(57)【要約】  誘電体ブロック（７０）の第１面から第２面にかけて貫通する内導体形成孔（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ）を設け、誘電体ブロック（７０）の外面に外導体（７２）および入出力電極（７３ａ，７３ｃ）を形成する。入出力電極（７３ａ，７３ｃ）は、第１面に対向する辺が第１面に対して略平行であり、第２面に対向する辺と第６面に対向する辺とが交わる部分がテーパー状をなしている。これにより、ＴＥモードによる影響を受けにくくして減衰帯域の減衰量特性を改善する。
2008096499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、該誘電体ブロックの第１面からそれに対向する第２面にかけて貫通する互いに平行な複数の内導体形成孔が設けられ、該内導体形成孔の内面に内導体が形成され、前記誘電体ブロックの前記第１面を除く他の外面である第２面〜第６面に外導体が形成され、前記内導体形成孔の配列方向での両端部に位置する内導体形成孔に近接する側面である第３面および第４面から、実装基板に対する実装面である第５面にかけてそれぞれ、外導体非形成部によって前記外導体から離間した入出力電極が形成された誘電体フィルタにおいて、
前記入出力電極は、前記第１面に対向する辺が該第１面に対して略平行であり、前記第２面に対向する辺と前記第６面に対向する辺との交わる部分がテーパー状をなしていることを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項２】
前記誘電体ブロックの第１面に対向する、前記入出力電極の辺と、前記誘電体ブロックの第１面との間の前記誘電体ブロックの外面に外導体が形成されている、請求項１に記載の誘電体フィルタ。
【請求項３】
前記第３面・第４面の外導体は、前記入出力電極のテーパー状部分に対して所定間隙を保って対向するテーパー状部分を有している、請求項１または２に記載の誘電体フィルタ。
【請求項４】
前記第５面における入出力電極と外導体との間隙を、前記第３面および第４面における入出力電極と外導体との間隙より広くした、請求項１〜３のうちいずれかに記載の誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘電体ブロックの外部に外導体および入出力電極を形成するとともに内部に内導体を形成した誘電体フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘電体ブロックの外部に外導体および入出力電極を備え、内部に内導体を備えて、ＴＥＭモードの複数の共振器を構成した誘電体フィルタにおいて、入出力電極間の浮遊容量による結合を低減するとともに外部結合容量を大きくした誘電体フィルタが特許文献１に示されている。【０００３】
ここで特許文献１の誘電体フィルタの構成例を図１を基に説明する。
図１において誘電体フィルタ１は、直方体形状の誘電体ブロック２の外面に外導体５および入出力電極７，８がそれぞれ形成され、内部に内導体形成孔３，４が形成されている。外部結合容量は内導体形成孔に形成した内導体と入出力電極との対向面積によって定まるので、外部結合容量を大きくするために、２つの入出力電極７，８は実装基板に対する実装面（図１における上面）から両側面にかけて回り込ませて形成されている。
【特許文献１】特開平７−１６２２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような直方体形状の誘電体ブロックの外面に外導体を形成した誘電体フィルタにおいては、本来用いるＴＥＭモードの共振以外に、誘電体ブロックとその外面の外導体とによる空間内にＴＥモードの共振も生じる。このＴＥモードの共振は誘電体ブロックのサイズと形状によって定まり、条件によってはフィルタ特性に悪影響を与える。【０００５】
図２はそのＴＥモードの１つであるＴＥ１０１モードの電磁界の様子を示している。図２において破線のループは磁界ループであり、誘電体フィルタ１の実装面に平行な面内を回る。電界はそれに対して垂直方向を向くことになる。このＴＥ１０１モードの磁界は誘電体ブロックの内部に閉じ込められるが、一方の面が開放面であるので、その開放面から磁界ループが外部へも広がる。【０００６】
また、高次のＴＥモードも生じる。例えば図２に示す向きで誘電体ブロックの縦方向より横方向が長い形状であるとき、磁界ループが横方向に２つ並ぶＴＥ２０１モードが生じる。【０００７】
このようなＴＥモードも、本来のＴＥＭモードと同様に入出力電極７，８により励振され且つ結合される。この結合量は、入出力電極７，８のサイズが大きくなるほど大きくなる。【０００８】
図３はＴＥＭモード、ＴＥ１０１モード、ＴＥ２０１モードの３つの共振モードのレスポンスおよびそれらの合成結果である２つの入出力電極７−８間の通過特性（Ｓ２１）の例を示している。【０００９】
通常、ＴＥ１０１モードの共振周波数はＴＥＭモードの共振周波数より高く、ＴＥ２０１モードの共振周波数はＴＥ１０１モードの共振周波数よりさらに高い位置に現れる。入出力電極７，８はＴＥＭモードの電界だけでなくＴＥモード（特にＴＥ１０１モード）との電界にも結合するので、誘電体フィルタ１の通過特性は本来のＴＥＭモードのみによる特性に比べて減衰帯域での減衰量が悪化する。【００１０】
図４はこれを実測した例である。図４においてＴＥＭで示す破線は本来のＴＥＭモードのみによる推定特性、ＴＥ１０１で示す曲線はＴＥ１０１モードのみによる推定特性である。そして、Ｆで示す曲線が入出力電極７−８間の通過特性（Ｓ２１）である。Ａで示すこの誘電体フィルタの通過帯域ではＴＥ１０１モードの影響をほとんど受けないが、通過帯域の高域側に隣接するＢで示す周波数帯で減衰量が非常に悪化している。また、通過帯域より低域側でもＴＥ１０１モードのレスポンスに影響されて、Ｃで示すように減衰量が約１５〜２０ｄＢだけ悪化している。【００１１】
誘電体ブロックのサイズには、その製造上の制約から極端には小型化できず、内導体形成孔の寸法および形状等によって所望の通過帯域特性（中心周波数）を定めることになる。そのため、ある程度以上の高周波数帯域で用いる誘電体フィルタを設計した場合、ＴＥ１０１モードの共振周波数はそのままで、ＴＥＭモードの共振周波数が相対的に高くなって、両者の周波数が近接することになる。そのため、利用する周波数帯が高くなるほど上述の減衰帯域の減衰特性の悪化が顕著になる傾向がある。【００１２】
そこでこの発明の目的は、上述のような高周波数域で用いる場合でも、ＴＥモードによる影響を受けにくくして減衰帯域の減衰量特性を改善した誘電体フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の誘電体フィルタは次のように構成する。
（１）略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、該誘電体ブロックの第１面（開放面）からそれに対向する第２面（短絡面）にかけて貫通する互いに平行な複数の内導体形成孔が設けられ、該内導体形成孔の内面に内導体が形成され、前記誘電体ブロックの前記第１面を除く他の外面である第２面〜第６面に外導体が形成され、前記内導体形成孔の配列方向での両端部に位置する内導体形成孔に近接する側面である第３面および第４面から、実装基板に対する実装面である第５面にかけてそれぞれ、外導体非形成部によって前記外導体から離間した入出力電極が形成された誘電体フィルタにおいて、
前記入出力電極は、前記第１面に対向する辺が該第１面に対して略平行であり、前記第２面に対向する辺と前記第６面に対向する辺との交わる部分がテーパー状をなすように形成する。【００１４】
（２）前記誘電体ブロックの第１面に対向する、前記入出力電極の辺と、前記誘電体ブロックの第１面との間で誘電体ブロックの外面に外導体を形成する。【００１５】
（３）前記第３面・第４面の外導体には、前記入出力電極のテーパー状部分に対して所定間隙を保って対向するテーパー状部分を形成する。【００１６】
（４）前記第５面における入出力電極と外導体との間隙を、前記第３面および第４面における入出力電極と外導体との間隙より広くする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）誘電体ブロックの第１面（開放面）に対向する入出力電極の辺が第１面に対して略平行に形成されているので、本来結合すべきＴＥＭモードとの結合量を確保することができる。一方、入出力電極の、誘電体ブロックの第２面（短絡面）に対向する辺と第６面（実装面とは反対側の面）に対向する辺との交わる部分がテーパー状をなしているので、すなわち入出力電極をテーパー状に削り取った形状としているので、ＴＥＭモードとの結合量をあまり減少させることなくＴＥモードとの結合量が効果的に抑制できる。【００１８】
後述するように、入出力電極の第１面に対向する辺付近が主にＴＥＭモードとの結合量に寄与し、入出力電極の誘電体ブロック中央付近（誘電体フィルタを実装基板に実装した状態での中央高さ付近）の部位がＴＥモードとの結合に主に寄与する。【００１９】
そのため、ＴＥモードとの結合量が抑制されて、本来のＴＥＭモードによる通過帯域の高域側と低域側の減衰量を大きく確保することができる。【００２０】
（２）入出力電極の、誘電体ブロックの第１面に対向する辺と、その第１面との間に外導体を形成することによって、入出力電極周囲の外導体除去部による開放面の延長部分がなくなり、誘電体ブロックの第１面である開放面の等価的な開口面積が狭くなる。そのためＴＥモードの共振周波数が高域へシフトし、ＴＥモードによる影響をさらに抑制できる。【００２１】
（３）前記入出力電極のテーパー状部分に対向して外導体にもテーパー状部分を設けることによって、誘電体ブロック内部に閉じ込めるＴＥモードの磁界ループが縮小化でき、ＴＥモードの共振周波数を効果的に高めることができる。【００２２】
（４）誘電体ブロックの第５面（実装面）における入出力電極と外導体との間隙を、誘電体ブロックの第３面および第４面（内導体形成孔の配列方向での両端部に位置する側面）における入出力電極と外導体との間隙より広くすることによって、ＴＥモードとの結合量は変化せずに入出力電極と外導体との間の浮遊容量が効率的に低減されるので、入出力電極とＴＥＭモードとの結合量を増すことができる。したがって、第３面および第４面における入出力電極の面積をその分縮小化でき、ＴＥモードとの結合量を相対的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】特許文献１に示されている誘電体フィルタの外観斜視図である。
【図２】誘電体ブロックを用いた誘電体フィルタに生じるＴＥ１０１モードの電磁界の様子を示す図である。
【図３】誘電体フィルタに生じる３つの共振モードによる通過特性の概念図である。
【図４】ＴＥ１０１モードの影響を受けた実際の誘電体フィルタの通過特性の例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図である。
【図６】同誘電体フィルタの３面図である。
【図７】同誘電体フィルタの側面図および比較対象としての従来構造の誘電体フィルタの側面図である。
【図８】同誘電体フィルタの通過特性の改善効果を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの側面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの２面図である。
【図１１】同誘電体フィルタの通過特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
７０−誘電体ブロック
７１−内導体形成孔
７２，７６〜７８−外導体
７３，７５−入出力電極
７４−開放面電極
１００，１０１−誘電体フィルタ
Ｖ１−第１面に対向する辺
Ｖ２−第２面に対向する辺
Ｖ６−第６面に対向する辺
Ｖ２６−テーパー状部分
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る誘電体フィルタについて図５〜図８を参照して説明する。
図５は第１の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図である。図５に示すように、誘電体ブロック７０は、その外形が、第１面〜第６面を有する略直方体形状をなし、第１面から第２面にかけて貫通する互いに平行な内導体形成孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃをそれぞれ設けている。これらの内導体形成孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃの内面には内導体をそれぞれ形成している。誘電体ブロック７０の第１面を除く他の五面（第２〜第６面）には外導体７２を形成している。また、内導体形成孔７１ａ〜７１ｃの配列方向での両端部に位置する内導体形成孔７１ａ，７１ｃにそれぞれ近接する側面である第３面および第４面から実装基板に対する実装面である第５面にかけて入出力電極７３ａ，７３ｃをそれぞれ形成している。この２つの入出力電極７３ａ，７３ｃは外導体７２との間に所定の間隙を隔てて外導体７２から分離している。【００２６】
誘電体ブロック７０の第１面には内導体の一端にそれぞれ導通する開放面電極７４ａ，７４ｂ，７４ｃをそれぞれ形成している。内導体形成孔内の内導体の他方の端部は誘電体ブロック７０の第２面に形成した外導体７２にそれぞれ導通（短絡）させている。すなわち、誘電体ブロック７０の第１面を開放面、第２面を短絡面としている。【００２７】
内導体形成孔７１ａ〜７１ｃ内に形成した内導体、誘電体ブロック７０の外面に形成した外導体７２、および誘電体ブロック７０によってそれぞれＴＥＭモードで共振する３つの誘電体共振器を構成している。そして、開放面電極７４ａ−７４ｂ間の容量および７４ｂ−７４ｃ間の容量によって、隣接する共振器間を容量性結合させている。さらに開放面電極７４ａ−７４ｃ間の容量によって１段目と３段目の共振器同士を容量で飛び結合させている。このようにして誘電体フィルタ１００を構成している。【００２８】
図６はこの第１の実施形態に係る誘電体フィルタの三面図である。図６（Ａ）は誘電体ブロックの第６面を見た図、（Ｂ）は第４面を見た図、（Ｃ）は第５面を見た図である。【００２９】
図６中各部の寸法は次のとおりである。
ａ：１．２ｍｍ，  ｂ：１．５ｍｍ，  ｃ１：０．８ｍｍ，  ｃ２：０．８ｍｍ，
ｄ：１．０ｍｍ，  Ｌ：４．０ｍｍ
図７はこの第１の実施形態に係る誘電体フィルタと従来構造の誘電体フィルタの入出力電極付近の形状の違いを示す側面図である。図７（Ａ）に示すように、第１の実施形態に係る誘電体フィルタでは、入出力電極７３ｃは、誘電体ブロックの第１面に対向する辺Ｖ１が第１面に対して平行であり、第２面に対向する辺Ｖ２と第６面に対向する辺Ｖ６とが交わる部分にテーパー状部分Ｖ２６をなすように形成している。【００３０】
またこれに伴い外導体７２も入出力電極７３ｃのテーパー状部分Ｖ２６に対して所定間隙を保って対向するテーパー状部分Ｕ２６を形成している。【００３１】
もう一方の入出力電極７３ａについても同様に、入出力電極７３ｃとは鏡対称形状に形成している。【００３２】
所定範囲を占める入出力電極７３ａ，７３ｃのうち、特に第１面（開放面）の近傍であるほどＴＥＭモードとの結合に寄与する。したがって図７中（Ａ０）で示す領域がＴＥＭモードとの結合に寄与していると言える。一方、ＴＥモードとの結合については、種々の試作・実験によれば誘電体ブロックの中央高さ付近（図中１点鎖線で示す付近）が特に寄与するものと推測できる。したがって、図７中（Ａ１）で示す領域がＴＥモードとの結合に寄与していると言える。【００３３】
そこで、入出力電極７３ｃにテーパー状部分Ｖ２６を形成することによって、ＴＥＭモードとの結合量を低減することなくＴＥモードとの結合量を抑制することができる。【００３４】
ちなみに、比較例として示した従来構造の図７（Ｂ）において、誘電体ブロックの第２面に対向する辺Ｖ２の全体を所定量削除して入出力電極７３ｃの面積を減らせばＴＥモードとの結合量が減少するが、同時にＴＥＭモードとの結合量も減少してしまうためＴＥモードによる影響を効果的に抑制することができない。【００３５】
図８は図７に示した２つの誘電体フィルタの通過特性（Ｓ２１）を示す図である。ここで曲線Ｃａは第１の実施形態に係る誘電体フィルタの特性、曲線Ｃｂは図７（Ｂ）に示した従来構造の誘電体フィルタの特性である。通過帯域Ａの高域側にはＴＥ１０１モードによるレスポンスＢが現れて減衰量が悪化していて、低域側もＣに示すようにＴＥモードによる通過量の持ち上がりが生じているが、図７（Ａ）に示した形状の入出力電極を用いることによって、ＴＥ１０１モードとの結合量が減少して、通過帯域の高域側および低域側の減衰量が改善できている。また励振されるＴＥ１０１モードの共振周波数は外導体にテーパー状部分Ｕ２６を設けたことによってＴＥ１０１モードの磁界ループが縮小化されて共振周波数がわずかながら高域へシフトしている。そのためＴＥ１０１モードによる影響が、その分さらに抑制できている。【００３６】
なお、図５において、誘電体ブロック７０の第５面における入出力電極７３ａ，７３ｃと外導体７２との間隙を、第３面および第４面における入出力電極７３ａ，７３ｃと外導体７２との間隙より広くしている。このことにより入出力電極７３ａ，７３ｃと外導体７２との間の浮遊容量が低減されるのでＴＥモードとの結合量は変化せずに入出力電極７３ａ，７３ｃとＴＥＭモードとの結合量を増すことができる。したがって、第３面および第４面における入出力電極７３ａ，７３ｃの面積をその分縮小化でき、ＴＥモードとの結合量を相対的に抑制できる。【００３７】
《第２の実施形態》
図９は第２の実施形態に係る誘電体フィルタの側面図である。
図９（Ａ）の例は、入出力電極７５ｃのテーパー状部分Ｖ２６の範囲を第５面にまで達するように長くとって、第２面に対向する辺を実質的に無くしたものである。これに伴い、外導体７７のテーパー状部分も長くしている。このような形状であってもＴＥＭモードとの結合量を余り減少させることなくＴＥモードとの結合を効果的に抑制することができる。【００３８】
また図９（Ｂ）に示す例は、外導体７６の、入出力電極７３ｃの形成領域を矩形に開口したものである。このように、入出力電極７３ｃのテーパー状部分Ｖ２６に対向する位置を外導体の非形成部としてもよい。【００３９】
但し、誘電体ブロックの第５面が実装面となるので、図９（Ａ）に比べて図７（Ａ）のように辺Ｖ２を有する入出力電極を形成する方が、実装性や実装後の信頼性の面では好都合である。すなわち、誘電体フィルタを実装基板に実装した状態で、第２面に平行に対向する辺Ｖ２が存在すると、半田フィレットが良好に立ち上がるので実質的な接合面積を稼ぐことができ応力集中の面で信頼性が高められる。また図９（Ｂ）に対して図７（Ａ）の構成では、外導体の開口面積が抑制されるので、ＴＥモードの磁界ループ面積が縮小化され、その分ＴＥモードの共振周波数を高めることかでき、ＴＥモードによる影響を更に抑制することができる。【００４０】
《第３の実施形態》
図１０は第３の実施形態に係る誘電体フィルタの二面図である。図１０（Ａ）は誘電体ブロックの第４面を見た誘電体フィルタ１０１の側面図、図１０（Ｂ）は誘電体ブロック７０の第５面を見た誘電体フィルタ１０１の平面図である。第１の実施形態で図６に示したものと異なり、入出力電極７３ａ，７３ｃの第１面に対向する辺と第１面との間のｅで示す領域にも外導体７８を形成している。【００４１】
このような構造により入出力電極周囲の外導体除去部による開放面の延長部分がなくなり、誘電体ブロックの第１面である開放面の等価的な開口面積が狭くなる。そのためＴＥモードの磁界ループ面積が縮小化され、ＴＥモードの共振周波数が高域へシフトし、ＴＥモードによる影響をさらに抑制できる。【００４２】
図１１は、図１０に示した誘電体フィルタと、比較対象としての図７（Ａ）に示した第２の実施形態で示した誘電体フィルタのそれぞれの通過特性（Ｓ２１）を示す図である。ここで曲線Ｃａは第３の実施形態に係る誘電体フィルタの特性、曲線Ｃｂは図７（Ａ）に示した構造の誘電体フィルタの特性である。通過帯域Ａの高域側にはＴＥ１０１モードによるレスポンスＢが現れて減衰量が悪化していて、低域側もＣに示すようにＴＥモードによる通過量の持ち上がりが生じているが、図１０に示した第１面（開口面）付近に形成した外導体７８の作用により、ＴＥ１０１モードの磁界ループが効果的に縮小化されて、励振されるＴＥ１０１モードの共振周波数は高域へ大きくシフトしている。そのためＴＥ１０１モードによる影響がさらに抑制できている。特に、低域側の減衰量はＣで示すようにさらに約２０ｄＢも改善できている。【００４３】
なお、以上に示した各実施形態では、誘電体ブロックの第１面（開放面）に共振器間の結合用の開放面電極を形成したものを例示したが、第１面に開放面電極を設けずに、内導体を例えばステップ構造にするなど、その形状によって共振器間を結合させたタイプの誘電体フィルタにも同様に適用できる。【００４４】
また、内導体形成孔の数は３つに限らず、２つのもの、４つ以上のものにも同様に適用できる。
【図１】
2008096499.tif 000003
【図２】
2008096499.tif 000004
【図３】
2008096499.tif 000005
【図４】
2008096499.tif 000006
【図５】
2008096499.tif 000007
【図６】
2008096499.tif 000008
【図７】
2008096499.tif 000009
【図８】
2008096499.tif 000010
【図９】
2008096499.tif 000011
【図１０】
2008096499.tif 000012
【図１１】
2008096499.tif 000013
【国際調査報告】
2008096499.tif 000014
2008096499.tif 000015