高周波フィルタ
【課題】 阻止帯域において高い減衰量を有する高周波フィルタを得る。
【解決手段】 平板形状である誘電体と、前記誘電体の下面に設けられた第１の導体と、前記誘電体の上面に設けられた第２の導体と、前記第１の導体と前記第２の導体を電気的に接続し、前記第１の導体と前記第２の導体とともに前記誘電体内に電磁界の共振領域を形成する複数のスルーホールと、前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記誘電体に固定された金属板と、前記金属板に固定され高周波が伝搬する線路と、前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】 平板形状である誘電体と、前記誘電体の下面に設けられた第１の導体と、前記誘電体の上面に設けられた第２の導体と、前記第１の導体と前記第２の導体を電気的に接続し、前記第１の導体と前記第２の導体とともに前記誘電体内に電磁界の共振領域を形成する複数のスルーホールと、前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記誘電体に固定された金属板と、前記金属板に固定され高周波が伝搬する線路と、前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波回路等に用いられる高周波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の小形な高周波フィルタの一つとして、特許文献１に示されるように、高周波基板上に複数の誘電体同軸共振器を配置した構造を有するものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５１８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
従来の高周波フィルタの構成要素である同軸共振器は、波長の１／４の長さで一端が短絡され他端が開放されている。開放された端部は電波を放射しやすいため、この放射により隣接する共振器や他の回路と不要結合しやすい。この不要結合はフィルタの阻止帯域における減衰量を劣化させることが知られている。したがって、高い減衰量を有する高周波フィルタが得られにくいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、阻止帯域において高い減衰量を有する高周波フィルタを得るためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波フィルタは、
平板形状である誘電体と、
前記誘電体の下面に設けられた第１の導体と、
前記誘電体の上面に設けられた第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体を電気的に接続し、前記第１の導体と前記第２の導体とともに前記誘電体内に電磁界の共振領域を形成する複数のスルーホールと、
前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記誘電体に固定された金属板と、
前記金属板に固定され高周波が伝搬する線路と、
前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、阻止帯域において高い減衰量を有する高周波フィルタを得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタの上面図
【図２】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＡ−Ａ断面図
【図３】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＢ−Ｂ断面図
【図４】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＣ−Ｃ断面図
【図５】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＤ−Ｄ断面図
【図６】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＤ’−Ｄ’断面図
【図７】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＥ−Ｅ断面図
【図８】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタの等価回路を示す図
【図９】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタ用共振器の斜視図
【図１０】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタのＡ−Ａ断面図
【図１１】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用共振器の斜視図
【図１２】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用共振器の分解図
【図１３】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用第２の誘電体の下からの斜視図
【図１４】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用共振器のＦ−Ｆ断面図
【図１５】この発明の実施の形態３に係る高周波フィルタ用共振器の分解図
【図１６】この発明の実施の形態３に係る高周波フィルタ用第２の誘電体の下からの斜視図
【図１７】この発明の実施の形態３に係る高周波フィルタ用共振器のＦ−Ｆ断面図
【図１８】この発明の実施の形態４に係る高周波フィルタの上面図
【図１９】この発明の実施の形態４に係る高周波フィルタのＧ−Ｇ断面図
【図２０】この発明の実施の形態４に係る高周波フィルタのＨ−Ｈ断面図
【図２１】この発明の実施の形態４の変形例に係る高周波フィルタの上面図
【図２２】この発明の実施の形態４の変形例に係る高周波フィルタのＧ’−Ｇ’断面図
【図２３】この発明の実施の形態４の変形例に係る高周波フィルタのＨ’−Ｈ’断面図
【図２４】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタの上面図
【図２５】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタのＪ−Ｊ断面図
【図２６】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタのＫ−Ｋ断面図
【図２７】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタのＬ−Ｌ断面図
【図２８】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタの等価回路を示す図
【図２９】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタのＧ−Ｇ断面図
【図３０】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタのＨ−Ｈ断面図
【図３１】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタの他のＧ−Ｇ断面図
【図３２】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタの他のＨ−Ｈ断面図
【図３３】この発明の実施の形態７に係る高周波フィルタのＧ−Ｇ断面図
【図３４】この発明の実施の形態７に係る高周波フィルタのＨ−Ｈ断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１から図９までは、本発明の実施の形態１に係わる高周波フィルタを示す図である。図１は本実施の形態における高周波フィルタの上面図、図２は図１におけるＡ−Ａの断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂの断面図、図４は図１におけるＣ−Ｃの断面図である。図５は図２におけるＤ−Ｄの断面図、図６は図２におけるＤ’−Ｄ’の断面図で、それぞれ各共振器に設けられる結合孔を示す。また、図７は図２におけるＥ−Ｅの断面図であり線路上面に形成される結合孔、図８は高周波フィルタの等価回路、図９は本高周波フィルタに用いられる共振器単体の斜視図を示す。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１０】
図中、１００はベース板、１０１ａ、ｂは導体パターン、１０２はスルーホール、１０３は誘電体層、１０４は結合孔、１０５はネジ穴、１１０は線路、２０１は結合孔、３０１ａ、ｂは４分の１波長線路、４００は共振器、４０１は金属板、４０２は平板形状である誘電体、４０３ａは第１の導体、４０３ｂは第２の導体、４０４はキリ穴、４０５は複数のスルーホール、４０６は結合孔、４１０は共振回路である。
【００１１】
本実施の形態における高周波フィルタでは、３つの共振器４００と線路１１０とから高周波フィルタを構成している。
【００１２】
共振器４００は誘電体４０２内に電磁波を共振させる誘電体共振器である。図９に共振器４００の斜視図を示す。平板状の誘電体４０２の上面に第２の導体４０３ｂが蒸着などの方法により設けられている。また図９には示されていないが、図２に示されているように、誘電体４０２の下面には第１の導体４０３ａが同様に設けられている。第１の導体４０３ａと第２の導体４０３ｂは、誘電体４０２の周辺部において複数のスルーホール４０５により電気的に接続されている。これら、第１の導体４０３ａ、第２の導体４０３ｂ、複数のスルーホール４０５によって、誘電体４０２内部の電磁波を電気的に遮蔽し、誘電体４０２内部に電磁波の共振領域を形成している。この構造において、内部の電磁波は矩形ＴＥ１０１モードで共振する。
【００１３】
また、誘電体４０２の下面に設けられている第１の導体４０３ａのさらに下側に、導電性接着剤を用いて金属板４０１を固定している。金属板４０１にはキリ穴４０４が設けられており、他の構造体とネジ止め等による固定が行えるようになっている。
【００１４】
線路１１０は、誘電体層１０３と、誘電体層１０３の上下に設けられた導体パターン１０１ａ、１０１ｂ、上下の導体パターン１０１ａ、ｂを接続するスルーホール１０２、および、これらを支えるベース板１００とからなっている。この線路１１０において、電磁波は誘電体層１０３の内部を伝搬する。スルーホール１０２は図１および図３に示すように、誘電体層１０３の側面両側の端部近傍にそれぞれ複数設けられており、いわゆるＳＩＷ(Substrate Integrated Waveguide)形の線路を形成している。このため、線路１１０内の電磁波が、外部に漏れ出すことなく誘電体層１０３の内部を伝搬する。
【００１５】
共振器４００の第１の導体４０３ａには、図５（ａ）に示すように結合孔２０１が設けられている。第１の導体４０３ａに固定された金属板４０１にも、図６に示すように対応する箇所に同様に結合孔４０６が設けられている。線路１１０の上側の導体パターン１０１ａにも、図７に示すように結合孔１０４が設けられている。
【００１６】
さらに、共振器４００は金属板４０１のキリ穴４０４を用いて、線路１１０のベース板１００にネジ止めされている。このため共振器４００と線路１１０とは密着している。共振器４００の結合孔２０１と線路１１０の結合孔１０４は対応した位置において接合し、これらは結合手段を形成する。この結合手段によって、共振器４００の誘電体４０２内部の電磁波と、線路１１０の誘電体層１０３を伝搬する電磁波との間に電磁界結合が生じる。
【００１７】
共振器４００と線路１１０とは密着しているので、この結合手段においても、電磁波が外部に放射しにくい。
【００１８】
本実施の形態における高周波フィルタでは、図１と図２に示すように３つの共振器４００を、線路１１０の上に、λｇ／４の間隔で配置している。ここでλｇは所定の周波数における線路１１０内を進行する電磁波の波長である。それぞれの共振器４００と線路１１０の間には、結合手段によって電磁界結合が生じている。なお、図２の波形の矢印は電磁波を表している。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。
【００１９】
図８はこの高周波フィルタの等価回路を示す図である。各共振器４００は等価的に４１０のような共振回路で表される。したがって高周波フィルタは共振回路４１０を４分の１波長線路３０１ａ、ｂで接続した回路となる。共振器４００の損失が小さければ、等価回路の共振回路４１０中の抵抗値が十分小さいとすることができる。このとき、共振周波数近傍で共振回路４１０はリアクタンスがほぼ０となり短絡線路として動作するので、図８の等価回路は共振周波数近傍で入力側から出力側に波を通さない回路となる。また共振周波数から離れた周波数では共振回路４１０は有限のリアクタンスを有し短絡線路とならないので、図８の等価回路は入力側から出力側に波を通す回路となる。このように、本実施の形態に示す高周波フィルタは帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００２０】
なお、本実施の形態では、複数の共振器４００を４分の１波長線路３０１ａ、ｂを介して接続しているが、４分の３波長線路や４分の５波長線路など、４分の１の奇数倍波長の線路を用いても同様なフィルタ特性が得られる。すなわち、共振器４００をλｇ／４の奇数倍間隔で配置しても構わない。これは他の実施の形態においても同様である。
【００２１】
この高周波フィルタでは、上述したように、共振器４００や線路１１０において、外部への電磁波の放射が生じないため、共振器４００間の不要結合などが生じない。したがって、高周波フィルタの阻止帯域における減衰量の劣化が生じず、高い減衰量を有する高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００２２】
さて、このような高周波フィルタに用いられる共振器４００を小形にするには、共振器４００に用いる誘電体４０２の誘電率を大きくすることが効果的である。誘電率が大きく電磁波の電気損失が小さい材料として高誘電率セラミックがある。共振器４００の誘電体４０２に高誘電率セラミックを用いた場合、共振器４００を小形にでき、高周波フィルタも小形にできる。
【００２３】
しかし、線路１１０の材料、特にベース板１００と、高誘電率セラミックの線膨張係数は一般に異なる。ベース板１００には一般に安価な金属が用いられることが多い。このため、共振器４００と線路１１０を直接接着すると、温度変化により応力が生じ電気特性に悪影響を及ぼす。本実施の形態では、共振器４００の誘電体４０２に設けた第１の導体４０３ａと金属板４０１とを導電性接着剤を用いて直接接着している。しかし、誘電体４０２に高誘電率セラミックを用いた場合でも、金属板４０１にニッケル−コバルト−鉄合金など、高誘電率セラミックに近い線膨張係数の材料を用いることができるので、温度変化が生じた場合においても誘電体４０２と金属板４０１とを安定に固定することができる。
【００２４】
さらに共振器４００を、金属板４０１に設けたキリ穴４０４を用いて、線路１１０のベース板１００にネジ止めしている。このため、金属板４０１と線路１１０のベース板１００との間に線膨張係数の差異があった場合にも、両者の接触部で応力が生じにくい。したがって、電気特性に悪影響を及ぼすことがない、安定な構造の高周波フィルタが得られる。
【００２５】
なお、金属板４０１にキリ穴４０４を設ける代わりに、例えば金属板４０１にＵ字形の切り込み等を設けて、金属板４０１と線路１１０をネジ止めしても構わない。
【００２６】
また、線路１１０の誘電体層１０３にも比較的高誘電率で低損失なセラミック系材料などを使用することができる。これにより、フッ素樹脂やガラスエポキシなどの樹脂に比べて小形化を実現でき、かつ誘電損失を小さく抑えることが可能となる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では阻止帯域において高い減衰量を有する安定な構造の高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００２８】
なお、本実施の形態では３つの共振器４００を、ＳＩＷ形の線路１１０の上に設ける構造を示したが、線路１１０はＳＩＷ形でなくても良く、トリプレートや同軸線路であっても問題ない。また、共振器４００が３個未満または４個以上でも本発明の効果が同様に得られる。また、結合孔２０１や結合孔４０６は図５（ａ）や図６に示す矩形の形状でなくても良く、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すような円形の形状、２つである数量でもよいし、別の形状、数量でも構わない。
【００２９】
加えて、本実施の形態では共振器４００を線路１１０の上側のみに設ける構造を示したが、複数の共振器４００を設ける場合、共振器４００を線路１１０の上側と下側の両方に設けても良い。例えば線路１１０内の電磁波の伝搬方向に対して共振器４００を上下に互い違いに配置してもよい。特に共振器４００の配置間隔を短くする必要がある場合、互いに重なることなく共振器４００を配置することが可能となる効果がある。この際、共振器４００と線路１１０との結合手段を得るため、必要に応じてベース板１００に結合孔を設けても良い。
【００３０】
実施の形態２．
図１０から図１４までは、この発明の実施の形態２に係わる高周波フィルタを示す図である。図１０は実施の形態１において示した図１のＡ−Ａの箇所に対応する断面図、図１１は本高周波フィルタに用いられる共振器のみを抜き出した斜視図、図１２は共振器の分解図、図１３は第２の誘電体４０２ｂの下からの斜視図、図１４は図１１におけるＦ−Ｆ断面図を示す。
【００３１】
図中、図１から図９までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。４０２ａは第１の誘電体、４０２ｂは第２の誘電体、５０３ａは第３の導体、５０３ｂは第４の導体、４０５は複数のスルーホール、５０４は固定手段である複数のはんだボールである。
【００３２】
図１０において、本実施の形態における高周波フィルタでは、３つの共振器４００を、線路１１０の上に配置している。
【００３３】
３つの共振器４００は、線路１１０の上にλｇ／４の間隔だけ距離をおいて、線路１１０のベース板１００にネジ止めすることで固定されている。線路１１０は、実施の形態１と同様に、上側導体パターン１０１ａ、下側導体パターン１０１ｂおよび図１０では図示されていないスルーホール１０２で電気的に遮蔽されたＳＩＷ形の導波路である。共振器４００の結合孔２０１と線路１１０の結合孔１０４により結合手段が形成されており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０とで電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１と同様に帯域阻止形のフィルタ特性を有する高周波フィルタとして動作する。
【００３４】
共振器４００は、図１１から図１４に示すように第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂの２層の平板状の誘電体と金属板４０１とからなっている。第１の誘電体４０２ａの下面には結合孔２０１が設けられた第１の導体４０３ａを施し、第１の誘電体４０２ａの上面には周辺部のみに第３の導体５０３ａを施している。これら第１の導体４０３ａと第３の導体５０３ａは第１の複数のスルーホールを構成する複数のスルーホール４０５により電気的に接続されている。また、第２の誘電体４０２ｂの上面には第２の導体４０３ｂを施し、第２の誘電体４０２ｂの下面には図１３に示すように、周辺部のみに第４の導体５０３ｂを施している。これら第２の導体４０３ｂと第４の導体５０３ｂは第２の複数のスルーホールを構成する複数のスルーホール４０５により電気的に接続されている。さらに、図１２に示すように、第３の導体５０３ａと第４の導体５０３ｂの間を複数のはんだボール５０４で接合して接続し、第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂを固定している。さらに第１の導体４０３ａの下面に導電性接着剤を用いて金属板４０１が接着されており、第１の誘電体４０２ａに固定されている。
【００３５】
このように、第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂは、導体４０３ａ、４０３ｂおよび複数のスルーホール４０５と複数のはんだボール５０４により、電気的に遮蔽されている。このため、本構造は矩形ＴＥ１０１モードで共振する共振領域を有する共振器４００となる。この共振器４００は、金属板４０１に設けたキリ穴４０４を用いて、線路１１０のベース板１００に、ネジ止めにより固定されている。
【００３６】
したがって、本実施の形態における高周波フィルタでは実施の形態１と同様に、電磁波の不要な外部への放射がなく、高い減衰量特性を有する高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００３７】
さらに、本実施の形態２の共振器４００は、同じ線膨張係数を有する第１の誘電体４０２と第２の誘電体５０２とを複数のはんだボール５０４を用いてはんだ接合している。このため、周囲温度の変化などによって誘電体の伸縮が起きても、はんだに応力が集中することがなく安定な構造の共振器４００が得られる。
【００３８】
誘電体４０２ａ、４０２ｂに誘電率が大きく損失が小さい高誘電率セラミックなどを用いる場合、製造プロセスの制限から、セラミック１枚の厚さには限度がある。
【００３９】
しかし、本実施の形態では誘電体４０２ａ、４０２ｂを重ね合わせることにより、共振器４００の厚みを上述の制限値より大きくすることができる。このことにより、電磁界が分布する共振器４００の体積が増加するため、共振器４００の無負荷Ｑ値を向上することができる。すなわち、電気損失の小さい共振器４００が得られる。この結果、阻止帯域でさらに高い減衰量特性を有し、通過帯域で挿入損失の小さい高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００４０】
なお、本実施の形態においても、線路１１０はトリプレートや同軸線路であっても問題なく、共振器が３個未満または４個以上でもよい。また、結合孔２０１は種々の形状、数量を用いることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図１５から図１７までは、本発明の実施の形態３による高周波フィルタを示す図である。本実施の形態の全体構成は実施の形態２に準じており、本実施の形態では共振器部分の構造について説明する。
図１５は本実施の形態における共振器４００の分解図であり、図１６は第２の誘電体４０２ｂの下からの斜視図、図１７は実施の形態２の図１１におけるＦ−Ｆ断面図に相当する断面図である。図中、実施の形態１、実施の形態２と同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。６０１ａは第５の導体、６０１ｂは第６の導体、６０２は接続手段である複数のはんだボール、６０３は複数のスルーホールである。
【００４２】
図１５から図１７に示した、本実施の形態における高周波フィルタにおける共振器４００は、第１の導体４０３ａ、第３の導体５０３ａ、第５の導体６０１ａ、複数のスルーホール４０５および複数のスルーホール６０３により電気的に遮蔽された第１の誘電体４０２ａと、第２の導体４０３ｂ、第４の導体５０３ｂ、第６の導体６０１ｂおよび複数のスルーホール５０５により電気的に遮蔽された第２の誘電体４０２ｂとを、固定手段である複数のはんだボール５０４および接続手段である複数のはんだボール６０２を用いてはんだ接合したものである。さらに、第１の導体４０３ａの下面に導電性接着剤を用いて金属板４０１を接着し固定している。
【００４３】
本共振器４００も矩形ＴＥ１０１モードで共振する共振器である。
【００４４】
共振器４００の底部には、第１の導体４０３ａに設けられた結合孔２０１と、金属板４０１に設けられた結合孔４０６を有している。これらが結合手段の一部を形成しており、共振器４００と図示しない線路１１０との間に実施の形態２と同様に電磁界結合を行う。
【００４５】
本実施の形態における共振器４００では、第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂを重ね合わせて構成している。このため共振器４００の体積を大きくでき、実施の形態２と同様に、無負荷Ｑ値が大きく、電気損失の小さい共振器４００を得ることができる。したがって、低損失で高減衰特性を有する高周波フィルタが得られる。
【００４６】
さらに、第５の導体６０１ａ、第６の導体６０１ｂ、複数のはんだボール６０２、複数のスルーホール６０３を設けたことにより、第１の誘電体４０２ａ内の共振領域のさらに内側に電気壁が形成されている。このため、共振器４００内部の電磁界は、第２の誘電体４０２ｂ内のほぼ全域と第１の誘電体４０２ａの周囲部とが合わされた図１７の一点鎖線で示すような領域に閉じ込められる。これにより、いわゆるシングルリッジ構造と呼ばれる形状が形成されている。シングルリッジ構造では、同じ外形寸法の通常の共振器に比べ、共振周波数が低域にシフトする。したがって、誘電体の図１５中ＸＺ方向の実装面積を同一にした場合には、共振周波数は低域にシフトする。逆に、同一の共振周波数を得ようとする場合にはＸＺ方向の大きさを小さくすることができる。即ち、同じ共振周波数でも、さらなる実装面積の小形化が可能となる。これにより高周波フィルタの小形化も可能となる。
【００４７】
以上のように本実施の形態の高周波フィルタでは、実施の形態１、実施の形態２に示した効果が得られるとともに、さらに小形な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００４８】
なお、本実施の形態の上記構造から、第６の導体６０１ｂとはんだボール６０２を削除しても、同様にシングルリッジ構造の共振器４００が得られる。したがって、この場合も同様の効果が得られる。さらに、はんだボール６０２は削除し、第６の導体６０１ｂと第２の導体４０３ｂの間に、スルーホール６０３と同様のスルーホールを形成すれば、第２の誘電体４０２ｂ内にも電気壁が形成され、いわゆるダブルリッジ構造の共振器４００が形成される。この場合も同一共振周波数を得る場合に、通常より共振器４００の大きさを小さくすることができる。したがって、同様に小形な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００４９】
実施の形態４．
図１８、図１９および図２０は、本発明の実施の形態４による高周波フィルタを示す図である。図１８は本実施の形態における高周波フィルタの上面図、図１９は図１８におけるＧ−Ｇの断面図、図２０は図１８におけるＨ−Ｈの断面図である。また、図２１、図２２および図２３は、本実施の形態における高周波フィルタの変形例を示す図である。図２１は本実施の形態の変形例における高周波フィルタの上面図、図２２は図２１におけるＧ’−Ｇ’の断面図、図２３は図２１におけるＨ’−Ｈ’の断面図である。図中、実施の形態１から３までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。７０１は外導体、７０２は内導体である。
【００５０】
本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１に示した３つの共振器４００を、線路１１０である外導体７０１と内導体７０２からなる方形同軸線路上にλｇ／４の間隔で配置している。共振器４００の底部と外導体７０１に設けた結合孔が結合手段を形成しており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０との間で電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１と同様の動作により帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００５１】
図２０に示すように、共振器４００は金属板４０１に設けられたキリ穴４０４を用いて、線路１１０である方形同軸線路の外導体７０１にネジ止めされている。
【００５２】
本実施の形態では、線路１１０にＳＩＷ形の伝送線路ではなく、方形同軸線路を用いている。ＳＩＷ形の伝送線路では所望の周波数の電気信号を伝送させる際、線路１１０内の誘電体層１０３の誘電率に応じて線路の幅を変化させる必要がある。このとき、特にＳＩＷ形の伝送線路を形成する誘電体層１０３の誘電率が、共振器４００を形成する誘電体４０２の誘電率よりも低い場合においては、ＳＩＷ形線路の幅が共振器４００の幅より広くなってしまう場合がある。
【００５３】
このため、共振器４００のネジ止め位置が幅方向に相対的に狭くなり、ネジ止めの位置がＳＩＷ形線路のスルーホール１０２の位置に重なったり、互いに干渉する位置になったりしてしまう可能性があった。この干渉を避けようとすると、ネジ止め位置をより幅方向に広げる必要があり、共振器４００および高周波フィルタが幅方向に大きくなってしまう可能性があった。
【００５４】
本実施の形態では、線路１１０に方形同軸線路を用いているため、内導体７０２の幅または厚さを調整することで同軸線路の外導体７０１の内寸の幅を調整することが容易である。したがって、外導体７０１の内寸の幅を共振器４００の幅よりも狭くすることが容易である。このため、共振器４００のネジ位置を必要最小限の幅にすることができ、共振器４００および高周波フィルタの幅方向の大きさを小形化することができる。
【００５５】
以上のように本実施の形態の高周波フィルタでは、さらに小形な高周波フィルタが得られる効果がある。同時に部品点数を少なくでき、組立が容易な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００５６】
なお、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１に示したものと同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。
【００５７】
図２１、図２２および図２３は、本実施の形態の変形例を示している。図２１から図２３に示す構成では、複数の共振器４００について、第１の導体４０３ａの下側に固定した金属板４０１を一体化し、共振器４００をλｇ／４の間隔で複数個配置したものである。さらに、一体化された金属板４０１を方形同軸線路の外導体の一部として用い、線路１１０の一部である他の外導体７０１とネジ止めすることで、同様の帯域阻止形のフィルタ特性を有する高周波フィルタを構成している。
【００５８】
本構造では金属板４０１が複数の共振器４００において共通となっており、かつ線路１１０の外導体の一部の機能を合わせもった構造となっているが、本変形例においても本発明の効果が同様に得られる。なお、金属板４０１が複数の共振器４００において共通となっていても、必ずしも外導体の一部となっている必要はなく、線路１１０とは独立な部材であってもよい。この場合にも同様の効果が得られることは明らかである。
【００５９】
なお、本実施の形態に限らず、他の実施の形態においても金属板４０１を複数の共振器４００において一体化してもよく、金属板４０１を線路１１０の外導体の一部として用いてもよい。
【００６０】
実施の形態５．
図２４から図２８までは、本発明の実施の形態５による高周波フィルタを示す図である。図２４は本実施の形態における高周波フィルタで、導体カバー８０５を取り除いた上面図である。図２５は図２４におけるＪ−Ｊの断面図、図２６は図２４におけるＫ−Ｋの断面図、図２７は図２４におけるＬ−Ｌの断面図、図２８は本実施の形態における高周波フィルタの等価回路である。図中、実施の形態１から４までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。８０１は導体ケース、８０２はアイリス、８０３は導体棒、８０４は結合孔、８０５は導体カバー、８０６は調整ネジ、８０７は同軸コネクタ、８１０はインダクタである。
【００６１】
本実施の形態における高周波フィルタでは、図２５に示すように導体ケース８０１および導体カバー８０５で線路１１０である導波管構造を形成している。図２４に示すように導体ケース８０１にはアイリス８０２が設けられ、導波管内を３個の領域に仕切っている。この各領域にそれぞれ共振器４００が配置されている。図２５に示すように導波管の端部には高周波信号の入出力用としてケース取付け型の同軸コネクタ８０７が設けられている。
【００６２】
本実施の形態における共振器４００は、結合孔の形状を除き実施の形態１と同様の構造であり、ネジ用のキリ穴４０４を備えた金属板４０１の上に、第１の導体４０３ａ、第２の導体４０３ｂおよび複数のスルーホール４０５によって電気的に遮蔽された誘電体４０２を、導電性接着剤等を用いて実装している。したがって、実施の形態１に示したる共振器４００と同様、矩形ＴＥ１０１モードで共振する共振器である。この共振器４００が、図２３に示すように線路１１０の導体ケース８０１にネジ止めされ固定されている。
【００６３】
さらに、本実施の形態における共振器４００は、図２４に示すように、複数のスルーホール４０５の隣り合う配列間隔の一部を他の間隔よりも広くする部分を設けて、これを結合手段である結合孔８０４としている。図２４に示す３つの共振器４００それぞれには、全て図中の左右２か所に結合孔８０４が設けられている。
【００６４】
本実施の形態の高周波フィルタにおいて、図２５中左側の入力側の同軸コネクタ８０７から入力された高周波信号は、同軸コネクタ８０７の芯線から線路１１０内に入力する。そして一番左の共振器４００の左側の結合孔８０４を通じて、まず一番左の共振器４００に入力する。さらに、この共振器４００の右側の結合孔８０４から出力した高周波信号は、線路１１０内のアイリス８０２と導体棒８０３を通じて、中央の共振器４００の左側の結合孔８０４と電磁界結合が行われ、中央の共振器４００に入力する。
【００６５】
導体棒８０３は、図２７に示すようにアイリス８０２で挟まれた空間に突き出た形状となっており、調整ネジ８０６で高さが調整できるようになっている。これにより、両側の共振器４００間の電磁界結合の結合量を調整することができる。
【００６６】
以下、同様にして、一番右の共振器４００から出力した高周波信号は線路１１０内を伝搬し右側の同軸コネクタ８０７から出力される。
【００６７】
導体ケース８０１および導体カバー８０５によって形成される線路１１０の共振器４００部分の導波管構造は、共振器４００の共振周波数付近の周波数を遮断するような形状になるように選ばれている。このことで、導波管構造の線路１１０内部で共振器４００を跳び越しての不要な空間結合が発生しないようにしている。また、線路１１０は導波管構造であるので、外部からの不要な電磁波の入り込みを防ぐこともできる。
【００６８】
本高周波フィルタは図２８に示す等価回路で表される。各共振器４００は図２８中の共振回路４１０として表され、アイリス８０２と導体棒８０３は等価回路中インダクタ８１０として表される。この回路は、共振回路４１０中の抵抗値が０に近い値であれば、共振周波数においてインピーダンスがほぼ０になり、共振周波数において入力と出力とがほぼ短絡線路となる。また、共振周波数から離れた周波数ではインピーダンスが有限のリアクタンスを有し、入力と出力とが短絡にならない。したがって、通過帯域である共振周波数近傍において入力側から出力側に高周波信号を通し、阻止帯域である共振周波数から離れた周波数において入力側から出力側に高周波信号を通さない帯域通過形のフィルタとして動作する。
【００６９】
本実施の形態の共振器４００は、他の実施の形態と同様、高誘電体材料を用いて薄形かつ小形の低損失な共振器４００とすることができる。したがって、この共振器４００を空洞の導波管構造の線路１１０中に配置することで、小形かつ薄形で、通過帯域で低損失な帯域通過形の高周波フィルタが得られる。また、不要な跳び越し結合が生じず、外部から不要な電磁波の入り込みもないため、阻止帯域において高い減衰量を有する帯域通過形の高周波フィルタが得られる。
【００７０】
以上のように本実施の形態によれば、小形かつ薄形で、低損失、高減衰量の帯域通過形の高周波フィルタを得ることができる効果がある。
【００７１】
なお、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１や実施の形態４に示したものと、結合孔８０４の形状以外は同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものに相当するものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。また、共振器４００の数を２個以下や４個以上にしても良く、同様の効果が得られる。
【００７２】
実施の形態６．
図２９から図３２までは、本発明の実施の形態７による高周波フィルタを示す図である。本実施の形態の全体構成は実施の形態４に準じており、線路１１０に方形同軸線路を用いている。
図２９は実施の形態４の図１８におけるＧ−Ｇ断面図に相当する断面図、図３０は図１８におけるＨ−Ｈ断面図に相当する断面図、図３１は図１８におけるＧ−Ｇ断面図に相当する他の断面図、図３２は図１８におけるＨ−Ｈ断面図に相当する他の断面図である。図中、実施の形態１から５までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。７０３は誘電材料である。
【００７３】
本実施の形態における高周波フィルタは、図２９に示すように、実施の形態４と同様、実施の形態１に示した３つの共振器４００を、線路１１０である外導体７０１と内導体７０２からなる方形同軸線路上にλｇ／４の間隔で配置している。共振器４００の底部と外導体７０１に設けた結合孔が結合手段を形成しており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０との間で電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１や実施の形態４と同様の動作により帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００７４】
本実施の形態では、線路１１０である方形同軸線路において、共振器４００との結合手段である結合孔１０４近傍に誘電材料７０３を配置している。誘電材料７０３は、方形同軸線路の外導体７０１と内導体７０２の間の、内導体７０２より結合孔１０４側にのみに配置されている。図３０の断面図に示すように、結合孔１０４部において、方形同軸線路内の上側のみに誘電材料７０３が充填され、下側は中空となっている。
【００７５】
誘電材料７０３の比誘電率は１より大きいため、結合孔１０４近傍の線路１１０内において、内導体７０２より共振器４００に近い側の誘電率が大きく、内導体７０２より共振器４００に遠い側の誘電率は小さくなる。このとき、線路１１０内を伝搬する電磁波は誘電率が大きい側に集中して伝搬する。したがって、結合孔１０４において電磁波の電界強度が大きくなり、この結果、この部分で線路１１０と共振器４００との結合を大きくすることができる。
【００７６】
所要の特性を有する高周波フィルタを得る際、場合により線路１１０と共振器４００との結合を大きくする必要があるが、本実施の形態では、線路１１０と共振器４００との結合が大きく取れるため、阻止帯域幅が広い、または高い減衰量を有する高周波フィルタが容易に得られる効果がある。
【００７７】
さらに、誘電材料７０３を線路１１０における内導体７０２の支持に用いることもできるため、構造の安定な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００７８】
図３１、図３２は、図２９、図３０とは異なる構成の高周波フィルタを示す断面図であり、本実施の形態の変形例を示している。図３１、図３２に示す構成では、結合孔１０４近傍以外においては、内導体７０２の上側と下側に共に誘電材料７０３が充填されている。結合孔１０４近傍では内導体７０２の下側は中空となっている。
【００７９】
この構造においても、結合孔１０４近傍において、線路１１０内を伝搬する電磁波は誘電率が大きい側に集中して伝搬する。したがって、結合孔１０４において電磁波の電界強度が大きくなり、この結果、この部分で線路１１０と共振器４００との結合を大きくすることができる。すなわち、図２９、図３０と同様の効果が得られる。
【００８０】
なお、本実施の形態では、図３１、図３２に示すように、結合孔１０４部分にも誘電材料７０３を充填した構造としても良い。また中空で示した部分に、誘電材料７０３よりも誘電率が小さい他の誘電材料を充填してもよい。この場合も同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態では線路１１０に方形同軸線路を用いる場合を示したが、これに限らず方形以外の同軸線路を用いることができ、同様の効果が得られる。
【００８１】
さらに、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１に示したものと同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。
【００８２】
実施の形態７．
図３３、図３４は、本発明の実施の形態７による高周波フィルタを示す図である。本実施の形態の全体構成は実施の形態４に準じており、線路１１０に方形同軸線路を用いている。
図３３は実施の形態４の図１８におけるＧ−Ｇ断面図に相当する断面図、図３４は図１８におけるＨ−Ｈ断面図に相当する断面図である。図中、実施の形態１から６までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。
【００８３】
図３３に示すように、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態４と同様、実施の形態１に示した３つの共振器４００を、線路１１０である外導体７０１と内導体７０２からなる方形同軸線路上にλｇ／４の間隔で配置している。共振器４００の底部と外導体７０１に設けた結合孔が結合手段を形成しており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０との間で電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１や実施の形態４と同様の動作により帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００８４】
本実施の形態では、線路１１０である方形同軸線路において、内導体７０２を外導体７０１内部の中心位置より共振器４００側に近い上側の位置に配置している。このため、線路１１０内を伝搬する電磁波は内導体７０２の上側に集中して伝搬する。したがって、結合孔１０４において電磁波の電界強度が大きくなり、この結果、この部分で線路１１０と共振器４００との結合を大きくすることができる。
【００８５】
所要の特性を有する高周波フィルタを得る際、場合により線路１１０と共振器４００との結合を大きくする必要があるが、本実施の形態では、線路１１０と共振器４００との結合が大きく取れるため、阻止帯域幅が広い、または高い減衰量を有する高周波フィルタが容易に得られる効果がある。
【００８６】
なお、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１に示したものと同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。また、本実施の形態では線路１１０に方形同軸線路を用いる場合を示したが、これに限らず方形以外の同軸線路を用いることができ、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８７】
１００ ベース板、１０１ａ、ｂ 導体パターン、１０２ スルーホール、１０３ 誘電体層、１０４ 結合孔、１０５ ネジ穴、１１０ 線路、２０１ 結合孔、３０１ａ、ｂ ４分の１波長線路、４００ 共振器、４０１ 金属板、４０２ 誘電体、４０２ａ 第１の誘電体、４０２ｂ 第２の誘電体、４０３ａ 第１の導体、４０３ｂ 第２の導体、４０４ キリ穴、４０５ スルーホール、４０６ 結合孔、４１０ 共振回路、５０３ａ 第３の導体、５０３ｂ 第４の導体、５０４ はんだボール、６０１ａ 第５の導体、６０１ｂ 第６の導体、６０２ はんだボール、６０３ スルーホール、７０１ 外導体、７０２ 内導体、７０３ 誘電材料、８０１ 導体ケース、８０２ アイリス、８０３ 導体棒、８０４ 結合孔、８０５ 導体カバー、８０６ 調整ネジ、８０７ 同軸コネクタ、８１０ インダクタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高周波回路等に用いられる高周波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の小形な高周波フィルタの一つとして、特許文献１に示されるように、高周波基板上に複数の誘電体同軸共振器を配置した構造を有するものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５１８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
従来の高周波フィルタの構成要素である同軸共振器は、波長の１／４の長さで一端が短絡され他端が開放されている。開放された端部は電波を放射しやすいため、この放射により隣接する共振器や他の回路と不要結合しやすい。この不要結合はフィルタの阻止帯域における減衰量を劣化させることが知られている。したがって、高い減衰量を有する高周波フィルタが得られにくいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、阻止帯域において高い減衰量を有する高周波フィルタを得るためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波フィルタは、
平板形状である誘電体と、
前記誘電体の下面に設けられた第１の導体と、
前記誘電体の上面に設けられた第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体を電気的に接続し、前記第１の導体と前記第２の導体とともに前記誘電体内に電磁界の共振領域を形成する複数のスルーホールと、
前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記誘電体に固定された金属板と、
前記金属板に固定され高周波が伝搬する線路と、
前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、阻止帯域において高い減衰量を有する高周波フィルタを得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタの上面図
【図２】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＡ−Ａ断面図
【図３】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＢ−Ｂ断面図
【図４】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＣ−Ｃ断面図
【図５】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＤ−Ｄ断面図
【図６】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＤ’−Ｄ’断面図
【図７】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタのＥ−Ｅ断面図
【図８】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタの等価回路を示す図
【図９】この発明の実施の形態１に係る高周波フィルタ用共振器の斜視図
【図１０】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタのＡ−Ａ断面図
【図１１】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用共振器の斜視図
【図１２】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用共振器の分解図
【図１３】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用第２の誘電体の下からの斜視図
【図１４】この発明の実施の形態２に係る高周波フィルタ用共振器のＦ−Ｆ断面図
【図１５】この発明の実施の形態３に係る高周波フィルタ用共振器の分解図
【図１６】この発明の実施の形態３に係る高周波フィルタ用第２の誘電体の下からの斜視図
【図１７】この発明の実施の形態３に係る高周波フィルタ用共振器のＦ−Ｆ断面図
【図１８】この発明の実施の形態４に係る高周波フィルタの上面図
【図１９】この発明の実施の形態４に係る高周波フィルタのＧ−Ｇ断面図
【図２０】この発明の実施の形態４に係る高周波フィルタのＨ−Ｈ断面図
【図２１】この発明の実施の形態４の変形例に係る高周波フィルタの上面図
【図２２】この発明の実施の形態４の変形例に係る高周波フィルタのＧ’−Ｇ’断面図
【図２３】この発明の実施の形態４の変形例に係る高周波フィルタのＨ’−Ｈ’断面図
【図２４】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタの上面図
【図２５】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタのＪ−Ｊ断面図
【図２６】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタのＫ−Ｋ断面図
【図２７】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタのＬ−Ｌ断面図
【図２８】この発明の実施の形態５に係る高周波フィルタの等価回路を示す図
【図２９】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタのＧ−Ｇ断面図
【図３０】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタのＨ−Ｈ断面図
【図３１】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタの他のＧ−Ｇ断面図
【図３２】この発明の実施の形態６に係る高周波フィルタの他のＨ−Ｈ断面図
【図３３】この発明の実施の形態７に係る高周波フィルタのＧ−Ｇ断面図
【図３４】この発明の実施の形態７に係る高周波フィルタのＨ−Ｈ断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１から図９までは、本発明の実施の形態１に係わる高周波フィルタを示す図である。図１は本実施の形態における高周波フィルタの上面図、図２は図１におけるＡ−Ａの断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂの断面図、図４は図１におけるＣ−Ｃの断面図である。図５は図２におけるＤ−Ｄの断面図、図６は図２におけるＤ’−Ｄ’の断面図で、それぞれ各共振器に設けられる結合孔を示す。また、図７は図２におけるＥ−Ｅの断面図であり線路上面に形成される結合孔、図８は高周波フィルタの等価回路、図９は本高周波フィルタに用いられる共振器単体の斜視図を示す。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１０】
図中、１００はベース板、１０１ａ、ｂは導体パターン、１０２はスルーホール、１０３は誘電体層、１０４は結合孔、１０５はネジ穴、１１０は線路、２０１は結合孔、３０１ａ、ｂは４分の１波長線路、４００は共振器、４０１は金属板、４０２は平板形状である誘電体、４０３ａは第１の導体、４０３ｂは第２の導体、４０４はキリ穴、４０５は複数のスルーホール、４０６は結合孔、４１０は共振回路である。
【００１１】
本実施の形態における高周波フィルタでは、３つの共振器４００と線路１１０とから高周波フィルタを構成している。
【００１２】
共振器４００は誘電体４０２内に電磁波を共振させる誘電体共振器である。図９に共振器４００の斜視図を示す。平板状の誘電体４０２の上面に第２の導体４０３ｂが蒸着などの方法により設けられている。また図９には示されていないが、図２に示されているように、誘電体４０２の下面には第１の導体４０３ａが同様に設けられている。第１の導体４０３ａと第２の導体４０３ｂは、誘電体４０２の周辺部において複数のスルーホール４０５により電気的に接続されている。これら、第１の導体４０３ａ、第２の導体４０３ｂ、複数のスルーホール４０５によって、誘電体４０２内部の電磁波を電気的に遮蔽し、誘電体４０２内部に電磁波の共振領域を形成している。この構造において、内部の電磁波は矩形ＴＥ１０１モードで共振する。
【００１３】
また、誘電体４０２の下面に設けられている第１の導体４０３ａのさらに下側に、導電性接着剤を用いて金属板４０１を固定している。金属板４０１にはキリ穴４０４が設けられており、他の構造体とネジ止め等による固定が行えるようになっている。
【００１４】
線路１１０は、誘電体層１０３と、誘電体層１０３の上下に設けられた導体パターン１０１ａ、１０１ｂ、上下の導体パターン１０１ａ、ｂを接続するスルーホール１０２、および、これらを支えるベース板１００とからなっている。この線路１１０において、電磁波は誘電体層１０３の内部を伝搬する。スルーホール１０２は図１および図３に示すように、誘電体層１０３の側面両側の端部近傍にそれぞれ複数設けられており、いわゆるＳＩＷ(Substrate Integrated Waveguide)形の線路を形成している。このため、線路１１０内の電磁波が、外部に漏れ出すことなく誘電体層１０３の内部を伝搬する。
【００１５】
共振器４００の第１の導体４０３ａには、図５（ａ）に示すように結合孔２０１が設けられている。第１の導体４０３ａに固定された金属板４０１にも、図６に示すように対応する箇所に同様に結合孔４０６が設けられている。線路１１０の上側の導体パターン１０１ａにも、図７に示すように結合孔１０４が設けられている。
【００１６】
さらに、共振器４００は金属板４０１のキリ穴４０４を用いて、線路１１０のベース板１００にネジ止めされている。このため共振器４００と線路１１０とは密着している。共振器４００の結合孔２０１と線路１１０の結合孔１０４は対応した位置において接合し、これらは結合手段を形成する。この結合手段によって、共振器４００の誘電体４０２内部の電磁波と、線路１１０の誘電体層１０３を伝搬する電磁波との間に電磁界結合が生じる。
【００１７】
共振器４００と線路１１０とは密着しているので、この結合手段においても、電磁波が外部に放射しにくい。
【００１８】
本実施の形態における高周波フィルタでは、図１と図２に示すように３つの共振器４００を、線路１１０の上に、λｇ／４の間隔で配置している。ここでλｇは所定の周波数における線路１１０内を進行する電磁波の波長である。それぞれの共振器４００と線路１１０の間には、結合手段によって電磁界結合が生じている。なお、図２の波形の矢印は電磁波を表している。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。
【００１９】
図８はこの高周波フィルタの等価回路を示す図である。各共振器４００は等価的に４１０のような共振回路で表される。したがって高周波フィルタは共振回路４１０を４分の１波長線路３０１ａ、ｂで接続した回路となる。共振器４００の損失が小さければ、等価回路の共振回路４１０中の抵抗値が十分小さいとすることができる。このとき、共振周波数近傍で共振回路４１０はリアクタンスがほぼ０となり短絡線路として動作するので、図８の等価回路は共振周波数近傍で入力側から出力側に波を通さない回路となる。また共振周波数から離れた周波数では共振回路４１０は有限のリアクタンスを有し短絡線路とならないので、図８の等価回路は入力側から出力側に波を通す回路となる。このように、本実施の形態に示す高周波フィルタは帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００２０】
なお、本実施の形態では、複数の共振器４００を４分の１波長線路３０１ａ、ｂを介して接続しているが、４分の３波長線路や４分の５波長線路など、４分の１の奇数倍波長の線路を用いても同様なフィルタ特性が得られる。すなわち、共振器４００をλｇ／４の奇数倍間隔で配置しても構わない。これは他の実施の形態においても同様である。
【００２１】
この高周波フィルタでは、上述したように、共振器４００や線路１１０において、外部への電磁波の放射が生じないため、共振器４００間の不要結合などが生じない。したがって、高周波フィルタの阻止帯域における減衰量の劣化が生じず、高い減衰量を有する高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００２２】
さて、このような高周波フィルタに用いられる共振器４００を小形にするには、共振器４００に用いる誘電体４０２の誘電率を大きくすることが効果的である。誘電率が大きく電磁波の電気損失が小さい材料として高誘電率セラミックがある。共振器４００の誘電体４０２に高誘電率セラミックを用いた場合、共振器４００を小形にでき、高周波フィルタも小形にできる。
【００２３】
しかし、線路１１０の材料、特にベース板１００と、高誘電率セラミックの線膨張係数は一般に異なる。ベース板１００には一般に安価な金属が用いられることが多い。このため、共振器４００と線路１１０を直接接着すると、温度変化により応力が生じ電気特性に悪影響を及ぼす。本実施の形態では、共振器４００の誘電体４０２に設けた第１の導体４０３ａと金属板４０１とを導電性接着剤を用いて直接接着している。しかし、誘電体４０２に高誘電率セラミックを用いた場合でも、金属板４０１にニッケル−コバルト−鉄合金など、高誘電率セラミックに近い線膨張係数の材料を用いることができるので、温度変化が生じた場合においても誘電体４０２と金属板４０１とを安定に固定することができる。
【００２４】
さらに共振器４００を、金属板４０１に設けたキリ穴４０４を用いて、線路１１０のベース板１００にネジ止めしている。このため、金属板４０１と線路１１０のベース板１００との間に線膨張係数の差異があった場合にも、両者の接触部で応力が生じにくい。したがって、電気特性に悪影響を及ぼすことがない、安定な構造の高周波フィルタが得られる。
【００２５】
なお、金属板４０１にキリ穴４０４を設ける代わりに、例えば金属板４０１にＵ字形の切り込み等を設けて、金属板４０１と線路１１０をネジ止めしても構わない。
【００２６】
また、線路１１０の誘電体層１０３にも比較的高誘電率で低損失なセラミック系材料などを使用することができる。これにより、フッ素樹脂やガラスエポキシなどの樹脂に比べて小形化を実現でき、かつ誘電損失を小さく抑えることが可能となる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では阻止帯域において高い減衰量を有する安定な構造の高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００２８】
なお、本実施の形態では３つの共振器４００を、ＳＩＷ形の線路１１０の上に設ける構造を示したが、線路１１０はＳＩＷ形でなくても良く、トリプレートや同軸線路であっても問題ない。また、共振器４００が３個未満または４個以上でも本発明の効果が同様に得られる。また、結合孔２０１や結合孔４０６は図５（ａ）や図６に示す矩形の形状でなくても良く、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すような円形の形状、２つである数量でもよいし、別の形状、数量でも構わない。
【００２９】
加えて、本実施の形態では共振器４００を線路１１０の上側のみに設ける構造を示したが、複数の共振器４００を設ける場合、共振器４００を線路１１０の上側と下側の両方に設けても良い。例えば線路１１０内の電磁波の伝搬方向に対して共振器４００を上下に互い違いに配置してもよい。特に共振器４００の配置間隔を短くする必要がある場合、互いに重なることなく共振器４００を配置することが可能となる効果がある。この際、共振器４００と線路１１０との結合手段を得るため、必要に応じてベース板１００に結合孔を設けても良い。
【００３０】
実施の形態２．
図１０から図１４までは、この発明の実施の形態２に係わる高周波フィルタを示す図である。図１０は実施の形態１において示した図１のＡ−Ａの箇所に対応する断面図、図１１は本高周波フィルタに用いられる共振器のみを抜き出した斜視図、図１２は共振器の分解図、図１３は第２の誘電体４０２ｂの下からの斜視図、図１４は図１１におけるＦ−Ｆ断面図を示す。
【００３１】
図中、図１から図９までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。４０２ａは第１の誘電体、４０２ｂは第２の誘電体、５０３ａは第３の導体、５０３ｂは第４の導体、４０５は複数のスルーホール、５０４は固定手段である複数のはんだボールである。
【００３２】
図１０において、本実施の形態における高周波フィルタでは、３つの共振器４００を、線路１１０の上に配置している。
【００３３】
３つの共振器４００は、線路１１０の上にλｇ／４の間隔だけ距離をおいて、線路１１０のベース板１００にネジ止めすることで固定されている。線路１１０は、実施の形態１と同様に、上側導体パターン１０１ａ、下側導体パターン１０１ｂおよび図１０では図示されていないスルーホール１０２で電気的に遮蔽されたＳＩＷ形の導波路である。共振器４００の結合孔２０１と線路１１０の結合孔１０４により結合手段が形成されており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０とで電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１と同様に帯域阻止形のフィルタ特性を有する高周波フィルタとして動作する。
【００３４】
共振器４００は、図１１から図１４に示すように第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂの２層の平板状の誘電体と金属板４０１とからなっている。第１の誘電体４０２ａの下面には結合孔２０１が設けられた第１の導体４０３ａを施し、第１の誘電体４０２ａの上面には周辺部のみに第３の導体５０３ａを施している。これら第１の導体４０３ａと第３の導体５０３ａは第１の複数のスルーホールを構成する複数のスルーホール４０５により電気的に接続されている。また、第２の誘電体４０２ｂの上面には第２の導体４０３ｂを施し、第２の誘電体４０２ｂの下面には図１３に示すように、周辺部のみに第４の導体５０３ｂを施している。これら第２の導体４０３ｂと第４の導体５０３ｂは第２の複数のスルーホールを構成する複数のスルーホール４０５により電気的に接続されている。さらに、図１２に示すように、第３の導体５０３ａと第４の導体５０３ｂの間を複数のはんだボール５０４で接合して接続し、第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂを固定している。さらに第１の導体４０３ａの下面に導電性接着剤を用いて金属板４０１が接着されており、第１の誘電体４０２ａに固定されている。
【００３５】
このように、第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂは、導体４０３ａ、４０３ｂおよび複数のスルーホール４０５と複数のはんだボール５０４により、電気的に遮蔽されている。このため、本構造は矩形ＴＥ１０１モードで共振する共振領域を有する共振器４００となる。この共振器４００は、金属板４０１に設けたキリ穴４０４を用いて、線路１１０のベース板１００に、ネジ止めにより固定されている。
【００３６】
したがって、本実施の形態における高周波フィルタでは実施の形態１と同様に、電磁波の不要な外部への放射がなく、高い減衰量特性を有する高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００３７】
さらに、本実施の形態２の共振器４００は、同じ線膨張係数を有する第１の誘電体４０２と第２の誘電体５０２とを複数のはんだボール５０４を用いてはんだ接合している。このため、周囲温度の変化などによって誘電体の伸縮が起きても、はんだに応力が集中することがなく安定な構造の共振器４００が得られる。
【００３８】
誘電体４０２ａ、４０２ｂに誘電率が大きく損失が小さい高誘電率セラミックなどを用いる場合、製造プロセスの制限から、セラミック１枚の厚さには限度がある。
【００３９】
しかし、本実施の形態では誘電体４０２ａ、４０２ｂを重ね合わせることにより、共振器４００の厚みを上述の制限値より大きくすることができる。このことにより、電磁界が分布する共振器４００の体積が増加するため、共振器４００の無負荷Ｑ値を向上することができる。すなわち、電気損失の小さい共振器４００が得られる。この結果、阻止帯域でさらに高い減衰量特性を有し、通過帯域で挿入損失の小さい高周波フィルタが得られるという効果がある。
【００４０】
なお、本実施の形態においても、線路１１０はトリプレートや同軸線路であっても問題なく、共振器が３個未満または４個以上でもよい。また、結合孔２０１は種々の形状、数量を用いることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図１５から図１７までは、本発明の実施の形態３による高周波フィルタを示す図である。本実施の形態の全体構成は実施の形態２に準じており、本実施の形態では共振器部分の構造について説明する。
図１５は本実施の形態における共振器４００の分解図であり、図１６は第２の誘電体４０２ｂの下からの斜視図、図１７は実施の形態２の図１１におけるＦ−Ｆ断面図に相当する断面図である。図中、実施の形態１、実施の形態２と同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。６０１ａは第５の導体、６０１ｂは第６の導体、６０２は接続手段である複数のはんだボール、６０３は複数のスルーホールである。
【００４２】
図１５から図１７に示した、本実施の形態における高周波フィルタにおける共振器４００は、第１の導体４０３ａ、第３の導体５０３ａ、第５の導体６０１ａ、複数のスルーホール４０５および複数のスルーホール６０３により電気的に遮蔽された第１の誘電体４０２ａと、第２の導体４０３ｂ、第４の導体５０３ｂ、第６の導体６０１ｂおよび複数のスルーホール５０５により電気的に遮蔽された第２の誘電体４０２ｂとを、固定手段である複数のはんだボール５０４および接続手段である複数のはんだボール６０２を用いてはんだ接合したものである。さらに、第１の導体４０３ａの下面に導電性接着剤を用いて金属板４０１を接着し固定している。
【００４３】
本共振器４００も矩形ＴＥ１０１モードで共振する共振器である。
【００４４】
共振器４００の底部には、第１の導体４０３ａに設けられた結合孔２０１と、金属板４０１に設けられた結合孔４０６を有している。これらが結合手段の一部を形成しており、共振器４００と図示しない線路１１０との間に実施の形態２と同様に電磁界結合を行う。
【００４５】
本実施の形態における共振器４００では、第１の誘電体４０２ａと第２の誘電体４０２ｂを重ね合わせて構成している。このため共振器４００の体積を大きくでき、実施の形態２と同様に、無負荷Ｑ値が大きく、電気損失の小さい共振器４００を得ることができる。したがって、低損失で高減衰特性を有する高周波フィルタが得られる。
【００４６】
さらに、第５の導体６０１ａ、第６の導体６０１ｂ、複数のはんだボール６０２、複数のスルーホール６０３を設けたことにより、第１の誘電体４０２ａ内の共振領域のさらに内側に電気壁が形成されている。このため、共振器４００内部の電磁界は、第２の誘電体４０２ｂ内のほぼ全域と第１の誘電体４０２ａの周囲部とが合わされた図１７の一点鎖線で示すような領域に閉じ込められる。これにより、いわゆるシングルリッジ構造と呼ばれる形状が形成されている。シングルリッジ構造では、同じ外形寸法の通常の共振器に比べ、共振周波数が低域にシフトする。したがって、誘電体の図１５中ＸＺ方向の実装面積を同一にした場合には、共振周波数は低域にシフトする。逆に、同一の共振周波数を得ようとする場合にはＸＺ方向の大きさを小さくすることができる。即ち、同じ共振周波数でも、さらなる実装面積の小形化が可能となる。これにより高周波フィルタの小形化も可能となる。
【００４７】
以上のように本実施の形態の高周波フィルタでは、実施の形態１、実施の形態２に示した効果が得られるとともに、さらに小形な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００４８】
なお、本実施の形態の上記構造から、第６の導体６０１ｂとはんだボール６０２を削除しても、同様にシングルリッジ構造の共振器４００が得られる。したがって、この場合も同様の効果が得られる。さらに、はんだボール６０２は削除し、第６の導体６０１ｂと第２の導体４０３ｂの間に、スルーホール６０３と同様のスルーホールを形成すれば、第２の誘電体４０２ｂ内にも電気壁が形成され、いわゆるダブルリッジ構造の共振器４００が形成される。この場合も同一共振周波数を得る場合に、通常より共振器４００の大きさを小さくすることができる。したがって、同様に小形な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００４９】
実施の形態４．
図１８、図１９および図２０は、本発明の実施の形態４による高周波フィルタを示す図である。図１８は本実施の形態における高周波フィルタの上面図、図１９は図１８におけるＧ−Ｇの断面図、図２０は図１８におけるＨ−Ｈの断面図である。また、図２１、図２２および図２３は、本実施の形態における高周波フィルタの変形例を示す図である。図２１は本実施の形態の変形例における高周波フィルタの上面図、図２２は図２１におけるＧ’−Ｇ’の断面図、図２３は図２１におけるＨ’−Ｈ’の断面図である。図中、実施の形態１から３までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。７０１は外導体、７０２は内導体である。
【００５０】
本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１に示した３つの共振器４００を、線路１１０である外導体７０１と内導体７０２からなる方形同軸線路上にλｇ／４の間隔で配置している。共振器４００の底部と外導体７０１に設けた結合孔が結合手段を形成しており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０との間で電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１と同様の動作により帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００５１】
図２０に示すように、共振器４００は金属板４０１に設けられたキリ穴４０４を用いて、線路１１０である方形同軸線路の外導体７０１にネジ止めされている。
【００５２】
本実施の形態では、線路１１０にＳＩＷ形の伝送線路ではなく、方形同軸線路を用いている。ＳＩＷ形の伝送線路では所望の周波数の電気信号を伝送させる際、線路１１０内の誘電体層１０３の誘電率に応じて線路の幅を変化させる必要がある。このとき、特にＳＩＷ形の伝送線路を形成する誘電体層１０３の誘電率が、共振器４００を形成する誘電体４０２の誘電率よりも低い場合においては、ＳＩＷ形線路の幅が共振器４００の幅より広くなってしまう場合がある。
【００５３】
このため、共振器４００のネジ止め位置が幅方向に相対的に狭くなり、ネジ止めの位置がＳＩＷ形線路のスルーホール１０２の位置に重なったり、互いに干渉する位置になったりしてしまう可能性があった。この干渉を避けようとすると、ネジ止め位置をより幅方向に広げる必要があり、共振器４００および高周波フィルタが幅方向に大きくなってしまう可能性があった。
【００５４】
本実施の形態では、線路１１０に方形同軸線路を用いているため、内導体７０２の幅または厚さを調整することで同軸線路の外導体７０１の内寸の幅を調整することが容易である。したがって、外導体７０１の内寸の幅を共振器４００の幅よりも狭くすることが容易である。このため、共振器４００のネジ位置を必要最小限の幅にすることができ、共振器４００および高周波フィルタの幅方向の大きさを小形化することができる。
【００５５】
以上のように本実施の形態の高周波フィルタでは、さらに小形な高周波フィルタが得られる効果がある。同時に部品点数を少なくでき、組立が容易な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００５６】
なお、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１に示したものと同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。
【００５７】
図２１、図２２および図２３は、本実施の形態の変形例を示している。図２１から図２３に示す構成では、複数の共振器４００について、第１の導体４０３ａの下側に固定した金属板４０１を一体化し、共振器４００をλｇ／４の間隔で複数個配置したものである。さらに、一体化された金属板４０１を方形同軸線路の外導体の一部として用い、線路１１０の一部である他の外導体７０１とネジ止めすることで、同様の帯域阻止形のフィルタ特性を有する高周波フィルタを構成している。
【００５８】
本構造では金属板４０１が複数の共振器４００において共通となっており、かつ線路１１０の外導体の一部の機能を合わせもった構造となっているが、本変形例においても本発明の効果が同様に得られる。なお、金属板４０１が複数の共振器４００において共通となっていても、必ずしも外導体の一部となっている必要はなく、線路１１０とは独立な部材であってもよい。この場合にも同様の効果が得られることは明らかである。
【００５９】
なお、本実施の形態に限らず、他の実施の形態においても金属板４０１を複数の共振器４００において一体化してもよく、金属板４０１を線路１１０の外導体の一部として用いてもよい。
【００６０】
実施の形態５．
図２４から図２８までは、本発明の実施の形態５による高周波フィルタを示す図である。図２４は本実施の形態における高周波フィルタで、導体カバー８０５を取り除いた上面図である。図２５は図２４におけるＪ−Ｊの断面図、図２６は図２４におけるＫ−Ｋの断面図、図２７は図２４におけるＬ−Ｌの断面図、図２８は本実施の形態における高周波フィルタの等価回路である。図中、実施の形態１から４までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。８０１は導体ケース、８０２はアイリス、８０３は導体棒、８０４は結合孔、８０５は導体カバー、８０６は調整ネジ、８０７は同軸コネクタ、８１０はインダクタである。
【００６１】
本実施の形態における高周波フィルタでは、図２５に示すように導体ケース８０１および導体カバー８０５で線路１１０である導波管構造を形成している。図２４に示すように導体ケース８０１にはアイリス８０２が設けられ、導波管内を３個の領域に仕切っている。この各領域にそれぞれ共振器４００が配置されている。図２５に示すように導波管の端部には高周波信号の入出力用としてケース取付け型の同軸コネクタ８０７が設けられている。
【００６２】
本実施の形態における共振器４００は、結合孔の形状を除き実施の形態１と同様の構造であり、ネジ用のキリ穴４０４を備えた金属板４０１の上に、第１の導体４０３ａ、第２の導体４０３ｂおよび複数のスルーホール４０５によって電気的に遮蔽された誘電体４０２を、導電性接着剤等を用いて実装している。したがって、実施の形態１に示したる共振器４００と同様、矩形ＴＥ１０１モードで共振する共振器である。この共振器４００が、図２３に示すように線路１１０の導体ケース８０１にネジ止めされ固定されている。
【００６３】
さらに、本実施の形態における共振器４００は、図２４に示すように、複数のスルーホール４０５の隣り合う配列間隔の一部を他の間隔よりも広くする部分を設けて、これを結合手段である結合孔８０４としている。図２４に示す３つの共振器４００それぞれには、全て図中の左右２か所に結合孔８０４が設けられている。
【００６４】
本実施の形態の高周波フィルタにおいて、図２５中左側の入力側の同軸コネクタ８０７から入力された高周波信号は、同軸コネクタ８０７の芯線から線路１１０内に入力する。そして一番左の共振器４００の左側の結合孔８０４を通じて、まず一番左の共振器４００に入力する。さらに、この共振器４００の右側の結合孔８０４から出力した高周波信号は、線路１１０内のアイリス８０２と導体棒８０３を通じて、中央の共振器４００の左側の結合孔８０４と電磁界結合が行われ、中央の共振器４００に入力する。
【００６５】
導体棒８０３は、図２７に示すようにアイリス８０２で挟まれた空間に突き出た形状となっており、調整ネジ８０６で高さが調整できるようになっている。これにより、両側の共振器４００間の電磁界結合の結合量を調整することができる。
【００６６】
以下、同様にして、一番右の共振器４００から出力した高周波信号は線路１１０内を伝搬し右側の同軸コネクタ８０７から出力される。
【００６７】
導体ケース８０１および導体カバー８０５によって形成される線路１１０の共振器４００部分の導波管構造は、共振器４００の共振周波数付近の周波数を遮断するような形状になるように選ばれている。このことで、導波管構造の線路１１０内部で共振器４００を跳び越しての不要な空間結合が発生しないようにしている。また、線路１１０は導波管構造であるので、外部からの不要な電磁波の入り込みを防ぐこともできる。
【００６８】
本高周波フィルタは図２８に示す等価回路で表される。各共振器４００は図２８中の共振回路４１０として表され、アイリス８０２と導体棒８０３は等価回路中インダクタ８１０として表される。この回路は、共振回路４１０中の抵抗値が０に近い値であれば、共振周波数においてインピーダンスがほぼ０になり、共振周波数において入力と出力とがほぼ短絡線路となる。また、共振周波数から離れた周波数ではインピーダンスが有限のリアクタンスを有し、入力と出力とが短絡にならない。したがって、通過帯域である共振周波数近傍において入力側から出力側に高周波信号を通し、阻止帯域である共振周波数から離れた周波数において入力側から出力側に高周波信号を通さない帯域通過形のフィルタとして動作する。
【００６９】
本実施の形態の共振器４００は、他の実施の形態と同様、高誘電体材料を用いて薄形かつ小形の低損失な共振器４００とすることができる。したがって、この共振器４００を空洞の導波管構造の線路１１０中に配置することで、小形かつ薄形で、通過帯域で低損失な帯域通過形の高周波フィルタが得られる。また、不要な跳び越し結合が生じず、外部から不要な電磁波の入り込みもないため、阻止帯域において高い減衰量を有する帯域通過形の高周波フィルタが得られる。
【００７０】
以上のように本実施の形態によれば、小形かつ薄形で、低損失、高減衰量の帯域通過形の高周波フィルタを得ることができる効果がある。
【００７１】
なお、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１や実施の形態４に示したものと、結合孔８０４の形状以外は同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものに相当するものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。また、共振器４００の数を２個以下や４個以上にしても良く、同様の効果が得られる。
【００７２】
実施の形態６．
図２９から図３２までは、本発明の実施の形態７による高周波フィルタを示す図である。本実施の形態の全体構成は実施の形態４に準じており、線路１１０に方形同軸線路を用いている。
図２９は実施の形態４の図１８におけるＧ−Ｇ断面図に相当する断面図、図３０は図１８におけるＨ−Ｈ断面図に相当する断面図、図３１は図１８におけるＧ−Ｇ断面図に相当する他の断面図、図３２は図１８におけるＨ−Ｈ断面図に相当する他の断面図である。図中、実施の形態１から５までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。７０３は誘電材料である。
【００７３】
本実施の形態における高周波フィルタは、図２９に示すように、実施の形態４と同様、実施の形態１に示した３つの共振器４００を、線路１１０である外導体７０１と内導体７０２からなる方形同軸線路上にλｇ／４の間隔で配置している。共振器４００の底部と外導体７０１に設けた結合孔が結合手段を形成しており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０との間で電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１や実施の形態４と同様の動作により帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００７４】
本実施の形態では、線路１１０である方形同軸線路において、共振器４００との結合手段である結合孔１０４近傍に誘電材料７０３を配置している。誘電材料７０３は、方形同軸線路の外導体７０１と内導体７０２の間の、内導体７０２より結合孔１０４側にのみに配置されている。図３０の断面図に示すように、結合孔１０４部において、方形同軸線路内の上側のみに誘電材料７０３が充填され、下側は中空となっている。
【００７５】
誘電材料７０３の比誘電率は１より大きいため、結合孔１０４近傍の線路１１０内において、内導体７０２より共振器４００に近い側の誘電率が大きく、内導体７０２より共振器４００に遠い側の誘電率は小さくなる。このとき、線路１１０内を伝搬する電磁波は誘電率が大きい側に集中して伝搬する。したがって、結合孔１０４において電磁波の電界強度が大きくなり、この結果、この部分で線路１１０と共振器４００との結合を大きくすることができる。
【００７６】
所要の特性を有する高周波フィルタを得る際、場合により線路１１０と共振器４００との結合を大きくする必要があるが、本実施の形態では、線路１１０と共振器４００との結合が大きく取れるため、阻止帯域幅が広い、または高い減衰量を有する高周波フィルタが容易に得られる効果がある。
【００７７】
さらに、誘電材料７０３を線路１１０における内導体７０２の支持に用いることもできるため、構造の安定な高周波フィルタが得られる効果がある。
【００７８】
図３１、図３２は、図２９、図３０とは異なる構成の高周波フィルタを示す断面図であり、本実施の形態の変形例を示している。図３１、図３２に示す構成では、結合孔１０４近傍以外においては、内導体７０２の上側と下側に共に誘電材料７０３が充填されている。結合孔１０４近傍では内導体７０２の下側は中空となっている。
【００７９】
この構造においても、結合孔１０４近傍において、線路１１０内を伝搬する電磁波は誘電率が大きい側に集中して伝搬する。したがって、結合孔１０４において電磁波の電界強度が大きくなり、この結果、この部分で線路１１０と共振器４００との結合を大きくすることができる。すなわち、図２９、図３０と同様の効果が得られる。
【００８０】
なお、本実施の形態では、図３１、図３２に示すように、結合孔１０４部分にも誘電材料７０３を充填した構造としても良い。また中空で示した部分に、誘電材料７０３よりも誘電率が小さい他の誘電材料を充填してもよい。この場合も同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態では線路１１０に方形同軸線路を用いる場合を示したが、これに限らず方形以外の同軸線路を用いることができ、同様の効果が得られる。
【００８１】
さらに、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１に示したものと同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。
【００８２】
実施の形態７．
図３３、図３４は、本発明の実施の形態７による高周波フィルタを示す図である。本実施の形態の全体構成は実施の形態４に準じており、線路１１０に方形同軸線路を用いている。
図３３は実施の形態４の図１８におけるＧ−Ｇ断面図に相当する断面図、図３４は図１８におけるＨ−Ｈ断面図に相当する断面図である。図中、実施の形態１から６までと同一符号は、同一又は相当部分を示し説明を省略する。
【００８３】
図３３に示すように、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態４と同様、実施の形態１に示した３つの共振器４００を、線路１１０である外導体７０１と内導体７０２からなる方形同軸線路上にλｇ／４の間隔で配置している。共振器４００の底部と外導体７０１に設けた結合孔が結合手段を形成しており、この結合手段を通じて、共振器４００と線路１１０との間で電磁界結合が行われる。すなわち、３つの共振器４００は、線路１１０の一部である４分の１波長線路３０１ａ、３０１ｂを介して接続されている。これにより、本実施の形態における高周波フィルタは、実施の形態１や実施の形態４と同様の動作により帯域阻止形のフィルタ特性を有する。
【００８４】
本実施の形態では、線路１１０である方形同軸線路において、内導体７０２を外導体７０１内部の中心位置より共振器４００側に近い上側の位置に配置している。このため、線路１１０内を伝搬する電磁波は内導体７０２の上側に集中して伝搬する。したがって、結合孔１０４において電磁波の電界強度が大きくなり、この結果、この部分で線路１１０と共振器４００との結合を大きくすることができる。
【００８５】
所要の特性を有する高周波フィルタを得る際、場合により線路１１０と共振器４００との結合を大きくする必要があるが、本実施の形態では、線路１１０と共振器４００との結合が大きく取れるため、阻止帯域幅が広い、または高い減衰量を有する高周波フィルタが容易に得られる効果がある。
【００８６】
なお、本実施の形態の共振器４００は実施の形態１に示したものと同様のものを用いているが、これに限らず、実施の形態２や実施の形態３に示したものを用いても良く、同様の効果が得られることは明らかである。また、本実施の形態では線路１１０に方形同軸線路を用いる場合を示したが、これに限らず方形以外の同軸線路を用いることができ、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８７】
１００ ベース板、１０１ａ、ｂ 導体パターン、１０２ スルーホール、１０３ 誘電体層、１０４ 結合孔、１０５ ネジ穴、１１０ 線路、２０１ 結合孔、３０１ａ、ｂ ４分の１波長線路、４００ 共振器、４０１ 金属板、４０２ 誘電体、４０２ａ 第１の誘電体、４０２ｂ 第２の誘電体、４０３ａ 第１の導体、４０３ｂ 第２の導体、４０４ キリ穴、４０５ スルーホール、４０６ 結合孔、４１０ 共振回路、５０３ａ 第３の導体、５０３ｂ 第４の導体、５０４ はんだボール、６０１ａ 第５の導体、６０１ｂ 第６の導体、６０２ はんだボール、６０３ スルーホール、７０１ 外導体、７０２ 内導体、７０３ 誘電材料、８０１ 導体ケース、８０２ アイリス、８０３ 導体棒、８０４ 結合孔、８０５ 導体カバー、８０６ 調整ネジ、８０７ 同軸コネクタ、８１０ インダクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板形状である誘電体と、
前記誘電体の下面に設けられた第１の導体と、
前記誘電体の上面に設けられた第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体を電気的に接続し、前記第１の導体と前記第２の導体とともに前記誘電体内に電磁界の共振領域を形成する複数のスルーホールと、
前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記誘電体に固定された金属板と、
前記金属板に固定され高周波が伝搬する線路と、
前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項２】
平板形状である第１の誘電体と、
平板形状である第２の誘電体と、
前記第１の誘電体の下面に設けられた第１の導体と、
前記第２の誘電体の上面に設けられた第２の導体と、
前記第１の誘電体の上面に環状に設けられた第３の導体と、
前記第２の誘電体の下面に環状に設けられた第４の導体と、
前記第１の導体と前記第３の導体を電気的に接続する第１の複数のスルーホールと、
前記第２の導体と前記第４の導体を電気的に接続する第２の複数のスルーホールと、
前記第３の導体と前記第４の導体を電気的に接続して固定し、前記第１の導体、前記第２の導体、前記第１および第２の複数のスルーホールとともに前記第１の誘電体内と前記第２の誘電体内に電磁界の共振領域を形成する固定手段と、
前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記第１の誘電体に固定された金属板と、
前記金属板に固定された高周波が伝搬する線路と、
前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項３】
前記第１の誘電体の上面に設けられ、前記第３の導体に囲まれた内側部に設けられた第５の導体と、
前記第５の導体と前記第１の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項４】
前記第２の誘電体の下面に設けられ、前記第４の導体に囲まれた内側部に設けられた第６の導体と、
前記第６の導体と前記第２の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項５】
前記第１の誘電体の上面に設けられ、前記第３の導体に囲まれた内側部に設けられた第５の導体と、
前記第２の誘電体の下面に設けられ、前記第４の導体に囲まれた内側部に設けられた第６の導体と、
前記第５の導体と前記第６の導体を電気的に接続する接続手段と、
前記第５の導体と前記第１の導体、もしくは、前記第６の導体と前記第２の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項６】
前記第１の誘電体の上面に設けられ、前記第３の導体に囲まれた内側部に設けられた第５の導体と、
前記第２の誘電体の下面に設けられ、前記第４の導体に囲まれた内側部に設けられた第６の導体と、
前記第５の導体と前記第１の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
前記第６の導体と前記第２の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項７】
前記結合手段は、前記第１の導体に設けられた結合孔と、前記金属板に設けられた結合孔を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項８】
前記結合手段は、前記複数のスルーホールにおいて、隣接するスルーホールの間隔の一部が他の間隔よりも広いことにより形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項９】
前記金属板を前記線路にネジ止めすることにより、前記共振領域と前記線路とを固定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項１０】
前記線路は内導体と外導体を有する同軸線路であり、前記結合手段を含む前記同軸線路の断面において、前記内導体と前記外導体の間で前記結合手段に近い側に、前記内導体と前記外導体の間で前記結合手段に遠い側よりも大きい誘電率の誘電材料を充填したことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項１１】
前記線路は内導体と外導体を有する同軸線路であり、前記結合手段を含む前記同軸線路の断面において、前記内導体の中心位置が前記外導体内形の中心位置より前記結合手段に近いことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項１】
平板形状である誘電体と、
前記誘電体の下面に設けられた第１の導体と、
前記誘電体の上面に設けられた第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体を電気的に接続し、前記第１の導体と前記第２の導体とともに前記誘電体内に電磁界の共振領域を形成する複数のスルーホールと、
前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記誘電体に固定された金属板と、
前記金属板に固定され高周波が伝搬する線路と、
前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項２】
平板形状である第１の誘電体と、
平板形状である第２の誘電体と、
前記第１の誘電体の下面に設けられた第１の導体と、
前記第２の誘電体の上面に設けられた第２の導体と、
前記第１の誘電体の上面に環状に設けられた第３の導体と、
前記第２の誘電体の下面に環状に設けられた第４の導体と、
前記第１の導体と前記第３の導体を電気的に接続する第１の複数のスルーホールと、
前記第２の導体と前記第４の導体を電気的に接続する第２の複数のスルーホールと、
前記第３の導体と前記第４の導体を電気的に接続して固定し、前記第１の導体、前記第２の導体、前記第１および第２の複数のスルーホールとともに前記第１の誘電体内と前記第２の誘電体内に電磁界の共振領域を形成する固定手段と、
前記第１の導体の下面に電気的に接続され前記第１の誘電体に固定された金属板と、
前記金属板に固定された高周波が伝搬する線路と、
前記共振領域と前記線路とを電磁界結合させる結合手段と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項３】
前記第１の誘電体の上面に設けられ、前記第３の導体に囲まれた内側部に設けられた第５の導体と、
前記第５の導体と前記第１の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項４】
前記第２の誘電体の下面に設けられ、前記第４の導体に囲まれた内側部に設けられた第６の導体と、
前記第６の導体と前記第２の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項５】
前記第１の誘電体の上面に設けられ、前記第３の導体に囲まれた内側部に設けられた第５の導体と、
前記第２の誘電体の下面に設けられ、前記第４の導体に囲まれた内側部に設けられた第６の導体と、
前記第５の導体と前記第６の導体を電気的に接続する接続手段と、
前記第５の導体と前記第１の導体、もしくは、前記第６の導体と前記第２の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項６】
前記第１の誘電体の上面に設けられ、前記第３の導体に囲まれた内側部に設けられた第５の導体と、
前記第２の誘電体の下面に設けられ、前記第４の導体に囲まれた内側部に設けられた第６の導体と、
前記第５の導体と前記第１の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
前記第６の導体と前記第２の導体とを電気的に接続するスルーホールと、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の高周波フィルタ。
【請求項７】
前記結合手段は、前記第１の導体に設けられた結合孔と、前記金属板に設けられた結合孔を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項８】
前記結合手段は、前記複数のスルーホールにおいて、隣接するスルーホールの間隔の一部が他の間隔よりも広いことにより形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項９】
前記金属板を前記線路にネジ止めすることにより、前記共振領域と前記線路とを固定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項１０】
前記線路は内導体と外導体を有する同軸線路であり、前記結合手段を含む前記同軸線路の断面において、前記内導体と前記外導体の間で前記結合手段に近い側に、前記内導体と前記外導体の間で前記結合手段に遠い側よりも大きい誘電率の誘電材料を充填したことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【請求項１１】
前記線路は内導体と外導体を有する同軸線路であり、前記結合手段を含む前記同軸線路の断面において、前記内導体の中心位置が前記外導体内形の中心位置より前記結合手段に近いことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の高周波フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【公開番号】特開２０１１−２３４０１１（Ｐ２０１１−２３４０１１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００８２９（Ｐ２０１０−１００８２９）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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