JPH10163708A

JPH10163708A - 有極型誘電体フィルタ及びこれを用いた誘電体デュプレクサ

Info

Publication number: JPH10163708A
Application number: JP8322463A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Nakaguchi; 昌久中口; Takaaki Uchiyama; 尊晶内山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-19
Also published as: CN1192592A; US5977848A; KR19980063696A; CN1149704C

Abstract

(57)【要約】【課題】有極型誘電体フィルタに配備すべき外付け部
品の数を削減する。【解決手段】誘電体部材によって形成された本体２
に、その両端面20、21を通る貫通孔22を形成し、該本体
２の外周面及び貫通孔22の内面に、それぞれ外導体層30
及び内導体層31を配備した３個の同軸誘電体共振器1a、
1b、1cを、外周面の一面を接合面として互いに接合する
ことによって構成される誘電体フィルタに於て、各同軸
誘電体共振器1a、1b、1cには、前記接合面を除く外周面
の一部に、外導体層30から絶縁された電極5a、5b、5cを
形成し、各電極5a、5b、5cを、導体部材50にて接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数百ＭＨｚから数
ＧＨｚの高周波信号に利用される誘電体フィルタ及び誘
電体デュプレクサに関し、特に、通過特性に急峻な減衰
極を有する有極型誘電体フィルタ及びこれを用いた誘電
体デュプレクサに関する。

【０００２】

【従来の技術】通信機器には様々な高周波用フィルタが
利用されており、特に、携帯電話等の移動体通信機器の
普及及び通信利用の増加に伴い、各種フィルタについ
て、小型化及びフィルタ特性の改善が要求されている。
従来、高周波において利用されるフィルタとしては、同
軸誘電体共振器を用いた誘電体フィルタがある。同軸誘
電体共振器は、誘電体部材によって形成された本体に、
その両端面を通る貫通孔を形成し、該本体の外周面と貫
通孔の内面にそれぞれ導体層を施したものであり、本体
内で電磁波を共振させる素子である。端面の何れか一方
に導体層を施すと1/4波長型共振器となり、両端面に導
体層を施すか、或いは両端面とも施さなければ、1/2波
長型共振器となる。複数の同軸誘電体共振器を用いて帯
域通過型フィルタを形成するには、図７（ａ）の等価回
路のように、並列した同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)間
をそれぞれ容量結合して、段間結合容量Ｃ1、Ｃ2を形成
し、並列の両端に位置する同軸誘電体共振器(1a)(1c)と
外部入出力端子(40)(41)をそれぞれ容量結合して、入出
力結合容量ＣIN、ＣOUTを形成すればよい。前記帯域通
過型フィルタを変更して、図８のように、減衰極を設け
て急峻な減衰特性を有する有極型フィルタとするには、
図７（ｂ）のように、同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)の
何れか１つに直列共振容量Ｃ3を設ければよい。

【０００３】図７（ｂ）のような等価回路を有する有極
型フィルタの従来例としては、図９にて示されるよう
に、基板(６)上に３個の同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)
が配備されたものがある。基板(６)には、電気信号を外
部と送受信するための外部入出力端子(40)(41)が配備さ
れる。各共振器(1a)(1b)(1c)の貫通孔に施された内導体
層は、それぞれ金属端子(9a)(9b)(9c)を介して、基板に
施された導体パターンに接続される。外部入力端子(40)
は、入力結合用コンデンサ(80)を介して入力段の共振器
(1a)に接続される。入力段共振器(1a)は、段間結合用コ
ンデンサ(81)及び直列共振用コンデンサ(83)を介して中
間段の共振器(1b)に接続される。中間段共振器(1b)は、
直列共振用コンデンサ(83)及び段間結合用コンデンサ(8
2)を介して出力段の共振器(1c)に接続される。出力段共
振器(1c)は、出力結合用コンデンサ(84)を介して外部出
力端子(41)に接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の有極型フィ
ルタでは、同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)及び基板(６)
の他に、コンデンサ(80)(81)(82)(83)(84)、金属端子(9
a)(9b)(9c)等、多数の外付け部品が必要となり、組立工
数が多くなり、且つフィルタが大型化する結果となる。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、同軸誘電体共振器の内導体層
と容量結合する電極を配備することにより、外付け部品
の点数を従来よりも少なくした有極型誘電体フィルタを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、上記課題を解決
するために以下のように構成される。誘電体部材によっ
て形成された本体に、その両端面を通る貫通孔を形成
し、該本体の外周面及び貫通孔の内面に、それぞれ外導
体層及び内導体層を配備した３個の同軸誘電体共振器
を、外周面の一面を接合面として互いに接合することに
よって構成される誘電体フィルタに於て、各同軸誘電体
共振器には、前記接合面を除く外周面の一部に、外導体
層から絶縁された電極を形成し、各電極は、導体部材に
て接続される。

【０００７】

【作用】各同軸誘電体共振器に配備した電極は、それぞ
れの貫通孔内面の内導体層と容量結合することになる。
該電極を導体部材にてそれぞれ接続することにより、２
段目の共振器において内導体層と結合した電極は、１段
目及び３段目の共振器における電極と導体部材を介し
て、１段目及び３段目の共振器における内導体層に容量
結合することになる。即ち、１段目及び３段目の共振器
における結合容量をそれぞれ２段目との段間結合容量Ｃ
1、Ｃ2とみなすことができ、２段目の共振器における結
合容量を直列共振容量Ｃ3とみなすことができる。従っ
て、公知手段にて、入力段となる１段目の共振器の内導
体層と外部入力端子を容量結合して、入力結合容量ＣIN
を形成し、出力段となる３段目の共振器の内導体層と外
部出力端子を容量結合して、出力結合容量ＣOUTを形成
することによって、この誘電体フィルタは、等価回路が
図７（ｂ）に等しくなり、有極型の誘電体フィルタとな
る。

【０００８】

【発明の効果】この結果、金属端子、段間結合用コンデ
ンサ、直列共振用コンデンサ等の外付け部品を用いるこ
となく有極型フィルタを形成できるので、部品点数及び
組立工数を削減でき、且つ機器に対するフィルタの占有
容積を減少できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に沿って詳述する。（実施形態１）本実施形態の誘電体フィルタには、図１
のように、３個の同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)と導体
部材(50)が用いられる。各同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1
c)は、角柱状の誘電体部材によって形成される本体(２)
に対して、両端面(20)(21)を通る貫通孔(22)を形成し、
該本体(２)の外周面、貫通孔(22)の内面及び本体(２)の
何れか一方の端面(21)に、導電性材料を被覆して、導体
層(30)(31)(32)を形成した1/4波長型共振器である。ま
た、各同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)の上面には、外導
体層(30)の一部を残し、その周囲を削除することによっ
て、外導体層(30)から絶縁された電極(5a)(5b)(5c)が形
成される。また、夫々が入力段及び出力段となる１段目
及び３段目の同軸誘電体共振器(1a)(1c)の側面には、そ
れぞれ、外導体層(30)を枠状に削除することによって、
外導体層(30)から絶縁された入出力結合用電極が形成さ
れ、該電極がそれぞれ外部入出力端子(40)(41)となる。
この３個の同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)を隣接して並
べ、接合する。共振器(1a)(1b)(1c)の各電極(5a)(5b)(5
c)上には、各電極(5a)(5b)(5c)を接続する導体部材(50)
が配備される。そして、共振器(1a)(1b)(1c)の外導体層
(30)が接地される。本体(２)の材質は、酸化バリウム、
酸化チタン、酸化ネオジウム等の高誘電率セラミックス
が適している。また、導体部材(50)の材料及び導電性材
料としては、銀、銅等の高導電率材料が適している。

【００１０】上記のように構成することにより、各同軸
誘電体共振器(1a)(1b)(1c)に配備した電極(5a)(5b)(5c)
は、夫々の貫通孔内面の内導体層(31)と容量結合するこ
とになる。該電極(5a)(5b)(5c)を導体部材(50)にてそれ
ぞれ接続することにより、２段目の共振器(1b)において
内導体層(31)と結合した電極(5b)は、１段目及び３段目
の共振器(1a)(1c)における電極(5a)(5c)と導体部材(50)
とを介して、１段目及び３段目の共振器(1a)(1c)におけ
る内導体層(31)に容量結合することになる。即ち、１段
目及び３段目の共振器(1a)(1c)における結合容量をそれ
ぞれ２段目の共振器(1b)との段間結合容量Ｃ1、Ｃ2とみ
なすことができ、２段目の共振器(1b)における結合容量
を直列共振容量Ｃ3とみなすことができる。また、入力
段となる１段目の共振器(1a)では、外部入力端子(40)と
内導体層(31)の間で容量結合して、入力結合容量ＣINを
形成し、出力段となる３段目の共振器(1c)では、外部出
力端子(41)と内導体層(31)の間で容量結合して、出力結
合容量ＣOUTを形成する。従って、この誘電体フィルタ
は、等価回路が図７（ｂ）に等しくなり、有極型の誘電
体フィルタとなる。

【００１１】この結果、金属端子、段間結合用コンデン
サ、直列共振用コンデンサ等の外付け部品を用いること
なく、さらには、基板を用いることなく有極型フィルタ
を形成できるので、部品点数及び組立工数を削減でき、
且つ機器に対するフィルタの占有容積を減少できる。ま
た、共振器内の内導体層と電極の間で容量結合が形成さ
れるから、電極の形状または寸法を変更することによ
り、結合容量の容量値を容易に変更でき、その結果、フ
ィルタに対する所望の通過特性を容易に得ることができ
る。

【００１２】（実施形態２）本実施形態の誘電体フィル
タは、図２のように、３個の同軸誘電体共振器(1a)(1b)
(1c)と、導体パターンが施された基板(６)とが用いられ
る。各同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)は、図３（ａ）及
び（ｂ）のように、第１実施形態と同様に形成された1/
4波長型共振器の底面(23)に、外導体層(30)の一部を削
除することによって、外導体層(30)から絶縁された電極
(5a)(5b)(5c)を形成する。また、夫々が入力段及び出力
段となる１段目及び３段目の共振器(1a)(1c)の底面(23)
における開放端面(20)の近くに、それぞれ、外導体層(3
0)の一部を削除することによって、外導体層(30)から絶
縁された入出力結合用電極(51)(52)が形成される。共振
器(1a)(1b)(1c)に使用される材料は、第１実施形態と同
様である。

【００１３】基板(６)には、図３（ｃ）のように、各共
振器(1a)(1b)(1c)の電極(5a)(5b)(5c)と接触する位置
に、電極(5a)(5b)(5c)を接続するための導体パターン(6
0)を形成する。また、基板(６)には、入力段及び出力段
となる共振器(1a)(1c)における入出力結合用電極(51)(5
2)と接触する位置から縁部までに、それぞれ入出力端子
パターン(40)(41)を形成する。基板(６)には、アルミ
ナ、ガラスエポキシ等の絶縁性材料が使用される。上記
のように導体パターン(40)(41)(60)が施された基板上
に、前記３個の同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)を配置す
る。その際に、電極(5a)(5b)(5c)及び導体パターン(60)
と、入力結合用電極(51)及び入力端子パターン(40)と、
出力結合用電極(52)及び出力端子パターン(41)とを、夫
々ハンダ付け等により電気的に接続する。そして、共振
器(1a)(1b)(1c)の外導体層(30)を接地する。

【００１４】上記のように構成することにより、各同軸
誘電体共振器(1a)(1b)(1c)に配備した電極(5a)(5b)(5c)
は、夫々の貫通孔内面の内導体層(31)と容量結合するこ
とになる。基板(６)に形成した導体パターン(60)にて該
電極(5a)(5b)(5c)をそれぞれ接続することにより、２段
目の共振器(1b)において内導体層(31)と結合した電極(5
b)は、１段目及び３段目の共振器(1a)(1c)における電極
(5a)(5c)と導体部材(50)とを介して、１段目及び３段目
の共振器(1a)(1c)における内導体層(31)に容量結合する
ことになる。即ち、１段目及び３段目の共振器(1a)(1c)
における結合容量をそれぞれ２段目の共振器(1b)との段
間結合容量Ｃ1、Ｃ2とみなすことができ、２段目の共振
器(1b)における結合容量を直列共振容量Ｃ3とみなすこ
とができる。また、入力段となる１段目の共振器(1a)で
は、入力端子パターン(40)に接続した入力結合用電極(5
1)と内導体層(31)の間で容量結合して、入力結合容量Ｃ
INを形成し、出力段となる３段目の共振器(1c)では、出
力端子パターン(41)に接続した出力結合用電極(52)と内
導体層(31)の間で容量結合して、出力結合容量ＣOUTを
形成する。従って、この誘電体フィルタは、等価回路が
図７（ｂ）に等しくなり、有極型の誘電体フィルタとな
る。

【００１５】この結果、金属端子、段間結合用コンデン
サ、直列共振用コンデンサ等の外付け部品を用いること
なく有極型フィルタを形成できるので、部品点数及び組
立工数を削減でき、且つ機器に対するフィルタの占有容
積を減少できる。また、共振器内の内導体層と電極の間
で容量結合が形成されるから、電極の形状または寸法を
変更することにより、結合容量の容量値を容易に変更で
き、その結果、フィルタに対する所望の通過特性を容易
に得ることができる。

【００１６】（実施形態３）本実施形態の誘電体フィル
タは、図４（ａ）及び（ｂ）のように、同軸誘電体共振
器(1a)(1b)(1c)の内導体層(31)と容量結合する電極(5a)
(5b)(5c)(51)(52)を基板(６)側に形成し、電極(5a)(5b)
(5c)を導体パターン(60)(60)にて接続し、入出力用電極
(51)(52)を入出力端子パターン(40)(41)にそれぞれ接続
し、且つ、共振器(1a)(1b)(1c)における底面(23)の外導
体層(30)を削除したものである。このように構成して
も、第２実施形態と同様の容量結合が形成できるから、
この誘電体フィルタは、等価回路が図７（ｂ）に等しく
なり、有極型の誘電体フィルタとなる。従って、第２実
施形態と同様の効果が得られる。

【００１７】（実施形態４）本実施形態は、図５（ｂ）
のような等価回路を有する誘電体デュプレクサであり、
図５（ａ）のように、送信用誘電体フィルタ(70)と受信
用誘電体フィルタ(71)が基板(６)上に配備されている。
本実施形態において、受信用誘電体フィルタ(71)には、
第２実施形態の誘電体フィルタが使用されており、送信
用フィルタ(70)には、金属端子(９)、コンデンサ(８)、
コイル(91)等の外付け部品を配備した従来の誘電体フィ
ルタが使用されている。この実施形態においても、受信
用誘電体フィルタ(71)に注目すれば、第２実施形態の場
合と同様、従来例に比べて部品点数が少なくなり、デュ
プレクサとしてのサイズも小さくできることは明らかで
あろう。

【００１８】なお、上記実施形態において、図面には、
同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)が隣接して描かれている
が、本発明の容量結合は、全て電極と内導体層(31)との
間で形成されており、段間結合窓等により共振器の内導
体層間で形成されるのではないから、共振器どうしを隣
接する必要はない。また、本実施形態では、３個の同軸
誘電体共振器(1a)(1b)(1c)を用いたが、図６のように、
段間結合窓(10)等の他の結合手段を用いて、さらに同軸
誘電体共振器(1d)(1e)を接続することもできる。この場
合、外部入出力端子と接続する電極(51)(52)は、追加接
続した同軸誘電体共振器(1d)(1e)に配備して、該同軸誘
電体共振器(1d)(1e)をそれぞれ入力段及び出力段とする
こともできる。また、本発明においては、コンデンサ等
の外付け部品は必要ではないが、所望の通過特性を得る
ために、コイル、コンデンサ等の外付け部品を本発明に
追加してもよい。

【００１９】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、
本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の
範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であるこ
とは勿論である。例えば、上記実施形態では、電極の形
状を矩形としたが、所望の結合容量を得ることができれ
ば、その大きさまたは形状を任意に変更できる。また、
同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)は、第１実施形態では開
放端面の向きが交互となるように並べられているが、第
２実施形態では同じ向きに並べられている。このよう
に、同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)の開放端面の向きは
任意に選択できる。また、誘電体フィルタの入出力端子
(40)(41)は、第１実施形態では同軸誘電体共振器(1a)(1
b)(1c)に形成されているが、第２及び第３実施形態では
基板(６)に配備されている。このように、入出力端子(4
0)(41)の位置及び形状は、公知の手段で任意に選択でき
る。同様に、入出力段の同軸誘電体共振器における内導
体層と入出力端子の間で容量結合する手段も、公知の手
段を任意に選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の有極型誘電体フィルタを示す斜
視図である。

【図２】第２実施形態の有極型誘電体フィルタを示す図
であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に
沿って縦断面し、矢印方向に見た断面図である。

【図３】第２実施形態の有極型誘電体フィルタに用いら
れる同軸誘電体共振器及び基板を示す斜視図であり、
（ａ）は入力段と出力段の共振器、（ｂ）は中間段の共
振器、（ｃ）は基板を示している。

【図４】第３実施形態の有極型誘電体フィルタに用いら
れる同軸誘電体共振器及び基板を示す斜視図であり、
（ａ）は共振器、（ｂ）は基板を示している。

【図５】第２実施形態の有極型誘電体フィルタを用いた
誘電体デュプレクサを示す図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は等価回路を示している。

【図６】第１実施形態の有極型誘電体フィルタに、さら
に２個の同軸誘電体共振器を段間結合窓を介して結合し
たフィルタを示す斜視図である。

【図７】従来及び本発明に共通する誘電体フィルタの等
価回路図であり、（ａ）は一般的な帯域通過型誘電体フ
ィルタ、（ｂ）は（ａ）の通過特性に減衰極を有する有
極型誘電体フィルタを示している。

【図８】図７（ｂ）の有極型誘電体フィルタの通過特性
を示す図である。

【図９】従来の有極型誘電体フィルタを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

(1a)、(1b)、(1c) 同軸誘電体共振器 (５) 電極 (６) 基板 (30) 外導体層 (31) 内導体層 (50) 導体部材 (60) 導体パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体部材によって形成された本体(２)
に、その両端面(20)(21)を通る貫通孔(22)を形成し、該
本体(２)の外周面及び貫通孔(22)の内面に、それぞれ外
導体層(30)及び内導体層(31)を配備した３個の同軸誘電
体共振器(1a)(1b)(1c)を、外周面の一面を接合面として
互いに接合することによって構成される誘電体フィルタ
に於て、各同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)には、前記接合面を除
く外周面の一部に、外導体層(30)から絶縁された電極(5
a)(5b)(5c)を形成し、各電極(5a)(5b)(5c)は、導体部材
(50)にて接続されることを特徴とする有極型誘電体フィ
ルタ。
【請求項２】誘電体部材によって形成された本体(２)
に、その両端面(20)(21)を通る貫通孔(22)を形成し、該
本体(２)の外周面及び貫通孔(22)の内面に、それぞれ外
導体層(30)及び内導体層(31)を配備した３個の同軸誘電
体共振器(1a)(1b)(1c)を、基板(６)上に配備した誘電体
フィルタに於て、各同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)には、外周面のうち基
板(６)と接触する底面(23)の一部に、外導体層(30)から
絶縁された電極(5a)(5b)(5c)を形成し、各電極(5a)(5b)
(5c)は、基板(６)上に配備した導体パターン(60)にて接
続されることを特徴とする有極型誘電体フィルタ。
【請求項３】誘電体部材によって形成された本体(２)
に、その両端面(20)(21)を通る貫通孔(22)を形成し、該
本体(２)の外周面及び貫通孔(22)の内面に、それぞれ外
導体層(30)及び内導体層(31)を配備した３個の同軸誘電
体共振器(1a)(1b)(1c)を、基板(６)上に配備した誘電体
フィルタに於て、各同軸誘電体共振器(1a)(1b)(1c)は、基板(６)と接触す
る底面(23)の外導体層(30)の一部または全部が削除さ
れ、基板(６)には、各共振器の前記削除部と接触する部
分に電極パターン(5a)(5b)(5c)が配備され、且つ、各電
極パターンを接続する導体パターン(60)が配備されるこ
とを特徴とする有極型誘電体フィルタ。
【請求項４】有極型誘電体フィルタには、さらに少な
くとも１つ以上の電気素子が接続されることを特徴とす
る、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の有極型誘電
体フィルタ。
【請求項５】有極型誘電体フィルタには、さらに少な
くとも１つ以上の同軸誘電体共振器を容量的または誘導
的に接続することを特徴とする、請求項１乃至請求項４
の何れかに記載の有極型誘電体フィルタ。
【請求項６】請求項１乃至請求項５の何れかに記載の
有極型誘電体フィルタを用いた誘電体デュプレクサ。