構成であり、フ
ィルタの帯域は共振器導体の間隔による結合状態で決ま
るため、特にフィルタを小形化する場合に所望の帯域を
制御することが難しい。
【0005】スクリーン印刷による共振器パターンの形
成は、一般に印刷精度が悪く、周波数及び結合が変化す
るため、トリミングが必要となる。また誘電体基板に凹
部を形成して導電材料を充填する場合は、不必要な部分
にまで導電材料が付着してしまうため、それを除去しな
ければならず、煩雑な作業が要求される。更にトリプレ
ート構造の場合は、導電板の存在によって、その厚み分
だけ両誘電体基板の間に隙間が生じるため、等価誘電率
が低下し、寸法をさほど小さくできない。また導電板の
厚みの部分の遮蔽対策も必要となる。誘電体基板を重ね
合わせるときに寸法的なずれが発生し易く、所望の特性
が得られ難い。
【0006】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点、即ちスクリーン印刷による電極寸法のばらつきの
問題、凹部への導電ペーストの塗布の困難性、及びトリ
プレート構造における導電板電極の厚みによる不具合、
重ね合わせ時の寸法のずれ等を解決でき、且つ多段フィ
ルタを構成する場合でも全体を小形化でき、帯域幅の制
御が容易で、入出力間の不要な結合を低減でき、実装基
板の回路に組み込み易い構造にできる積層型誘電体フィ
ルタを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
1/4波長共振ストリップ線路型の誘電体共振器と結合
調整用基板とを交互に厚み方向に積層して一体化する形
式の積層型誘電体フィルタである。ここで誘電体共振器
は、短冊状の誘電体基板の内部中央長手方向に内部電極
を形成し、一端面及び両主表面を除いた外周部分に外部
電極を形成した構造である。また結合調整用基板は外周
部に電極を有する。前記の誘電体共振器を複数、それら
の間に結合調整用基板を挾むように積層する。厚み方向
の両側に位置する誘電体共振器の更に外側に外側基板を
設ける。この外側基板は外側主表面と外周部に電極を形
成した構造である。そして両側に位置する誘電体共振器
の外周部分に独立した島状電極を形成し、該島状電極を
入出力結合電極とする。両側に位置する誘電体共振器
は、それらに形成した島状電極が一体化構造体の対角位
置(平面的もしくは立体的に見た対角位置)にくるよう
な向きに配置する。
【0008】結合調整用基板は、単純な平板状の誘電体
基板の他、誘電体基板の一部に開口部あるいは切り込み
部を形成して結合度を調整する構造もある。誘電体基板
の主表面に、誘電体共振器の内部導体と導通しないよう
な導体パターンを形成する構造でもよい。面実装対応の
場合は、島状電極を一体化構造体の平面的に見た対角位
置に配置し、それらが外側基板の外側主表面まで延設す
る構造が好ましい。
【0009】
【作用】誘電体共振器は、内部及び外周面の電極によっ
て1/4波長共振型のストリップ線路形式の共振器とな
る。そして、その外周面の一端の無電極部分(電極を形
成していない方)が開放面、他端の電極を形成している
方が短絡面となる。誘電体共振器で挾まれる結合調整用
基板は、その材質、厚み、開口部や切り込み部の形状や
位置等に応じて、隣接する共振器間での結合を調整す
る。
【0010】上記の誘電体共振器を複数個、その厚み方
向に、間に結合調整用基板を介して積層することによ
り、所望段数の誘電体フィルタを容易に製造でき且つ極
めて小形化できる。
【0011】本発明では入出力結合電極が一体化構造体
の対角の位置にくるため、電波飛びなどに起因する入出
力間での不要な結合が低減し、それによって減衰特性が
10dB以上向上する。特にフィルタの段数が少なく小
形化した場合に、電波飛び防止の効果は大きい。そのた
め金属ケース等を装着する必要がなく、その点でも小形
化、低コスト化できる。
【0012】
【実施例】図1は本発明に係る積層型誘電体フィルタの
一実施例を示す分解斜視図、図2はその組立斜視図であ
り、2段フィルタの例である。この積層型誘電体フィル
タは、1/4波長共振ストリップ線路型の2個の誘電体
共振器10a,10bと、1枚の結合調整用基板12
を、交互に厚み方向に積層する形式である。更に両誘電
体共振器10a,10bの外側に外側基板14a,14
bを配置し、各誘電体基板を位置決めして接着剤などで
結合し一体化する。その場合、両誘電体共振器10a,
10bの向き(開放面及び短絡面の位置)は丁度逆にな
る。両誘電体共振器10a,10bの無電極端面近傍の
外周部分には独立した島状電極16a,16bを設け
て、それを入出力結合電極とする。
【0013】誘電体共振器10a,10bは、同一形状
であり、両主表面を除く部分に1/4波長共振型のスト
リップ線路を形成したものである。即ち、短冊状の誘電
体基板20の内部中央長手方向に内部電極22を形成す
ると共に、両主表面(表裏両面)及び一方の端面を除く
外周部分に外部電極24を形成した構造である。ここで
無電極側の端面が開放面、電極形成側の端面が短絡面と
なる。また両誘電体共振器10a,10bには島状電極
16a,16bを設けるが、その場合は誘電体基板の無
電極端面近傍の外周部分に他の電極から分離するように
形成する。誘電体共振器10a,10bは、その外部電
極24あるいは島状電極16a,16bをトリミングす
ることにより、それぞれ共振周波数あるいは入出力結合
を微調整することができる。
【0014】誘電体基板は、例えばチタン酸バリウム系
など、通常マイクロ波用フィルタに使用しているマイク
ロ波用高誘電率材料の焼結体である。誘電体共振器10
a,10bは、図3のA〜Cに示すような方法で形成す
る。所定の厚みと幅を有するマイクロ波用高誘電率材料
の焼結体基板を2枚用意する。Aに示すように、一方
(ここでは下側)の焼結体基板30aには上下両面全体
及び片側端面に銀ペースト32を塗布して焼付ける。他
方(ここでは上側)の焼結体基板30bには下面全体、
片側端面、及びそれに連続する上面の大部分に銀ペース
ト33を塗布すると共に、上面の反対側端面寄りに分離
して帯状に銀ペースト34を塗布し、焼付ける。次にB
に示すように、焼結体基板30aの上面全体と焼結基板
30bの下面全体に接着用銀ペースト35を塗布して接
合し、焼付け一体化する。その後、Cに示すように所定
の厚さで細断すると、図1に示した誘電体共振器が出来
上がる。
【0015】図1に戻って、結合調整用基板12は、誘
電体基板26の両主表面を除く外周部(但し一部を除
く)に電極38を形成した構造である。外側基板14
a,14bは、誘電体基板40の外側主表面と外周部
(但し一部を除く)に電極42を形成したものである。
なお結合調整用基板12の両端面及び外側基板14a,
14bの一端面は無電極部であり、且つ各電極38,4
2が前記島状電極16a,16bに接続しないように、
それらの近傍も無電極部とする。但し、ここでは誘電体
共振器10a,10bの島状電極16a,16bが外側
基板14a,14bの外側主表面まで延設されているよ
うな(但し、外側基板の電極42からも独立している)
形状(符号44で表す)とし、面実装時に半田付け部
(フィレット)が目視確認できるようにして、実装の確
実性を高め、作業の容易化を図っている。これら結合調
整用基板12及び外側基板14a,14bは、必ずしも
誘電体共振器と同一材質である必要はない。例えばフォ
ルステライト等の誘電体共振器より誘電率が低い材料で
もよい。
【0016】誘電体基板同士は接着剤などを用いて結合
一体化する。本実施例では、両誘電体共振器10a,1
0bは、それらに形成した島状電極16a,16bが一
体化構造体の対角位置(平面的に見た対角位置)にくる
ような向きに配置する。従って誘電体共振器10aの短
絡面と開放面の位置は、誘電体共振器10bの短絡面と
開放面の位置と丁度逆になる。なお図面を分かり易くす
るため、各図において電極形成部分に影線を施し、無電
極部分(誘電体の素地が露出している部分)には細かな
点々を付して表している。
【0017】上記のようなストリップ線路型の誘電体共
振器は、誘電体基板中に形成した内部電極によって1/
4波長共振器が形成され、それが外部電極で短絡したも
のとなる。従って、基本的には誘電体共振器の長さ寸法
で共振波長(共振周波数)が決まる。また誘電体共振器
の厚さ(積層方向寸法)が大きいほど共振周波数は低く
なり、幅(内部電極と外部電極との間隔)が小さくなる
ほど共振周波数は低くなる。各誘電体共振器は、間の結
合調整用の誘電体基板によって段間の結合調整が行わ
れ、それによって所望のフィルタ特性が発現する。その
ため入出力結合を行う島状電極の位置を変えずに、所望
の種々のフィルタ特性に調整可能である。なお入出力結
合は、誘電体共振器の内部電極と島状電極との間の容量
によって行う。本実施例では外部誘電体基板にまで島状
電極が延設しているが、この延設部分の容量への影響は
小さい。
【0018】図4は本発明で用いうる結合調整用基板の
他の実施例を示している。Aに示す結合調整用基板48
は、基板の中央に開口部50を形成したものである。開
口部に代えて切込み部を設けてもよい。電極は各基板の
外周部のみに形成する(開口部や切り込み部には形成し
ない)。これら開口部50や切り込み部の形状の調整に
よって隣接する誘電体共振器間の結合度を調整し、フィ
ルタ特性を制御する。またBに示す結合調整用基板52
は、基板の主表面に結合調整用の導体膜54を設けたも
のである。但し導体膜54は誘電体共振器の電極には接
触しないように配置する。導体膜54は、主表面の一方
のみに設けてもよいし、両主表面に設けてもよい。この
図では2個並設しているが、一方のみでもよい。また導
体膜は、外周の電極に接続される構成でもよい。導体膜
54によって電磁界を制御できるから、これによって隣
接する誘電体共振器間の結合度を調整し、フィルタ特性
を制御する。更にCに示す結合調整用基板56は、基板
の中央縦方向に開口部58を形成したものである。開口
部の形状は任意であり、複数個あってもよい。
【0019】図5は本発明に係る積層型誘電体フィルタ
の他の実施例を示している。これは3段フィルタの例で
あり、基本的には前述した図2と同様である。この積層
型誘電体フィルタは、1/4波長共振ストリップ線路型
の誘電体共振器60a,…,60cと結合調整用基板6
2a,62bとを交互に厚み方向に積層する形式であ
る。更に厚み方向両側の誘電体共振器60a,60cに
外側基板64a,64bを配置し、各誘電体基板を位置
決めして接着剤で一体化する。外側の誘電体共振器60
a,60cの外周部分には独立した島状電極66a,6
6bを設け、両島状電極66a,66bが一体化構造体
の対角の位置にくるように配置して入出力結合電極とす
る。従って、厚み方向の両端に位置する誘電体共振器6
0a,60cは、短絡面と開放面が逆の方向を向く。図
5では手前側に誘電体共振器60aの開放面及び誘電体
共振器60cの短絡面がきている。中央の誘電体共振器
60bの向きはどちらでもよい。図5では短絡面が手前
側である。
【0020】本発明の積層型誘電体フィルタでは、入出
力結合電極となる島状電極が一体化構造体の対角位置に
存在するため、互いに離れて且つ同じ面にこないため、
入出力間での電波飛びを防止でき、その結果、必ずしも
金属製ケースを被せる必要はなくなる。この誘電体フィ
ルタは回路基板上に面実装できる。回路基板上に載せて
島状電極を回路基板の入出力パターンに接続すると共に
外側の電極を回路基板のアースパターンに半田付けし、
電気的接続と機械的固定を行う。
【0021】上記の両実施例は誘電体共振器を2個使用
した2段フィルタと3個使用した3段フィルタの例であ
るが、本発明は4段以上の多段誘電体フィルタにも適用
できることは言うまでもない。入出力電極となる島状電
極は、一体化構造体の対角位置に配置されていればよ
く、4段以上の場合に、中間の共振器の向きは全く任意
である。また島状電極は、一体化構造体を立体的に見た
対角位置(つまり一体化構造体の上下面)に配置しても
よい。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記のように、誘電体基板の内
部と外周に電極を形成し、一端面のみで短絡した構造の
1/4波長共振ストリップ線路型誘電体共振器を用いる
から、この誘電体共振器を、間に結合調整用基板を介し
て複数積層することにより、所望の段数のフィルタを作
製できる。これによってフィルタを、より一層小形化で
き、実装する際に占有面積を小さく出来るため、機器の
小形化に有利である。結合調整用基板は、誘電体共振器
とは別部材であるため、その材質、寸法、構造などを変
えることで、容易に結合度合を制御でき、帯域幅を調整
できる。
【0023】更に本発明では、外部電極と島状電極(入
出力結合電極)が実装基板の回路パターンに面接合でき
るため、整合が取り易い利点もある。そして島状電極が
一体化構造体の対角位置にくるため、段数が少ない場合
でも距離をとることができ、入出力間での電波飛びを防
止できる。このため入出力間の不要な結合が減少し、減
衰特性が10dB以上向上し、金属製ケース等の装着を
省略できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す分解斜視図。
【図2】その組立斜視図。
【図3】本発明で用いる誘電体共振器の製作方法を示す
説明図。
【図4】本発明で用いる結合調整用基板の例を示す斜視
図。
【図5】本発明の更に他の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
10a,10b 誘電体共振器 12 結合調整用基板 14a,14b 外側基板 16a,16b 島状電極 20 誘電体基板 22 内部電極 24 外部電極
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01P 11/00 H01P 11/00 L (72)発明者 佐藤 久夫 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−120101(JP,A) 特開 平5−136613(JP,A) 特開 平5−152815(JP,A) 特開 平5−167307(JP,A) 特開 平5−175702(JP,A) 実開 平2−106701(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 短冊状の誘電体基板を用いた誘電体共振
    器を、複数個、間に短冊状の結合調整用基板を挟んで基
    板厚み方向に積層し、その基板厚み方向の両側に位置す
    る誘電体共振器の更に外側に短冊状の外側基板を配置
    し、全体を接合して直方体ブロック状に一体化した構造
    をなし、 各誘電体共振器は、 短冊状の誘電体基板の幅方向の中央
    に、基板厚み方向全体にわたり且つ基板長手方向全長に
    わたって延びる内部電極を設けると共に該誘電体基板
    の一端面を除いた外周部分に外部電極を形成して1/4
    波長共振ストリップ線路を構成したものであり、 短冊状の 結合調整用基板は外周部に外部電極を有し且
    誘電体共振器と接する両主表面には外部電極及び内部
    電極と導通する導体膜は無く、短冊状 の外側基板は外側主表面と外周部に外部電極を
    有していて、誘電体共振器と接する内側主表面には外部
    電極及び内部電極と導通する導体膜はなく、 両側に位置する誘電体共振器の外周部には、外部電極及
    び内部電極から独立した島状電極を形成して、該島状電
    極が一体化した構造体の対角位置にくるように配置し、
    両島状電極を入出力結合電極とする積層型誘電体フィル
    タ。
  2. 【請求項2】 結合調整用基板は、短冊状誘電体基板
    厚み方向に貫通する開口部を形成するか、あるいは
    短冊状誘電体基板の主表面に、隣接する誘電体共振器
    内部電極とは導通しない導体膜を形成した構造をなし
    ている請求項1記載の積層型誘電体フィルタ。
  3. 【請求項3】 島状電極が外側基板の外側主表面まで延
    設されている請求項1記載の積層型誘電体フィルタ。
JP4158578A 1992-05-26 1992-05-26 積層型誘電体フィルタ Expired - Lifetime JP2666101B2 (ja)

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