(57)【要約】【課題】  誘電体フィルタの基本構造である誘電体ブロックの形状に変更を加えることなく、多様な帯域特性の実現を可能とする。【解決手段】  誘電体フィルタ１の非実装面２４には、共振孔３，３の各々と相対する位置に、開放端面２１から延出するように形成された帯状の第１絶縁領域７と、共振孔３，３の配列方向に沿って形成された帯状の第２絶縁領域８とによって外導体５から絶縁区画された調整パターン５２を設ける。この調整パターン５２により、共振孔３，３によって形成される共振器１０，１０間の容量結合を増大させることができ、その結果、誘電体ブロック２の形状を変更することなく、様々な帯域特性を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体形状に形成され、一端面から該一端面に相対する他端面まで貫通する平行かつ一列に形成された複数の共振孔を有する誘電体ブロックと、
前記誘電体ブロックの外周面のうち、前記共振孔が開口する一端面を開放端面、他端面を短絡端面として、前記開放端面を除く前記誘電体ブロックの外周面に形成された外導体と、
前記共振孔の各々の内壁面に形成され、前記短絡端面にて前記外導体と導通する内導体と、
を備え、前記開放端及び短絡端以外の外周面のうち、前記共振孔の配列方向に沿った一側面である実装面に、前記外導体から絶縁区画された入出力パッドを有する誘電体フィルタにおいて、
前記実装面に相対する他側面である非実装面には、前記共振孔の各々と相対する位置に前記開放端面から延出するように形成された帯状の第１絶縁領域と、前記共振孔の配列方向に沿って形成された帯状の第２絶縁領域とによって前記外導体から絶縁区画された調整パターンを有すること特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項２】
前記非実装面には、枠状に形成された絶縁領域によって前記外導体から絶縁区画された長方形の島状電極が設けられ、
前記枠状の絶縁領域のうち、前記開放端面側に位置する一辺を形成する領域を、前記第２絶縁領域とす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】
容量結合型であ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の移動通信機器に用いられる誘電体フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体材料からなるブロック（誘電体ブロック）に複数の貫通孔を設け、誘電体ブロックの外表面や、貫通孔内の表面（内表面）に導電層を形成することによって、貫通孔を共振器として動作させるように構成された、いわゆるモノブロック型の誘電体フィルタが知られている。
【０００３】
なお、この種の誘電体フィルタでは、共振器間の結合状態（容量結合または誘電結合）によって帯域特性が変化する。そして、その結合状態については、共振器（貫通孔）間の距離を変化させたり、貫通孔の間に結合調整用の孔を設けたりすることにより調整することができる。また、その他の手法として容量結合については、誘電体ブロックの外表面に形成された導電層の開放端側の一部を、貫通孔の配列方向に沿って帯状に除去したり、枠状に除去して島状電極を形成したり（例えば、特許文献１参照）することにより、誘電結合については誘電体ブロックの外表面に形成された導電層の短絡端側の一部を、貫通孔の配列方向に沿って帯状に除去したり（例えば、特許文献２参照）することにより、調整することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３６５６２号公報
【特許文献２】特開平８−８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、共振器間の距離を変化させるには、誘電体ブロックの基本構造から設計を変更する必要があり、大きな労力と時間が必要であるという問題があった。
また、結合調整用の孔の場合、容量結合を減少させる方向にしか調整することができず、この手法だけでは、調整の自由度が小さいという問題があった。
【０００６】
なお、容量結合は、共振器同士を近接配置することで増大させることが可能であるが、上述したように、誘電体ブロックの基本構造から設計を変更する必要があるだけでなく、この種の誘電体フィルタは、元々非常に小型であるため、共振器（貫通孔）同士を接近させるにしても、強度上の制約があり、大きな容量結合を実現することが困難であるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、誘電体フィルタの基本構造である誘電体ブロックの形状に変更を加えることなく、多様な帯域特性の実現を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明は、直方体形状に形成され、一端面から該一端面に相対する他端面まで貫通する平行かつ一列に形成された複数の共振孔を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの外周面のうち、共振孔が開口する一端面を開放端面、他端面を短絡端面として、開放端面を除く誘電体ブロックの外周面に形成された外導体と、共振孔の各々の内壁面に形成され、短絡端面にて外導体と導通する内導体とを備え、開放端及び短絡端以外の外周面のうち、共振孔の配列方向に沿った一側面である実装面に、外導体から絶縁区画された入出力パッドを有する誘電体フィルタを前提とする。
【０００９】
そして、本発明の誘電体フィルタは、入出力パッドが形成された実装面に相対する非実装面に、共振孔の各々と相対する位置に開放端面から延出するように形成された帯状の第１絶縁領域と、共振孔の配列方向に沿って形成された帯状の第２絶縁領域とによって外導体から絶縁区画された調整パターンを有すること特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明の誘電体フィルタによれば、共振孔によって形成される共振器間の容量結合を、調整パターンによって増大させることができるため、誘電体ブロックの形状を変更することなく、帯域特性についての設計自由度を高めることができる。
【００１１】
その結果、誘電体ブロックの製造に用いる成形用金型はもちろん、その他多くの製造設備や治具を、多種多様な帯域特性の誘電体フィルタにて共用できるため、大幅にコストを削減することができる。
【００１２】
なお、非実装面に、枠状に形成された絶縁領域によって外導体から絶縁区画された長方形の島状電極が設けられている場合、その枠状の絶縁領域のうち、開放端面側に位置する一辺を形成する領域を、第２絶縁領域として用いてもよい。
【００１３】
この場合、調整パターンと島状電極とによって、より多様な帯域特性を実現することができる。
特に、誘電体フィルタが、主として容量結合によって帯域特性が決まる容量結合型である場合には、調整パターンを形成することによって、広帯域な帯域特性を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の誘電体フィルタの全体構成を示す斜視図。
【図２】帯域測定の測定結果を従来例と対比して示した説明図。
【図３】第２実施形態の誘電体フィルタの全体構成を示す斜視図。
【図４】帯域測定の測定結果を従来例と対比して示した説明図。
【図５】第３実施形態の誘電体フィルタの全体構成を示す斜視図。
【図６】帯域測定の測定結果を従来例と対比して示した説明図。
【図７】第１実施形態の誘電体フィルタの等価回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜構成＞
図１は、第１実施形態の誘電体フィルタの全体構成を示す斜視図であり、（ａ）が信号を入出力するための入出力パッドが形成された実装面側から見た図、（ｂ）が実装面に相対する非実装面側から見た図である。
【００１６】
図１に示すように、誘電体フィルタ１は、酸化チタン系セラミック誘電体からなる直方体形状をした誘電体ブロック２を備える。この誘電体ブロック２には、一つの端面２１から該端面２１に相対する他端面２２（図では隠れている）に向けて貫通する２本の共振孔３，３が平行して設けられている。以下では、共振孔３，３か開口する誘電体ブロック２の端面２１を開放端面、端面２２を短絡端面ともいう。
【００１７】
また、共振孔３，３の開放端面２１側の開口部には、他の部分（開口部付近以外の部分）より孔径の大きい拡径部３１，３１が形成されている。更に、この拡径部３１，３１を含む共振孔３，３の内表面には、導電性の内導体４，４が形成されていると共に、誘電体ブロック２の開放端面２１を除く外表面には、略全体に渡って導電性の外導体５が形成されている。
【００１８】
つまり、内導体４，４と外導体５とは、開放端面２１側では電気的に絶縁され、短絡端面２２側では電気的に導通するように形成され、共振孔３，３のそれぞれが個別の共振器１０，１０（図７参照）として動作するように構成されている。
【００１９】
なお、共振孔３，３の全長、即ち、誘電体ブロック２の開放端面２１から短絡端面２２に至る長Ｌさは、共振孔３，３での共振周波数のλ／４に相当する共振長寸法にほぼ一致させて形成されている。
【００２０】
また、共振孔３，３の配置は、主として共振器１０，１０間の容量結合によって帯域特性が決まる容量結合型の誘電フィルタとなるよう、開放端面２１側にて充分に大きな容量結合が生じるような間隔に設定されている。
【００２１】
そして、誘電体ブロック２の開放端面２１および短絡端面２２以外の外周面のうち、共振孔３，３の配列方向に沿った面を有する二つの面のうちの一方を実装面２３、他方を非実装面２４として、実装面２３には、開放端面２１寄りに、コ字状の絶縁領域６，６により外導体５の一部を絶縁区画することで形成された入出力パッド５１，５１が設けられている。
【００２２】
この入出力パッド５１，５１は、それぞれ共振孔３，３の内導体４，４と相対する位置に設けられ、誘電体フィルタ１に対する信号の入出力に用いられる。つまり、誘電体フィルタ１は、この入出力パッド５１，５１を、プリント基板上の信号パターン等に電気的に接続した状態で使用される。
【００２３】
一方、非実装面２４には、共振孔３，３の各々と相対する位置に、開放端面２１から延出するように形成された帯状の第１絶縁領域７と、共振孔３，３の配列方向に沿って形成された帯状の第２絶縁領域８とによって外導体５から絶縁区画された調整パターン５２が設けられている。
【００２４】
なお、図中、斜線で示された部分が導体領域であり、白地で示された部分が誘電体ブロック２の表面が露出した絶縁領域である。
＜導体領域や絶縁領域の形成方法＞
次に、導体領域（内導体４，４、外導体５、入出力パッド５１，５２、調整パターン５２）や絶縁領域６，７，８，２１の形成方法について説明する。
【００２５】
導体領域は、銀ペースト等を用いたスクリーン印刷、または銅等による無電解メッキによって誘電体ブロック２の外表面や内表面に形成する。
そして、各絶縁領域は、スクリーン印刷や無電解メッキにて導体領域を形成する際に該当する部分をマスクすることで、導体領域と同時に形成してもよいし、誘電体ブロック２の全体に導体領域を形成した後、該当する部分だけ、切削工具やレーザ加工機等を用いて導体領域を除去することで事後的に形成してもよい。
【００２６】
＜等価回路＞
ここで図７は、誘電体フィルタ１の等価回路図である。
図７に示すように、誘電体フィルタ１において、各共振孔３，３は、容量Ｃａ、インダクタンスＬａからなる共振器１０，１０を形成し、共振器１０，１０の短絡端面２２側に位置する内導体４，４（以下「共振器１０，１０の短絡端」という）はいずれも接地（外導体５に接続）されている。
【００２７】
また、共振器１０，１０の開放端面２１側に位置する内導体４，４（以下「共振器１０，１０の開放端」という）と入出力パッド５１，５１とは、それぞれが容量結合（容量Ｃ１，Ｃ１）され、また、共振器１０，１０の開放端同士も、開放端面２１の絶縁領域を介して容量結合（容量Ｃ２）される。更に、共振器１０，１０の各開放端は、それぞれ調整パターン５２と容量結合（容量Ｃ３，Ｃ３）される。
【００２８】
つまり、共振器１０，１０間の容量結合は、調整パターン５２が存在することによって、調整パターン５２が存在しない場合より増大することがわかる。
＜効果＞
以上説明したように、誘電体フィルタ１には、非実装面２４の開放端面２１側に、第１絶縁領域７，７および第２絶縁領域８により外導体５から絶縁区画された調整パターン５２が設けられている。
【００２９】
このため、誘電体フィルタ１によれば、調整パターン５２を介して共振器１０，１０間の容量結合を増大させることができる。その結果、帯域特性についての設計の自由度を高めることができ、その結果、誘電体ブロック２の形状を変更することなく、様々な帯域特性を実現することができる。
【００３０】
また、誘電体フィルタ１によれば、誘電体ブロック２の製造に用いる成形用金型はもちろん、その他多くの製造設備や治具を、多種多様な帯域特性の誘電体フィルタ１にて共用できるため、誘電体フィルタ１の製造コストを大幅に削減することができる。
【００３１】
なお、第２絶縁領域８は、短絡端面２２寄りに形成すると、誘電結合（磁界結合）を強化する方向に作用するため、できるだけ開放端面２１寄りに形成することが望ましい。
＜測定結果＞
ここで図２は、調整パターン５２がない比較例の誘電体フィルタと、本実施形態の誘電体フィルタ１について、伝送特性（減衰特性）および反射特性を測定した結果を示す。
【００３２】
（ａ）が比較例（ｂ）が実施例である。また、図中グラフと共に示す斜視図は、非実装面の構成を示したものである。なお、実装面の構成はいずれも図１（ａ）に示した構成と同じである。
【００３３】
そして、測定方法は、ネットワークアナライザと測定治具をケーブル（入力側１本、出力側１本の計２本）でつなぎ、誘電体フィルタを測定治具にセットした状態で、入力側から一定レベルの信号を周波数掃引しながら入力した時に、出力側から得られる信号のレベルを測定した。
【００３４】
なお、比較例、実施例とも、誘電体ブロック２の高さＨ＝６．７ｍｍ、幅Ｗ＝３．８ｍｍ、厚さＤ＝２．０ｍｍ、共振孔の中心同士の間隔Ａ＝約１．８ｍｍ、共振孔の孔径Ｒ＝０．５ｍｍ、拡径部の孔径ＲＷ＝約１．２５ｍｍとし、導体領域は銀ペーストをスクリーン印刷することで形成した。
【００３５】
また、実施例では、第１絶縁領域７，７や第２絶縁領域８は、調整パターン５２の第１絶縁領域７に沿った辺Ｌ１＝約０．５ｍｍ、第２絶縁領域８に沿った辺Ｌ２＝約１．３ｍｍとなるように、外導体５を削ることで形成した。
【００３６】
図２に示すように、誘電体フィルタ１では、比較例と比べて、高周波側に帯域特性が広がっていることがわかる。
［第２実施形態］
次に第２実施形態いついて説明する。
【００３７】
＜構成＞
図３は、第２実施形態の誘電体フィルタ１ａの全体構成を示す斜視図であり、（ａ）が信号を入出力するための入出力パッドが形成された実装面側から見た図、（ｂ）が実装面に相対する非実装面側から見た図である。
【００３８】
なお、誘電体フィルタ１ａは、第１実施形態の誘電体フィルタ１とは一部の構成が異なるだけであるため、同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、構成の相違する部分を中心に説明する。
【００３９】
図３に示すように、誘電体フィルタ１ａは、共振孔３が３個設けられ、これらは１列に配列されている。
そして、実装面２３上の入出力パッド５１，５１は、３個の共振孔３，３，３のうち、両端に位置する二つの共振孔３，３と相対する位置に形成されている。
【００４０】
一方、非実装面２４には、共振孔３，３，３の各々と相対する位置に開放端面２１から延出するように形成された帯状の第１絶縁領域７，７，７と、共振孔３，３，３の配列方向に沿って形成された帯状の第２絶縁領域８とによって外導体５から絶縁区画された二つの調整パターン５２，５２が設けられている。また、本実施形態では、第２絶縁領域８は、両端に位置する第１絶縁領域７の形成位置より、共振孔３，３，３の配列方向に突出した部分を有するように形成されている。
【００４１】
＜効果＞
このように構成された誘電体フィルタ１ａによれば、第１実施形態の誘電体フィルタ１と同様の効果を得ることができる。また、また誘電体フィルタ１ａによれば、共振孔３（共振器１０）の数が誘電体フィルタ１より多い分だけ、より広い周波数帯域を実現することができる。
【００４２】
＜測定結果＞
ここで図４は、調整パターンがない比較例の誘電体フィルタと、本実施形態の誘電体フィルタ１ａについて、伝送特性（減衰特性）および反射特性を測定した結果を示す。
【００４３】
（ａ）が比較例（ｂ）が実施例である。また、図中グラフと共に示す斜視図は、非実装面の構成を示したものである。なお、実装面はいずれの場合も図３（ａ）の構成と同じである。
【００４４】
測定方法は、第１実施形態にて説明したものと同じである。
測定対象の寸法は、比較例、実施例とも、高さＨ＝５．５ｍｍ、幅Ｗ＝６．７ｍｍ、厚さＤ＝２．４ｍｍ、共振孔の中心同士の間隔Ａ＝約４．２ｍｍ、共振孔の孔径Ｒ＝０．６５ｍｍ、拡径部の孔径ＲＷ＝約１．５ｍｍである。
【００４５】
また、実施例では、第１絶縁領域７，７，７や第２絶縁領域８は、調整パターン５２の第１絶縁領域７に沿った辺Ｌ１＝約０．５ｍｍ、第２絶縁領域８に沿った辺Ｌ２＝が約５．６ｍｍとなるように形成した。
【００４６】
図４に示すように、誘電体フィルタ１ａでは、比較例と比べて、高周波側に帯域特性が広がっていると共に、全体的に周波数が高周波側にシフトしていることがわかる。
［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。
【００４７】
＜構成＞
図５は、第３実施形態の誘電体フィルタ１ｂの全体構成を示す斜視図であり、（ａ）が信号を入出力するための入出力パッドが形成された実装面側から見た図、（ｂ）が実装面に相対する非実装面側から見た図である。
【００４８】
なお、誘電体フィルタ１ｂは、第２実施形態の誘電体フィルタ１ａとは、非実装面２４に形成する絶縁領域の形状が異なるだけであるため、この構成の相違する部分を中心に説明する。
【００４９】
図５に示すように、誘電体フィルタ１ｂの非実装面２４には、開放端面２１寄りの位置に、枠状の絶縁領域９を形成することによって、外導体５とは絶縁区画された長方形の島状電極５３が設けられている。この島状電極５３は、共振孔３，３，３の配列方向に沿った幅が、全ての共振孔３，３，３と相対する大きさに形成されている。
【００５０】
また、非実装面２４には、共振孔３，３，３の各々と相対する位置に開放端面２１から延出し枠状の絶縁領域９に達する帯状の第１絶縁領域７，７，７が形成されており、これら第１絶縁領域７，７，７と枠状の絶縁領域９とによって外導体５から絶縁区画された二つの調整パターン５２，５２が設けられている。つまり、枠状の絶縁領域９のうち、開放端面２１側の辺を形成する部位が、第２実施形態における第２絶縁領域８に相当する構成を兼ねるように構成されている。
【００５１】
＜効果＞
このように構成された誘電体フィルタ１ｂによれば、第１及び第２実施形態の誘電体フィルタ１，１ａと同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また誘電体フィルタ１ｂによれば、調整パターン５２，５２が設けられているため、隣接する共振器１０，１０（共振孔３，３）同士の容量結合を増大させることができ、更に、島状電極５３が設けられているため、両端に位置する共振器１０，１０同士の容量結合も増大させることができ、その結果、より多様な帯域特性を実現することができる。
【００５３】
＜測定結果＞
ここで図６は、非実装面に、枠状の絶縁領域によって島状電極のみが形成された比較例の誘電体フィルタと、本実施形態の誘電体フィルタ１ｂについて、伝送特性（減衰特性）および反射特性を測定した結果を示す。
【００５４】
（ａ）が比較例（ｂ）が実施例である。また、図中グラフと共に示す斜視図は、非実装面の構成を示したものである。なお、実装面はいずれの場合も図５（ａ）の構成と同じである。
【００５５】
測定方法は、第１実施形態にて説明したものと同じである。
測定対象の寸法は、第２実施形態にて説明したものと同じである。
但し、枠状の絶縁領域９は、島状電極５３の長辺Ｌ３＝約４．１ｍｍ、短辺Ｌ４＝約０．５ｍｍとなるように、外導体５を削ることで形成した。
【００５６】
図６に示すように、誘電体フィルタ１ｂでは、比較例と比べて、高周波側に帯域特性が広がっていることがわかる。また、島状電極を有することにより、比較例ともども、低周波数側の遮断特性が急峻になっていることがわかる。
【００５７】
［他の実施形態］
以上本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記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、様々な態様にて実施することが可能である。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、共振孔３（共振器１０）を２または３個有する場合について説明したが、４個以上有するものに適用してもよい。
また、上記実施形態では、非実装面２４に第１絶縁領域７や第２絶縁領域８（枠状の絶縁領域９）で絶縁区画された調整パターン５２を設けること帯域特性を調整しているが、共振孔３，３の開放端面２１側に形成された拡径部３１の大きさや形状を調整する手法や、誘電体フィルタの帯域特性の調整に使用される周知の手法と組み合わせて用いてもよい。これにより、より多様な帯域特性を実現することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１，１ａ，１ｂ…誘電体フィルタ  ２…誘電体ブロック  ３…共振孔  ４…内導体  ５…外導体  ６…コ字状の絶縁領域  ７…第１絶縁領域  ８…第２絶縁領域  ９…枠状の絶縁領域  １０…共振器  ２１…開放端面  ２２…短絡端面  ２３…実装面  ２４…非実装面  ３１…拡径部  ５１…入出力パッド  ５２…調整パターン  ５３…島状電極
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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