JP3809817B2 - 誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘電体ブロックと導電性カバーを備えた誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、内面に内導体を形成した共振器用孔を、互いに平行に配列し、外面に外導体を形成してなる誘電体フィルタがマイクロ波帯用のフィルタとして用いられている。
【0003】
このような誘電体フィルタにおいては、誘電体ブロックの開放面から外部への電磁波の不要輻射または外部との不要結合の問題を解消するために、誘電体ブロックの開放面を覆うように導電性カバーが設けられている(例えば特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−167902号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の導電性カバーを設けた誘電体フィルタにおいては、その導電性カバーが、平面状金属板を1ヵ所で単に略直角に折り曲げ加工しただけのものであった。そのため、誘電体フィルタの製造中に、または完成した誘電体フィルタを電子機器の回路基板へ実装する際に、さらにその実装工程の後に、何らかの外力を受けて、導電性カバーが変形するおそれがあった。もし導電性カバーの折り曲げ角度が鋭角になるように変形すると、誘電体ブロックの開放面とそれに対向する導電性カバーの面との間隔が変化して、フィルタとしての電気的特性が変化してしまう。また導電性カバーの折り曲げ角度が鈍角になって、誘電体ブロックの開放面とそれに対向する導電性カバーとの間隔が広がると、一般に電磁界シールドの効果が低くなってしまう。
【0006】
また、従来の導電性カバーを設けた誘電体フィルタにおいては、誘電体ブロックの開放面に形成した結合用電極で共振器間の結合、または所定の共振器と外部との結合が行われる。その際、隣接する共振器間で結合が生じ易いので、結合させたくない共振器同士は、その間隔を広げる必要がある。このことが、誘電体フィルタの小型化を阻む一因となっていた。
【0007】
そこで、この発明の目的は、導電性カバーの変形を抑えるとともに、導電性カバーを取りつけた状態で所定の共振器間の不要結合を防止した誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の誘電体フィルタは、略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、該誘電体ブロックの第1面からそれに対向する第2面にかけてのびる、それぞれの内面に内導体を形成した共振器用孔を、互いに平行に配列するとともに、誘電体ブロックの第1面を開放面として誘電体ブロックの外面に外導体を形成してなる誘電体フィルタ本体と、誘電体ブロックの開放面を覆う導電性カバーとから構成するが、その導電性カバーは、共振器用孔ののびる方向と該共振器用孔の配列方向に共に平行な、誘電体ブロックの外導体に接する面と、当該面から折り曲げ部で折り曲げられた、前記開放面に平行な面とを有し、折り曲げ部の所定個所に内側へ突出する非開口の変形部を備えるとともに、該変形部は前記開放面に接する形状をなし、該変形部が前記複数の共振器用孔のうち所定の隣接する2つの共振器用孔の間で、誘電体ブロックの開放面に接していることを特徴としている。
【0009】
この折り曲げ部で内側へ突出する変形部を所定箇所に備えたことにより、導電性カバーの折り曲げ部の強度が向上するとともに、隣接する2つの共振器の開放部間に導電性カバーの変形部を介在させることにより、その2つの共振器間の不要結合が抑えられる。
【0011】
また、この発明の誘電体デュプレクサは上記構成の誘電体フィルタにおいて、複数の共振器用孔によって単一の誘電体ブロックに送信フィルタと受信フィルタを構成するとともに、送信フィルタと受信フィルタの間に導電性カバーの変形部を配置したことを特徴としている。この構造により送信フィルタと受信フィルタ間の不要結合を防止することができる。
【0012】
また、この発明の通信装置は、上記構成の誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを備えて送受信信号の処理を行うことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図1・図2を参照して説明する。
図1の(A)は誘電体フィルタの分解斜視図、(B)はその下面図である。誘電体ブロック1は略直方体形状をなし、その第1面S1からそれに対向する第2面S2にかけて5つの共振器用孔2a〜2eを互いに平行に配列している。これらの共振器用孔2a〜2eの内面には内導体3をそれぞれ形成している。誘電体ブロック1の外面(六面)のうち開放面S1を除く他の五面には外導体6を形成している。共振器用孔2a〜2eの内面に形成した内導体は誘電体ブロックの第2面S2で外導体と導通している。すなわち、この第2面S2を短絡面としている。誘電体ブロック1の第1面S1は開放面であり、この面に共振器用孔2a〜2eの内面の内導体に導通する結合用電極4a〜4eを形成している。また外部結合用電極5a,5bをこの開放面S1から図における下面にかけて形成している。
【0014】
外部結合用電極5aは結合用電極4a,4bとの間にそれぞれ生じる容量によって、共振器用孔2a,2bによる2つの共振器との間でそれぞれ容量性結合する。同様に外部結合用電極5bは結合用電極4eとの間に生じる容量によって、共振器用孔2eによる共振器との間で容量性結合する。また、共振器用孔2b,2c,2d,2eによる4つの共振器は、結合用電極4b−4c間、4c−4d間、4d−4e間に生じる容量によって、それぞれ隣接する共振器間が容量性結合する。
【0015】
これら5つの共振器のうち共振器用孔2aによる共振器は、外部結合用電極5aと接地との間に接続された1段の共振器によるトラップフィルタとして作用する。また、共振器用孔2b〜2eによる4つの共振器は、隣接する共振器間がそれぞれ容量性結合した4段の共振器から成るバンドパスフィルタとして作用する。
【0016】
さて、図1において11で示す部材が導電性カバーであり、平板状の金属板を所定箇所で略直角に折り曲げ加工し、さらにその折り曲げ部の所定箇所に内側へ突出する変形部12a,12bを形成している。これらの変形部12a,12bは導電性カバー11の外側から見れば凹みであり、誘電体ブロック内側から見れば突出部である。この導電性カバー11を誘電体ブロック1の開放面S1に対して所定間隔をもって対向させるように、誘電体ブロック1の側面(図における上面)に取りつける。
【0017】
図2は誘電体ブロック1に導電性カバー11を取りつけた状態での断面図である。(A)は変形部12a部分を通る面での断面図、(B)は変形部12bを通る面での断面図である。但し、導電性カバー11部分のみ断面として表している。ここで導電性カバー11の変形部12aが誘電体ブロック1の開放面S1に当接した状態で導電性カバー11を誘電体ブロック1に取りつけている。したがって、誘電体ブロックの開放面S1とそれに対向する導電性カバー11の面との間隔Gは変形部12a,12bの深さ(誘電体ブロック側への突出量)によって定まる。
【0018】
このように変形部12a,12bを導電性カバー11の折り曲げ部に設けたことにより、導電性カバー11の折り曲げ部分の強度(剛性)が高まる。その結果、誘電体フィルタの製造中に、または完成した誘電体フィルタを電子機器の回路基板へ実装する際に、さらにその実装工程の後に、導電性カバー11の変形を防止することができる。その結果、電磁界シールド機能を確保しつつフィルタとしての電気的特性の安定性を保つことができる。
【0019】
また、導電性カバー11に設けた2つの変形部のうち12aは断面が矩形であり、誘電体ブロック1の開放面S1のCaで示す箇所(図1(A))に接する。このことにより共振器用孔2a,2bによる2つの共振器間の結合(結合用電極2a,2b間の容量による容量性結合)を抑制するように作用する。一方、断面が直角三角形状の変形部12bは、Cbで示す誘電体ブロック1の稜線部の一部に接するだけであるので、共振器用孔2d,2eによる2つの共振器間の結合を妨げない。このことにより上記トラップ共振器とバンドパスフィルタの初段または終段の共振器との不要な結合が無くなり、トラップフィルタとバンドパスフィルタの本来の特性をそれぞれ発現させることができる。
【0020】
次に、第2の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を図3および図4を参照して説明する。
図3の(A)は誘電体デュプレクサの分解斜視図、(B)はその下面図である。誘電体ブロック1は全体に略直方体形状を成し、第1面S1からそれに対向する第2面S2にかけて延びる7つの共振器用孔2a〜2gを設けている。これらの共振器用孔2a〜2gの内面には内導体をそれぞれ形成している。誘電体ブロック1の外面(六面)のうち開放面S1を除く他の五面には外導体6を形成している。共振器用孔2a〜2gの内面に形成した内導体は誘電体ブロック1の第2面S2で外導体と導通していている。すなわち、この第2面S2を短絡面としている。誘電体ブロック1の第1面S1は開放面であり、この面に共振器用孔2a〜2gの内面の内導体に導通する結合用電極4a〜4gを形成している。また外部結合用電極5a,5b,5cをこの開放面S1から図における下面にかけて形成している。
【0021】
外部結合用電極5aは結合用電極4a,4bとの間に生じる容量によって、共振器用孔2a,2bによる2つの共振器との間でそれぞれ容量性結合する。また、外部結合用電極5cは結合用電極4f,4gとの間に生じる容量によって、共振器用孔2f,2gによる共振器との間でそれぞれ容量性結合する。同様に、外部結合用電極5bは結合用電極4d,4eとの間に生じる容量によって、共振器用孔2d,2eによる共振器との間でそれぞれ容量性結合する。また、共振器用孔2b,2c,2dによる3つの共振器は、結合用電極4b−4c間、4c−4d間に生じる容量によって、それぞれ隣接する共振器間が容量性結合する。同様に、共振器用孔2e,2fによる2つの共振器は、結合用電極4e−4f間に生じる容量によって容量性結合する。
【0022】
これら7つの共振器のうち共振器用孔2aによる共振器は、外部結合用電極5aと接地との間に接続された1段の共振器によるトラップフィルタとして作用する。同様に、共振器用孔2gによる共振器は、外部結合用電極5cと接地との間に接続された1段の共振器によるトラップフィルタとして作用する。また、共振器用孔2b〜2dによる3つの共振器は、隣接する共振器間がそれぞれ容量性結合した3段の共振器から成るバンドパスフィルタとして作用する。同様に、共振器用孔2e,2fによる2つの共振器は、共振器間が容量性結合した2段の共振器から成るバンドパスフィルタとして作用する。
【0023】
ここで、外部結合用電極5aは受信信号出力端子(RX)、5cは送信信号入力端子(TX)として用い、5bはアンテナ端子(ANT)として用いる。したがって、共振器用孔2b,2c,2dによるバンドパスフィルタは受信帯域を通過させる受信フィルタとして作用する。共振器用孔2aによるトラップフィルタは、送信帯域を減衰させる。また、共振器用孔2e,2fによるバンドパスフィルタは送信帯域を通過させる送信フィルタとして作用する。共振器用孔2gによるトラップフィルタは受信信号周波数帯域を減衰させるトラップ共振器として作用する。
【0024】
導電性カバー11に設けた変形部12a,12b,12cは誘電体ブロック1の開放面S1のCa,Cb,Ccで示す位置に当接する。したがって変形部12aは共振器用孔2a,2bによる2つの共振器間の不要結合を阻止し、変形部12bは共振器用孔2d,2eによる2つの共振器間の不要結合を阻止し、変形部12cは共振器用孔2f,2gによる2つの共振器間の不要結合を阻止する。このようにしてバンドパスフィルタとトラップフィルタ間の不要結合を阻止するとともに送信フィルタと受信フィルタ間の不要結合も阻止する。
【0025】
なお、図3に示した例では、導電性カバー11にすべて断面矩形状の変形部12a,12b,12cを設けたが、図4に示すように、これらは必要に応じて断面三角形状としてもよい。
【0026】
また、図1に示した例では共振器用孔2a〜2eのすべてを内径一定のストレート孔としたが、開放端側と短絡端側とで内径を異ならせた所謂ステップ孔としてもよい。または、ストレート孔とステップ孔を組み合わせてもよい。
【0027】
次に、第3の実施形態に係る通信装置の構成を図5を参照して説明する。図5においてANTは送受信アンテナ、DPXはデュプレクサ、BPFa,BPFbはそれぞれ帯域通過フィルタ、AMPa,AMPbはそれぞれ増幅回路、MIXa,MIXbはそれぞれミキサ、OSCはオシレータ、SYNは周波数シンセサイザである。
【0028】
MIXaは送信中間周波信号IFと、SYNから出力された信号とを混合し、BPFaはMIXaからの混合出力信号のうち送信周波数帯域のみを通過させ、AMPaはこれを電力増幅してDPXを介しANTより送信する。AMPbはDPXから取り出した受信信号を増幅する。BPFbはAMPbから出力される受信信号のうち受信周波数帯域のみを通過させる。MIXbは、SYNから出力された周波数信号と受信信号とをミキシングして受信中間周波信号IFを出力する。
【0029】
図5に示したデュプレクサDPX部分には、図3に示した構造のデュプレクサを用いる。また帯域通過フィルタBPFa,BPFb,BPFcには図1および図2に示した構造の誘電体フィルタを用いる。。
このように、小型で信頼性の高いフィルタやデュプレクサを用いることにより、高周波回路特性に優れた小型の通信装置を得る。
【0030】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体ブロックの開放面を覆う導電性カバーは、折り曲げ部の所定個所に内側へ突出する変形部を備えたことにより、導電性カバーの折り曲げ部の強度が向上するとともに、隣接する2つの共振器の開放部間に導電性カバーの変形部を介在させることにより、その2つの共振器間の不要結合が抑えられる。
【0031】
また、この発明によれば、前記変形部が誘電体ブロックの開放面に接する形状を成し、変形部が複数の共振器用孔のうち所定の隣接する2つの共振器用孔の間で誘電体ブロックの開放面に接するように構成することにより、隣接する2つの共振器間の不要結合が、開放部間を導電性カバーの変形部で確実に抑えられる。
【0032】
また、この発明によれば、複数の共振器用孔によって単一の誘電体ブロックに送信フィルタと受信フィルタを構成した誘電体デュプレクサにおいて、送信フィルタと受信フィルタの間に導電性カバーの変形部を配置したことにより、送信フィルタと受信フィルタ間の不要結合が防止でき、その分、送信フィルタ部と受信フィルタ部を近接配置して全体に小型化できる。
【0033】
また、この発明によれば、小型で高信頼性の誘電体フィルタまたは誘電体デュプレクサを備えたことにより、小型で通信性能に優れた通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る誘電体フィルタの分解斜視図および下面図
【図2】同誘電体フィルタの主要部の断面図
【図3】第2の実施形態に係る誘電体デュプレクサの分解斜視図および下面図
【図4】別の形状を備えた導電性カバーの斜視図
【図5】第3の実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1−誘電体ブロック
2−共振器孔
3−内導体
4−結合用電極
5−外部結合用電極
6−外導体
11−導電性カバー
12−変形部
C−当接部
S1−第1面(開放面)
S2−第2面
Claims (4)
- 略直方体形状の誘電体ブロックの内部に、該誘電体ブロックの第1面からそれに対向する第2面にかけてのびる、それぞれの内面に内導体を形成した共振器用孔を、互いに平行に配列するとともに、前記誘電体ブロックの第1面を開放面として誘電体ブロックの外面に外導体を形成してなる誘電体フィルタ本体と、前記誘電体ブロックの開放面を覆う導電性カバーとからなる誘電体フィルタにおいて、
前記導電性カバーは、前記共振器用孔ののびる方向に平行で且つ該共振器用孔の配列方向に平行な、前記誘電体ブロックの外導体に接する面と、当該面から折り曲げ部で折り曲げられた、前記開放面に平行な面とを有し、前記折り曲げ部の所定個所に内側へ突出する非開口の変形部を備えるとともに、該変形部は前記開放面に接する形状をなし、該変形部が前記複数の共振器用孔のうち所定の隣接する2つの共振器用孔の間で、前記誘電体ブロックの開放面に接していることを特徴とする誘電体フィルタ。 - 前記変形部の、前記誘電体ブロックの外導体に接する面と前記開放面に平行な面とに対して共に垂直な面での断面形状が矩形である請求項1に記載の誘電体フィルタ。
- 請求項1または2に記載の誘電体フィルタにおいて、複数の共振器用孔によって単一の誘電体ブロックに送信フィルタと受信フィルタを構成するとともに、送信フィルタと受信フィルタの間に前記変形部を配置したことを特徴とする誘電体デュプレクサ。
- 請求項1もしくは2に記載の誘電体フィルタまたは請求項3に記載の誘電体デュプレクサを備えた通信装置。
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