JP3123348B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

誘電体フィルタ

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JP3123348B2
JP3123348B2 JP06146673A JP14667394A JP3123348B2 JP 3123348 B2 JP3123348 B2 JP 3123348B2 JP 06146673 A JP06146673 A JP 06146673A JP 14667394 A JP14667394 A JP 14667394A JP 3123348 B2 JP3123348 B2 JP 3123348B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車電話、
携帯電話等の移動通信機器に使用される誘電体フィルタ
に関する。
【0002】
【従来の技術】誘電体ブロックを用いた従来の誘電体フ
ィルタには、例えば、図5に示すような構造のものがあ
る。以下の図において、点塗り潰し部は、誘電体ブロッ
クの素地の見える部分(導体非形成部)を示す。
【0003】この誘電体フィルタは、図5に示すよう
に、誘電体ブロック1の対向する一対の端面1a,1b
を貫通して、その内面に内導体3が形成された共振器孔
2、2が形成され、誘電体ブロック1の外面には外導体
4が形成され、該外導体4の所定箇所に一対の入出力電
極7、7が形成されている。
【0004】この誘電体フィルタは、各共振器孔2、2
毎に形成される2段の共振器からなり、各共振器間は、
開放側端面側に形成された内導体非形成部に発生するス
トレー容量によりいわゆるコムライン結合され、入出力
電極7とこれに対応する内導体3との間に発生する外部
結合容量Ceにより外部結合を得ている。
【0005】そして、この誘電体フィルタを例えば2個
用いてアンテナ共用器を構成する場合、両フィルタの共
通入出力端となるアンテナ端とフィルタ間には相手側フ
ィルタの通過帯域での反射位相が開放(オープン)とな
るように、位相を調整するための分波回路が挿入され
る。この分波回路としては、容量素子、インダクタンス
素子等の集中定数素子、またはケーブル、ストリップラ
イン等の分布定数線路が用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
誘電体フィルタを用いてアンテナ共用器等を構成する場
合は、誘電体フィルタに付加して、コンデンサ、コイ
ル、ストリップライン等の位相調整用の部品を必要と
し、しかもそれらを基板に組み付けてはんだ付けする、
あるいは基板に形成する等の作業が必要となる。したが
って、小形化が困難であり、部品コスト、製造コストが
高くなるという問題があった。
【0007】すなわち、従来の誘電体フィルタでは、入
出力部での外部結合の度合いが決まると、その位相も決
まってしまい、外部結合及び位相を独立して設定するこ
とができず、所望の外部結合及び位相を同時に得ること
は困難であり、他のフィルタまたは外部回路との接続に
位相が関係する場合は、位相を調整するための別の部品
を付加する必要があった。
【0008】そこで、本発明の目的は、以上のような従
来の誘電体フィルタが持つ問題点を解消し、位相調整の
ための部品を付加することなく、入出力部での位相を所
望の値に設定することができ、よって、部品点数を削減
し、安価で、かつ小形化のできる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】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、対向する一対の端面とこの
一対の端面の間をつなぐ4つの側面を有する略直方体形
状の誘電体ブロックを備え、この誘電体ブロックの前記
一対の端面を貫通して、内面に内導体を形成した共振器
孔及び入出力段にあたる共振器孔の隣に内面に内導体を
形成した励振孔を設け、該励振孔と前記入出力段にあた
る共振器孔との電磁界結合により外部結合を得るように
した誘電体フィルタであって、所望の外部結合及び位相
が得られるように、前記誘電体ブロックの前記端面に平
行な断面における前記励振孔の形成位置、断面形状、断
面の大きさのいずれかを前記入出力段にあたる共振器孔
の形成位置、断面形状、断面の大きさと異なるように
定したことを特徴とするものである。
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、誘電体ブロックの一方端面、または該端面
及び側面に跨がって、前記励振孔の内導体と導通し外導
体と分離する入出力電極を形成したことを特徴とするも
のである。
【0011】
【作用】請求項1に係る発明においては、励振孔とこの
隣の共振器孔との電磁界結合によりフィルタの外部結合
を得ることができ、励振孔の形成位置、形状、大きさを
変えることにより、所望の外部結合及び位相を設定する
ことができる。
【0012】請求項2に係る発明においては、上記作用
に加え、励振孔の内導体に導通する入出力電極により外
部回路と接続できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。図において、従来例と同一または相当す
る部分、同一機能のものについては同一符号を付す。
【0014】本発明の第1実施例である誘電体フィルタ
の構造を図1に示す。図1は開放側端面側からみた誘電
体フィルタの外観斜視図である。
【0015】この実施例の誘電体フィルタは、図1に示
すように、略直方体形状の誘電体ブロック1の対向する
一対の端面1a,1bを貫通して、その内面にそれぞれ
内導体3が形成された2個の共振器孔2、2及び一対の
励振孔5、5が形成され、誘電体ブロック1の外面の略
全面には外導体4が形成されている。励振孔5、5は共
振器孔2、2のそれぞれの外側に形成され、短絡側端面
1b及び一側面1c(図において上面)に跨がって、励
振孔5、5の内導体3と導通し外導体4と分離する一対
の入出力電極7、7が形成されている。つまり、励振孔
5、5の内導体3、3は短絡側端面1bでは外導体4と
分離され、開放側端面1aでは外導体4と導通してい
る。また、各共振器孔2、2の内導体3、3は、開放側
端面1aではその近傍に内導体非形成部が設けられ、外
導体4と分離(開放)され、短絡側端面1bでは外導体
4と導通(短絡)している。
【0016】この誘電体フィルタは、励振孔5とこれに
隣り合う共振器孔2とは電磁界結合され、この電磁界結
合により誘電体フィルタの入出力部の外部結合を得るよ
うに構成されており、入出力電極7、7は、単に外部回
路との接続のために形成されたものである。
【0017】そして、励振孔の形成位置、形状、内寸
(大きさ)を変えることにより、所望の外部結合及び位
相を設定することができる。すなわち、外部結合を一定
とした状態で、その位相を変えることができる。
【0018】以下に、励振孔の形成位置、形状等と外部
結合及び位相の関係を実験結果に基づいて説明する。
【0019】図2(a)〜(d)は誘電体フィルタの励
振孔形成部近傍の概略断面図であり、励振孔5の形成位
置、形状等を変えて、励振孔5の内導体と外導体間に形
成される励振孔5の自己容量C11及び励振孔5と共振器
孔2の内導体間に形成される相互容量C12を設定する方
法を示す図である。
【0020】図2(a)においては、励振孔5を上下の
いずれかの側(図において下側)によせて形成すること
により、自己容量C11を増やし相互容量C12を減らすよ
うにしており、図2(b)及び(c)においては、励振
孔5の形状を略楕円形状としその形成方向を変えること
により、自己容量C11及び相互容量C12をより多様に設
定できるようにしており、図2(d)においては、励振
孔5の内径を大きくすることで、自己容量C11及び相互
容量C12をともに増やすようにしている。このように、
励振孔の形成位置、形状、大きさ等を変えることによ
り、自己容量C11、相互容量C12を変化させることがで
きる。
【0021】これらの容量C11、C12と外部結合の関
係、及び位相の関係を図3に示す。図3は、例えば、中
心周波数を836.5MHzとし、相手側フィルタの通
過帯域となる869〜894MHz間の反射位相を測定
した結果の一例を示すものである。図3において、外部
結合をある値に一定とした場合の励振孔の自己容量C11
と相互容量C12の関係を△印で示し、この時の自己容量
11と869MHz、894MHzでの反射位相の関係
を○、●印で示す。
【0022】図3に示すように、励振孔の形成位置、形
状等を変えて自己容量C11と相互容量C12を変えること
により外部結合を一定とすることができ、かつ反射位相
を大きく変化させることができる。つまり、自己容量C
11と相互容量C12を共に小さくすることにより、外部結
合を一定としたままで、反射位相をより小さくする、す
なわち反射位相をオープンに近づけることができる。
【0023】このため、この誘電体フィルタを用いてア
ンテナ共用器を構成する場合、アンテナ端に対応する一
方の励振孔の形成位置、形状、大きさ等を変えて、相手
側フィルタの通過帯域での反射位相をオープンとするこ
とができるので、位相調整のための容量素子、インダク
タンス素子、またはストリップライン等の別部品を付加
することなくアンテナ共用器を容易に構成することがで
きる。つまり、この誘電体フィルタを2個、あるいはこ
の誘電体フィルタと図5に示す従来例の誘電体フィルタ
を用い、一方の入出力電極を直接接続するだけで、アン
テナ共用器を構成することができる。
【0024】なお、アンテナ共用器に応用する場合に限
らず、外部回路との接続において、その入出力部の位相
を変える必要のある場合にも同様に位相調整のための別
の部品を付加することなく、外部回路との適正なマッチ
ングを得ることができる。
【0025】また、励振孔の形状は、任意の形状とすれ
ばよく、楕円、長方形、三角形等の断面形状であっても
よい。また、上記実施例では、2段の共振器からなる誘
電体フィルタにて説明したが、1段もしくは3段以上の
共振器からなる誘電体フィルタでもよい。
【0026】次に、本発明の第2実施例に係るアンテナ
共用器の構造を図4に示す。図4は開放側端面側からみ
たアンテナ共用器の外観斜視図である。
【0027】この実施例に係るアンテナ共用器は、図4
に示すように、誘電体ブロック1の一対の端面1a,1
bを貫通して、5個の共振器孔2a〜2eが形成され、
共振器孔2a,2eの外側、及び共振器孔2b,2cの
間には励振孔5a,5b,5cが形成され、各共振器孔
2a〜2e、各励振孔5a,5b,5cの内面にはそれ
ぞれ内導体3が形成されている。誘電体ブロック1の外
面の略全面には外導体4が形成されている。短絡側端面
1b及び一側面1cに跨がって、各励振孔5a,5b,
5cの内導体3と導通し、外導体4と分離する3個の入
出力電極7a,7b,7cが形成されている。つまり、
各励振孔5a,5b,5cの内導体3は開放側端面1a
では外導体4と導通し、短絡側端面1bでは外導体4と
分離している。各共振器孔2a〜2e内の内導体3は開
放側端面1a側では内導体非形成部により外導体4と分
離され、短絡側端面1bでは外導体4と導通している。
【0028】このアンテナ共用器は、共振器孔2a,2
bに対応する2つの共振器からなる送信フィルタ(また
は受信フィルタ)と、共振器孔2c,2d,2eに対応
する3つの共振器からなる受信フィルタ(または送信フ
ィルタ)とで構成されている。励振孔5a,5cと共振
器孔2a,2e、励振孔5bとこれに隣り合う共振器孔
2b,2cはそれぞれ電磁界結合され、この電磁界結合
により外部結合を得ている。共振器孔2b,2cの間の
入出力電極7bは送信フィルタ及び受信フィルタの入出
力を共用するアンテナ電極である。
【0029】そして、このアンテナ共用器では、両フィ
ルタの入出力を共用する励振孔5bの形成位置等を変え
ることにより、所望の外部結合を得るとともに、反射位
相を相手側フィルタの通過帯域でオープンとなるように
設定している。
【0030】このように、位相調整用の別部品を付加す
ることなく、励振孔の形成位置、形状等を変えることに
より、両フィルタのアンテナ端での位相を変えることが
できるので、1つの誘電体ブロックに2つの誘電体フィ
ルタを一体に形成して高性能なアンテナ共用器を構成す
ることができ、アンテナ共用器の小形化、低コストを図
ることができる。
【0031】なお、上記各実施例では、短絡側端面に入
出力電極を形成したもので説明したがこれに限るもので
はなく、開放側端面に入出力電極を形成したものでもよ
く、入出力電極の形状等も特に限定するものではない。
また、入出力電極を形成せずに、金属端子等を用いて外
部回路に接続するようにしてもよい。
【0032】また、各共振器間の結合は内導体非形成部
に形成されるストレー容量による必要はなく、結合孔等
の他の結合手段を用いてもよく、開放側端面側における
各共振器孔の内導体と外導体との分離も、実施例に限る
ものではない。
【0033】要するに、本発明は、誘電体フィルタの入
出力部に、その内部に導体が形成された励振孔を設け、
この励振孔の形成位置、形状、大きさを変えることによ
り所望の外部結合を得るとともに、所望の入出力部の位
相を得ることを特徴とするものであり、励振孔以外の他
の構成については、特に限定するものではない。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る誘電
体フィルタによれば、誘電体フィルタの入出力部に励振
孔を設け、この励振孔の形成位置、形状、大きさを適宜
設定することにより、所望の外部結合及び位相を得るこ
とができる。すなわち、本発明の誘電体フィルタを用い
れば、コンデンサ、コイル、ストリップライン等の位相
調整用部品を付加することなく、他の誘電体フィルタを
直接接続してアンテナ共用器等を構成することができる
ので、部品点数を削減することができ、よって、小形化
できるとともに、部品コスト、製造コストを大幅に低減
することができる。また、1つの誘電体ブロックに複数
の誘電体フィルタを一体に形成して容易にアンテナ共用
器を構成できるので、さらに小形化、低コスト化を実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る誘電体フィルタの外
観斜視図である。
【図2】(a)〜(d)は本発明の誘電体フィルタの励
振孔形成部近傍の概略断面図である。
【図3】本発明の誘電体フィルタの励振孔の自己容量と
相互容量の関係、及び自己容量と反射位相の関係を示す
図である。
【図4】本発明の第2実施例に係るアンテナ共用器の外
観斜視図である。
【図5】従来の誘電体フィルタの外観斜視図である。
【符号の説明】
1 誘電体ブロック 2、2a〜2e 共振器孔 3 内導体 4 外導体 5、5a〜5c 励振孔 7、7a〜7c 入出力電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−343903(JP,A) 特開 平5−335808(JP,A) 特開 昭63−109601(JP,A) 実開 平5−23603(JP,U) 米国特許5023579(US,A) 米国特許5262742(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 1/205 H01P 5/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対の端面とこの一対の端面の
    間をつなぐ4つの側面を有する略直方体形状の誘電体ブ
    ロックを備え、この誘電体ブロックの前記一対の端面を
    貫通して、内面に内導体を形成した共振器孔及び入出力
    段にあたる共振器孔の隣に内面に内導体を形成した励振
    孔を設け、該励振孔と前記入出力段にあたる共振器孔と
    の電磁界結合により外部結合を得るようにした誘電体フ
    ィルタであって、 所望の外部結合及び位相が得られるように、前記誘電体
    ブロックの前記端面に平行な断面における前記励振孔の
    形成位置、断面形状、断面の大きさのいずれかを前記入
    出力段にあたる共振器孔の形成位置、断面形状、断面の
    大きさと異なるように 設定したことを特徴とする誘電体
    フィルタ。
  2. 【請求項2】 前記誘電体ブロックの一方端面、または
    該端面及び側面に跨って、前記励振孔の内導体と導通し
    外導体と分離する入出力電極を形成したことを特徴とす
    る請求項1に記載の誘電体フィルタ。
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JP3498649B2 (ja) * 1998-11-13 2004-02-16 株式会社村田製作所 誘電体フィルタ、デュプレクサおよび通信装置
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