JP4105017B2 - 導波管型誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はGHz帯といった高周波領域で使用する導波管型誘電体フィルタに係るもので、所望の減衰極を得ることのできる導波管型誘電体フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
米国特許第５９２６０７９号
【特許文献２】
特開平６−１７７６０７号公報
【０００３】
誘電体導波管共振器を複数結合させることにより、さまざまな形態の導波管型誘電体フィルタを実現することができる。図10はそのような導波管型誘電体フィルタを示すもので、誘電体ブロック21に3個の共振器22Ａ、22Ｂ、22Ｃを構成し、共振器間にはアイリスを形成して結合を調整している。入出力端の共振器22Ａ、22Ｃの底面から端面に向かって伸びる導体ストリップを入力電極25、出力電極26としている。入出力電極の両側およびそれらに接する端面の一部のみ誘電体が露出しており、その他の全面は導体膜で覆われている。なお、この例では、両端の共振器の外側に入出力電極が底面に形成された長さの短い誘電体部分が形成されている。
【０００４】
上記の誘電体をプリント基板等の配線基板などの平面回路に実装できる。この実装構造については発明者らが特願平2001−216919号等で提案している。しかし、これまでの導波管型誘電体フィルタの構造では、フィルタとして必要となる減衰極を任意の帯域に発生させることができなかった。フィルタとしての選択特性を上げるためには、通過帯域の高域側あるいは低域側または双方に減衰極を得ることが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一体構造の導波管型誘電体フィルタにおいて任意の減衰極を得る構造を提供するもので、有極型の導波管型誘電体フィルタを簡単で生産性の高い構造で実現するものである。また、波管型誘電体フィルタをプリント基板などの配線基板に形成された平面回路に実装した際に、フィルタの入出力端子と基板の信号線の不連続を極力減少させて、入出力部での電磁界の反射や放射によって引き起こされる損失を低減させるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、共振器を付加することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、複数の誘電体導波管が誘電体ブロックに一体に構成されてなる導波管型誘電体フィルタにおいて、誘電体ブロックにはフィルタを構成する複数の誘電体導波管が形成されるとともに、減衰極を形成するための誘電体導波管が少なくともそれらの片側に形成されてその間に入出力用の誘電体が配置され、入出力用の誘電体の底面に、一端が側端面に引き出され、分岐した他端がフィルタを構成する誘電体導波管の底面と減衰極を形成するための誘電体導波管の底面に伸びる導体ストリップによる入出力電極を具えたことに特徴を有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明による導波管型誘電体フィルタの基本構成要素は以下のようになる。
（1）フィルタ部を構成する複数の共振器を構成する誘電体と少なくとも一端側に配置される誘電体導波管共振器が一体に形成された誘電体ブロックで、共振器間はアイリス等で結合が調整される、
（2）その間に有極型直交入出力構造としての誘電体の底面に形成され、両側の共振器の底面に達するとともに誘電体の側端面に伸びる導体ストリップからなる入出力電極、
（3）入出力電極の両側および上記端面の入出力電極に接する部分を除く誘電体ブロックの表面を覆い、アース電位に接続される導体膜。
【０００８】
入出力電極をプリント回路基板等の配線基板の信号線と接続し、配線基板からの信号が減衰極を発生する有極型入出力構造を構成する導波管共振器の共振モードと導波管フィルタ内部の共振モードに結合される。入出力電極を形成する誘電体と減衰極を発生する導波管共振器、フィルタを構成する共振器との間は、誘電体の幅を狭くすることによってフィルタと極を発生する共振器との間の結合を調整する。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は、３素子の有極型入出力構造を有する本発明による導波管型誘電体フィルタの斜視図である。ほぼ直方体の誘電体ブロック11内に、３素子のフィルタを構成する共振器12Ａ、12Ｂ、12Ｃが配置され、それらの間は側面から溝が形成されてできたアイリスによって結合が調整されている。この例では入力側に有極型入出力構造を構成するすなわち減衰極を得るための共振器13が配置され、その間に入出力部となる誘電体14を配置する。入出力部となる誘電体の底面には、側端面から内部に伸びて誘電体14の底面で分岐し、フィルタ部方向と減衰極を形成する共振器13まで伸ばされて終端された入力電極15、フィルタの反対側に反対側の端面に伸びる出力電極16が形成されている。
【００１０】
フィルタ部および減衰極を得るための共振器と有極型入出力構造の誘電体の間の結合を調整するため、フィルタ部と有極型入出力構造の接続部の幅を狭めるために、側面から溝を形成する。また、有極型入出力構造から入力側への放射による損失を防ぐため、有極型入出力構造の入出力部の誘電体も幅を狭めてある。
【００１１】
また、側端面には一部誘電体が露出した導体パターン（導波管共振器より幅が狭く露出している）が形成されている。なお、それ以外の面については導体膜で誘電体が覆われており（端面および入出力電極のある底面には誘電体が露出した部分がある）、隣接する面の導体膜は互いに接続されている。この例では、出力電極16は有極型入出力構造を介さずに形成されている。上記の入出力電極は、図２に示したように、配線基板18、19に搭載され、その表面に形成された導体ストリップによる信号線路に接続される。導体ストリップと入出力電極は1本の連続する導体ストリップとなるので、入出力部の不整合による放射を抑えることができる。
【００１２】
前記先願の特願2001−216919号に記載された従来の3素子の導波管型誘電体フィルタと本発明による３素子の有極型入出力構造を有する導波管型誘電体フィルタの電気特性（伝送特性）の比較を図３に示す。この例において、本発明による導波管型誘電体フィルタは通過帯域の高域側に減衰極があり、従来のフィルタよりも減衰極付近の減衰特性が大幅に改善されていることが分かる。
【００１３】
本発明の他の実施例を説明する。図4は有極型入出力構造として入力側に2段の共振器を具えたもので、構造的には図１に示したものと同じである。また図６は入出力の両側に配置したもので減衰極を多段化できる。有極型入出力構造となる共振器の形状および結合状態を調節することによって減衰極の周波数等を調整することができる。なお、フィルタを構成する共振器間の結合調整は貫通孔等によっても可能である。図5と図７は入出力電極の導体パターンの例を示すもので、図５は図４のように片側のみに減衰極を得るための共振器を付加した場合、図7は図６のように両側に配置したものである。図８は搭載する配線基板の導体パターンを示したもので、誘電体の入出力電極と配線基板のストリップ線路とを連続した同一の形状と不連続を解消したものである。なお、フィルタだけでなく、デユプレクサ等にも応用できることはいうまでもない。
【００１４】
実際のサンプルとして図１に示した構造の３段のフィルタを試作した。誘電体のサイズは長さが45.5mm、幅が10.2mm、厚みが3.2mmとしたところ、3.45GHzを中心周波数とし、通過帯域の高域側に減衰極の出現するフィルタが得られた。その特性を図９に示すが、通過帯域内のリターンロス特性も良好でフィルタとして十分に利用可能であることが確認された。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の効果を列挙すると以下のようになる。
１．配線基板（プリント回路基板）上の信号線路が延長したような連続的な形で入出力導体パターンが形成されているので、信号線路に接続された底面の導体パターンによって引き起こされた導波管共振器内部の電磁界が、減衰極を発生する導波管共振器とフィルタ部の導波管共振器の基本共振モードと結合し、結果として外部回路との結合が生じるので、任意の減衰極を持つ有極型のフィルタを実現できる。
２．フィルタの入出力端子がプリント回路基板等の平面回路の信号線と同じ平面にあるため、プリント回路板の信号線とフィルタの入出力端子の連続性がよく保たれ、不連続部によって生じる高周波信号の反射を抑制することができるので、プリント基板等の配線基板に搭載でき、低損失の素子を得られる。
３．側面の導体パターンにおいて導波管共振器に比べて誘電体が露出する部分の幅が狭くなっているので、減衰極を得る共振器と共振器の基本共振モードの周波数に対しては遮断導波路となり、低損失を実現できる。
４．入出力信号線と連続性が高く、信号線が共振器底面で終端される構造を採用することにより、フィルタを搭載するプリント基板上のパターンは、底面の導体パターンの電気的終端位置が変化しないパターンならばどのようなパターンでも許容される。例えば、連続したＴ分岐のストリップ線路の上に本発明によるフィルタを搭載すれば、フィルタの寸法が若干変化した場合でも基板上の導体パターンを作製し直す必要がなく、利便性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す斜視図
【図２】 基板への搭載方法を示す斜視図
【図３】 本発明による導波管型誘電体フィルタの特性の説明図
【図４】 本発明の他の実施例を示す斜視図
【図５】 本発明の実施例を示す底面図
【図６】 本発明の他の実施例を示す斜視図
【図７】 本発明の他の実施例を示す底面図
【図８】 本発明の他の実施例を示す斜視図
【図９】 本発明による導波管型誘電体フィルタの特性の説明図
【図１０】 従来の導波管型誘電体フィルタを示す斜視図
【符号の説明】
11：誘電体ブロック
12：共振器
13：有極型入出力構造(共振器)
14：入出力部
15：入力電極
16：出力電極
18、19：配線基板

Claims (2)

1. 複数の誘電体導波管が誘電体ブロックに一体に構成されてなる導波管型誘電体フィルタにおいて、
   誘電体ブロックにはフィルタを構成する複数の誘電体導波管共振器が形成されるとともに、減衰極を形成するための誘電体導波管共振器が少なくとも片側の端部に形成され、
   入出力端の導波管共振器と減衰極を形成するための誘電体導波管の間に配置された誘電体の底面に、側端面から内部に伸びて反対方向に分岐し、一方が入出力端の導波管共振器の底面に伸び、他方が減衰極形成するための導波管共振器の底面に伸びる導体ストリップによる入出力電極を具えた
   ことを特徴とする導波管型誘電体フィルタ。
2. 配線基板上に少なくとも一方が分岐する入出力電極と対向する導体ストリップが形成され、入出力電極が配線基板に搭載されてそれらの導体ストリップと接続される請求項１記載の導波管型誘電体フィルタ。

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