JP3071528B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、誘電体ブロックにア
ース電極と共振電極を形成してなる誘電体フィルタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】誘電体ブロックの内部に共振電極（内導
体）を形成し、誘電体ブロックの外面にアース電極（外
導体）を形成した誘電体共振器や、誘電体基板の表面に
共振電極（ストリップライン）を形成し、対向面にアー
ス電極を形成した誘電体共振器が、例えばマイクロ波帯
における帯域通過フィルタ等として用いられている。

【０００３】図２６および図２７に、２枚の誘電体基板
を貼り合わせてなる従来の誘電体共振器の例を示す。

【０００４】図２６は誘電体共振器の分解斜視図であ
る。図２６において１，２はそれぞれ誘電体基板であ
る。誘電体基板１の第１主面（図における上面）には４
本の共振電極３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを設け、誘電体基
板１の第１主面から側面を介して第２主面にかけて信号
入出力電極６ａ，６ｂを形成している。また、信号入出
力電極形成部を除く４側面および第２主面（図における
裏面）にアース電極４を形成している。誘電体基板２の
第２主面（図における表面）および４側面には、信号入
出力電極６ａ，６ｂの近傍を除いてアース電極５を形成
している。

【０００５】図２７は図２６に示した誘電体基板１を上
にした誘電体共振器の斜視図である。このように図２６
に示した２枚の誘電体基板１，２を重ね合わせて接合す
ることによって４段の帯域通過フィルタとして作用する
誘電体共振器を構成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マイクロ波
帯における送受信共用器には送信フィルタと受信フィル
タが設けられ、受信フィルタとしては、受信帯域の減衰
量が小さく且つ送信帯域の減衰量が充分大きな特性が要
求される。

【０００７】一般に帯域通過フィルタは、通過帯域幅よ
り離れた帯域で所定の減衰量が得られるようにしなけれ
ばならず、そのために有効な方法として、減衰域に極を
もたせること（以下有極化という。）が有効である。と
ころが、図２６および図２７に示した構造の誘電体共振
器では、１段以上の共振器をとばしてその前後の共振器
同士を直接電磁界結合させることはできず、有極化でき
なかった。なお、共振電極を図２６に示したように２枚
の誘電体基板内に閉鎖しないで、例えば断面円形の共振
電極形成孔を誘電体内に設け、その内面に共振電極を設
けるととともに、共振電極形成孔に結合用の端子を外部
から挿入し、所定の段の共振器間を結合させることによ
って有極化が可能であるが、共振器間を直接結合させる
ための特別な部品が必要となり、例えば基板上に表面実
装するタイプの誘電体共振器には適さない。

【０００８】この発明の目的は、特別な部品を付加する
ことなく有極化による減衰極を備え、且つ回路基板表面
に表面実装可能とした誘電体フィルタを提供することに
ある。

【０００９】

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る誘電体共振器は、対向する２面を開口面として複数の
貫通孔を有する誘電体ブロックに対して、各貫通孔の内
部に共振電極を形成し、外周面にアース電極および信号
入出力電極を設けた誘電体共振器において、前記誘電体
ブロックの前記対向する２面にアース電極を形成し、前
記共振電極の、それぞれの一方の端部を前記貫通孔の一
方の開口面で前記アース電極に導通し、それぞれの他方
の端部を、前記貫通孔の他方の開口面より奥まった箇所
で、前記他方の開口面における内径に略等しい開放端と
して設け、前記誘電体ブロックの外周面に、前記複数の
共振電極のうち入出力用電極に結合しない所定の２つの
共振電極の開放端付近にそれぞれ容量結合する有極化用
の結合電極を形成したことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に係る誘電体共振器は、対
向する２面を開口面として複数の貫通孔を有する誘電体
ブロックに対して、各貫通孔の内部に共振電極を形成
し、外周面にアース電極および信号入出力電極を設けた
誘電体共振器において、前記誘電体ブロックの前記対向
する２面にアース電極を形成し、前記共振電極の、それ
ぞれの一方の端部を前記貫通孔の一方の開口面で前記ア
ース電極に導通し、それぞれの他方の端部を、前記貫通
孔の他方の開口面より奥まった箇所で、前記他方の開口
面における内径に略等しい開放端として設け、前記誘電
体ブロックの外周面に、前記信号入出力電極に容量結合
する共振電極に隣接する共振電極と容量結合する有極化
用の結合電極を前記信号入出力用電極から連続する電極
形状に形成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の誘電体共振器では、誘電体ブロ
ックの外周面に有極化用の結合電極がアース電極形成領
域内の一部に設けられ、この結合電極が誘電体ブロック
の貫通孔の内部に形成した複数の共振電極にそれぞれ容
量結合する。従って、その複数の共振電極は容量を介し
て結合されることになる。例えば３段以上の帯域通過フ
ィルタにおいて、第１段と第２段の共振電極間を結合電
極を介して容量結合させることによって、通過帯域の高
域側に減衰極が形成される。また、例えば５段の帯域通
過フィルタにおいて、第２段と第４段の共振電極間を結
合電極を介して容量結合させれば、通過帯域の低域側に
減衰極が形成される。

【００１３】このように、アース電極の形成領域内の一
部を結合電極として分離するだけで有極化を行うことが
でき、有極化のための特別な部品を必要とせず、特性の
改善を図ることができる。また、共振電極の開放端が誘
電体ブロックの貫通孔の一方の開口面より奥まった箇所
に存在し、その開口面にはアース電極が形成されている
ため、共振電極の開放端からの電磁界リークが非常に少
ない。そのため、特別なシールド用の部材を設けること
なく、そのまま表面実装タイプの誘電体フィルタとして
用いることができる。すなわち、回路基板上に他の部品
に近接して表面実装した場合でも、他の部品や回路基板
上の配線との不要結合による信号のリークの問題が生じ
ない。

【００１４】請求項２記載の誘電体共振器では、信号入
出力電極が結合電極としても使用されるため、結合電極
を兼ねる信号入出力電極をアース電極形成内の一部に設
けるだけで有極化を行うことができる。通常、信号入出
力電極は初段の共振電極および最終段の共振電極と結合
されるため、例えば、初段と次段の共振電極間を信号入
出力電極で容量結合させること、または最終段とその手
前の共振電極間を信号入出力電極で容量結合させること
ができ、これにより高域側に減衰極を有する帯域通過フ
ィルタが得られる。上記構成からなる誘電体フィルタ
は、複数の共振電極のうち信号入出力電極に容量結合す
る共振電極とそれに隣接する共振電極とに跨がるよう
に、信号入出力電極およびそれに連続する形状で有極化
用の結合電極を設ければよいので、限られたスペースに
信号入出力電極とともに有極化用の結合電極が形成でき
る。そのため、共振器の段数が少ない小型の誘電体フィ
ルタの場合でも、有極化が可能となる。また、請求項１
の場合と同様に、電磁界リークの問題も生じない。

【００１５】

【実施例】先ず、参考例として、４段帯域通過フィルタ
の構成および特性を図１〜図６に示す。

【００１６】図１はフィルタの分解斜視図である。図１
において１，２はそれぞれ誘電体基板である。誘電体基
板１の第１主面（図における上面）には４つの共振電極
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを設け、誘電体基板１の互いに
対向する２つの側面から第２主面（図における下面）に
かけて２つの信号入出力電極を形成している。同図にお
ける６ａは一方の側面に現れる信号入出力電極である。
これらの信号入出力電極の形成領域を除いて、誘電体基
板１の４側面と第２主面にアース電極４を形成してい
る。一方、誘電体基板２の第１主面（図における下面）
には電極を形成せず、誘電体基板１側の信号入出力電極
形成部付近を除いて、４側面および第２主面（図におけ
る上面）にアース電極５を形成している。

【００１７】図２は図１に示した誘電体基板１を上にし
たフィルタの斜視図であり、図１に示した２枚の誘電体
基板１，２を重ね合わせて接合することによりコムライ
ン型の４段帯域通過フィルタが得られる。図２において
信号入出力電極６ｂは図１に示した共振電極３ｄの開放
端付近と容量結合する。また信号入出力電極６ａは図１
に示した共振電極３ａ，３ｂのそれぞれ開放端付近と容
量結合する。

【００１８】図３は図２における信号入出力電極を通る
垂直断面図である。ただし図面の明瞭化のためハッチン
グは省略している（以降参照する他の断面図においても
同様）。このように信号入出力電極６ａを共振電極３ｂ
の対向面付近にまで延長したことにより、この電極６ａ
が結合電極として作用する。すなわち電極６ａを介して
共振電極３ａと３ｂ間は容量結合することになる。

【００１９】図４および図５は上記フィルタの等価回路
図である。図４においてＲａ〜Ｒｄは図１および図３に
示した共振電極３ａ〜３ｄによる共振器、Ｃａ，Ｃｂお
よびＣｄは図３に示した各共振電極と信号入出力電極間
に生じる容量である。図４に示した等価回路において、
共振器Ｒａ−Ｒｂ間の結合容量と共振電極と信号入出力
電極間に形成される容量ＣａおよびＣｂ部分をΔ−Ｙ変
換すれば図５に示すような等価回路となる。このように
して共振器Ｒａと誘導リアクタンスＬ１との直列共振に
より高域側に減衰極が生じる。

【００２０】図６は上記フィルタの減衰特性図である。
図６においてＰは減衰極である。このように通過帯域幅
の高域側に減衰極が生じることにより、通過帯域幅の高
域側を急峻に遮断することができ、例えばこの帯域通過
フィルタを受信フィルタとして用い、減衰極の周波数を
送信周波数帯域の低域側に一致させることによって送信
信号帯域を充分抑圧することができる。

【００２１】次に、他の参考例としてインターディジタ
ル型４段帯域通過フィルタの構成を図７〜図１０に示
す。

【００２２】図７はフィルタの分解斜視図である。図７
において１，２はそれぞれ誘電体基板である。誘電体基
板１の第１主面（図における上面）には４つの共振電極
３ａ〜３ｄを設け、互いに対向する２つの側面から第２
主面（図における下面）にかけて信号入出力電極６ａ，
６ｂを設けている。さらにこの信号入出力電極６ａ，６
ｂの形成領域を除く基板の４側面および第２主面にアー
ス電極４を形成している。一方、誘電体基板２の第１主
面（図における下面）には電極を設けず、誘電体基板１
側の信号入出力電極に近接する部分を除いて４側面およ
び第２主面（図における上面）にアース電極５を形成し
ている。

【００２３】図８はフィルタの斜視図である。このよう
に図７に示した２枚の誘電体基板１，２を重ね合わせて
接合することによってインターディジタル型４段帯域通
過フィルタが得られる。図８において信号入出力電極６
ｂは図７に示した共振電極３ｄと誘導結合する。図８の
信号入出力電極６ａは共振電極３ｂの開放端付近にまで
延長しているため、図７の共振電極３ａと誘導結合する
とともに、共振電極３ｂと容量結合する。

【００２４】図９は図８における信号入出力電極６ａを
通る垂直断面図である。このように信号入出力電極６ａ
は２段目の共振電極３ｂとの間で容量Ｃｂが生じ容量結
合する。

【００２５】図１０は上記フィルタの等価回路図であ
る。図１０においてＲａ〜Ｒｄは図７および図９に示し
た共振電極３ａ〜３ｄによる共振器である。このように
２段目の共振器が容量Ｃｂを介して信号入出力端子に結
合されるため、第１の実施例の場合と同様に高域側に減
衰極が生じる。

【００２６】〈第１の実施例〉 次に、誘電体ブロックを用いた一体型のコムライン型４
段帯域通過フィルタの構成を図１１および図１２に示
す。

【００２７】図１１はフィルタの斜視図である。図１１
において８ａ〜８ｄは内導体形成孔である。これらの内
導体形成孔８ａ〜８ｄ内にはそれぞれコムライン型内導
体を形成している。誘電体ブロックの外表面の一部には
信号入出力電極６ａ，６ｂを設け、この信号入出力電極
の形成領域を除いて、誘電体ブロックの外面に外導体７
を形成している。

【００２８】図１２は図１１における信号入出力電極を
通る垂直断面図である。図１２において３ａ〜３ｄは図
１１に示した内導体形成孔８ａ〜８ｄの内面に形成した
内導体である。信号入出力電極６ａは内導体３ａの開放
端付近と容量結合し、信号入出力電極６ｂは内導体３ｃ
および３ｄの開放端付近とそれぞれ容量結合する。この
第３の実施例に係る帯域通過フィルタも、第１・第２の
実施例と同様に高域側に減衰極が生じる。

【００２９】〈第２の実施例〉 次に、誘電体ブロックを用いた一体型のコムライン型４
段帯域通過フィルタの構成を図１３および図１４に示
す。

【００３０】図１３はフィルタの斜視図である。図１１
に示した例と異なる点は、信号入出力電極６ｂだけでな
く、６ａも結合電極に兼用したことである。

【００３１】図１４はその等価回路図である。図１４に
おいてＲａ〜Ｒｄは内導体形成孔８ａ〜８ｄ内に設けた
内導体による共振器である。Ｃａ，Ｃｂは共振器Ｒａ，
Ｒｂと信号入出力電極６ａ間に形成される容量、Ｃｃ，
Ｃｄは共振器Ｒｃ，Ｒｄと信号入出力電極６ｂ間に形成
される容量である。このようにすることによって、通過
帯域幅の高域側に２つの減衰極が生じる。

【００３２】〈第３の実施例〉 次に、誘電体ブロックを用いた一体型のインターディジ
タル型４段帯域通過フィルタの構成を図１５および図１
６に示す。

【００３３】図１５はフィルタの斜視図である。図１５
において８ａ〜８ｄは誘電体ブロックに設けた内導体形
成孔であり、その内面にインターディジタル型に内導体
を形成している。また、誘電体ブロックの外表面の所定
領域には信号入出力電極６ａ，６ｂを形成している。

【００３４】図１６は信号入出力電極と内導体との位置
関係を示す概略平面図である。図１６において３ａ〜３
ｄはそれぞれ内導体であり、インターディジタル型に配
置している。信号入出力電極６ａは内導体３ａの開放端
付近と容量結合する。また、信号入出力端子６ｂは内導
体３ｃの開放端付近および内導体３ｄの開放端付近とそ
れぞれ容量結合する。この構造によって、コムライン型
の例として図１１に示したフィルタと同様に高域側に減
衰極を有する帯域通過フィルタとして機能する。

【００３５】〈第４の実施例〉 次に、２枚の誘電体基板を組み合わせて断面円形の複数
の内導体を有する帯域通過フィルタの構成を図１７〜図
２１に示す。

【００３６】図１７はフィルタの分解斜視図である。図
１７において１，２はそれぞれ誘電体基板である。誘電
体基板１の第１主面（図における上面）には断面半円形
状の５条の溝を設け、その内面にそれぞれ内導体３ａ〜
３ｅを形成している。また、誘電体基板１の互いに対向
する２側面には信号入出力電極を設けている。６ｂは１
側面に現れた信号入出力電極である。これらの信号入出
力電極形成領域を除いて、誘電体基板１の４側面および
第２主面（図における下面）に外導体４を形成してい
る。一方、誘電体基板２の第１主面（図における下面）
には、同様の断面半円形状の５条の溝を設けるととも
に、その内面に内導体を形成している。誘電体基板２の
第２主面（図における上面）の所定領域に、結合電極９
を形成している。さらにこの結合電極形成領域を除いて
基板の４側面および第２主面に外導体５を形成してい
る。

【００３７】図１８はフィルタの斜視図である。このよ
うに図１７に示した２枚の誘電体基板を重合わせて接合
することにより、断面円形の内導体形成孔１０ａ〜１０
ｅを構成する。

【００３８】図１９は内導体と結合電極との位置関係を
示す概略平面図である。図１９において３ａ〜３ｅは図
１８に示した内導体形成孔１０ａ〜１０ｅの内面にコム
ライン型に形成した内導体である。同図に示すように内
導体３ｂと３ｄの開放端付近はそれぞれ結合電極９と容
量結合する。

【００３９】図２０は上記フィルタの等価回路図であ
る。ここでＲａ〜Ｒｅは図１７および図１９に示した内
導体３ａ〜３ｅにより構成される共振器である。Ｃｂ，
Ｃｄは図１９に示した内導体３ｂ，３ｄと結合電極９間
にそれぞれ形成される容量、Ｃａ，Ｃｅは内導体３ａと
信号入出力電極６ａ間および内導体３ｅと信号入出力電
極６ｂ間に形成される容量である。このように５段の帯
域通過フィルタのうち第２段と第４段間が容量結合する
ため、図２１に示すように通過帯域幅の低域に減衰極Ｐ
が生じる。

【００４０】〈第５の実施例〉 次に２枚の誘電体基板を組み合わせて断面円形の複数の
内導体を有するインターディジタル型帯域通過フィルタ
の例を図２２〜図２４に示す。

【００４１】図２２はフィルタの分解斜視図である。図
１７に示した例と異なる点は、インターディジタル型に
した内導体３ａ〜３ｅの配置と、第２−第４の内導体間
を容量結合するための結合電極９の配置である。図２２
に示す２枚の誘電体基板を重合わせて接合することによ
って図２３に示すフィルタを構成する。

【００４２】図２４は図２３に示したフィルタの内導体
と結合電極との位置関係を示す概略平面図である。この
ように、内導体３ｂおよび３ｄの開放端と結合電極９間
にそれぞれ容量が生じる。この構成によって、第６の実
施例の場合と同様に、低域側に減衰極が生じる。

【００４３】〈第６の実施例〉 次に、結合電極を信号入出力電極と同一面側に形成した
例を図２５に示す。図２５において図１８に示した例と
異なる点は、信号入出力電極６ａ，６ｂを誘電体基板２
側に設けたことである。このようにして基板に対する実
装面側に結合電極９を設けてもよい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、特別な部
品を用いることなく誘電体共振器を有極化することがで
き、例えば帯域通過フィルタにおいては、高域側および
／または低域側に減衰極を設けて不要帯域の信号を充分
に減衰させることができる。また、共振電極の開放端が
誘電体ブロックの貫通孔の一方の開口面より奥まった箇
所に存在し、その開口面にはアース電極が形成されてい
るため、共振電極の開放端からの電磁界リークが非常に
少ない。そのため、特別なシールド用の部材を設けるこ
となく、そのまま表面実装タイプの誘電体フィルタとし
て用いることができる。すなわち、回路基板上に他の部
品に近接して表面実装した場合でも、他の部品や回路基
板上の配線との不要結合による信号のリークの問題が生
じない。また、請求項２に係る発明によれば、複数の共
振電極のうち信号入出力電極に容量結合する共振電極と
それに隣接する共振電極とに跨がるように、信号入出力
電極およびそれに連続する形状で有極化用の結合電極を
設ければよいので、限られたスペースに信号入出力電極
とともに有極化用の結合電極が形成できる。そのため、
共振器の段数が少ない小型の誘電体フィルタの場合で
も、有極化が可能となる。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】参考例に係るフィルタの分解斜視図である。

【図２】参考例に係るフィルタの斜視図である。

【図３】図２における入出力電極６ａ，６ｂを通る垂直
断面図である。

【図４】参考例に係るフィルタの等価回路図である。

【図５】図４を変形した等価回路図である。

【図６】参考例に係るフィルタの特性図である。

【図７】他の参考例に係るフィルタの分解斜視図であ
る。

【図８】他の参考例に係るフィルタの斜視図である。

【図９】図８における信号入出力電極６ａを通る垂直断
面図である。

【図１０】他の参考例に係るフィルタの等価回路図であ
る。

【図１１】第１の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。

【図１２】図１１における信号入出力電極６ａ，６ｂを
通る垂直断面図である。

【図１３】第２の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。

【図１４】第２の実施例に係るフィルタの等価回路図で
ある。

【図１５】第３の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。

【図１６】第３の実施例に係るフィルタの内導体と信号
入出力電極との位置関係を示す概略平面図である

【図１７】第４の実施例に係るフィルタの分解斜視図で
ある。

【図１８】第４の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。

【図１９】第４の実施例に係るフィルタの内導体と結合
電極との位置関係を示す概略平面図である。

【図２０】第４の実施例に係るフィルタの等価回路図で
ある。

【図２１】第４の実施例に係るフィルタの特性図であ
る。

【図２２】第５の実施例に係るフィルタの分解斜視図で
ある。

【図２３】第５の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。

【図２４】第５の実施例に係るフィルタの内導体と結合
電極との位置関係を示す概略平面図である。

【図２５】第６の実施例に係るフィルタの斜視図であ
る。

【図２６】従来の誘電体共振器の分解斜視図である。

【図２７】従来の誘電体共振器の斜視図である。

【符号の説明】

１，２−誘電体基板 ３ａ〜３ｅ−共振電極，内導体 ４，５−アース電極 ６ａ，６ｂ−信号入出力電極 ７−外導体 ８ａ〜８ｄ−内導形成孔 ９−結合電極 １０ａ〜１０ｅ−内導体形成孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北市 幸裕 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平３−212001（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−295201（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125502（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−6101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−172402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−104201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−73801（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−98506（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−145804（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−116403（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4418324（ＵＳ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する２面を開口面とする複数の貫通
   孔を設けた誘電体ブロックに対して、各貫通孔の内部に
   共振電極を形成し、外周面にアース電極および信号入出
   力電極を形成した誘電体共振器において、 前記誘電体ブロックの前記対向する２面にアース電極を
   形成し、前記共振電極の、それぞれの一方の端部を前記
   貫通孔の一方の開口面で前記アース電極に導通させ、そ
   れぞれの他方の端部を、前記貫通孔の他方の開口面より
   奥まった箇所で、前記他方の開口面における内径に略等
   しい開放端として設け、前記誘電体ブロックの外周面
   に、前記複数の共振電極のうち入出力用電極に結合しな
   い所定の２つの共振電極の開放端付近にそれぞれ容量結
   合する有極化用の結合電極を形成したことを特徴とする
   誘電体フィルタ。
2. 【請求項２】 対向する２面を開口面とする複数の貫通
   孔を設けた誘電体ブロックに対して、各貫通孔の内部に
   共振電極を形成し、外周面にアース電極および信号入出
   力電極を形成した誘電体共振器において、 前記誘電体ブロックの前記対向する２面にアース電極を
   形成し、前記共振電極の、それぞれの一方の端部を前記
   貫通孔の一方の開口面で前記アース電極に導通させ、そ
   れぞれの他方の端部を、前記貫通孔の他方の開口面より
   奥まった箇所で、前記他方の開口面における内径に略等
   しい開放端として設け、前記誘電体ブロックの外周面
   に、前記信号入出力電極に容量結合する共振電極に隣接
   し、且つ他の信号入出力電極に結合しない共振電極に対
   して容量結合する、有極化用の結合電極を前記信号入出
   力用電極から連続する電極形状に形成したことを特徴と
   する誘電体フィルタ。