JPH04259101A - Dielectric band pass filter - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To select an attenuation area to a resonance frequency of a coaxial dielectric resonator by connecting an outer conductor of the coaxial dielectric resonator to ground through a capacitance including positively a stray capacitance of the outer conductor so as to adjust the pass band definitely at the attenuation characteristic when the coaxial dielectric resonator is in use and the pass band is adjusted to obtain the attenuation characteristic at a required cut-off frequency. CONSTITUTION:Coaxial dielectric resonators 1A... are formed by packing a dielectric material 5 between an inner conductor 4 and an outer conductor 3 and the dielectric filter is formed by arranging plural sets of the said resonators, and the outer conductor connects in series with a required inductance or capacitance and connects to ground via a required inductance or capacitance so that the coaxial dielectric resonators 1A... have a resonance frequency at a required frequency band and the cut-off frequency at the outside of the said frequency is used for an attenuation pole.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】本発明は、同軸型の誘電体共振器
を組合わせた誘電体バンドパスフィルタに関し、特に、
誘電体共振器を用いた回路構成で誘電体フィルタのパス
領域を定め、かつ、減衰極を規定するようにした誘電体
バンドパスフィルタに関するものである。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a dielectric bandpass filter combining coaxial dielectric resonators, and in particular,
The present invention relates to a dielectric band-pass filter in which the pass region of the dielectric filter is defined by a circuit configuration using dielectric resonators, and the attenuation pole is defined.

【０００２】0002

【従来の技術】一般にバンドパスフィルタの構成として
は、図７に示すような基本的構成のものが知られている
。これは交互に直列配置されたキャパシタンスＣ１　、
Ｃ２　・・・およびインダクタンスＬ１　、Ｌ２　・・
・を、コンデンサＣＥ１、ＣＥ２・・・を介して接地し
たものである。このように、リアクタンスを用いてフィ
ルタの通過周波数帯域および減衰域を設定する場合、コ
イルの構造上、そのコイルが保有する浮遊容量にかなり
のばら付きがある。これは、フィルタの帯域周波数が低
ければ、殆ど影響がないが、上記周波数が高くなると、
設定すべき減衰極の位置に大きく影響する。例えば、１
ＭＨＺのバンドパスフィルタを構成する場合に、図８に
示すように、Ｃ１　＝７５０ｐＦ、Ｃ２　＝８１５ｐＦ
、Ｃ３　＝８１５ｐＦ、Ｃ４　＝７５０ｐＦ、Ｌ１　＝
Ｌ２　＝Ｌ３　＝Ｌ４　＝３７μＨ、ＣＥ１＝７４９０
ｐＦ、ＣＥ２＝９７４５ｐＦ、ＣＥ３＝７４９０ｐＦに
設定した場合、通常、コイルの浮遊容量は０．５ｐＦ程
度であるから、例えば、コンデンサＣＥ１に与える影響
は１００００分の１程度である。しかし、１ＧＨＺのバ
ンドパスフィルタを構成する場合には、図９に示すよう
に、Ｃ１　＝０．７５ｐＦ、Ｃ２　＝０．８１５ｐＦ、
Ｃ３　＝０．８１５ｐＦ、Ｃ４　＝０．７５ｐＦ、Ｌ１
　＝Ｌ２　＝Ｌ３　＝Ｌ４　＝０．０３７μＨ、ＣＥ１
＝７．４９ｐＦ、ＣＥ２＝９．７４５ｐＦ、ＣＥ３＝７
．４９ｐＦに設定した場合、通常、コイルの浮遊容量は
前記同様、０．５ｐＦ程度であるから、例えば、コンデ
ンサＣＥ１に与える影響は１５分の１程度となる。従っ
て、浮遊容量のばら付きが大きい場合には、上記コイル
やコンデンサについて相当幅の調整をしないと、所要の
遮断周波数での減衰特性が得られないのであり、調整が
複雑かつ困難である。2. Description of the Related Art In general, a basic configuration of a bandpass filter as shown in FIG. 7 is known. This consists of capacitances C1 arranged in series alternately,
C2... and inductance L1, L2...
・ is grounded via capacitors CE1, CE2, . . . . In this way, when using reactance to set the pass frequency band and attenuation range of a filter, there is considerable variation in the stray capacitance possessed by the coil due to its structure. This has almost no effect if the filter band frequency is low, but as the frequency increases,
This greatly affects the position of the attenuation pole that should be set. For example, 1
When configuring a MHZ bandpass filter, as shown in Figure 8, C1 = 750pF, C2 = 815pF
, C3 = 815pF, C4 = 750pF, L1 =
L2 = L3 = L4 = 37μH, CE1 = 7490
pF, CE2=9745 pF, and CE3=7490 pF, the stray capacitance of the coil is usually about 0.5 pF, so the influence on the capacitor CE1 is about 1/10000, for example. However, when configuring a 1GHz bandpass filter, as shown in FIG. 9, C1 = 0.75pF, C2 = 0.815pF,
C3 = 0.815pF, C4 = 0.75pF, L1
=L2 =L3 =L4 =0.037μH, CE1
=7.49pF, CE2=9.745pF, CE3=7
．． When set to 49 pF, the stray capacitance of the coil is normally about 0.5 pF as described above, so the influence on the capacitor CE1 is about 1/15, for example. Therefore, if there is a large variation in stray capacitance, the attenuation characteristics at the desired cutoff frequency cannot be obtained unless the coils and capacitors are adjusted to a considerable extent, making the adjustment complicated and difficult.

【０００３】また、上記のようなバンドパスフィルタの
構成では、その共振素子の段数を増やして、十分な減衰
極を得ようとすると、急激に挿入損失が増加する。また
、上記挿入損失は、上記共振素子のＱ値に大きく影響さ
れる。これは、フィルタとしての効率を著しく低下する
。Furthermore, in the configuration of a bandpass filter as described above, when an attempt is made to obtain a sufficient attenuation pole by increasing the number of stages of the resonant elements, the insertion loss rapidly increases. Furthermore, the insertion loss is greatly influenced by the Q value of the resonant element. This significantly reduces the efficiency as a filter.

【０００４】そこで、比較的段数の少ない構成でありな
がら、例えば、パス領域の上限に急峻な減衰極を得るよ
うに、図１０および図１１に示すようなコンデンサとコ
イルとの並列回路構成がフィルタ回路の構成要素として
実際に用いられている。しかし、この場合でも、１ＭＨ
Ｚのバンドパスフィルタとして用いられる時には、例え
ば、図１０のように、Ｃ１　＝７５０ｐＦ、Ｃ２　＝８
１５ｐＦ、Ｃ３　＝８１５ｐＦ、Ｃ４　＝８１５ｐＦ、
Ｌ１　＝Ｌ２　＝Ｌ３　＝Ｌ４　＝１５μＨ、ＣＦ１＝
ＣＦ２＝ＣＦ３＝ＣＦ４＝１１４５ｐＦ、ＣＥ１＝７４
９０ｐＦ、ＣＥ２＝９７４５ｐＦ、ＣＥ３＝７４９０ｐ
Ｆに設定したならば、通常、コイルの浮遊容量は０．５
ｐＦ程度であるから、フィルタ回路要素に与える影響は
２５００分の１ないし４０００分の１程度である。しか
し、１ＧＨＺのバンドパスフィルタを構成する場合には
、図１１に示すように、Ｃ１　＝０．７５ｐＦ、Ｃ２　
＝０．８１５ｐＦ、Ｃ３　＝０．８１５ｐＦ、Ｃ４　＝
０．７５ｐＦ、Ｌ１　＝Ｌ２　＝Ｌ３　＝Ｌ４　＝０．
０１５μＨ、ＣＦ１＝ＣＦ２＝ＣＦ３＝ＣＦ４＝１．１
４５ｐＦ、ＣＥ１＝７．４９ｐＦ、ＣＥ２＝９．７４５
ｐＦ、ＣＥ３＝７．４９ｐＦに設定したならば、フィル
タ回路要素に与える影響は６分の１ないし８分の１程度
になってしまう。しかも、この時のコンデンサ浮遊容量
は、図中、点線で示すように存在し、実質的に、調整困
難である。Therefore, in order to obtain a steep attenuation pole at the upper limit of the pass region even though the number of stages is relatively small, a parallel circuit configuration of a capacitor and a coil as shown in FIGS. 10 and 11 is used as a filter. It is actually used as a component of a circuit. However, even in this case, 1MH
When used as a Z bandpass filter, for example, as shown in FIG. 10, C1 = 750 pF, C2 = 8
15pF, C3 = 815pF, C4 = 815pF,
L1 =L2 =L3 =L4 =15μH, CF1=
CF2=CF3=CF4=1145pF, CE1=74
90pF, CE2=9745pF, CE3=7490p
If set to F, the stray capacitance of the coil is usually 0.5
Since it is about pF, the influence on the filter circuit elements is about 1/2500 to 1/4000. However, when configuring a 1GHz bandpass filter, as shown in FIG. 11, C1 = 0.75pF, C2
=0.815pF, C3 =0.815pF, C4 =
0.75pF, L1 =L2 =L3 =L4 =0.
015μH, CF1=CF2=CF3=CF4=1.1
45pF, CE1=7.49pF, CE2=9.745
If pF and CE3 are set to 7.49 pF, the influence on the filter circuit elements will be reduced to about one-sixth to one-eighth. Moreover, the capacitor stray capacitance at this time exists as shown by the dotted line in the figure, and is substantially difficult to adjust.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、高周波帯域の
バンドパスフィルタを構成するのに、上記コンデンサお
よびコイルによる並列回路（フィルタ構成要素）に代え
て、高誘電率の誘電体を用いた同軸型誘電体共振器を使
用することが提案された。上記同軸型誘電体共振器は、
内導体と外導体との間に誘電体を充填し、複数個配列し
て構成されており、上記コンデンサおよびコイルの組合
わせ構造と異なり、構造上、比較的安定した浮遊容量を
保っている。しかし、この場合でも、バンドパスフィル
タを構成する場合に、浮遊容量のばら付きがキャパシタ
ンスに与える影響は大きい。従って、一般には、上記外
導体を接地して使用している。[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, in order to configure a bandpass filter for a high frequency band, a coaxial type using a dielectric material with a high dielectric constant, instead of the above-mentioned parallel circuit (filter component) consisting of a capacitor and a coil, is proposed. It was proposed to use dielectric resonators. The above coaxial dielectric resonator is
A dielectric is filled between an inner conductor and an outer conductor, and a plurality of dielectrics are arranged in an array, and unlike the above-mentioned combination structure of a capacitor and a coil, the structure maintains a relatively stable stray capacitance. However, even in this case, when configuring a bandpass filter, variations in stray capacitance have a large effect on capacitance. Therefore, in general, the outer conductor is grounded.

【０００６】[0006]

【発明の目的】本発明は上記事情に基いてなされたもの
で、同軸型誘電体共振器を使用して、所要の遮断周波数
で減衰特性を得るように調整する場合、その同軸型誘電
体共振器の外導体の浮遊容量を積極的に含めたキャパシ
タンスを接地することで、この部分で一義的に通過域の
調整ができるようにし、その減衰域を誘電体共振器の共
振周波数に定めた誘電体バンドパスフィルタを提供しよ
うとするものである。OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and when a coaxial dielectric resonator is used and adjusted to obtain attenuation characteristics at a desired cutoff frequency, the coaxial dielectric resonance By actively grounding the capacitance that includes the stray capacitance of the outer conductor of the device, the passband can be uniquely adjusted in this part, and the dielectric whose attenuation range is set to the resonant frequency of the dielectric resonator is used. This is intended to provide a body bandpass filter.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
内導体と外導体との間に誘電体を充填して同軸型誘電体
共振器を構成し、該共振器を複数個配列して誘電体フィ
ルタを構成するものにおいて、上記同軸型誘電体共振器
は所要の周波数域に共振周波数を持ち、かつ、上記周波
数域外の遮断周波数を減衰極として、誘電体フィルタの
パス領域を定めるように、その外導体を所要のインダク
タンスあるいはキャパシタンスを介して直列接続すると
ともに、所要のインダクタンスあるいはキャパシタンス
を介して接地するのである。[Means for solving the problem] Therefore, in the present invention,
A coaxial dielectric resonator is constructed by filling a dielectric between an inner conductor and an outer conductor, and a dielectric filter is constructed by arranging a plurality of the resonators, wherein the coaxial dielectric resonator has a resonant frequency in the required frequency range, and its outer conductor is connected in series through the required inductance or capacitance so as to define the pass area of the dielectric filter, with the cutoff frequency outside the above frequency range as the attenuation pole. It is also grounded via the required inductance or capacitance.

【０００８】[0008]

【実施例】以下、本発明を図示の実施例にもとずいて具
体的に説明する。図１および図２には本発明の一例とし
て、４個の同軸型誘電体共振器１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび
１Ｄを用いて構成される誘電体フィルタが示されている
。ここで、上記同軸型誘電体共振器はそれぞれ角筒状の
外導体３及び円筒状の内導体４の間に誘電体材料５（こ
こでは誘電率εｒ　＝９３の高誘電率のものを使用する
）を充填したものであり、λ／４で共振する公知の構成
を示す。また、ここでは、上記共振器を支持する、例え
ば、テフロン（商品名）などの誘電体基板６には各外導
体３および内導体４に接続される所要の大きさの電極７
Ａ、７Ｂ・・・および８Ａ、８Ｂ・・・があり、両電極
間でキャパシタンスＣ１　、Ｃ２　・・・を構成し、ま
た、上記電極８Ａ、８Ｂ・・・は、この基板６の下に設
けた接地電極板９との間でキャパシタンスＣＥ１、ＣＥ
２・・・を構成している。この等価回路が図２である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained in detail below based on the illustrated embodiments. As an example of the present invention, FIGS. 1 and 2 show a dielectric filter constructed using four coaxial dielectric resonators 1A, 1B, 1C, and 1D. Here, in each of the coaxial dielectric resonators, a dielectric material 5 (here, a high dielectric constant material with a dielectric constant εr = 93 is used) is used between a rectangular cylindrical outer conductor 3 and a cylindrical inner conductor 4. ) and shows a known configuration that resonates at λ/4. Further, here, a dielectric substrate 6 made of, for example, Teflon (trade name), which supports the resonator, has electrodes 7 of a required size connected to each outer conductor 3 and inner conductor 4.
A, 7B, . . . and 8A, 8B, . . . constitute capacitances C1, C2, . capacitance CE1, CE between the ground electrode plate 9
It consists of 2... This equivalent circuit is shown in FIG.

【０００９】このような構成では、上記誘電体フィルタ
の減衰極の周波数は上記誘電体共振器の共振周波数によ
って決定され、遮断周波数から減衰極までの周波数とそ
の深さは共振器が構成するインピ−ダンスと回路を構成
するキャパシタンスにより設定される（図３参照）。な
お、ここでは、図４の回路構成のものをコンピュ−タで
シュミレ−トしており、各要素は、コンデンサ容量Ｃ１
　＝１．５ｐＦ、Ｃ２　＝２ｐＦ、Ｃ３　＝２ｐＦ、Ｃ
４＝１．５ｐＦ、本発明に係わる構成（外導体をキャパ
シタンスを介して接地する）の同軸型誘電体共振器ＳＴ
Ｌのインピ−ダンスＺ０　＝７　　ＯＨＭ、その共振周
波数Ｆ０　＝９００ＭＨＺ、接地コンデンサのキャパシ
タンスＣＥ１＝４．５ｐＦ、ＣＥ２＝５．８ｐＦ、ＣＥ
３＝４．５ｐＦである。In such a configuration, the frequency of the attenuation pole of the dielectric filter is determined by the resonant frequency of the dielectric resonator, and the frequency from the cutoff frequency to the attenuation pole and its depth are determined by the impedance formed by the resonator. - set by the dance and the capacitances that make up the circuit (see Figure 3). Here, the circuit configuration shown in Fig. 4 is simulated by a computer, and each element has a capacitance C1.
=1.5pF, C2 =2pF, C3 =2pF, C
4=1.5 pF, coaxial dielectric resonator ST with the configuration according to the present invention (outer conductor is grounded via capacitance)
Impedance of L Z0 = 7 OHM, its resonant frequency F0 = 900 MHZ, capacitance of ground capacitor CE1 = 4.5 pF, CE2 = 5.8 pF, CE
3=4.5pF.

【００１０】このようにして構成されたバンドパスフィ
ルタは、上記同軸型誘電体共振器の外導体３が保有する
浮遊容量を含めた形で、上記接地コンデンサのキャパシ
タンスの調整ができるから、従来のそれに比べて、減衰
特性の調整が極めて容易である。なお、上記構成では、
使用するキャパシタンスの大きさが、従来使用している
値よりも大きくなるので、浮遊容量などの要因に対して
強く、安定しており、従来のフィルタのインピ−ダンス
より低いインピ−ダンスで、各段が構成できる。The band-pass filter constructed in this manner can adjust the capacitance of the grounded capacitor including the stray capacitance possessed by the outer conductor 3 of the coaxial dielectric resonator. In comparison, it is extremely easy to adjust the attenuation characteristics. In addition, in the above configuration,
Since the size of the capacitance used is larger than the value used conventionally, it is strong and stable against factors such as stray capacitance, and has a lower impedance than the impedance of conventional filters. Tiers can be configured.

【００１１】なお、上記実施例では、パス領域の上限に
急峻な減衰極を持つように、同軸型誘電体共振器ＳＴＬ
に対して、コンデンサを直列接続し、また、その外導体
３を接地コンデンサを介して接地したフィルタ回路要素
を用いたが、図５に示すように、同軸型誘電体共振器Ｓ
ＴＬに対して、コイルを直列接続し、また、その外導体
３を接地コイルを介して接地したフィルタ回路要素を用
いてもよい。この場合は、パス領域の下限に急峻な減衰
極を持つことになる。ここで、各フィルタ回路要素は、
Ｌ１　＝２２．３μＨ、Ｌ２　＝１６．７３μＨ、Ｌ３
　＝１６．７３μＨ、Ｌ４　＝２２．３μＨ、同軸型誘
電体共振器ＳＴＬのインピ−ダンスＺ０　＝７ＯＨＭ、
その共振周波数Ｆ０　＝９００ＭＨＺ、上記接地コイル
のインダクタンスＬＥ１＝ＬＥ３＝７．４４μＨおよび
ＬＥ２＝５．７７μＨである。そして、この時のコンピ
ュ−タシュミレ−ションは図６に示されている。In the above embodiment, the coaxial dielectric resonator STL is designed to have a steep attenuation pole at the upper limit of the pass region.
For this purpose, a filter circuit element was used in which capacitors were connected in series and the outer conductor 3 was grounded via a grounding capacitor, but as shown in Fig. 5, a coaxial dielectric resonator S
A filter circuit element may be used for the TL, in which a coil is connected in series and the outer conductor 3 is grounded via a grounding coil. In this case, there will be a steep attenuation pole at the lower limit of the pass region. Here, each filter circuit element is
L1 = 22.3μH, L2 = 16.73μH, L3
=16.73μH, L4 =22.3μH, impedance Z0 of coaxial dielectric resonator STL =7OHM,
Its resonant frequency F0 = 900 MHZ, the inductance of the grounded coil LE1 = LE3 = 7.44 μH and LE2 = 5.77 μH. A computer simulation at this time is shown in FIG.

【００１２】0012

【発明の効果】本発明は以上詳述したようになり、上記
同軸型誘電体共振器は所要の周波数域に共振周波数を持
ち、かつ、上記周波数域外の遮断周波数を減衰極として
、誘電体フィルタのパス領域を定めるように、その外導
体を所要のインダクタンスあるいはキャパシタンスを介
して直列接続するとともに、所要のインダクタンスある
いはキャパシタンスを介して接地するので、上記同軸型
誘電体共振器をバンドパスフィルタに使用するとき、そ
の設定された共振周波数の帯域での遮断周波数の設定、
減衰特性の調整などが容易に行え、しかも、所要の減衰
極を得るのに、挿入損失が小さく、Ｑ値が下がらないか
ら、フィルタ効率が良い。Effects of the Invention The present invention has been described in detail above, and the coaxial dielectric resonator has a resonant frequency in a required frequency range, and has a cutoff frequency outside the above frequency range as an attenuation pole. The coaxial dielectric resonator is used as a bandpass filter because its outer conductor is connected in series through a required inductance or capacitance to define the path area of the When setting the cutoff frequency in the set resonant frequency band,
Attenuation characteristics can be easily adjusted, and the filter efficiency is good because the insertion loss is small and the Q value does not decrease to obtain the desired attenuation pole.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図１】本発明の一実施例を説明するための斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view for explaining one embodiment of the present invention.

【図２】上記実施例の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the above embodiment.

【図３】上記実施例の減衰特性線図である。FIG. 3 is an attenuation characteristic diagram of the above embodiment.

【図４】上記特性線図を得るためコンピュ−タに設定し
た各要素の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of each element set in a computer to obtain the above characteristic diagram.

【図５】別の実施例の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of another embodiment.

【図６】上記別の実施例の減衰特性線図である。FIG. 6 is an attenuation characteristic diagram of the above-mentioned another embodiment.

【図７】従来例の説明のための回路構成図である。FIG. 7 is a circuit configuration diagram for explaining a conventional example.

【図８】従来例の周波数特性線図および回路構成図であ
る。FIG. 8 is a frequency characteristic diagram and a circuit configuration diagram of a conventional example.

【図９】従来例の周波数特性線図および回路構成図であ
る。FIG. 9 is a frequency characteristic diagram and a circuit configuration diagram of a conventional example.

【図１０】従来例の周波数特性線図および回路構成図で
ある。FIG. 10 is a frequency characteristic diagram and a circuit configuration diagram of a conventional example.

【図１１】従来例の周波数特性線図および回路構成図で
ある。FIG. 11 is a frequency characteristic diagram and a circuit configuration diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、１Ａ、１Ｂ　　　　　　共振器 ３　　　　　　外導体 ４　　　　　　内導体 ５　　　　　　誘電体材料 ６　　　　　　基板 ７Ａ、７Ｂ　　　　　　電極 ８Ａ、８Ｂ　　　　　　電極 ９　　　　　　接地電極板 1, 1A, 1B Resonator 3 Outer conductor 4 Inner conductor 5 Dielectric material 6 Board 7A, 7B Electrode 8A, 8B Electrode 9 Ground electrode plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】　　内導体と外導体との間に誘電体を充填
して同軸型誘電体共振器を構成し、該共振器を複数個配
列して誘電体フィルタを構成するものにおいて、上記同
軸型誘電体共振器は所要の周波数域に共振周波数を持ち
、かつ、上記周波数域外の遮断周波数を減衰極として、
誘電体フィルタのパス領域を定めるように、その外導体
を所要のインダクタンスあるいはキャパシタンスを介し
て直列接続するとともに、所要のインダクタンスあるい
はキャパシタンスを介して接地することを特徴とする誘
電体バンドパスフィルタ。Claim 1. A coaxial dielectric resonator is constructed by filling a dielectric between an inner conductor and an outer conductor, and a dielectric filter is constructed by arranging a plurality of the resonators, wherein the coaxial The type dielectric resonator has a resonant frequency in the required frequency range, and has a cutoff frequency outside the above frequency range as an attenuation pole.
A dielectric band pass filter characterized in that its outer conductors are connected in series through a required inductance or capacitance so as to define a pass area of the dielectric filter, and are also grounded through a required inductance or capacitance.