(57)【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、それぞれの内面に内導体を形成し両端または両端付近を開放端とした複数の内導体形成孔を設け、前記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、
所定の前記内導体形成孔に形成した内導体の開放端付近にそれぞれ容量結合する一対の平衡端子と、他の前記内導体形成孔に形成した内導体の一方の開放端付近に容量結合する不平衡端子とを前記外導体から分離形成するとともに、
前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔と、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔とを、それぞれの横断面の大きさが前記誘電体ブロックの内部と前記開放端付近とで異なる複数層を成すステップ構造とし、且つ前記複数層のうち、前記内導体形成孔の前記開放端付近の層での横断面の面積を、前記誘電体ブロックの内部の層での横断面の面積よりも大きく構成し、
前記内導体形成孔の前記誘電体ブロック内部の層での横断面の面積に対する前記開放端付近の層での横断面の面積比をとったとき、前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比が、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比よりも、大きい誘電体フィルタ。
【請求項２】
略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、それぞれの内面に内導体を形成し両端または両端付近を開放端とした複数の内導体形成孔を設け、前記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、
所定の前記内導体形成孔に形成した内導体の開放端付近にそれぞれ容量結合する一対の平衡端子と、他の前記内導体形成孔に形成した内導体の一方の開放端付近に容量結合する不平衡端子とを前記外導体から分離形成するとともに、
前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔と、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔のうち一方または両方の内導体形成孔を、横断面の大きさが内部から開口部方向にかけて広がるテーパ構造にし、
前記内導体形成孔の前記誘電体ブロック内部での横断面の面積に対する、前記開放端から一定距離だけ内部の横断面での面積比をとったとき、前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比が、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比よりも、大きい誘電体フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の誘電体フィルタにおいて、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔の開放端付近に、外導体を部分的に除去した外導体除去部を設けるとともに、該外導体除去部付近に、当該外導体除去部により前記外導体から分離した浮遊電極を残存させた誘電体フィルタ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の誘電体フィルタにおいて、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔の開放端付近に、外導体を部分的に除去した外導体除去部を設けた誘電体フィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体フィルタを複数組構成して成る誘電体デュプレクサ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体フィルタ、または請求項５に記載の誘電体デュプレクサを備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘電体ブロックの内部に内導体形成孔を備え、外面に外導体を備えて成る誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体ブロックを用いた従来の平衡−不平衡変換機能付誘電体フィルタの構成を図８を参照して説明する。
【０００３】
図８（Ａ）は、誘電体フィルタを立てた状態での外観斜視図、（Ｂ）は、各内導体形成孔部分を通る面での断面図である。この例では、内導体形成孔の内径がＤ１の層と内径がＤ２の層を含むステップ構造に形成されている。
【０００４】
図８において、１は誘電体ブロックであり、その内部に２ａ，２ｂで示す内導体形成孔が設けられていて、内導体形成孔の内面には、両端を開放とする内導体３ａ，３ｂが形成されている。また、誘電体ブロック１の外面には、内導体形成孔２ａ，２ｂの両開放端となる面を除く四面に外導体が形成され、一方の内導体３ａの両開放端に結合する平衡端子５，６および、他方の内導体３ｂの片側の開放端に対して結合する不平衡端子７が外導体４から分離して形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の誘電体フィルタにおいては、次のような解決すべき課題があった。すなわち、平衡−不平衡変換機能付の誘電体フィルタでは、平衡側に外部端子が二つ、不平衡側に外部端子が一つと、内導体に対する外部端子の数が異なるため、本来、両方の内導体において一致すべき共振周波数が、不平衡端子側の内導体の共振周波数と比べ、平衡端子側の内導体の共振周波数が高くなる。また、平衡端子側と不平衡端子側とで、外部に結合される線路の特性インピーダンスが異なると、平衡端子側と不平衡端子側とで必要な結合容量が一致しなくなる。このことにより、反射損失が増大するなど、フィルタとしての特性が低下し、また平衡−不平衡変換時に信号が劣化する。
【０００６】
この発明の目的は、平衡端子側と不平衡端子側とでの共振周波数の不一致を補正するとともに、外部に結合される線路の特性インピーダンスが異なっても、それに応じて優れた反射損失特性を得られるように、任意の外部結合容量を得られるようにした誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、それぞれの内面に内導体を形成し両端または両端付近を開放端とした複数の内導体形成孔を設け、前記誘電体ブロックの外面に外導体を形成して誘電体フィルタを構成するが、所定の内導体の開放端付近にそれぞれ容量結合する１対の平衡端子と、他の内導体の一方の開放端付近に容量結合する不平衡端子とを前記外導体から分離形成するとともに、前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔と、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔とを、それぞれの横断面の大きさが前記誘電体ブロックの内部と前記開放端付近とで異なる複数層を成すステップ構造とし、且つ前記複数層のうち、前記内導体形成孔の前記開放端付近の層での横断面の面積を、前記誘電体ブロックの内部の層での横断面の面積よりも大きく構成し、前記内導体形成孔の前記誘電体ブロック内部の層での横断面の面積に対する前記開放端付近の層での横断面の面積比をとったとき、前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比が、前記不平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比よりも、大きい。この構造により、平衡端子に容量結合する内導体と不平衡端子に容量結合する内導体とで異なっていた共振周波数を一致させる。また、外部結合容量を任意に設定できるようにする。
【０００９】
また、この発明は、前記内導体形成孔を、当該内導体形成孔の横断面の大きさが内部から開口部方向にかけて広がるテーパ構造にし、前記内導体形成孔の前記誘電体ブロック内部での横断面の面積に対する、前記開放端から一定距離だけ内部の横断面での面積比をとったとき、前記平衡端子が容量結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比が、前記不平衡端子が結合する内導体を形成した内導体形成孔での面積比よりも、大きい。この構造により、平衡端子に結合する内導体と不平衡端子に結合する内導体とで異なっていた共振周波数を一致させ、外部結合容量を任意に調整可能とする。しかも、内導体形成孔の成形を容易にする。
【００１０】
また、この発明は、前記誘電体フィルタに、所定の前記内導体形成孔に形成した内導体の開放端付近にそれぞれ容量結合する一対の平衡端子と、他の前記内導体形成孔に形成した内導体の一方の開放端付近に容量結合する不平衡端子とを設け、当該不平衡端子が容量結合する内導体を形成した前記内導体形成孔の開放端付近に、外導体を部分的に除去した外導体除去部を設けるとともに、該外導体除去部付近に、当該外導体除去部により前記外導体から分離した浮遊電極を残存させる。この構造により、平衡端子に容量結合する内導体と不平衡端子に容量結合する内導体とで異なっていた共振周波数を一致させる。
【００１１】
また、この発明は、前記誘電体フィルタにおいて、前記平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔と不平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔の横断面の大きさを異ならせる構造、または、前記内導体形成孔を複数層からなるステップ構造にした場合に、平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔と、不平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔の少なくとも一層の横断面の大きさを異ならせる構造、または、前記内導体形成孔を内部から開口部にかけて横断面が広がるテーパ構造にした場合に、平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔と不平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔の開口部から同一距離内部における横断面の大きさを異ならせる構造で、且つ前記不平衡端子に容量結合する内導体を形成した内導体形成孔の開放端付近に、外導体を部分的に除去した外導体除去部を設けるとともに、該外導体除去部付近に、当該外導体除去部により前記外導体から分離した浮遊電極を残存させる。この構造より、上記と同様に平衡端子に容量結合する内導体と不平衡端子に容量結合する内導体とで異なっていた共振周波数を一致させ、外部結合容量を任意に調整可能とする。
【００１３】
また、この発明は、前記誘電体フィルタを複数組設けて、所定のフィルタ特性を備えた誘電体デュプレクサを構成する。
【００１４】
また、この発明は、前記誘電体フィルタおよび誘電体デュプレクサを用いて、通信装置を構成する。これにより小型軽量の通信装置を得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図１を参照して説明する。
【００１６】
図１の（Ａ）は、誘電体フィルタの外観斜視図である。図１の（Ｂ）は、内導体形成孔２ａ，２ｂを通る断面図である。
【００１７】
図１において、１は略直方形状の誘電体ブロックであり、この誘電体ブロック１の内部には、図における上面から底面にかけて、両端を開放として内導体３ａ，３ｂを内面に形成した内導体形成孔２ａ，２ｂを形成している。また、誘電体ブロック１の外面には、内導体形成孔２ａ，２ｂの開口部を有する面を除く四面に亘り、外導体４を形成している。また、誘電体ブロック１の外面には、内導体形成孔２ａの両開口部にそれぞれ結合する一対の平衡端子５，６を外導体から分離して形成し、内導体形成孔２ｂの一方の開口部に結合する不平衡端子７を外導体から分離して形成している。
【００１８】
図１の（Ｂ）に示すように、内導体形成孔２ａ，２ｂは、ステップ構造となっており、不平衡端子側の内導体形成孔２ｂの横断面の大きさ（内導体形成孔が円孔である場合、以下単に内径という。）は中央部でＤ２、開口部でＤ１とし、平衡端子側の内導体形成孔２ａの内径は、中央部でＤ２、開口部で、Ｄ３としている。ここで、Ｄ３＞Ｄ１の関係にある。
【００１９】
なお、内導体形成孔２ａ，２ｂの各中央部の内径Ｄ２は、同じでなくてもよい。また、内導体形成孔２ａ，２ｂの形状は円状以外に、楕円状や角状であってもよい。
【００２０】
次に、第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図２を参照して説明する。
【００２１】
図２は、２つの内導体形成孔２ａ，２ｂを通る面の断面図である。外観斜視図としては、図１の（Ａ）に示したものと同様である。この図の示すように、内導体形成孔２ｂは、ステップ構造であり、中央部の内径がＤ２、開口部の内径がＤ１である。一方、内導体形成孔２ａは、上記誘電体ブロック１の内部にて、中央部の所定の軸長部分を内径Ｄ２で筒状とし、所定の位置から開口部にかけて断面テーパ形状の錐形としている。この例では、内導体形成孔２ａの開口部の内径Ｄ３を、Ｄ２，Ｄ１と比べて大きく形成している。
【００２２】
このとき、内導体形成孔２ａ，２ｂの各中央部の内径Ｄ２は、同じでなくてもよい。また、内導体形成孔の形状は、円状以外に楕円状や角状であってもよい。このように、内導体形成孔をテーパ構造にすることにより、誘電体ブロックの成形金型の製造が容易になり、また成形も容易となる。
【００２３】
なお、図２に示した例では、２つの内導体形成孔の一方をステップ構造、他方をテーパ構造としたが、両方がテーパ構造であってもよい。
【００２４】
実施形態１および２に示したように平衡端子側の内導体形成孔２ａのステップ比を不平衡端子側の内導体形成孔２ｂのステップ比より大きくしたため、両開放端付近に外部結合用の端子を設けたことによる内導体３ａによる共振器の共振周波数の上昇を抑える。また、内導体３ａの開放端付近と平衡端子５，６との間隔が狭くなくことにより、外部結合容量が大きくなり、高インピーダンスの平衡線路が接続される場合のインピーダンス整合を容易にとることができ、低損失特性が得られる。
【００２５】
次に、第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図３を参照して説明する。
【００２６】
図３は、誘電体フィルタの外観斜視図である。図３において、１は略直方形状の誘電体ブロックであり、この誘電体ブロック１の内部には、図における上面から底面にかけて、両端を開放端として内導体３ａ，３ｂを内面に有する、同一形状の内導体形成孔２ａ，２ｂを形成している。この誘電体フィルタの断面形状は、図８の（Ｂ）に示したものと同様である。誘電体ブロック１の外面には、内導体形成孔の開口部を有する面を除く四面に亘り、外導体４を形成している。また、誘電体ブロック１の外面には、内導体３ａの両開放端とそれぞれ結合を生じる一対の平衡端子５，６と、内導体３ｂの一方の開放端と結合を生じる不平衡端子７とを形成している。また、内導体形成孔２ｂの他方の開放端付近に、外導体除去部１１を形成している。この外導体除去部１１は、図における左手前の面だけではなく、右後方の面に形成してもよく、また左手前の面から左後方の面にまたがって形成してもよい。このような構成により、平衡端子側と不平衡端子側との内導体による共振器の共振周波数の差を補正することができる。
【００２７】
次に、第４の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図４を参照して説明する。
【００２８】
図４は、前記第３の実施形態に係る誘電体フィルタにおいて、内導体の構成を変更したものである。図４の（Ａ）はその外観斜視図、図４の（Ｂ）は、内導体形成孔２ａ，２ｂを通る面の断面図である。図４において、誘電体フィルタの内導体形成孔は、平衡端子側と不平衡端子側とで内導体形成孔の開口部側の内径が異なる構造としている。一方、外面は、上記第３の実施形態に示したものと同様に、不平衡端子側の内導体形成孔２ｂの一端において外導体４に外導体除去部１１を設けた構成としている。
【００２９】
このように前記２つの実施形態の構成を兼ね備えた構成にすることにより、平衡端子側と不平衡端子側とで共振周波数を一致させ、且つ所定の外部結合容量を容易に生じさせることができる。
【００３０】
なお、上記内導体形成孔を、図２に示したようにテーパ構造としてもよい。
【００３１】
次に、第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を、図５を参照して説明する。
【００３２】
図５は、上記第３の実施形態における誘電体フィルタにおいて、外導体除去部１１付近に、外導体４から分離された浮遊電極８を形成した誘電体フィルタの外観斜視図である。このように、浮遊電極８を残存させても、上記第３の実施形態の場合と同様に、平衡端子側と不平衡端子側との内導体による共振器の共振周波数を一致させることができる。
【００３３】
また、内導体形成孔の構成として、上記第１，２または３の実施形態に示したものを組み合わせてもよい。このような構成とすることにより、平衡端子側と不平衡端子側とで共振周波数を一致させ、且つ所定の外部結合容量を生じさせることができる。
【００３４】
次に、第６の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を図６を参照して説明する。
【００３５】
図６の（Ａ）は、誘電体デュプレクサの外観斜視図、図６（Ｂ）は、内導体形成孔を通る面での断面図である。図６の（Ａ）に示した向きで図における左手前側を回路基板に対向させ、平衡端子５，６，９，１０および不平衡端子７を入出力端子として接続するよう表面実装される。
【００３６】
図６において、１は略直方体形状の誘電体ブロックであり、両端を開放として内面に内導体３ａ〜３ｆを設け、２ａ，２ｄの内径と２ｂ，２ｃ，２ｅ，２ｆの内径を異ならせた内導体形成孔２ａ〜２ｆを形成している。また、外面には、内導体形成孔の両開口部を有する面を除く四面に亘って、外導体４を形成しており、内導体３ａ，３ｄと結合する平衡端子５，６，９，１０および、内導体３ｃ，３ｆと結合する不平衡端子７を形成し、内導体形成孔２ｃ，２ｆの片端の開口部付近の外導体４に、外導体除去部１１を形成している。この構成により、内導体３ａ〜３ｃによる誘電体フィルタを送信フィルタ、内導体３ｄ〜３ｆによる誘電体フィルタを受信フィルタとし、不平衡端子７をアンテナ端子とし、平衡端子５，６を送信信号入力端子、９，１０を受信信号出力端子とした誘電体デュプレクサを構成する。
【００３７】
なお、内導体形成孔の構成は、第１または第２の実施形態に示した構成でもよい。また、外導体の除去部により、前記浮遊電極８を残存させた構成でもよい。
【００３８】
また、図１〜６を参照して示した誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサでは、いずれも誘電体ブロック内にステップ構造またはテーパ構造の内導体形成孔を設けた例を示したが、これを内径一定のストレート構造の内導体形成孔とし、隣接する内導体形成孔の間に結合用の穴を形成したタイプでも同様の作用・効果が得られる。
【００３９】
また、図１〜６に示した例では、外導体を形成せずに開放した誘電体ブロックの端面を共振器の開放端として誘電体共振器を構成したが、誘電体ブロックの外面には開放面を設けずに、内導体形成孔の内部または、その開口部付近に内導体非形成部（内導体除去部）を設けた構造としてもよい。
【００４０】
次に、上記誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを用いた通信装置の構成を図７を参照して説明する。
【００４１】
図７において、ＡＮＴは送受信アンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＢＰＦａ、ＢＰＦｂはそれぞれ帯域通過フィルタ、ＡＭＰａ、ＡＭＰｂはそれぞれ増幅回路、ＭＩＸａ、ＭＩＸｂはそれぞれミキサ、ＯＳＣはオシレータ、ＳＹＮはシンセサイザ、ＩＦは中間周波信号である。
【００４２】
ＭＩＸａは変調信号と、ＳＹＮから出力された信号とを混合し、ＢＰＦａはＭＩＸａからの混合出力信号のうち送信周波数帯域のみを通過させ、ＡＭＰａはこれを電流増幅してＤＰＸを介しＡＮＴより送信する。ＡＭＰｂはＤＰＸから取り出した受信信号を増幅する。ＢＰＦｂはＡＭＰｂから出力される受信信号のうち受信周波数帯域のみを通過させる。ＭＩＸｂは、ＳＹＮから出力される受信信号のうち受信周波数帯域のみ通過させる。ＭＩＸｂは、ＳＹＮから出力された周波数信号と受信信号とをミキシングして中間周波信号ＩＦを出力する。
【００４３】
図７に示したデュプレクサＤＰＸ部分には、図６に示した構造のデュプレクサを用いることができる。また帯域通過フィルタＢＰＦａ、ＢＰＦｂには、図１〜５に示した構造の、誘電体フィルタを用いることができる。このようにして、平衡−不平衡変換機能を有した、且つフィルタ特性に優れた、全体に小型のフィルタまたはデュプレクサを備えたことにより、小型、軽量の通信性能に優れた通信装置を構成することができる。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、平衡端子側と不平衡端子側とでの共振周波数の不一致が補正でき、優れた帯域通過特性を示す、平衡−不平衡変換機能付き誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサが得られる。
【００４５】
また、この発明によれば、外部に結合される線路の特性インピーダンスが異なることによる外部結合の不一致が補正でき、優れた反射損失の誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサが得られる。
【００４６】
また、この発明によれば、所定の通信性能を有する全体に小型軽量の通信装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図および断面図
【図２】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの断面図
【図３】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図
【図４】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図および断面図
【図５】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図
【図６】第６の実施形態に係る誘電体デュプレクサの外観斜視図および断面図
【図７】第７の実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図
【図８】従来の誘電体フィルタの外観斜視図および断面図
【符号の説明】
１−誘電体ブロック
２−内導体形成孔
３−内導体
４−外導体
５，６，９，１０−平衡端子
７−不平衡端子
８−浮遊電極
１１−外導体除去部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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