JPH05343902A

JPH05343902A - 高周波用フィルタ

Info

Publication number: JPH05343902A
Application number: JP14965392A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okawa; 大川　　隆; Hideki Utaki; 秀樹卯滝; Hiroki Tanimae; 太基谷前; Hiroshi Kikuyama; 洋菊山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【構成】誘電体ブロック２の表面には外部電極４が形
成され、誘電体ブロック２の内部には誘電体ブロック２
と密着して同一平面内に複数個の内部電極３が並列的に
埋設され、内部電極３は開放端を有するとともに突起状
の容量結合用電極部５を有して平板状に形成されている
高周波用フィルタ。【効果】高周波用共振器１０間の結合が内部電極３に
形成された突起状の容量結合用電極５により行われるの
で、前記結合を安定的なものにすることができ、また高
周波用フィルタの小型化が可能となる。また、突起状の
容量結合用電極５の形状を変化させることにより結合容
量を変えることができ、高周波用共振器間の距離を変化
させることなく種々の帯域幅を有するフィルタを構成す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高周波用フィルタに関
し、より詳細には例えば自動車電話、携帯電話、コード
レス電話等の無線通信器等の部品としてマイクロ波の周
波数領域において使用される高周波用フィルタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波用のフィルタは、一般に所定
の共振周波数を有するマイクロ波を高誘電率材料で形成
された誘電体ブロック内に閉じ込め、所定の作用効果が
得られる高周波用共振器を組み合わせることにより構成
されている。

【０００３】図９はこの種のフィルタとして従来から使
用されている同軸型誘電体共振器６０が組み合わされた
フィルタを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面
図である。同軸型誘電体共振器６０は、１波長の1/4 に
相当する1/4 波長のマイクロ波を共振周波数（共振線路
波長）としたものであり、円筒形状に形成された２つ以
上の誘電体ブロック６１の外周面には外部電極６３が形
成され、また誘電体ブロック６１の内周面には内部電極
６２が形成されている。そしてこれら同軸型誘電体共振
器６０が共振器結合用容量６４で結合されることにより
フィルタが構成されている（特開昭５９−１１４９０２
号公報参照）。

【０００４】図１０は上記と同様に従来から使用されて
いる誘電体ブロック一体型のフィルタを示しており、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＹＹ′線断面
図である。誘電体ブロック７１には２個の貫通孔７７が
形成されており、この貫通孔７７部分に内部電極７２が
形成され、誘電体ブロック７１の外周面に外部電極７３
が形成され、２個の同軸型誘電体共振器７０が構成され
ている。また貫通孔７７の間にはスリット７８が形成さ
れており、それぞれの貫通孔７７に対応した２個の同軸
型誘電体共振器７０が磁界結合されることによりフィル
タが構成されている。

【０００５】図１１は上記と同様に従来から使用されて
いるマイクロストリップラインを応用した共振器８０が
組み合わされたフィルタを示す斜視図である。このフィ
ルタは1/2 波長の整数倍のマイクロ波を共振周波数（共
振線路波長）としたマイクロストリップライン共振器８
０を組み合わせたものであり、平面状に形成された誘電
体ブロック８１の表面には入出力用電極８５ａ及び共振
用電極８５ｂが形成され、また誘電体ブロック８１の裏
面には接地電極８６が形成されている。そして、共振用
電極８５ｂに対応するマイクロストリップライン共振器
８０が磁界結合されることによりフィルタが構成されて
いる。

【０００６】図１２は上記と同様に従来から使用されて
いるトリプレート型ストリップラインを応用した共振器
９０が組み合わされたフィルタを示す斜視図である。誘
電体ブロック９１の内部には２個の平板形状の内部電極
９２が形成され、誘電体ブロック９１の表面には外部電
極９３が形成されている。そして、内部電極９２に対応
するマイクロストリップライン共振器９０が磁界結合さ
れることによりフィルタが構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した同軸型誘
電体共振器６０が組み合わされたフィルタにおいては、
同軸型誘電体共振器６０の構造は単純であるが、誘電体
ブロック６１に閉じ込められるマイクロ波の周波数（共
振周波数）は誘電体ブロック６１の形状寸法及び誘電体
ブロック６１を構成する素材の誘電率により定まる。し
たがって設計における自由度が小さくなり、前記マイク
ロ波の周波数領域においても共振周波数が比較的低い場
合、誘電体ブロック６１が大形になり、かつ前記同軸型
誘電体共振器６０の共振周波数の調整が困難になるとい
う課題があった。また、共振器結合用容量６４及び入出
力結合用容量６５が外部に配設されているので小型化に
支障を来すと同時に結合部にシールドを要する等製造プ
ロセスが複雑になり、コストが高くなるという課題があ
った。

【０００８】また図１０に示した誘電体ブロック一体型
のフィルタにおいては、共振器結合部となるスリット７
８は内蔵されているが、貫通孔７７及びスリット７８を
形成する必要があり、図９に示した同軸型誘電体共振器
６０と同様に設計の自由度が小さく狭く、大形となり、
また共振周波数の調整が困難であるといった課題があっ
た。

【０００９】また図１１に示したマイクロストリップラ
イン共振器８０を組み合わせたフィルタにおいては、誘
電体ブロック８１の表面に入出力用電極８５ａ、共振用
電極８５ｂを印刷パターンにより形成することができる
ので設計の自由度が大きく、また厚膜印刷技術を用いて
メタライズを形成することができるので安価に製造し得
る。しかしながら、入出力用電極８５ａ、共振用電極８
５ｂ及び接地電極８６の片面が外部に露出し空気と接触
しているので、実効比誘電率が低く、放射損失が生じ、
また外部環境の影響も受け易く信頼性が劣るという課題
があった。また、前記実効比誘電率が低いので誘電体ブ
ロック８１を大きく形成する必要があり、したがってフ
ィルタの小型化が困難であるという課題があった。

【００１０】また図１２に示したトリプレート型ストリ
ップライン共振器９０を組み合わせたフィルタにおいて
は、実効比誘電率が高く設計の自由度も大きいが、トリ
プレート型ストリップライン共振器９０間の結合が磁界
結合であり、結合度が内部電極９２間の距離で決まるの
で、通過帯域幅により大きさの制約を受けるという課題
があった。また結合が不安定で、したがってフィルタの
特性にばらつきが生じるという課題があった。これを抑
制するため結合用のコンデンサ（共振器結合用容量）が
外部に配設されたフィルタが提案されているが、この場
合、上記同軸型誘電体共振器６０が組み合わされたフィ
ルタと同様、小型化に支障を来たし、結合部にシールド
を要するので製造プロセスが複雑になり、コストが高く
なるという課題があった。

【００１１】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、設計の自由度が大きく、小型で、結合が安定
し、特性のばらつきを抑制することができる高周波用フ
ィルタを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る高周波用フィルタは、誘電体ブロックの
表面には外部電極が形成され、前記誘電体ブロックの内
部には該誘電体ブロックと密着して同一平面内に複数個
の内部電極が並列的に埋設され、該内部電極は開放端を
有するとともに突起状の容量結合用電極部を有して平板
状に形成されていることを特徴としている（１）。

【００１３】また、誘電体ブロックの表面には外部電極
が形成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブ
ロックと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列
的に埋設され、開放端を有するとともに平板状に形成さ
れた前記内部電極が誘電体を挟んで２層以上重なり合
い、前記開放端でそれぞれ電気的に接続され、前記内部
電極の少なくとも１層に突起状の容量結合用電極部が形
成されていることを特徴としている（２）。

【００１４】また、誘電体ブロックの表面には外部電極
が形成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブ
ロックと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列
的に埋設され、開放端を有するとともに平板状に形成さ
れた前記内部電極が誘電体を挟んで２層以上重なり合
い、前記開放端近傍で１か所以上それぞれ電気的に接続
され、前記内部電極の少なくとも１層に突起状の容量結
合用電極部が形成されていることを特徴としている
（３）。

【００１５】また、誘電体ブロックの表面には外部電極
が形成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブ
ロックと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列
的に埋設され、開放端を有するとともに平板状に形成さ
れた前記内部電極が誘電体を挟んで２層以上重なり合
い、前記開放端及び開放端近傍で２か所以上それぞれ電
気的に接続され、前記内部電極の少なくとも１層に突起
状の容量結合用電極部が形成されていることを特徴とし
ている（４）。

【００１６】また、上記（１）、（２）、（４）記載の
高周波用フィルタにおいて、外部電極以外に内部電極の
開放端における接続用電極が、誘電体ブロックの表面に
形成されていることを特徴としている。

【００１７】

【作用】上記した容量結合用電極の寸法と帯域幅との関
係について調査を行なった。調査に用いた高周波用フィ
ルタは図７に示したように誘電体ブロック２の表面に外
部電極４が形成され、誘電体ブロック２の内部にはこれ
と密着して同一平面内に２個の内部電極３が並列して埋
設され、内部電極３は開放端を有するとともに突起状の
容量結合用電極５を有して平板状に形成されている。ま
た寸法ａは１．５mm、寸法ｂは０．３７５mm、寸法ｃは
０．７５mmである。このように構成された高周波用フィ
ルタを用いて容量結合用電極５の長さｘを１．５、１．
０、０．５mmに変化させると、図８（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すような周波数に対する減衰特性をうること
ができた。また図８（ｄ）に示すように、１dBにおける
帯域幅は容量結合用電極５の長さｘに略比例して増加す
ることが分かった。

【００１８】本発明に係る高周波用フィルタによれば、
誘電体ブロック内部において容量結合用電極が形成され
ているので、フィルタ自体が小型になり、また共振用電
極間の容量に加えて安定した容量となる突起状の前記容
量結合用電極が構成されており、したがって共振器を安
定的に結合し得ることとなる。また、前記突起状の容量
結合用電極の形状を変化させることにより結合容量を変
化させることが可能となり、共振器間の結合を変えられ
るので、共振用電極間の距離を変化させることなく種々
な帯域幅を有するフィルタを構成し得ることとなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る高周波用フィルタの実施
例を図面に基づいて説明する。なお、下記の実施例にお
いては、いずれもフィルタは1/4 波長共振器を２つ結合
した場合を示している。図１は実施例１に係る高周波用
フィルタを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＡＡ′線断面図である。図中２は高誘電
体材料の高周波誘電体セラミックスを略直方体の形状に
成形して焼結させた誘電体ブロックであり、誘電体ブロ
ック２の１側面を除く他の５つの表面には外部電極４が
形成されている。誘電体ブロック２内には同一平面上に
内部電極３が２つ並んで形成され、それぞれ誘電体ブロ
ック２に密着して埋設されており、かつ内部電極３の一
方の端部が開放されている。内部電極３は平板状に形成
され、突起状の容量結合用電極５がそれぞれ対向するよ
うに内部電極３の長辺隅部から延設されている。また、
内部電極３は加工性とマイクロ波に対する導電性が優れ
ているＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉまた
は前記金属を１種以上含有する合金（ただし、Ｎｉ、Ｎ
ｉ系合金、Ｃｏ、Ｃｏ系合金は非磁性体に限る）を用い
て形成されている。

【００２０】このように構成された実施例１に係る高周
波用フィルタ１１では、共振用電極となる内部電極３間
の容量以外に容量結合用電極５間で安定した結合用容量
が形成されており、共振器１０の安定した結合及び該高
周波用フィルタの小型化が可能となる。また、突起状の
容量結合用電極５の形状を変化させることにより結合容
量が変えられ、したがって共振器１０間の結合が変えら
れるので、共振用電極となる内部電極３間の距離を変化
させることなく種々の帯域幅を有するフィルタの構成が
可能となる。

【００２１】図２は実施例２に係る高周波用フィルタを
示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）における
ＡＡ′線断面図である。図中２は実施例１の場合と同様
に形成された誘電体ブロックであり、また誘電体ブロッ
ク２の１側面を除く他の５つの表面には外部電極４が形
成されている。誘電体ブロック２内には誘電体部分６を
挟んで重なっている３層の内部電極３が同一平面上に２
つ並んで形成され、それぞれ誘電体ブロック２及び誘電
体部分６に密着して埋設されており、かつ内部電極３の
一方の開放端がそれぞれ接続電極７により電気的に接続
されている。内部電極３は実施例１の場合と同様の金属
又は合金を用いて平板状に形成されており、さらに実施
例１の場合と同様に、突起状の容量結合用電極５がそれ
ぞれ対向するように内部電極３の長辺隅部から延設され
ている。

【００２２】このように構成された実施例２に係る高周
波用フィルタ２１では、共振用電極としての内部電極３
が３層あり、かつ電気的に接続されて１層の電極のよう
に動作するので、内部電極３における抵抗が低くなり共
振器２０のＱ値を高くすることができる。また実施例１
の場合と同様に、共振器２０の安定した結合及び高周波
用フィルタの小型化が可能となり、また、共振用電極と
なる内部電極３間の距離を変化させることなく種々の帯
域幅を有するフィルタの構成が可能となる。

【００２３】また、実施例２における突起状の容量結合
用電極５は３層の内部電極３のそれぞれに形成されてい
るが、３層の内部電極３は電気的に接続されているの
で、１層あるいは２層の内部電極３に容量結合用電極５
が形成されている場合も、実施例２のものと略同様の効
果を有している。

【００２４】図３は実施例３に係る高周波用フィルタを
示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）における
ＡＡ′線断面図である。図中２は実施例１の場合と同様
に形成された誘電体ブロックであり、また誘電体ブロッ
ク２の１側面を除く他の５つの表面には外部電極４が形
成されている。誘電体ブロック２内には誘電体部分９を
挟んで重なっている３層の内部電極３が同一平面上に２
つ並んで形成され、それぞれ誘電体ブロック２及び誘電
体部分９に密着して埋設されており、かつ内部電極３の
開放端近傍がそれぞれ接続電極８により電気的に接続さ
れている。内部電極３は実施例１の場合と同様の金属ま
たは合金を用いて平板状に形成されており、さらに実施
例１の場合と同様に、突起状の容量結合用電極５がそれ
ぞれ対向するように内部電極３の長辺隅部から延設され
ている。

【００２５】このように構成された実施例３に係る高周
波用フィルタ３１では、実施例２のものとほぼ同様の効
果を有している。

【００２６】また、実施例３における突起状の容量結合
用電極５は３層の内部電極３のそれぞれに形成されてい
るが、３層の内部電極３は電気的に接続されているの
で、１層あるいは２層の内部電極３に容量結合用電極５
が形成されている場合も、実施例３のものと略同様の効
果を有している。

【００２７】図４は実施例４に係る高周波用フィルタを
示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）における
ＡＡ′線断面図である。図中２は実施例１の場合と同様
に形成された誘電体ブロックであり、また誘電体ブロッ
ク２の１側面を除く他の５つの表面には外部電極４が形
成されている。誘電体ブロック２内には誘電体部分１２
を挟んで重なっている３層の内部電極３が同一表面上に
２つ並んで形成され、それぞれ誘電体ブロック２及び誘
電体部分１２に密着して埋設されており、かつ内部電極
３の一方の開放端及び開放端近傍がそれぞれ接続電極１
４、１３により電気的に接続されている。内部電極３は
実施例１の場合と同様の金属または合金を用いて平板状
に形成されており、さらに実施例１の場合と同様に、突
起状の容量結合用電極５がそれぞれ対向するように内部
電極３の長辺隅部から延設されている。

【００２８】このように構成された実施例４に係る高周
波用フィルタ４１では、実施例２の場合における効果に
加え、さらに内部電極３間の電気的接続が確実となり、
したがって内部電極３における抵抗が低くなり共振器４
０のＱ値をさらに高くすることができる。

【００２９】また、実施例４における突起状の容量結合
用電極５は３層の内部電極３のそれぞれに形成されてい
るが、３層の内部電極３は電気的に接続されているの
で、１層あるいは２層の内部電極３に容量結合用電極５
が形成されている場合も、実施例４のものと略同様の効
果を有している。

【００３０】図５は実施例５に係る高周波用フィルタを
示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）における
ＡＡ′線断面図である。図中２は実施例１の場合と同様
に形成された誘電体ブロックであり、また誘電体ブロッ
ク２の１側面を除く他の５つの表面には外部電極４が形
成されている。誘電体ブロック２内には誘電体部分１６
を挟んで重なっている３層の内部電極３が同一平面上に
２つ並んで形成され、それぞれ誘電体ブロック２及び誘
電体部分１６に密着して埋設されており、かつ内部電極
３の一方の開放端が誘電体ブロック２の表面において接
続電極１７により電気的に接続されている。内部電極３
は実施例１の場合と同様の金属または合金を用いて平板
状に形成されており、さらに実施例１の場合と同様に、
突起状の容量結合用電極５がそれぞれ対向するように内
部電極３の長辺隅部から延設されている。

【００３１】このように構成された実施例５に係る高周
波用フィルタ５１では、実施例２の場合における効果に
加え、接続電極１７が誘電体ブロック２表面に形成され
ていることから、接続電極１７を外部電極４と同時に形
成することができ、さらに製造工程を簡単にすることが
できる。また接続電極１７は共振器５０の入出力電極と
しても使用することができる。

【００３２】また、実施例５における突起状の容量結合
用電極５は３層の内部電極３のそれぞれに形成されてい
るが、３層の内部電極３は電気的に接続されているの
で、１層あるいは２層の内部電極３に容量結合用電極５
が形成されている場合も、実施例５のものと略同様の効
果を有している。

【００３３】図６は上記実施例５における高周波用フィ
ルタ５１について周波数に対する減衰特性を調べた結果
を示したグラフであり、縦軸に減衰量（dB）、横軸に周
波数（MHz)をとっている。図より明らかなように、高周
波用フィルタ５１は周波数略８８１．５MHz を通過域と
する帯域フィルタとして優れた特性を有していることが
分かる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る高周波
用フィルタにあっては、高周波用共振器間の結合が内部
電極に形成された突起状の容量結合用電極により行われ
るので、前記結合を安定的なものにすることができ、ま
た該高周波用フィルタの小型化が可能となる。また、前
記突起状の容量結合用電極の形状を変化させることによ
り結合容量を変えることができ、高周波用共振器間の距
離を変化させることなく種々の帯域幅を有するフィルタ
を構成することができる。

【００３５】また、上記内部電極が誘電体部分を挟んで
２層以上重なり合い、これら内部電極が電気的に接続さ
れている場合には、前記内部電極における抵抗が低くな
り、上記高周波用共振器のＱ値を高くすることができ
る。

【００３６】また、上記誘電体部分を挟んで２層以上重
なり合っている前記内部電極の開放端及び開放端近傍が
それぞれ１か所以上電気的に接続されている場合には、
前記内部電極間の電気的接続が一層確実となり、したが
って内部電極における抵抗が低くなり、共振器のＱ値を
さらに高くすることができる。

【００３７】さらに、接続電極が誘電体ブロック表面に
形成されている場合には、外部電極と同時に前記接続電
極を形成することができ、製造工程を簡単にすることが
できる。また前記接続電極を共振器の入出力電極として
使用することができる。したがって、高周波用フィルタ
の製造コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る高周波用フィルタを示
し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ′線
断面図である。

【図２】実施例２に係る高周波用フィルタを示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ′線断面
図である。

【図３】実施例３に係る高周波用フィルタを示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ′線断面
図である。

【図４】実施例４に係る高周波用フィルタを示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ′線断面
図である。

【図５】実施例５に係る高周波用フィルタを示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ′線断面
図である。

【図６】実施例５の高周波用フィルタについて周波数に
対する減衰特性を調べた結果を示したグラフである。

【図７】容量結合用電極の寸法と帯域幅との関係を調べ
る際に用いた高周波用フィルタの正面図である。

【図８】容量結合用電極の寸法と帯域幅との関係を調べ
た結果を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は周波数に対す
る減衰特性を示したグラフ、（ｄ）はこれらの結果をま
とめたグラフである。

【図９】従来から使用されている同軸型誘電体共振器が
組み合わされたフィルタを示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である

【図１０】従来から使用されている誘電体ブロック一体
型のフィルタを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）
におけるＹＹ′線断面図である。

【図１１】従来から使用されているマイクロストリップ
ライン共振器を組み合わせたフィルタを示した斜視図で
ある。

【図１２】従来から使用されているトリプレート型スト
リップライン共振器を組み合わせたフィルタを示した斜
視図である。

【符号の説明】

２誘電体ブロック３内部電極４外部電極５容量結合用電極１１、２１、３１、４１、５１高周波用フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊山洋東京都千代田区大手町一丁目１番３号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体ブロックの表面には外部電極が形
成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブロッ
クと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列的に
埋設され、該内部電極は開放端を有するとともに突起状
の容量結合用電極部を有して平板状に形成されているこ
とを特徴とする高周波用フィルタ。
【請求項２】誘電体ブロックの表面には外部電極が形
成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブロッ
クと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列的に
埋設され、開放端を有するとともに平板状に形成された
前記内部電極が誘電体を挟んで２層以上重なり合い、前
記開放端でそれぞれ電気的に接続され、前記内部電極の
少なくとも１層に突起状の容量結合用電極部が形成され
ていることを特徴とする高周波用フィルタ。
【請求項３】誘電体ブロックの表面には外部電極が形
成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブロッ
クと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列的に
埋設され、開放端を有するとともに平板状に形成された
前記内部電極が誘電体を挟んで２層以上重なり合い、前
記開放端近傍で１か所以上それぞれ電気的に接続され、
前記内部電極の少なくとも１層に突起状の容量結合用電
極部が形成されていることを特徴とする高周波用フィル
タ。
【請求項４】誘電体ブロックの表面には外部電極が形
成され、前記誘電体ブロックの内部には該誘電体ブロッ
クと密着して同一平面内に複数個の内部電極が並列的に
埋設され、開放端を有するとともに平板状に形成された
前記内部電極が誘電体を挟んで２層以上重なり合い、前
記開放端及び開放端近傍で２か所以上それぞれ電気的に
接続され、前記内部電極の少なくとも１層に突起状の容
量結合用電極部が形成されていることを特徴とする高周
波用フィルタ。
【請求項５】外部電極以外に内部電極の開放端におけ
る接続用電極が、誘電体ブロックの表面に形成されてい
る請求項１または請求項２または請求項４記載の高周波
用フィルタ。