(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第一面および第二面と、互いに対向する第三面および第四面と、互いに対向する第五面および第六面と、を有する略直方体状であり、前記第一面と前記第二面との間を貫通する複数の内導体形成孔が設けられていて、前記第三面で実装基板に実装される誘電体ブロックと、
前記誘電体ブロックの外面に形成されていて、前記第三面で接地される外導体と、
前記複数の内導体形成孔の内面に形成されていて、前記第一面に開放端を備えている複数の内導体と、
前記外導体から分離され、前記複数の内導体のいずれかに容量結合する入出力電極であって、前記第三面で前記外導体を間に挟んで形成されている第一および第二の入出力電極と、
前記第一の入出力電極と前記第二の入出力電極とのそれぞれを囲んで形成されていて、前記第三面と前記第一面とに亘って形成されている、電極非形成領域と、
前記第一面で、前記開放端同士が隣接する領域を迂回するとともに、前記電極非形成領域と前記開放端との間の領域を通過するように延設されていて、前記第一の入出力電極と前記第二の入出力電極とに挟まれる位置の外導体と前記第四面ないし前記第六面のいずれかの前記外導体とに接続されている帯状電極と、を備える誘電体フィルタ。
【請求項２】
各内導体の開放端に、互いに相互容量を生じる結合電極を備える請求項１に記載の誘電体フィルタ。
【請求項３】
前記帯状電極は、前記第五面と前記第六面とを経由して前記第四面の外導体に接続されるように形成されている、請求項１または２に記載の誘電体フィルタ。
【請求項４】
前記帯状電極は、前記第一面を平面視して、前記第三面および前記第四面に対して直交する前記第一面の中心線を中心に線対称な形状で形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の誘電体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘電体ブロックの外面に外導体を形成し、内導体形成孔に内導体を形成し、外面の一部に内導体と容量結合する入出力端子を形成した誘電体フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直方体形状の誘電体ブロックに、ＴＥＭモードの複数の１／４波長共振器を構成した誘電体フィルタが普及している。この誘電体フィルタは外導体と内導体と入出力電極とを備える。外導体および入出力電極はブロックの外面に設けられる。内導体はブロック内部の内導体形成孔に設けられる。内導体は一端が開放され他端が外導体で短絡される。これにより１／４波長共振器が構成される。入出力電極は、ブロックの実装面から側面にかけて、ブロックの開放面側に寄せて形成される。外導体は、実装基板等の接地電極に、実装面で接続される。
【０００３】
ブロックの開放面を殆ど電極非形成部とした誘電体フィルタでは、共振器間の容量性結合を強めるため、開放面に結合電極が設けられることがある（例えば、特許文献１参照。）。結合電極は、ブロックの開放面に内導体と導通して設けられ、複数の結合電極を互いに対向させて相互容量を生じる。この相互容量が共振器間に付与されることで、共振器間の結合が容量性にバイアスされる。
【０００４】
また、内導体形成孔の周囲のみを電極非形成部とした誘電体フィルタでは、共振器間の誘導性結合を調整するため、調整用電極を設けることがある（例えば、特許文献２参照。）。調整用電極は、ブロックの開放面に内導体と導通して設けられ、電極非形成部の外側の外導体に対向させて自己容量を生じる。この自己容量が共振器間に付与されることで、共振器間の結合が誘導性にバイアスされ、自己容量の調整により、誘導性結合の程度が調整される。
【特許文献１】特開２０００−１７４５０２号公報
【特許文献２】特開平７−２８３６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
開放面の殆どを電極非形成部とした誘電体フィルタでは、外導体に流れるアース電流の経路が長くなり易く、天面側の外導体が高周波的にアース電位から浮いてしまうことがあった。この場合、このフィルタでは、所望の減衰量の減衰極が得られないことがあった。この対策として、開放面にカバーをつけて天面側の外導体を接地電極に短絡させることがあった。この場合、カバーを取り付けることによる工程数の増加や、実装面積の増大などの問題があった。
【０００６】
内導体形成孔の周囲のみを電極非形成部とした誘電体フィルタでは、各共振器の自己容量が強く、共振器間の相互容量を高めることが困難であった。この場合、共振器間の結合を容量性にバイアス付けることが難しかった。
【０００７】
本発明の目的は、各共振器の自己容量を抑制した状態で、カバーを用いずに天面側の外導体の、アース電位からの高周波的な浮き上がりを抑制でき、共振器間の結合を容量性にバイアス付けることが容易な誘電体フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の誘電体フィルタは、誘電体ブロックと、複数の内導体と、第一および第二の入出力電極と、電極非形成領域と、帯状電極と、を備えている。誘電体ブロックは、略直方体状であり、それぞれ互いに対向する第一面および第二面と、第三面および第四面と、第五面および第六面とを有している。誘電体ブロックは、第一面と第二面との間を貫通する複数の内導体形成孔が設けられている。誘電体ブロックは、第三面で実装基板に実装される。外導体は、誘電体ブロックの外面に形成されている。外導体は、第三面で接地される。複数の内導体は、複数の内導体形成孔の内面に形成されている。複数の内導体は、それぞれ第一面に開放端を備えている。第一および第二の入出力電極は、前記外導体から分離され、前記複数の内導体のいずれかに容量結合する。第一および第二の入出力電極は、第三面で外導体を間に挟んで形成されている。電極非形成領域は、第一の入出力電極と第二の入出力電極とのそれぞれを囲んで形成されていて、第三面と第一面とに亘って形成されている。帯状電極は、第一面で、開放端同士が隣接する領域を迂回するとともに、電極非形成領域と開放端との間の領域を通過するように延設されている。そして、帯状電極は、第一の入出力電極と第二の入出力電極とに挟まれる位置の外導体と第四面ないし第六面のいずれかの外導体とに接続されている。
【０００９】
帯状電極は、誘電体ブロックの正面における開放端同士が隣接する領域を迂回し、誘電体ブロックの天面の外導体と誘電体ブロックの実装面の外導体との間のアース電流の経路を短縮する。
【００１０】
誘電体ブロックの天面の外導体から、誘電体ブロックの底面の外導体までのアース電流の経路が短縮化されるので、カバーを用いなくても、天面側の外導体のアース電位からの高周波的な浮き上がりが抑制される。帯状電極は、誘電体ブロックの正面における複数の開放端が隣接する領域を迂回するので、各共振器の開放端の間を帯状電極が経由する場合よりも各共振器の自己容量が抑制される。したがって、共振器間の結合を容量性にバイアス付けることが容易になる。
【００１１】
誘電体フィルタは、各内導体の開放端に、互いに相互容量を生じる結合電極を備えると好適である。
【００１２】
帯状電極は、前記第五面と前記第六面とを経由して前記第四面の外導体に接続されるように形成されていると好適である。
【００１３】
帯状電極は、前記第一面を平面視して、前記第三面および前記第四面に対して直交する前記第一面の中心線を中心に線対称な形状で形成されていると好適である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の誘電体フィルタによれば、帯状電極を設けるので、各共振器の自己容量を抑制したまま、カバーを用いずに天面側の外導体のアース電位からの高周波的な浮き上がりを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】誘電体フィルタの外観図である。
【図２】同誘電体フィルタのフィルタ特性を示すグラフである。
【図３】誘電体フィルタの他の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…誘電体ブロック
２…外導体
３…入出力電極
４…帯状電極
５…結合電極
１１…内導体形成孔
１２…内導体
５１…電極延長部
６１…電極非形成部
１００，２００，３００…誘電体フィルタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
誘電体フィルタの構成例を図に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、誘電体フィルタ１００の外面図であり、同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は開放面図である。誘電体フィルタ１００は、図中の左手前面が開放面であり特許請求の範囲に記載の第一面に相当する。図中の上面が実装面であり特許請求の範囲に記載の第三面に相当する。誘電体フィルタ１００の開放面に対向する背面が短絡面であり特許請求の範囲に記載の第二面に相当する。実装面に対向する下面が天面であり特許請求の範囲に記載の第四面に相当する。残りの２側面が特許請求の範囲に記載の第五面および第六面に相当する。
【００１９】
誘電体フィルタ１００は、誘電体ブロック１に設けた３段の１／４波長共振器で構成される。誘電体ブロック１は、開放面の長手寸法が約５ｍｍ、開放面の短手寸法が約２．５ｍｍ、開放面と短絡面との間の奥行寸法が約４ｍｍの略直方体形状である。誘電体ブロック１は、比誘電率が２０の誘電体材料により組成されている。なお、上記した共振器の数や波長、誘電体ブロックの素材や構造については、上記以外のものを採用しても良い。
【００２０】
誘電体ブロック１の内部には、正面から背面にかけて貫通する内導体形成孔１１Ａ〜１１Ｃを設けている。内導体形成孔１１Ａ〜１１Ｃは、互いに平行であり、それぞれ直径が約１ｍｍのストレート構造である。なお、内導体形成孔１１Ａ〜１１Ｃを、誘電体ブロック１の内部で孔径が段階的に変化するステップ構造としてよく、誘電体ブロック１の内部で軸心がずれる異軸構造としてもよい。内導体形成孔１１Ａ〜１１Ｃの内面には、内導体１２Ａ〜１２Ｃをそれぞれ形成している。
【００２１】
誘電体ブロック１の外面には、外導体２と入出力電極３Ａ，３Ｂと帯状電極４と結合電極５Ａ〜５Ｃとを形成している。
【００２２】
外導体２は、誘電体ブロック１の正面を除く外面に、入出力電極３Ａ，３Ｂ周囲の一部領域を除いて形成している。図示しない誘電体ブロック１の天面および背面は、外導体２で面全体が覆われている。外導体２は、誘電体ブロック１の背面で、内導体１２Ａ〜１２Ｃと導通する。
【００２３】
入出力電極３Ａは、誘電体ブロック１の実装面から図中右手前側の側面にかけて形成している。入出力電極３Ｂは、誘電体ブロック１の実装面から図示しない左手奥側の側面にかけて形成している。入出力電極３Ａ，３Ｂは、それぞれ外導体２との間に所定の間隙を隔てて外導体２から分離している。また、入出力電極３Ａ，３Ｂは開放面との境界から所定の間隔を隔てて配置している。入出力電極３Ａ、３Ｂは、内導体形成孔１１Ａ〜１１Ｃの配列方向での両端部に位置する内導体形成孔１１Ａ，１１Ｃにそれぞれ近接し、入出力電極３Ａは内導体１２Ａの開放端付近に容量結合する。入出力電極３Ｂは、内導体１２Ｃの開放端付近に容量結合する。
【００２４】
誘電体ブロック１の開放面には、結合電極５Ａ〜５Ｃを形成している。結合電極５Ａ〜５Ｃは、それぞれ内導体１２Ａ〜１２Ｃに導通し、他の電極との間に所定の間隙を隔て、他の電極から分離している。結合電極５Ａと結合電極５Ｂとは、互いに近接して対向し、結合電極５Ａと結合電極５Ｂとの間に相互容量が生じる。また、結合電極５Ｂと結合電極５Ｃとも、互いに近接して対向し、結合電極５Ｂと結合電極５Ｃとの間に相互容量が生じる。これらの相互容量により、内導体１２Ａ〜１２Ｃそれぞれの構成する共振器の組は、容量性結合する。また、結合電極５Ａおよび結合電極５Ｃには、結合電極５Ｂ側に延びる電極延長部５１Ａ，５１Ｂを設けている。電極延長部５１Ａ，５１Ｂは、それぞれ誘電体ブロック１の天面側に設けていて、それぞれと結合電極５Ｂとの間の相互容量を強めている。
【００２５】
誘電体ブロック１の開放面と両側面とには、帯状電極４を設けている。帯状電極４は開放面帯状電極４１Ａと側面帯状電極４１Ｂとを含んで構成される。なお、図示しない左手奥側の側面には、側面帯状電極４１Ｂと相似する形状の側面帯状電極４１Ｃ（不図示）を設けている。
【００２６】
開放面帯状電極４１Ａは、幅が概ね０．２ｍｍであり、開放面内で環状に形成している。開放面帯状電極４１Ａの環内には、結合電極５Ａ〜５Ｃおよび内導体形成孔１１Ａ〜１１Ｃが内包される。開放面帯状電極４１Ａは、結合電極５Ａ〜５Ｃとの間に所定の間隙を隔てて結合電極５Ａ〜５Ｃから分離している。開放面帯状電極４１Ａの天面側の縁は、誘電体ブロック１の開放面と天面との境界で、図示しない天面側の外導体２に導通している。開放面帯状電極４１Ａの実装面側の縁は、誘電体ブロック１の開放面と実装面との境界で、実装面側の外導体２に導通している。開放面帯状電極４１Ａの図中右側の縁は、誘電体ブロック１の開放面と図中右手前側の側面との境界で、側面帯状電極４１Ｂに導通している。開放面帯状電極４１Ａの図中左側の縁は、誘電体ブロック１の開放面と図示しない左手奥側の側面との境界で、側面帯状電極４１Ｃに導通している。開放面帯状電極４１Ａは、部分的に実装面側から離して配置し、実装面と開放面帯状電極４１Ａとの間に電極非形成部６１Ａ，６１Ｂを設けている。この電極非形成部６１Ａ，６１Ｂにより、実装用の導電性接着剤などが漏れても、入出力電極と開放面帯状電極４１Ａとが短絡しにくくなる。
【００２７】
側面帯状電極４１Ｂは、幅が概ね０．２ｍｍである。この側面帯状電極４１Ｂは、帯状電極４の電極幅を拡張するために形成していて、帯状電極４の電極幅が拡張することで、天面側の外導体がアース電位に落ちやすくなる。帯状電極４の一部を、側面を経由させることにより、開放面における帯状電極４の形成面積を低減できる。したがって、結合電極５Ａ〜５Ｃの形状設計の自由度がます。なお、ここでは開放面と側面との交わる角を覆うように帯状電極４の一部を設けているが、帯状電極４を側面に回り込ませるようにしてもよい。
【００２８】
このように、帯状電極４は入出力電極３Ａ，３Ｂと、内導体１２Ａ，１２Ｃの開放端に設けた結合電極５Ａ，５Ｃとの間を経由する。この構成により、誘電体ブロック１の天面側の外導体２は、帯状電極４を介して実装面側の外導体２に導通する。帯状電極４により、天面側の外導体２から実装面側の外導体２までのアース電流の経路長が短縮化される。これにより、誘電体フィルタ１００の実装時には、天面側の外導体２がアース電位から高周波的に浮き上がることが無くなる。
【００２９】
誘電体ブロック１の天面側の外導体２の電位は、アース電位から高周波的に若干浮き上がるが、仮に帯状電極４を設けない場合には電流経路が入出力電極３Ａ，３Ｂを迂回するので、天面側の外導体の電位がアース電位から大きく浮き上がってしまう。一方、帯状電極４を設ける本発明の場合は、帯状電極４により電流経路が短縮化するので、天面側の外導体の電位の上記アース電位からの浮き上がりが抑制できる。
【００３０】
なお、ここでは、帯状電極４を開放面において、線対称な形状にしている。これにより、帯状電極４に流れるアース電流を対称にでき、天面側の外導体２を、よりアース電位に落とし込みやすくなる。
【００３１】
次に、誘電体フィルタ１００のフィルタ特性について説明する。図２は、シミュレーションによる誘電体フィルタの通過特性Ｓ２１を示す図である。図中の実線が帯状電極４を備える本構成例を示し、図中の破線が帯状電極を設けない比較対象例を示す。
【００３２】
ここで示す誘電体フィルタそれぞれはＴＥＭモードを利用した、周波数２９００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚにかけて信号を通過させるＢＰＦ（バンドパスフィルタ）である。
【００３３】
本構成例では、開放面帯状電極４１Ａと結合電極５Ａ〜５Ｃとの間には自己容量が生じる。また、結合電極５Ａ〜５Ｃにより共振器間に強い相互容量が生じる。この相互容量は、自己容量による誘導性結合へのバイアス付けを打ち消し、隣接する共振器間を容量性結合させる。この誘電体フィルタでは２組の共振器間が容量性結合し、帯域の低域側に急峻にたち下がる２つの減衰極を有する帯域特性が得られる。
【００３４】
比較対象例でも同様に２組の共振器間が容量性結合するが、シミュレーションでは明瞭な減衰極を得られることができなかった。これは、比較対象例では帯状電極が存在しないため、天面側の外導体がアース電位から浮き上がってしまったためと考察される。
【００３５】
以上のシミュレーション結果からもわかるように、本構成では、隣接する共振器間を容量性結合させながら、帯状電極により天面側の外導体をアース電位に落とし込むことができる。これにより、所望の帯域幅を確保しながら、急峻な帯域外減衰量を確保し、急峻な減衰特性の通過帯域特性を得ることができる。
【００３６】
次に、誘電体フィルタの他の構成例を説明する。
【００３７】
図３は、誘電体フィルタの構成例を示す図である。なお、上述の誘電体フィルタ１００と同一の構成については、同一の符号を付している。
【００３８】
同図（Ａ）に示す誘電体フィルタ２００は、入出力電極２０３Ａ，２０３Ｂの位置と、帯状電極２０４の形状とが、上述の誘電体フィルタ１００と相違する。
【００３９】
入出力電極２０３Ａ，２０３Ｂは外導体２との間に所定の間隙を隔てて外導体２から分離している。また、入出力電極２０３Ａ，２０３Ｂは開放面との境界から間隔を隔てずに配置している。
【００４０】
帯状電極２０４は、誘電体ブロック１の開放面にのみ設けている。帯状電極２０４の図中右側の縁は、誘電体ブロック１の開放面と図中右側の側面との境界から間隔を隔てて配置している。帯状電極２０４の図中左側の縁も、誘電体ブロック１の開放面と図中左側の側面との境界から間隔を隔てて配置している。このように配置することで、入出力電極２０３Ａ，２０３Ｂは開放面との境界から間隔を隔てずに配置していても、実装用の導電性接着剤などが、入出力電極２０３Ａ，２０３Ｂと帯状電極２０４とを短絡しにくい。
【００４１】
同図（Ｂ）に示す誘電体フィルタ３００は、入出力電極３０３Ａ，３０３Ｂの形状と、帯状電極３０４の形状とが、上述の誘電体フィルタ２００と相違する。
【００４２】
入出力電極３０３Ａ，３０３Ｂは実装面にのみ設けている。
【００４３】
帯状電極３０４は、図中右側の縁は、誘電体ブロック１の開放面と図中右側の側面との境界から間隔を隔てずに配置している。帯状電極２０４の図中左側の縁も、誘電体ブロック１の開放面と図中左側の側面との境界から間隔を隔てずに配置している。このように配置しても好適である。
【００４４】
最後に、上述の構成例の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の構成例ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
0004905466.tif 000002
【図２】
0004905466.tif 000003
【図３】
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