(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの内面に内導体を形成した複数の内導体形成孔を略直方体形状の誘電体ブロック内に配列し、当該誘電体ブロックの外面に、前記内導体に導通する結合用電極と、外導体とをそれぞれ形成して成る誘電体フィルタにおいて、
前記誘電体ブロックの前記内導体形成孔の少なくとも一方の開口面を段差の無い平面とし、前記結合用電極を前記開口面で前記内導体形成孔の全周にわたって内導体に導通させるとともに、前記開口面と前記内導体形成孔の配列方向に平行な側面との交わる縁端部にまで、または当該縁端部を経て前記側面にまで延出形成し、前記縁端部または前記側面に対向する前記誘電体ブロックの他方の側面に、前記内導体の開放端付近との間で静電容量を生じさせる入出力電極を形成して成る誘電体フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の誘電体フィルタにおける入出力電極を、送信信号入力用電極、受信信号出力用電極、およびアンテナ接続用電極として設けて成る誘電体デュプレクサ。
【請求項３】
請求項１に記載の誘電体フィルタまたは請求項２に記載の誘電体デュプレクサを備えて成る通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘電体ブロックに内導体および外導体を形成してなる誘電体フィルタ、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誘電体フィルタの例を図９に示す。図９の（Ａ）は誘電体フィルタの斜視図、（Ｂ）は内導体の開放面側から見た図である。図９において１は略直方体形状の誘電体ブロックであり、それぞれ内面に内導体を形成した内導体形成孔２ａ，２ｂをその内部に設けていて、その一方の開口面には内導体に導通する結合用電極３ａ，３ｂを形成している。また誘電体ブロック１の他の五面には外導体４を形成している。
【０００３】
このような構造により、誘電体ブロックに構成した２つの共振器は、結合用電極３ａ，３ｂの間に生じる静電容量を介して結合する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誘電体ブロックに複数の共振器を設けた帯域通過フィルタの通過帯域を広帯域化するには、共振器間の結合度を高める必要がある。図９に示したように、内導体の開放面となる誘電体ブロックの端面に結合用電極を設けた従来の誘電体フィルタにおいて、共振器間の結合度を高めるには、結合用電極３ａ−３ｂ間の間隙ｇを狭めればよい。ところが、内導体の開放面となる誘電体ブロックの端面において、隣接する内導体に導通する結合用電極の間隙を定める方法では、電極パターンの形成精度の範囲で最も狭くしても、結合用電極３ａ−３ｂ間に得られる静電容量値は限られる。そこで、図９の（Ｃ）に示す例のように、結合用電極３ａ，３ｂの対向する部分を櫛型とすることによって、限られた面積内に比較的大きな静電容量を生じさせることもできる。しかし、このような電極パターンを形成するには、高精度な電極パターン形成法を採用しなければならず、結果的に、特性の揃った誘電体フィルタが得にくく、歩留りの低下や、コスト上昇を招く。
【０００５】
また、このような誘電体ブロックを用いた誘電体フィルタが用いられる通信装置の小型化の要請に伴って、部品を低背化する場合に、結合用電極の対向する幅（図中のｈ）を大きくとれなくなり、得られる結合度の大きさも制限され、結果的に所望の帯域幅を有する誘電体フィルタが得られない。換言すると、結合すべき２つの共振器間の結合度の条件から、低背化も制限されてしまうことになる。
【０００６】
この発明の目的は、全体に低背化を図った場合でも、隣接共振器間を大きく、且つ高精度に結合させて、所望のフィルタ特性を容易に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、それぞれの内面に内導体を形成した複数の内導体形成孔を略直方体形状の誘電体ブロック内に配列し、当該誘電体ブロックの外面に、前記内導体に導通する結合用電極と、外導体とをそれぞれ形成して成る誘電体フィルタにおいて、
前記誘電体ブロックの前記内導体形成孔の少なくとも一方の開口面を段差の無い平面とし、前記結合用電極を前記開口面で前記内導体形成孔の全周にわたって内導体に導通させるとともに、前記開口面と前記内導体形成孔の配列方向に平行な側面との交わる縁端部にまで、または当該縁端部を経て前記側面にまで延出形成し、前記縁端部または前記側面に対向する前記誘電体ブロックの他方の側面に、前記内導体の開放端付近との間で静電容量を生じさせる入出力電極を形成することを特徴としている。
この構成により、結合用電極間に生じる静電容量を大きく稼ぐ。
【０００８】
また、入出力電極を、実装すべき回路基板上の電極に接続した状態で、結合用電極が誘電体ブロックの上面に位置するようにし、実装基板上の各種電極パターンが、誘電体ブロック内の共振器間の結合に影響を与えないようにする。
【０００９】
また、この発明は、上記の誘電体フィルタを送信信号入力用電極、受信信号出力用電極およびアンテナ接続用電極として、それぞれ入出力電極を設けることによって誘電体デュプレクサを構成する。
【００１０】
また、この発明は上記の誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを、たとえば高周波回路部における送信信号または受信信号のフィルタ回路部分に設けて、通信装置を構成する。
【００１１】
【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および図２を参照して説明する。
図１において（Ａ）は実装基板への実装状態での斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示した状態から上下を裏返した状態での斜視図である。１は略直方体形成の誘電体ブロックであり、その内部に、内面に内導体を形成した内導体形成孔２ａ，２ｂを設けている。内導体形成孔２ａ，２ｂの一方の開口面（図における左手前の端面）には、内導体に導通する結合用電極３ａ，３ｂを形成している。また誘電体ブロック１の内導体形成孔２ａ，２ｂの軸に平行な側面（図１の（Ａ）における上面）にまで、上記結合用電極３ａ，３ｂを延出形成している。
【００１２】
また、この誘電体フィルタが実装基板に対向する面（図１の（Ｂ）における上面）には、内導体形成孔２ａ，２ｂの内面に形成した内導体の開放端付近との間で静電容量で結合する入出力電極５ａ，５ｂを形成している。さらに、誘電体ブロック１の外面（五面）には、結合用電極３ａ，３ｂ、および入出力電極５ａ，５ｂから絶縁状態の外導体４を形成している。
【００１３】
図２は図１に示した誘電体フィルタの等価回路図である。ここでＲａ，Ｒｂは内導体形成孔２ａ，２ｂの内導体と外導体４および誘電体ブロックによる一端短絡、他端開放の１／４波長共振器である。また、Ｋａｂは２つの共振器Ｒａ，Ｒｂ間の結合インピーダンスである。Ｃａ，Ｃｂは内導体の開放端付近と入出力電極５ａ，５ｂとの間の静電容量である。このように２段の共振器が結合した、帯域通過特性を有するフィルタを構成する。そして、その通過帯域幅は２つの共振器Ｒａ，Ｒｂの結合の強さによって定める。結合用電極３ａ，３ｂは内導体形成孔の開口面から側面にかけて延びているため、結合用電極間の間隙を極端に狭めることなく、また櫛型電極にすることなく、両者間に生じる静電容量を大きく稼ぐことができる。そのため、電極パターンの寸法精度が高くなくてもよく、所望のフィルタ特性を有する誘電体フィルタを歩留りよく製造できる。
【００１４】
図１に示した誘電体フィルタを実装基板に実装する際、入出力電極５ａ，５ｂが実装基板上の電極パッドに接続され、かつ外導体４が実装基板上のアースパターンに接続されるように表面実装する。この状態で結合用電極３ａ，３ｂは実装基板上の各種電極から離れることになるので、実装基板上の各種電極が、共振器間の結合に影響を与えることがない。
【００１５】
次に、第２の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図３に示す。図３の（Ａ）は実装基板への実装状態での斜視図、（Ｂ）は上下を裏返した状態での斜視図である。この例では、結合用電極３ａ，３ｂを内導体形成孔の開口面の縁端部にまで延ばすとともに、両者の対向部分のみを、内導体形成孔の開口面から内導体形成孔２ａ，２ｂの軸に平行な側面に延出形成している。その他の構成は図１に示した誘電体フィルタと同様である。
【００１６】
結合用電極間の静電容量に寄与する部分は、両者の対向する間隙部分の領域であるので、このような形状であっても、図１に示したものと同様の特性が得られる。
【００１７】
次に、第３の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図４に示す。（Ａ）は実装状態での斜視図、（Ｂ）はそれを裏返した状態での斜視図である。全体の構造は図３に示したものと類似しているが、２つの結合用電極３ａ，３ｂ間に、外導体４′を形成している。したがってこの例では、結合用電極３ａ，３ｂと外導体４，４′との間に生じる静電容量が、先端容量として共振器の開放端に付加された構造となる。この構造により、共振器間は誘導性結合する。また、先端容量を付与することによって共振周波数が下がる。上記先端容量は、結合用電極３ａ，３ｂの一部を誘電体ブロック１の側面にまで延出形成したことにより、大きくすることができ、その分、共振器長すなわち内導体形成孔２ａ，２ｂの軸長を短縮化でき、全体に小型化が図れる。
【００１８】
次に、第４の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図を図５に示す。この例では、結合用電極３ａ，３ｂを、内導体形成孔２ａ，２ｂの開口面の縁端部にまで延出形成している。これに伴い、外導体４がこの縁端部にまで延出した結合用電極３ａ，３ｂに導通しないように、誘電体ブロックの側面において上記縁端部との間に間隙を設けている。その他の構成は図１に示したものと同様である。
【００１９】
このように、結合用電極３ａ，３ｂを誘電体ブロックの側面にまで延ばさない構造では、図１に示した誘電体フィルタに比べて、結合用電極間に得られる静電容量は小さくなるが、従来の誘電体フィルタより共振器間の結合を高めることができる。
【００２０】
なお、結合用電極３ａ，３ｂの対向部分を図９の（Ｃ）に示したように櫛型に形成してもよい。但し、２つの結合用電極３ａ，３ｂの対向面積を十分に確保できるので、従来の場合より高精度な電極パターンを形成する必要がなく、特性ばらつきの少ない誘電体フィルタを、歩留りよく製造できる。
【００２１】
次に、第５の実施形態に係る誘電体フィルタの四面図を図６に示す。ここで（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は背面図である。この例では、略直方体形状の誘電体ブロック１の内部に、内面に内導体を形成した内導体形成孔２ａ，２ｂを設け、その一方の開口面から側面にかけて結合用電極３ａ，３ｂを形成し、他方の開口面に結合用電極３ａ′，３ｂ′をそれぞれ形成している。誘電体ブロック１の下面（実装基板への実装面となる面）には入出力電極５ａ，５ｂを形成している。また、誘電体ブロック１の外面（四面）には、結合用電極３ａ，３ｂおよび入出力電極５ａ，５ｂを避ける位置に外導体４を形成している。
【００２２】
図６に示した誘電体フィルタは、両端開放の半波長共振器を容量結合させた誘電体フィルタとして作用する。この例では、誘電体ブロックの内導体形成孔の一方の開口面から側面にかけて結合用電極３ａ，３ｂを形成したが、両方の開口面から側面にかけて結合用電極をそれぞれ延出形成してもよい。
このように２つの開放端において結合用電極を形成すれば、結合範囲を広範囲にわたって設定できるようになる。
【００２３】
次に、第６の実施形態に係る誘電体デュプレクサの三面図を図７に示す。ここで（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。略直方体形状の誘電体ブロック１には、内面にそれぞれ内導体を形成した内導体形成孔２ａ〜２ｇを設けている。これらの内導体形成孔の正面側の開口面には、それらの内導体に導通する結合用電極３ａ〜３ｇを形成している。またこれらの結合用電極のうち３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｆについては、誘電体ブロックの上面（内導体形成孔の軸に平行な側面）にまで延出形成している。また、上記内導体形成孔の開口面から誘電体ブロックの下面にかけて、入出力電極５ａ，５ｂ，５ｃを形成している。さらにこの内導体形成孔の開口面には、外導体４′を結合用電極３ｂと３ｃとの間に形成している。これらの結合用電極３ａ〜３ｇを形成した誘電体ブロック１の端面以外の外面（五面）には外導体４を形成している。
【００２４】
図７に示した内導体形成孔２ａ，２ｂによる共振器間は、結合用電極３ａ−３ｂ間の静電容量により容量結合し、内導体形成孔２ｂ，２ｃによる２つの共振器間は、結合用電極３ｂ−３ｃ間に外導体４′を配置したことにより誘導結合する。内導体形成孔２ｄ〜２ｇによる４つの共振器は、結合用電極３ｄ〜３ｇのそれぞれの隣接する電極間に生じる静電容量により容量結合する。また、入出力電極５ａ−結合用電極３ａ間に生じる静電容量により、入出力電極５ａと内導体形成孔２ａによる共振器とは容量結合する。同様に入出力電極５ｃは内導体形成孔２ｇによる共振器と容量結合する。さらに入出力電極５ｂは内導体形成孔２ｃ，２ｄによるそれぞれの共振器と容量結合する。
【００２５】
ここで、内導体形成孔２ａ〜２ｃによる３段の共振器は送信フィルタ、内導体形成孔２ｄ〜２ｇよる４段の共振器は受信フィルタとし、入出力電極５ａは送信信号入力端子、５ｂはアンテナ端子、５ｃは受信信号出力端子としてそれぞれ用いる。
【００２６】
次に第７の実施形態に係る通信装置の構成を図８を参照して説明する。図８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は周波数シンセサイザである。
【００２７】
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はこれを電力増幅して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。
【００２８】
図８に示したデュプレクサＤＰＸ部分には、図７に示した構造のデュプレクサを用いる。また帯域通過フィルタＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃには図１〜図６に示した構造の誘電体フィルタを用いる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、結合用電極間に生じる静電容量が大きく稼げるので、全体に低背化を図った場合でも、隣接共振器間を大きく、且つ高精度に結合させて、所望のフィルタ特性が容易に得られるようになる。
【００３０】
また、誘電体ブロックの縁端部または側面に対向する他方の側面に内導体の開放端付近との間で静電容量を生じさせる入出力電極を形成する構造により、入出力電極を、実装すべき回路基板上の電極に接続した状態で、実装基板上の各種電極パターンが、誘電体ブロック内の共振器間の結合に影響を与えないので、実装後も、所定のフィルタ特性を維持することができる。
【００３１】
また、小型化した誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを備えたことにより、全体に小型化を図った通信装置が得られる。
【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斜視図
【図２】同誘電体フィルタの等価回路図
【図３】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図
【図４】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図
【図５】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視図
【図６】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの四面図
【図７】第６の実施形態に係る誘電体デュプレクサの三面図
【図８】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９】従来の誘電体フィルタの構成例を示す斜視図
【符号の説明】
１−誘電体ブロック
２−内導体形成孔
３−結合用電極
４，４′−外導体
５−入出力電極
【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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【図９】
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