(57)【要約】【課題】導波管フィルタを小型化する。【解決手段】誘電体モードフィルタ１０は、直方体状であり、かつその長手方向に伸びる側面１４ａ〜１４ｄのうち互いに対向する二つの側面１４ａ，１４ｃ間を貫通する貫通孔１６ａ〜１６ｆが長手方向に沿って複数設けられる誘電体１２と、少なくとも長手方向に伸びる四つの側面１４ａ〜１４ｄ上および上記貫通孔１６ａ〜１６ｆの内壁上に形成される導体層１８ａ，１８ｂと、を備え、上記長手方向に伸びる側面上に形成される導体層１８ａを導波管として、また貫通孔１６ａ〜１６ｆの内壁上に形成される導体層１８ｂを誘導性ポストとして用いる。導波管内が空気より比誘電率の高い誘電体で満たされる分、従来の同等性能の導波管フィルタに比べて小さくなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体状の誘電体であって、その長手方向に伸びる側面のうち互いに対向する二つの側面間を貫通する貫通孔が長手方向に沿って複数設けられる誘電体と、
少なくとも長手方向に伸びる四つの側面上および前記貫通孔の内壁上に形成される導体層と、
を備え、
前記長手方向に伸びる側面上に形成される導体層を導波管として、貫通孔の内壁上に形成される導体層を誘導性ポストとして用いる誘電体モードフィルタ。
【請求項２】
長手方向に伸びる四つの側面として、互いに対向する二つの幅広の側面と互いに対向する二つの幅狭の側面とを備え、
幅広の側面の幅と幅狭の側面の幅との比が約４対１であり、
ＴＥ２０モードフィルタとして機能することを特徴とする請求項１に記載の誘電体モードフィルタ。
【請求項３】
直方体状の誘電体に、その長手方向に伸びる側面のうち互いに対向する二つの側面間を貫通する略円形の貫通孔を長手方向に沿って複数加工するステップと、
少なくとも長手方向に伸びる四つの側面上および前記貫通孔の内壁上に導体層を形成するステップと、
を備え、
前記長手方向に伸びる側面上に形成される導体層を導波管として、貫通孔の内壁上に形成される導体層を誘導性ポストとして用いる誘電体モードフィルタを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体フィルタ、特に矩形導波管を有しＴＥモードフィルタとして機能する誘電体フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、導波管内にその延伸方向に沿って誘導性ポストが複数配置され、帯域通過フィルタ等の各種フィルタとして機能する導波管フィルタが知られている。ここで、図５を参照して、従来の導波管フィルタ４０について説明する。図５は、導波管フィルタ４０の（ａ）側面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。なお、この種の導波管フィルタの動作原理や諸特性についての詳細は、例えば「マイクロ波回路」（石井宗典著、日刊工業新聞社刊）などに記載されているので、ここでは省略する。
【０００３】
図５の導波管フィルタ４０は、長方形断面を有する薄肉の導波管４２と、該導波管４２内にその延伸方向に沿って複数並べられた誘導性ポスト４４と、を備える。
【０００４】
導波管４２は、互いに対向する二つの幅広の管壁４２ａ，４２ｃと、互いに対向する二つの幅狭の管壁４２ｂ，４２ｄとからなる。なお、幅広の管壁４２ａ，４２ｃの幅Ｗｗ１は、幅狭の管壁４２ｂ，４２ｄの幅Ｗｎ１の約２倍となっており、導波管４２内で伝送される電磁波は、主としてＴＥ１０モードで励振される。
【０００５】
円柱状の導体棒によって構成される誘導性ポスト４４は、互いに対向する二つの幅広の管壁４２ａ，４２ｃ間において、導波管４２の断面の中央を通りかつそれら幅広の内壁４２ａ，４２ｃに対して垂直な方向に延伸する状態で設置される。かかる構造において、誘導性ポスト４４の個数（段数）、配置間隔、および直径を適切に設定することで、所望の通過周波数帯域が得られる。
【０００６】
この種の導波管フィルタ４０では、誘導性ポスト４４の設置による等価的な共振長の伸長や各部の機械工作精度に起因して、設計値どおりの共振周波数が得られないことがある。そこで、図５の導波管フィルタ４０では、共振周波数調整用のねじ４６が設けられている。このねじ４６は容量性スタブであり、導波管４２内への突出長を調整することで、共振周波数の微調整が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の導波管フィルタ４０では、導波管４２内は空洞であり、すなわち比較的誘電率の低い空気で満たされることになる。このため、その空洞ひいては導波管４２自体が大きくならざるを得ず、小型化には適していない。
【０００８】
また上記従来の導波管フィルタ４０では、上述したように、共振周波数特性は、フィルタの各部の寸法精度に依存する。微調整用のねじ４６を設けた場合でも、それによる調整を可能とするためには、依然として高い加工精度あるいは組み付け精度が要求される。
【０００９】
さらに上記従来の導波管フィルタ４０は、部品点数が多く、各部品の加工あるいは組み付けに手間がかかり、また上述したように高い加工精度あるいは組み付け精度が要求されることと相俟って、生産性が低くなりかつ製造コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる誘電体モードフィルタは、直方体状の誘電体であって、その長手方向に伸びる側面のうち互いに対向する二つの側面間を貫通する貫通孔が長手方向に沿って複数設けられる誘電体と、少なくとも長手方向に伸びる四つの側面上および上記貫通孔の内壁上に形成される導体層と、を備え、上記長手方向に伸びる側面上に形成される導体層を導波管として、貫通孔の内壁上に形成される導体層を誘導性ポストとして用いる。このような構成の誘電体モードフィルタは、導波管内が空気より比誘電率の高い誘電体で満たされる分、従来の同等性能の導波管フィルタに比べて小さくなる。また、従来の導波管フィルタに比べて部品点数が少なくなり、生産性が向上する。
【００１１】
また上記本発明にかかる誘電体モードフィルタは、長手方向に伸びる四つの側面として、互いに対向する二つの幅広の側面と互いに対向する二つの幅狭の側面とを備え、幅広の側面の幅と幅狭の側面の幅との比が約４対１であり、ＴＥ２０モードフィルタとして機能するのが好適である。本発明にかかる誘電体モードフィルタは従来の導波管フィルタに比べて小型化されるため、その周波数特性によっては、誘導性ポストの直径が小さくなりすぎ、却ってその形成が難しくなることがある。そのような場合には、本発明にかかる誘電体モードフィルタをＴＥ２０モードフィルタとして構成するのが好適である。ＴＥ２０モードフィルタは、幅広の側面の幅方向の中央付近で電界が弱いため、逆に中央付近で電界が強くなるＴＥ１０モードフィルタに比べて、太い誘導性ポストを挿入しないとその効果が得にくいという性質がある。したがって、本発明にかかる誘電体モードフィルタをＴＥ２０モードフィルタとして構成することで、ＴＥ１０モードフィルタとした場合に比べて、誘導性ポストの直径をより大きくすることが可能となり、その結果、誘導性ポストの形成（特に貫通孔の加工）をより容易に行うことができるようになるとともに、誘導性ポストの直径のばらつきひいてはフィルタ性能のばらつきが抑制される。
【００１２】
また上記本発明にかかる誘電体モードフィルタの製造方法は、直方体状の誘電体に、その長手方向に伸びる側面のうち互いに対向する二つの側面間を貫通する略円形の貫通孔を長手方向に沿って複数加工するステップと、少なくとも長手方向に伸びる四つの側面上および上記貫通孔の内壁上に導体層を形成するステップと、を備える。こうすれば、比較的簡素な工程によって導波管フィルタとしての誘電体モードフィルタを製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、誘電体モードフィルタ１０を上面（基板当接面と反対側の面）側からみた斜視図、図２は、誘電体モードフィルタ１０の（ａ）上面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、および（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図、図３は、誘電体モードフィルタ１０の電磁結合部を底面（基板当接面）側から見た斜視図である。
【００１４】
本実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０は、基体としての誘電体１２と、誘電体１２を被覆する導体層１８と、を有する。この例では、誘電体１２のほぼ全面が導体層１８によって被覆される。なお、各図では、誘電体１２（の露出部分）をドットパターンで示している。
【００１５】
誘電体１２は、直方体状であり、その長手方向に伸びる四つの側面として、互いに対向する幅広の側面１４ａ，１４ｃと、互いに対向する幅狭の側面１４ｂ，１４ｄと、を備える。なお、この例では、幅広の側面のうちの一つ１４ｃが基板（図示せず）に当接される側の底面となり、それに対向する側面１４ａが上面となる。
【００１６】
また誘電体１２には、互いに対向する幅広の側面（すなわち上面および底面）１４ａ，１４ｃ間を貫通するように、所定の断面形状を有する（例えば略円形の）貫通孔１６ａ〜１６ｆが複数（この例では六つ）設けられている。これら貫通孔１６ａ〜１６ｆは、いずれも、誘電体１２の長手方向軸に垂直な長方形断面（すなわち図２（ｃ））の中心を通り、かつ幅広の側面１４ａ，１４ｃに垂直な方向に伸びるように、形成されている。
【００１７】
このような形状の誘電体１２において、少なくとも、長手方向に伸びる側面１４ａ〜１４ｄ上および各貫通孔１６ａ〜１６ｆの内壁上に、例えば銀蒸着処理により、薄い導体層１８ａ，１８ｂが形成される。
【００１８】
そして側面１４ａ〜１４ｄ上に形成される導体層１８ａが導波管として、また各貫通孔１６ａ〜１６ｆの内壁上に形成される導体層１８ｂが誘導性ポストとしてそれぞれ機能することで、導波管フィルタとしての誘電体モードフィルタ１０が実現される。なお、特定のフィルタ性能（例えば周波数特性）を得るため、加工する誘導性ポスト、すなわち貫通孔１６ａ〜１６ｆの個数（段数）、配置間隔、および直径は、それぞれ適切に調整される。
【００１９】
本実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０によれば、導波管の内部が比誘電率の高い誘電体で充填されることになるため、導波管の内部の空洞が空気で満たされる従来の導波管フィルタに比べて、相当な小型化が可能となる。一例として、比誘電率ε＝２５の誘電体１２を用いて、通過帯域中心周波数：１１ＧＨｚ、通過帯域幅：２００ＭＨｚのバンドパスフィルタを形成した場合、本実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０を６×１．５×２６．６ｍｍの直方体状に形成することができ、長さにして同等性能の従来の導波管フィルタの約１／５、容積にして約１／１２５となる。
【００２０】
ところで、この誘電体モードフィルタ１０では、誘電体１２の幅広の側面１４ａ，１４ｃの幅Ｗｗと幅狭の側面１４ｂ，１４ｄの幅Ｗｎとの比（すなわち導波管の幅の比）が約４：１となるように形成されている。この場合、導波管内の電磁波は主としてＴＥ２０モードで励振されることになる。本発明にかかる誘電体モードフィルタは、本実施形態のように、ＴＥ１０モードではなくＴＥ２０モードの導波管フィルタとして構成するのが望ましい場合がある。これは以下の理由による。本発明にかかる誘電体モードフィルタでは、上述したように従来に比べてフィルタ自体の大きさがかなり小さくなるのに伴い、誘導性ポストの直径も小さくすることが必要となる。したがって、周波数特性（例えば除去周波数帯域）によっては、従来に比べて、誘導性ポスト（すなわち貫通孔）が小さくなりすぎ、その加工自体が難しくなる上、さらに性能ばらつき抑制のため直径の寸法許容差を小さくする必要が生じて、より高い加工精度が必要となる場合がある。しかしながら、ＴＥ２０モードフィルタは幅広の側面の幅方向の中央付近で電界が弱いため、ＴＥ１０モードフィルタに比べて挿入すべき誘導性ポストの直径を大きくすることができる。そこで、そのような場合には、本実施形態のように誘電体モードフィルタ１０をＴＥ２０モードのフィルタとして構成することで、誘導性ポストの小径化に伴う生産性の低下や直径の誤差による性能ばらつきの増大を回避することができるようになる。
【００２１】
なお、誘電体モードフィルタ１０の長手方向の両端部には、それぞれ、端子導体１８ｔが形成されている（図３，図１参照）。端子導体１８ｔは、底面１４ｃ上に形成された導体１８ａのみに接続されており、上面１４ａおよび他の側面１４ｂ，１４ｄ上に形成された導体１８ａとは、その上方および側方を囲む導体非形成部位２０（例えば誘電体１２の露出部位）によって、所定の間隙をもって隔離されている。この導体非形成部位２０は底面１４ｃ上まで伸び、該底面１４ｃの長手方向側端部において切り欠き状に形成されている。本実施形態では、被装着対象（例えば基板；図示せず）上のマイクロストリップ線路（例えば導体ストリップ；図示せず）に、例えばはんだ付け等によって端子導体１８ｔを接続することで、誘電体モードフィルタ１０の入出力端子と伝送路との高周波的な接続が実現される。また、グラウンド接続は、底面１４ｃまたは側面１４ｂ，１４ｄ上に形成された導体１８ａを基板のグラウンドに、例えばはんだ付け等により接続することで確立され、その接続により誘電体モードフィルタ１０の固定も同時に実現される。
【００２２】
次に図４を参照して、本実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０の製造方法の一例について説明する。図４は、本実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０の製造方法を示すフローチャートである。
【００２３】
まず、直方体状の塊としての誘電体１２（図４（ａ））に対し、互いに対向する幅広の側面１４ａ，１４ｃ間を貫通するように、円形の貫通孔１６ａ〜１６ｆが設けられる（図４（ｂ））。このとき、上述したように、特定のフィルタ性能（例えば通過周波数帯域等）を得るため、これら貫通孔１６ａ〜１６ｆの諸元（例えば個数（段数）、配置間隔、および直径等）が適切に調整される。あるいは、グリーンシート化した誘電体１２（図４（ａ））に貫通孔１６ａ〜１６ｆを形成した後、焼成することで図４（ｂ）の状態としてもよい。あるいはまた、外形と貫通孔１６ａ〜１６ｆとを同時に成形できるプレス型を用いて誘電体素材を成形した後、焼成することで図４（ｂ）の状態としてもよい。
【００２４】
次いで、貫通孔１６ａ〜１６ｆの形成された誘電体１２の表面全体に、例えば銀を化学的蒸着する処理を施すことにより、導体層１８ａ〜１８ｃを被着する（図４（ｃ））。
【００２５】
最後に、例えばエッチング処理によって、長手方向側両端面上の導体層１８ｃおよび底面１４ｃ上の導体層１８ａの所定部分を選択的に除去して端子導体１８ｔを形成し、本実施形態にかかる誘電体モードフィルタ１０を得る。このように、非常に簡素な工程によって、誘電体モードフィルタ１０を得ることができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明にかかる誘電体モードフィルタは上記実施形態には限定されない。例えば、貫通孔の諸元（例えば個数（段数）や配置間隔、直径、形状等）、誘電体自体の外形やサイズ、あるいは端子導体の形状等は、目標とする性能に応じて適切に設定あるいは調整することができる。また、製造工程についても上述の実施形態には限定されない。例えば、誘電体の表面の導体層は、金属蒸着処理以外の方法で形成してもよいし、種々の方法を組み合わせることにより形成してもよい。また、上記実施形態では、端子導体を、誘電体の長手方向端面上および底面上に形成した導体層の一部を選択的に剥離することで形成したが、これに替えて、例えば、予め導体非形成部位に相当する部分をマスクした状態で金属蒸着処理を施し、後にそのマスク（およびマスク上に形成された導体層）を除去することで端子導体を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる誘電体モードフィルタの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる誘電体モードフィルタの（ａ）上面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図、および（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる誘電体モードフィルタの電磁結合部を裏面（基板装着面）側から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる誘電体モードフィルタの製造方法の各工程における半製品または製品の斜視図である。
【図５】従来の導波管フィルタの（ａ）側面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１０　誘電体モードフィルタ、１２　誘電体、１４ａ〜１４ｄ　側面（１４ａ上面、１４ｃ　底面）、１６ａ〜１６ｆ　貫通孔、１８ａ〜１８ｃ　導体層、１８ｔ　端子導体、２０　導体非形成部位。
【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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