(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の誘電体ブロックを有し、前記複数の誘電体ブロックの各々は、２つの誘電体共振器と前記２つの誘電体共振器を電気的に接続するメタライズ層とが形成された上面と、メタライズされた側面とを備え、
（ｂ）複数の第１の導体を有し、前記複数の第１の導体の各々は、前記誘電体ブロックの前記上面に形成され、前記上面に形成された前記２つの誘電体共振器を電気的に接続し、
（ｃ）入力端子及び出力端子間と、前記複数の第１の導体と電気的に接続される第２の導体とを有し、
（ｄ）前記第２の導体と一定の距離をおいて設けられる第３の導体とを有することを特徴とする有極型誘電体フィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の有極型誘電体フィルタにおいて、前記第１、第２及び第３の導体は導板であることを特徴とする有極型誘電体フィルタ。
【請求項３】
請求項１記載の有極型誘電体フィルタにおいて、前記第２の導体と前記第３の導体との距離を調整して結合インピーダンス及び共振器共振周波数を変化させることを特徴とする有極型誘電体フィルタ。
【請求項４】
請求項１記載の有極型誘電体フィルタにおいて、前記第１及び第２の導体は基板の裏面に、前記第３の導体は前記基板の上面に形成されることを特徴とする有極型誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路車間通信用５．８ＧＨｚ帯等の超高周波帯の通信機器に用いる有極型誘電体フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、８００ＭＨｚ帯においては、例えば、特開平４−２８６４０２号公報に示されている。
【０００３】
図４はかかる従来の誘電体フィルタの斜視図である。
【０００４】
この図において、７１は縦Ｗ、横Ｌ及び高さＨを有する、一体構造の直方体状の誘電体である。この誘電体７１の正面（前側面）８０、背面（後側面）８１、左側面８２、右側面８３及び底面８４は、例えばメッキにより導電性のメタライズパターンが形成され、更に、誘電体７１の上面（開放面）８５には、導電性の周波数調整用パターン７２−１〜７２−４が、穴７３−１〜７３−３を介存させて形成されている。
【０００５】
また、誘電体７１には周波数調整用パターン７２−１〜７２−４を貫通し、誘電体共振器として機能する中心導体（以下誘電体共振器という）７４−１〜７４−４が埋没して設けられ、更に、この誘電体共振器７４−１〜７４−４に外部回線７５−１〜７５−４が埋没して設けられている。
【０００６】
このような外部回線７５−１と７５−２は誘電体共振器７４−１と誘電体共振器７４−２との間を接続して、また外部回路７５−３と７５−４は誘電体共振器７４−３と誘電体共振器７４−４との間を接続して減衰極を形成する一部を構成している。
【０００７】
更に、入力ピン７６−１、出力ピン７６−２及びカップリングピン７７−１〜７７−２を取り囲む、半径Ｄ（＞ｄ）を有し、例えばガラスエポキシのような誘電体からなる円筒７８−１〜７８−４と入力ピン７６−１とカップリングピン７７−１との間、及び出力ピン７６−２とカップリングピン７７−２との間をそれぞれ電気的に接続する導電線７９−１と導電線７９−２とからなる。
【０００８】
穴７３−１〜７３−３の内部は、例えばメッキによる導電性のメタライズ層が形成されておらず、適当な径と深さによる、ただの丸い穴であり、この穴の径及び深さを変えて誘電体共振器間の結合量を調整するものである。なお、誘電体共振器用の穴と結合量調整の穴はほぼ平行に形成されている。
【０００９】
図５はその従来の誘電体フィルタの等価回路図である。なお、この等価回路において、入力ピン７６−１とカップリングピン７７−１との間を接続している導電線７９−１のインダクタンス及び出力ピン７６−２とカップリングピン７７−２との間を接続している導電線７９−２のインダクタンスは小さいので無視している。
【００１０】
この図において、並列共振回路（ｌ74-1，Ｃ74-1）、（ｌ74-2，Ｃ74-2）、（ｌ74-3，Ｃ74-3）及び（ｌ74-4，Ｃ74-4）は、各々誘電体共振器７４−１〜７４−４のインダクタンスと容量である。Ｃ71は入力ピン７６−１と誘電体共振器７４−１との間に存在する容量、Ｃ75は出力ピン７６−２と誘電体共振器７４−４との間に存在する容量、ｌ72は穴７３−１によってコントロールされる誘電体共振器７４−１と誘電体共振器７４−２間のインダクタンス、ｌ73は穴７３−２によってコントロールされる誘電体共振器７４−２と誘電体共振器７４−３間のインダクタンス、ｌ75は穴７３−３によってコントロールされる誘電体共振器７４−３と誘電体共振器７４−４間のインダクタンスである。
【００１１】
また、Ｃ77はカップリングピン７７−１と誘電体共振器７４−２との間の容量、Ｃ78はカップリングピン７７−２と誘電体共振器７４−３との間の容量である。この等価回路は通過帯域の高域側に減衰極周波数ｆt ∞が存在することを示しており、減衰極周波数ｆt ∞は、
１／２π√〔Ｃ77（ｌ74-1＋ｌ72）〕及び
１／２π√〔Ｃ73（ｌ74-4＋ｌ75）〕となる。
【００１２】
図６は図４に示す誘電体フィルタの減衰特性図であり、横軸に周波数（ＭＨｚ）、縦軸に減衰量（ｄＢ）を示している。
【００１３】
この図より通過帯域の高域側に減衰極周波数ｆt ∞が存在することがわかる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、サービス開始が計画されている路車間通信システム用機器の周波数帯域は、５．８ＧＨｚ帯域が使用される。この５．８ＧＨｚ帯フィルタは信号の通過帯域が、５．８ＧＨｚ＋１２．５ＭＨｚと狭い。更に挿入損失が１．０ｄＢ以下で、減衰帯域は５．８ＧＨｚ＋１４０ＭＨｚ以上の周波数で、減衰量は３０ｄＢ以上の減衰量確保の高性能特性が要求されている。
【００１５】
しかしながら、この路車間通信機器用５．８ＧＨｚ帯フィルタは現在、ＳＡＷフィルタの高性能化でも、１／４波長誘電体同軸共振器を用いた有極誘電体フィルタでも実現不可能である。
【００１６】
本発明は、上記問題点を除去し、誘電体ブロックに複数の誘電体共振器を埋没して、集中定数素子と誘電体共振器により、通過帯域の高域側減衰域に減衰極を有する、急峻な減衰特性を有する超高周波帯の有極型誘電体フィルタを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕有極型誘電体フィルタにおいて、複数の誘電体ブロックを有し、前記複数の誘電体ブロックの各々は、２つの誘電体共振器と前記２つの誘電体共振器を電気的に接続するメタライズ層とが形成された上面と、メタライズされた側面とを備え、複数の第１の導体を有し、前記複数の第１の導体の各々は、前記誘電体ブロックの前記上面に形成され、前記上面に形成された前記２つの誘電体共振器を電気的に接続し、入力端子及び出力端子間と、前記複数の第１の導体と電気的に接続される第２の導体とを有し、前記第２の導体と一定の距離をおいて設けられる第３の導体とを有するようにしたものである。
【００１８】
〔２〕上記〔１〕記載の有極型誘電体フィルタにおいて、前記第１、第２及び第３の導体は導板である。
【００１９】
〔３〕上記〔１〕記載の有極型誘電体フィルタにおいて、前記第２の導体と前記第３の導体との距離を調整して結合インピーダンス及び共振器共振周波数を変化させるようにしたものである。
【００２０】
〔４〕上記〔１〕記載の有極型誘電体フィルタにおいて、前記第１及び第２の導体は基板の裏面に、前記第３の導体は前記基板の上面に形成されるようにしたものである。
【００２１】
このように本発明は、従来のλ／４同軸共振器を用いた構成のフィルタに代わり、λ／２同軸共振器を用いた新回路構成のフィルタにより実現したものである。すなわち、１つの誘電体ブロックに２つ共振器を埋没し、この２つの共振器を１つの共振器として、共振器間の結合回路に近接した回路を接地面との間に設定し、共振器間結合量及び共振器周波数を適当な値に設定することにより、低挿入損失で急峻な特性を持つ５．８ＧＨｚ帯有極型誘電体フィルタを形成する。
【００２２】
したがって、本発明は、上記５．８ＧＨｚ帯において、低挿入損失、高減衰フィルタを得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例を示す有極型誘電体フィルタの斜視図、図２はその有極型誘電体フィルタの集中定数等価回路である。
【００２５】
図１に示すように、結合回路としての導板（第２の導体）４０１，４０２に近接した接地回路としての導板（接地導体）５００を設定し、この接地回路と結合回路間の間隔により、共振器間の結合インピーダンスと極周波数を変化させる。このことにより、挿入損失の低下した、急峻な特性を有する、５．８ＧＨｚ帯有極型誘電体フィルタを得ることが可能となる。
【００２６】
以下、その具体的な有極型誘電体フィルタの構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、この有極型誘電体フィルタは、各２個の共振器を持つ３個の直方体状の誘電体ブロック１００，２００，３００（誘電体ブロック組み立て体５５０）を備えている。その各誘電体ブロック１００，２００，３００は、正面（前正面）１０２，２０２，３０２、背面（後側面）１０３，２０３，３０３、左側面１０４，２０４，３０４、右側面１０５，２０５，３０５に斜線で示すような、例えば、メッキにより導電性のメタライズ層１００Ａ，２００Ａ，３００Ａを形成している。
【００２８】
なお、裏面は、ここでは、導電性のメタライズ層は形成しないで設計するが、裏面に導電性のメタライズ層を形成しても、本発明の有極型誘電体フィルタを得ることができることは言うまでもない。その意味で、上面のみを剥き出しにする場合と、上面と裏面ともに剥き出しにするがある。つまり、少なくとも上面のみを剥き出しにすることで足りる。
【００２９】
また、誘電体共振器として機能する中心導体（１１０−１〜１１０−２、２１０−１〜２１０−２、３１０−１〜３１０−２）を、各誘電体ブロック１００，２００，３００に埋没して設けている。この誘電体ブロック１００，２００，３００の２つの誘電体共振器１１０−１，１１０−２，２１０−１，２１０−２，３１０−１，３１０−２は、上面１０６，２０６，３０６において、１つの共振器として動作するように、導電性のメタライズ層１２０，２２０，３２０で接続されている。
【００３０】
また、各誘電体ブロック１００，２００，３００と、入力端子１及び出力端子とは、第１の導体としての導板、導体基板等で接続されている。
【００３１】
この実施例では、各誘電体ブロック１００，２００，３００が各導板１３０，２３０，３３０（第１の導体）を介して、各誘電体共振器間の結合用導板４０１，４０２（第２の導体）により接続され、また、入力端子と共振器間接続用導板が導板４００（第３の導体）により、出力端子と共振器間接続用導板が導板４０３（第４の導体）により、それぞれ接続されている。
【００３２】
また、接地面から入力端子１及び各導板４００，４０１，４０２，４０３に近接して、出力端子２から接地面に接続された導板５００（接地導体）が設定されている。
【００３３】
そこで、外部回路３と誘電体共振器１１０−１，１１０−２との間は、導板４００及び誘電体共振器１１０−１，１１０−２と合成して減衰極を形成する導板１３０で形成されている。誘電体共振器１１０−１，１１０−２と誘電体共振器２１０−１，２１０−２の間は、導板４０１及び誘電体共振器２１０−１，２１０−２と合成して減衰極を形成する導板２３０で形成されている。外部回路４と誘電体３１０−１，３１０−２との間は、導板４０３及び誘電体共振器と合成して減衰極を形成する導板３３０で形成されている。
【００３４】
また、この実施例では、５．８ＧＨｚ帯において急峻な特性を得るため、各導板に近接する導板（接地導体）５００を具備している。この導板５００と導板４００，４０１，４０２，４０３との間隔を調整することにより、主に通過帯域の損失特性を改善することができる。
【００３５】
誘電体ブロック１００，２００，３００と第１の導板１３０，２３０，３３０により減衰極を形成し、急峻な周波数特性を実現している。
【００３６】
ここで、図１と図２の集中定数等価回路の関係について説明する。
【００３７】
図２において、各誘電体共振器の集中定数等価回路は（Ｌ11，Ｃ11）〜（Ｌ32，Ｃ32）、減衰極形成用導板１３０，２３０，３３０はＬＰ1 ，ＬＰ2 ，ＬＰ3 、共振結合用導板４０１，４０２はＬＫ12，ＬＫ23、急峻な特性を得るための各導板に近接する導板５００の容量部をＣＤ1 ，ＣＤ2 ，ＣＤ3 、インダクタ部をＬＤ1 ，ＬＤ2 で示す。
【００３８】
図３は本発明の有極型誘電体フィルタの特性図であり、縦軸に減衰量（ｄＢ）、横軸に周波数（ＭＨｚ）を示している。
【００３９】
この図に示すように、大きさ（６×１２）ｍｍ誘電体ブロックを２個用いて、中心周波数Ｆ0 ＝５３２０ＭＨｚ、Ｆ0 の損失＝２．４ｄＢ、３ｄＢ周波数が５３７４ＭＨｚ、２０ｄＢ減衰周波数が５５００ＭＨｚの急峻な減衰特性を持つ有極型誘電体フィルタが得られた。
【００４０】
なお、有極型誘電体フィルタの各部の寸法を示すと、例えば、以下のようである。導板１３０，２３０，３３０の幅は０．５ｍｍ、長さは２ｍｍ、導板４００，４０１，４０２，４０３の幅は２ｍｍ、４０１，４０２のピッチは１２ｍｍ、４００と４０３の長さは６ｍｍ、導板５００の幅及び長さは導板４００，４０１，４０２，４０３と略同様である。
【００４１】
そこで、導板４００，４０１，４０２，４０３と導板５００の間隔５１０（誘電率ε：空気中）を０．１ｍｍから２ｍｍに調整して、図３に示すような所望の減衰特性を得るようにしている。
【００４２】
なお、図３において、本発明の有極型誘電体フィルタの減衰量（−）（Ａ）は、△４では５３２８ＭＨｚで、−２．４９２２ｄＢ、▽１では５３７４ＭＨｚで、−３．０１９９ｄＢ、△３では５５００ＭＨｚで、−２５．１５１ｄＢ、△２では５６９４ＭＨｚで、−２４．５９９ｄＢである。また、本発明の有極型誘電体フィルタの入力インピーダンスＳ11（Ｂ）は、△４では５３２８ＭＨｚで、−１２．２８５２ｄＢ、▽１では５３７４ＭＨｚで、−１２．８３７ｄＢ、△３では５５００ＭＨｚで、−３．０１４６ｄＢ、△２では５６９４ＭＨｚで、−４．１８７７ｄＢである。
【００４３】
図７は本発明の他の実施例を示す有極型誘電体フィルタの斜視図である。なお、図１の実施例と同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４４】
この図に示すように、この実施例では、導板４００，４０１，４０２，４０３を基板（例えば、ガラスエポキシ基板、ＢＴレジン板）６００の裏面に形成し、その基板６００の上面にはアースストリップライン６０１を形成し、そのアースストリップライン６０１の面積（例えば、幅ｄ）を調整することにより、容量を調整し、図３に示すような所望の減衰特性を得るようにしている。
【００４５】
このように、従来のλ／４同軸共振器を用いた構成のフィルタに代わり、λ／２同軸共振器を用いた新回路構成のフィルタを構成したものである。
【００４６】
すなわち、１つの誘電体ブロックに２つの共振器を埋没し、この２つの共振器を１つの共振器として、共振器間の結合回路に近接した回路を接地面との間に設定し、共振器間結合量及び共振器周波数を適当な値に設定することにより、低挿入損失で急峻な特性を持つ、５．８ＧＨｚ帯有極型誘電体フィルタを形成する。
【００４７】
したがって、５．８ＧＨｚ帯において、低挿入損失、高減衰フィルタを得ることができる。
【００４８】
すなわち、本発明によれば、１つの誘電体ブロック内に複数の共振器を埋没し、集中定数素子と誘電体共振器を用いて、この集中定数素子により各共振器間の結合量及び共振器に並列挿入される容量を調整することにより、従来にない超高周波帯において急峻な特性を得ることができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５１】
（Ａ）請求項１〜２記載の発明によれば、低挿入損失で急峻な特性を持つ、５．８ＧＨｚ帯有極型誘電体フィルタを得ることができる。
【００５２】
（Ｂ）請求項３記載の発明によれば、１つの誘電体ブロック内に複数の共振器を埋没し、集中定数素子と誘電体共振器を用いて、この集中定数素子により、各共振器間の結合量及び共振器に並列挿入される容量を調整することにより、従来にない超高周波帯において急峻な特性を得ることができる。
【００５３】
（Ｃ）請求項４記載の発明によれば、基板面上に導体を形成するようにしたので、安定な特性を得ることができる。また、各共振器間の結合量及び共振器に並列挿入される容量を調整することにより、従来にない超高周波帯において急峻な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す有極型誘電体フィルタの斜視図である。
【図２】  本発明の実施例を示す有極型誘電体フィルタの集中定数等価回路である。
【図３】  本発明の有極型誘電体フィルタの特性図である。
【図４】  従来の誘電体フィルタの斜視図である。
【図５】  従来の誘電体フィルタの等価回路図である。
【図６】  従来の誘電体フィルタの減衰特性図である。
【図７】  本発明の他の実施例を示す有極型誘電体フィルタの斜視図である。
【符号の説明】
１    入力端子
２    出力端子
３，４    外部回路
１００，２００，３００    直方体状の誘電体ブロック
１００Ａ，２００Ａ，３００Ａ    メタライズ層
１０２，２０２，３０２    正面（前正面）
１０３，２０３，３０３    背面（後側面）
１０４，２０４，３０４    左側面
１０５，２０５，３０５    右側面
１０６，２０６，３０６    上面
１１０−１，１１０−２，２１０−１，２１０−２，３１０−１，３１０−２    誘電体共振器（中心導体）
１２０，２２０，３２０    導電性のメタライズ層
１３０，２３０，３３０    導板（第１の導体）
４００    導板（第３の導体）
４０１，４０２    導板（第２の導体）
４０３    導板（第４の導体）
５００    導板（接地導体）
５１０    導板の間隔
５５０（１００，２００，３００）    誘電体ブロック組み立て体
【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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