JP2006352277A - 広帯域誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 比帯域が２０％を超えるような広帯域誘電体フィルタを提供する。
【解決手段】 入出力部の共振器を外部と直接結合するように設定し、内部の共振器間の結合も共振器同士が結合線路（カプラ）として動作させることにより無駄なく広い通過帯域を得る誘電体フィルタを得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＵＷＢ等広帯域を取り扱う誘電体帯域通過フィルタに関する。

従来、携帯電話やそれらの基地局等に使用されている高周波用帯域フィルタは通常該当する周波数の信号を通さない信号伝達回路上に共振器を設置して所望する周波数帯の信号を通過させる帯域通過フィルタを形成している。例えば該当する周波数に於いて信号を遮断する導波管中に当該周波数近くで共振する誘電体共振器を設置している。携帯電話等の移動端末に使用される超小型の誘電体フィルタにおいても複数の誘電体共振器をキャパシタ、又はインダクタを形成させた事によるそれだけでは信号を伝達しない結合線路上に配置して結合させ、入出力部においてもキャパシタ、インダクタ、或いは相互誘導によるインダクタを利用して外部と整合を得ている。

以上のような従来の共振器及びこれによりフィルタを形成する場合の共振器の結合方法には、次のような問題点があった。

従来の方式では帯域を広く設計しようとしても、その比帯域が３０％を超えるような帯域通過フィルタは外部との整合が取れない、共振器間の結合強度が得られない、無理矢理定数の大きな結合素子を適用しようとしても共振器と結合素子の整合が得られなくなる、等の限界があり、実際に広帯域のフィルタを得ることは不可能であった。

本発明の課題は、以上の点を鑑み、所望する周波数帯域で信号を伝達しない伝達回路を用いることなく、新しい構成により広帯域フィルタを得ることである。

上述した課題を解決するため、本発明は、入出力部の共振器を外部と直接結合するように設定し、内部の共振器間の結合も共振器同士が結合線路（カプラ）として動作させる。

上記構成によれば、従来実現し得なかった広帯域の誘電体通過フィルタを得ることができる。

即ち、図１に示したように、 フィルタの一方の入出力には１／４波長先端短絡共振器が直接接続されている。更にこの共振器に並んでもう一つの１／４波長先端短絡共振器が平行且つ逆向きに配置され結合している。該もう一つの１／４波長先端短絡共振器はもう一方の入出力に直接接続されている。共振器の特性そのもので外部と整合され、且つ共振器同士の結合が得られているので無駄なく広い通過帯域を得ることができる。

以上説明した本発明の広帯域誘電体フィルタは次のような効果がある。
（ａ）入出力部や共振器の段間部部に通過帯域となる周波数の電気信号を遮断する構成を持たないので効率よく広帯域のフィルタを形成することができる。
（ｂ）従来のフィルタではその比帯域が２０％を超えることは不可能であったのに対し、５０％以上の比帯域を持つものであっても容易に作ることができる。

以下、本発明を図の具体例を用いて詳細に説明する。

（第１の具体例）
図１に、本発明の誘電体共振器の第１の具体例斜視図を示す。

本例は比誘電率εr=４２で縦×横×厚さが１４×５×１mmなる誘電体基板の一方の主面を入出力端部分近傍を除きほぼ全面接地電極とし、他方の主面に２本の先端部分の導体を前記全面アース電極まで延ばした先端短絡となる幅０．２ｍｍのマイクロストリップラインを０．０８mmの間隔で向き合うように配置した。これらの共振器の他端はそのまま入出力部となる。図２に本具体例の電気特性を示す。

（第２の具体例）
図３に、本発明の誘電体フィルタの第２の具体例分解斜視図、図４に具体例斜視図を示す。
本具体例においては４枚の誘電体層を接地電極となる全面に形成された導体を介して積層し、また最低面、最上面にも全面接地電極を設け、それぞれの誘電体層中にストリップラインを設置することにより構成されている。

各誘電体層の大きさは縦×横×厚さが３０×８×０．５mmで、図中下から第１層はεr=７．７、第２層はεr=７５、第３層はεr=７５、第４層はεr=７．７である。第１層には入出力より延び、先端がスルーホールにて上下の導体層に接続されて長さ２７mm、幅０．０５mmの凡そ１GHｚにて１／４波長先端短絡共振器となる第１の線路が、該線路と並び０．０２mmの間隔をおいて先端開放となる同じ長さの第２の線路が設置してある。該第２の線路は入出力部の直ぐ隣で誘電体の側面で上方に延出され第２の誘電体層に入る。第２の誘電体層に入り、幅０．１８mm、長さ８．７mmの第３の線路を経由し、スルーホールにて上下の導体に接地される。該第３の線路の隣には０．０２mmの間隔をおいて同じく幅０．１８mm、長さ８．７mmの第４の線路が先端開放状態で併設されている。

第２の誘電体層は比誘電率が高いので長さ８．７mmで第１の誘電体層と同様の共振周波数が得られる。該第４の導体は誘電体の側面で上方に延出され、第３の誘電体層に入る。

本願のフィルタは第２の誘電体層と第３の誘電体層の間の導体層を中心に全くの面対称構造になっており、第３，第４の誘電体層中に合計４本の線路が形成され他方の入出力に連なる。

図５に本具体例の等価回路を、図６に電気特性を示す。

本発明は以上の具体例に限定されるものではない。
共振器や結合線路が得られる構成であればマイクロストリップライン、ストリップラインに拘る物ではない。基板を基本とする物ではなく誘電体ブロック中に共振器や結合線路を形成したものであっても構わない。更に従来のフィルタと同様に更に共振器や線路を追加して通過帯域の近傍に減衰極を設置して減衰特性を改善する事も可能である。

また何本の線路を組み合わせて何段のフィルタを作ろうともそれらは設計事項である。上に挙げた具体例においては先端短絡部は線路を全面接地電極まで延出したり、スルーホールにより接地電極に接続したが線路と同一面に接地電極を形成しても良い。

本願発明のフィルタの第１の具体例の斜視図を示す。 本願発明のフィルタの第１の具体例の電気特性を示す。 本願発明のフィルタの第２の具体例の分解斜視図を示す。 本願発明のフィルタの第２の具体例の斜視図を示す。 本願発明のフィルタの第２の具体例の等価回路を示す。 本願発明のフィルタの第２の具体例の電気特性を示す。

符号の説明

１ 接地電極
２ 入出力部電極
３ 第１の線路
４ 第２の線路
５ 第３の線路孔
６ 第４の線路
７ 第５の線路
８ 第６の線路
９ 第７の線路
１０ 第８の線路
１１ 第１の誘電体層
１２ 第２の誘電体層
１３ 第３の誘電体層
１４ 第４の誘電体層
１５ 側面接地電極

Claims (4)

1. 入力端及び／又は出力端に他端を接地する並列共振器となる伝送線を直接接続してなる比帯域２０％を越える広帯域誘電体フィルタ。
2. 更に入力端及び／又は出力端からフィルタ内部に向けて直列共振器となる結合線路が直接接続されている請求項１に記載の広帯域誘電体フィルタ。
3. 前記並列共振器及び直列共振器はストリップラインにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の広帯域誘電体フィルタ。
4. 前記並列共振器及び直列共振器はマイクロストリップラインにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の広帯域誘電体フィルタ。

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