CN1241291C

CN1241291C - 谐振器及高频滤波器

Info

Publication number: CN1241291C
Application number: CNB011188022A
Authority: CN
Inventors: 榎原晃; 冈嶋道生
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: KR20010112893A; US20040174234A1; US6933811B2; DE60141555D1; EP1164655A2; US6750739B2; KR100737618B1; ATE461537T1; EP1164655B1; CN1330430A; US20010052833A1; EP1164655A3

Abstract

本发明提供一种小型化，低损耗，特性稳定的TM模式谐振器。谐振器3具有圆柱状的电介质体1和紧密附着在电介质体1表面上的导体膜2。导体膜2由圆筒部Rc1和2个平面部Rf1构成。通过对电介质体1的表面实施金属镀膜处理形成导体膜2，由于导体膜2以与电介质体1紧密附着的状态覆盖住电介质体1的表面，所以即使高频电流从圆筒部Rc1流过2个平面部Rf1，也能够抑制因角部的连接状态不稳定所导致的Q值下降。

Description

谐振器及高频滤波器

技术领域

本发明涉及使用在移动通讯系统的高频电路装置中的用来构成高频滤波器等的谐振器。

背景技术

到目前为止，在高频通讯系统中以高频滤波器为首的把谐振器作为基础构成的高频电路用元件是不可缺少的重要组成部分。并且作为构成低损耗的高频滤波器的谐振器广泛使用把电介质体固定在屏蔽导体中的电介质谐振器。

图19的(a)、(b)是以往在低损耗电介质滤波器中广泛使用的以TE_{01 δ}作为基本模式的电介质谐振器的立体图及剖视图。这个电介质谐振器503具有圆柱状的电介质体501和保留一定间隙地包围在电介质体501周围的圆柱状的筐体502。电介质体501通过台座与筐体502的底壁连接，在筐体502的顶棚部与电介质体501的上面保留一定的间隙，在筐体502的侧壁(圆筒面部)与电介质体501的圆筒面部保留一定的间隙。

另外，图19(a)、(b)所示的谐振器的筐体502实际上是如图20所示的那样由筐体主体和盖构成，在图19的(a)、(b)中，简化了筐体502的构造。

这个使用TE模式的谐振器(以下称为“TE式谐振器”)与使用其他模式的谐振器相比，具有低损耗和体现良好的Q值的优点，但是它也有体积大的缺点。所以，希望使用小型谐振器的场合，有时不得不以牺牲一定程度的Q值特性为代价，去使用以TE模式以外的模式作为基本模式的谐振器。

图20是能够有效地实现小型化的利用TM模式谐振器(以下称为“TM式谐振器”)的高频滤波器的剖视图。图20所示的谐振器在TM模式中也被称为TM₀₁₀模式。

如该图所示，这个高频滤波器530具有由圆柱状的电介质体540和容纳电介质体540的筐体主体532及盖533构成的筐体531。筐体主体532与盖533通过螺钉535的固定使盖533的下面与筐体主体532的侧壁部的上面接触，形成相互的连接。并且，盖533的下面和筐体主体532的底壁上面分别与电介质体540的上面及下面接触。即，电介质体540被夹在盖533和筐体主体532之间。一方面，筐体主体532的侧面部(圆筒面部)保留一定间隙地呈同心圆状地围住谐振器540的圆筒部。另外，在筐体主体532的底壁设有与电介质体540输入耦合的输入耦合探针536和与电介质体540输出耦合的输出耦合探针537。

但是，当对图20所示的TM₀₁₀模式谐振器进行实际测试时，却不能得到所期望的滤波特性。究其原因，本发明的发明者认为是由于以下原因所致。

在图19所示的TE模式谐振器(TE_01δ模式)中，电磁场的能量的大部分全被集中在电介质中，流经筐体502的侧面部的高频电流少，对此，在图20所示的TM式谐振器中，高频感应电流在与轴方向平行的方向流经筐体主体532的侧面部。因此，TM式谐振器受导体损耗的影响较大，特别是由于形成强大的电流横穿地流过具有在筐体主体532的侧壁与盖533之间的连接部Rcnct的角部，所以在实际组装谐振器530时，如果这个连接部Rcnct接触不良，将会导致Q值的降低和工作的不稳定。另外，当由于在制造过程中形成的各个部分的尺寸误差导致电介质体540的上下面和筐体主体532或盖533之间形成空隙时，可能会使谐振频率急剧上升，造成工作的不稳定。特别是在由多个谐振器构成的滤波器等的场合，为了准确地固定多个谐振器的谐振频率，避免工作的不稳定，获得期望的滤波器特性则是一件相当烦杂的工作。

另外，无论在使用TE式谐振器或使用TM式谐振器构成高频滤波器的场合，以下的1-3的3个机能致关重要，即，

1.具有期望带宽比的强的输入输出耦合。

2.具有对谐振器Q值的不良影响小，可简便地大范围地调整频率范围的谐振频率调整机构。

3.在配置多个谐振器构成多段高频滤波器的场合下，具有简便且耦合度调整范围大的段间耦合度调整机构。

具有如上机能的高频滤波器是人们所希望的。

发明内容

本发明的第1目的是，提供一种小型且构造简单，工作稳定的电介质谐振器及高频滤波器。

本发明的第2目的是，提供一种发挥上述1-3机能的高频滤波器。

本发明的第1种谐振器是具有柱状的电介质体和包围住上述电介质体的屏蔽导体，并包括可生成横穿地流过上述柱状电介质体角部的电流的谐振模式的谐振器，上述屏蔽导体与上述电介质体的表面直接接触形成，所述电介质体由中心部分和覆盖所述中心部分的至少一部分的外皮部分构成，所述中心部分的介电常数大于所述外皮部分的介电常数，所述谐振模式是TM模式。

依照这种构成，即使是对于利用在与柱体的轴方向平行的侧面和与轴方向垂直交叉的端面上形成高频感应电流的TM模式的谐振器，由于角部由连接的屏蔽导体构成，所以能够确保良好的导通性，确保不受震动等的影响的稳定性。并且，能够抑制Q值的下降和工作的不稳定，发挥TM模式谐振器具有的小型、高Q值的特性。

通过使上述电介质体由中心部分和覆盖上述中心部分的至少一部分的外皮部分构成，上述中心部分的介电常数大于上述外皮部分的介电常数，特别是降低了圆筒面部的导体损耗，可改善无负荷Q值。

由于上述柱状的电介质体为圆柱状或四角柱状，可简化制造工艺。

由于上述屏蔽导体是形成在上述电介质体表面上的金属镀层，对电介质体的附着力强，效果显著。

本发明的第2种谐振器是具有在一部分上形成有孔的电介质体、包围住所述电介质体的筐体和插入所述电介质体的孔内且构成插入深度可变的导体棒的谐振器，通过改变上述导体棒的插入上述孔内的插入深度，调整谐振频率，所述筐体的一部分由导体箔构成，并且所述导体箔对电介质体形成部分的电磁屏蔽，作为谐振模式包括TM模式。

依照这样的构成，不会招致无负荷Q值在实用水平上的下降，可简单地宽范围地调整谐振频率。

本发明的第1种高频滤波器是，一种具有电介质体、对上述电介质体形成电磁屏蔽的导体部件、和以贯穿由所述导体部件所包围的空间的方式从所述导体部件的与所述电介质体的一端连接的面内的一部分延伸到所述导体部件的与所述电介质体的另一端连接的面内的另一部分，并用于使所述电介质体与外部输入信号或者外部输出信号形成耦合的导体探针的高频滤波器，其中作为谐振模式包括TM模式。

依照这样的构成，即使是小型化的高频滤波器也可以获得电介质体与外部信号的强的输入输出耦合，可得到具有良好Q值的小型滤波器。

本发明的第2种高频滤波器是，一种具有有生成横穿角部的电流的谐振模式柱状谐振器的高频滤波器，所述谐振器具有柱状的电介质体和包围住所述电介质体的屏蔽导体，并包括可生成横穿地流过所述柱状电介质体角部的电流的谐振模式，所述屏蔽导体与所述电介质体的表面直接接触形成，所述电介质体由中心部分和覆盖所述中心部分的至少一部分的外皮部分构成，所述中心部分的介电常数大于所述外皮部分的介电常数，所述谐振模式是TM模式。

依照这样的构成，即使是对于利用在与柱体的轴方向平行的侧面和与轴方向垂直交叉的端面上形成高频感应电流的TM模式的谐振器，由于角部由连接的屏蔽导体构成，所以能够确保良好的导通性，确保不受震动等的影响的稳定性。并且，能够抑制Q值的下降和工作的不稳定，实现利用发挥TM模式谐振器具有的小型、高Q值的特性的高频滤波器。

本发明的第3种高频滤波器是，一种具有谐振器的高频滤波器，所述谐振器具有在一部分上形成有孔的电介质体、包围住所述电介质体的筐体、及穿过所述筐体的壁部插入所述电介质体的孔内并且构成插入深度可变的导体棒，通过改变所述导体棒的插入所述孔内的深度，调整谐振频率，所述筐体的一部分由导体箔构成，并且所述导体箔对电介质体形成部分的电磁屏蔽，作为谐振模式包括TM模式。

依照这样的构成，不会招致无负荷Q值在实用水平上的下降，可实现具有宽范围地谐振频率可调的谐振器的高频滤波器。

依照这样的构成，可构成配置多个谐振器的多段高频滤波器，构成简便且宽耦合度调整范围地调整多个谐振器之间的段间耦合度的段间耦合度调整机构。

附图说明

图1中的(a)、(b)分别是本发明实施方式1的谐振器的立体图和剖视图。

图2是表示谐振器的直径D与谐振频率f相关关系的模拟结果的图表。

图3是表示在谐振器直径D一定时的轴方向的长度L与谐振频率f之间的相关关系的模拟结果的图表。

图4是表示在谐振器直径D一定时的对应该长度L所计算出的无负荷Q值的结果的图表。

图5是本发明实施方式2的谐振器的剖视图。

图6是本发明实施方式2的一个变形例的谐振器的剖视图。

图7是本发明实施方式3的利用TM式谐振器的高频滤波器的剖视图。

图8是本发明实施方式4的利用TM式谐振器的高频滤波器的剖视图。

图9是本发明实施方式5的利用TM式谐振器的高频滤波器的剖视图。

图10是表示对应导体棒的插入深度TM₀₁₀模式的谐振频率变化特性的测定结果的图表。

图11是表示对应导体棒的插入深度TM₀₁₀模式的无负荷Q值特性的测定结果的图表。

图12的(a)、(b)分别是实施方式6的利用TM式谐振器的高频滤波器的剖视图及除去盖等的状态下的俯视图。

图13是表示对应段间耦合窗的窗口宽度的耦合系数变化的模拟结果的图表。

图14的(a)～(c)是表示在本发明实施方式5中所采用的段间耦合窗的形状种类及段间耦合度调整螺钉的设置位置的变化的剖视图。

图15是表示对应段间耦合度调整螺钉的插入段间耦合窗的插入量的耦合系数的变化的模拟结果的图表。

图16是具有被设计成4段的谐振器的高频滤波器的特性图。

图17是利用本发明实施方式7的TM式谐振器的高频滤波器的剖视图。

图18是利用本发明实施方式8的TM式谐振器的高频滤波器的剖视图。

图19的(a)、(b)是把以往的TE_01δ模式作为基本模式的电介质谐振器的立体图和剖视图。

图20是利用以往的使用TM模式的谐振器的高频滤波器的剖视图。

图21是表示实施方式3的TM₀₁₀式谐振器的谐振特性测定结果的图表。

图中：1-电介质体，2-导体膜，3-谐振器，11a-高介电率电介质体，11b-低介电率部，11-电介质体，12-导体膜，13-谐振器，21a-高介电率电介质体，21b-低介电率部，21-电介质体，22-导体膜，23-谐振器，31-筐体，32-筐体主体，33-盖，34-垫层，35-导体箔，36-固定螺钉，37-输入耦合探针，38-输出耦合探针，41-输入用同轴连接头，42-输出用同轴连接头。

实施方式

实施方式1

下面参照附图说明本发明的实施方式。

图1中的(a)、(b)分别是本发明实施方式1的谐振器的立体图和剖视图。如该图所示，本实施方式的谐振器3具有电介质陶瓷等构成的圆柱状的电介质体1和紧密附着在电介质体1的几乎全部表面的导体膜2。这个谐振器3是利用已经做过说明的谐振模式中的TM₀₁₀。上述导体膜2由附着在圆柱状的电介质体1的圆筒面上的圆筒部Rc1和附着在电介质体1的上下面上的2个平面部Rf1构成。通过进行在电介质体1的表面附着微小粒状的金属银，然后使其熔化，电介质材料与银的反应生成物使金属银与电介质体1接合的处理(即金属镀膜处理)而形成这个导体膜2。本实施例的特征是，这样地使导体膜2形成与电介质体1紧密附着状态地附着在电介质体1的表面。

但是，如在后述的其他实施方式中所说明的那样，在电介质体1的一部分上设置为了把电介质体1安装在筐体中的孔等。另外，在导体膜上形成段间耦合用窗口。在这些场合下，由于在孔和窗口的部分没有设置导体膜，所以，导体膜2并不是附着在电介质体1的全部表面，不过本发明也能够适用于这样的场合。

另外，本发明的电介质体的形状没有必要必须是圆柱形，也可以是四角柱、六角柱等的多角柱或椭圆形长圆柱等的柱体。例如在使用四角柱形状的电介质体的场合，在与具有圆柱状的电介质体的谐振器相同体积的条件下基本可以实现相同特性的谐振器。

图2～图4是利用各个参数表示具有本实施方式的构造的谐振器的TM₀₁₀模式的谐振频率与构造的相关关系的图表。在各个场合都把电介质体1的介电系数定为42。图2是表示谐振器的直径D(参照图1)与谐振频率f相关关系的模拟结果的图表。图3是表示在谐振器3的直径D为一定时(17mm)的轴方向的长度L(参照图1)与谐振频率f之间的相关关系的模拟结果的图表。图4是表示在谐振器3的直径D为17mm(f＝2GHz)时的对应该长度L所计算出的无负荷Q值的结果的图表。

如图2所示，谐振频率f的变化与谐振器3的直径D有关，直径D越小谐振频率越高。如图3所示，谐振频率f在(D＝17mm)这个条件下与谐振器3的轴方向的长度L无关，长度L即使变化谐振频率f还是一定(2000MHz)。如图4所示，谐振器3的无负荷Q值与谐振器的轴方向的长度L有关，长度越短Q值越小。

即，为了实现频率更高，无负荷Q值更大的谐振器，则最好设计成直径D小且长度L比较长的谐振器3。

另外，本实施方式是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本实施例在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器或无论是在电场还是磁场中都具有电磁波的行进方向上的成分的混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的谐振器中的场合，也可以发挥与本实施例相同的效果。

特别是在TM模式中，TM₀₁₀是最低次谐振模式，由于可行成小型谐振器，因此，有利于实用。

实施例

使用介电率为42、介质衰耗因数为0.00005的电介质陶瓷材料制成具有图1所示的构造的电介质体1。在该电介质体1的全体表面涂上银涂层，然后加热到使银熔化，在电介质体1的表面形成金属镀膜，从而形成导体膜2。然后通过实验对作成的谐振器3的谐振特性进行了测试。电介质体1的尺寸是，L＝18mm，D＝17mm，体积约为4.1cm³。

在进行测试时，在导体膜2的各个平面部Rf1的一部分以及电介质体1中的与上述导体膜的一部分邻接的区域中设置孔穴(不穿透的孔)，把形成同轴线的中心导体少许地插入各个孔内，利用通过该同轴线传来的信号使谐振器形成TM₀₁₀模式的谐振。然后，把上下同轴线连接到网络分析仪，根据其频率导通特性测定出谐振频率f和无负荷Q值。

上述测定的结果是，谐振频率为2.1GHz，无负荷Q值为1300。另外，未观测到谐振器的震动对谐振频率的影响。

另一方面，使用构成本实施例的谐振器的电介质体的电介质材料构成具有与本实施例相同谐振频率f的TE_01δ模式的谐振器时，该谐振器的体积达到了将近72cm³。相对于此，本实施例的谐振器的体积是，约4.08(π/4)×1.7×1.84.08(cm³)。所以本实施例的TM₀₁₀模式谐振器与具有相同电介质材料相同谐振频率f的TE_01δ模式谐振器比较，体积可减小到约1/17，使小型化成为可能。

另外，本实施例的TM₀₁₀模式谐振器与图20所示的以往的TM₀₁₀模式谐振器比较，具有以下的优点。

正如所述的那样，以往的TM₀₁₀模式谐振器，如图20所示，具有作为屏蔽导体的包围电介质体540周围的筐体531。并且，由于强大的高频感应电流横穿地流经筐体主体532与盖533的连接部Rcnct(角部)，所以连接部Rcnct的导通状态对滤波器特性产生很大的影响。可是如图20所示的连接部Rcnct那样使用螺钉加固，或把筐体主体532与盖533相互焊接等则很难确保这个连接部Rcnct具有良好的高频感应电流的导通性。另外，在形成筐体531后由于震动等的原因，也可能使连接部Rcnct的导通状态发生变化。其结果表明，以往的TM₀₁₀谐振器存在滤波器特性不稳定的隐患。

对此，本实施例通过把在电介质体1的体表面通过金属镀膜形成的导体膜2紧密附着在电介质体1上，利用这个导体膜2作为谐振器3的屏蔽导体。由于这个导体膜2由相互连接的平面部Rf1和圆筒面部Rc1构成，位于导体膜2的圆筒面部Rc1与平面部Rf1的交界处的角部Rc不会发生导通不良，在受到震动时也可以保持稳定的工作频率。从而抑制了Q值的下降和工作的不稳定性，可充分发挥TM₀₁₀模式谐振器所具有的小型化，大Q值的特性，并且还能够简化制造工艺。

这样，依照本实施例的TM₀₁₀模式谐振器的构成，与以往的实例比较，可简化制造工艺，提高机械强度，不受震动等的影响确保工作频率的稳定性，实现谐振器的小型化等。

另外，电介质体表面的导体膜的形成方法不限于本实施例所说明的金属镀膜的方法，例如也可以使用把熔化的金属吹附到电介质体的表面上或把金属板附压在电介质体上等通过其他的加工方法把导体膜紧密附着在电介质体的表面上的方法。

实施方式2

图5是本发明的实施方式2的谐振器的剖视图。本实施方式的谐振器13具有由电介质陶瓷材料等形成的圆柱状的高介电率部11a和包围住高介电率部11a的几乎全周围的圆筒状的低介电率部11b构成的电介质体11。并具有紧密附着在电介质体11的几乎全部表面上的导体膜12。这个谐振器13是使用已经说明过的谐振模式中的TM模式。上述导体膜12由附着在圆柱状的电介质体11的低介电率部11b的圆筒面上的圆筒部Rc1和附着在低介电率部11b的上下面上的2个平面部Rf1构成。

在本实施例中首先形成由高介电率部11a和将其围住的低介电率部11b构成的电介质体11。然后，通过进行在低介电率部11b的表面附着微小粒状的金属银后使其熔化的处理(即金属镀膜处理)，而形成这个导体膜12。本实施方式的特征就是这样地使导体膜12形成与电介质体11的低介电率部11b紧密附着状态地附着在电介质体11的表面。

但是，如在后述的其他实施例中所说明的那样，在电介质体1的一部分上设置为了把电介质体1安装在筐体中的孔等。另外，在导体膜上形成段间耦合用窗口。在这些场合下，由于在孔和窗口的部分没有设置导体膜，所以，导体膜2并不是附着在电介质体1的全部表面，不过本发明也适用于这样的场合。

另外，本发明的电介质体11(高介电率部11a与低介电率部11b的组合)的形状没有必要必须是圆柱形，也可以是四角柱、六角柱等的多角柱或椭圆形长圆柱等的柱体。例如在使用四角柱形状的电介质体的场合，在与具有圆柱状的电介质体的谐振器相同体积的条件下基本可以实现相同特性的谐振器。

依照本实施例的谐振器13，由于导体膜12的平面部Rf1与圆筒面部Rc1相互连接成1个膜，并且，导体膜12附着在电介质体11(低介电率部11b)的几乎全部表面上，所以可以发挥与上述实施方式1基本相同的效果。

并且，依照本实施例的构成，比较具有图1的构成的谐振器，特别是减少了在圆筒面部Rc1中的导体损耗，改善了无负荷Q值。

另外，本实施例是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本实施例在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器或混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的的谐振器中的场合，也可以发挥与本实施方式相同的效果。

图6是实施方式2的变形例的谐振器的剖视图。本变形例的利用TM₀₁₀模式的谐振器23具有由电介质陶瓷材料等形成的圆柱状的高介电率部21a和只包围高介电率部11a的圆筒面的圆筒状的低介电率部21b构成的电介质体21。即，高介电率部21a的上下面不被低介电率部21b所覆盖。并具有紧密附着在电介质体21的几乎全部表面上的导体膜22。上述导体膜22由附着在圆柱状的电介质体21的低介电率部21b的圆筒面上的圆筒部Rc1和附着在低介电率部21b的上下面上的2个平面部Rf1构成。

在本变形例中首先形成由高介电率部21a和将其围住的低介电率部21b构成的电介质体21。然后，通过进行在高介电率部21a及低介电率部21b的表面附着微小粒状的金属银后使其熔化，由电介质材料与银的反应生成物使金属银与电介质体21形成接合的处理(即金属镀膜处理)，形成导体膜22。本实施例的特征就是这样地使导体膜22形成与电介质体21的高介电率部21a和低介电率部21b紧密附着状态地附着在电介质体21的几乎全部表面。

但是，如在后述的其他实施方式中所说明的那样，在电介质体21的上下部2面或任意一面上设置为了把电介质体21安装在筐体中的孔等。导体膜22并不是附着在电介质体21的全部表面，不过本发明也适用于这样的场合。

另外，本发明的电介质体21(高介电率部21a与低介电率部21b的组合)的形状没有必要必须是圆柱形，也可以是四角柱、六角柱等的多角柱或椭圆形长圆柱等的柱体。例如在使用四角柱形状的电介质体的场合，在与具有圆柱状的电介质体的谐振器相同体积的条件下基本可以实现相同特性的谐振器。

依照本变形例，上下平面部Rf1中的导体损耗与具有图5所示构造的谐振器相比，虽然略有增加，但是具有可以使谐振器尺寸更小的优点。

在上述实施方式1、2中，对谐振器单体的构造进行了说明，但是如果利用这个谐振器构成高频滤波器，还需要进行如后述的实施方式9那样的改进。

实施方式3

图7是利用实施方式3的TM模式谐振器的高频滤波器的剖视图。如该图所示，这个高频滤波器30A具有由圆柱状的电介质体40和容纳电介质体40的筐体主体32及盖33构成的筐体31。在盖33的下面上形成垫层34和导体箔35，筐体主体32与盖33由使在盖33的下面与筐体主体32的侧壁部的上面之间夹住垫层34及导体箔35的紧固螺钉36接合，互相形成机械式的连接。并且，在盖33的下面与电介质体40的上面之间也通过垫层34及导体箔35使电介质体40的上面与导体箔35形成接触。另外，电介质体40的下面与筐体主体32的底壁的上面相接触。即，盖33和筐体主体32通过垫层34和导体箔35夹持住电介质体40。

另一方面，筐体主体32的侧面部(圆筒面部)保留一定间隙地呈同心圆状地围住谐振器40的圆筒部。在本实施方式中，由筐体主体32及导体箔35作为电介质体40的电磁屏蔽。并且，由电介质体40、筐体主体32、盖33、垫层34及导体箔35构成谐振器。

另外，在筐体主体32的底壁上设置与电介质体40输入耦合的输入耦合探针37、与电介质体40输出耦合的输出耦合探针38、把外部设备的输入信号传送到输入耦合探针37的输入用同轴连接头41和把输出耦合探针38的信号向外部设备输出的输出用同轴连接头42。即，在筐体主体32上开设的小孔中设置同轴连接头41、42，在前端焊接输入耦合探针37及输出耦合探针38。这样，由谐振器和输入耦合探针37及输出耦合探针38构成了利用谐振器的高频滤波器。

依照本实施方式，通过拧紧紧固螺钉36，使在筐体主体32的侧壁部与盖33的连接部Rcnt1处的垫层34发生变形，从而使筐体主体32的侧壁部与导体箔35形成无间隙地紧密接触。同时，盖33与电介质体40之间的连接部Rcnt2处的垫层34也形成变形，使电介质体40与导体箔35形成无间隙地紧密接触。这样，通过筐体主体32及导体箔35确保了对电介质体40的电磁屏蔽。

另外，在使用TM模式的谐振器时，如同在与柱体的电介质体的轴方向交叉方向产生磁场那样，在筐体主体32与导体箔35中会产生高频感应电流。其结果使高频感应电流横穿地流经筐体主体32与导体箔35的连接部Rcnt1，但由于本实施例确保了筐体主体32与导体箔35的良好的导通状态，所以能够提高滤波器的特性。

在制造本实施方式的高频滤波器时，预先贴好垫层34和导体箔35。然后在筐体主体32中把电介质体40设置在正确的位置上，把垫层34及导体箔35设置在筐体主体32及电介质体40上，然后用紧固螺钉36把盖33固定在其上面。最好配置至少4个紧固螺钉36，在通过紧固螺钉36组合筐体31时，最好是依次地紧固相对的一对螺钉。

另外，如果用具有弹性的材料构成导体箔，则可不使用上述的垫层。

另外，本实施方式是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本发明在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器、混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的谐振器中的场合，也可以发挥与本实施例相同的效果。

实施例

在本实施例中，电介质体40的直径为9mm，轴方向的长度为10mm，使用介电常数为42，介质衰耗因数(tanδ)为0.00005的电介质陶瓷。另外，筐体主体32使用内径为25mm，内部高为10mm的由无氧铜构成的有底的圆筒体。另外，导体箔35采用0.05mm厚的铜箔，垫层34采用厚度为0.2mm的软性聚四氟乙烯树脂材料(制品名：NITOFLONadhesive tapes NO.903日东电工制)。在圆筒状的筐体主体32上俯视60°等间隔地配置6个紧固螺钉36。紧固螺钉36的紧固扭矩应在100N.m～200N.m之间。不过也可以不使用扭矩改锥等的工具，只要将紧固螺钉36紧固到快要损坏的程度便可。输入探针37及输出耦合探针38在筐体主体32底壁的突出量P1例如约为3mm。

另外，构成导体箔35的铜箔的厚度最好是在0.02mm～0.1mm之间。垫层34的厚度根据材质的不同而不同，如使用本实施例的材质，其厚度应在0.05mm～0.3mm之间。

下面，为了验证本实施例的高频滤波器的滤波效果，通过实验对其谐振特性进行了测试。在这个测试中，通过同轴连接头输入到输入耦合探针37的高频信号形成TM₀₁₀模式的谐振，从输出耦合探针38取出该通过特性，然后利用网络分析仪进行测定，测出谐振频率和无负荷Q值。

图21是表示实施方式3的TM₀₁₀式谐振器的谐振特性测定结果的图表。如该图所示，本实施方式的高频滤波器的谐振频率显示为基本与设计值一样的2.00GHz，复原性好且稳定地获得了约3200的无负荷Q值。另外，未观测到机械震动对谐振频率变化的影响。

为了进行比较，对图20所示的以往的高频滤波器进行了与上述测试相同的测试。以往的高频滤波器只是没有设置导体箔35及垫层34，其他部件的材质及尺寸与本实施例的高频滤波器相同。结果表明，以往的高频滤波器的谐振频率受紧固螺钉的紧固扭矩的大小等的不同的紧固螺钉的紧固方法的影响发生很大的变化，在2.2GHz～2.6GHz之间变化，超出了设计值，并且波动度大。并且无负荷Q值形成也在800～3000范围内的很大的变化。另外，谐振频率的变化对外部的机械震动非常敏感。

这里的本实施方式的高频滤波器的Q值比以往的高频滤波器的Q值稳定并且高的原因是由于设有垫层34，高频滤波器的各个部件即使有尺寸上的误差，也可以保证在筐体主体32与盖33的连接部Rcnt1处的筐体主体32的侧壁部与导体箔35的紧密接触性，由于两者形成稳定的接触状态，所以提高了高频感应电流的导通性。

这样，依照本实施例的TM₀₁₀模式的谐振器，与已有实施例相比实现了具有飞跃性的抗震稳定性。

实施方式4

图8是利用实施方式4的TM模式谐振器的高频滤波器的剖视图。如该图所示，这个高频滤波器30B具有与图7所示的实施方式3的高频滤波器30A基本相同的结构。

本实施方式的高频滤波器的特征是，取代实施方式3中的输入耦合探针37及输出耦合探针38，而分别设置贯穿筐体主体32所包围的空间向纵方向延伸，接触导体箔35的输入耦合探针47及输出耦合探针48。即，在输入输出耦合探针的结构上与实施方式3不同。另外，本实施方式的筐体31的形状没有必要是实施方式3那样的圆柱状，也可以是四角柱状。在这个场合，可以把紧固螺钉36设置在四角上。

由于本实施方式的高频滤波器30B的其他部件的构造及机能与实施方式3基本相同，所以对图8所示的其他部件采用与图7中的符号相同的符号表示，并省略说明。

另外，在本实施方式中输入耦合探针47及输出耦合探针48分别被焊接在对向的导体箔35上，形成输入耦合探针47及输出耦合探针48与导体箔35互相导通。本实施方式的输入耦合探针47及输出耦合探针48由直径为0.8mm的镀银铜线构成。另外，最好使用直径在0.5～1mm之间的镀银导线。

本实施方式是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本发明在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器、混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的谐振器、TE模式的谐振器的场合，也可以发挥与本实施方式相同的效果。

实施例

在本实施例中，电介质体40的直径为9mm，轴方向的长度为10mm，使用介电常数为42，介质衰耗因数(tanδ)为0.00005的电介质陶瓷。另外，筐体主体32使用内边长为25mm，内部高为10mm的由无氧铜构成的有底的四角柱体。另外，导体箔35采用0.05mm厚的铜箔，垫层34采用厚度为0.2mm的软性聚四氟乙烯树脂材料(制品名：NITOFLONadhesive tapes NO.903日东电工制)。在四角柱状的筐体主体32上的4角配置4个紧固螺钉36。

然后，由外部设备通过输入用同轴连接头41供给高频信号，产生TM₀₁₀模式的谐振，通过输出同轴连接头42测定其通过特性，最终测出输入输出耦合的外部Q值(外部输入功率/内部消耗功率)。使用50Ω线路的TM₀₁₀模式的谐振频率为2.14GHz。作为耦合度的测定例，在分别把输入用同轴连接头41及输出用同轴连接头42设置在横方向距电介质体40的中心轴8.5mm的位置上的场合，获得了约为60的十分小的外部Q值。

这个外部Q值相当于例如在使用这个输入耦合探针47及输出耦合探针48构成配置有4个电介质体40(谐振器)的4段高频滤波器的场合，实现带宽比为1％程度的高频滤波器的充分强的输入输出耦合度。另外，输入耦合探针47及输出耦合探针48越是靠近电介质体40的中心轴，越是可以获得越强的耦合度。

另外，把本实施例中的输入输出耦合度与图7所示的实施方式3中的输入输出耦合探针的从筐体主体底壁突出的突出量P1在不接触顶棚面的范围内尽量加大，从而可获得尽可能强的输入输出耦合的构造进行了比较测试。使用与实施方式3相同形状及尺寸的筐体31(筐体主体32、盖33、垫层34及导体箔35)，只是使用的输入耦合探针47及输出耦合探针48与实施方式1中的输入耦合探针37及输出耦合探针38不同。

这里，相对实施方式3中的输入耦合探针37及输出耦合探针38的从筐体主体32底部突出的突出量P1为8mm时的7000的外部Q值，具有由本实施方式的输入耦合探针47及输出耦合探针48构成的输入输出机构的高频滤波器的外部Q值仅约为60。即，使用本实施方式的输入输出耦合探针可以获得非常强的输入输出耦合度。

即，可以确定，使用本实施方式的具有从筐体主体31的底壁延伸到导体箔35的输入耦合探针47及输出耦合探针48的输入输出机构，与使用实施方式3那样的不接触导体箔的输入耦合探针37及输出耦合探针38的输入输出机构比较，能够获得更强的输入输出耦合。

如上所述，依照本实施方式的输入输出耦合机构，可简单地获得TM₀₁₀模式的强耦合，实现使用本模式的谐振器的滤波器。

另外，在本实施方式中，即使不设置垫层34及导体箔35，构成盖33与筐体主体32直接接触的构造，只要是输入耦合探针47及输出耦合探针48与盖33形成接触的构造，就能够获得强的输入输出耦合。

实施方式5

图9是利用实施方式5的TM模式谐振器的高频滤波器的剖视图。如该图所示，这个高频滤波器30C，如图7所示，具有与实施方式3的高频滤波器30A基本相同的构造。

本实施方式的高频滤波器30C的特征是，在实施方式3的基础上，把由规格为M2的铜制螺钉构成的导体棒44从下面插入电介质体40内。按照以下的顺序来进行这个导体棒44的安装。例如，先在电介质体40的下面形成直径为2.4mm，深8mm的孔43，然后将由与筐体主体32底壁形成的螺孔相吻合的规格M2的铜制螺钉构成的导体棒44插入电介质体40的孔43内。

本实施方式的高频滤波器30C的其他部件的构造及机能与实施方式3基本相同，因此，对于图9所示的其他部件使用于图7中的符号相同的符号，并省略对该部分的说明。

在本实施方式中，随着导体棒44在孔43内的插入深度的增加，TM₀₁₀模式的谐振频率向低频率侧移动。下面，就本实施方式的高频滤波器30C的各种特性的与导体棒插入深度的依赖关系进行说明。

图10是表示导体棒的插入深度对TM₀₁₀模式的谐振频率的变化影响的测试结果的特性图。图11是表示导体棒的插入深度对TM₀₁₀模式的无负荷Q值的影响的测试结果的特性图。从图11和图12可以得知，当导体棒的插入深度为4.5mm时，谐振频率下降约2.5％以上。另外这时的谐振器的无负荷Q值的下降量在约14％以下，这个下降程度在使用上不会发生问题。

本实施方式中的导体棒44的插入位置虽然也可以或多或少地错开电介质体40的中心轴的位置，但设置在TM₀₁₀模式的电场强度最强的中心轴上频率变化的最敏感，所以最好设置在中心轴的位置上。另外，在电介质体40上形成的插入导体棒44的孔43的孔深最好在6～10mm之间。

如上所述，依照本发明的谐振频率调整机构，可在无负荷Q值无明显下降的状态下，大幅度地调整TM₀₁₀模式的谐振频率，实现了利用本模式的谐振器的滤波器。

另外，本实施方式是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本发明在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器、混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的谐振器、TE模式的谐振器的场合，也可以发挥与本实施方式相同的效果。

实施方式6

图12的(a)、(b)分别是实施方式6的利用TM式谐振器的高频滤波器的剖视图及除去盖等的状态下的俯视图。本实施方式的高频滤波器具有4个圆柱状的电介质体101a～101d，通过4个电介质体101a～101d构成具有4段带通机能的滤波器。高频滤波器的筐体110由具有外壁及底壁的筐体主体111、筐体盖112、垫层113、导体箔114及把由筐体主体111围成的空间分隔成小的空间的互相连接的隔壁115a～115c构成。并且在由筐体110内的隔壁115a～115c所分隔的各个小的空间内分别设置一个电介质体101a～101d。即，在筐体110的每个小的空间内由筐体主体111的外壁及底壁、隔壁115a～115c、导体箔114构成对电介质体101a～101d的电磁屏蔽，由各个电介质体101a～101d、筐体主体111的外壁及底壁、隔壁115a～115c及导体箔114构成4段谐振器。另外，通过把筐体主体111、盖112、垫层113及导体箔114用固定螺钉131固定在各个小的空间的10个角部位置上，使其形成互相的固定。即，通过拧紧固定螺钉131，使在筐体主体111的外壁及底壁与盖112的连接部Rcnt1处的垫层113发生变形，使筐体主体111的侧壁及隔壁与导体箔114形成无间隙的紧密接触。同时，由于在导体箔115与电介质体101a～101d的连接部Rcnt2处的垫层113也发生变形，所以电介质体101a～101d与导体箔114也形成无间隙的紧密接触。其结果与实施方式3相同，实现了频率的变化不受震动的影响的始终保持稳定的滤波器。

在制造高频滤波器时，必须对各个谐振器的谐振频率及各个相邻谐振器之间的段间耦合度进行微调。因此，在本实施方式中，在各个隔壁115a～115c上设有获得各个谐振器之间的电磁场耦合的段间耦合窗口116a～116c。即，各个谐振器之间的耦合是通过根据所希望的滤波器特性设计必要的段间耦合度，设置可获得该耦合度的宽度的耦合窗口116a～116d。并且，作为段间耦合度的调整机构，在段间耦合窗口116a～116d的中央部的各个段间耦合窗口116a～116c设置调整谐振器之间的电磁场耦合的耦合强度的段间耦合度调整螺钉121a～121c。

另外，在筐体主体111中形成的4个小的空间的位于两端的小空间的底壁上设置输入输出外部高频信号的输入输出用的同轴连接头141及142，输入用同轴连接头141及输出用同轴连接头142的中心导体与从筐体主体111的底壁延伸，接触到导体箔114的输入耦合探针151及输出耦合探针152连接。这个输入耦合探针151用于使输入用同轴连接头141与输入段的电介质体101a形成电磁耦合，输出耦合探针152用于使输出用同轴连接头142与输出段的电介质体101d形成电磁耦合。

另外，在各个电介质体101a～101d的下部中央所设置的孔104a～104d内分别插入由铜制螺钉构成的导体棒122a～122d。这些导体棒122a～122d即被用作为调整各个谐振器的谐振频率的调整机构。

依照本实施方式，可构成配置多个谐振器的多段高频滤波器，可实现简便且宽耦合度调整范围的段间耦合度调整机构。

另外，本实施方式是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本发明在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器、混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的谐振器、TE模式的谐振器的场合，也可以发挥与本实施例相同的效果。

另外，本发明的高频滤波器中的谐振器的数量不限于本实施方式的4个，只要包含输入段的谐振器和输出段的谐振器这2个谐振器便可。另外，也没有必要把多个谐振器串联设置，可以把多个排列成在俯视面上的纵横状，也就是所谓的矩阵状。

实施例

本实施例对中心频率为2.14GHz，带宽比为1％，带内波动为0.05dB的切比雪夫型高频滤波器的设计例进行说明。

电介质体101a～101d使用直径为9mm，长度为10mm，介电常数为42，介质衰耗因数为0.00005的电介质陶瓷，筐体主体111由壁厚为4mm的无氧铜构成，导体箔114采用0.05mm厚的铜箔，垫层113采用厚度为0.2mm的软性聚四氟乙烯树脂材料。然后，按照高频滤波器的中心频率为2.14GHz的条件设计各个谐振器的TM₀₁₀模式的谐振频率，计算出谐振器内部尺寸。考虑到在包含电介质体101a的初段谐振器和包含电介质体101d的末段谐振器中由于受输入耦合探针151和输出耦合探针152的影响，其谐振频率比疏耦合状态的谐振器有略微的上升，设定小空间的内部尺寸为高10mm×深21mm×长24mm。另一方面，对于包含电介质体101b的第2段谐振器和包含电介质体101c的第3段谐振器，设定其小空间的内部尺寸为高10mm×深21mm×长21mm。

分别在与电介质体101a、101d的中心轴相距8.5mm的位置上设置直径为0.8mm的镀银铜线，作为输入耦合探针151及输出耦合探针152。输入耦合探针151及输出耦合探针152分别与导体箔114焊接。使用规格为M4的铜制螺钉作为段间耦合度螺钉121a～121c。

另外，设定电介质体101a～101d上的孔104a～104d的直径为2.4mm，深度为8mm。并且使用规格为M2的铜制螺钉作为导体棒122a～122d。

另外，输入输出耦合度通过调节输入输出耦合探针151、152的电介质体101a～101d的中心轴的距离来确定。另外，耦合度的微调是通过使用镊子来微调探针腹部与电介质体中心轴的距离的方法进行。通过调整段间耦合度调整螺钉121a～121c来调整段间耦合窗口116a～116c的窗口幅度，确定段间耦合度。

在这个条件下，高频滤波器的输入输出耦合度的外部Q值约为100，初段至第2段间的耦合系数及第3段至末段间的耦合系数为0.0084，第2段至第3段间的耦合系数为0.0065。

图13是表示对应段间结合窗116a～116c的窗口宽度的耦合系数变化的模拟结果的图表。

图14的(a)～(c)是表示在本实施方式5中所采用的段间耦合窗的形状种类及段间耦合度调整螺钉的设置位置的变化的剖视图。在图14(a)所示的构造中，设置段间耦合窗口116使隔壁115的中央部形成纵方向的贯通，段间耦合度调整螺钉121设置在筐体主体111的底壁上，向纵方向延伸。图14(b)所示的构造是段间耦合窗口116被设置在隔壁115的中央部的下部，段间耦合度调整螺钉121被设置在筐体主体111的底壁上。图14(c)所示的构造是设置段间耦合窗口116使隔壁115的中央部形成纵方向的贯通，段间耦合度调整螺钉121设置在筐体主体111的外壁(侧壁)上，向横方向延伸。在本实施方式中采用耦合系数大的如图14(a)所示的构造。

图15是表示对应段间结合度调整螺钉121的插入段间耦合窗116的插入量的耦合系数的变化的模拟结果的图表。这里表明图14(c)所示的那样在将段间耦合度螺钉横方向地插入的场合和如图14(a)、(b)所示的那样将段间耦合度螺钉纵方向地插入的场合下，对应单位插入量的耦合度变化量的差很小。另外，段间耦合度调整螺钉121的直径越大，对应单位插入量的耦合度变化量就越大。在这里，作为对谐振器的Q值不产生不良影响的范围内具有尽可能大的耦合度变化量的段间耦合度调整螺钉121，设定其直径尺寸为与隔壁115的壁厚尺寸相同的4mm。

图16是具有被设计成包括4段的谐振器的高频滤波器的特性图。如该图所示，当通带的带宽比在1％以上，插入损耗在0.9dB以上及回路损失在20dB以上时，可构成能够在例如移动电话基地站等使用的具有良好特性的高频滤波器。

实施方式7

在上述实施方式3～6中，是采用电介质体与导体箔直接接触的构造，但也可以在电介质体与导体箔之间设置导体层。图17是利用本发明实施方式7的TM模式谐振器的高频滤波器的剖视图。如该图所示，这个高频滤波器30D与图7所示的实施方式3的高频滤波器30A的构造基本相同。本实施方式的高频滤波器30D的特征是，在电介质体40的上面及下面上形成金属层51a、51b，通过焊接面52a使金属层51a与导体箔35和金属层51b与筐体主体32的底壁分别形成电气及机械的连接。

由于本实施方式的高频滤波器30D的其他部件的构造及机能与实施方式3基本相同，因此，对图17中的其他部件使用与图7中的符号相同的符号，并省略对其的说明。

本实施方式的构成，完全可以避免由于震动等的影响所导致的电介质体40与导体箔35之间生成间隙的可能。

另外，本实施方式是对TM₀₁₀模式的谐振器进行了说明，但是，本发明在被应用于TM₀₁₀以外的TM模式的谐振器、混合波(Hybrid Wave)的谐振模式的谐振器中的场合，也可以发挥与本实施方式相同的效果。

实施例

对于金属层51a、51b的形成尝试制作了通过涂上糊状金属银Ag然后加热形成的①典型膜厚为5～30μm的金属银Ag层，或②同膜厚的镀银Ag层，③典型膜厚为1～5μm的蒸发银Ag附着层。另外，焊接使用易操作接触性好的膏焊。其他部件的构造与实施方式3的实施例相同。

通过这个实施例构成的谐振器与实施方式3的导体箔35直接接触电介质体40的场合比较，其无负荷Q值降低了约15％～20％，但其特性基本不受温度变化的影响，具有优良的稳定性。

实施方式8

在实施方式4、6中，是把输入耦合探针及输出耦合探针连接在导体箔上，但是本发明5不一定非要把输入耦合探针及输出耦合探针连接在导体箔上。

图18是利用本发明实施方式8的TM式谐振器的高频滤波器的剖视图。这个高频滤波器30E与图9所示的实施方式5高频滤波器30C的构造基本相同。

本实施方式的高频滤波器30E的特征是，具有从筐体主体32的底壁向纵方向延伸后前部弯曲连接在筐体主体32的侧壁上的输入耦合探针53及输出耦合探针54。

由于本实施方式的高频滤波器30E的其他部件的构造及机能与实施方式5基本相同，因此，对图18中的其他部件使用与图9中的符号相同的符号，并省略对其的说明。

本实施方式的输入耦合探针53及输出耦合探针54的构造适用于筐体主体32的内壁高h较高即使中途弯曲也可以确保探针长度的场合。这样地即使使输入耦合探针53及输出耦合探针54与筐体主体32的侧壁形成导通，也可以获得确保一定程度带宽比的足够的输入输出耦合。

实施方式3～8的变形例：

垫层的材质也可以使用上述实施方式3～8所示用的以外的材质。例如，硅胶或天然橡胶等的具有弹性的高分子化合物，或聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯等的具有塑性变形性的高分子化合物，或使用铟、焊锡等的软金属也可以发挥同样的效果。在任何场合下，垫层的厚度都应在0.05mm～0.3mm之间。

另外，本发明的高频滤波器中的谐振器的数量不限于本实施方式的4个，只要包含至少输入段的谐振器和输出段的2个谐振器便可。另外，多个谐振器没有必要必须串联配置，也可以设置成在俯视面上的纵横排列的状态，即配置成所谓的矩阵状。

依照本发明的谐振器，即使在使用具有生成横穿角部的电流的谐振模式的柱状的谐振器的场合，也可以实现小型的具有良好Q值的，高工作稳定性的谐振器。

依照本发明的高频滤波器，可以实现具有希望带宽比的强输入输出耦合度，具有抑制谐振器Q值的下降的宽频率调整范围的谐振频率调整机构，具有配置多个谐振器，简便且宽耦合度调整范围的段间耦合度调整机构等的高频滤波器。

Claims

1.一种谐振器，是具有柱状的电介质体和包围住所述电介质体的屏蔽导体，并包括可生成横穿地流过所述柱状电介质体角部的电流的谐振模式的谐振器，其特征在于：

所述屏蔽导体与所述电介质体的表面直接接触形成，

所述电介质体由中心部分和覆盖所述中心部分的至少一部分的外皮部分构成，

所述中心部分的介电常数大于所述外皮部分的介电常数，

所述谐振模式是TM模式。

2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于：所述柱状的电介质体为圆柱状或四角柱状。

3.根据权利要求1或2所述的谐振器，其特征在于：所述屏蔽导体是形成在所述电介质体表面上的金属镀层。

4.一种高频滤波器，是具有有生成横穿角部的电流的谐振模式的柱状谐振器的高频滤波器，其特征在于：

所述谐振器具有柱状的电介质体和包围住所述电介质体的屏蔽导体，并包括可生成横穿地流过所述柱状电介质体角部的电流的谐振模式，

所述屏蔽导体与所述电介质体的表面直接接触形成，

所述中心部分的介电常数大于所述外皮部分的介电常数，

所述谐振模式是TM模式。