DE69836929T2

DE69836929T2 - Dielektrischer Multimoden-Resonator und Eigenschafteinstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE69836929T2
Application number: DE69836929T
Authority: DE
Inventors: Toru Nagaokakyo-shi Kurisu; Shin Nagaokakyo-shi Abe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: EP0856903B1; KR19980071033A; US6072378A; KR100263641B1; JPH11191705A; US6278344B1; CN1146073C; CN1197305A; DE69836929D1; JP3298485B2; EP0856903A2; EP0856903A3

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dielektrischen Mehrmoden-Resonator mit einem kombinierten dielektrischen Block, der in einem Hohlraum vorgesehen ist, und auf ein Verfahren zum Einstellen einer Charakteristik des Resonators.
2. Beschreibung des Stands der Technik
23 zeigt die Struktur eines herkömmlichen dielektrischen Resonators, der eine transversale magnetische (TM-) Zweimode verwendet. In anderen Figuren, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, stellt eine fein gepunktete Fläche einen Abschnitt dar, auf dem ein Leiter gebildet ist.
Dieser dielektrische Resonator weist, wie es in 23 gezeigt ist, einen Hohlraumkörper 1, der als ein Wellenleiter wirkt, und einen kombinierten dielektrischen Block 2 auf, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, und der einstückig mit dem Hohlraumkörper 1 gebildet ist und in demselben positioniert ist. Der Hohlraumkörper 1 und der kombinierte dielektrische Block 2 sind aus einer dielektrischen Keramik hergestellt. Ein Leiter 3, wie z. B. Ag, ist auf äußeren Umfangsoberflächen des Hohlraumkörpers 1 gebildet. Leiterplatten (nicht gezeigt) oder Abschnitte eines Metallgehäuses zum Aufnehmen dieses dielektrischen Resonators sind an zwei Öffnungsendoberflächen um zwei Öffnungen des Hohlraumkörpers 1 herum befestigt.
Der in 23 gezeigte dielektrische Resonator, der zwei dielektrische Elemente 2a und 2b aufweist, die jeweils in einer TM-110-Mode in Resonanz sind, wirkt als ein dielektrischer TM-Zweimode-Resonator. Eine Einheit des oben beschriebenen herkömmlichen dielektrischen TM-Zweimode-Resonators kann jedoch nur als zwei unabhängige Resonatoren oder als ein Zweistufenresonator mit zwei Resonatoren, die miteinander gekoppelt sind, verwendet werden. Als drei Resonatoren, die eine dielektrische Resonatoreinheit bilden, wurde ein dielektrischer TM-Dreifachmode-Resonator vorgeschlagen, der entworfen ist, um drei TM-110-Resonanzmoden zu bewirken, durch Bilden eines kombinierten dielektrischen Blocks mit drei dielektrischen Elementen senkrecht zueinander. Ein solcher herkömmlicher dielektrischer TM-Dreifachmode-Resonator hat jedoch eine komplizierte Gesamtstruktur und erfordert hohe Herstellungskosten, falls ein gewöhnliches Herstellungsverfahren verwendet wird.
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat die japanische Patentanmeldung Nr. 21394/1996 eingereicht, die einen dielektrischen Resonator vorschlägt, der einen kombinierten dielektrischen Block aufweist, der aus zwei dielektrischen Elementen gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, und der entworfen ist, um drei Resonanzmoden zu verwenden.
Andernfalls kann in einem Fall, wo ein Bandpassfilter beispielsweise aus einem dielektrischen TM-Zweimode-Resonator gebildet ist, wie z. B. demjenigen, der in 23 gezeigt ist, unter Verwendung von zwei TM-110-Moden, Resonanz in einer TM-110-Mode in einem Dämpfungsbereich des Bandpassfilters auftreten, wenn eine bestimmte Kombination einer äußeren Größe des Hohlraumkörpers und einer Querschnittskonfiguration des dielektrischen Blocks verwendet wird. Aufgrund dieses Phänomens war es schwierig, eine gewünschte Dämpfungscharakteristik zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf diese Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dielektrischen Mehrmoden-Resonator zu schaffen, bei dem jede der Resonanzfrequenzen der drei Resonanzmoden, die in dem dielektrischen Resonator der oben erwähnten vorangehenden Anmeldung verwendet werden, oder einer größeren Anzahl von Resonanzmoden, bestimmt wird, oder einen dielektrischen Mehrmoden-Resonator, bei dem der Kopplungsgrad zwischen vorbestimmten Resonanzmoden bestimmt ist.
Diese Aufgabe wird durch einen dielektrischen Resonator gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Resonators gemäß Anspruch 5 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem dielektrischen Mehrmoden-Resonator, der eine Region, die mit einem Leiter umgeben ist, und einen kombinierten dielektrischen Block, der aus einer Mehrzahl von dielektrischen Elementen gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, aufweist, wobei der kombinierte dielektrische Block in der Region platziert ist, die mit dem Leiter umgeben ist, die Resonanzfrequenz eines vorbestimmten der drei Resonanzmoden entlang einer Ebene, die durch zwei der Mehrzahl von dielektrischen Elementen definiert ist, auf solche Weise bestimmt, dass eine der ersten bis dritten Resonanzmoden, die im Vergleich zu den anderen beiden des ersten bis dritten Resonanzmoden einen höheren Konzentrationsgrad einer Verteilung eines elektrischen Feldes in zumindest einer Region aufweist, als ein Resonanzfrequenzeinstellungsobjekt eingestellt wird, wobei die erste und dritte Resonanzmode zwei Pseudo-TM-110-Moden umfassen, die unterschiedliche Symmetrielinien von Verteilungen der elektrischen Felder aufweisen, wobei die zweite Resonanzmode eine Pseudo-TM-111-Mode umfasst, und ein dielektrikfreier Abschnitt in einem Abschnitt des kombinierten die lektrischen Blocks gebildet ist, der der Region mit dem höheren Konzentrationsgrad der Verteilung des elektrischen Feldes entspricht, oder ein dielektrisches Material auf einen Abschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks aufgebracht wird, der der gleichen Region entspricht.
Die Resonanzfrequenz von einer der Resonanzmoden, die als ein Resonanzfrequenzeinstellungsobjekt eingestellt ist, kann relativ stark verändert werden im Vergleich mit den Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden, und kann daher unabhängig von den Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden bestimmt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators;
2A, 2B u. 2C sind Draufsichten von Verteilungen der elektrischen Felder von drei Resonanzmoden in dem in 1 gezeigten dielektrischen Resonators;
3A, 3B u. 3C sind Draufsichten eines dielektrischen Mehrmoden- Resonators, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, die Verteilungen der elektrischen Felder von drei Resonanzmoden zeigt;
4A, 4B u. 4C sind Draufsichten eines dielektrischen Mehrmoden- Resonators, die Verteilungen der elektrischen Felder von drei Resonanzmoden zeigen;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators;
6A, 6B u. 6C sind Draufsichten von Verteilungen des elektri schen Feldes von drei Resonanzmoden in dem in 5 gezeigten dielektrischen Resonator;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators;
8A, 8B u. 8C sind Draufsichten von Verteilungen der elektrischen Felder von drei Resonanzmoden in dem in 7 gezeigten dielektrischen Resonator;
9A, 9B u. 9C sind Draufsichten eines dielektrischen Mehrmoden- Resonators, die Verteilungen der elektrischen Felder der drei Resonanzmoden zeigen;
10 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators;
11A, 11B und 11C und sind Draufsichten von Verteilungen der elektri schen Felder der drei Resonanzmoden in dem in 10 gezeigten dielektrischen Resonator;
12A und 12B sind Diagramme, die Kopplungsmoden in dem dielektrischen Mehrmoden-Resonator zeigen;
13A, 13B und 13C sind Draufsichten eines dielektrischen Mehrmoden- Resonators, die Verteilungen der elektrischen Felder der drei Resonanzmoden zeigen;
14A und 14B sind eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht des dielektrischen Mehrmoden-Resonators, der in 13A bis 13C gezeigt ist, wobei 14B denselben in einem Zustand zeigt, wo Leiterplatten befestigt sind;
15A und 15B sind Querschnittsansichten eines dielektrischen Filters;
16 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators;
17A und 17B sind eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. ein Diagramm eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, wobei das Diagramm Charakteristika von Änderungen bei der Resonanzfrequenz zeigt,
18A und 18B sind eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. ein Diagramm eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, wobei das Diagramm Charakteristika von Änderungen bei der Resonanzfrequenz zeigt;
19A und 19B sind eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. ein Diagramm eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, wobei das Diagramm Charakteristika von Änderungen bei einer Resonanzfrequenz zeigt;
20A und 20B sind eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. ein Diagramm eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, wobei das Diagramm Charakteristika von Änderungen bei der Resonanzfrequenz zeigt;
21A und 21B sind eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. ein Diagramm eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, wobei das Diagramm Charakteristika von Änderungen bei der Resonanzfrequenz zeigt;
22A und 22B sind eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht bzw. ein Diagramm eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, wobei das Diagramm Charak teristika von Änderungen bei der Resonanzfrequenz zeigt; und
23 ist eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen dielektrischen TM-Zweimode-Resonators.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators wird nachfolgend mit Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
Bei den Figuren, auf die nachfolgend Bezug genommen wird, werden Abschnitte, die in der Funktion identisch, entsprechend oder äquivalent sind mit denjenigen des oben beschriebenen herkömmlichen dielektrischen Resonators, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie es in 1 gezeigt ist, die eine perspektivische Ansicht des dielektrischen Mehrmoden-Resonators ist, ist ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig gebildet mit einem Hohlraumkörper 1, während derselbe in demselben positioniert ist. An einer Mitte von jeder der Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, ist ein Loch 4a in der Außenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um sich zu einem Innenabschnitt der dielektrischen Elemente 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter 3a ist auf Innenoberflächen jedes Lochs 4a gebildet. Dieser Leiter 3a verbindet mit einem Leiter 3, der auf Umfangsoberflächen des Hohlraumkörpers 1 gebildet ist. Zwei diagonale Eckabschnitte in vier überkreuzt liegenden Eckabschnitten des kombinierten dielektrischen Blocks 2 sind geschnitten, um dielektrikfreie Abschnitte 5a und 5b zu bilden (Abschnitte, wie z. B. dielektrikfreie Abschnitte 5a und 5b in den überkreuzt liegenden Abschnitten werden hierin nachfolgend als „gekreuzte Eckrillen" bezeichnet).
Die Resonanzfrequenz einer ersten Resonanzmode ist dadurch bestimmt, wie es nachfolgend beschrieben wird.
2A, 2B und 2C sind Draufsichten des in 1 gezeigten dielektrischen Mehrmoden-Resonators, die schematisch die Verteilung der elektrischen Felder der ersten, zweiten bzw. dritten Resonanzmode zeigen. Die erste und die dritte Resonanzmode sind Pseudo-TM-110-Moden, während die zweite Resonanzmode eine Pseudo-TM-111-Mode ist. Wie es in 2A bis 2C gezeigt ist, sind gekreuzte Eckrillen 5a und 5b an Stellen gebildet, wo die Verteilung des elektrischen Feldes der ersten Resonanzmode konzentriert ist, während die Verteilung des elektrischen Feldes der zweiten und dritten Resonanzmode nicht wesentlich konzentriert ist. Genauer gesagt, gekreuzte Eckrillen 5a und 5b sind in Positionen gebildet, wie z. B. um um eine diagonale Linie parallel zu der elektrischen Feldverteilung der ersten Resonanzmode symmetrisch zu sein (an Positionen auf einer diagonalen Linie parallel zu dem elektrischen Feld in der dritten Resonanzmode), und in zwei diagonalen Eckabschnitten in vier überkreuzt liegenden Eckabschnitten des kombinierten dielektrischen Blocks 2. Die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode wird weitgehend relativ zu den Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden geändert, durch Auswählen der Tiefe der gekreuzten Eckrillen 5a und 5b in der Richtung senkrecht zu der Ebene von 2A bis 2C, oder der Tiefe dieser Rillen in der Richtung parallel zu der Ebene der Figuren, wodurch die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode im Wesentlichen unabhängig bestimmt wird.
Die oben beschriebenen gekreuzten Eckrillen 5a und 5b können gleichzeitig mit einstückiger Bildung des Hohlraumkörpers 1 und des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet werden, um die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode auf einen Wert einzustellen, der vorher bei einer Entwurfsstufe eingestellt wurde. Alternativ können die gekreuzten Eckrillen 5a und 5b gebildet werden nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers 1 und des kombinierten dielektrischen Blocks 2 durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen, um die Resonanzfrequenz auf einen Zielwert einzustellen.
3A, 3B und 3C sind Draufsichten eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, das Verteilungen von elektrischen Feldern der ersten, zweiten bzw. dritten Resonanzmode darstellt. Die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode bei diesem dielektrischen Resonator wird bestimmt durch vorheriges Bilden von Rillen, die gekreuzten Eckrillen 5a und 5b bei der in 1 und 2 gezeigten Anordnung entsprechen (an einer Bildungsstufe) und durch Anlegen eines synthetischen Harzes (Haftmittels), das eine vergleichsweise große dielektrischen Konstante und eine Hafteigenschaft an Innenoberflächenabschnitten der Rillen aufweist. Dieses synthetische Harz ist als dielektrische Abschnitte 8a und 8b gezeigt. Falls beispielsweise die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode höher eingestellt ist als die Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden in dem Zustand vor der Bildung der dielektrischen Abschnitte 8a und 8b, ist es möglich, die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode auf eine niedrigere Frequenz einzustellen, durch Erhöhen der Menge des Materials der dielektrischen Abschnitte 8a und 8b, und die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode auf eine Frequenz einzustellen, die etwa gleich ist wie die Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden, durch Einstellen einer bestimmten Menge des Materials der dielektrischen Abschnitte 8a und 8b. Es ist auch möglich, die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode relativ zu den Resonanzfrequenzen der andern Resonanzmoden zu verringern, durch Erhöhen der Menge des Materials der dielektrischen Abschnitte 8a und 8b.
Ein dielektrisches Material kann angelegt werden auf überkreuzt liegende Eckabschnitte oder Abschnitte in der Nähe der überkreuzt liegenden Ecken des dielektrischen Blocks ohne Rillen, wie z. B. diejenigen, die in 3A bis 3C gezeigt sind, die vorher gebildet wurden, und es dadurch ermöglichen, dass die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode eingestellt wird auf eine Frequenz, die niedriger ist als die Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden.
4A, 4B und 4 sind Draufsichten eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, die Verteilungen der elektrischen Felder der ersten, zweiten bzw. dritten Resonanzmode zeigen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz zu der in 2A bis 2C gezeigten Beziehung gekreuzte Eckrillen 5c und 5d an Positionen gebildet, um um eine diagonale Linie parallel zu der Verteilung des elektrischen Feldes der dritten Resonanzmode symmetrisch zu sein (an Positionen auf einer diagonalen Linie parallel zu dem elektrischen Feld in der ersten Resonanzmode), und in zwei diagonale Eckabschnitten in vier überkreuzt liegenden Eckabschnitten des kombinierten dielektrischen Blocks 2. Abschnitte des kombinierten dielektrischen Blocks 2 werden selektiv an Positionen entfernt, wo die Verteilung des elektrischen Feldes der dritten Resonanzmode konzentriert ist, während die Verteilungen der elektrischen Felder der anderen beiden Resonanzmoden nicht wesentlich konzentriert ist, wodurch es ermöglicht wird, dass die Resonanzfrequenz der dritten Resonanzmode im Wesentlichen unabhängig bestimmt wird.
Außerdem können bei diesem Ausführungsbeispiel die gekreuzten Eckrillen 5c und 5d gleichzeitig mit der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, um die Resonanzfrequenz der dritten Resonanzmode auf einen Wert einzustellen, der vorher bei einer Entwurfsstufe eingestellt wurde. Alternativ können die gekreuzten Eckrillen 5c und 5d nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers, und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen, um die Resonanzfrequenz auf einen Zielwert einzustellen.
Ein dielektrischer Mehrmoden-Resonator wird als Nächstes mit Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
Mit Bezugnahme auf 5, die eine perspektivische Ansicht des Resonators ist, wird ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während derselbe in demselben positioniert ist, und ein Durchgangsloch mit einer Achse in einer Richtung senkrecht zu flachen Hauptoberflächen des kombinierten dielektrischen Blocks 2 wird als dielektrikfreier Abschnitt 6 in einem Mittelabschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet. Ein solches Durchgangsloch in einem zentralen Abschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks 2 wird hierin nachfolgend als ein „Kernmittelloch" bezeichnet. Ein Leiter 3 ist auf Peripherieoberflächen des Hohlraumkörpers 1 gebildet. Somit ist ein Kernmittelloch 6 in einem zentralen Abschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet, um die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode zu bestimmen, wie es nachfolgend beschrieben ist.
6A, 6B und 6C sind Draufsichten, die schematisch die Verteilungen der elektrischen Felder der drei Resonanzmoden zeigen. Falls ein Mittelabschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks teilweise entfernt wird, um ein Kernmittelloch 6 zu bilden, das einen vorbestimmten Durchmesser aufweist, kann die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode unabhängig bestimmt werden. Das heißt, die Verteilung des elektrischen Feldes der zweiten Resonanzmode ist an der Mitte des kombinierten dielektrischen Blocks spärlich im Vergleich mit den Verteilungen der elektrischen Felder der ersten und dritten Resonanzmode. Falls daher das Kernmittelloch 6 in der Größe erhöht wird, wird jede der Resonanzfrequenzen der ersten und zweiten Resonanzmode höher, aber die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode verändert sich im Wesentlichen nicht. Als Folge kann die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode relativ zu den Resonanzfrequenzen der ersten und dritten Resonanzmode bestimmt werden.
Das oben beschriebene Kernmittelloch 6 kann gleichzeitig mit der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, um die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode auf einen Wert einzustellen, der vorher bei einer Entwurfsstufe eingestellt wurde. Alternativ kann das Kernmittelloch 6 nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks, durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen gebildet werden, um die Resonanzfrequenz auf einen Zielwert einzustellen.
Das Kernmittelloch 6 wurde als ein Durchgangsloch bezüglich des in 5 und 6A gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Kernmittelloch 6 kann jedoch ein Loch sein, das an seinem einen Ende offen ist und an dem anderen Ende geschlossen ist.
Bei dem in 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode in der ansteigenden Richtung eingestellt, durch Erhöhen der Menge an dielektrischem Material, das entfernt wird. Die Anordnung kann jedoch alternativ derart sein, dass ein Durchgangsloch oder ein Loch mit einer geschlossenen Unterseite, das dem Kernmittelloch 6 entspricht, vorher einstückig gebildet wird in einem Mittelabschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks, der in 5 und 6 gezeigt ist, und ein dielektrisches Material wird an einen Innenabschnitt des Durchgangslochs oder des Lochs mit einer geschlossenen Unterseite angelegt, um gleichzeitig die Resonanzfrequenzen der ersten und dritten Resonanzmode in der Reduzierungsrichtung zu ändern und somit die Resonanzfrequenz der zweiten Resonanzmode relativ zu bestimmen.
Als Nächstes wird ein dielektrischer Mehrmoden-Resonator mit Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben.
Mit Bezugnahme auf 7, die eine perspektivische Ansicht des Resonators ist, wird ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während derselbe in demselben positioniert ist. An einer Mitte von jeder der Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, ist ein Loch 4a in der Außenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um sich zu einem Innenabschnitt des dielektrischen Elements 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter 3a ist auf Innenoberflächen jedes Lochs 4a gebildet. Dieser Leiter 3a verbindet mit einem Leiter 3, der auf Umfangsoberflächen des Hohlraumkörpers 1 gebildet ist. Ein vorbestimmter der vier überkreuzt liegenden Abschnitte des kombinierten dielektrischen Blocks 2 ist teilweise geschnitten, um gekreuzte Eckrillen 5a zu bilden. Durch diese Einrichtung wird eine Kopplung zwischen der ersten und zweiten Resonanzmode bewirkt, und der Grad dieser Kopplung wird bestimmt, wie es nachfolgend beschrieben ist.
8A, 8B und 8C sind Draufsichten des in 7 gezeigten dielektrischen Mehrmoden-Resonators, die schematisch Verteilungen der elektrischen Felder der drei Resonanzmoden in dem Resonator zeigen. Die gekreuzte Eckrille 5a ist auf der Symmetrielinie der Verteilung des elektrischen Feldes der dritten Resonanzmode gebildet, und an nur einer von zwei Positionen auf den gegenüberliegenden Seiten einer diagonalen Linie entlang der Verteilung des elektrischen Feldes der ersten Resonanzmode, um Symmetrie um eine Linie zu vermeiden, die dieser diagonalen Linie entspricht. Falls die gekreuzte Eckrille 5a nicht gebildet ist, ist die Verteilung des elektrischen Feldes der ersten Resonanzmode einheitlich bezüglich der Richtung des elektrischen Feldes parallel zu der Symmetrielinie, die der diagonalen Linie des kombinierten dielektrischen Blocks entspricht, während die Verteilung des elektrischen Feldes der zweiten Resonanzmode in der Richtung umgekehrt ist bezüglich der Symmetrielinie der Verteilung des elektrischen Feldes der ersten Resonanzmode.
Falls der kombinierte dielektrische Block perfekt symmetrisch ist um die Symmetrielinie der Verteilung des elektrischen Feldes der ersten Resonanzmode, wird die Erregung der zweiten Resonanzmode durch das elektromagnetische Feld der ersten Resonanzmode durch Gegenphasigkeit um die Symmetrieebene aufgehoben, so dass in der zweiten Resonanzmode keine Resonanz erregt ist. Falls die gekreuzte Eckrille 5a gebildet ist, wird die Symmetrie des kombinierten dielektrischen Blocks reduziert, und Resonanz in der zweiten Resonanzmode wird erregt durch das elektromagnetische Feld der ersten Resonanzmode, und bewirkt somit Kopplung zwischen der ersten Resonanzmode und der zweiten Resonanzmode. Der Kopplungsgrad zwischen den beiden Moden wird bestimmt durch die Größe der gekreuzten Eckrille 5a. In dieser Situation wird bei der Beziehung zwischen der zweiten Resonanzmode und der dritten Resonanzmode, die Symmetrie des kombinierten dielektrischen Blocks um eine Linie, die der diagonalen Linie parallel zu der elektrischen Feldverteilung der dritten Resonanzmode entspricht, beibehalten, obwohl die gekreuzte Eckrille 5a gebildet wird. Daher tritt zwischen der zweiten Resonanzmode und der dritten Resonanzmode keine Kopplung auf.
Die oben beschriebene gekreuzte Eckrille 5a kann gleichzeitig mit der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers 1 und des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet werden, um den Kopplungsgrad zwischen der ersten und zweiten Resonanzmode auf einen Wert einzustellen, der vorher bei einer Entwurfsstufe festgelegt wurde. Alternativ kann die gekreuzte Eckrille 5a nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers 1 und des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet werden durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen, um den Kopplungsgrad auf einen Zielwert einzustellen.
Ein weiterer Prozess ist ebenfalls möglich, bei dem eine Rille vorher gebildet wird in einem Abschnitt, der der gekreuzten Rille 5a in der in 7 und 8 gezeigten Struktur entspricht, bei einer Bildungsstufe, und ein dielektrisches Material wird auf einen Innenabschnitt der Rille aufgebracht, um den Kopplungsgrad zwischen der ersten und zweiten Resonanzmode zu bestimmen.
9 ist eine Draufsicht eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu dem in 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel eine gekreuzte Eckrille 5c auf der Symmetrielinie der Verteilung des elektrischen Feldes der ersten Resonanzmode und nur an einer von zwei Positionen auf den gegenüberliegenden Seiten einer diagonalen Linie entlang der elektrischen Feldverteilung der dritten Resonanzmode gebildet, um z. B. um Symmetrie um eine Linie zu vermeiden, die dieser diagonalen Linie entspricht, wodurch der Kopplungsgrad zwischen der zweiten und dritten Resonanzmode auf gleiche Weise wie bei dem in 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel bestimmt wird.
Die gekreuzte Eckrille 5c kann gleichzeitig mit der integralen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, um den Kopplungsgrad zwischen der zweiten und dritten Resonanzmode auf einen Wert einzustellen, der vorher bei einer Entwurfsstufe festgelegt wurde. Alternativ kann die gekreuzte Eckrille 5c nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen, um den Kopplungsgrad auf einen Zielwert einzustellen.
Als Nächstes wird ein dielektrischer Mehrmoden-Resonator mit Bezugnahme auf 10 bis 12 beschrieben.
Mit Bezugnahme auf 10, die eine perspektivische Ansicht des dielektrischen Mehrmoden-Resonators ist, werden dielektrikfreie Abschnitte 7a und 7b in dem dielektrischen Element 2b an zwei Positionen auf den Hohlraumwandseiten gebildet. Ein solches Loch auf der Hohlraumwandseite wird hierin nachfolgend als ein „Wandseitenmittelloch" bezeichnet. Durch eine solche Einrichtung wird der Kopplungsgrad zwischen der ersten und dritten Resonanzmode wie nachfolgend beschrieben bestimmt.
11A, 11B und 11C sind Draufsichten des in 10 gezeigten dielektrischen Mehrmoden-Resonators, die schematisch die Verteilungen der elektrischen Felder der drei Resonanzmoden in dem Resonator zeigen. Falls die erste Resonanzmode und die dritte Resonanzmode einander überlagern, können sich eine TM^Y ₁₁₀-Mode, in der ein elektrisches Feld in einer longitudinalen Richtung verteilt ist, wie es in 12A zu sehen ist, und eine TM^X ₁₁₀-Mode, in der ein elektrisches Feld in einer lateralen Richtung verteilt ist, wie es in 12B gezeigt ist, ergeben. Das heißt, die TM^Y ₁₁₀-Mode und die TM^X ₁₁₀-Mode entsprechen (erste Resonanzmode + dritte Resonanzmode) bzw. (erste Resonanzmode – dritte Resonanzmode) der Richtungen der Verteilungen der elektrischen Felder der ersten und dritten Resonanzmode, die in 11A und 11C gezeigt sind. Falls die Resonanzfrequenz der TM^Y ₁₁₀-Mode „f_lon" ist, und die Resonanzfrequenz der TM^X ₁₁₀-Mode „f_lat" ist, dann wird ein Koeffizient k der Kopplung zwischen der ersten und dritten Resonanzmode gezeigt durch k = 2||flon – flat|/(flon + flat)
Da bei diesem Ausführungsbeispiel Wandseitenmittellöcher 7a und 7b in dem dielektrischen Element 2b in der longitudinalen Richtung gebildet sind, wie es in 12 zu sehen ist, wird „f_lon" relativ zu „f_lat" erhöht, um eine Differenz zwischen den beiden Frequenzen zu bewirken, wodurch eine Kopplung zwischen der ersten und dritten Resonanzmode ermöglicht wird. Der Kopplungsgrad zwischen denselben kann bestimmt werden durch Auswählen der Größe der Wandseitenmittellöcher 7a und 7b.
Die oben beschriebenen Wandseitenmittellöcher 7a und 7b können gleichzeitig mit der integralen Bildung des Hohlraumkörpers 1 und des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet werden, um den Kopplungsgrad zwischen der ersten und dritten Resonanzmode auf einen Wert einzustellen, der vorher bei einer Entwurfsstufe festgelegt wurde.
Alternativ können die Wandseitenmittellöcher 7a und 7b nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers 1 und des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet werden durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen, um den Kopplungsgrad auf einen Zielwert einzustellen.
Ein weiterer Prozess ist ebenfalls möglich, bei dem Durchgangslöcher oder Löcher mit geschlossenen Unterseiten vorher gebildet werden in Abschnitten, die den in 10 bis 12 gezeigten Wandseitenmittellöchern 7a und 7b entsprechen, und ein dielektrisches Material auf Innenoberflächen der Durchgangslöcher oder Löcher mit geschlossenen Unterseiten aufgebracht wird, um den Kopplungsgrad zwischen der ersten und dritten Resonanzmode zu bestimmen.
Bei dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Außenoberflächen des Hohlraumkörpers 1, die den gegenüberliegenden Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b entsprechen, flach. Die Anordnung kann jedoch alternativ derart sein, dass ein Loch in jeder der äußeren Oberflächen des Hohlraumkörpers 1 in einer Mitte der entsprechenden Endoberfläche des dielektrischen Elements 2a oder 2b gebildet ist, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, um sich zu einem Innenabschnitt des dielektrischen Elements 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter ist auf Innenoberflächen jedes Lochs gebildet.
Als Nächstes wird mit Bezugnahme auf 13 und 14 ein dielektrischer Mehrmoden-Resonator beschrieben.
Mit Bezugnahme auf 13A, 13B und 13C, die Draufsichten sind, die schematisch Verteilungen der elektrischen Felder der drei Resonanzmoden zeigen, sind gekreuzte Eckrillen 5a und 5c in vorbestimmten zwei Eckabschnitten gebildet, die benachbart zueinander sind, und nicht in einer diagonalen Beziehung in Viereckabschnitten des kombinierten dielektrischen Blocks, der durch die beiden dielektrischen Elemente gebildet ist, die überkreuzt zueinander liegen.
Diese gekreuzten Eckrillen 5a und 5c haben die gleichen Funktionen wie diejenigen, die durch 5a in 8 bzw. diejenigen, die durch 5c in 9 angezeigt sind. Das heißt, die gekreuzten Eckrillen 5a ermöglichen eine Kopplung zwischen der ersten und zweiten Resonanzmode, während die gekreuzten Eckrillen 5c eine Kopplung zwischen der zweiten und dritten Resonanzmode ermöglichen. Kopplungen zwischen den drei Resonanzmoden treten nacheinander auf in der Reihenfolge der ersten Resonanzmode → zweite Resonanzmode → dritte Resonanzmode oder in der umgekehrten Reihenfolge. Die gekreuzten Eckrillen 5a und 5c beeinflussen die beiden Kopplungsmoden, die in 12A und 12B gezeigt sind, gleichmäßig, die Ergebnisse sind der ersten und dritten Resonanzmode, so dass zwischen den Resonanzfrequenzen der TM^Y ₁₁₀-Mode und der TM^N ₁₁₀-Mode kein Unterschied bewirkt wird. Daher tritt zwischen der ersten und dritten Resonanzmode keine Kopplung auf.
Die oben beschriebenen gekreuzten Eckrillen 5a und 5c können gleichzeitig mit der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, um den Kopplungsgrad zwischen der ersten und zweiten Resonanzmode und den Kopplungsgrad zwischen der zweiten und dritten Resonanzmode auf Werte einzustellen, die vorher bei einer Entwurfsstufe festgelegt wurden.
Alternativ können die gekreuzten Eckrillen 5a und 5c nach der einstückigen Bildung des Hohlraumkörpers und des kombinierten dielektrischen Blocks gebildet werden, durch Schneiden mit einem Router oder dergleichen, um die Kopplungsgrade auf Zielwerte einzustellen.
14A und 14B zeigen ein Beispiel eines Bandpassfilters, das aus einem Dreistufenresonator gebildet ist, und das aufgebaut ist durch Befestigen externer Kopplungsschleifen und Koaxialverbinder an dem oben beschriebenen dielektrischen Mehrmoden-Resonator. 14A ist eine Draufsicht eines Zustands, bevor Leiterplatten an den Öffnungsendabschnitten des Hohlraumkörpers befestigt sind, und 14B ist eine longitudinale Schnittansicht von der Vorderseite. Koaxialverbinder 14 und 15 sind an Außenoberflächen von Leiterplatten 10 und 11 befestigt, mit denen die obere und untere Öffnung des Hohlraumkörpers 1 bedeckt sind, während Kopplungsschleifen 12 und 13 an Innenoberflächen der Leiterplatten 10 und 11 befestigt sind. Die Kopplungsschleifen 12 und 13 sind angeordnet, um einen Winkel von 45° mit jedem der dielektrischen Elemente des kombinierten dielektrischen Blocks zu bilden, wie es in 14A zu sehen ist. Daher, wie es von der Bezugnahme auf 13A und 13C offensichtlich ist, koppelt die Kopplungsschleife 13 durch Magnetfeldkopplung mit der ersten Resonanzmode, während die Kopplungsschleife 12 durch Magnetfeldkopplung mit der dritten Resonanzmode koppelt. Folglich wird ein dielektrisches Filter, das aus einem Dreistufenresonator gebildet ist, der die in 13A bis 13C gezeigte erste bis dritte Resonanzmode aufweist und der ein Bandpassfilter-Charakteristik aufweist, zwischen den koaxialen Verbindern 14 und 15 gebildet.
Als Nächstes wird die Struktur einer Vorrichtung einer gemeinsamen Antennenverwendung mit Bezugnahme auf 15A und 15B beschrieben. Obwohl bei der in 14 gezeigten Anordnung ein dielektrisches Filter, das aus einem Dreistufenresonator gebildet ist, und eine Bandpassfilter- Charakteristik aufweist, gebildet wird durch Vorbereiten eines kombinierten dielektrischen Blocks, werden bei diesem Ausführungsbeispiel zwei kombinierte dielektrische Elemente verwendet, um eine Vorrichtung einer gemeinsamen Antennenverwendung zu bilden. 15A ist eine Draufsicht eines Zustands bevor Leiterplatten an den Öffnungsendabschnitten der Hohlraumkörper befestigt sind, und 15B ist eine longitudinale Schnittansicht von der Vorderseite. Koaxialverbinder 14a, 14b und 15 sind an Außenoberflächen von Leiterplatten 10 und 11 befestigt, mit denen die oberen und unteren Öffnungen der Hohlraumkörper 1a und 1b bedeckt sind, während Kopplungsschleifen 12a, 12b, 13a und 13b an Innenoberflächen der Leiterplatten 10 und 11 befestigt sind. Diese Kopplungsschleifen sind angeordnet, um einen Winkel von 45° mit jedem der dielektrischen Elemente des kombinierten dielektrischen Blocks zu bilden, wie es in 15A zu sehen ist. Bei dieser Struktur werden zwei dielektrische Filter gebildet, die jeweils aufgebaut sind, wie es in 14A und 14B gezeigt ist. Beispielsweise wird eines dieser Filter auf der linken Seite von 15A oder 15B als ein Sendefilter verwendet, und das andere Filter auf der rechten Seite wird als ein Empfangsfilter verwendet.
Wie es in 15B gezeigt ist, sind ein Ende der Kopplungsschleife 13a und ein Ende der Kopplungsschleife 13b miteinander verbunden, und ein Kernleiter des Koaxialverbinders 15 ist mit dem Leiter verbunden, der die Kopplungsschleifen 13a und 13b an einer vorbestimmten Zwischenposition verbindet. Jede der Längen der Leiterabschnitte zwischen dem Verbindungspunkt des Mittelkerns des Koaxialverbinders 15 (Verzweigungspunkt) und den Kopplungsschleifen 13a und 13b ist auf einen solchen Wert eingestellt, dass die Impedanz des Sendefilters oder des Empfangsfilters von dem Verzweigungspunkt aus gesehen ausreichend groß ist.
Die so aufgebaute Vorrichtung kann als eine Vorrichtung einer gemeinsamen Antennenverwendung verwendet werden, wobei der Koaxialverbinder 14a als ein Sendesignaleingangsanschluss verwendet wird, der Koaxialverbinder 14b als ein Empfangssignalausgangsanschluss verwendet wird, und der Koaxialverbinder 15 als ein Antennenverbindungsanschluss verwendet wird.
Bei dem in 15A und 15B gezeigten Ausführungsbeispiel sind ein Sendefilter und ein Empfangsfilter vorgesehen, die jeweils aus einem dielektrischen Dreistufenresonator gebildet sind. Eine Mehrzahl von dielektrischen Filtern kann jedoch nacheinander verbunden sein, um eine Vorrichtung einer gemeinsamen Antennenvorrichtung zu bilden, die aus einer größeren Anzahl von dielektrischen Vorrichtungsstufen gebildet ist.
Außerdem können Vorrichtungen einer gemeinsamen Eingabe- /Ausgabeverwendung, die zumindest drei Abschnitte aufweisen, die jeweils als ein Eingangs- und Ausgangsabschnitt verwendet werden, allgemein auf die gleiche Weise aufgebaut werden wie die oben beschriebene Vorrichtung einer gemeinsamen Antennenverwendung.
Als Nächstes wird mit Bezugnahme auf 16 ein dielektrischer Mehrmoden-Resonator beschrieben. Jedes der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist ein dielektrischer Dreimoden-Resonator, der einen kombinierten dielektrischen Block aufweist, der aus zwei dielektrischen Elementen gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, und zwei TM-110-Moden und eine TM-111-Mode verwendet. Bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein kombinierter dielektrischer Block verwendet, der aus drei dielektrischen Elementen gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind.
Wie es in 16 gezeigt ist, wird ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus drei dielektrischen Elementen 2a, 2b und 2c gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig gebildet mit einem Hohlraumkörper 1, während derselbe in demselben positioniert ist. In einer Mitte von jeder der Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, ist ein Loch 4a in der Außenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um sich zu einem Innenabschnitt des dielektrischen Elements 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter 3a ist auf Innenoberflächen jedes Lochs 4a gebildet. Dieser Leiter 3a verbindet mit einem Leiter 3, der auf Umfangsoberflächen des Hohlraumkörpers 1 gebildet ist. Die obere und untere Öffnungsendoberfläche des Hohlraumkörpers 1 sind mit dielektrischen Platten 20 und 21 bedeckt. Der Leiter 3 ist auf den Oberflächen der dielektrischen Platten 20 und 21 gebildet, die Außenoberflächen bilden, wenn die dielektrischen Platten 20 und 21 an den Öffnungsendoberflächen des Hohlraumkörpers 1 befestigt sind. Der Leiter 3 ist ebenfalls auf Abschnitten der dielektrischen Platten 20 und 21 gebildet, die in Kontakt mit den Hohlraumöffnungsendoberflächen gebracht werden. An Abschnitten der dielektrischen Platten 20 und 21, die den Endoberflächen des dielektrischen Elements 2c gegenüber liegen, sind Löcher 4a gebildet, um sich entlang der Axialrichtung des dielektrischen Elements 2c nach innen zu erstrecken. Der Leiter 3a ist auch auf Innenoberflächen dieser Löcher 4a gebildet. Der Leiter 3a in jedem dieser Löcher 4a verbindet mit dem Leiter 3, der auf den dielektrischen Platten 20 und 21 gebildet ist. Jede der dielektrischen Platten 20 und 21 ist mit der Öffnungsendoberfläche des Hohlraumkörpers verbunden, durch Ag-Pastenaufbringung und Härten oder durch Löten oder dergleichen.
Falls ein kombinierter dielektrischer Block, der aus drei dielektrischen Elementen gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, wie oben beschrieben vorgesehen ist, werden zwei TM-110-Moden (TM₁₁₀ ^X-Mode und TM₁₁₀ ^Y-Mode) durch die beiden dielektrischen Elemente 2a und 2b bewirkt, und eine TM-111-Mode (TM₁₁₁ ^XY-Mode) wird ebenfalls entlang einer Ebene bewirkt, die durch die dielektrischen Elemente 2a und 2b definiert ist. Gleichartig dazu werden zwei TM-110-Moden (TM₁₁₀ ^Y-Mode und TM₁₁₀ ^Z-Mode) durch die beiden dielektrischen Elemente 2a und 2c bewirkt, und eine TM-111-Mode (TM₁₁₁ ^YZ-Mode) wird auch entlang einer Ebene bewirkt, die durch die dielektrischen Elemente 2a und 2c definiert ist. Ferner werden zwei TM-110-Moden (TM₁₁₀ ^X-Mode und TM₁₁₀ ^Z-Mode) durch die beiden dielektrischen Elemente 2b und 2c bewirkt, und eine TM-111-Mode (TM₁₁₁ ^XZ-Mode) wird auch entlang einer Ebene bewirkt, die durch die dielektrischen Elemente 2b und 2c definiert ist. Folglich wirkt dieser dielektrische Resonator als ein sechsfacher dielektrischer Resonator. Bezüglich der drei Resonanzmoden (zwei TM-110-Moden und eine TM-111-Mode) entlang der Ebene, die durch zwei der drei dielektrischen Elemente definiert ist, kann das Einstellen der Resonanzfrequenz jedes Resonators oder der Kopplung zwischen den Resonatoren auf gleiche Weise durchgeführt werden wie diejenige, die bezüglich den in 1 bis 14 gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben ist. Jede der Resonanzfrequenzen der sechs Resonanzmoden kann jedoch nicht unabhängig von den anderen eingestellt werden, und die Resonatoren können nicht einer nach dem anderen gekoppelt werden. Dann können beispielsweise vorbestimmte Resonatoren in den sechs Resonatoren nacheinander gekoppelt werden, um als ein Bandpassfilter zu wirken, das aus einem Mehrstufenresonator gebildet ist, und die anderen Resonatoren können hergestellt sein, um unabhängig als Fallen zu wirken. Auf diese Weise kann ein Bandpassfilter gebildet werden, das bei vorbestimmten Frequenzen Dämpfungspole aufweist.
Beispiele des Entwurfsverfahrens oder Einstellungsverfahrens zum relativen Ändern der Resonanzfrequenzen von zwei TM-110-Moden und einer TM-111-Mode, um gewünschte Resonanzfrequenzen zu erhalten, wird als Nächstes mit Bezugnahme auf 17 bis 22 beschrieben.
17A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, und 17B ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenz-Änderungscharakteristika des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zeigt. Wie es in 17A gezeigt ist, wird ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig gebildet mit einem Hohlraumkörper 1, während er in demselben positioniert ist. An einer Mitte von jeder der Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, ist ein Loch 4a in der Außenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um sich zu einem Innenabschnitt des dielektrischen Elements 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter 3a ist auf Innenoberflächen jedes Lochs 4a gebildet. Ein Kernmittelloch 6 ist in einem Mittelabschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet, und Wandseitenmittellöcher 7a, 7b, 7c und 7d sind in den dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet.
17B zeigt Änderungen bei den Resonanzfrequenzen einer TM-110-Mode und einer TM-111-Mode bezüglich Änderungen in dem Innendurchmesser des Kernmittellochs 6, wobei der Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d als ein Parameter verwendet wird. Falls der Innendurchmesser des Kernmittellochs erhöht ist, wird die Resonanzfrequenz jeder Mode höher. An der Mitte des kombinierten dielektrischen Blocks 2 hat die Verteilung des elektrischen Feldes der TM-110-Mode einen Konzentrationsgrad, der höher ist als derjenige der Verteilung des elektrischen Feldes der TM-111-Mode. Daher ist die Änderungsrate bei der Resonanzfrequenz der TM-110-Mode bezüglich Änderungen in dem Innendurchmesser des Kernmittellochs 6 höher als diejenige der TM-111-Mode. Andererseits ändern sich die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode und der TM-111-Mode im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich Änderungen in dem Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d. Wenn sowohl der Innendurchmesser des Kernmittellochs 6 als auch die Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d geändert sind, so dass die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode konstant ist, wie es durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode nicht konstant und ändert sich, wie es in dem Diagramm gezeigt ist. Durch Verwenden dieser Beziehung können die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode und die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode relativ zueinander bestimmt werden. Falls beispielsweise ein Bandpassfilter gebildet wird durch Verwenden von zwei TM-110-Moden (wobei eine TM-111-Mode als eine Störmode behandelt wird), kann die Resonanzfrequenz einer TM-111-Mode relativ zu den Resonanzfrequenzen der TM-110-Moden bestimmt werden, um eine gewünschte Dämpfungscharakteristik zu erhalten. Für eine Kopplung zwischen den TM-110-Moden und der TM-111-Mode wird das Kernmittelloch 6 vergrößert, oder das Kernmittelloch 6 und die Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d werden vergrößert, um die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode näher zu der Resonanzfrequenz der TM-111-Mode zu bringen, so dass die Frequenzen der beiden Moden etwa gleich zueinander sind.
18A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, und 18B ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenz-Änderungscharakteristika des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zeigt. Wie es in 18A gezeigt ist, ist ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während er in demselben positioniert ist, und ein Kernmittelloch 6 ist in einem Mittelabschnitt des kombinierten dielektrischen Blocks 2 gebildet.
18B zeigt Änderungen bei den Resonanzfrequenzen einer TM-110-Mode und einer TM-111-Mode bezüglich Änderungen in dem Innendurchmesser des Kernmittellochs 6, wobei die Dicke des kombinierten dielektrischen Blocks (die Größe in den Richtungen der Höhe und Breite, wie es durch die Pfeile in 18(A) angezeigt ist, hierin nachfolgend als „Kerndicke" bezeichnet) als ein Parameter verwendet wird. Falls der Innendurchmesser des Kernmittellochs 6 erhöht wird, wird die Resonanzfrequenz jeder Mode höher. Da jedoch an der Mitte des kombinierten dielektrischen Blocks 2 die Verteilung des elektrischen Felds der TM-110-Mode einen Konzentrationsgrad aufweist, der höher ist als diejenige der Verteilung des elektrischen Feldes der TM-111-Mode, ist die Änderungsrate bei der Resonanzfrequenz der TM-110-Mode bezüglich Änderungen in dem Innendurchmesser des Kernmittellochs 6 höher als derjenige der TM-111-Mode. Andererseits ändern sich die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode und der TM-111-Mode im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich Änderungen bei der Kerndicke. Wenn sowohl der Innendurchmesser des Kernmittellochs 6 als auch die Kerndicke geändert werden, so dass die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode konstant ist, wie es durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode daher nicht konstant und ändert sich, wie es in dem Diagramm gezeigt ist. Durch Verwenden dieser Beziehung können die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode und die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode relativ zueinander bestimmt werden.
19A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, und 19B ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenz-Änderungscharakteristika des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zeigt. Wie es in 19A gezeigt ist, ist ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während er in demselben positioniert ist. An einer Mitte von jeder der Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, ist ein Loch 4a in der Außenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um sich zu einem Innenabschnitt des dielektrischen Elements 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter 3a ist auf Innenoberflächen jedes Lochs 4a gebildet. In dem kombinierten dielektrischen Block 2 sind Wandseitenmittellöcher 7a, 7b, 7c und 7d gebildet, und Rillen 9a, 9b, 9c und 9d sind eben falls in solchen Positionen gebildet, dass die Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d zwischen den Rillen 9a bis 9d angeordnet sind. Diese Rillen werden hierin nachfolgend als „Wandseitenlateralrillen" bezeichnet.
19B zeigt Änderungen bei den Resonanzfrequenzen einer TM-110-Mode und einer TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d, wobei der Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d als ein Parameter verwendet wird. Falls die Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d erhöht ist, wird die Resonanzfrequenz jeder Mode höher. Da jedoch die Verteilung des elektrischen Feldes der TM-111-Mode in der Nähe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d einen Konzentrationsgrad aufweist, der höher ist als derjenige der Verteilung des elektrischen Feldes der TM-110-Mode, ist die Änderungsrate bei der Resonanzfrequenz der TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d höher als diejenige der TM-111-Mode. Andererseits ändern sich die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode und der TM-111-Mode im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich Änderungen bei dem Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d. Wenn daher sowohl die Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d als auch der Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d geändert wird, so dass die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode konstant ist, wie es durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode nicht konstant und ändert sich, wie es in dem Diagramm gezeigt ist. Durch Verwenden dieser Beziehung können die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode und die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode relativ zueinander bestimmt werden. Falls beispielsweise ein Bandpassfilter gebildet wird durch Verwenden von zwei TM-110-Moden (wobei eine TM-111-Mode als eine Störmode behandelt wird), kann die Resonanzfrequenz einer TM-111-Mode relativ zu den Resonanzfrequenzen der TM-110-Moden bestimmt werden, um eine gewünschte Dämpfungscharakteristik zu erhalten. Um eine der TM-110-Moden und die TM-111-Mode miteinander zu koppeln, ist die Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d reduziert, um die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode näher zu der Resonanzfrequenz der TM-110-Mode zu bringen, so dass die Frequenzen der beiden Moden etwa gleich zueinander sind. Zu diesem Zweck kann die Größe der Wandseitenlateralrillen auf solche Weise reduziert werden, dass ein dielektrisches Material auf Innenabschnitte der Wandseitenlateralrillen aufgebracht wird, die vorher gebildet wurden.
20A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, und 20B ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenz-Änderungscharakteristika des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zeigt. Wie es in 20A gezeigt ist, ist ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während derselbe in demselben positioniert ist, und Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d sind in dem kombinierten dielektrischen Block 2 gebildet.
20B zeigt Änderungen bei den Resonanzfrequenzen einer TM-110-Mode und einer TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d, wobei die Kerndicke des kombinierten dielektrischen Blocks als ein Parameter verwendet wird. Falls die Größe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d erhöht ist, wird die Resonanzfrequenz jeder Mode höher, wie in dem oben erwähnten Fall. Da jedoch die Verteilung des elektrischen Feldes der TM-111-Mode einen Konzentrationsgrad aufweist, der höher ist als derjenige der Verteilung des elektrischen Feldes der TM-110-Mode in der Nähe der Wandseitenlateralrillen 9a bis 9d des kombinierten dielektrischen Blocks 2, ist die Änderungsrate bei der Resonanzfrequenz der TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der Wandseitenlateralrillen höher als diejenige der TM-110-Mode. Andererseits ändern sich die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode und der TM-111-Mode im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich Änderungen bei der Kerndicke. Wenn daher sowohl die Größe der Wandseitenlateralrillen als auch die Kerndicke geändert wird, so dass die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode konstant ist, wie es durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode nicht konstant und ändert sich, wie es in dem Diagramm gezeigt ist. Durch Verwenden dieser Beziehung können die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode und die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode relativ zueinander bestimmt werden.
21A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, und 21B ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenz-Änderungscharakteristika des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zeigt. Wie es in 21A gezeigt ist, ist ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während er in demselben positioniert ist. An einer Mitte von jeder der Endoberflächen der dielektrischen Elemente 2a und 2b, die mit dem Hohlraumkörper 1 verbunden sind, ist ein Loch 4a in der Außenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um sich zu einem Innenabschnitt des dielektrischen Elements 2a oder 2b zu erstrecken, und ein Leiter 3a ist auf Innenoberflächen von jedem Loch 4a gebildet. In dem kombinierten dielektrischen Block 2 sind Wandseitenmittellöcher 7a, 7b, 7c und 7d und gekreuzte Eckrillen 5a, 5b, 5c und 5d gebildet.
21B zeigt Änderungen bei den Resonanzfrequenzen einer TM-110-Mode und einer TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d mit dem Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d, die als ein Parameter verwendet werden. Falls die Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d erhöht ist, wird die Resonanzfrequenz jeder Mode höher. Da jedoch an den überkreuzt liegenden Ecken des kombinierten dielektrischen Blocks die Verteilung des elektrischen Feldes der TM-111-Mode einen Konzentrationsgrad aufweist, der höher ist als derjenige der elektrischen Feldverteilung der TM-110-Mode, ist die Änderungsrate bei der Resonanzfrequenz der TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d höher als diejenige der TM-110-Mode. Andererseits ändern sich die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode und der TM-111-Mode im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich Änderungen bei dem Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d. Wenn daher sowohl die Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d als auch der Innendurchmesser der Wandseitenmittellöcher 7a bis 7d geändert werden, so dass die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode konstant ist, wie es durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode nicht konstant und ändert sich, wie es in dem Diagramm gezeigt ist. Durch Verwenden dieser Beziehung können die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode und die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode relativ zueinander bestimmt werden.
22A ist eine perspektivische Ansicht der Struktur eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, und 22B ist ein Diagramm, das Resonanzfrequenz-Änderungscharakteristika des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zeigt. Wie es in 22A gezeigt ist, ist ein kombinierter dielektrischer Block 2, der aus zwei dielektrischen Elementen 2a und 2b gebildet ist, die in einer Kreuzform kombiniert sind, einstückig mit einem Hohlraumkörper 1 gebildet, während derselbe in demselben positioniert ist. Gekreuzte Eckrillen 5a, 5b, 5c und 5d sind in dem kombinierten dielektrischen Block 2 gebildet.
22B zeigt Änderungen bei den Resonanzfrequenzen einer TM-110-Mode und einer TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d, wobei die Kerndicke als ein Parameter verwendet wird. Falls die Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d erhöht ist, wird die Resonanzfrequenz jeder Mode höher, wie bei dem oben beschriebenen Fall. Da jedoch an den gekreuzten Ecken des kombinierten dielektrischen Blocks die Verteilung des elektrischen Feldes der TM-111-Mode einen Konzentrationsgrad aufweist, der höher ist als derjenige der Verteilung des elektrischen Feldes der TM-110-Mode, ist die Änderungsrate bei der Resonanzfrequenz der TM-111-Mode bezüglich Änderungen bei der Größe der gekreuzten Eckrillen 5a bis 5d höher als diejenige der TM-110-Mode. Andererseits ändern sich die Resonanzfrequenzen der TM-110-Mode und der TM-111-Mode im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich Änderungen bei der Kerndicke. Wenn daher sowohl die Kerndicke als auch die Größe der gekreuzten Eckrillen geändert wird, so dass die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode konstant ist, wie es durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie angezeigt ist, ist die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode nicht konstant und ändert sich, wie es in dem Diagramm gezeigt ist. Durch Verwenden dieser Beziehung können die Resonanzfrequenz der TM-110-Mode und die Resonanzfrequenz der TM-111-Mode relativ zueinander bestimmt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine von drei Resonanzmoden, d. h. zwei Pseudo-TM-110-Moden und einer TM-111-Mode, die entlang einer Ebene bewirkt werden, die durch zwei der Mehrzahl von dielektrischen Elementen definiert ist, als ein Resonanzfrequenzeinstellungsobjekt eingestellt, und die Resonanzfrequenz dieser Resonanzmode kann unabhängig von den Resonanzfrequenzen der anderen beiden Resonanzmoden bestimmt werden.

Claims

Ein dielektrischer Mehrmoden-Resonator, der eine erste bis dritte Resonanzmode aufweist, wobei die erste Resonanzmode eine Pseudo-TM-110-Mode mit einer Verteilung eines elektrischen Feldes ist, wie es in 2A definiert ist, die zweite Resonanzmode eine Pseudo-TM-111-Mode mit einer Verteilung des elektrischen Feldes ist, wie es in 2B definiert ist, die dritte Resonanzmode eine Pseudo-TM-110-Mode mit einer Verteilung des elektrischen Feldes ist, wie es in 2C definiert ist, wobei der Resonator folgende Merkmale umfasst: ein leitfähiges Gehäuse (1); und einen dielektrischen Block (2), der aus zwei parallelepipedförmigen dielektrischen Elementen (2a, 2b) gebildet ist, die in einer Kreuzform senkrecht zueinander sind, wobei der dielektrische Block (2) in dem leitfähigen Gehäuse (1) platziert ist, wobei eine der ersten und dritten Resonanzmoden im Vergleich zu den anderen beiden Resonanzmoden eine Verteilung des elektrischen Feldes mit einer höheren Konzentration in einer ersten und zweiten Region des dielektrischen Blocks (2) aufweist, wobei sich die erste bis dritte Resonanzmode entlang einer Ebene erstrecken, die durch die beiden dielektrischen Elemente (2a, 2b) definiert ist, wobei die erste und dritte Resonanzmode einander entsprechen, aber unterschiedliche Verteilungen ihrer elektrischen Felder bezüglich der ersten und zweiten Region in dem dielektrischen Block (2) aufweisen, und wobei die Resonanzfrequenz der ersten Resonanzmode eingestellt ist durch Bilden einer ersten und zweiten Ausnehmung (5a, 5b; 5c, 5d) in der ersten beziehungsweise zweiten Region des dielektrischen Blocks (2), und wobei die erste und zweite Region zwei diagonal gegenüberliegende Eckabschnitte der beiden dielektrischen Elemente (2a, 2b) sind, wo die Verteilung des elektrischen Feldes der ersten oder dritten Resonanzmode die höhere Konzentration aufweist; und wobei ein dielektrisches Material (8a, 8b) auf die erste und zweite Ausnehmung (5a, 5b; 5a, 5c) in dem dielektrischen Block (2) aufgebracht ist, die der ersten und zweiten Region mit der Verteilung des elektrischen Feldes, die die höhere Konzentration aufweist, entsprechen.
Der dielektrische Mehrmoden-Resonator gemäß Anspruch 1, bei dem das dielektrische Material (8a, 8b) im Vergleich zu den dielektrischen Elementen (2a, 2b) eine große dielektrische Konstante aufweist.
Ein dielektrisches Filter, das folgende Merkmale umfasst: einen dielektrischen Mehrmoden-Resonator gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2; und eine Eingabe- und Ausgabekopplungseinrichtung (12, 13), die in der Lage ist, mit vorbestimmten Resonanzmoden in den Resonanzmoden des dielektrischen Mehrmoden-Resonators zu koppeln.
Eine Eingabe- und Ausgabevorrichtung, die einen Eingabe- oder Ausgabeabschnitt gemeinschaftlich verwendet, wobei die Eingabe- und Ausgabevorrichtung folgende Merkmale umfasst: eine Mehrzahl von dielektrischen Mehrmoden-Resonatoren gemäß Anspruch 3; und zumindest drei Abschnitte, die jeweils entweder als ein Eingabeabschnitt oder ein Ausgabeabschnitt verwendet werden.
Ein Verfahren zum Bereitstellen eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators mit einer ersten bis dritten Resonanzmode, wobei die erste Resonanzmode eine Pseudo-TM-110-Mode mit einer Verteilung des elektrischen Feldes ist, wie sie in 2A definiert ist, die zweite Resonanzmode eine Pseudo-TM-111-Mode mit einer Verteilung des elektrischen Feldes ist, wie es in 2B definiert ist, die dritte Resonanzmode eine Pseudo-TM-110-Mode mit einer Verteilung des elektrischen Feldes ist, wie sie in 2C definiert ist, der eine eingestellte Charakteristik aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines dielektrischen Mehrmoden-Resonators, bei dem ein dielektrischer Block (2), der aus zwei parallelepipedförmigen dielektrischen Elementen (2a, 2b) gebildet ist, die in einer Kreuzform senkrecht zueinander sind, in einem leitfähigen Gehäuse (1) platziert ist; und Einstellen der Resonanzfrequenz der ersten oder der dritten Resonanzmode, die im Vergleich zu den anderen beiden Resonanzmoden eine Verteilung des elektrischen Feldes mit einer höheren Konzentration in einer ersten und zweiten Region des dielektrischen Blocks (2) aufweisen, wobei dieser Schritt folgende Teilschritte aufweist: Bilden einer ersten und zweiten Ausnehmung (5a, 5b; 5c, 5d) in der ersten beziehungsweise zweiten Region des dielektrischen Blocks (2), wobei sich die erste bis dritte Resonanzmode entlang einer Ebene erstrecken, die durch die beiden dielektrischen Elemente (2a, 2b) definiert ist, wobei die erste und dritte Resonanzmode einander entsprechen, aber unterschiedliche Verteilungen ihrer elektrischen Felder bezüglich der ersten und zweiten Region in dem dielektrischen Block (2) aufweisen, wobei die erste und zweite Region zwei diagonal gegenüberliegende Eckabschnitte der beiden dielektrischen Elemente (2a, 2b) sind, wo die Verteilung des elektrischen Feldes der ersten oder dritten Resonanzmode die höhere Konzentration aufweist; und Aufbringen eines dielektrischen Materials (8a, 8b) auf die Ausnehmung (5a, 5b; 5c, 5d) in dem dielektrischen Block (2) in der ersten und zweiten Region.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem das dielektrische Material (8a, 8b) im Vergleich zu den beiden dielektrischen Elementen (2a, 2b) eine große dielektrische Konstante aufweist.