JPH0793523B2 - 誘電体帯域阻止フィルタ - Google Patents

誘電体帯域阻止フィルタ

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JPH0793523B2
JPH0793523B2 JP2052481A JP5248190A JPH0793523B2 JP H0793523 B2 JPH0793523 B2 JP H0793523B2 JP 2052481 A JP2052481 A JP 2052481A JP 5248190 A JP5248190 A JP 5248190A JP H0793523 B2 JPH0793523 B2 JP H0793523B2
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capacitor
resonator
dielectric
coupling
surface electrode
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淳二 近田
和久 山崎
重光 鈴木
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富士電気化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は主にマイクロ波帯域で使用する誘電体フィルタ
に関し、更に詳しくは、一体型の誘電体多段同軸共振器
に、各共振子間を結合する集中定数素子の大部分又は全
部を設けたコンデンサ基板を固定した帯域阻止フィルタ
に関するものである。
[従来の技術] 高誘電率セラミックス材料を用いた多段帯域阻止フィル
タとしては、第15図Aに示すように複数(ここでは3
個)の誘電体角柱形共振器10を並設し、適当な集中定数
素子で結合した構成がある。誘電体共振器10は高誘電率
材料からなる角柱12の中央に共振子穴14を貫設したもの
である。共振子穴14の内壁面、及び角柱12の開放面(上
面)を除く外面には導体膜が付着されており、それぞれ
中心導体及び外導体となる。中心導体の開放端に結合コ
ンデンサC1,C2,C3をそれぞれ接続し、各コンデンサ間を
インダクタンス素子L1,L2で接続する。等価回路を同図
Bに示す。各誘電体共振器10は、その角柱高さ、比誘電
率、コンデンサ容量等で決まる共振周波数をもち、上記
構成によって1/4波長同軸共振型の帯域阻止フィルタが
得られる。
[発明が解決しようとする課題] 第15図Aに示す帯域阻止フィルタは単体共振器10を複数
個配列するため、部品点数が多くなることから組み立て
工数が増大し、共振器間の位置出しや外導体面精度も要
求が厳しくなる。また共振器同士の接合の必要から機械
強度や耐環境信頼性の劣化などの点で問題がある。更に
各共振器の上部に集中定数素子を取り付けるため、組み
立て難く且つ取り扱い難くなる欠点もある。
また集中定数の結合コンデンサC1,C2,C3及びインダクタ
ンス素子L1,L2によるLC回路網が低域通過フィルタ構成
になっていることから、3f0(3次共振周波数)付近に
おいてはある程度の減衰特性が得られる。しかし所定の
f0特性を呈する素子定数では、カットオフ周波数が2f0
に近いため数dB程度の減衰しか得られない。
本発明の目的は、これら従来技術における問題を解決
し、製造性並びに設計性がよく、安定な電気・機械特性
が得られ、且つ2f0以上の周波数において優れた減衰特
性を示す誘電体帯域阻止フィルタを提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明は、一体型の多段同軸誘電体共振器を用い、適当
な集中定数素子の一部あるいは全部をコンデンサ基板に
形成し、該コンデンサ基板を誘電体共振器の切欠き段差
部に取り付け一体化して帯域阻止フィルタ特性を呈する
ようにした誘電体フィルタである。
誘電体共振器は、直方体状の誘電体ブロックに複数の共
振子穴と、その間に位置し両開口端で短絡した結合阻止
穴とを並設し、一方の側面の開放面寄りに切欠き段差部
を設けたものである。コンデンサ基板は、各共振子穴に
対応した複数の表面電極と裏面アース電極による平板型
の接地コンデンサ部を有する。そのコンデンサ基板を接
地コンデンサ部が突出するように前記段差部に取り付
け、各接地コンデンサ部の表面電極間をインダクタンス
素子で結合し、各共振子穴の導体膜と前記各表面電極間
を結合コンデンサによって接続する。
結合コンデンサは様々な構成が可能である。例えば誘電
体ブロック開放面で共振子穴近傍に設けた導体パターン
とコンデンサ基板の表面電極とが垂直に向かい合うこと
によって形成したり、誘電体ブロック開放面で共振子穴
近傍に設けた導体パターンのギャップによって形成して
もよい。またコンデンサ基板の表面電極と、それに対し
てギャップをおいて設けた第2の表面電極によって形成
してもよいし、それら両表面電極間に搭載したチップコ
ンデンサでもよい。更には共振子穴内壁面の導体膜と段
差部に設けた導体パターンとそれらの間の誘電体ブロッ
ク材料とによって形成することもできる。
[作用] 各共振子穴は1/4波長型の同軸共振子を構成する。共振
子穴の間に設けた結合阻止穴は、両開口端で短絡してい
るため、共振子間での電磁波の伝播を遮蔽し電磁的結合
を阻止する。そのため一体型構造でありながら電磁気的
には単体共振器を配列したものと同等の状態になる。
この誘電体共振器に適当な集中定数素子(結合コンデン
サ及びインダクタンス素子)を付加接続することによっ
て帯域阻止フィルタが得られる。コンデンサ基板に形成
した接地コンデンサ部は、その容量を適当な値に設定す
ることによって2f0以上での減衰を大きく急峻にする。
誘電体ブロックに形成した切欠き段差部は、コンデンサ
基板の位置決めの機能を有し、両者を容易に一体化でき
るようにする。
[実施例] 第1図は本発明に係る誘電体帯域阻止フィルタの一実施
例を示す斜視図であり、第2図はその誘電体共振器とコ
ンデンサ基板の分解斜視図、第3図は断面図である。こ
の実施例は3段の場合である。
誘電体共振器20は、ほぼ直方体状をなす誘電体ブロック
22に共振子穴24となる3個の貫通孔と、その間に位置し
結合阻止穴26となる2個の貫通孔を並設し、それら貫通
孔が開口している面の一方を開放面として、誘電体ブロ
ック22の一方の側面の開放面寄りに細長い切欠き段差部
28を形成し、該誘電体ブロック22に所定形状の導体膜を
付着したものである。導体膜は、全貫通孔の内壁面、開
放面(第1図では手前側の面、第2図では上面)を除く
ほぼ全面に施してある。共振子孔24の内壁面の導体膜30
が中心導体となり、誘電体ブロック22の外面の導体膜が
外導体32となる。開放面の結合阻止穴26の近傍にはその
内壁面の導体膜と外導体32とを接続する導体パターン34
が設けられ、結合阻止穴26の内壁面の導体膜はその両開
口端で短絡している(外導体32に接続されている)こと
になる。なお誘電体ブロック22は高誘電率材料の焼結体
(例えばチタン酸バリウム等)からなる。導体膜は例え
ば銀ペーストの焼付け等による極く薄い導電材料の層で
ある。
共振子穴24の間に位置する結合阻止穴26は、その内壁面
が導体膜で覆われ且つ両開口端で外導体32と電気的に接
続しているため、共振子穴間での電磁波の伝播を遮蔽
し、誘電体共振器20は一体構造でありながら電磁的には
それぞれの共振子が独立したものと同等の状態になる。
コンデンサ基板40は、誘電体共振器20の長さにほぼ等し
い長さの誘電体板42に、3個の表面電極44と裏面全面ア
ース電極46による平板型の接地コンデンサ部を形成した
ものである。このコンデンサ基板40は、接地コンデンサ
部が突出するように前記誘電体共振器20の段差部28に導
電接着剤や半田付け等により取り付けられる。なおコン
デンサ基板40に形成した表面側の細長導体パターン48
は、誘電体共振器20の段差部28に形成した導体膜と接合
する。
そして各接地コンデンサ部の表面電極44間をコイル50で
結合し、各共振子穴24の内壁面の導体膜と前記表面電極
44間を結合コンデンサによって接続する。これによって
誘電体帯域阻止フィルタが得られる。なお符号52は入出
力端子である。
ここで結合コンデンサは、誘電体ブロック開放面で共振
子穴近傍に設けた導体パターン52とコンデンサ基板40の
表面電極44とが直角に向かい合うことによって形成され
る。このようにして得られるフィルタの等価回路は第4
図のようになる。同図においてCa,Cb,Ccが接地コンデン
サを表し、C1,C2,C3が結合コンデンサを表している。
L1,L2はコイル50である。
このように誘電体共振器20を用い、適当な集中定数素子
(C1,…,C3,L1,L2)を付加接続することにより誘電体帯
域阻止フィルタを構成している。接地コンデンサCa,…,
Ccは誘電体板42の誘電率と厚さ及び表面電極44の面積に
よって決定され、それを適当な値に選定することによっ
て2f0以上の周波数での減衰特性が向上する。フィルタ
特性の一例を第5図に示す。
誘電率ブロック22に形成する切欠き段差部28の段差は、
コンデンサ基板40の厚さに一致させる。そしてその段差
部28にコンデンサ基板40を合わせることによって位置決
めがなされ、容易に一体化した構成が得られる。
結合コンデンサは様々な構成が考えられる。第6図及び
第7図は、誘電体ブロック22の開放面で共振子穴24の近
傍に設けた導体パターン56,58のギャップによって結合
容量を持たせている。導体パターン58は誘電体ブロック
22の端部まで達し、第7図に示されているようにその部
分を表面電極44に接触させ半田付け等を行うことによっ
て電気的な接続を図っている。
第8図〜第10図はコンデンサ基板40に結合コンデンサ部
も形成した例である。コンデンサ基板40の表面電極44
と、それに対してギャップをおいて設けた第2の表面電
極60によって結合容量を持たせている。誘電体ブロック
22の開放面で共振子穴24の導体膜に接続されている導体
パターン62は、誘電体ブロック22の端部まで延び、そこ
で第2の表面電極60に接触する。この場合も半田付け等
により電気的接続を図る。第11図に示す例は、コンデン
サ基板40の表面電極44と第2の表面電極60とのギャップ
によってではなく、その間にチップコンデンサ64を搭載
して、それを結合容量にしている。大きな結合容量を必
要とする場合はこの方が望ましい。
第12図〜第14図に示す例は、誘電体ブロック22の共振子
穴24の中心導体と切欠き段差部28に形成した導体膜68に
よって誘電体ブロックの素材を直接利用してコンデンサ
を形成している。
上記の各実施例は何れも共振子穴が誘電体ブロックに3
個設けられている3段構成の例であるが、共振子穴が2
個の場合にも、4個以上の場合にも本発明を適用できる
ことは言うまでもない。インダクタンス素子としてコイ
ルを用いているが、コイルに代えてコンデンサ基板にイ
ンダクタンス・パターンを形成することも可能である。
また誘電体共振器の外観を描いている各図面において、
細かな点々を付して示してある部分は誘電体の素地が露
出している面を示しており、影線を施している部分は導
体膜が付着している面を表している。
[発明の効果] 本発明は上記のように基本的には誘電体ブロック一体型
であり単純な構造のため製造性が良く、安定な電気特性
・機械特性を得やすい。また集中定数素子による結合の
ため設計し易く、周波数・結合調整も容易である。集中
定数素子の全部若しくは大部分はコンデンサ基板に形成
されているため容易に製造でき、コンデンサ基板と誘電
体共振器との結合は誘電体共振器に形成した切欠き段差
部を利用して行うため位置決めができ、容易に取り付け
ることができる。コンデンサ基板には接地コンデンサ部
が設けられているため、2f0以上の周波数領域での減衰
量が大きくなり良好な帯域阻止フィルタ特性が得られ
る。本発明では誘電体共振器とコンデンサ基板とが固着
一体化されているため、面実装にも対応できるし、ケー
ス無しの構成も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る誘電体帯域阻止フィルタの一実施
例を示す斜視図、第2図はその誘電体共振器とコンデン
サ基板の分解斜視図、第3図はその断面図、第4図はそ
の等価回路図、第5図はフィルタ特性線図である。第6
図は本発明の他の実施例を示す部分斜視図、第7図はそ
の部分断面図である。第8図は本発明の他の実施例を示
す部分斜視図、第9図はその誘電体共振器とコンデンサ
基板の分解斜視図、第10図はその部分断面図である。第
11図は本発明の他の実施例を示す部分断面図である。第
12図は本発明の更に他の実施例を示す斜視図、第13図は
その誘電体共振器とコンデンサ基板との分解斜視図、第
14図はその誘電体共振器の部分平面図である。第15図A
は従来のフィルタの一例を示す説明図、Bはその等価回
路図である。 20……誘電体共振器、22……誘電体ブロック、24……共
振子穴、26……結合阻止穴、28……段差部、40……コン
デンサ基板、42……誘電体板、44……表面電極、46……
裏面アース電極、50……コイル、Ca,Cb,Cc……接地コン
デンサ、C1,C2,C3……結合コンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−103001(JP,A) 特開 昭61−179603(JP,A) 特開 昭62−23204(JP,A) 特開 昭60−114004(JP,A) 特開 昭61−193501(JP,A) 実開 昭57−133102(JP,U) 実開 昭63−181002(JP,U) 実開 昭62−17201(JP,U)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体ブロックに複数の共振子穴と、その
    間に位置し両開口端で短絡した結合阻止穴とを並設し、
    一方の側面の開放面寄りに切欠き段差部を設けた誘電体
    多段同軸共振器を用い、前記切欠き段差部の段差に一致
    する板厚を有し且つ各共振子穴に対応した複数の表面電
    極と裏面アース電極による平板型の接地コンデンサ部を
    有するコンデンサ基板を、その接地コンデンサ部が誘電
    体ブロックの開放面から突出するように前記段差部に取
    り付け、各接地コンデンサ部の表面電極間をインダクタ
    ンス素子で結合し、各共振子穴の導体膜と前記各表面電
    極間を結合コンデンサによって接続した誘電体帯域阻止
    フィルタ。
  2. 【請求項2】結合コンデンサは、誘電体ブロック開放面
    で共振子穴近傍に設けた導体パターンとコンデンサ基板
    の表面電極とが垂直に向かい合うことによって形成され
    る請求項1記載のフィルタ。
  3. 【請求項3】結合コンデンサは、誘電体ブロック開放面
    で共振子穴近傍に設けた導体パターンのギャップによっ
    て形成される請求項1記載のフィルタ。
  4. 【請求項4】結合コンデンサは、コンデンサ基板の表面
    電極と、それに対して間隔をおいて設けた第2の表面電
    極とのギャップによって形成される請求項1記載のフィ
    ルタ。
  5. 【請求項5】結合コンデンサは、コンデンサ基板の表面
    電極と、それに対して間隔をおいて設けた第2の表面電
    極との間に設けたチップコンデンサからなる請求項1記
    載のフィルタ。
  6. 【請求項6】結合コンデンサは、共振子穴内壁面の導体
    膜と段差部の壁面に設けた導体パターンと、それらの間
    の誘電体ブロック材料とによって形成され、その導体パ
    ターンがコンデンサ基板の表面に接続される請求項1記
    載のフィルタ。
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US07/662,199 US5208565A (en) 1990-03-02 1991-02-28 Dielectric filer having a decoupling aperture between coaxial resonators
EP91301703A EP0444948B1 (en) 1990-03-02 1991-03-01 Dielectric resonator and a filter using same
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