(57)【要約】【課題】フィルタの低域側減衰極の極間を所望する周波数に調整することが可能な、急峻なフィルタ特性の誘電体フィルタを提供する。【解決手段】略直方体状をなす誘電体ブロック１の内部で、該誘電体ブロック１の一対の対向端面間に、内面に内部導体４を被着させた複数個の共振器用スルーホール２を列状に形成するとともに、前記一対の対向端面間に位置する誘電体ブロック１の４つの側面と一方の対向端面とにグランド電極３を被着させ、該グランド電極３と前記内部導体４とを前記一方の対向端面で接続させてなる誘電体フィルタにおいて、前記誘電体ブロック１の内部で、隣接する共振器用スルーホール２間に、内部にシールド導体が設けられたシールド用スルーホール７を前記共振器用スルーホール２と平行に形成するとともに、前記シールド導体を前記誘電体ブロック１の双方の対向端面側で前記グランド電極３に電気的に接続する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体状をなす誘電体ブロックの内部で、該誘電体ブロックの一対の対向端面間に、内面に内部導体を被着させた複数個の共振器用スルーホールを列状に形成するとともに、前記一対の対向端面間に位置する誘電体ブロックの４つの側面と一方の対向端面とにグランド電極を被着させ、該グランド電極と前記内部導体とを前記一方の対向端面で接続させてなる誘電体フィルタにおいて、
前記誘電体ブロックの内部で、隣接する共振器用スルーホール間に、内部にシールド導体が設けられたシールド用スルーホールを前記共振器用スルーホールと平行に形成するとともに、前記シールド導体を前記誘電体ブロックの双方の対向端面側で前記グランド電極に電気的に接続した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に対し、前記他方の対向端面を被覆し、且つ前記グランド電極に電気的に接続されるシールドカバーが取着されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルタ。
【請求項３】
前記誘電体ブロックの他方の対向端面上に、誘電体ブロック側面のグランド電極に接続された導体パターンが被着されているとともに、該導体パターンと前記共振器用スルーホールの内部導体との間に静電容量を可変し得るリアクタンス素子が接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機器や電子機器等の高周波回路用フィルタ等に使用される誘電体同軸共振器を用いた誘電体フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、誘電体フィルタは、１個もしくは複数の誘電体共振器と、この誘電体共振器に接続されたコンデンサ等のリアクタンス素子とで構成されている。
図１２は従来の誘電体フィルタを示す外観斜視図であり、同図では、低損失なフィルタを実現するため、２個の誘電体共振器を用いて２ポール（２素子）型のバンドパスフィルタを構成している。
【０００３】
かかる従来の誘電体フィルタは、ＢａＴｉＯ３等の誘電体材料から成る誘電体ブロック１０１の内部で、該誘電体ブロック１０１の一対の対向端面間に、内面に内部導体１０４が被着された２個の共振器用スルーホール１０２とシールド用スルーホール１０７とを設けるとともに、前記一対の対向端面間に位置する誘電体ブロック１０１の４つの側面と一方の対向端面とにグランド電極１０３を被着させ、このグランド電極１０３と内部導体とを一方の対向端面側でのみ接続した構造を有している。
【０００４】
上述した誘電体フィルタは、グランド電極１０３が形成されている対向端面が短絡端面１０５、グランド電極１０３が形成されない対向端面が開放端面１０６と呼ばれ、２個の共振器用スルーホール１０２の間にシールド用スルーホール１０７を位置させておくことにより、フィルタの低域側の減衰量を調整するようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、誘電体フィルタの開放端面１０６には、フィルタの低域側に２つの減衰極を配置させるべく、コンデンサＣｉｎ、Ｃｏｕｔ、Ｃ２、Ｃ３が配置され、これによって図１３に示すような等価回路が構成されていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０６−３３４４０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の誘電体フィルタ１００においてフィルタの低域側の減衰量を確保するには、２個の誘電体共振器間に発生する電磁界結合を低減させればよい。
しかしながら、上述した従来の誘電体フィルタ１００は、その回路構成上、誘電体共振器の結合及び内部導体間の結合を抑えるためのものが何ら存在しないことから、フィルタの通過域低域側の減衰極の極間を狭めることができないという欠点を有していた。
【０００８】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、誘電体共振器の結合及び内部導体間の結合を抑え、フィルタの低域側減衰極の極間を所望する周波数に調整することが可能な、急峻なフィルタ特性の誘電体フィルタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体フィルタは、略直方体状をなす誘電体ブロックの内部で、該誘電体ブロックの一対の対向端面間に、内面に内部導体を被着させた複数個の共振器用スルーホールを列状に形成するとともに、前記一対の対向端面間に位置する誘電体ブロックの４つの側面と一方の対向端面とにグランド電極を被着させ、該グランド電極と前記内部導体とを前記一方の対向端面で接続させてなる誘電体フィルタにおいて、前記誘電体ブロックの内部で、隣接する共振器用スルーホール間に、内部にシールド導体が設けられたシールド用スルーホールを前記共振器用スルーホールと平行に形成するとともに、前記シールド導体を前記誘電体ブロックの双方の対向端面側で前記グランド電極に電気的に接続したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の誘電体フィルタは誘電体ブロックに対し、前記他方の対向端面を被覆し、且つ前記グランド電極に電気的に接続されるシールドカバーが取着されていることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、誘電体ブロックの他方の対向端面上に、誘電体ブロック側面のグランド電極に接続された導体パターンが被着されているとともに、該導体パターンと前記共振器用スルーホールの内部導体との間に静電容量を可変し得るリアクタンス素子が接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロックの内部で、隣接する共振器用スルーホール間に、内部にシールド導体が設けられたシールド用スルーホールを前記共振器用スルーホールと平行に形成するとともに、シールド導体を誘電体ブロックの双方の対向端面側でグランド電極に電気的に接続するようにしたことから、シールド導体の一端側のみをグランド接続する場合に比しシールド効果が強固なものとなり、安定した減衰特性を得ることができるとともに、フィルタ通過域低域側の減衰極減衰量を大きくすることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロックに対し、開放面側の対向端面を被覆し、且つグランド電極に電気的に接続されるシールドカバーを取着させることにより、フィルタの通過域低域側の減衰極の周波数を調整できるとともに、フィルタの阻止域の減衰量を大きくすることが可能となる。
【００１４】
更に、本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロックの開放面側の対向端面上に、誘電体ブロック側面のグランド電極に接続された導体パターンを被着させるとともに、導体パターンと共振器用スルーホールの内部導体との間に静電容量を可変し得るリアクタンス素子を接続させておくことにより、誘電体フィルタの中心周波数を可変させることができるとともに、必要とする通過帯域幅と阻止域幅を分割して使用することができるようになり、これによって誘電体フィルタの素子数を少なくして、全体構造の小型化を図ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る誘電体フィルタの外観斜視図、図２は図１の誘電体フィルタの分解斜視図、図３は本発明の第２の実施形態に係る誘電体フィルタの分解斜視図、図４は図３の誘電体フィルタの等価回路図である。これらの図において、Ａは誘電体フィルタ、１は誘電体ブロック、２は共振器用スルーホール、３はグランド電極、４は内部導体、５は短絡面、６は開放面、７はシールド用スルーホール、８はシールドカバー、９は導体パターン、１０は入出力端子である。
【００１６】
同図に示す誘電体フィルタＡは、略直方体状を成す誘電体ブロック１の一対の対向端面間に、内面に内部導体４が被着されている２個の共振器用スルーホール２と、隣接する共振器用スルーホール２，２間に、内部にシールド導体が設けられたシールド用スルーホール７とを平行に配列・形成し、一対の対向端面１Ａ，１Ｂ間に位置する誘電体ブロック１の４つの側面１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆと一方の対向端面１Ｂとにグランド電極３を形成した構造を有している。
【００１７】
かかる誘電体フィルタＡは、２つの共振器用スルーホール２の内部導体４を一方の対向端面１Ｂ側でのみグランド電極３と電気的に接続させることにより、２本の同軸型共振器として機能するようになっており、また、シールド用スルーホール７は一対の対向端面１Ａ，１Ｂの両側よりグランド電極３と電気的に接続されている。なお、先に述べた従来の技術と同様に、以下、グランド電極３が形成されている一方の対向端面１Ｂのことを短絡端面５、グランド電極３が形成されていない他方の対向端面１Ａのことを開放端面６と呼ぶこととする。
【００１８】
また、グランド電極３及び内部導体４は、銀等の金属を主成分とする導電ペースト等を、誘電体ブロック１の４つの側面１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆや一方の対向端面１Ｂに塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成され、共振器用スルーホール２の内部導体４やシールド用スルーホール７のシールド導体も同様の手法によって形成される。
【００１９】
そして、誘電体ブロック１の開放端面６には、導体パターン９が設けられている。導体パターン９は、一端がグランド電極３に接続され、他端が開放端面６上に設けられている接続用導体９ａ、９ｂと、両端が開放端面６上にある接続用導体９ｃとで構成され、それぞれの接続用導体が２つの共振器用スルーホール２の周囲に位置するように形成されている。
【００２０】
これらの導体パターン９には、リアクタンス素子としてのコンデンサＣｉｎ，Ｃｏｕｔ，Ｃ２，Ｃ３が配置されている。コンデンサＣｉｎ，Ｃｏｕｔは、図２に示すように、その一方が内部導体４に、他方が接続用導体９ａまたは９ｂに接続され、またコンデンサＣ２は、その一方が接続用導体９Ｃに、他方が接続用導体９ａまたは９ｂに接続され、更にコンデンサＣ３は、その一方が接続用導体９Ｃに、他方が内部導体４に接続されている。
【００２１】
また一方、シールドカバー８は、例えば金属製の板体を断面Ｌ字状に板金加工してなり、その一端部は誘電体ブロック１の側面１Ｃに接続され、他端部は開放端面６上のグランド電極３が形成されたシールド用スルーホール７に接続されている。
【００２２】
次に上述した誘電体フィルタＡの製造方法について説明する。
まず、所定誘電体材料のセラミック粉末を共振器用スルーホール２及びシールド用スルーホール７を有する所定形状にプレス成型を行い、焼成して誘電体ブロック１を形成する。
【００２３】
次に、誘電体ブロック１にグランド電極３、内部導体４を形成する。具体的には、誘電体ブロック１を銀ペーストに浸漬し、余分なペーストを、誘電体ブロック１を回転させて遠心力で振り切り、乾燥させるという工程を数回繰り返し、導体の膜厚を所定の厚み以上にし、焼成して電極を全面に形成する。
【００２４】
その後、誘電体ブロック１の開放端面６上のグランド電極３及び導体パターン９及び入出力端子１０の導体膜の形成は、導体膜を形成する前に予め開放面となる部分に有機レジスト膜を形成し、さらに、レジスト膜上に、導体膜を焼き付け処理した後に、低圧のウオータージェットや回転バレル等で機械的衝撃により、レジスト膜上の導体膜を取り除き開放面を形成することでグランド電極３及び導体パターン９及び入出力端子１０を形成している。
【００２５】
図７は本発明の第１の実施形態の誘電体フィルタの周波数特性を示す線図、図８は従来の誘電体フィルタの周波数特性を示す線図である。図８は誘電体ブロック１にシールドカバー８を取着させない場合の周波数特性であり、図７は誘電体ブロック１にシールドカバー８を取り付けた場合の周波数特性である。
【００２６】
この両者を比較すると、図８に示す従来例の誘電体フィルタにおいては、フィルタの通過域低域側の阻止域減衰量が２７ｄＢであるのに対して、図７に示す本発明の誘電体フィルタにおいては、フィルタの通過域低域側の阻止域減衰量が４２ｄＢに改善されている。また、図８に示す従来例の誘電体フィルタにおいては、矢印で示す減衰極Ｐ１―Ｐ２間の周波数差が１５０ＭＨｚであるのに対し、図７に示す本発明の誘電体フィルタにおいては、Ｐ１−Ｐ２間の周波数差が７０ＭＨｚに狭められている。
【００２７】
これを誘電体フィルタの実際の電磁界結合状態をもとに説明する。
図５は本発明の誘電体フィルタの電磁界結合状態を説明するための図であり、図６は従来の誘電体フィルタの電磁界結合状態を説明するための図である。図５より、シールドカバー８を誘電体ブロック１の開放端面６に配置することで、シールドカバー８と各共振器間の結合が強まり、共振器間のＭ（誘導）結合が弱くなる。そのため、フィルタ通過域の低域側減衰極の周波数を調整できる。よって減衰極Ｐ１−Ｐ２間を狭めることができ、急峻なフィルタ特性が実現できる。
【００２８】
次に本発明の第２の実施形態の誘電体フィルタについて説明する。尚、先に述べた第１の実施形態と同様の構成要素については説明を省略し、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明することとする。
図３は本発明の第２の実施形態に係る誘電体フィルタの分解斜視図、図４は第２の実施形態に係る誘電体フィルタの等価回路図である。図３は図２に示す第１の実施形態の誘電体フィルタにリアクタンス素子として静電容量を可変し得るチューナブルコンデンサＣ１と直流カット用コンデンサＣｄｃを追加し、Ｃ１とＣｄｃを共振器に並列に配置している。
【００２９】
ここで、用いるチューナブルコンデンサＣ１は、可変容量ダイオードに比較して制御電圧に対する容量変化において、非常に安定したリニアリティーを有している。このようにして誘電体フィルタを構成した場合、制御電圧の値と所望の周波数（通過帯域周波数）の制御が極めて簡単であり、また、制御電圧を広い範囲で変化させても、安定したリニアリティーが得られるという利点がある。
【００３０】
このような特性をもつチューナブルコンデンサＣ１を用いることで図９に示すようなフィルタ特性を実現できる。図９の実線は一般的に通信機器等に用いられる誘電体フィルタのフィルタ特性を示し、点線はチューナブルコンデンサＣ１を用いた本発明の誘電体フィルタのフィルタ特性を示す。図９に点線で示したフィルタ特性は制御電圧を変化させ、Ｃ１の値を変えることでフィルタの中心周波数をシフトさせた例である。
【００３１】
一般に通信機器等に用いられる誘電体フィルタとしては通過帯域が広く急峻なフィルタ特性が必要とされるため、従来の構造では４〜５個の多数の共振器が必要であったが、本発明の誘電体フィルタは狭帯域であり、緩やかな減衰特性のフィルタ特性で良いことから、２個の共振器素子数でも所望するフィルタ特性を実現することができる。
【００３２】
尚、本発明は上述した第１、第２の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３３】
例えば、上述した第２の実施形態においては、静電容量を可変し得るリアクタンス素子Ｃ１としてチューナブルコンデンサを例に説明したが、これに代えて、図１０に示す等価回路図のようにバリキャップダイオードに変更しても同様の効果が得られる。また、図１１に示す等価回路図のようにＰＩＮダイオード等の可変素子を用いても構わない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロックの内部で、隣接する共振器用スルーホール間に、内部にシールド導体が設けられたシールド用スルーホールを前記共振器用スルーホールと平行に形成するとともに、シールド導体を誘電体ブロックの双方の対向端面側でグランド電極に電気的に接続するようにしたことから、シールド導体の一端側のみをグランド接続する場合に比しシールド効果が強固なものとなり、安定した減衰特性を得ることができるとともに、フィルタ通過域低域側の減衰極減衰量を大きくすることが可能となる。
【００３５】
また、本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロックに対し、開放面側の対向端面を被覆し、且つグランド電極に電気的に接続されるシールドカバーを取着させることにより、フィルタの通過域低域側の減衰極の周波数を調整できるとともに、フィルタの阻止域の減衰量を大きくすることが可能となる。
【００３６】
更に、本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロックの開放面側の対向端面上に、誘電体ブロック側面のグランド電極に接続された導体パターンを被着させるとともに、導体パターンと共振器用スルーホールの内部導体との間に静電容量を可変し得るリアクタンス素子を接続させておくことにより、誘電体フィルタの中心周波数を可変させることができるとともに、必要とする通過帯域幅と阻止域幅を分割して使用することができるようになり、これによって誘電体フィルタの素子数を少なくして、全体構造の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第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２】図１の誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３】本発明の第２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４】本発明の第２の実施形態に係る誘電体フィルタの等価回路図である。
【図５】本発明の誘電体フィルタの共振器結合状態を説明するための図である。
【図６】従来の誘電体フィルタの共振器結合状態を説明するための図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る誘電体フィルタのフィルタ特性を示す線図である。
【図８】従来の誘電体フィルタのフィルタ特性を示す線図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の周波数可変誘電体フィルタのフィルタ特性と通常の誘電体フィルタのフィルタ特性とを示す線図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る誘電体フィルタの変形例を示す等価回路図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る誘電体フィルタの変形例を示す等価回路図である。
【図１２】従来の誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図１３】従来の誘電体フィルタの等価回路図である。
【符号の説明】
１・・・誘電体ブロック
２・・・共振器用スルーホール
３・・・グランド電極
４・・・内部導体
５・・・短絡面（一方の対向端面）
６・・・開放面（他方の対向端面）
７・・・シールド用スルーホール
８・・・シールドカバー
９・・・導体パターン
１０・・・入出力端子
Ｃ１・・・チューナブルコンデンサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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