CN1426128A - 电介质共振元件、电介质共振器、滤波器、振动器装置及通信装置 - Google Patents

Abstract

一种电介质共振元件及其该元件的利用装置，各自大致正方形板状的第1平板部分(1a)、第2平板部分(1b)由电介质材料一体成形，形成共同具有大致平行于各自一边的中心线相互间并交叉的形状，构成电介质共振元件。在第1、第2平板部分，产生电场矢量围绕各平板部分的面内方向的TE01δ方式的共振方式。本发明不会产生因不需要的结合方式所发生的不良现象，可适用于2频率的振动器装置。

Description

电介质共振元件、电介质共振器、滤波器、振动器装置及通信装置

技术领域

本发明涉及TE01δ电介质共振元件、包含该元件的电介质共振器、滤波器、振动器装置及具有这些的通信装置。

背景技术

在电介质滤波器中，以有效利用频率为目的，要求低损失化和频率选择性的提高化。为了实现这一目标，使用了具有高度的无负载Q(以下简称为「Qu」)特性的电介质共振器。

另外，在具有电介质共振器的振动器中，为了实现低噪音化和温度特性稳定化，使用了具有高Qu特性的电介质共振器。

作为具有如此高Qu特性的电介质共振器，利用TE01δ方式的电介质共振器是有效的。TE01δ的单式共振器由于该共振器的形状是圆筒、圆柱、或多角柱那样非常简单的形状，因此其设计和制造都容易，但若想要构成多级的滤波器，则因在腔室内将共振器排列成一列，故存在着整体尺寸变大的缺点。

为此，作为将这种TE01δ方式多重化后的电介质共振器，曾有过(1)特开2001-160702「3重式球型电介质滤波器及其制造方法」、(2)特开平5-63414「电介质共振器装置」的提案。另外，在上述(2)的「电介质共振器装置」中记载的、直角座标系中「TE101方式」是一种与由圆筒座标系表示的TE01δ方式相同的共振方式。

若使用前述多重化后的TE01δ方式的电介质共振器，则可构成小型、轻量且具有较高Qu的滤波器等。

然而，要由电介质陶瓷烧结体制造(1)、(2)所述那种的球形或大致球形的共振器时，需要有非常高的技术，一般来讲，其加工因难，成本非常高。

另外，使用这种结构的3重式共振器，在作成四级以上的滤波器时，在将共振器相互间磁场结合的结构中，不仅容易发生所谓的多偶合现象，而且为了避免这种偶合所作的调整非常困难，需要特殊性的装置。另外，在(1)的「3重式球型电介质滤波器及其制造方法」中，未公开有构成四级以上用的具体措施。

如(2)的「电介质共振器装置」所示，若使用结合环而与其它的共振器结合，虽然构成四级以上的滤波器比较容易，但在该场合，因结合环而明显降低共振器的Q，存在着不能充分发挥本来的高Qu特性的问题。

另一方面，作为使用有电介质共振器的振动器，例如在特开平9-162646公报中，揭示了一种将BS卫星广播和CS卫星通信信号由1台转换器受信的振动器。在这种接受频率带不同的2种信号的场合，需要有2种分别对应于频率带的局部振动器。以往，在各自的局部振动器中，使用的是与各自频率对应的TE01δ单式的共振器。即，使用2个TE01δ单式共振器。

在这种振动器装置的共振器部分，若适用(1)或(2)所示的3重式的电介质共振器，则可减少电介质共振器的使用个数。然而，因存在着不用于振动器的第3个共振方式，故在所需的共振频率的附近发生不需要的结合方式，不实用。

本发明目的在于，提供容易制造、可构成低成本的将TE01δ方式双重化的电介质共振元件及其利用装置。

另外，本发明另一目的在于，提供即使在构成由四级以上的共振器组成的滤波器时、也可避免多偶合问题的电介质共振元件及其利用装置。

本发明又一目的在于，提供不会产生因不需要的结合方式所发生的不良现象、可用于2频率的振动器装置的电介质共振元件及其利用装置。

本发明内容

本发明的电介质共振元件是，大致正方形板状的第1、第2平板部分在使该平板部分的中心线相互间一致且交叉的状态下，将电介质材料一体形成，在各自的第1、第2平板部分，产生电场矢量围绕该平板部分的面内方向的TE01δ方式的电磁场。

其中，所谓平板部分的「中心线」是指在将大致正方形板状的平板部分立起的状态下、当在将假想对角线引在平板部分的上面时从其交点延伸的假想垂线。

另外，所谓「使中心线相互间一致」是指使第1、第2平板部分的中心线一致，但不仅包含未必完全一致的状态、且包含将其中心线配置于第1、第2平板部分的交叉部分的状态，

采用这种结构，将外面作成以平面为主体的形状，制造容易。并且，可作为TE01δ的双重式共振器来利用，避免了上述的多偶合的问题。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，将所述第1、第2平板部分的交叉角度形成90°以外的角度。由此，起到了将2种TE01δ方式以规定的结合度结合的2级共振器装置的作用。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，所述第1、第2平板部分的厚度尺寸相互不同，采用这种结构，可使2种TE01δ方式的共振器的共振频率产生差别。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，所述第1、第2平板部分的形状相互不同，采用这种结构，可使2种TE01δ方式的共振器的共振频率产生差别。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，所述第1、第2平板部分的角作成具有倒角形状或圆弧的形状。采用这种结构，基本上不会使TE01δ方式的共振频率变化，将其它的TM方式等不需要的共振方式的共振频率向高频率侧转移，远离使用频率带。由此，可防止因不需要方式的影响而造成共振器的Qu降低。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，在所述第1、第2中的某一方的平板部分、或所述第1、第2双方的平板部分，设置局部性的孔。采用这种结构，使平板部分的实效电容率下降，决定2种TE01δ方式的共振频率。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，在从所述第1、第2平板部分的一方的面交叉部、朝夹持中心线而相对的另一方的面交叉部的方向上，形成孔或贯通孔。采用这种结构，相对于2种TE01δ方式的共振频率而可使TM方式等其它不需要的共振方式的共振频率相对地向高频率发生侧转移，防止Qu的降低。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成朝中心线方向的凹部。采用这种结构，可使正交的2种TE01δ方式结合，可根椐凹部的大小来调整其结合量。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成朝离开中心线的方向凸出的凸出部。采用这种结构，可使正交的2种TE01δ方式结合，可根椐凸出部的大小来调整其结合量。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，由电容率低于电介质材料的材料组成的支持台与所述第1、第2平板部分各自的一方侧面接合。采用这种结构，可防止在收纳于腔室内的状态下与腔室的导体面分离，抑止导体损失的发生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式产生的不良影响。并且，使2种TE01δ方式的影响等同，便于设计。

另外，本发明的电介质共振元件的特征在于，由电容率低于电介质材料的材料组成的支持台与所述第1、第2平板部分的与所述中心线大致直角的一方的侧面的任一个接合。采用这种结构，可防止在收纳于腔室内的状态下与腔室的导体面分离，抑止导体损失的发生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式产生的不良影响。

另外，本发明的电介质共振器的特征在于，由所述电介质共振元件和收纳电介质共振元件的腔室构成。采用这种结构，可防止从TE01δ双重式的电介质共振元件向外部漏出电磁场及与外部回路不需要的结合，获得特性的稳定化。

另外，本发明的滤波器的特征在于，在所述腔室内，设置与该腔室内的电介质共振元件的规定共振方式结合的输出输入结合装置而构成。采用这种结构，可获得选择性优良的滤波器特性。

另外，本发明的滤波器的特征在于，将所述电介质共振元件的所述第1、第2平板部分非平行地配置于腔室的内壁面而构成。采用这种结构，不再需要邻接共振器间结合用的圈环和传送线路，可实现损失的降低化、生产性的提高化以及低成本化。

另外，本发明的滤波器的特征在于，将多个所述电介质共振元件的所述第1、第2平板部分的某一方平面相互间配置在同一方向且同一平面的状态，并将该多个电介质共振元件配置成所述中心线平行地相对于腔室的上下面。采用这种结构，可阻止不需要的TM110方式的传送。

另外，本发明的滤波器的特征在于，将所述中心线相对于腔室的上下面平行配置的电介质共振元件与所述中心线相对于腔室的上下面垂直配置的电介质共振元件组合。采用这种结构，可阻止不需要的TM110方式的传送，并可容易实现多级化。

另外，本发明的特征在于，将所述中心线相对于腔室的上下面平行配置的电介质共振元件与TE01δ单式共振器或TEM半同轴空腔共振器等的单一方式的共振元件组合，采用这种结构，可阻止不需要的TM110方式的传送。

另外，本发明的振动器装置，设置有2组由线路、与该线路端部连接的有源元件以及相对线路在其途中结合的电介质共振元件所构成的振动器，其特征在于，在形成有所述线路和有源元件的基板上，载置有上述任一项记载的电介质共振元件，同时将该电介质共振元件的2种TE01δ方式间产生的2种结合方式、即奇方式和偶方式的磁场，分别与所述2条线路结合。采用这种结构，可使用单一的电介质共振元件而实现小型化，并构成输出2频率的振动信号的振动器装置。

另外，本发明的振动器装置，设置有2组由线路、与该线路端连接的有源元件以及相对线路在其途中结合的电介质共振元件所构成的振动器，其特征在于，将所述2组振动器的线路相互间大致平行地配置在基板上，将该电介质共振元件配置成使起到该电介质共振元件作用的电介质材料的中心线平行于基板，将电介质共振元件的奇方式和偶方式的磁场分别与2组振动器的线路结合。采用这种结构，可容易地将线路和振动器整体配置在基板上。

另外，本发明的通信装置的特征在于，具有电介质共振器、滤波器或振动器装置。采用这种结构，可构成小型、轻量、电力效率高、具有高灵敏性的通信性能的通信装置。

附图的简单说明

图1为第1实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图2为第2实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图3为第3实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图4为第4实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图5为第5实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图6为第6实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图7为第7实施形态的电介质共振元件结构的示图。

图8为第8实施形态中的2种TE01δ方式及其结合方式即偶方式·奇方式的电磁场分布的示例图。

图9为表示将2种TE01δ方式结合的电介质共振元件结构的立体图。

图10为第9实施形态中的表示将2种TE01δ方式结合的电介质共振元件结构的立体图。

图11为第10实施形态的电介质共振器组件结构的示图。

图12为第11实施形态的电介质共振器组件结构的示图。

图13为第12实施形态的滤波器结构的示图。

图14为第13实施形态的滤波器结构的示图。

图15为第14实施形态的滤波器结构的示图。

图16为第15实施形态的滤波器结构的示图。

图17为表示TM110z方式的电磁场分布的示例图。

图18为第16实施形态的滤波器结构的示图。

图19为第17实施形态的滤波器结构的示图。

图20为第18实施形态的振动器装置结构的立体图。

图21为振动器装置中1组振动器部分的等价回路图。

图22为第19实施形态的通信装置结构的方框图。

图23为电介质共振元件的共振方式与2条线路的位置关系的示图。

图24为电介质共振元件的共振方式与2条线路的位置关系的示图。

具体实施方式

下面参照图1说明第1实施形态的电介质共振元件的结构。

图1中，(A)～(C)是电介质共振元件的三面图，(A)是俯视图，(B)是主视图，(C)是右视图，另外，(D)是电介质共振元件的立体图。

该电介质共振元件是，将电介质材料一体成形的结构，其形状是分别将大致正方形板状的第1平板部分1a和第2平板部分1b交叉成中心线((D)部位的点划线V)相互间一致的形状，在本例中，第1·第2平板部分的交叉角是90°。

其中，如图1(E)所示，中心线的定义是从在第1平板部分1a的上面引出的对角线W1、W2的交点开始延伸的垂线以及从在第2平板部分1b的上面引出的对角线W3、W4的交点开始延伸的垂线。

另外，该第1平板部分1a的中心线和第2平板部分1b的中心线最好是在完全一致的状态下交叉，但例如也可如图1(F)中的跨张地模式所示，只要两中心线是处于第1平板部分1a和第2平板部分1b的电介质的交叉部分Z内，则也可偏位地进行配置。

将第1平板部分1a向相对于上述中心线为直角方向延伸的轴作为X轴，将第2平板部分1b延伸的轴作为Y轴。

第1平板部分如(C)的箭头所示，产生电场矢量围绕其面内方向的TE01δy方式的共振方式。同样，第2平板部分1b如(B)的所示，产生电场矢量围绕其面内方向的TE01δx方式的共振方式。在本例中，因第1·第2平板部分正交，故上述的的2种TE01δ方式正交，而不互相结合。从而可作为2种独立的共振器使用，起着电介质共振元件的作用。

该电介质共振元件整体是将平面作为主体的形状，形成沿上述中心线方向延伸的柱状体，由此，容易进行电介质材料的一体成形，可减少制造成本。另外，由于没有产生第3个共振方式的空间，因此也不会发生与第3个共振方式不需要的多偶合。

另外，图1中，点划线所示的电介质共振元件的中心线在后述的实施形态参照的图中，为了避免这些图的复杂化，除了需要的部分之外不作图示。

图2是第2实施形态的电介质共振元件结构的示图。其中，(A)是俯视图，(B)是主视图，(C)是右视图。与图1所示的例子不同，在本例中，将第1平板部分1a与第2平板部分1b的交叉角作成90°以外的角度。采用这种结构，在第2平板部分1b的面内方向产生的TE01δx方式的电场矢量中，产生第1平板部分1a的面内方向的成分，TE01δx方式与TE01δy方式结合。并且，第1·第2平板部分1a、1b的交叉角越偏离90°，则两方式的结合度就越大。

另外，若将第1平板部分1a朝向X轴方向，则第2平板部分1b的延伸方向就会偏离Y轴，电场矢量围绕该第2平板部分1b的面内方向的共振方式严格地讲不是TE01δx方式，而是可称之为模拟TE01δx方式的共振方式。

图3是第3实施形态的电介质共振元件结构的示图。在图1所示的例子中，第1·第2平板部分1a、1b的厚度尺寸相等，但本图3所示的例子中，第1平板部分1a的厚度尺寸a比第2平板部分1b的厚度尺寸大。采用这种结构，电场矢量围绕第1平板部分1a的面内方向的TE01δy的共振频率小于电场矢量围绕第2平板部分1b的面内方向的TE01δx的共振频率。即，可用作为共振频率不同的2种独立的共振器。

该结构例如在构成滤波器时，当设置有结合环等的输出输入结合装置时，因受该输出输入结合装置的影响，可用于对因共振空间的缩小化造成的共振频率的上升进行修正。

图4是第4实施形态的电介质共振元件结构的示图。在图1所示的例子中，第1·第2平板部分1a、1b的形状及尺寸大致相等，但本图4所示的例子中，第2平板部分1b比第1平板部分1a小1圈形成。由此，可使第2平板部分1b产生的TE01δx方式的共振频率大于第1平板部分1a产生的TE01δy方式的共振频率。即，可用作为共振频率不同的独立的2种共振器。

这种结构例如在构成滤波器时，也可用于对因结合环等的输出输入装置的影响造成的共振频率的上升进行修正。

图5是第5实施形态的电介质共振元件结构的示图。(A)是俯视图，(B)是主视图，(C)是右视图，(D)是立体图。

该电介质共振元件是，将图1所示结构的第1·第2平板部分1a、1b的四个角部分加工成相等的倒角形状。采用这种倒角结构，电场矢量朝X轴方向或Y轴方向的TM110方式或TM110y方式的共振频率向高频率侧转移。由此，这些不需要的方式的共振频率从使用的TE01δx方式或TE01δx方式的共振频率向无影响的频率离去，可防止Qu的降低。

图6是表示第6实施形态的电介质共振元件结构的立体图。整体的外形与图1所示的结构相同。但在本图6所示的例子中，在第1·第2平板部分1a、1b的规定部位上形成有孔。Ha1是第1平板部分1a上面形成的孔，Ha2是在其侧面形成的孔。另外，Hb1是第2平板部分1b上面形成的孔，Hb2是在其侧面形成的孔。

这样，通过将平板部分的电介质局部性地除去，可使电场矢量围绕平板部分的面内方向的TE01δ方式的共振频率向上升方向转移。由此，孔越深或孔的内径越大，则TE01δ方式的共振频率可设定得越高。

若作成将电介质棒可插入拔出于所述孔，则还可对共振频率进行上升·下降两方向的微调。这样，作为共振器和滤波器，在将其电介质共振元件装入后，还可进行其特性的调整。

图6中，也可将孔Ha1、Hb1贯通至该电介质共振元件的底面，也可将孔Ha2、Hb2贯通至各自相对的侧面。

另外，所述孔是朝电介质板部分的面方向延伸的孔，对与其电介质板正交的另一方电介质板部分产生的TE01δ方式无影响。由此，2种TE01δ方式的共振频率可独立地进行调整。

图7是第7实施形态的电介质共振元件结构的立体图。

在本例中，形成有孔Ho，该孔Ho从第1·第2平板部分1a、1b一方的面交叉部朝夹持图中点划线所示的中心线而相对的另一方的交叉部方向贯通。

电介质共振元件的中央部是2个平板部分上产生的TE01δ方式的各自电场成分少的区域，并且是电场朝X轴方向的TE01δx方式、电场朝Y轴方向的TE01δy方式、电场朝Z轴方向的TE01δz方式的电场成分较高的区域。由于在该电介质共振元件的中央部形成有孔，因此，不会对上述2种的TE01δ方式的共振频率造成影响，可将上述3种的TE01δ方式的共振频率向不影响使用频率带的高频率侧转移。

其次，作为第8实施形态，参照图8说明2种TE01δ方式的结合方法。

图8(A)表示TE01δ(+y)方式、TE01δ(+x)方式及其两者的合成方式、即偶方式。另外，(B)表示TE01δ(y)方式、TE01δ(-x)方式及其两者的合成方式、即奇方式。若第1·第2平板部分1a、1b的形状及尺寸相等，则TE01δx方式和TE01δy方式的共振频率相等，因此，该偶方式和奇方式的频率也相等。因此，若在第1·第2平板部分的面交叉部形成有朝中心线方向的凹部D，则因偶方式与奇方式失去对称性，故可使偶方式和奇方式的频率具有差别。

图9是具有与上述凹部不同的另一形状的凹部的电介质共振元件的立体图。

在(A)的示例中，在第1·第2平板部分1a、1b的面交叉部，形成有朝中心线方向的宽度一定的槽状凹部D。这种凹部的截面形状图9(B)、(C)所示是任意的。另外，如图9(D)所示，凹部D未必一定要朝平行于中心线的方向延伸，也可局部形成。

图10表示第9实施形态中的2种TE01δ方式的结合构造以及结合方式(偶方式、奇方式)的共振频率不同的另一种结构。

在图8和图9的示例中，在2个平板部分的面交叉部形成有凹部，但在该图10中，反而是在2个面交叉部形成朝离开中心线的方向凸出的凸出部P。由于这种凸出部P的存在，使前述的偶方式和奇方式的共振频率产生差异，可将TE01δx方式与TE01δy方式结合。另外，可利用频率不同的偶方式和奇方式。

下面表示的是电介质共振元件的安装结构。

图11表示第10实施形态的电介质共振器组件的结构，是在腔室内等安装有各种如上所述的电介质共振元件的形态。在(A)的示例中，在与中心线0垂直的面、即第1、第2平板部分1a、1b的各自的一方侧面，接合有支持台2。该支持台2的电容率比第1、第2平板部分1a、1b的电容率低。由此，减小了支持台2对共振元件的共振方式的影响。

如图所示，通过将该支持台2的四角螺旋夹固定于腔室的内底面，可容易地将电介质共振器组件安装在腔室内。

在图11(B)的示例中，设置有比第1、第2平板部分1a、1b侧面的接合面积小的圆柱状的支持台2。采用这种结构，可抑止支持台2对共振方式的影响。在(B)的示例中，通过将支持台2的底面与腔室的内底面等接合，将电介质共振元件支持在腔室内的规定位置。

图12是第11实施形态的电介质共振器组件结构的示图。在本例中，支持台2与第2平板部分1b一方的侧面接合。如后所述，在图12所示的支持结构中，可将电介质共振元件的偶方式和奇方式分别与基板上的2条线路进行磁场结合。

另外，在图11和图12的示例中，没有对2种共振方式间结合用的凹部和凸出部、频率调整用的孔等作出表示。

下面参照图13说明第12实施形态的滤波器结构。

滤波器的结构是在腔室内收纳有如上所述的各种电介质共振元件，并设置有与规定共振方式结合的输出输入结合装置。

图13(A)是取下腔室的上盖3t后状态的俯视图，(B)是(A)中的A-A部分的剖视图。在图13中，3b是腔室的底板，3w是腔室的侧壁。在腔室的底板3b上，螺钉固定有图11(A)所示结构的电介质共振器组件。

4a、4b是同轴接插件，在其中心导线与侧壁3w之间，分别设置有结合环5a、5b。结合环5a如图8所示，与TE01δx方式的磁场结合。同样，结合环5b与TE01δy方式的磁场结合。在该电介质共振元件中，因形成有凹部D，故TE01δx与方式TE01δy方式结合。这样，该滤波器起到了由2级共振器组成的、表示带域通过特性的滤波器的作用。

图13所示的腔室的底板3b、侧壁3w、上盖3d分别由Al等金属的压铸作成，或者通过对陶瓷和树脂添加导电性薄膜而作成。

图14是第13实施形态的、使用3个电介质共振元件的滤波器结构的示图。(A)是取下腔室的上盖3t后状态的俯视图，(B)是(A)中的A-A部分的剖视图。其中，10a、10b、10c分别是在支持台上安装着电介质共振元件组成的电介质共振器组件。在本例中，各电介质共振元件的平板部分1a、1b的方向，相对于电介质共振器组件10a、10b、10c的排列方向配置成45°。另外，将局部性的侧壁3w’设置在邻接的电介质共振元件之间。该侧壁的开口部分起着将邻接的电介质共振器组件的规定的共振器间结合的结合窗cw的作用。

在上述结合窗cw部分，电介质共振器组件10a的平板部分1a的TE01δy与电介质共振器组件10b的平板部分1b的TE01δx方式磁场结合。另外，电介质共振器组件10b的平板部分1a的TE01δy与电介质共振器组件10c的平板部分1b的TE01δx方式磁场结合。这样，合计6级的共振器起到了按顺序结合的、表示带域通过特性的滤波器的作用。

图15是第14实施形态的、使用3个电介质共振器组件的滤波器结构的滤波器结构的示图。在本例中，第1平板部分1a相互平行，并且，第2平板部分1 b朝同一面方向地配置3个电介质共振器组件10a、10b、10c。另外，在电介质共振器组件10a与10b之间，由腔室的侧壁部分形成结合窗cw。通过该结合窗cw，将电介质共振器组件10a、10b各自的平板部分1b的TE01δx方式相互间磁场结合。

在腔室内，设置有与电介质共振器组件10b、10c各自的第1平板部分1a的TE01δy方式磁场结合的结合环6。由线路11将该2个结合环6间连接。另外，同轴接插件4a的结合环5a配置成与电介质共振器组件10a的第1平板部分1a的TE01δy方式进行进行磁场结合的形态。同轴接插件4b的结合环5b配置成与电介质共振器组件10c的第2平板部分1b的TE01δx方式进行磁场结合的形态。

采用这种结构，合计6级的共振器起到了按顺序结合的、表示带域通过特性的滤波器的作用。

图16是第15实施形态的、使用电介质共振器组件的滤波器结构的示图。图16(A)是(B)中的B-B部分的剖视图，(B)是(A)中的A-A的剖视图，图中，3是构成3个通道空间的腔室本体，3w是从两侧将腔室本体3的开口部覆盖的腔室的侧壁。

图16中的3个电介质共振器组件10a、10b、10c、结合窗cw、结合环5a、5b、6的相对位置关系等同于图15所示的结构，这样，在电介质共振元件的第1、第2平板部分中，无论是将支持台2与哪一方的平板部分的侧面结合，通过将其支持台2安装于腔室本体3，都可得到与图15所示的电气性结构相同的滤波器。

下面参照和图17图18说明第16实施形态的滤波器结构。

图17表示TM110z方式的电磁场分布的例子。图17(A)是腔室内的电介质共振元件的俯视图，(B)是从(A)中A-A部分看到的主视图。其中，对腔室只作了壁面表示。

图17中，实线的箭头表示朝z轴方向的电场矢量。另外，虚线的箭头表示沿着与z轴垂直的面(x-y面)围绕的磁场矢量。

该TM110z方式的磁场扩展比积极使用的TE01δ方式大。由此，邻近的共振器容易由TM110z方式结合，TM110z方式容易传送。当TM110z方式未充分地与TE01δ方式的频率分离时，受TM110z方式的影响，也会出现影响滤波器的减衰区域的情况。

图18表示解决了上述问题的滤波器结构，图18(A)是卸下腔室的上盖3d后状态的俯视图，(B)是(A)中的A-A部分的剖视图。图18中，3b是腔室的底板，3w是腔室的侧壁。在腔室的底板3b上，螺钉固定着图11和图12所示结构的电介质共振器组件10a～10d。但在本例中，对于电介质共振器组件10a、10b、10d，在构成电介质共振元件的第1、第2平板部分中，将一方的平板部分的四角加工成倒角形状。

该3个电介质共振器组件10a、10b、10d是将构成各电介质共振元件的2个平板部分的中心线配置成与腔室的底板3b和上盖3t平行。电介质共振器组件10c是将所述中心沿线垂直方向配置在腔室的底板3b和上盖3t上。

如图18(A)所示，在腔室的侧壁3w上，分别在电介质共振器组件10a与10b之间、10b～10c之间、10c～10d之间，形成有结合窗cw。各电介质共振器组件的电介质共振元件的各平板部分上标记的(1)～(8)的编号表示该平板部分的共振器是第几级的共振器的序数。第1级与第2级、第3级与第4级、第5级与第6级、第7级与第8级通过形成于各电介质共振元件的凹部进行结合。第2级与第3级、第4级与第5级、第6级与第7级分别通过结合窗cw进行磁场结合。另外，第1级的共振器(1)与结合环5a结合，第8级的共振器(8)与结合环5b结合。

由电介质共振器组件10c发生的TM110z方式不能向邻接的电介质共振器组件10b、10d传送。虽然在电介质共振器组件10b、10d中都发生TM110z方式，但与10c相比较，因z方向的实效电容率低，故电介质共振器组件10b、10d中的TM110z方式的频率比10c中的TM110z方式的频率高出1.3倍以上。由此，可抑止TM110z方式的结合。结果是，由电介质共振器组件10c发生的TM110z方式的频率即使与利用的TM110z方式的频率相接近，也不会对滤波器的减衰区域特性造成不良影响。

在图18的示例中，将所有的电介质共振器组件10a～10d安装在腔室的底板3b上，但对于电介质共振器组件10a、10b、10d，也可使用图11所示结构的电介质共振器组件，将其支持台2螺钉固定在腔室的侧壁上。采用这种结构，在电介质共振器组件10a、10b、10d中，因在电介质共振元件的上下之间隔有空气层，故可进一步提高TM110z方式的频率，可进一步抑止TM110z方式的传送。

图19是第17实施形态的滤波器结构的示图。图19(A)是将腔室的上盖3d取下后状态的俯视图，(B)是(A)中的A-A部分的剖视图。图19中，3b是腔室的底板，3w是腔室的侧壁。在本例中，作为电介质共振器组件10a、10d，构成了由圆柱状的电介质共振元件1’组成的一般TE01δ单式的共振器。在腔室的侧壁3w上，在电介质共振器组件10a与10b、10b与10c、10c与10d之间形成有结合窗cw。这样，由于包含TE01δ单式的共振器而构成滤波器，因此可进一步抑止TM110z方式的传送。

在图19的示例中，作为单式的共振器，也可设置TEM半同轴空腔共振器。这样也能抑止TM110z方式的传送。

另外，在图18和图19的示例中，将电介质共振元件的支持台直接安装在腔室的底板上，但也可将垫圈等的填片插入该支持台与腔室的底板之间，通过设置空气层，以提高TM110z方式的频率。这样，可进一步远离所利用的TE01δ方式的频率。

下面参照图20、图21、图23、图24说明第18实施形态的振动装置结构。

图20是基板上构成的振动器装置的外观立体图。在基板25的上面，分别形成有线路21b～24b、21c～24c。另外，在基板25的上面，分别组装有FETb、FETc、芯片电阻R1b、R2b、R1c、R2c、芯片电容器C1b、C1c。并且，在基板25的上面，通过支持台而安装着电介质共振元件1。

图21是图20所示的振动器装置中的、1组振动器部分的等价回路图。图21的符号与图20所示的符号对应。线路21的端部由电阻R1作为终端，另一方的端部与FET连接。FET的出口与由线路22和电容器C1组成的偏置电压施加回路连接。Vb表示偏置电压。在FET的源极，通过电阻R2和线路24接地。FET的出口与作为短线(スタゲ)的线路23连接。并且，将振动信号从FEY源极通过电容器C2取出。

电介质共振元件1与线路21的规定位置结合。由此，整体构成带域反射型振动回路。

图20所示的振动器装置具有图21所示的2组振动器。但将单一的电介质共振元件1组装在基板25上，将其组装位置作为中心，将回路进行点对称式配置。电介质共振元件1是一种将图8所示的凹部D取代凸出部结构的电介质共振元件。即，电介质共振元件1与图8所示的结构相同，用作为共振频率不同的TE01δ(y+x)的方式和TE01δ(y-x)方式的2种共振器，分别独立地与线路21b、21c结合。结果是，该振动器装置尽管使用了单一的电介质共振元件，但也能用作为输出频率不同的2种振动信号的2个频率振动器装置。

图23表示上述电介质共振元件的共振方式与2条线路的位置关系。在本例中，在基板上，上述2组振动器的线路相互间大致平行状配置，用作电介质共振元件1的电介质材料的中心线(交叉的2个平板部分共有的中心线)平行于基板状而配置该电介质共振元件1。图23(A)表示偶方式的电磁场分布，(B)表示奇方式的电磁场分布。这样，线路21c有选择地与偶方式的磁场结合，线路21b有选择地与奇方式的磁场结合。

由此，通过将电介质共振元件1配置成使用作电介质共振元件1的电介质材料的中心线平行于基板状，从而可将2条线路21b、21c平行状地配置在基板上，极其容易地在基板上配置振动器全体，使整体更加小型化。

图24是将低电容率的支持台与垂直于上述中心线的面接合、通过该支持台而将电介质共振元件配置于基板上的例子、即上述中心线与基板垂直而配置电介质共振元件的例子。图24(A)、(B)均是俯视图。在此场合，必需将线路设置成与电场面平行。为了将线路21b’与偶方式结合，如(A)所示，与偶方式的电场面平行状地配置线路21b’，为了将线路21c’与奇方式结合，如(B)所示，与奇方式的电场面平行状地配置线路21c’。结果是，2条线路21b’、21c’成为向相互正交的方向配置，使回路的配置复杂化。

下面参照图22说明第19实施形态的通信装置的、特别是转换器部分的结构。该转换器是一种接受来自广播卫星(BS)和通信卫星(C)发送的电波、将其变换为中间频率信号的转换器。图22中，ANT是BS·CS兼用天线的信号接受探测器。LNAa、LNAb分别是低噪声放大器，分别对来自ANT的BS受信·CS受信予以放大。BPFb、BPFc分别是带通滤波器，在由LNAb、LNAc放大的信号中，仅使需要的频率带域的信号通过。

OSCb、OSCc是图21所示的振动器，分别产生BS用局部信号和CS用局部信号。该2组振动器如图20所示，构成单一的振动器装置。

MIXb、MIXc是混频器，对所述局部信号和信受信号进行混频，输出各自的中间频率信号。AMP将该中间频率信号放大而向后级的受信回路输出。

采用本发明，电介质材料的外面是以平面为主体的形状，制造容易。并且，可用作为TE01δ的双重式共振器，不会发生多偶合，也不会发生由此而产生的不需要的频率响应。

另外，采用本发明，通过将第1、第2平板部分的交叉角形成90°以外的角度，从而用作将2种TE01δ方式共振器结合的2级振动器装置，不会损失Qu，可实现整体小型化。

另外，采用本发明，通过使第1、第2平板部分的厚度尺寸相互不同，可用作为共振频率不同的2种TE01δ方式的共振器。

另外，采用本发明，通过使第1、第2平板部分的形状相互不同，可用作为共振频率不同的2种TE01δ方式的共振器。

另外，采用本发明，通过将第1、第2平板部分的角加工成具有倒角形状或圆弧的形状，基本上不会损失TE01δ方式的共振频率，将其它的TM方式等不需要的共振方式的共振频率向高频率侧转移，远离使用频率带。由此，可防止因不需要方式的影响而造成共振器的Qu降低。

另外，采用本发明，通过在第1、第2中的某一方的平板部分、或上述第1、第2双方的平板部分设置局部的孔，可分别设定2种TE01δ方式的共振频率。

另外，采用本发明，通过在从第1、第2平板部分的一方的面交叉部、朝夹持中心线而相对的另一方的面交叉部的方向上形成孔或贯通孔，从而可相对于2种TE01δ方式的共振频率而将TM方式等其它不需要的共振方式的共振频率相对地向高频率发生侧转移，可防止Qu降低。

另外，采用本发明，通过在第1、第2平板部分的面交叉部形成朝中心线方向的凹部，而将正交的2种TE01δ方式结合，可根椐凹部的大小来调整其结合量。

另外，采用本发明，通过在第1、第2平板部分的面交叉部形成朝离开中心线的方向凸出的凸出部，而将正交的2种TE01δ方式结合，可根椐凸出部的大小来调整其结合量。

另外，采用本发明，通过将由低于电介质材料电容率的材料组成的支持台与大致垂直于中心线的面、即第1、第2平板部分各自的一方侧面接合，从而可防止在收纳于腔室内的状态下与腔室的导体面分离，抑止导体损失的发生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式产生的不良影响。并且，对2种TE01δ方式的影响等同，便于设计。

另外，采用本发明，通过将由低于电介质材料电容率的材料组成的支持台与大致平行于中心线的面、即第1、第2平板部分任一方的平板部分的一方的侧面接合，从而可防止在收纳于腔室内的状态下与腔室的导体面分离，抑止导体损失的发生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式产生的不良影响。

另外，采用本发明，通过由电介质共振元件和收纳该电介质共振元件的腔室构成电介质共振器，而可防止从TE01δ双重式的电介质共振元件向外部漏出电磁场，并可防止与外部回路不需要的结合，使特性稳定化。

另外，采用本发明，通过在腔室内设置与该腔室内的电介质共振元件的规定共振方式结合的输出输入结合装置，而构成滤波器，可减少插入损失，有选择性地获得优良的滤波器特性。

另外，采用本发明，通过将平行于电介质共振元件的中心线的任意的面与腔室的内壁面非平行地配置，而构成滤波器，不再需要邻接共振器间结合用的圈环和传送线路，可实现损失的低减化、生产性的提高化以及低成本化。

另外，采用本发明，通过使多个所述电介质共振元件的所述第1、第2平板部分的某一方的平面相互间共有同一平面，并且，将该多个电介质共振元件配置成所述中心线相对于腔室的上下面的平行方向的形态，可阻止不需要的TM110方式的传送，可抑止产生对减衰区域的不良影响。

另外，采用本发明，通过将中心线相对于腔室的上下面平行而配置的电介质共振元件与中心线相对于腔室的上下面为垂直而配置的电介质共振元件组合，可阻止不需要的TM110方式的传送，并可容易实现多级化。

另外，采用本发明，通过将中心线相对于腔室的上下面平行而配置的电介质共振元件与TE01δ单式共振器或TEM半同轴空腔共振器等的单一方式的共振元件组合，而可阻止不需要的TM110方式的传送。

另外，采用本发明，通过设置2组由线路、与该线路端连接的有源元件以及相对线路在途中结合的电介质共振元件所构成的振动器，在形成有线路和有源元件的基板上，载置电介质共振元件，同时将其奇方式和偶方式的磁场各自与2条线路结合，构成振动器装置。可使用单一的电介质共振元件实现小型化，并可构成输出2频率的振动信号的振动器装置。

另外，采用本发明，通过将所述2组振动器的线路相互间大致平行地配置在基板上，将该电介质共振元件配置成使用作该电介质共振元件的电介质材料的中心线平行于基板，将电介质共振元件的奇方式和偶方式的磁场各自与2组振动器的线路结合，可容易地将线路和振动器整体配置在基板上。

另外，采用本发明，通过具有电介质共振器、滤波器或振动器装置而构成通信装置，从而可构成小型、轻量、电力效率高、具有高灵敏性的通信性能的通信装置。

Claims (21)

1.一种电介质共振元件，其特征在于，大致正方形板状的第1、第2平板部分在使该平板部分的中心线相互间一致且交叉的状态下，将电介质材料一体形成，在各自的第1、第2平板部分，产生电场矢量围绕该平板部分的面内方向的TE01δ方式的电磁场。

2.如权利要求1所述的电介质共振元件，其特征在于，所述交叉的角度形成90以外的角度。

3.如权利要求1或2所述的电介质共振元件，其特征在于，所述第1、第2平板部分的厚度尺寸相互不同。

4.如权利要求1或2所述的电介质共振元件，其特征在于，所述第1、第2平板部分的形状相互不同。

5.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，其特征在于，所述第1、第2平板部分的角加工成具有倒角形状或圆弧的形状。

6.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，其特征在于，在所述第1、第2中的某一方的平板部分的侧面、或所述第1、第2双方的平板部分，设置局部的孔。

7.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，在所述第1、第2平板部分的一方的面交叉部，形成孔或贯通孔。

8.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，其特征在于，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成有凹部。

9.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，其特征在于，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成有凸出部。

10.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，其特征在于，由低于所述电介质材料电容率的材料组成的支持台与大致垂直于所述第1、第2平板部分的所述中心线的侧面的任一方接合。

11.如权利要求1～2中任一项所述的电介质共振元件，其特征在于，由低于所述电介质材料电容率的材料组成的支持台与所述第1、第2平板部分中的、大致平行于所述中心线的侧面的任一方接合。

12.一种电介质共振元件，其特征在于，在将大致正方形板状的第1、第2平板部分相互间交叉的状态下，将电介质材料一体形成，在各自的第1、第2平板部分，产生电场矢量围绕该平板部分的面内方向的TE01δ方式的电磁场。

13.一种电介质共振器，其特征在于，由权利要求10或11所述的电介质共振元件和收纳该电介质共振元件的腔室构成。

14.一种滤波器，其特征在于，由权利要求13所述的电介质共振器和与该电介质共振器的电介质共振元件的规定共振方式结合的输出输入结合装置构成。

15.如权利要求14所述的滤波器，其特征在于，将该多个电介质共振元件配置成：多个所述电介质共振元件的所述第1、第2平板部分与腔室的内壁面非平行。

16.如权利要求14所述的滤波器，其特征在于，具有电介质共振元件，将其配置成：多个所述电介质共振元件的所述第1、第2平板部分的某一方的平面相互间被配置在同一方向且同一平面的状态，且所述中心线平行地面向腔室的上下面。

17.一种滤波器，其特征在于，设置有所述中心线垂直地面向腔室的上下面而配置的电介质共振元件，将该共振元件与权利要求16所述的电介质共振元件结合而成。

18.一种滤波器，其特征在于，设置有单一方式的共振元件，将该共振元件与权利要求14所述的电介质共振元件结合而成。

19.一种振动器装置，设置有2组由线路、与该线路端连接的有源元件以及相对线路在其途中结合的电介质共振元件所构成的振动器，其特征在于，

在形成有所述线路和有源元件的基板上，载置有权利要求1～12中任一项所述的电介质共振元件，并将该电介质共振元件的2种TE01δ方式间产生的2种结合方式、即奇方式和偶方式的磁场，分别与所述2条线路结合。

20.如权利要求19所述的振动器装置，其特征在于，将所述2组振动器的线路相互间大致平行地配置，将所述电介质共振元件作为权利要求11所述的电介质共振元件，将所述奇方式和偶方式的磁场分别与2组振动器的线路结合。

21.一种通信装置。其特征在于，具有权利要求13所述的电介质共振器、权利要求14～18所述的滤波器、或权利要求19、20所述的振动器装置。

Images