[go: up one dir, main page]

JP3569995B2 - TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device - Google Patents

TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device Download PDF

Info

Publication number
JP3569995B2
JP3569995B2 JP04822495A JP4822495A JP3569995B2 JP 3569995 B2 JP3569995 B2 JP 3569995B2 JP 04822495 A JP04822495 A JP 04822495A JP 4822495 A JP4822495 A JP 4822495A JP 3569995 B2 JP3569995 B2 JP 3569995B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dual
resonator
mode dielectric
dielectric resonator
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04822495A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08250914A (en
Inventor
容平 石川
青路 日高
智之 伊勢
則文 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP04822495A priority Critical patent/JP3569995B2/en
Publication of JPH08250914A publication Critical patent/JPH08250914A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3569995B2 publication Critical patent/JP3569995B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、マイクロ波で使用されるTM2重モード誘電体共振器及び高周波帯域通過フィルタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動体通信に使用される各機器は、近年通信方式のデジタル化やマイクロセル化等、システムの発展とともに小型化、高性能化が求められている。無線基地局に使用されるマイクロ波フィルタやアンテナ共用器についても、ますます小型化、薄型化、低損失化が求められている。
【0003】
本発明者らは、以前に、外表面がメタライズされた正方筒形状の誘電体の中央部に上記誘電体と一体に形成された十字形状の誘電体が設けられて構成されたTM2重モード誘電体共振器を特願昭62−150021号公報において提案した。そして、上記従来例のTM2重モード誘電体共振器を用いて構成された従来例のTM2重モード誘電体フィルタは、無線基地局の高電力に耐え、小型低損失性を実現できる技術のひとつとして本発明者らによって、すでに実用化の段階にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例のTM2重モード誘電体共振器は、共振周波数に応じて共振器の寸法が一意的に決定され、これによって、無負荷Qが一意的に決定されるために、無負荷Qを上記決定される無負荷Qより高く設定することができないという問題点があった。また、共振周波数に応じて共振器の寸法が一意的に決定されるために、共振器の厚さを、上記決定される厚さより薄く設定することができず、薄型化が困難であるという問題点があった。
【0005】
本発明の第1の目的は、従来例に比較して小型化、薄型化ができ、かつ比較的無負荷Qを高くできるTM2重モード誘電体共振器を提供することにある。
【0006】
本発明の第2の目的は、従来例に比較して小型化、薄型化ができ、かつ比較的通過帯域における損失が比較的小さく阻止帯域における減衰量が比較的大きい高周波帯域通過フィルタを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項1記載のTM2重モード誘電体共振器は、互いに平行に対向する2つの端面を有する所定の柱形状をそれぞれ有する第1と第2の誘電体と、
上記第1の誘電体の一方の端面と上記第2の誘電体の一方の端面とによって挟設され、入力端子または出力端子と電磁気的に結合している平板電極と、
第1の導体板の縁端部が上記第1の誘電体の他方の面の外周から所定の距離だけ離れるようにかつ第1の導体板の一部が上記第1の誘電体の他方の面の全面に接するように形成された第1の導体板と、
第2の導体板の縁端部が上記第2の誘電体の他方の面の外周から所定の距離だけ離れるようにかつ第2の導体板の一部が上記第2の誘電体の他方の面の全面に接するように形成された第2の導体板とを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1記載のTM2重モード誘電体共振器において、上記第1と第2の誘電体は、円柱形状を有することを特徴とする。
【0009】
請求項3記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1又は2記載のTM2重モード誘電体共振器において、さらに上記平板電極の外周の全周に連結されるように形成され、上記TM2重モード誘電体共振器を励起したときに上記平板電極の外周部に集中する電流を分散するための電極を備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項4記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1乃至3のうちの1つに記載のTM2重モード誘電体共振器において、さらに上記第1と第2の誘電体の外周の一部分の誘電率を上記一部分以外の部分の誘電率と異ならせることにより、上記TM2重モード誘電体共振器における2重に縮退したモードを互いに異なる共振周波数を有する2つのモードに分離するための縮退分離手段をさらに備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項5記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項4記載のTM2重モード誘電体共振器において、上記縮退分離手段は、上記第1と第2の誘電体の外周の一部に形成された切り欠きであることを特徴とする。
【0012】
請求項6記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1乃至5のうちの1つに記載のTM2重モード誘電体共振器において、さらに上記第1の導体板と上記第2の導体板とを含んで構成され、上記TM2重モード誘電体共振器の電磁界をキャビティ内に閉じ込めるためのキャビティーをさらに備えたことを特徴とする。
【0013】
本発明に係る請求項7記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、上記請求項1乃至6記載のTM2重モード誘電体共振器と、
上記TM2重モード誘電体共振器に高周波信号を入力する入力端子と、
上記TM2重モード誘電体共振器から出力される高周波信号を出力する出力端子とを備え、上記入力端子及び出力端子は上記平板電極と電磁気的に結合していることを特徴とする。
【0014】
請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、上記請求項1乃至6記載の少なくとも2つのTM2重モード誘電体共振器と、
上記平板電極に電磁気的に結合して、互いに隣接する上記各2つのTM2重モード誘電体共振器を結合させるための結合手段と、
上記平板電極に電磁気的に結合し上記TM2重モード誘電体共振器に高周波信号を入力する入力端子と、
上記平板電極に電磁気的に結合し上記TM2重モード誘電体共振器から出力される高周波信号を出力する出力端子とを備えたことを特徴とする。
【0015】
請求項9記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置において、上記結合手段のうちの少なくとも一つは、誘導結合によって上記平板電極に結合することを特徴とする。
請求項10記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置において、上記結合手段のうちの少なくとも一つは、容量結合によって上記平板電極に結合することを特徴とする。
【0016】
【作用】
本発明に係る請求項1記載のTM2重モード誘電体共振器においては、上記平板電極が第1の誘電体の一方の端面と第2の誘電体の一方の端面とによって挟設され、上記第1と第2の誘電体の各他方の端面には、当該各他方の端面の全面に接するようにかつ当該各他方の端面の外周から上記第1と第2の導体板のそれぞれの縁端部が所定の距離だけ離れるように、第1の導体板と第2の導体板が設けられる。これによって、上記第1と第2の誘電体の側面の外側には、電磁界エネルギーが減衰して電磁波が伝搬しない減衰領域が形成されるので、所定の周波数を有する高周波信号の電磁界は、例えば図4,図5に示すように、上記第1と第2の誘電体の内部とその近傍に分布して上記TM2重モード誘電体共振器は共振する。
【0017】
請求項2記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1記載のTM2重モード誘電体共振器において、上記第1と第2の誘電体は円柱形状を有する。
【0018】
請求項3記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1又は2記載のTM2重モード誘電体共振器において、さらに上記平板電極の外周の全周に連結されるトーラス電極をさらに備える。これによって、上記平板電極の縁端部に集中する電流は、上記トーラス電極の断面の円周部に分散して分布して、上記平板電極の縁端部で失われるエネルギーを減少させて、上記TM2重モード誘電体共振器の無負荷Qを向上させる。
【0019】
請求項4記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1乃至3のうちの1つに記載のTM2重モード誘電体共振器において、縮退分離手段をさらに備える。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器における2重に縮退したモードを互いに異なる共振周波数を有する2つのモードに分離する。
【0020】
請求項5記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項4記載のTM2重モード誘電体共振器において、上記第1と第2の誘電体の外周の一部に切り欠きを形成している。これによって、上記第1と第2の誘電体の外周の一部分の誘電率を上記一部分以外の部分の誘電率と異ならせて、上記TM2重モード誘電体共振器における2重に縮退したモードを互いに異なる共振周波数を有する2つのモードに分離する。
【0021】
請求項6記載のTM2重モード誘電体共振器は、請求項1乃至5のうちの1つに記載のTM2重モード誘電体共振器において、さらに上記第1の導体板と上記第2の導体板を含んで構成されるキャビティーを備える。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器の電磁界をキャビティ内に閉じ込めて、上記TM2重モードの誘電体共振器の無負荷Qを向上させるとともに、共振周波数の変動を少なくできる。
【0022】
本発明に係る請求項7記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、上記請求項1乃至6記載のTM2重モード誘電体共振器と、上記入力端子と、上記出力端子とを備える。これによって、上記入力端子から入力された所定の周波数を有する高周波信号は、上記TM2重モード誘電体共振器を通過して上記出力端子から出力される。
【0023】
請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、上記請求項1乃至6記載の少なくとも2つのTM2重モード誘電体共振器と上記結合手段と上記入力端子と上記出力端子とを備え、上記結合手段は、互いに隣接する2つのTM2重モード誘電体共振器を互いに結合させる。これによって、上記入力端子から入力された所定の周波数を有する高周波信号は、上記各TM2重モード誘電体共振器を通過して上記出力端子から出力される。
【0024】
請求項9記載の高周波帯域通過フィルタ装置において、上記結合手段は互いに隣接する2つのTM2重モード誘電体共振器を互いに誘導結合させる。
請求項10記載の高周波帯域通過フィルタ装置において、上記結合手段は上記結合手段は互いに隣接する2つのTM2重モード誘電体共振器を互いに容量結合させる。
【0025】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明による実施例について説明する。なお、添付図面において同一のものについては同一の参照符号を付す。
【0026】
<第1の実施例>
図1は、本発明に係る第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器の一部破断斜視図である。図2は、図1のA−A’線における図1のTM2重モード誘電体共振器の断面図である。
【0027】
この第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器は、誘電体1と誘電体2と平板電極3とトーラス電極4とケース8とを備え、上記誘電体1と上記誘電体2とによって上記平板電極3を挟設しかつ上記平板電極3の外周の全周に上記トーラス電極4を連結して一体化して形成したことを特徴とする。
【0028】
第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器においては、図1及び図2に示すように、まず、上端面に円形の端面電極6が形成されかつ直径dと軸方向の長さhを有する円柱形状の誘電体1と、下端面に円形の端面電極7が形成されかつ上記誘電体1と同じ直径dと軸方向の長さhを有する円柱形状の誘電体2とによって、所定の厚さtと上記誘電体1,2と同じ直径dを有する円形の平板電極3が同軸で挟設される。ここで、上記平板電極3は、その上面が上記誘電体1の下端面と接するようにかつ上記平板電極3の下面が上記誘電体2の上端面と接するように誘電体1と誘電体2とに挟設される。そして、上記平板電極3の外周の全周に、上記平板電極3の厚さtより大きい直径2Rの円形断面を有するトーラス電極4が上記平板電極3の外周の全周に一体化して連結形成される。ここで、トーラス電極4は、トーラス電極4の内周(内側の面)が上記平板電極3の外周に接するように連結形成され、誘電体1,2の外周面とトーラス電極4の内周は接する。さらに、互いに対向する導体板9aと導体板9bとを含んで構成されかつ所定の内径Dと軸方向の所定の長さKの円柱形状の空洞であるキャビティー8aを形成する導体ケース8が、上記導体板9aの下面が上記誘電体1に形成された端面電極6に接して電気的に導通するようにかつ上記導体板9bの上面が上記誘電体2に形成された端面電極7に接して電気的に導通するように設けられる。ここで、上記キャビティー8aと上記誘電体1,2とは同軸になるように設けられ、かつ上記キャビティー8aの外周面と上記誘電体1,2の外周面との距離は所定の一定値になるように設定される。以上のようにして第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器は構成される。
【0029】
以上のように構成されたTM2重モード誘電体共振器において、上記キャビティー8aは、電磁界エネルギーが減衰して電磁波の伝搬しない減衰領域として働き、所定の周波数を有する高周波信号の電磁界は、上記誘電体1,2の内部とその近傍に分布する。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器を高周波信号で励振したときに、上記TM2重モード誘電体共振器は、それぞれ固有の共振周波数を有する種々のTMモードで共振する。このとき上記誘電体1,2の側面は、近似的に開放条件を満足する磁気的壁として動作する。
【0030】
次に、以上のように構成されたTM2重モード誘電体共振器の共振モードについて説明する。上記TM2重モード誘電体共振器の電磁界分布は、平衡型円板共振器の電磁界分布と基本的には同様であるが、上記平板電極3の径方向の外側は、誘電体1,2の誘電率より低い誘電率を有する自由空間であるために、当該TM2重モード誘電体共振器では、上記誘電体1,2の内部に電磁界エネルギーが集中する。ここで、上記平衡型円板共振器とは、互いに同じ径と同じ厚さを有する2つの円形の誘電体基板によって、上記誘電体基板より小さい径の円形の電極を同軸で挟設し、上記各誘電体基板の上記電極と接する面と反対側の各面に接地導体を形成して構成される円板共振器のことである。
【0031】
以下の図面を用いた説明においては、必要に応じて上記平板電極3の軸上の中心点Oを原点とし、上記平板電極3の軸方向z軸とする直交座標を用いて説明する。本明細書において、x軸について対称な電磁界を有する共振器をx軸共振器と呼び、その固有モードをxモードと呼ぶ。また、y軸について対称な電磁界の分布を有する共振器をy軸共振器と呼び、その固有モードをyモードと呼ぶ。図3は、上記TM2重モード誘電体共振器が、TM110モードで共振したときの平板電極3の上面における上記x軸共振器の電流分布を示す平面図である。図3に示すように上記平板電極3の上面において、電流Iは、上記平板電極3の外周がx軸と交わる一方の点である縁端部31から上記平板電極3の外周がx軸と交わる他方の点である縁端部32に向かって流れる。また、中心点Oを流れる電流以外の電流は外側に湾曲して流れる。
【0032】
また、図4は、上記TM2重モード誘電体共振器がTM110モードで共振したときの上記TM2重モード誘電体共振器のx軸に沿った縦断面における上記x軸共振器の電界分布を示す断面図である。図4に示すように、当該断面において、xが負の誘電体1の領域では、上記平板電極3の上面から上記端面電極6に向かうz軸方向に電界Eが分布し、xが負の誘電体2の領域では、上記平板電極3の下面から上記端面電極7に向かうz軸方向に電界Eが分布する。また、xが正の誘電体1の領域では、上記端面電極6から上記平板電極3の上面に向かうz軸方向に電界Eが分布し、xが正の誘電体2の領域では、上記端面電極7から平板電極3の下面に向かうz軸方向に電界Eが分布する。ここで、図4において上記電界Eを示す矢印の長さは、上記電界Eの強度を表し、上記電界Eの強度は、誘電体1,2の外周に近いほど強くなる。
【0033】
図5は、上記TM2重モード誘電体共振器がTM110モードで共振したときのTM2重モード誘電体共振器のy軸に沿った縦断面における上記x軸共振器の磁界分布を示す断面図である。図5に示すように、磁界Hは、当該断面において、誘電体1の中ではyの負から正に向かい、また、誘電体2の中ではyの正から負に向かって上記トーラス電極4が連結された平板電極3を取り囲むように分布する。ここで、上記磁界Hは、平板電極3にほぼ平行になるように分布する。
【0034】
また、y軸共振器も同様の電磁界の分布を有し、そして、上記xモードと上記yモードは、互いに同じ共振周波数を有して縮退している。
【0035】
図5に示すように、xモードの磁界はx軸の周りを一周し、特にy軸上の平板電極3の縁端部で磁界強度が大きくなる。すなわち電流Iが当該縁端部に集中する縁端効果が生じるので、当該縁端部において導体損失が大きくなる。また、同様にyモードの磁界はy軸の周りを一周し、特にx軸上の平板電極3の縁端部で磁界強度が大きくなる。すなわち電流Iが当該縁端部に集中する縁端効果が生じるので、当該縁端部において導体損失が大きくなる。そこで第1の実施例のTM2重モード共振器では、TM110モードの縁端効果による損失を低減するために平板電極3の外周にトーラス電極4を設け、上記トーラス電極4の縦断面の外周部に電流を分散させて電流集中を緩和している。これによって、平板電極3の縁端部で生じる導体損失を低減している。
【0036】
図6は、トーラス電極4の半径Rと上記TM2重モード誘電体共振器の無負荷Q及び共振周波数fの関係について二次元有限要素法を用いて計算した結果を示したグラフである。
ここで、以上の計算において各パラメータは以下のように設定した。
(1)誘電体1,2の比誘電率ε=40、
(2)誘電体1,2の直径d=30mm、
(3)誘電体1,2の厚さh=10mm、
(4)キャビティー8aの内径D=50mm、
(5)キャビティー8aの軸方向の長さK=20mm。
【0037】
図6から明らかなように、トーラス電極4の半径Rが大きくなると平板電極3の縁端部での導体損失が低減され、無負荷Qは大きくなる。しかしながら、上記半径Rがある値より大きくなると、トーラス電極4とケース8との距離が小さくなり、ケース8による導体損失が大きくなるため、逆に無負荷Qは劣化する。従って、図6より無負荷Qが最大となる最適な半径Rが存在することがわかる。
【0038】
図7は、上記TM2重モード誘電体共振器のTM110モードの共振周波数fと誘電体1,2の直径dとの関係を、比誘電率εがそれぞれ20,40,60の場合について示したグラフである。図7の共振周波数fと誘電体1,2の直径dとの関係は、二次元有限要素法を用いて計算した。
ここで、以上の計算において各パラメータは以下のように設定した。
(1)誘電体1,2の厚さh=10mm、
(2)誘電体1,2の直径dとキャビティー8aの内径Dとの比d/D=1.2、
(3)トーラス電極4の半径Rとキャビティー8aの内径Dとの比R/D=0.03。
以上の結果から、基本モードであるTM110モードの共振周波数fは誘電体1,2の直径dにほぼ反比例し、比誘電率εの平方根にほぼ反比例することがわかる。
【0039】
図8は、上記TM2重モード誘電体共振器の誘電体1,2の厚さhと無負荷Qおよび共振周波数fの関係を示したグラフである。
ここで、以上の計算において各パラメータは以下のように設定した。
(1)誘電体1,2の比誘電率ε=40、
(2)誘電体1,2の直径d=30mm、
(3)キャビティー8aの内径D=50mm、
(4)キャビティー8aの軸方向の長さK=20mm。
図8から明らかなように、上記誘電体1,2の厚さhが大きくなるにしたがって無負荷Qは大きくなる。一方、共振周波数fは上記誘電体1,2の厚さhにはほとんど依存しない。
【0040】
図9は、上記TM2重モード誘電体共振器の誘電体1,2の比誘電率εと無負荷Q及び上記2重モード誘電体共振器のキャビティー8aの体積の関係を示したグラフである。
ここで、以上の計算において各パラメータは以下のように設定した。
(1)誘電体1,2の厚さh=10mm、
(2)誘電体1,2の直径dとキャビティー8aの内径Dとの比d/D=1.2、
(3)キャビティー8aの軸方向の長さK=20mm、
(4)TM2重モード誘電体共振器の共振周波数f=1000MHz。
図9から明らかなように、比誘電率εが大きくなると上記体積は小さくなるが、無負荷Qはほとんど変化しない。つまり上記TM2重モード誘電体共振器の無負荷Qは、ほぼ誘電体1,2の厚さhで決定され、誘電率εにはよらない。
【0041】
次に、第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器を試作して評価した結果について説明する。
【0042】
試作したTM2重モード誘電体共振器の各パラメータは、次の表1に示すように設定した。試作したTM2重モード誘電体共振器の無負荷Qの測定結果は、Q=3100であった。これに対して、二次元有限要素法により計算した結果は、導電率がσ=4.97×10S/mで誘電体1,2の誘電正接を1GHzにおいてtanδ=2.2×10−5とした場合、共振器の無負荷QはQ=3300であった。測定結果は計算値の約94%であった。
【0043】
また、測定されたスプリアスモードの共振周波数とスプリアス特性をそれぞれ表2と図14に示す。表2には二次元有限要素法による各モードの共振周波数の計算結果も合わせて示す。図14に示すように、基本モードであるTM110モードに次いで、高次モードであるTM210,TM010,TM310モードがスプリアスモードとして存在する。基本モードであるTM110モードの共振周波数と隣接するTM210モードの共振周波数は、TM110モードの共振周波数fから700MHz以上離れているので、上記TM110モードを用いて帯域通過フィルタを構成しても、スプリアス共振は帯域通過フィルタの所望の特性にほとんど影響することはない。
【0044】
【表1】

Figure 0003569995
【0045】
ここで、上記誘電体1,2は、誘電体セラミクス(Zr,Sn)TiOからなり、平板電極3と端面電極6,7は、上記誘電体1,2の上端面と下端面にそれぞれ銀ペーストを焼き付けて形成した。
【0046】
【表2】
Figure 0003569995
【0047】
以上詳述した第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器によれば、当該TM2重モード誘電体共振器の無負荷Qを3000から3500の間の値に設定したとき、当該TM2重モード誘電体共振器の厚さを23.5mmにでき、無負荷Qを7000から8000の間の値に設定したときに厚さが50.0mm以上になる従来例のTM2重モード共振器の比較して薄くすることができる。
【0048】
以上の第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器によれば、共振周波数fをほとんど変化させずに、誘電体1,2の厚さhを所定の値に設定することによって所望の無負荷Qに設定することができる。
【0049】
以上の第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器によれば、上記誘電体1,2を比誘電率εの比較的大きな材料を用いて構成することにより、比誘電率εの比較的小さい材料を用いて構成したときに比べてほとんど無負荷Qを劣化させないで直径方向の小型化ができる。
【0050】
<第2の実施例>
図10は第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器の横断面図であり、図25は、図10におけるB−B’線についての縦断面図である。上記第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器は、第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器において、上記誘電体1,2の外周に切り欠き11,12,13,14を設けたことを特徴とする。
【0051】
第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器において、図10に示すように、上記誘電体2の軸を中心としてx軸と45度だけ隔てた上記誘電体2の外周の互いに対向する位置に、それぞれ上記誘電体2の上端面から下端面まで半円形の溝状に誘電体を除去して形成した切り欠き13と切り欠き14を設ける。また、図25に示すように、上記誘電体1の外周の互いに対向する位置に、それぞれ上記誘電体1の上端面から下端面まで半円形の溝状に誘電体を除去して形成した切り欠き11と切り欠き12を、それぞれ上記切り欠き13,14と同軸になるように設ける。これによって、上記第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器を、x軸,y軸に対してそれぞれ非対称になるように構成している。
【0052】
以上のように構成した第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器において、第1の実施例の説明において詳述したx軸共振器とy軸共振器とは、上記誘電体1に設けられた切り欠き11,12と上記誘電体2に設けられた切り欠き13,14によって互いに結合して、互いに共振周波数が異なる2つの独立したモードである偶モードと奇モードを発生する。すなわち、上記切り欠き11,12,13,14は、2重に縮退したxモードとyモードの縮退を分離して互いに共振周波数が異なる2つの独立したモードである偶モードと奇モードを発生する縮退分離手段を構成する。
【0053】
また、図11(a)に、上記奇モードの上記平板電極3の上面における電流分布を示す。上記奇モードの上記平板電極3の上面における電流は、上記切り欠き12に対向する上記平板電極3の外周上の縁端部34から上記切り欠き11に対向する上記平板電極3の外周上の縁端部33に向かう方向に分布する。図11(b)に、上記偶モードの上記平板電極3の上面における電流分布を示す。上記偶モードの上記平板電極3の上面における電流は、上記縁端部33,34から互いに上記平板電極3の中心を中心として互いに90度だけ隔てた上記外周上の対向する2つの縁端部のうちの1つである縁端部35から他方の縁端部36に向かう方向に分布する。
【0054】
図12は、第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器の等価回路を示す回路図である。図12の等価回路は、分布定数線路LN1乃至LN8をリング状に直列接続して構成される回転対称のリング分布定数線路を備える。ここで、上記分布定数線路LN1乃至LN8は、それぞれ共振周波数における1/4波長の長さに設定される。従って、上記リング分布定数線路は2πの電気長を有する。上記分布定数線路LN1と分布定数線路LN2との接続点が内部結合キャパシタC3を介して接地され、上記分布定数線路LN5と分布定数線路LN6との接続点が内部結合キャパシタC4を介して接地されて構成される。ここで、上記内部結合キャパシタC3,C4は、上記x軸共振器と上記y軸共振器を結合させる為のキャパシタであって、上記縮退分離手段に対応する。
【0055】
図12の等価回路において、x軸上に位置する入出力端子T1,T3は、それぞれx軸共振器の励振点と一致し、それぞれx軸共振器の入出力端子であり、y軸上に位置する入出力端子T2,T4は、それぞれy軸共振器の励振点と一致し、それぞれy軸共振器の入出力端子である。すなわち、x軸共振器は、分布定数線路LN1乃至LN4を直列に接続してなりかつ電気長がπの分布定数線路と、分布定数線路LN4乃至LN8を直列に接続してなりかつ電気長がπの分布定数線路とを並列接続した半波長共振器として構成される。また、y軸共振器は、分布定数線路LN3,LN4,LN5,LN6を直列に接続してなりかつ電気長がπの分布定数線路と分布定数線路LN7,LN8,LN1,LN2を直列に接続してなりかつ電気長がπの分布定数線路とを並列接続した半波長共振器として構成される。
【0056】
ここで、図12の等価回路の内部結合キャパシタC3,C4の静電容量は、互いに等しい負の静電容量を有し、次に示す数1で与えられる静電容量ΔCを用いて、−ΔCで与えられる。ここで、数1中のωは、上記2重モード誘電体共振器の共振周波数fに対応する角周波数であって、数2で与えられる。また、各分布定数線路LN1乃至LN8の電気長θは、以下に示す数3で与えられる。さらに、数1,数3におけるkは、所定の通過帯域特性と所帯の阻止帯域特性を有する高周波帯域通過フィルタを設計するときに与えられる結合係数であって、次の数4で与えられる。数2,数4中のfoddとfevenはそれぞれ、奇モードと偶モードの共振周波数である。
【0057】
【数1】
ΔC=(2Y/ω)・tan{πk/(2−k)}
【数2】
ω=2πf=π(feven+fodd
【数3】
θ=(π/4)・(1 + k/2)
【数4】
k=2(feven−fodd)/(feven+fodd)=1.418(2ΔC/C
【0058】
ここで、数4におけるCは、上記TM2重モード誘電体共振器において、端面電極6と平板電極3とによって挟設された誘電体1の静電容量である。また、誘電体2は、上記誘電体1と同じ形状に形成されているので、上記端面電極7と上記平板電極3とによって挟設された誘電体2の静電容量もCである。当該TM2重モード誘電体共振器では誘電体1,2を有することを考慮すると次の数5で与えられる。数5におけるεは、真空中の誘電率であり、aは誘電体1,2の半径であり、a=d/2である。
【0059】
【数5】
=(2 εε・πa)/h
【0060】
図13のグラフに数4で与えられるΔCとkの関係を実線で示した。また、図13のグラフには、理想的な開放モデルを用いて2次元有限要素法によって計算した結果と測定結果とを合わせて示している。図13から明らかなように、数4で与えられるΔCとkの関係と上記2次元有限要素法によって計算した結果と測定結果とはよく一致している。ここで、上記測定に用いたTM2重モード誘電体共振器は、上述したように誘電体1,2の外周の低誘電率領域は誘電体の一部を切削することによって低誘電率底領域を形成した。
【0061】
数3で与えられる電気長θは結合後の偶モードと奇モードの共振周波数の平均値を結合前の共振周波数fに一致させるための補正係数(π/4)×( k/2)を含んでいる。また、線路の特性アドミタンスYは、上記TM2重モード誘電体共振器のサセプタンスを周波数で微分したサセプタンススロープbを用いて次の数6で与えられる。
【0062】
【数6】
=b/π
【0063】
ここで、TM2重モード誘電体共振器のサセプタンススロープbは、誘電体1,2内部への電気エネルギーの集中度が96%程度と高いことから理想的な開放条件を満たす解析解を用いた摂動計算により、近似的に次の数7で与えられる。また、上記摂動計算は、文献「Shuh−Han Chao,“Measurements of microwave conductivity and dielectric constant by the cavity perturbation method and their errors”, IEEE Transaction on Microwave Theory Technology,vol.MTT−33,No.6, pp. 519−526 1985年」を参照して行った。ここで、J(・)は、0次の第1種ベッセル関数であり、J(・)は、1次の第1種ベッセル関数である。また、kは、動径方向の境界条件から決まる固有値である。
【0064】
【数7】
Figure 0003569995
【0065】
次に、上記TM2重モード誘電体共振器の無負荷Qは、上記TM2重モード誘電体共振器の無負荷Qを上記分布定数線路LN1乃至LN8の伝送Qと対応させることにより、上記分布定数線路LN1乃至LN8の減衰定数αと位相定数βを用いて次の数8で与られる。
【0066】
【数8】
=β/(2α)
【0067】
以上のように構成した第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器は、誘電体1,2の側面に上記切り欠き11,12,13,14を形成しているので、上記x軸共振器と上記y軸共振器を結合させることができ、2つの独立したモードである偶モードと奇モードを発生することができる。
【0068】
<第3の実施例>
図15は本発明に係る第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の縦断面図である。また、図16は、上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の図15におけるC−C’線での横断面図である。
【0069】
上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器と同様に構成された3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3と、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2とを誘導結合させる結合ループインダクタ21と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3とを容量結合させる結合キャパシタ23,24とを備えたことを特徴とする。
【0070】
以下、図面を用いて第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の構成を詳細に説明する。上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置において、図15,16に示すように、上記TM2重モード誘電体共振器R1は、円柱形状の誘電体1aと、円柱形状の誘電体2aと、平板電極3aと、トーラス電極4aと、導体ケース80に形成されたキャビティー80aとを備えて、上記第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器と同様に構成される。ここで、上記誘電体1aは、上端面に形成された端面電極6aと、外周の互いに対向する位置に形成された切り欠き11a,12aを備え、上記誘電体2aは、下端面に形成された端面電極7aと、外周の互いに対向する位置に形成された切り欠き13a,14aを備える。図16において、上記切り欠き13a,14aの符号は、それぞれ切り欠き11a,12aの符号の上又は下の括弧内に示している。
【0071】
上記TM2重モード誘電体共振器R2は、同様に、誘電体1bと、誘電体2bと、平板電極3bと、トーラス電極4bと、導体ケース80に形成されたキャビティー80bとを備えて構成され、上記TM2重モード誘電体共振器R3は、同様に、誘電体1cと、誘電体2cと、平板電極3cと、トーラス電極4cと、導体ケース80に形成されたキャビティー80cとを備えて構成される。また、上記誘電体1bは、上端面に形成された端面電極6bと、外周の互いに対向する位置に形成された切り欠き11b,12bを備え、上記誘電体2bは、下端面に形成された端面電極7bと、外周の互いに対向する位置に形成された切り欠き13b,14bを備える。図16において、上記切り欠き13b,14bの符号は、それぞれ切り欠き11b,12bの符号の上又は下の括弧内に示している。上記誘電体1cは、上端面に形成された端面電極6cと、外周の互いに対向する位置に形成された切り欠き11c,12cを備え、上記誘電体2cは、下端面に形成された端面電極7cと、外周の互いに対向する位置に形成された切り欠き13c,14cを備える。図16において、上記切り欠き13c,14cの符号は、それぞれ切り欠き11c,12cの符号の上又は下の括弧内に示している。ここで、上記キャビティー80a,80b,80cは、上記導体ケース80に所定の間隔だけ隔てて並置して形成される。従って、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、上記導体ケース80の両端面の間に、所定の間隔だけ隔てて並置して設けられる。
【0072】
上記導体ケース80の長手方向の一方の端面の中央部には、上記高周波帯域通過フィルタ装置を外部回路と接続するための入力コネクタ41が設けられる。上記入力コネクタ41の中心導体は、上記端面と電気的に絶縁されて上記端面を貫通して入力キャパシタ22の一方の電極に接続される。また、上記入力キャパシタ22の他方の電極は、上記切り欠き11aから45度隔てた上記トーラス電極4aのx軸上の外周(外側の面)に接続される。以上のように接続されて、上記入力コネクタ41は、入力キャパシタ22を介して上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と容量結合する。ここで、上記入力キャパシタ22は、円柱形状のセラミック誘電体の両端面に電極が形成されて構成される。
【0073】
また、上記結合ループインダクタ21は、5つの導体線211,212,213,214,215からなり、上記導体線211,212,213,214が略四角形のループを形成するように直列に接続され、上記導体線215の両端がそれぞれ導体線212と導体線214の略中央点に接続されて構成される。そして、上記結合ループインダクタ21は、上記平板電極3a,3bと略同一平面上に位置するようにかつ上記導体線211と上記導体線213と上記導体線215とが上記キャビティー80aと上記キャビティー80bとを隔てる上記導体ケース80の導体壁の中央部を長手方向に貫通するように設けられる。ここで、上記導体線211,213は、上記導体壁を上記導体ケース80の長手方向に貫通するように設けられた貫通孔(図示せず。)によって上記導体壁と電気的に絶縁されて貫通する。また、上記導体線215は、上記壁と電気的に導通するように上記導体壁を貫通し、これによって、上記導体線215はその中央部で接地される。以上のように構成することにより、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器の磁界の一部は、上記導体線212を廻って上記結合ループインダクタ21のループ内部を横切り、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器の磁界の一部は、上記導体線214を廻って上記結合ループインダクタ21のループ内部を横切る。これによって、上記結合ループインダクタ21を介して、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器とは誘導結合する。
【0074】
さらに、上記結合ループインダクタ21の反対側に位置するx軸上のトーラス電極4bの外周表面に結合キャパシタ23が接続される。ここで、上記結合キャパシタ23は、円柱形状の誘電体の両端面に電極が形成されて構成され、一端面に形成された電極と上記トーラス電極4bが接続される。また、上記結合キャパシタ23と対向するx軸上のトーラス電極4cの外周表面に結合キャパシタ24が接続される。ここで、上記結合キャパシタ24は、上記結合キャパシタ23と同様に、円柱形状の誘電体の両端面に電極が形成されて構成され、一端面に形成された電極と上記トーラス電極4cが接続される。また、上記結合キャパシタ23の他方の端面に形成された電極と上記結合キャパシタ24の他方の端面に形成された電極は互いに導体線234によって接続される。そして、上記導体線234は、上記キャビティー80bと上記キャビティー80cを隔てる導体壁を当該導体壁に設けられた貫通孔(図示せず。)を介して電気的に絶縁されて当該導体壁を貫通する。以上のように構成された上記結合キャパシタ23,24と上記導体線234とによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器とは容量結合する。
【0075】
上記導体ケース80の幅方向の一方の側面には、中心導体と接地導体とを有する出力コネクタ42が、上記中心導体が上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸と一致するように設けられる。そして、上記出力コネクタ42の中心導体は、電気的に絶縁されて上記導体ケース80の側面を貫通して出力キャパシタ25の一方の電極に接続される。また、上記出力キャパシタ25の他方の電極は、上記出力コネクタ42と対向するy軸上のトーラス電極4cの外周上に接続される。以上のように接続されて、上記出力コネクタ42は、出力キャパシタ25を介して上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と容量結合する。
【0076】
上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸と45度だけ隔てかつ上記切り欠き13aに近接して、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器とy軸共振器との結合量を徴調整するための結合調整ねじ26aが導体ケース80の下底面に設けられる。上記結合調整ねじ26aは、上記切り欠き13aの形成方向と平行になるように設けられ、上記結合調整ねじ26aのキャビティー81a内の突出長が変化すると上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器とy軸共振器との結合量が変化するので、上記結合調整ねじ26aの突出長を変化させることによって上記結合量を調整することができる。また、同様に上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸と45度だけ隔てかつ上記切り欠き14bに近接して、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器とy軸共振器との結合量を徴調整するための結合調整ねじ26bが上記切り欠き14bの形成方向と平行になるように下底面に設けられ、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸と45度だけ隔てかつ上記切り欠き14cに近接して、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器とy軸共振器との結合量を徴調整するための結合調整ねじ26cが上記切り欠き14cの形成方向と平行になるように下底面に設けられる。
【0077】
また、上記導体ケース80の幅方向の他方の側面には、それぞれ上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の各x軸共振器の共振周波数を徴調整するための周波数調整ねじ51,52,53が、それぞれのねじの軸が上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の各y軸に一致するように設けられる。上記周波数調整ねじ51,52,53のキャビティー81a,81b,81c内の突出長が変化すると上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の各x軸共振器の共振周波数が変化するので、上記周波数調整ねじ51,52,53の突出長を変えることによって各x軸共振器の共振周波数を調整することができる。さらに、上記導体ケース80の他方の端面には、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器の共振周波数を徴調整するための周波数調整ねじ54が、周波数調整ねじ54の軸が上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸に一致するように設けられる。上記周波数調整ねじ54のキャビティー81c内の突出長が変化すると上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器の共振周波数が変化するので、上記周波数調整ねじ54の突出長を変えることによって当該共振周波数を調整することができる。
【0078】
以上のように、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置は、3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えている。そして、当該高周波帯域通過フィルタ装置において、上記入力コネクタ41は、入力キャパシタ22によって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と容量結合する。そして、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器は、上記誘電体1aに設けられた切り欠き11a,12aと上記誘電体2aに設けられた切り欠き13a,14aとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と電磁的に結合する。また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器は、上記結合ループインダクタ21によって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と誘導結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は、上記誘電体1bに設けられた切り欠き11b,12bと上記誘電体2bに設けられた切り欠き13b,14bとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と電磁的に結合する。さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器は、結合キャパシタ23,24によって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と容量結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器は、上記誘電体1cに設けられた切り欠き11c,12cと上記誘電体2cに設けられた切り欠き13c,14cとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と電磁的に結合する。またさらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器は、上記出力キャパシタ25によって、上記出力コネクタ42と容量結合する。以上のように構成することにより、入力コネクタ41と出力コネクタ42との間に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えた6段の高周波帯域通過フィルタ装置が構成される。
【0079】
次に以上のように構成された高周波帯域通過フィルタ装置の動作を等価回路を用いて説明する。
【0080】
図17は高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。当該等価回路において、各TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、図12の第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器の等価回路と同様に表わすことができる。すなわち各TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の等価回路は、それぞれx軸共振器とy軸共振器が結合した2重モードの等価回路であって、それぞれ各共振周波数における1/4波長の長さを有する分布定数線路LN1a乃至LN8a,分布定数線路LN1b乃至LN8b,分布定数線路LN1c乃至LN8cが直列に接続された2πの電気長を有する回転対称の各リング分布定数線路を備える。そして、上記TM2重モード誘電体共振器R1の等価回路においては、上記分布定数線路LN1aと分布定数線路LN2aとの接続点が内部結合キャパシタC3aを介して接地され、上記分布定数線路LN5aと分布定数線路LN6aとの接続点が内部結合キャパシタC4aを介して接地される。
【0081】
また、上記TM2重モード誘電体共振器R2の等価回路においては、上記分布定数線路LN1bと分布定数線路LN2bとの接続点が内部結合キャパシタC3bを介して接地され、上記分布定数線路LN5bと分布定数線路LN6bとの接続点が内部結合キャパシタC4bを介して接地される。さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3の等価回路においては、上記分布定数線路LN1cと分布定数線路LN2cとの接続点が内部結合キャパシタC3cを介して接地され、上記分布定数線路LN5cと分布定数線路LN6cとの接続点が内部結合キャパシタC4cを介して接地される。以上のようにして各TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の等価回路は、構成される。
【0082】
また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸上に位置する分布定数線路LN1aと分布定数線路LN8aの接続点は、一端が入力端子T11である入力キャパシタ22の他端に接続されるとともに、キャパシタC2aを介して接地される。ここで、キャパシタC2aは、入力キャパシタ22が上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と結合することにより変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、負の静電容量値を有する。分布定数線路LN2aと分布定数線路LN3aの接続点と、分布定数線路LN6aと分布定数線路LN7aの接続点は、それぞれキャパシタC5a,C6aを介して接地される。ここで、上記キャパシタC5a,C6aは、後述するように結合ループインダクタ21が上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と結合することにより変化する当該y軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、それぞれ負の静電容量値を有する。
【0083】
さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN4aと分布定数線路LN5aとの間にはインダクタL1が接続され、上記インダクタL1はインダクタL11と誘導結合する。上記インダクタL1は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器によって発生する磁界のうちの上記結合ループインダクタ21に誘導結合する磁界を発生するための等価的なインダクタを表わす。また、上記インダクタL11とインダクタL12とインダクタL13は、並列に接続されて、結合ループインダクタ21を構成し、上記結合ループインダクタ21の一端は接地される。そして、上記インダクタL13は、上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN1bと分布定数線路LN8bとの間に接続されたインダクタL2と誘導結合する。ここで、上記インダクタL2は、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器によって発生する磁界のうちの上記結合ループインダクタ21に誘導結合する磁界を発生するための等価的なインダクタを表わす。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は誘導結合する。
【0084】
上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN2bと分布定数線路LN3bの接続点と、分布定数線路LN6bと分布定数線路LN7bの接続点は、それぞれキャパシタ5b,6bを介して接地される。ここで、上記キャパシタ5b,6bは、結合ループインダクタ21が上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と結合することにより変化する当該y軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、それぞれ負の静電容量値を有する。
【0085】
上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布結合線路LN4bと分布定数結合線路LN5bの接続点は、キャパシタC7bを介して接地されるとともに、結合キャパシタC8の一端に接続される。ここで、上記結合キャパシタC8は、図16の結合キャパシタ23,24とが直列に接続されて構成されるキャパシタに対応する。また、上記結合キャパシタC8の他端は、キャパシタ7cを介して接地されるとともに、上記TM2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN1cと分布定数線路LN8cとの接続点に接続される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器とは容量結合する。ここで、上記キャパシタC7bは、上記結合キャパシタC8が上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と結合することによって変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、負の静電容量値を有する。また、同様に上記キャパシタC7cは、上記結合キャパシタC8が上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と結合することによって変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、負の静電容量値を有する。
【0086】
上記TM2重モード誘電体共振器R3の上記分布結合線路LN6cと上記分布定数結合線路LN7cの接続点は、キャパシタC2cを介して接地されるとともに、一端が出力端子T12である出力キャパシタ25の他端に接続される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器を外部回路と容量結合させる。
【0087】
以上のようにして第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路は構成される。すなわち、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置において、入力端子T11に、入力された所定の周波数を有する高周波信号は、入力キャパシタ22を介して上記2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器に入力され、上記高周波信号は、内部結合キャパシタC3a,C4aによって上記2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器に伝送される。上記2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器に伝送された高周波信号は、上記結合ループインダクタ21を介して上記2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器に伝送され、さらに内部結合キャパシタC3b,C4bによって上記2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器に伝送される。上記2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器に伝送された高周波信号は、上記結合キャパシタC8を介して上記2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器に伝送され、さらに内部結合キャパシタC3c,C4cによって上記2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器に伝送される。そして、上記2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器に伝送された高周波信号は、上記出力キャパシタ25を介して出力端子T12から出力される。以上のようにして、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置は、入力された所定の周波数を有する信号を通過させて出力する。
【0088】
次に、図17の等価回路における各回路定数の設定方法を示す。
【0089】
上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置において、上記各TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3におけるx軸共振器とy軸共振器の内部結合と、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の間における結合は、それぞれKインバータおよびJインバータを用いたフィルタ設計手法と同様の回路によって表わすことができる。従って、図17に示した等価回路の各回路定数はチェビシェフ設計の外部Qおよび結合係数kを用いて求められる。ここで、図17の等価回路では、KインバータおよびJインバータはそれぞれ集中定数回路表現を変形したうえで用いている。
【0090】
これによると、まず、入力キャパシタ22の静電容量C01と出力キャパシタ25の静電容量C67は、次の数9で表わすことができ、キャパシタC2aの静電容量C11とキャパシタC2cの静電容量C66は、次の数10で表わすことができる。ここで、Jは入出力部のアドミタンス・インバータ・パラメータであり次の数11で表され、Zは入出力インピーダンスであり、ここでは、入力インピーダンスと出力インピーダンスとはともにZ=50Ωに設定した。
【0091】
【数9】
01=C67=(J/ω)・{1/√(1−J )}
【数10】
11=C66=(J/ω)・√(1−J
【数11】
J=√{(πY)/(Z)}
【0092】
また、内部結合キャパシタC3a,C4aの静電容量C12と、内部結合キャパシタC3b,C4bの静電容量C34と、内部結合キャパシタC3c,C4cの静電容量C56は、次の数12で表される。ここで、数12と数13において添え字の(i,j)は、それぞれ静電容量C12,C34,C56の添え字(1,2),(3,4),(5,6)に対応させている。また、k12,k34,k56は、それぞれ上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3におけるx軸共振器とy軸共振器との結合係数である。
【0093】
【数12】
ij=(−2Y/ω)・tan{(πkij)/(2−kij)},(i,j)=(1,2),(3,4),(5,6)
【0094】
さらに、TM2重モード誘電体共振器R1の各分布定数線路LN1a乃至LN8aの電気長θ12と、TM2重モード誘電体共振器R2の各分布定数線路LN1b乃至LN8bの電気長θ34と、TM2重モード誘電体共振器R3の各分布定数線路LN1c乃至LN8cの電気長θ56は、次の数13で表される。
【0095】
【数13】
θij=(π/4)・(1+kij/2),(i,j)=(1,2),(3,4),(5,6)
【0096】
またさらに、結合ループインダクタ21のインダクタンスL23と、結合キャパシタC8の静電容量C45は、それぞれ次の数14,数15で表される。また、キャパシタ5a,5b,6a,6bの静電容量C230は、次の数16で表される静電容量C23を用いて数17で表される。ここで、数14乃至数16におけるk23とk45は、それぞれ上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器との結合係数と、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器との結合係数である。また、Zは、全て等しく設定された分布定数伝送線路LN1a乃至LN8a、分布定数伝送線路LN1b乃至LN8b、分布定数伝送線路LN1c乃至LN8cの特性インピーダンスである。
【0097】
【数14】
23=(k23πZ)/ω
【数15】
45=(k45πY)/ω
【数16】
23=(k23πY)/ω
【数17】
230=−C23/2
【0098】
以上のようにして図17の等価回路の各回路定数は設定される。
【0099】
次に、上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の電気設計例を示す。上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を用いたフィルタ設計においてもチェビシェフ型フィルタの設計理論を適用することができる。チェビシェフ型フィルタの設計理論に従うと、表3に示したフィルタ設計仕様より外部Qおよび結合係数k12,k23,k34,k45,k56が表4のように求められる。表4の各パラメータと上述した回路定数の設定方法を用いて、図17の等価回路の各回路定数は表5のように計算される。表5には、チェビシェフ型フィルタの設計理論を用いて計算した図17の等価回路の各回路定数と、これらの回路定数を初期値として、チェビシェフ型フィルタの設計理論により求めた出力端伝送係数S21と入力端反射係数S11に一致するように回路シミュレータ(ヒューレット・パッカード社製MDS)により最適化した各回路定数を表5に合わせて示す。そのときの出力端伝送係数S21と入力端反射係数S11と、チェビシェフ型フィルタの設計理論により求めた出力端伝送係数S21と入力端反射係数S11を図18に示す。出力端伝送係数S21は減衰領域で若干異なるが、通過帯域内では良く一致している。入力端反射係数S11は全ての周波数領域にわたって良く一致している。
【0100】
【表3】
Figure 0003569995
【0101】
【表4】
Figure 0003569995
【0102】
【表5】
Figure 0003569995
【0103】
本発明者は、表3に示したフィルタ設計仕様に従って上記高周波帯域通過フィルタ装置を試作して、その特性をネットワークアナライザ(HP8753C)を用いて評価した。図19に上記試作した高周波帯域通過フィルタ装置の特性評価結果と当該高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を用いて行ったシミュレーション結果を示す。当該高周波帯域通過フィルタ装置の中心周波数は985MHz、通過帯域幅は12MHzである。上記測定結果によると中心周波数における挿入損失は1.3dB、反射損失は22dBである。また、3dB減衰点の帯域幅は13.3MHz、中心周波数である985MHzから20MHz離れた点での減衰量は62.8dBである。図19から明らかなように、測定結果と等価回路のシミュレーション結果が良く一致していることがわかる。また挿入損失の値より、結合機構や調整機構を実装した状態で各段の共振器の無負荷Qは約2700で動作していることが推察される。試作した高周波帯域通過フィルタ装置の外形寸法は158×54×23.5mmであり、従来の高周波帯域通過フィルタ装置に比較して小型薄型化が実現できた。
【0104】
以上の第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置は、従来例の高周波帯域通過フィルタ装置に比較して、小型でかつ薄型にできる。
【0105】
以上の第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置では、入力端子T11とTM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器との結合と、TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と出力端子T12との結合を、それぞれ入力キヤパシタ22と出力キャパシタ25による結合損失の小さい容量結合を用いているので、当該高周波帯域通過フィルタ装置の通過帯域における損失を小さくすることができる。
【0106】
<第1の変形例>
図20(a)は、本発明に係る第1の変形例のTM2重モード誘電体共振器の縦断面図であり、図20(b)は、当該TM2重モード誘電体共振器の図20(a)のE−E’線についての横断面図である。当該TM2重モード誘電体共振器が第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器と異なる所は、誘電体101,102と平板電極103と導体ケース108が形成するキャビティー108aのそれぞれの横断面形状を正方形にして構成している点である。ここで、誘電体101,102は、それぞれ一方の端面に端面電極106,107を備える。また、上記平板電極103の外周の全周には、上記平板電極103の厚さより大きい直径の円形断面を有するトーラス電極104を備える。
【0107】
以上のように構成した第1の変形例のTM2重モード誘電体共振器は、第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器と同様に動作し、かつ同様の効果を有する。
【0108】
<第2の変形例>
本発明に係る第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の結合キャパシタ23,24に代えて結合ループインダクタ21aを設けたことを特徴とする。図26(a)は、第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図である。図26(a)に示すように、当該高周波帯域通過フィルタ装置において、上記導体ケース81は、互いに同一の正方柱形状を有する3つの導体部分81a,81b,81cからなり、隣接する2つの導体部分81a,81bが互いに1側面を介して連結されかつ導体部分81b,81cが互いに1側面を介して連結されることによってL字型に一体的に形成される。そして、上記導体部分81aには、TM2重モード誘電体共振器R1が設けられ、上記導体部分81bには、TM2重モード誘電体共振器R2が設けられ、上記導体部分81cには、TM2重モード誘電体共振器R3が設けられる。ここで、上記3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の各x軸は互いに平行になり、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3のy軸は互いに平行になるように、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は設けられる。また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸と上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸は、1直線に存在する一方、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸と上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸は1直線に存在する。また、入力コネクタ41は、上記導体ケース81の端面81taの中央部に設けられ、出力コネクタ42は、上記導体ケース81の端面81tbの中央部に設けられる。さらに、上記結合ループインダクタ21は、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2を隔てる導体ケース81の導体壁の中央部に設けられ、上記結合ループインダクタ21aは、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3を隔てる導体ケース81の導体壁の中央部に設けられる。
【0109】
図21は、第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。図21の等価回路は、図17の等価回路と同様に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の等価回路を備え、以下のように構成される。
【0110】
上記TM2重モード誘電体共振器R1における分布定数線路LN1a乃至分布定数線路L8aの各接続点は、図17の等価回路と同様な各素子が接続される。また、図17の等価回路と同様な構成により、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器とは、結合ループインダクタ21を介して誘導結合する。
【0111】
上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN1bの上記インダクタL2との接合点は、キャパシタC9bを介して接地される。分布定数線路LN2bと分布定数線路LN3bの接続点と、分布定数線路LN4bと分布定数線路LN5bの接続点は、それぞれキャパシタ5b,7bを介して接地される。分布定数線路LN6bと分布定数線路LN7bの間には、インダクタL3が直列に接続され、上記分布定数線路LN7bと上記インダクタL3の接続点は、キャパシタC6bを介して接地される。ここで、上記インダクタL3は、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器によって発生する磁界のうちの上記結合ループインダクタ21aに誘導結合する磁界を発生するための等価的なインダクタを表わす。また、上記キャパシタC7b、C9bは、結合ループインダクタ21aが上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と結合することにより変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、それぞれ負の静電容量値を有する。
【0112】
上記インダクタL3はインダクタL21と誘導結合する。また、上記インダクタL21とインダクタL22とインダクタL23は、並列に接続されて、結合ループインダクタ21aを構成し、上記結合ループインダクタ21aの一端は接地される。そして、上記インダクタL23は、上記TM2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN2cと分布定数線路LN3cとの間に接続されたインダクタL4と誘導結合する。ここで、上記インダクタL4は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器によって発生する磁界のうちの上記結合ループインダクタ21aに誘導結合する磁界を発生するための等価的なインダクタを表わす。以上のようにして、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器は誘導結合する。
【0113】
上記TM2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN1cと分布定数線路LN8cの接続点と、分布定数線路LN4cと分布定数線路LN5cの接続点は、それぞれキャパシタC9c,C10cを介して接地される。ここで、上記キャパシタC9c,C10cは、結合ループインダクタ21aが上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と結合することにより変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、それぞれ負の静電容量値を有する。
【0114】
上記TM2重モード誘電体共振器R3の上記分布結合線路LN6cと上記分布定数結合線路LN7cの接続点は、キャパシタC2cを介して接地されるとともに、一端が出力端子T12である出力キャパシタ25の他端に接続される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器を外部回路と容量結合させることができる。
【0115】
以上のように、第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えている。そして、当該高周波帯域通過フィルタ装置において、上記入力コネクタ41は、入力キャパシタ22によって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と容量結合する。そして、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器は、上記誘電体1aに設けられた切り欠き11a,12aと上記誘電体2aに設けられた切り欠き13a,14aとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と電磁的に結合する。また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器は、上記結合ループインダクタ21によって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と誘導結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は、上記誘電体1bに設けられた切り欠き11b,12bと上記誘電体2bに設けられた切り欠き13b,14bとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と電磁的に結合する。さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器は、結合ループインダクタ21aによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と誘導結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器は、上記誘電体1cに設けられた切り欠き11c,12cと上記誘電体2cに設けられた切り欠き13c,14cとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と電磁的に結合する。またさらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器は、上記出力キャパシタ25によって、上記出力コネクタ42と容量結合する。以上のように構成することにより、入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えた6段の高周波帯域通過フィルタ装置が構成される。これによって、第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と同様の動作をして同様の効果を有する。
【0116】
<第3の変形例>
本発明に係る第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の結合ループインダクタ21に代えてTM2重モード誘電体共振器R1とTM2重モード誘電体共振器R2とを容量結合する結合キャパシタ23a,24aを設けたことを特徴とする。図26(b)は、第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図である。図26(b)に示すように、当該高周波帯域通過フィルタ装置は、第2の変形例と同様に、L字型に形成された導体ケース81を備え、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3が第2の変形例と同様に構成される。そして、入力コネクタ41は、入力コネクタ41の中心導体が上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上に位置するように上記導体ケース81の側面81saに設けられ、出力コネクタ42は、出力導体42の中心導体が上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上に位置するように上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。さらに、上記結合キャパシタ23a,24aはそれぞれ、互いに対向する上記TM2重モード誘電体共振器R1のトーラス電極4aの外周面と上記TM2重モード誘電体共振器R2のトーラス電極4bの外周面に設けられ、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2を隔てる導体ケース81の導体壁の中央部を、電気的に絶縁されて貫通する導体線によって接続される。上記結合キャパシタ23,24はそれぞれ、互いに対向する上記TM2重モード誘電体共振器R2のトーラス電極4bの外周面と上記TM2重モード誘電体共振器R3のトーラス電極4cの外周面に設けられ、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3を隔てる導体ケース81の導体壁の中央部を、電気的に絶縁されて貫通する導体線によって接続される。
【0117】
図22は、第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。図22の等価回路は、図17の等価回路と同様に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の等価回路を備え、以下のように構成される。
【0118】
上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN2aと分布定数線路LN3aの接続点は、一端が入力端子T11である入力キャパシタ22の他端が接続されるとともに、キャパシタC2aを介して接地される。
【0119】
また、上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN4aと分布定数線路LN5aの接続点には、キャパシタC11aを介して接地されるとともに、結合キャパシタC12の一端が接続される。ここで、上記結合キャパシタC12は、上記結合キャパシタ23a,24aが直列に接続されて構成される結合キャパシタに対応して設けられる。そして、上記結合キャパシタC12の他端には、上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN1bと分布定数線路LN8bとの接続点が接続される。さらに、分布定数線路LN1bと分布定数線路LN8bとの接続点は、キャパシタC11bを介して接地される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器とは容量結合する。ここで、キャパシタC11aは、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器が上記結合キャパシタC12と結合することにより変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、負の静電容量値を有する。また、キャパシタC11bは、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器が上記結合キャパシタC12と結合することにより変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、負の静電容量値を有する。
【0120】
さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN6bと分布定数線路LN7bの接続点は、キャパシタC7bを介して接地されるとともに、結合キャパシタC8の一端が接続される。上記TM2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN2cと分布定数線路LN3cの接続点は、キャパシタC7cを介して接地されるとともに、結合キャパシタC8の他端が接続される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器とは容量結合する。
【0121】
上記TM2重モード誘電体共振器R3の上記分布結合線路LN4cと上記分布定数結合線路LN5cの接続点は、キャパシタC2cを介して接地されるとともに、一端が出力端子T12である出力キャパシタ25の他端に接続される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器を外部回路と容量結合させることができる。
【0122】
以上のように、第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えている。そして、当該高周波帯域通過フィルタ装置において、上記入力コネクタ41は、入力キャパシタ22によって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と容量結合する。そして、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器は、上記誘電体1aに設けられた切り欠き11a,12aと上記誘電体2aに設けられた切り欠き13a,14aとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と電磁的に結合する。また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器は、上記結合キャパシタC12によって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と容量結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器は、上記誘電体1bに設けられた切り欠き11b,12bと上記誘電体2bに設けられた切り欠き13b,14bとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と電磁的に結合する。さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は、結合キャパシタC8によって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と容量結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器は、上記誘電体1cに設けられた切り欠き11c,12cと上記誘電体2cに設けられた切り欠き13c,14cとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と電磁的に結合する。またさらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器は、上記出力キャパシタ25によって、上記出力コネクタ42と容量結合する。以上のように構成することにより、入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えた6段の高周波帯域通過フィルタ装置が構成される。これによって、第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と同様の動作をして同様の効果を有する。
【0123】
<第4の変形例>
本発明に係る第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の入力キャパシタ22に代えて入力ループインダクタ31を備え、かつ出力キャパシタ25に代えて出力ループインダクタ43を備えたことを特徴とする。図27(a)は、第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図である。図27(a)に示すように、当該高周波帯域通過フィルタ装置は、上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と同様の導体ケース80を備え、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3が互いに所定の間隔を隔てて並置されて構成される。そして、上記第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置において、入力コネクタ41は、上記導体ケース80の一方の側面に、上記入力コネクタ41の中心導体が上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸に一致するように設けられ、出力コネクタ42は、上記導体ケース80の上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面の中央部に設けられる。
【0124】
図23は、第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。図23の等価回路は、図17の等価回路と同様に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3の等価回路を備え、以下のように構成される。
【0125】
入力端子T11に、一端が接地されたインダクタL5の他端が接続される。ここで、上記インダクタL5は、例えば上記入力コネクタの中心導体の先端を接地させて構成されるループに対応したインダクタである。そして、上記インダクタL5にはインダクタL31が誘導結合する。上記インダクタL31とインダクタL32とインダクタL33は、並列に接続されて、入力ループインダクタ31を構成し、上記入力ループインダクタ31の一端は接地される。そして、上記インダクタL33は、上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN6aと分布定数線路LN7aとの間に接続されたインダクタL6と誘導結合する。ここで、上記インダクタL6は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器によって発生する磁界のうちの上記結合ループインダクタ31に誘導結合する磁界を発生するための等価的なインダクタを表わす。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と上記入力端子T11は誘導結合する。
【0126】
上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN7aと上記インダクタL6の接続点は、キャパシタC6aを介して接地される。
【0127】
また、上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN8aと分布定数線路LN1aの接続点は、キャパシタC13aを介して接地される。分布定数線路LN2aと分布定数線路LN3aの接続点は、キャパシタC5aを介して接地される。そして、分布定数線路LN4aと分布定数線路LN5aの間にはインダクタL1が直列に接続され、上記分布定数線路LN4aとインダクタL1の接続点は、キャパシタC14aを介して接地される。ここで、上記キャパシタC13a,C14aは、入力ループインダクタL30が上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と結合することにより変化する当該x軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、それぞれ負の静電容量値を有する。
【0128】
上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は、図17の等価回路と同様に構成されて、誘導結合する。また、上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN1b乃至LN8bの各接続点には、図17の等価回路と同様の各素子が接続される。
【0129】
上記2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN1cと分布定数線路LN8cの接続点は、キャパシタC7cを介して接地されるとともに、上記結合キャパシタC8の他端が接続される。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器とは容量結合する。
【0130】
さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN2cと分布定数線路LN3cの接続点と、分布定数線路LN6cと分布定数線路LN7cの接続点は、それぞれキャパシタC15cとキャパシタ16cを介して接地される。そして、分布定数線路LN4cと分布定数線路LN5cの間にはインダクタL7が直列に接続される。ここで、上記インダクタL7は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器によって発生する磁界のうちの上記結合ループインダクタ43に誘導結合する磁界を発生するための等価的なインダクタを表わす。そして、上記インダクタL7にはインダクタL41が誘導結合する。上記インダクタL41とインダクタL42とインダクタL43は、並列に接続されて、出力ループインダクタ43を構成し、上記出力ループインダクタ43の一端は接地される。そして、上記インダクタL43は、一端に出力端子T12が接続され他端が接地されたインダクタL8と誘導結合する。ここで、上記インダクタL8は、例えば上記出力コネクタ42の中心導体の先端を接地させて構成されるループに対応したインダクタである。これによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器は、上記出力ループインダクタ43を介して出力端子T12と誘導結合する。ここで、上記キャパシタC15c,16cは、上記出力ループインダクタ43が上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と結合することにより変化する当該y軸共振器の共振周波数を補正するための静電容量であって、それぞれ負の静電容量値を有する。
【0131】
以上のように、第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えている。そして、当該高周波帯域通過フィルタ装置において、上記入力コネクタ41は、入力ループインダクタ31によって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と誘導結合する。そして、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器は、上記誘電体1aに設けられた切り欠き11a,12aと上記誘電体2aに設けられた切り欠き13a,14aとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と電磁的に結合する。また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器は、上記結合ループインダクタ21によって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と誘導結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は、上記誘電体1bに設けられた切り欠き11b,12bと上記誘電体2bに設けられた切り欠き13b,14bとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と電磁的に結合する。さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器は、結合キャパシタC8によって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と容量結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器は、上記誘電体1cに設けられた切り欠き11c,12cと上記誘電体2cに設けられた切り欠き13c,14cとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と電磁的に結合する。またさらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器は、上記出力ループインダクタ43によって、上記出力コネクタ42と誘導結合する。以上のように構成することにより、入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えた6段の高周波帯域通過フィルタ装置が構成される。これによって、第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と同様の動作をして同様の効果を有する。
【0132】
<第5の変形例>
本発明に係る第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の出力キャパシタ25に代えて出力ループインダクタ43を備えたことを特徴とする。図27(b)は、第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図である。図27(b)に示すように、当該高周波帯域通過フィルタ装置は、上記第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と同様の導体ケース80を備え、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3が互いに所定の間隔を隔てて並置されて構成される。そして、上記第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置において、入力コネクタ41は、上記導体ケース80の上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する一方の端面の中央部に設けられ、出力コネクタ42は、上記導体ケース80の上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面の中央部に設けられる。
【0133】
図24は、第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。図24の等価回路において、上記TM2重モード誘電体共振器R1の分布定数線路LN1a乃至LN8aの各接続点には、図17の等価回路と同様の素子が接続され、上記TM2重モード誘電体共振器R2の分布定数線路LN1b乃至LN8bの各接続点には、図17の等価回路と同様の素子が接続される。また、上記TM2重モード誘電体共振器R3の分布定数線路LN1c乃至LN8cの各接続点には、図23の等価回路と同様の素子が接続される。
【0134】
以上のように、第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えている。そして、当該高周波帯域通過フィルタ装置において、上記入力コネクタ41は、入力キャパシタ22によって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器と容量結合する。そして、上記TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器は、上記誘電体1aに設けられた切り欠き11a,12aと上記誘電体2aに設けられた切り欠き13a,14aとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器と電磁的に結合する。また、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器は、上記結合ループインダクタ21によって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器と誘導結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器は、上記誘電体1bに設けられた切り欠き11b,12bと上記誘電体2bに設けられた切り欠き13b,14bとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器と電磁的に結合する。さらに、上記TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器は、結合キャパシタC8によって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器と容量結合する。上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器は、上記誘電体1cに設けられた切り欠き11c,12cと上記誘電体2cに設けられた切り欠き13c,14cとによって、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器と電磁的に結合する。またさらに、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器は、上記結合ループインダクタ43によって、上記出力コネクタ42と誘導結合する。以上のように構成することにより、入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に、TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えた6段の高周波帯域通過フィルタ装置が構成される。これによって、第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と同様の動作をして同様の効果を有する。
【0135】
以上詳述した第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置と第2及至5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置とを含む、本発明に係る種々の高周波帯域通過フィルタ装置の動作について図28乃至図33を参照して説明する。図28乃至図33において、R1x,R2x,R3xはそれぞれTM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器を表し、R1y,R2y,R3yはそれぞれTM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器を表す。また、図28乃至図33において、C結合は容量結合のことをいい、L結合は誘導結合のことをいう。以下の説明において、TM2重モード誘電体共振器R1のx軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R2のx軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R3のx軸共振器はそれぞれ、共振器R1x,共振器R2x,共振器R3xと称し、TM2重モード誘電体共振器R1のy軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R2のy軸共振器、TM2重モード誘電体共振器R3のy軸共振器はそれぞれ、共振器R1y,共振器R2y,共振器R3yと称する。
【0136】
図28は、第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。図28において、上記入力コネクタ41は共振器R1xに容量結合し、上記共振器R1xは上記共振器R1yに電磁的に結合する。次に上記共振器R1yは上記共振器R2yに誘導結合する。上記共振器R2yは上記共振器R2xに電磁的に結合して、上記共振器R2xは上記共振器R3xに容量結合する。そして、上記共振器R3xは上記共振器R3yに電磁的に結合して、上記共振器R3yは上記出力コネクタ42に容量結合する。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、図16にしめすように上記導体ケース80の長手方向に並置されて設けられ、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記ケース80の端面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられる。
【0137】
また、図28において、第3の実施例とはとって代わり、上記入力コネクタ41を共振器R1xに誘導結合させるとともに、上記出力コネクタ42を上記共振器R3yに誘導結合させると、図28の結合方法は、図27(a)に示す第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の結合方法と同じになる。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、上記導体ケース80の長手方向に並置されて設けられ、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられる。
【0138】
さらに、図28において、第3の実施例とはとって代わり、上記入力コネクタ41を共振器R1xに容量結合させるとともに、上記出力コネクタ42を上記共振器R3yに誘導結合させると、図28の結合方法は、図27(b)に示す第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の結合方法と同じになる。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、上記導体ケース80の長手方向に並置され、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられる。
【0139】
またさらに、図28において、上記入力コネクタ41を共振器R1xに誘導結合させるとともに、上記出力コネクタ42を上記共振器R3yに容量結合させると、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、上記導体ケース80の長手方向に並置されて設けられ、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられる。
【0140】
図29は、図28の結合方法とは異なる結合方法を用いて構成した動作説明図である。図29において、上記入力コネクタ41は共振器R1yに容量結合し、上記共振器R1yは上記共振器R1xと電磁的に結合する。次に上記共振器R1xは上記共振器R2xに容量結合する。上記共振器R2xは上記共振器R2yに電磁的に結合して、上記共振器R2yは上記共振器R3yに誘導結合する。そして、上記共振器R3yは上記共振器R3xに電磁的に結合して、上記共振器R3xは上記出力コネクタ42と容量結合する。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3は、上記導体ケース80の長手方向に並置されて設けられ、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられる。
【0141】
また、図29において、上記入力コネクタ41と共振器R1yとを容量結合にに代えて誘導結合させるとともに、上記出力コネクタ42と上記共振器R3xとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられる。
【0142】
さらに、図29において、上記出力コネクタ42と上記共振器R3xとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のy軸上の上記導体ケース80の側面に設けられる。
【0143】
またさらに、図29において、上記入力コネクタ41と共振器R1yとを容量結合にに代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する上記導体ケース80の端面に設けられる。
【0144】
以上詳述したように、本発明に係るTM2重モード誘電体共振器は、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法のうちの一方を容量結合として、他方を誘導結合にすることにより、上記3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を一列に並置して構成することができる。すなわち、各TM2重モード誘電体共振器を一列に並置して構成する高周波帯域通過フィルタ装置において、隣接する各TM2重モード誘電体共振器のx軸又はy軸共振器は、誘導結合と容量結合を用いて隣接する結合方法を互いに異ならせている。
【0145】
また、本発明に係るTM2重モード誘電体共振器は、上記入力コネクタ41と上記TM2重モード誘電体共振器R1との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法のうちの一方を容量結合として、他方を誘導結合にすることにより、上記入力コネクタ41を上記導体ケース80の端面に設けることができる。同様に、上記出力コネクタ42と上記TM2重モード誘電体共振器R1との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法のうちの一方を容量結合として、他方を誘導結合にすることにより、上記出力コネクタ42を上記導体ケース80の端面に設けることができる。また、上記入力コネクタ41と上記TM2重モード誘電体共振器R1との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法とをともに容量結合又は誘導結合とすることにより、上記入力コネクタ41を上記導体ケース80の側面に設けることができる。同様に、上記出力コネクタ42と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法をともに容量結合又は誘導結合にすることにより、上記出力コネクタ42を上記導体ケース80の側面に設けることができる。
【0146】
以上の説明では、3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を備えた高周波帯域通過フィルタ装置について説明したが、さらに多くのTM2重モード誘電体共振器を備えた高周波帯域通過フィルタ装置においても同様に説明できる。すなわち、上記入力コネクタ41と初段のTM2重モード誘電体共振器との間の結合方法と、隣接する各TM2重モード誘電体共振器間の結合方法と、終段のTM2重モード誘電体共振器と上記出力コネクタ42の間の結合方法とを、誘導結合と容量結合が交互になるように構成することにより、上記TM2重モード誘電体共振器TMを一列に並置するように設けることができ、かつ上記入力コネクタ41と上記出力コネクタ42とを上記導体ケース80の両端面に設けることができる。
【0147】
図30は、第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。図30において、上記入力コネクタ41は共振器R1xに容量結合し、上記共振器R1xは上記共振器R1yと電磁的に結合する。次に上記共振器R1yは上記共振器R2yに誘導結合する。上記共振器R2yは上記共振器R2xに電磁的に結合して、上記共振器R2xは上記共振器R3xに誘導結合する。そして、上記共振器R3xは上記共振器R3yに電磁的に結合して、上記共振器R3yは上記出力コネクタ42と容量結合する。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、図26(a)に示すように、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3はL字型に設けられる。そして、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0148】
図30において、第2の変形例とはとって代わり、入力コネクタ41と共振器R1xとを誘導結合させ、上記出力コネクタ42と共振器R3yとを誘導結合させると、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。
【0149】
図30において、第2の変形例とはとって代わり、入力コネクタ41と共振器R1xとを誘導結合させると、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0150】
図30において、第2の変形例とはとって代わり、上記出力コネクタ42と共振器R3yとを誘導結合させると、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の側面81sbに設けられる。
【0151】
図31は、図30とは異なる結合方法の組み合わせを用いて構成した高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。図31において、図30と異なる部分は、上記共振器R1yを上記共振器R2yに容量結合させていることと、上記共振器R2xを上記共振器R3xに容量結合させている点である。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3はL字型に設けられる。そして、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。
【0152】
図31において、入力コネクタ41と共振器R1xとを容量結合に代えて誘導結合させ、上記出力コネクタ42と共振器R3yとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0153】
また、図31において、入力コネクタ41と共振器R1xとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。
【0154】
図31において、上記出力コネクタ42と共振器R3yとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0155】
図32は、さらに異なる結合方法の組み合わせを用いて構成した高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。図32において、上記入力コネクタ41は、共振器R1yに容量結合し、上記共振器R1yは上記共振器R1xと電磁的に結合する。次に上記共振器R1xは上記共振器R2xに誘導結合する。上記共振器R2xは上記共振器R2yに電磁的に結合して、上記共振器R2yは上記共振器R3yに誘導結合する。そして、上記共振器R3yは上記共振器R3xに電磁的に結合して、上記共振器R3xは上記出力コネクタ42と容量結合する。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3はL字型に設けられる。そして、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0156】
図32において、入力コネクタ41と共振器R1yとを容量結合に代えて誘導結合させ、上記出力コネクタ42と共振器R3xとを容量結合に代えて誘導結合させると、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記ケース81sbの側面に設けられる。
【0157】
図32において、入力コネクタ41と共振器R1yとを容量結合に代えて誘導結合させると、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0158】
図32において、上記出力コネクタ42と共振器R3xとを容量結合に代えて誘導結合させると、上記入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。
【0159】
図33は、第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。図33において、図32と異なる部分は、上記共振器R1xを上記共振器R2xに容量結合させている点と、上記共振器R2yを上記共振器R3yに容量結合させている点である。以上のように入力コネクタ41と出力コネクタ42の間に上記各共振器を結合させたとき、上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3はL字型に設けられる。そして、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。
【0160】
図33において、入力コネクタ41と共振器R1yとを容量結合に代えて誘導結合させ、上記出力コネクタ42と共振器R3xとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0161】
図33において、入力コネクタ41と共振器R1yとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1に隣接する上記導体ケース81の端面81taに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3のx軸上の上記導体ケース81の側面81sbに設けられる。
【0162】
図33において、上記出力コネクタ42と共振器R3xとを容量結合に代えて誘導結合させると、入力コネクタ41は、上記TM2重モード誘電体共振器R1のy軸上の上記導体ケース81の側面81saに設けられ、上記出力コネクタ42は、上記TM2重モード誘電体共振器R3に隣接する端面81tbに設けられる。
【0163】
以上詳述したように、本発明に係る高周波帯域通過フィルタ装置は、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法とをともに容量結合させることにより、又は上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法とをともに誘導結合させることにより、上記3つのTM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3をL字型にして構成することができる。すなわち、各TM2重モード誘電体共振器をL字型にして構成する高周波帯域通過フィルタ装置において、隣接する各TM2重モード誘電体共振器のx軸又はy軸共振器は、誘導結合と容量結合を用いて隣接する結合方法を互いに同一にしている。
【0164】
また、本発明に係る高周波帯域通過フィルタ装置は、上記入力コネクタ41と上記TM2重モード誘電体共振器R1との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法のうちの一方の結合方法を容量結合として、他方の結合方法を誘導結合にすることにより、上記入力コネクタ41を上記導体ケース80の端面に設けることができる。同様に、上記出力コネクタ42と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法のうちの一方を容量結合として、他方を誘導結合にすることにより、上記出力コネクタ42を上記導体ケース80の端面に設けることができる。また、上記入力コネクタ41と上記TM2重モード誘電体共振器R1との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法とをともに容量結合又は誘導結合とすることにより、上記入力コネクタ41を上記導体ケース80の側面に設けることができる。同様に、上記出力コネクタ42と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法をともに容量結合又は誘導結合にすることにより、上記出力コネクタ42を上記導体ケース80の側面に設けることができる。
【0165】
以上詳述したように、本発明に係るTM2重モード誘電体共振器は、上記TM2重モード誘電体共振器R1と上記TM2重モード誘電体共振器R2との間の結合方法と、上記TM2重モード誘電体共振器R2と上記TM2重モード誘電体共振器R3との間の結合方法を、容量結合と誘導結合とを各種組み合わせて、上記高周波帯域通過フィルタ装置を構成することにより、導体ケース80,81の形状を直方体又はL字型等の各種形状で構成することができるとともに、上記形状において入力コネクタ41と出力コネクタ42を、端面に設けるようにもでき、側面に設けるようにもできる。
【0166】
<他の変形例>
以上の第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例においては、誘電体1,2,101,102を円柱形状又は端面が正方形の柱形状に形成したが、本発明はこれに限らず、端面の断面形状が楕円又は辺の数が偶数の正多角形である柱形状に形成してもよい。以上のように構成しても第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0167】
以上の第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例は、導体ケース8,80,108によって形成されるキャビティー8a,80a,80b,80c,108aを用いて構成したが、本発明はこれに限らず、上記誘電体1,1a,1b,1c,101の上端面に接する導体板と、上記誘電体2,2a,2b,2c,102の下端面に接する導体板とを用いて、上記各導体板の縁端部が上記誘電体1,2,1a,2a,1b,2b,1c,2c,101,102の外周から所定の距離だけ離れるように形成することにより構成してもよい。以上のように構成することにより、上記2つの導体板の間の自由空間は、電磁界エネルギーが減衰して電磁波が伝搬しない減衰領域として作用するので、第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0168】
以上の第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例においては、上記誘電体1,2の側面に上記切り欠きを形成することにより縮退を分離したが、本発明はこれに限らず、上記誘電体の側面に誘電率の異なる部分を設けても縮退を分離してもよいし、また上記切り欠きに代えて上記誘電体1,2の側面に凸部を設けてもよい。以上のように構成しても第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0169】
以上の第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例において、上記TM2重モード誘電体共振器の共振モードは、基本モードでありかつ2重に縮退したTM110モードを用いることが好ましいが、本発明はこれに限らず、TM210モードやTM310モード等の他の2重縮退モードを用いもてもよい。以上のように構成しても第3の実施例及び第2乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0170】
以上の第3の実施例と第2乃至第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置では、3つの上記TM2重モード誘電体共振器R1,R2,R3を用いて構成したが、本発明はこれに限らず、少なくとも1つの上記TM2重モード誘電体共振器を用いて構成してもよい。以上のように構成しても第3の実施例及び第2乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。この場合においても、入力コネクタ41とTM2重モード誘電体共振器の結合及び出力コネクタ42とTM2重モード誘電体共振器の結合とを、容量結合と誘導結合とを各種組み合わせて構成することにより、上記入力コネクタ41と上記出力コネクタ42を設ける側面を自由に選ぶことができる。
【0171】
以上の第1乃至第3の実施例と第1乃至第5の変形例のTM2重モード誘電体共振器及び高周波帯域通過フィルタ装置では、トーラス電極4,4a,4b,4c,104を、それぞれ平板電極3,3a,3b,3c,103に一体的に連結して形成したが、本発明はこれに限らず、トーラス電極4,4a,4b,4c,104が連結されていない平板電極3,3a,3b,3c,103を用いて構成してもよい。また、トーラス電極4,4a,4b,4c,104が連結された平板電極3,3a,3b,3c,103に代えて、図34(a)に示すように、外周部の縦断面を半円形状に形成した平板電極3dを、平板電極3dのうちの半円形状に形成された部分3daが、誘電体1,2の外周面から突出するように設けて構成してもよい。また、トーラス電極4,4a,4b,4c,104が連結された平板電極3,3a,3b,3c,103に代えて、図34(b)に示すように、外周部の縦断面を台形形状に形成した平板電極3eを、平板電極3eのうちの台形形状に形成された部分3eaが、誘電体1,2の外周面から突出するように設けて構成してもよい。以上のように構成しても、平板電極3dに形成された部分3da、又は平板電極3eに形成された部分3eaに電流を分散させることができるので、第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0172】
以上の第1乃至第3の実施例と第1乃至第5の変形例のTM2重モード誘電体共振器及び高周波帯域通過フィルタ装置では、縦断面が円形のトーラス電極4,4a,4b,4c,104を用いて構成したが、本発明はこれに限らず、図34(c)に示すように、縦断面が8角形状に形成された電極4dを用いて構成してもよいし、縦断面が8角形状以外の多角形に形成された電極を用いて構成してもよい。以上のように構成しても、当該電極4dの外周部に電流を分散させることができるので、第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0173】
以上の第1乃至第3の実施例と第1乃至第5の変形例のTM2重モード誘電体共振器及び高周波帯域通過フィルタ装置では、平板電極3,3a,3b,3c,103の直径を誘電体1,2の直径と同一になるように設定して、それぞれ平板電極3,3a,3b,3c,103に連結されたトーラス電極4,4a,4b,4c,104の内周が、誘電体1,2の外周面に接するように構成した。しかしながら、本発明はこれに限らず、図35(a)に示すように、平板電極3の直径とトーラス電極4の縦断面の直径の2倍とを加えたトーラス電極4の外周の直径が、誘電体1,2の直径と同一になるように設定して、トーラス電極4の外周が誘電体1,2の外周面と一致するように構成してもよい。また、図35(b)に示すように、トーラス電極4の縦断面の外側の半円部分だけが誘電体1,2の外周面から突出するように構成してもよい。また、図35(c)に示すように、平板電極3の直径を誘電体1,2の直径より大きく設定して、トーラス電極4の内周が誘電体1,2の外周面から離れるように構成してもよい。以上のように構成しても、第1乃至第3の実施例及び第1乃至第5の変形例と同様な動作をし同様な効果を有する。
【0174】
【発明の効果】
本発明に係る請求項1記載のTM2重モード誘電体共振器は、上記第1と第2の誘電体によって挟設された上記平板電極と、上記第1の誘電体の端面に形成された上記第1の導体板と、上記第2の誘電体の端面に形成された上記第2の導体板とを備えているので、比較的高い無負荷Qを有し、従来例に比較して小型でかつ薄型にできる。
【0175】
請求項2記載のTM2重モード誘電体共振器は、第1と第2の誘電体は円柱形状を有するので、他の形状を有する誘電体を用いた場合に比較して、容易に構成できる。
【0176】
請求項3記載のTM2重モード誘電体共振器は、上記平板電極の外周の全周に連結される上記トーラス電極をさらに備えているので、上記平板電極の縁端部で失われるエネルギーを減少させることができ、上記トーラス電極を備えない場合に比較して無負荷Qを高くすることができる。
【0177】
請求項4記載のTM2重モード誘電体共振器は、縮退分離手段を備えているので、2重に縮退したモードを互いに異なる共振周波数を有する2つのモードに分離することができる。
【0178】
請求項5記載のTM2重モード誘電体共振器は、上記第1と第2の誘電体の外周の一部に切り欠きを形成しているので、上記TM2重モード誘電体共振器における2重に縮退したモードを互いに異なる共振周波数を有する2つのモードに分離することができる。
【0179】
請求項6記載のTM2重モード誘電体共振器は、上記キャビティーを備えているので、キャビティーを備えない場合に比較して、無負荷Qを高くすることができるとともに、共振周波数の変動を少なくできる。
【0180】
本発明に係る請求項7記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、上記請求項1乃至6記載のTM2重モード誘電体共振器を備えているので、小型でかつ薄型にできる。
【0181】
請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、上記請求項1乃至6記載の少なくとも2つのTM2重モード誘電体共振器と上記結合手段を備えているので、小型でかつ薄型にできるとともに、阻止帯域における減衰量を比較的大きくできる。
【0182】
請求項9記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、誘導結合させる結合手段を備えているので、互いに隣接する上記各2つのTM2重モード誘電体共振器を容易に結合させることができる。
【0183】
請求項10記載の高周波帯域通過フィルタ装置は、容量結合させる上記結合手段を備えているので、互いに隣接する上記各2つのTM2重モード誘電体共振器を容易に結合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器の一部破断斜視図である。
【図2】図1のTM2重モード誘電体共振器のA−A’における断面図である。
【図3】図1のTM2重モード誘電体共振器の平板電極3の上面における電流分布を示す平面図である。
【図4】図1のTM2重モード誘電体共振器の図3に示すx軸に沿った縦断面における電界分布を示す断面図である。
【図5】図1のTM2重モード誘電体共振器の図3に示すy軸に沿った縦断面における磁界分布を示す断面図である。
【図6】図1のTM2重モード誘電体共振器におけるトーラス電極4の半径Rの値と無負荷Q及び共振周波数の関係を示したグラフである。
【図7】図1のTM2重モード誘電体共振器において、上記誘電体1,2の誘電率εが20,40,60のそれぞれの場合について、誘電体1,2の直径dと共振周波数fの関係を示したグラフである。
【図8】図1のTM2重モード誘電体共振器における上記誘電体1,2の厚さhと無負荷Q及び共振周波数fの関係を示したグラフである。
【図9】図1のTM2重モード誘電体共振器における上記誘電体1,2の比誘電率εと無負荷Q及び比誘電率εとTM2重モード誘電体共振器の体積の関係を示したグラフである。
【図10】図10は、本発明に係る第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器の横断面図である。
【図11】(a)は、図10のTM2重モード誘電体共振器の平板電極3の表面における奇モードの電流分布を示す平面図であり、(b)は、図10のTM2重モード誘電体共振器の平板電極3の表面における偶モードの電流分布を示す平面図である。
【図12】図10のTM2重モード誘電体共振器の等価回路を示す回路図である。
【図13】図10のTM2重モード誘電体共振器の負性容量の割合と結合係数を示すグラフである。
【図14】図1の第1の実施例のTM2重モード誘電体共振器の周波数0.5GHzから周波数2.5GHzにおける出力端伝送係数S21の測定値を示すグラフである。
【図15】本発明に係る第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の縦断面図である。
【図16】図15の高周波帯域通過フィルタ装置のC−C’における横断面図である。
【図17】図15の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。
【図18】図17の等価回路に基づいて計算した図15の高周波帯域通過フィルタ装置の出力端伝送係数S21と入力端反射係数S11のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図19】図15の高周波帯域通過フィルタ装置の出力端伝送係数S12と入力端反射係数S11の測定値を示すグラフである。
【図20】(a)は、本発明に係る第1の変形例のTM2重モード誘電体共振器の縦断面図であり、(b)は、(a)のTM2重モード誘電体共振器の横断面図である。
【図21】本発明に係る第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。
【図22】本発明に係る第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。
【図23】本発明に係る第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。
【図24】本発明に係る第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の等価回路を示す回路図である。
【図25】図10のB−B’線についての第2の実施例のTM2重モード誘電体共振器の縦断面図である。
【図26】(a)は、第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図であり、(b)は、第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図である。
【図27】(a)は、第4の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図であり、(b)は、第5の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の概略平面図である。
【図28】第3の実施例の高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。
【図29】図28に示した結合方法とは異なる結合方法を用いて構成した高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。
【図30】第2の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。
【図31】図30に示した結合方法とは異なる結合方法を用いて構成した高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。
【図32】図30,図31に示した結合方法とは異なる結合方法を用いて構成した高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。
【図33】第3の変形例の高周波帯域通過フィルタ装置の動作説明図である。
【図34】(a)は、平板電極3,3a,3b,3c,103とは異なる平板電極3dを用いて構成したTM2重モード誘電体共振器の部分縦断面図であり、(b)は、(a)とは異なる平板電極3eを用いて構成したTM2重モード誘電体共振器の部分縦断面図であり、(c)は、トーラス電極4に代えて縦断面が8角形の電極4dを用いて構成したTM2重モード誘電体共振器の部分縦断面図である。
【図35】(a)は、トーラス電極4の設ける位置を変えたときのTM2重モード誘電体共振器の部分縦断面図であり、(b)は、さらにトーラス電極4の設ける位置を変えたときのTM2重モード誘電体共振器の部分縦断面図であり、(c)は、またさらにトーラス電極4の設ける位置を変えたときのTM2重モード誘電体共振器の部分縦断面図である。
【符号の説明】
R1,R2,R3…TM2重モード誘電体共振器、
1,1a,1b,1c,2,2a,2b,2c,101,102…誘電体、
3,3a,3b,3c,3d,3e,103…平板電極、
4,4a,4b,4c,104…トーラス電極、
4d…電極、
6,6a,6b,6c,7,7a,7b,7c,106,107…端面電極、
8,80,81,108…導体ケース、
8a,80a,80b,80c,108a…キャビティー、
9a,9b…導体板、
11,11a,11b,11c,12,12a,12b,12c,13,13a,13b,13c,14,14a,14b,14c…切り欠き、
21,21a…結合ループインダクタ、
22…入力キャパシタ、
23,23a,24,24a…結合キャパシタ、
25…出力キャパシタ、
26a,26b,26c…結合調整ねじ、
31…入力ループインダクタ、
41…入力コネクタ、
42…出力コネクタ、
43…出力ループインダクタ、
51,52,53,54…周波数調整ねじ、
211,212,213,214,215,234…導体線。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a TM dual-mode dielectric resonator used in microwaves and a high-frequency band-pass filter device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, devices used for mobile communication have been required to be smaller and have higher performance with the development of systems such as digitization of communication systems and microcells. Microwave filters and antenna duplexers used in wireless base stations are also required to be further reduced in size, thickness, and loss.
[0003]
The present inventors have previously disclosed a TM dual-mode dielectric in which a cross-shaped dielectric integrally formed with the above-described dielectric is provided at the center of a square cylindrical dielectric whose outer surface is metallized. A body resonator has been proposed in Japanese Patent Application No. 62-150021. The conventional TM dual-mode dielectric filter configured using the above-described conventional TM dual-mode dielectric resonator is one of the technologies capable of withstanding the high power of the radio base station and realizing a small and low-loss property. The present inventors are already at the stage of practical use.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional TM dual-mode dielectric resonator, the dimensions of the resonator are uniquely determined according to the resonance frequency, and thus the unloaded Q is uniquely determined. There is a problem that it cannot be set higher than the determined no-load Q. Further, since the dimensions of the resonator are uniquely determined according to the resonance frequency, the thickness of the resonator cannot be set smaller than the thickness determined above, and it is difficult to reduce the thickness. There was a point.
[0005]
A first object of the present invention is to provide a TM dual-mode dielectric resonator that can be made smaller and thinner as compared with the conventional example and that can have a relatively high no-load Q.
[0006]
A second object of the present invention is to provide a high-frequency bandpass filter that can be made smaller and thinner than the conventional example, has relatively low loss in the passband, and has relatively large attenuation in the stopband. It is in.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The TM dual mode dielectric resonator according to claim 1 of the present invention comprises a first and a second dielectric having predetermined columnar shapes each having two end faces facing in parallel with each other;
Sandwiched between one end face of the first dielectric and one end face of the second dielectric;, Electromagnetically coupled to input or output terminalsA plate electrode,
The edge of the first conductor plate is separated from the outer periphery of the other surface of the first dielectric by a predetermined distance, and a part of the first conductor plate is formed on the other surface of the first dielectric. A first conductor plate formed so as to contact the entire surface of
The edge of the second conductor plate is separated from the outer periphery of the other surface of the second dielectric by a predetermined distance, and a part of the second conductor plate is placed on the other surface of the second dielectric. And a second conductor plate formed so as to be in contact with the entire surface of the substrate.
[0008]
A TM dual mode dielectric resonator according to a second aspect is characterized in that in the TM dual mode dielectric resonator according to the first aspect, the first and second dielectrics have a cylindrical shape.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a TM dual mode dielectric resonator according to the first or second aspect, further formed so as to be connected to the entire outer periphery of the flat plate electrode. An electrode for dispersing a current concentrated on the outer peripheral portion of the plate electrode when exciting the heavy mode dielectric resonator is provided.
[0010]
A TM dual mode dielectric resonator according to claim 4 is the TM dual mode dielectric resonator according to one of claims 1 to 3, further comprising a part of an outer periphery of the first and second dielectrics. Degenerate separation for separating a double degenerate mode in the TM dual mode dielectric resonator into two modes having different resonance frequencies from each other by making the permittivity of the above-described portion different from the permittivity of the other portion. It is characterized by further comprising means.
[0011]
A TM dual mode dielectric resonator according to a fifth aspect is the TM dual mode dielectric resonator according to the fourth aspect, wherein the degenerate separation means is formed on a part of the outer periphery of the first and second dielectrics. It is characterized by being a cutout.
[0012]
A TM dual-mode dielectric resonator according to claim 6 is the TM dual-mode dielectric resonator according to one of claims 1 to 5, further comprising the first conductor plate and the second conductor plate. And a cavity for confining the electromagnetic field of the TM dual mode dielectric resonator in the cavity.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a high-frequency band-pass filter device comprising: a TM dual-mode dielectric resonator according to the first to sixth aspects;
An input terminal for inputting a high-frequency signal to the TM dual-mode dielectric resonator,
An output terminal for outputting a high-frequency signal output from the TM dual-mode dielectric resonator., The input terminal and the output terminal are electromagnetically coupled to the plate electrodeIt is characterized by the following.
[0014]
The high-frequency band-pass filter device according to claim 8 includes at least two TM dual-mode dielectric resonators according to claim 1,
Electromagnetically coupled to the plate electrode,Coupling means for coupling each of the two TM dual-mode dielectric resonators adjacent to each other;
Electromagnetically coupled to the plate electrodeAn input terminal for inputting a high-frequency signal to the TM dual-mode dielectric resonator,
Electromagnetically coupled to the plate electrodeAn output terminal for outputting a high-frequency signal output from the TM dual-mode dielectric resonator.
[0015]
The high frequency band pass filter device according to the ninth aspect is the high frequency band pass filter device according to the eighth aspect, wherein at least one of the coupling means includes an inductive coupling.Therefore, it is connected to the above-mentioned plate electrode.It is characterized by the following.
The high frequency band pass filter device according to claim 10 is the high frequency band pass filter device according to claim 8, wherein at least one of the coupling means is capacitively coupled.Therefore, it is connected to the above-mentioned plate electrode.It is characterized by the following.
[0016]
[Action]
In the TM dual mode dielectric resonator according to claim 1 of the present invention, the plate electrode is sandwiched between one end face of the first dielectric and one end face of the second dielectric, and The other end face of each of the first and second dielectrics is in contact with the entire surface of the other end face and the edge of each of the first and second conductor plates from the outer periphery of the other end face. Are provided with a first conductor plate and a second conductor plate such that are separated by a predetermined distance. As a result, an attenuation region where electromagnetic field energy is attenuated and electromagnetic waves are not propagated is formed outside the side surfaces of the first and second dielectrics, so that the electromagnetic field of a high-frequency signal having a predetermined frequency is For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the TM dual-mode dielectric resonator resonates in the first and second dielectrics and in the vicinity thereof.
[0017]
A TM dual mode dielectric resonator according to a second aspect is the TM dual mode dielectric resonator according to the first aspect, wherein the first and second dielectrics have a cylindrical shape.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a TM dual mode dielectric resonator according to the first or second aspect, further comprising a torus electrode connected to the entire outer periphery of the flat plate electrode. As a result, the current concentrated at the edge of the flat electrode is distributed and distributed around the periphery of the cross section of the torus electrode, reducing the energy lost at the edge of the flat electrode, The unloaded Q of the TM dual mode dielectric resonator is improved.
[0019]
A TM dual mode dielectric resonator according to a fourth aspect is the TM dual mode dielectric resonator according to any one of the first to third aspects, further comprising degenerate separation means. As a result, the double degenerated mode in the TM dual mode dielectric resonator is separated into two modes having different resonance frequencies.
[0020]
A TM dual mode dielectric resonator according to a fifth aspect is the TM dual mode dielectric resonator according to the fourth aspect, wherein a notch is formed in a part of the outer periphery of the first and second dielectrics. . Thereby, the dielectric constant of a part of the outer periphery of the first and second dielectrics is made different from the dielectric constant of the part other than the part, so that the double degenerate modes in the TM dual mode dielectric resonator are mutually Separation into two modes having different resonance frequencies.
[0021]
A TM dual-mode dielectric resonator according to claim 6 is the TM dual-mode dielectric resonator according to one of claims 1 to 5, further comprising the first conductor plate and the second conductor plate. And a cavity comprising: As a result, the electromagnetic field of the TM dual mode dielectric resonator is confined in the cavity, the unloaded Q of the TM dual mode dielectric resonator can be improved, and the fluctuation of the resonance frequency can be reduced.
[0022]
A high-frequency band-pass filter device according to a seventh aspect of the present invention includes the TM dual-mode dielectric resonator according to the first to sixth aspects, the input terminal, and the output terminal. Accordingly, the high-frequency signal having a predetermined frequency input from the input terminal passes through the TM dual-mode dielectric resonator and is output from the output terminal.
[0023]
A high-frequency band-pass filter device according to claim 8 includes at least two TM dual-mode dielectric resonators according to claim 1, the coupling unit, the input terminal, and the output terminal, and the coupling unit includes: , Two adjacent TM dual-mode dielectric resonators are coupled to each other. Accordingly, the high-frequency signal having a predetermined frequency input from the input terminal passes through each of the TM dual-mode dielectric resonators and is output from the output terminal.
[0024]
10. The high-frequency band-pass filter device according to claim 9, wherein said coupling means inductively couples two adjacent TM dual-mode dielectric resonators to each other.
11. The high-frequency band-pass filter device according to claim 10, wherein said coupling means capacitively couples two adjacent TM dual-mode dielectric resonators to each other.
[0025]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
[0026]
<First embodiment>
FIG. 1 is a partially broken perspective view of a TM dual mode dielectric resonator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the TM dual mode dielectric resonator of FIG. 1 taken along the line A-A 'of FIG.
[0027]
The TM dual mode dielectric resonator of the first embodiment includes a dielectric 1, a dielectric 2, a plate electrode 3, a torus electrode 4, and a case 8, and the dielectric 1 and the dielectric 2 The flat electrode 3 is interposed therebetween, and the torus electrode 4 is connected to and integrated with the entire circumference of the flat electrode 3.
[0028]
In the TM dual mode dielectric resonator according to the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a circular end face electrode 6 is first formed on the upper end face, and the diameter d and the axial length h are determined. And a cylindrical dielectric 2 having a circular end face electrode 7 formed on the lower end surface and having the same diameter d and axial length h as the dielectric 1. A circular plate electrode 3 having a diameter t and the same diameter d as the dielectrics 1 and 2 is coaxially sandwiched therebetween. Here, the plate electrode 3 is formed so that the upper surface thereof is in contact with the lower end surface of the dielectric 1 and the lower surface of the plate electrode 3 is in contact with the upper end surface of the dielectric 2. It is sandwiched between. A torus electrode 4 having a circular cross section having a diameter 2R larger than the thickness t of the flat plate electrode 3 is integrally formed and connected to the entire circumference of the flat plate electrode 3. You. Here, the torus electrode 4 is formed so that the inner periphery (inner surface) of the torus electrode 4 is in contact with the outer periphery of the flat plate electrode 3. Touch Further, the conductor case 8 which includes a conductor plate 9a and a conductor plate 9b opposed to each other and forms a columnar cavity 8a having a predetermined inner diameter D and a predetermined length K in the axial direction, The lower surface of the conductor plate 9a is in contact with the end surface electrode 6 formed on the dielectric 1 so as to be electrically conductive, and the upper surface of the conductor plate 9b is in contact with the end surface electrode 7 formed on the dielectric 2 It is provided so as to be electrically conductive. Here, the cavity 8a and the dielectrics 1 and 2 are provided so as to be coaxial, and the distance between the outer peripheral surface of the cavity 8a and the outer peripheral surfaces of the dielectrics 1 and 2 is a predetermined constant value. Is set to be The TM dual mode dielectric resonator according to the first embodiment is configured as described above.
[0029]
In the TM dual mode dielectric resonator configured as described above, the cavity 8a functions as an attenuation region in which electromagnetic field energy is attenuated and electromagnetic waves do not propagate, and the electromagnetic field of a high frequency signal having a predetermined frequency is It is distributed inside and near the dielectrics 1 and 2. Thus, when the TM dual-mode dielectric resonator is excited with a high-frequency signal, the TM dual-mode dielectric resonator resonates in various TM modes each having a unique resonance frequency. At this time, the side surfaces of the dielectrics 1 and 2 operate as magnetic walls that approximately satisfy the open condition.
[0030]
Next, the resonance mode of the TM dual mode dielectric resonator configured as described above will be described. The electromagnetic field distribution of the TM dual-mode dielectric resonator is basically the same as the electromagnetic field distribution of the balanced disk resonator. In the TM dual mode dielectric resonator, electromagnetic energy concentrates inside the dielectrics 1 and 2 because it is a free space having a dielectric constant lower than the dielectric constant. Here, the above-mentioned balanced disk resonator is formed by coaxially sandwiching a circular electrode having a diameter smaller than that of the dielectric substrate by two circular dielectric substrates having the same diameter and the same thickness. It is a disc resonator formed by forming a ground conductor on each surface of each dielectric substrate opposite to the surface in contact with the electrode.
[0031]
In the following description with reference to the drawings, the description will be made using orthogonal coordinates where the center point O on the axis of the plate electrode 3 is set as the origin and the z-axis in the axial direction of the plate electrode 3 as necessary. In this specification, a resonator having an electromagnetic field symmetric about the x-axis is called an x-axis resonator, and its eigenmode is called an x-mode. A resonator having a symmetric electromagnetic field distribution about the y-axis is called a y-axis resonator, and its eigenmode is called a y-mode. FIG. 3 shows that the TM dual mode dielectric resonator is a TM dual mode dielectric resonator.110FIG. 9 is a plan view showing a current distribution of the x-axis resonator on the upper surface of the plate electrode 3 when resonating in a mode. As shown in FIG. 3, on the upper surface of the flat electrode 3, the current I is such that the outer circumference of the flat electrode 3 intersects the x-axis from an edge 31 which is one point where the outer circumference of the flat electrode 3 intersects the x-axis. It flows toward edge 32, which is the other point. Further, currents other than the current flowing through the center point O flow curving outward.
[0032]
FIG. 4 shows that the TM dual-mode dielectric resonator has the TM110FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electric field distribution of the x-axis resonator in a vertical cross section along the x-axis of the TM dual mode dielectric resonator when resonating in a mode. As shown in FIG. 4, in the cross section, in the region of the dielectric 1 where x is negative, an electric field E is distributed in the z-axis direction from the upper surface of the plate electrode 3 to the end surface electrode 6, and x is a negative dielectric. In the region of the body 2, an electric field E is distributed in the z-axis direction from the lower surface of the plate electrode 3 to the end surface electrode 7. In the region of the dielectric 1 where x is positive, an electric field E is distributed in the z-axis direction from the end face electrode 6 toward the upper surface of the flat plate electrode 3, and in the region of the dielectric 2 where x is positive, the end face electrode The electric field E is distributed in the z-axis direction from 7 to the lower surface of the plate electrode 3. Here, the length of the arrow indicating the electric field E in FIG. 4 represents the intensity of the electric field E, and the intensity of the electric field E becomes stronger as the electric field E is closer to the outer periphery of the dielectrics 1 and 2.
[0033]
FIG. 5 shows that the TM dual-mode dielectric resonator is TM110It is sectional drawing which shows the magnetic field distribution of the said x-axis resonator in the longitudinal cross section along the y-axis of the TM dual mode dielectric resonator when it resonates in a mode. As shown in FIG. 5, the magnetic field H causes the torus electrode 4 to move from negative to positive in the dielectric 1 in the dielectric 1 and from positive to negative in the dielectric 2 in the dielectric 2. It is distributed so as to surround the connected plate electrodes 3. Here, the magnetic field H is distributed so as to be substantially parallel to the plate electrode 3.
[0034]
The y-axis resonator also has a similar electromagnetic field distribution, and the x mode and the y mode have the same resonance frequency and are degenerate.
[0035]
As shown in FIG. 5, the x-mode magnetic field makes a round around the x-axis, and the magnetic field intensity increases particularly at the edge of the plate electrode 3 on the y-axis. That is, since an edge effect occurs in which the current I is concentrated at the edge, the conductor loss increases at the edge. Similarly, the y-mode magnetic field makes a round around the y-axis, and the magnetic field intensity increases particularly at the edge of the plate electrode 3 on the x-axis. That is, since an edge effect occurs in which the current I is concentrated at the edge, the conductor loss increases at the edge. Therefore, in the TM dual mode resonator of the first embodiment, TM110In order to reduce the loss due to the mode edge effect, a torus electrode 4 is provided on the outer periphery of the flat electrode 3, and current is dispersed on the outer periphery of the longitudinal section of the torus electrode 4 to reduce current concentration. Thereby, the conductor loss generated at the edge of the plate electrode 3 is reduced.
[0036]
FIG. 6 shows the radius R of the torus electrode 4, the no-load Q and the resonance frequency f of the TM dual mode dielectric resonator.05 is a graph showing the result of calculation using the two-dimensional finite element method for the relationship of.
Here, in the above calculation, each parameter was set as follows.
(1) dielectric constant ε of dielectrics 1 and 2r= 40,
(2) the diameter d of the dielectrics 1 and 2 is 30 mm;
(3) The thickness h of the dielectrics 1 and 2 is 10 mm,
(4) The inner diameter D of the cavity 8a is 50 mm,
(5) The axial length K of the cavity 8a is K = 20 mm.
[0037]
As is clear from FIG. 6, as the radius R of the torus electrode 4 increases, the conductor loss at the edge of the plate electrode 3 decreases, and the no-load Q increases. However, when the radius R is larger than a certain value, the distance between the torus electrode 4 and the case 8 is reduced, and the conductor loss due to the case 8 is increased. Accordingly, it can be seen from FIG. 6 that there is an optimum radius R at which the no-load Q is maximum.
[0038]
FIG. 7 shows the TM dual mode dielectric resonator.110Mode resonance frequency f0And the relative dielectric constant εrAre graphs showing the cases of 20, 40, and 60, respectively. The resonance frequency f of FIG.0And the diameter d of the dielectrics 1 and 2 were calculated using a two-dimensional finite element method.
Here, in the above calculation, each parameter was set as follows.
(1) The thickness h of the dielectrics 1 and 2 is 10 mm,
(2) The ratio d / D = 1.2 between the diameter d of the dielectrics 1 and 2 and the inner diameter D of the cavity 8a,
(3) The ratio R / D of the radius R of the torus electrode 4 to the inner diameter D of the cavity 8a is 0.03.
From the above results, the basic mode TM110Mode resonance frequency f0Is almost inversely proportional to the diameter d of the dielectrics 1 and 2, and the relative permittivity εrIt can be seen that it is almost inversely proportional to the square root of.
[0039]
FIG. 8 shows the thickness h, the unloaded Q, and the resonance frequency f of the dielectrics 1 and 2 of the TM dual mode dielectric resonator.03 is a graph showing the relationship of FIG.
Here, in the above calculation, each parameter was set as follows.
(1) dielectric constant ε of dielectrics 1 and 2r= 40,
(2) the diameter d of the dielectrics 1 and 2 is 30 mm;
(3) The inner diameter D of the cavity 8a is 50 mm,
(4) The axial length K of the cavity 8a is K = 20 mm.
As is clear from FIG. 8, the no-load Q increases as the thickness h of the dielectrics 1 and 2 increases. On the other hand, the resonance frequency f0Does not substantially depend on the thickness h of the dielectrics 1 and 2.
[0040]
FIG. 9 shows the relative permittivity ε of the dielectrics 1 and 2 of the TM dual mode dielectric resonator.r6 is a graph showing the relationship between the load Q, the no-load Q, and the volume of the cavity 8a of the dual mode dielectric resonator.
Here, in the above calculation, each parameter was set as follows.
(1) The thickness h of the dielectrics 1 and 2 is 10 mm,
(2) The ratio d / D = 1.2 between the diameter d of the dielectrics 1 and 2 and the inner diameter D of the cavity 8a,
(3) The axial length K of the cavity 8a is K = 20 mm,
(4) Resonance frequency f of TM dual mode dielectric resonator0= 1000 MHz.
As is clear from FIG. 9, the relative permittivity εrBecomes larger, but the no-load Q hardly changes. That is, the no-load Q of the TM dual mode dielectric resonator is determined substantially by the thickness h of the dielectrics 1 and 2, and the dielectric constant εrIt does not depend.
[0041]
Next, the results of trial production and evaluation of the TM dual mode dielectric resonator of the first embodiment will be described.
[0042]
The parameters of the prototype TM dual mode dielectric resonator were set as shown in Table 1 below. Unloaded Q of the prototype TM dual mode dielectric resonator0The measurement result of0= 3100. On the other hand, the result calculated by the two-dimensional finite element method shows that the conductivity is σ = 4.97 × 107The dielectric loss tangent of dielectrics 1 and 2 at S / m is tan δ = 2.2 × 10 at 1 GHz.-5, The no-load Q of the resonator is Q0= 3300. The measurement result was about 94% of the calculated value.
[0043]
Table 2 and FIG. 14 show the measured spurious mode resonance frequency and spurious characteristics, respectively. Table 2 also shows the calculation results of the resonance frequency of each mode by the two-dimensional finite element method. As shown in FIG. 14, the basic mode TM110Following the mode, the higher order mode, TM210, TM010, TM310The mode exists as a spurious mode. Basic mode TM110TM adjacent to mode resonance frequency210The resonance frequency of the mode is TM110Mode resonance frequency f0From the above TM110Even if a bandpass filter is configured using the mode, the spurious resonance hardly affects the desired characteristics of the bandpass filter.
[0044]
[Table 1]
Figure 0003569995
[0045]
Here, the dielectrics 1 and 2 are made of dielectric ceramics (Zr, Sn) TiO.4The plate electrodes 3 and the end electrodes 6 and 7 were formed by baking silver paste on the upper and lower surfaces of the dielectrics 1 and 2, respectively.
[0046]
[Table 2]
Figure 0003569995
[0047]
According to the TM dual mode dielectric resonator of the first embodiment described in detail above, when the unloaded Q of the TM dual mode dielectric resonator is set to a value between 3000 and 3500, the TM dual mode dielectric resonator The thickness of the dielectric resonator can be set to 23.5 mm, and the thickness of the dielectric resonator is set to a value between 7000 and 8000. Can be made thinner.
[0048]
According to the TM dual mode dielectric resonator of the first embodiment, the resonance frequency f0Can be set to a desired no-load Q by setting the thickness h of the dielectrics 1 and 2 to a predetermined value without substantially changing.
[0049]
According to the TM dual-mode dielectric resonator of the first embodiment, the dielectrics 1 and 2 have a relative dielectric constant εrBy using a relatively large material having a relative dielectric constant of εrCan be reduced in the diameter direction without substantially deteriorating the no-load Q as compared with the case where a material using a relatively small material is used.
[0050]
<Second embodiment>
FIG. 10 is a transverse sectional view of the TM dual mode dielectric resonator of the second embodiment, and FIG. 25 is a longitudinal sectional view taken along line B-B 'in FIG. The TM dual-mode dielectric resonator according to the second embodiment differs from the TM dual-mode dielectric resonator according to the first embodiment in that notches 11, 12, 13, and 14 are provided on the outer circumferences of the dielectrics 1 and 2. It is characterized by having been provided.
[0051]
In the TM dual mode dielectric resonator according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, opposing positions of the outer circumference of the dielectric 2 which are separated from the x axis by 45 degrees with respect to the axis of the dielectric 2 as a center. A notch 13 and a notch 14 are respectively formed by removing the dielectric in a semicircular groove shape from the upper end surface to the lower end surface of the dielectric 2. Further, as shown in FIG. 25, notches formed by removing the dielectric in a semicircular groove shape from the upper end surface to the lower end surface of the dielectric 1 at positions facing each other on the outer periphery of the dielectric 1. The notch 11 and the notch 12 are provided so as to be coaxial with the notches 13 and 14, respectively. Thus, the TM dual mode dielectric resonator of the second embodiment is configured to be asymmetric with respect to the x axis and the y axis.
[0052]
In the TM dual mode dielectric resonator according to the second embodiment configured as described above, the x-axis resonator and the y-axis resonator described in detail in the description of the first embodiment are provided on the dielectric 1. The cutouts 11 and 12 and the cutouts 13 and 14 provided in the dielectric 2 are coupled to each other to generate two independent modes having different resonance frequencies, an even mode and an odd mode. That is, the notches 11, 12, 13, and 14 separate the double degeneracy of the x mode and the y mode and generate two independent modes having different resonance frequencies, even mode and odd mode. It constitutes a degenerate separation means.
[0053]
FIG. 11A shows a current distribution on the upper surface of the plate electrode 3 in the odd mode. The electric current on the upper surface of the plate electrode 3 in the odd mode is changed from the edge 34 on the outer periphery of the plate electrode 3 facing the notch 12 to the edge on the outer periphery of the plate electrode 3 facing the notch 11. It is distributed in the direction toward the end 33. FIG. 11B shows a current distribution on the upper surface of the plate electrode 3 in the even mode. The current on the upper surface of the plate electrode 3 in the even mode is generated by the two opposite edges on the outer periphery separated from the edges 33 and 34 by 90 degrees about the center of the plate electrode 3 from each other. One of them is distributed in the direction from the edge 35 to the other edge 36.
[0054]
FIG. 12 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the TM dual mode dielectric resonator of the second embodiment. The equivalent circuit of FIG. 12 includes a rotationally symmetric ring distributed constant line formed by connecting distributed constant lines LN1 to LN8 in series in a ring shape. Here, each of the distributed constant lines LN1 to LN8 is set to have a length of 4 wavelength at the resonance frequency. Therefore, the ring distributed constant line has an electric length of 2π. A connection point between the distributed constant line LN1 and the distributed constant line LN2 is grounded via an internal coupling capacitor C3, and a connection point between the distributed constant line LN5 and the distributed constant line LN6 is grounded via an internal coupling capacitor C4. Be composed. Here, the internal coupling capacitors C3 and C4 are capacitors for coupling the x-axis resonator and the y-axis resonator, and correspond to the degenerate separation means.
[0055]
In the equivalent circuit of FIG. 12, input / output terminals T1 and T3 located on the x-axis respectively correspond to excitation points of the x-axis resonator, are input / output terminals of the x-axis resonator, respectively, and are located on the y-axis. Input / output terminals T2 and T4 correspond to the excitation point of the y-axis resonator, respectively, and are input / output terminals of the y-axis resonator, respectively. That is, the x-axis resonator is formed by connecting distributed constant lines LN1 to LN4 in series and connecting a distributed constant line having an electric length of π and distributed constant lines LN4 to LN8 in series and having an electric length of π. As a half-wave resonator connected in parallel with a distributed constant line. The y-axis resonator is formed by connecting distributed constant lines LN3, LN4, LN5 and LN6 in series, and connecting a distributed constant line having an electrical length of π and distributed constant lines LN7, LN8, LN1 and LN2 in series. And a half-wavelength resonator in which a distributed constant line having an electrical length of π is connected in parallel.
[0056]
Here, the capacitances of the internal coupling capacitors C3 and C4 in the equivalent circuit of FIG. 12 have negative capacitances equal to each other, and -ΔC Given by Where ω in Equation 10Is the resonance frequency f of the dual mode dielectric resonator.0Which is given by Equation 2. The electrical length θ of each of the distributed constant lines LN1 to LN8 is given by the following equation (3). Further, k in Equations (1) and (3) is a coupling coefficient given when designing a high-frequency bandpass filter having a predetermined passband characteristic and a given stopband characteristic, and is given by the following Equation (4). F in Equations 2 and 4oddAnd fevenAre the resonance frequencies of the odd mode and the even mode, respectively.
[0057]
(Equation 1)
ΔC = (2Ya/ Ω0) · Tan {πk / (2-k)}
(Equation 2)
ω0= 2πf0= Π (feven+ Fodd)
(Equation 3)
θ = (π / 4) · (1 + k / 2)
(Equation 4)
k = 2 (feven−fodd) / (Feven+ Fodd) = 1.418 (2ΔC / C0)
[0058]
Where C in Equation 40Is the capacitance of the dielectric 1 sandwiched between the end face electrode 6 and the plate electrode 3 in the TM dual mode dielectric resonator. Further, since the dielectric 2 is formed in the same shape as the dielectric 1, the capacitance of the dielectric 2 sandwiched between the end face electrode 7 and the flat plate electrode 3 also becomes C.0It is. Given that the TM dual mode dielectric resonator has the dielectrics 1 and 2, it is given by the following equation (5). Ε in Equation 50Is the dielectric constant in a vacuum, a is the radius of the dielectrics 1 and 2, and a = d / 2.
[0059]
(Equation 5)
C0= (2 ε0εr・ Πa2) / H
[0060]
The relationship between ΔC and k given by Equation 4 is shown by a solid line in the graph of FIG. In addition, the graph of FIG. 13 shows a result calculated by a two-dimensional finite element method using an ideal open model together with a measurement result. As is clear from FIG. 13, the relationship between ΔC and k given by Expression 4, the result calculated by the two-dimensional finite element method, and the measurement result are in good agreement. Here, in the TM dual mode dielectric resonator used for the above measurement, as described above, the low dielectric constant region on the outer periphery of the dielectrics 1 and 2 is formed by cutting a part of the dielectric to reduce the low dielectric constant bottom region. Formed.
[0061]
The electrical length θ given by Equation 3 is obtained by calculating the average value of the resonance frequencies of the even mode and the odd mode after coupling to the resonance frequency f before coupling.0Is included in the correction coefficient (π / 4) × (k / 2). Also, the characteristic admittance Y of the lineaIs given by the following equation 6 using a susceptance slope b obtained by differentiating the susceptance of the TM dual mode dielectric resonator with respect to frequency.
[0062]
(Equation 6)
Ya= B / π
[0063]
Here, the susceptance slope b of the TM dual-mode dielectric resonator is a perturbation using an analytical solution that satisfies the ideal open condition since the concentration of electric energy in the dielectrics 1 and 2 is as high as about 96%. By calculation, it is approximately given by the following equation 7. In addition, the perturbation calculation, the literature "Shuh-Han Chao," Measurements of microwave conductivity and dielectric constant by the cavity perturbation method and their errors ", IEEE Transaction on Microwave Theory Technology, vol.MTT-33, No.6, pp 519-526, 1985 ". Where J0(•) is a 0th-order Bessel function of the first kind,1(•) is a first-order Bessel function of the first kind. Also, kcIs an eigenvalue determined from the boundary condition in the radial direction.
[0064]
(Equation 7)
Figure 0003569995
[0065]
Next, the unloaded Q of the TM dual mode dielectric resonator is described.0Is obtained by associating the unloaded Q of the TM dual-mode dielectric resonator with the transmission Q of the distributed constant lines LN1 to LN8, and using the attenuation constant α and the phase constant β of the distributed constant lines LN1 to LN8. Given by Equation 8.
[0066]
(Equation 8)
Q0= Β / (2α)
[0067]
In the TM dual-mode dielectric resonator of the second embodiment configured as described above, since the notches 11, 12, 13, and 14 are formed on the side surfaces of the dielectrics 1 and 2, the x-axis resonance is performed. The device and the y-axis resonator can be coupled to generate two independent modes, an even mode and an odd mode.
[0068]
<Third embodiment>
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a high-frequency bandpass filter device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 16 is a cross-sectional view of the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment, taken along line C-C 'in FIG.
[0069]
The high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment includes three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 configured similarly to the TM dual-mode dielectric resonator according to the second embodiment. A coupling loop inductor 21 for inductively coupling the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2, and the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the TM double-mode dielectric resonator R3 And coupling capacitors 23 and 24 for capacitive coupling.
[0070]
Hereinafter, the configuration of the high-frequency bandpass filter device according to the third embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the high-frequency band-pass filter device of the third embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, the TM dual-mode dielectric resonator R1 includes a cylindrical dielectric 1a, a cylindrical dielectric 2a, It has a plate electrode 3a, a torus electrode 4a, and a cavity 80a formed in the conductor case 80, and is configured similarly to the TM dual mode dielectric resonator of the second embodiment. Here, the dielectric 1a includes an end face electrode 6a formed on an upper end face, and cutouts 11a and 12a formed at positions facing each other on the outer periphery, and the dielectric 2a is formed on a lower end face. An end face electrode 7a and cutouts 13a and 14a formed at opposing positions on the outer periphery are provided. In FIG. 16, reference numerals of the notches 13a and 14a are shown in parentheses above or below the reference numerals of the notches 11a and 12a, respectively.
[0071]
Similarly, the TM dual mode dielectric resonator R2 includes a dielectric 1b, a dielectric 2b, a plate electrode 3b, a torus electrode 4b, and a cavity 80b formed in the conductor case 80. Similarly, the TM dual-mode dielectric resonator R3 includes a dielectric 1c, a dielectric 2c, a plate electrode 3c, a torus electrode 4c, and a cavity 80c formed in the conductor case 80. Is done. The dielectric 1b includes an end face electrode 6b formed on the upper end face, and cutouts 11b and 12b formed at positions facing each other on the outer periphery, and the dielectric 2b is formed on the end face formed on the lower end face. It has an electrode 7b and notches 13b and 14b formed at opposing positions on the outer periphery. In FIG. 16, the symbols of the notches 13b and 14b are shown in parentheses above or below the symbols of the notches 11b and 12b, respectively. The dielectric 1c includes an end face electrode 6c formed on an upper end face, and cutouts 11c and 12c formed at positions facing each other on the outer periphery. The dielectric 2c includes an end face electrode 7c formed on a lower end face. And notches 13c and 14c formed at positions facing each other on the outer periphery. In FIG. 16, the symbols of the notches 13c and 14c are shown in parentheses above or below the symbols of the notches 11c and 12c, respectively. Here, the cavities 80a, 80b, 80c are formed in the conductor case 80 side by side at a predetermined interval. Therefore, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are provided side by side at a predetermined interval between both end surfaces of the conductor case 80.
[0072]
An input connector 41 for connecting the high-frequency band-pass filter device to an external circuit is provided at the center of one end face of the conductor case 80 in the longitudinal direction. A center conductor of the input connector 41 is electrically insulated from the end face and penetrates the end face to be connected to one electrode of the input capacitor 22. The other electrode of the input capacitor 22 is connected to the outer periphery (outer surface) on the x-axis of the torus electrode 4a, which is 45 degrees away from the notch 11a. As described above, the input connector 41 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 via the input capacitor 22. Here, the input capacitor 22 is formed by forming electrodes on both end surfaces of a cylindrical ceramic dielectric.
[0073]
The coupling loop inductor 21 includes five conductor wires 211, 212, 213, 214, and 215, and is connected in series so that the conductor wires 211, 212, 213, and 214 form a substantially rectangular loop. Both ends of the conductor wire 215 are connected to substantially the center points of the conductor wires 212 and 214, respectively. The coupling loop inductor 21 is positioned substantially on the same plane as the plate electrodes 3a and 3b, and the conductor wires 211, 213, and 215 are formed of the cavities 80a and 215. The conductor case 80 is provided so as to penetrate the center of the conductor wall of the conductor case 80 separating the conductor wall 80b in the longitudinal direction. Here, the conductor wires 211 and 213 penetrate the conductor wall while being electrically insulated from the conductor wall by through holes (not shown) provided to penetrate the conductor wall in the longitudinal direction of the conductor case 80. I do. Further, the conductor wire 215 penetrates the conductor wall so as to be electrically connected to the wall, whereby the conductor wire 215 is grounded at a central portion thereof. With the above configuration, a part of the magnetic field of the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 crosses the inside of the loop of the coupling loop inductor 21 around the conductor wire 212, and the TM2 Part of the magnetic field of the y-axis resonator of the heavy-mode dielectric resonator R2 crosses the inside of the loop of the coupling loop inductor 21 around the conductor line 214. As a result, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 are inductively coupled via the coupling loop inductor 21.
[0074]
Further, a coupling capacitor 23 is connected to the outer peripheral surface of the torus electrode 4b on the x-axis located on the opposite side of the coupling loop inductor 21. Here, the coupling capacitor 23 is formed by forming electrodes on both end surfaces of a cylindrical dielectric, and the electrode formed on one end surface is connected to the torus electrode 4b. A coupling capacitor 24 is connected to the outer peripheral surface of the torus electrode 4c on the x-axis facing the coupling capacitor 23. Here, similarly to the coupling capacitor 23, the coupling capacitor 24 is formed by forming electrodes on both end surfaces of a cylindrical dielectric, and the electrodes formed on one end surface are connected to the torus electrode 4c. . Further, an electrode formed on the other end face of the coupling capacitor 23 and an electrode formed on the other end face of the coupling capacitor 24 are connected to each other by a conductor line 234. The conductor wire 234 is electrically insulated from a conductor wall separating the cavity 80b and the cavity 80c through a through hole (not shown) provided in the conductor wall, and connects the conductor wall with the conductor wall. Penetrate. The x-axis resonators of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the x-axis resonators of the TM dual-mode dielectric resonator R3 are formed by the coupling capacitors 23 and 24 and the conductor line 234 configured as described above. And is capacitively coupled.
[0075]
An output connector 42 having a center conductor and a ground conductor is provided on one side surface in the width direction of the conductor case 80 such that the center conductor coincides with the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3. . The center conductor of the output connector 42 is electrically insulated and penetrates the side surface of the conductor case 80 to be connected to one electrode of the output capacitor 25. The other electrode of the output capacitor 25 is connected to the outer periphery of the torus electrode 4c on the y-axis facing the output connector 42. As described above, the output connector 42 is capacitively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 via the output capacitor 25.
[0076]
Amount of coupling between the x-axis resonator and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 separated from the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1 by 45 degrees and close to the notch 13a. A coupling adjusting screw 26 a for adjusting the distance is provided on the lower bottom surface of the conductor case 80. The coupling adjustment screw 26a is provided so as to be parallel to the direction in which the notch 13a is formed, and when the protrusion length of the coupling adjustment screw 26a in the cavity 81a changes, x of the TM dual mode dielectric resonator R1 is changed. Since the coupling amount between the axis resonator and the y-axis resonator changes, the coupling amount can be adjusted by changing the protrusion length of the coupling adjusting screw 26a. Similarly, the x-axis resonator and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 are separated from the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R2 by 45 degrees and close to the notch 14b. A coupling adjusting screw 26b for adjusting the amount of coupling with the notch 14b is provided on the lower bottom surface so as to be parallel to the direction in which the notch 14b is formed. A coupling adjustment screw 26c for adjusting the coupling amount between the x-axis resonator and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is provided in the notch 14c. It is provided on the lower bottom surface so as to be parallel to the forming direction.
[0077]
A frequency adjusting screw 51 for adjusting the resonance frequency of each of the x-axis resonators of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 is provided on the other side surface in the width direction of the conductor case 80, respectively. 52 and 53 are provided such that the axes of the respective screws coincide with the respective y-axes of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2 and R3. When the protrusion length of the frequency adjusting screws 51, 52, 53 in the cavities 81a, 81b, 81c changes, the resonance frequency of each x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonators R1, R2, R3 changes. The resonance frequency of each x-axis resonator can be adjusted by changing the protrusion length of the frequency adjustment screws 51, 52, 53. Further, on the other end face of the conductor case 80, a frequency adjusting screw 54 for adjusting the resonance frequency of the y-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3 is provided. It is provided so as to coincide with the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3. If the protrusion length of the frequency adjustment screw 54 in the cavity 81c changes, the resonance frequency of the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 changes, so that by changing the protrusion length of the frequency adjustment screw 54, The resonance frequency can be adjusted.
[0078]
As described above, the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment includes three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3. In the high-frequency band-pass filter device, the input connector 41 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 by the input capacitor 22. The x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is formed by the notches 11a and 12a provided in the dielectric 1a and the notches 13a and 14a provided in the dielectric 2a. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the heavy mode dielectric resonator R1. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is inductively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 by the coupling loop inductor 21. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is formed by the notches 11b and 12b provided in the dielectric 1b and the notches 13b and 14b provided in the dielectric 2b. It is electromagnetically coupled with the x-axis resonator of the dielectric resonator R2. Further, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 by coupling capacitors 23 and 24. The x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3 is formed by the notches 11c and 12c provided in the dielectric 1c and the notches 13c and 14c provided in the dielectric 2c. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the dielectric resonator R3. Further, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is capacitively coupled to the output connector 42 by the output capacitor 25. With the above configuration, a six-stage high-frequency band-pass filter device including the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 between the input connector 41 and the output connector 42 is configured.
[0079]
Next, the operation of the high-frequency band-pass filter device configured as described above will be described using an equivalent circuit.
[0080]
FIG. 17 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the high-frequency band-pass filter device. In the equivalent circuit, each of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 can be represented in the same manner as the equivalent circuit of the TM dual-mode dielectric resonator of the second embodiment in FIG. That is, the equivalent circuit of each TM dual-mode dielectric resonator R1, R2, R3 is a double-mode equivalent circuit in which the x-axis resonator and the y-axis resonator are coupled, and each quarter-mode at each resonance frequency. Rotationally symmetric ring distributed constant lines having an electric length of 2π are connected to distributed constant lines LN1a to LN8a, distributed constant lines LN1b to LN8b, and distributed constant lines LN1c to LN8c each having a wavelength. In the equivalent circuit of the TM dual mode dielectric resonator R1, a connection point between the distributed constant line LN1a and the distributed constant line LN2a is grounded via an internal coupling capacitor C3a, and the distributed constant line LN5a and the distributed constant The connection point with the line LN6a is grounded via the internal coupling capacitor C4a.
[0081]
In the equivalent circuit of the TM dual-mode dielectric resonator R2, the connection point between the distributed constant line LN1b and the distributed constant line LN2b is grounded via the internal coupling capacitor C3b, and the distributed constant line LN5b and the distributed constant The connection point with the line LN6b is grounded via the internal coupling capacitor C4b. Further, in the equivalent circuit of the TM dual mode dielectric resonator R3, the connection point between the distributed constant line LN1c and the distributed constant line LN2c is grounded via the internal coupling capacitor C3c, and the distributed constant line LN5c and the distributed constant The connection point with the line LN6c is grounded via the internal coupling capacitor C4c. As described above, an equivalent circuit of each of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 is configured.
[0082]
A connection point between the distributed constant line LN1a and the distributed constant line LN8a located on the x-axis of the TM dual mode dielectric resonator R1 is connected at one end to the other end of the input capacitor 22 having the input terminal T11. , Is grounded via a capacitor C2a. Here, the capacitor C2a is a capacitance for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator, which changes when the input capacitor 22 is coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1. And has a negative capacitance value. A connection point between the distributed constant lines LN2a and LN3a and a connection point between the distributed constant lines LN6a and LN7a are grounded via capacitors C5a and C6a, respectively. Here, the capacitors C5a and C6a correct the resonance frequency of the y-axis resonator that changes when the coupling loop inductor 21 is coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 as described later. And each has a negative capacitance value.
[0083]
Further, an inductor L1 is connected between the distributed constant line LN4a and the distributed constant line LN5a of the TM dual mode dielectric resonator R1, and the inductor L1 is inductively coupled to the inductor L11. The inductor L1 represents an equivalent inductor for generating a magnetic field inductively coupled to the coupling loop inductor 21 among magnetic fields generated by the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The inductor L11, the inductor L12, and the inductor L13 are connected in parallel to form a coupled loop inductor 21, and one end of the coupled loop inductor 21 is grounded. Then, the inductor L13 is inductively coupled to the inductor L2 connected between the distributed constant line LN1b and the distributed constant line LN8b of the TM dual-mode dielectric resonator R2. Here, the inductor L2 represents an equivalent inductor for generating a magnetic field inductively coupled to the coupling loop inductor 21 among magnetic fields generated by the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2. . Thus, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 are inductively coupled.
[0084]
The connection point between the distributed constant lines LN2b and LN3b of the TM dual mode dielectric resonator R2 and the connection point between the distributed constant lines LN6b and LN7b are grounded via capacitors 5b and 6b, respectively. Here, the capacitors 5b and 6b serve as static capacitors for correcting the resonance frequency of the y-axis resonator that changes when the coupling loop inductor 21 is coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2. Capacitance, each having a negative capacitance value.
[0085]
The connection point between the distributed coupling line LN4b and the distributed constant coupling line LN5b of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is grounded via a capacitor C7b and is connected to one end of a coupling capacitor C8. Here, the coupling capacitor C8 corresponds to a capacitor configured by connecting the coupling capacitors 23 and 24 of FIG. 16 in series. The other end of the coupling capacitor C8 is grounded via the capacitor 7c, and is connected to a connection point between the distributed constant line LN1c and the distributed constant line LN8c of the TM dual mode dielectric resonator R3. As a result, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 are capacitively coupled. Here, the capacitor C7b is a capacitance for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator, which changes when the coupling capacitor C8 is coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2. And has a negative capacitance value. Similarly, the capacitor C7c is provided with an electrostatic capacitor for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator that changes when the coupling capacitor C8 is coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3. A capacitance having a negative capacitance value.
[0086]
A connection point between the distributed coupling line LN6c and the distributed constant coupling line LN7c of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is grounded via a capacitor C2c, and one end of the output capacitor 25 whose one end is an output terminal T12. Connected to. As a result, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is capacitively coupled to an external circuit.
[0087]
As described above, the equivalent circuit of the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment is configured. That is, in the high-frequency band-pass filter device of the third embodiment, the high-frequency signal having a predetermined frequency input to the input terminal T11 is applied to the x-axis of the dual mode dielectric resonator R1 via the input capacitor 22. The high frequency signal input to the resonator is transmitted to the y-axis resonator of the dual mode dielectric resonator R1 by the internal coupling capacitors C3a and C4a. The high-frequency signal transmitted to the y-axis resonator of the dual-mode dielectric resonator R1 is transmitted to the y-axis resonator of the dual-mode dielectric resonator R2 via the coupling loop inductor 21 and further transmitted to the inside. The light is transmitted to the x-axis resonator of the dual mode dielectric resonator R2 by the coupling capacitors C3b and C4b. The high-frequency signal transmitted to the x-axis resonator of the dual-mode dielectric resonator R2 is transmitted to the x-axis resonator of the dual-mode dielectric resonator R3 via the coupling capacitor C8, and further internally coupled. The signal is transmitted to the y-axis resonator of the dual mode dielectric resonator R3 by the capacitors C3c and C4c. Then, the high frequency signal transmitted to the y-axis resonator of the dual mode dielectric resonator R3 is output from the output terminal T12 via the output capacitor 25. As described above, the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment passes an input signal having a predetermined frequency and outputs the signal.
[0088]
Next, a method of setting each circuit constant in the equivalent circuit of FIG. 17 will be described.
[0089]
In the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment, the internal coupling between the x-axis resonator and the y-axis resonator in each of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, R3, and the TM double-mode dielectric resonance The coupling between the devices R1, R2, and R3 can be represented by a circuit similar to a filter design method using a K inverter and a J inverter, respectively. Therefore, each circuit constant of the equivalent circuit shown in FIG.eAnd the coupling coefficient k. Here, in the equivalent circuit of FIG. 17, the K inverter and the J inverter are each used after modifying the lumped constant circuit expression.
[0090]
According to this, first, the capacitance C of the input capacitor 22 is calculated.01And the capacitance C of the output capacitor 2567Can be expressed by the following equation 9, and the capacitance C2 of the capacitor C2a is11And the capacitance C of the capacitor C2c66Can be expressed by the following equation (10). Here, J is an admittance inverter parameter of the input / output unit, and is expressed by the following equation (11).LIs the input / output impedance, where both the input impedance and the output impedance are ZL= 50Ω.
[0091]
(Equation 9)
C01= C67= (J / ω0) ・ {1 /} (1-J2ZL 2)}
(Equation 10)
C11= C66= (J / ω0) ・ √ (1-J2ZL 2)
(Equation 11)
J = √ {(πYa) / (ZLQe)}
[0092]
Also, the capacitance C of the internal coupling capacitors C3a and C4a12And the capacitance C of the internal coupling capacitors C3b and C4b34And the capacitance C of the internal coupling capacitors C3c and C4c.56Is represented by the following equation 12. Here, in Equations 12 and 13, the subscripts (i, j) represent the capacitance C, respectively.12, C34, C56(1, 2), (3, 4), and (5, 6). Also, k12, K34, K56Is a coupling coefficient between the x-axis resonator and the y-axis resonator in the TM dual mode dielectric resonators R1, R2, and R3, respectively.
[0093]
(Equation 12)
Cij= (-2Ya/ Ω0) · Tan {(πkij) / (2-kij)}, (I, j) = (1,2), (3,4), (5,6)
[0094]
Further, the electrical length θ of each of the distributed constant lines LN1a to LN8a of the TM dual mode dielectric resonator R112And the electrical length θ of each of the distributed constant lines LN1b to LN8b of the TM dual mode dielectric resonator R2.34And the electrical length θ of each distributed constant line LN1c to LN8c of the TM dual mode dielectric resonator R3.56Is represented by the following Expression 13.
[0095]
(Equation 13)
θij= (Π / 4) · (1 + kij/ 2), (i, j) = (1, 2), (3, 4), (5, 6)
[0096]
Furthermore, the inductance L of the coupling loop inductor 2123And the capacitance C of the coupling capacitor C845Is represented by the following Expressions 14 and 15, respectively. Also, the capacitance C of the capacitors 5a, 5b, 6a, 6b230Is the capacitance C expressed by the following equation (16).23Is represented by Expression 17 using Here, k in Equations 14 to 1623And k45Are respectively the coupling coefficient between the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2, and the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R2. It is a coupling coefficient between the resonator and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3. Also, ZaAre the characteristic impedances of the distributed constant transmission lines LN1a to LN8a, the distributed constant transmission lines LN1b to LN8b, and the distributed constant transmission lines LN1c to LN8c, all set equal.
[0097]
[Equation 14]
L23= (K23πZa) / Ω0
(Equation 15)
C45= (K45πYa) / Ω0
(Equation 16)
C23= (K23πYa) / Ω0
[Equation 17]
C230= -C23/ 2
[0098]
As described above, each circuit constant of the equivalent circuit of FIG. 17 is set.
[0099]
Next, an electrical design example of the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment will be described. The Chebyshev type filter design theory can be applied to the filter design using the TM dual mode dielectric resonators R1, R2, and R3. According to the design theory of the Chebyshev type filter, the external Q and the coupling coefficient k12, K23, K34, K45, K56Is obtained as shown in Table 4. Using the parameters of Table 4 and the above-described method of setting the circuit constants, the circuit constants of the equivalent circuit of FIG. 17 are calculated as shown in Table 5. Table 5 shows each circuit constant of the equivalent circuit of FIG. 17 calculated using the design theory of the Chebyshev-type filter and the output-end transmission coefficient S obtained by the design theory of the Chebyshev-type filter using these circuit constants as initial values.21And input end reflection coefficient S11Table 5 also shows the circuit constants optimized by a circuit simulator (MDS manufactured by Hewlett-Packard Company) so as to match the above. Output end transmission coefficient S at that time21And input end reflection coefficient S11And the transmission coefficient S at the output end obtained by the design theory of the Chebyshev type filter.21And input end reflection coefficient S11Is shown in FIG. Output end transmission coefficient S21Are slightly different in the attenuation region, but are well matched in the pass band. Input end reflection coefficient S11Are in good agreement over all frequency ranges.
[0100]
[Table 3]
Figure 0003569995
[0101]
[Table 4]
Figure 0003569995
[0102]
[Table 5]
Figure 0003569995
[0103]
The inventor prototyped the high-frequency band-pass filter device according to the filter design specifications shown in Table 3, and evaluated the characteristics using a network analyzer (HP8753C). FIG. 19 shows characteristics evaluation results of the prototyped high-frequency bandpass filter device and simulation results performed using an equivalent circuit of the high-frequency bandpass filter device. The center frequency of the high-frequency band-pass filter device is 985 MHz, and the pass band width is 12 MHz. According to the above measurement results, the insertion loss at the center frequency is 1.3 dB, and the reflection loss is 22 dB. The bandwidth at the 3 dB attenuation point is 13.3 MHz, and the attenuation at a point 20 MHz away from the center frequency of 985 MHz is 62.8 dB. As is clear from FIG. 19, the measurement result and the simulation result of the equivalent circuit match well. Also, from the value of the insertion loss, it is inferred that the no-load Q of the resonator in each stage operates at about 2700 with the coupling mechanism and the adjustment mechanism mounted. The external dimensions of the prototyped high-frequency band-pass filter device were 158 × 54 × 23.5 mm, and a smaller and thinner device than the conventional high-frequency band-pass filter device could be realized.
[0104]
The high-frequency band-pass filter device of the third embodiment described above can be smaller and thinner than the conventional high-frequency band-pass filter device.
[0105]
In the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment, the coupling between the input terminal T11 and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 are performed. The coupling between the input terminal 22 and the output terminal T12 uses capacitive coupling with small coupling loss by the input capacitor 22 and the output capacitor 25, respectively, so that the loss in the pass band of the high-frequency band-pass filter device can be reduced.
[0106]
<First Modification>
FIG. 20A is a longitudinal sectional view of a TM dual mode dielectric resonator according to a first modification of the present invention, and FIG. 20B is a diagram of the TM dual mode dielectric resonator shown in FIG. It is a transverse cross section about the EE 'line of a). The difference between the TM dual mode dielectric resonator and the TM dual mode dielectric resonator of the first embodiment is that each of the TM dual mode dielectric resonator traverses a cavity 108 a formed by the dielectrics 101 and 102, the plate electrode 103, and the conductor case 108. The point is that the surface shape is square. Here, the dielectrics 101 and 102 are provided with end face electrodes 106 and 107 on one end face, respectively. Further, a torus electrode 104 having a circular cross section having a diameter larger than the thickness of the plate electrode 103 is provided around the entire periphery of the plate electrode 103.
[0107]
The TM dual mode dielectric resonator of the first modification configured as described above operates similarly to the TM dual mode dielectric resonator of the first embodiment, and has the same effect.
[0108]
<Second Modification>
A high-frequency bandpass filter device according to a second modification of the present invention is characterized in that a coupling loop inductor 21a is provided instead of the coupling capacitors 23 and 24 of the high-frequency bandpass filter device according to the third embodiment. FIG. 26A is a schematic plan view of a high-frequency bandpass filter device according to a second modification. As shown in FIG. 26A, in the high-frequency band-pass filter device, the conductor case 81 includes three conductor portions 81a, 81b, and 81c having the same square pillar shape, and two conductor portions adjacent to each other. 81a and 81b are connected to each other via one side surface, and conductor portions 81b and 81c are connected to each other via one side surface to be integrally formed in an L-shape. The conductor 81a is provided with a TM dual-mode dielectric resonator R1, the conductor 81b is provided with a TM dual-mode dielectric resonator R2, and the conductor 81c is provided with a TM dual-mode dielectric resonator R2. A dielectric resonator R3 is provided. Here, the x-axes of the three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are parallel to each other, and the y-axes of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are parallel to each other. , TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, R3. The x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R2 are on a straight line, while the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R2 The y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3 exists in a straight line. The input connector 41 is provided at the center of the end face 81ta of the conductor case 81, and the output connector 42 is provided at the center of the end face 81tb of the conductor case 81. Further, the coupling loop inductor 21 is provided at the center of the conductor wall of the conductor case 81 that separates the TM dual mode dielectric resonator R1 and the TM dual mode dielectric resonator R2. It is provided at the center of the conductor wall of the conductor case 81 that separates the TM dual mode dielectric resonator R2 and the TM dual mode dielectric resonator R3.
[0109]
FIG. 21 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the high-frequency bandpass filter device according to the second modification. The equivalent circuit of FIG. 21 includes an equivalent circuit of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3, similarly to the equivalent circuit of FIG. 17, and is configured as follows.
[0110]
Elements similar to those in the equivalent circuit of FIG. 17 are connected to respective connection points of the distributed constant lines LN1a to L8a in the TM dual mode dielectric resonator R1. 17, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 form a coupling loop inductor 21 with a configuration similar to that of the equivalent circuit of FIG. Inductively coupled via
[0111]
The junction of the distributed constant line LN1b of the TM dual mode dielectric resonator R2 and the inductor L2 is grounded via a capacitor C9b. A connection point between the distributed constant line LN2b and the distributed constant line LN3b and a connection point between the distributed constant line LN4b and the distributed constant line LN5b are grounded via capacitors 5b and 7b, respectively. An inductor L3 is connected in series between the distributed constant line LN6b and the distributed constant line LN7b, and a connection point between the distributed constant line LN7b and the inductor L3 is grounded via a capacitor C6b. Here, the inductor L3 represents an equivalent inductor for generating a magnetic field inductively coupled to the coupling loop inductor 21a among magnetic fields generated by the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2. . Further, the capacitors C7b and C9b are provided with an electrostatic capacitance for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator, which changes when the coupling loop inductor 21a is coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2. Capacitance, each having a negative capacitance value.
[0112]
The inductor L3 is inductively coupled to the inductor L21. The inductor L21, the inductor L22, and the inductor L23 are connected in parallel to form a coupled loop inductor 21a, and one end of the coupled loop inductor 21a is grounded. Then, the inductor L23 is inductively coupled to an inductor L4 connected between the distributed constant line LN2c and the distributed constant line LN3c of the TM dual mode dielectric resonator R3. Here, the inductor L4 represents an equivalent inductor for generating a magnetic field inductively coupled to the coupling loop inductor 21a among magnetic fields generated by the x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3. . As described above, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 are inductively coupled.
[0113]
The connection point between the distributed constant lines LN1c and LN8c of the TM dual mode dielectric resonator R3 and the connection point between the distributed constant lines LN4c and LN5c are grounded via capacitors C9c and C10c, respectively. Here, the capacitors C9c and C10c serve as static capacitors for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator, which changes when the coupling loop inductor 21a is coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3. Capacitance, each having a negative capacitance value.
[0114]
A connection point between the distributed coupling line LN6c and the distributed constant coupling line LN7c of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is grounded via a capacitor C2c, and one end of the output capacitor 25 whose one end is an output terminal T12. Connected to. This allows the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 to be capacitively coupled to an external circuit.
[0115]
As described above, the high-frequency bandpass filter device of the second modification includes three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3. In the high-frequency band-pass filter device, the input connector 41 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 by the input capacitor 22. The x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is formed by the notches 11a and 12a provided in the dielectric 1a and the notches 13a and 14a provided in the dielectric 2a. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the heavy mode dielectric resonator R1. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is inductively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 by the coupling loop inductor 21. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is formed by the notches 11b and 12b provided in the dielectric 1b and the notches 13b and 14b provided in the dielectric 2b. It is electromagnetically coupled with the x-axis resonator of the dielectric resonator R2. Further, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is inductively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 by the coupling loop inductor 21a. The x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3 is formed by the notches 11c and 12c provided in the dielectric 1c and the notches 13c and 14c provided in the dielectric 2c. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the dielectric resonator R3. Further, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is capacitively coupled to the output connector 42 by the output capacitor 25. With the above configuration, a six-stage high-frequency bandpass filter device including the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 between the input connector 41 and the output connector 42 is configured. Thus, the high-frequency band-pass filter device according to the second modified example operates in the same manner as the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment and has the same effect.
[0116]
<Third Modification>
A high-frequency band-pass filter device according to a third modification of the present invention includes a TM dual-mode dielectric resonator R1 and a TM double-mode dielectric instead of the coupling loop inductor 21 of the high-frequency band-pass filter device of the third embodiment. It is characterized in that coupling capacitors 23a and 24a for capacitively coupling with the resonator R2 are provided. FIG. 26B is a schematic plan view of a high-frequency bandpass filter device according to a third modification. As shown in FIG. 26B, the high-frequency band-pass filter device includes an L-shaped conductor case 81 and a TM dual-mode dielectric resonator R1, R2, as in the second modification. , R3 are configured in the same manner as in the second modification. The input connector 41 is provided on the side surface 81sa of the conductor case 81 such that the center conductor of the input connector 41 is located on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The center conductor of 42 is provided on the side surface 81sb of the conductor case 81 so as to be located on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3. Further, the coupling capacitors 23a and 24a are provided on the outer peripheral surface of the torus electrode 4a of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the outer peripheral surface of the torus electrode 4b of the TM dual-mode dielectric resonator R2, respectively. The central part of the conductor wall of the conductor case 81 separating the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2 is connected by a conductor wire that is electrically insulated and penetrates. The coupling capacitors 23 and 24 are provided on the outer peripheral surface of the torus electrode 4b of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the outer peripheral surface of the torus electrode 4c of the TM dual-mode dielectric resonator R3, respectively. The central part of the conductor wall of the conductor case 81 separating the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 is connected by a conductor wire that is electrically insulated and penetrates.
[0117]
FIG. 22 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the high-frequency band-pass filter device according to the third modification. The equivalent circuit of FIG. 22 includes an equivalent circuit of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3, similarly to the equivalent circuit of FIG. 17, and is configured as follows.
[0118]
One end of the connection point between the distributed constant line LN2a and the distributed constant line LN3a of the TM dual mode dielectric resonator R1 is connected to the other end of the input capacitor 22 which is the input terminal T11, and is grounded via the capacitor C2a. You.
[0119]
Further, a connection point between the distributed constant line LN4a and the distributed constant line LN5a of the TM dual mode dielectric resonator R1 is grounded via a capacitor C11a, and one end of a coupling capacitor C12 is connected. Here, the coupling capacitor C12 is provided corresponding to a coupling capacitor configured by connecting the coupling capacitors 23a and 24a in series. A connection point between the distributed constant line LN1b and the distributed constant line LN8b of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is connected to the other end of the coupling capacitor C12. Further, a connection point between the distributed constant line LN1b and the distributed constant line LN8b is grounded via the capacitor C11b. As a result, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 are capacitively coupled. Here, the capacitor C11a is a capacitance for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator that changes when the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is coupled to the coupling capacitor C12. And has a negative capacitance value. The capacitor C11b is a capacitance for correcting the resonance frequency of the x-axis resonator that changes when the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is coupled to the coupling capacitor C12. And has a negative capacitance value.
[0120]
Further, a connection point between the distributed constant line LN6b and the distributed constant line LN7b of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is grounded via a capacitor C7b, and one end of a coupling capacitor C8 is connected. The connection point between the distributed constant line LN2c and the distributed constant line LN3c of the TM dual mode dielectric resonator R3 is grounded via a capacitor C7c, and the other end of the coupling capacitor C8 is connected. As a result, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 are capacitively coupled.
[0121]
A connection point between the distributed coupling line LN4c and the distributed constant coupling line LN5c of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is grounded via a capacitor C2c, and one end of the output capacitor 25 whose one end is an output terminal T12. Connected to. Thus, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 can be capacitively coupled to an external circuit.
[0122]
As described above, the high-frequency bandpass filter device of the third modification includes three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3. In the high-frequency band-pass filter device, the input connector 41 is capacitively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 by the input capacitor 22. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is formed by the notches 11a and 12a provided in the dielectric 1a and the notches 13a and 14a provided in the dielectric 2a. It is electromagnetically coupled with the x-axis resonator of the heavy mode dielectric resonator R1. Further, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 by the coupling capacitor C12. The x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R2 is formed by the notches 11b and 12b provided in the dielectric 1b and the notches 13b and 14b provided in the dielectric 2b. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the dielectric resonator R2. Further, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is capacitively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 by the coupling capacitor C8. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is formed by the notches 11c and 12c provided in the dielectric 1c and the notches 13c and 14c provided in the dielectric 2c. It is electromagnetically coupled with the x-axis resonator of the dielectric resonator R3. Further, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is capacitively coupled to the output connector 42 by the output capacitor 25. With the above configuration, a six-stage high-frequency bandpass filter device including the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 between the input connector 41 and the output connector 42 is configured. Thus, the high-frequency band-pass filter device according to the third modified example operates in the same manner as the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment and has the same effect.
[0123]
<Fourth modification>
A high-frequency band-pass filter device according to a fourth modification of the present invention includes an input loop inductor 31 instead of the input capacitor 22 of the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment, and an output instead of the output capacitor 25. It is characterized by including a loop inductor 43. FIG. 27A is a schematic plan view of a high-frequency bandpass filter device according to a fourth modification. As shown in FIG. 27A, the high-frequency band-pass filter device includes a conductor case 80 similar to the high-frequency band-pass filter device of the third embodiment, and includes the TM dual-mode dielectric resonators R1 and R2. , R3 are juxtaposed at predetermined intervals. In the high-frequency band-pass filter device according to the fourth modified example, the input connector 41 has a center conductor on one side surface of the conductor case 80 and the y conductor of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided so as to coincide with the axis, and is provided at the center of the end face of the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0124]
FIG. 23 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a high-frequency bandpass filter device according to a fourth modification. The equivalent circuit of FIG. 23 includes an equivalent circuit of the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3, similarly to the equivalent circuit of FIG. 17, and is configured as follows.
[0125]
The other end of the inductor L5 whose one end is grounded is connected to the input terminal T11. Here, the inductor L5 is, for example, an inductor corresponding to a loop configured by grounding the end of the center conductor of the input connector. Then, the inductor L31 is inductively coupled to the inductor L5. The inductor L31, the inductor L32, and the inductor L33 are connected in parallel to form an input loop inductor 31, and one end of the input loop inductor 31 is grounded. Then, the inductor L33 is inductively coupled to the inductor L6 connected between the distributed constant line LN6a and the distributed constant line LN7a of the TM dual-mode dielectric resonator R1. Here, the inductor L6 represents an equivalent inductor for generating a magnetic field inductively coupled to the coupling loop inductor 31 among magnetic fields generated by the x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R1. . Thus, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the input terminal T11 are inductively coupled.
[0126]
The connection point between the distributed constant line LN7a of the TM dual mode dielectric resonator R1 and the inductor L6 is grounded via a capacitor C6a.
[0127]
The connection point between the distributed constant line LN8a and the distributed constant line LN1a of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is grounded via the capacitor C13a. The connection point between the distributed constant line LN2a and the distributed constant line LN3a is grounded via the capacitor C5a. An inductor L1 is connected in series between the distributed constant line LN4a and the distributed constant line LN5a, and a connection point between the distributed constant line LN4a and the inductor L1 is grounded via a capacitor C14a. Here, the capacitors C13a and C14a are used to correct the resonance frequency of the x-axis resonator, which changes when the input loop inductor L30 is coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1. Capacitance, each having a negative capacitance value.
[0128]
The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 are configured in the same manner as the equivalent circuit of FIG. 17 and are inductively coupled. Elements similar to those in the equivalent circuit of FIG. 17 are connected to connection points of the distributed constant lines LN1b to LN8b of the TM dual mode dielectric resonator R2.
[0129]
A connection point between the distributed constant line LN1c and the distributed constant line LN8c of the dual mode dielectric resonator R3 is grounded via a capacitor C7c, and the other end of the coupling capacitor C8 is connected. As a result, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 are capacitively coupled.
[0130]
Further, the connection point between the distributed constant line LN2c and the distributed constant line LN3c of the TM dual mode dielectric resonator R3 and the connection point between the distributed constant line LN6c and the distributed constant line LN7c are grounded via the capacitors C15c and 16c, respectively. Is done. An inductor L7 is connected in series between the distributed constant line LN4c and the distributed constant line LN5c. Here, the inductor L7 represents an equivalent inductor for generating a magnetic field inductively coupled to the coupling loop inductor 43 among magnetic fields generated by the y-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3. . Then, the inductor L41 is inductively coupled to the inductor L7. The inductor L41, the inductor L42, and the inductor L43 are connected in parallel to form an output loop inductor 43, and one end of the output loop inductor 43 is grounded. The inductor L43 is inductively coupled to an inductor L8 having one end connected to the output terminal T12 and the other end grounded. Here, the inductor L8 is, for example, an inductor corresponding to a loop formed by grounding the end of the center conductor of the output connector 42. Thus, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is inductively coupled to the output terminal T12 via the output loop inductor 43. Here, the capacitors C15c and 16c are used to correct the resonance frequency of the y-axis resonator, which changes when the output loop inductor 43 is coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3. Capacitance, each having a negative capacitance value.
[0131]
As described above, the high-frequency bandpass filter device of the fourth modification includes three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3. In the high-frequency band-pass filter device, the input connector 41 is inductively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 by the input loop inductor 31. The x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is formed by the notches 11a and 12a provided in the dielectric 1a and the notches 13a and 14a provided in the dielectric 2a. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the heavy mode dielectric resonator R1. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is inductively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 by the coupling loop inductor 21. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is formed by the notches 11b and 12b provided in the dielectric 1b and the notches 13b and 14b provided in the dielectric 2b. It is electromagnetically coupled with the x-axis resonator of the dielectric resonator R2. Further, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 by the coupling capacitor C8. The x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3 is formed by the notches 11c and 12c provided in the dielectric 1c and the notches 13c and 14c provided in the dielectric 2c. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the dielectric resonator R3. Further, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is inductively coupled to the output connector 42 by the output loop inductor 43. With the above configuration, a six-stage high-frequency bandpass filter device including the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 between the input connector 41 and the output connector 42 is configured. Thus, the high-frequency band-pass filter device according to the fourth modification operates in the same manner as the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment, and has the same effect.
[0132]
<Fifth Modification>
A high-frequency bandpass filter device according to a fifth modification of the present invention is characterized in that an output loop inductor 43 is provided instead of the output capacitor 25 of the high-frequency bandpass filter device according to the third embodiment. FIG. 27B is a schematic plan view of a high-frequency bandpass filter device according to a fifth modification. As shown in FIG. 27B, the high-frequency band-pass filter device includes a conductor case 80 similar to the high-frequency band-pass filter device of the third embodiment, and includes the TM dual-mode dielectric resonators R1 and R2. , R3 are juxtaposed at predetermined intervals. In the high-frequency band-pass filter device according to the fifth modified example, the input connector 41 is provided at the center of one end face of the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1. Reference numeral 42 is provided at the center of the end face of the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0133]
FIG. 24 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a high-frequency bandpass filter device according to a fifth modification. In the equivalent circuit of FIG. 24, the same element as that of the equivalent circuit of FIG. 17 is connected to each connection point of the distributed constant lines LN1a to LN8a of the TM dual mode dielectric resonator R1. Elements similar to those in the equivalent circuit of FIG. 17 are connected to each connection point of the distributed constant lines LN1b to LN8b of the circuit R2. Further, elements similar to those of the equivalent circuit of FIG. 23 are connected to connection points of the distributed constant lines LN1c to LN8c of the TM dual mode dielectric resonator R3.
[0134]
As described above, the high-frequency band-pass filter device according to the fifth modification includes three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3. In the high-frequency band-pass filter device, the input connector 41 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 by the input capacitor 22. The x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is formed by the notches 11a and 12a provided in the dielectric 1a and the notches 13a and 14a provided in the dielectric 2a. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the heavy mode dielectric resonator R1. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1 is inductively coupled to the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 by the coupling loop inductor 21. The y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is formed by the notches 11b and 12b provided in the dielectric 1b and the notches 13b and 14b provided in the dielectric 2b. It is electromagnetically coupled with the x-axis resonator of the dielectric resonator R2. Further, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2 is capacitively coupled to the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 by the coupling capacitor C8. The x-axis resonator of the TM dual mode dielectric resonator R3 is formed by the notches 11c and 12c provided in the dielectric 1c and the notches 13c and 14c provided in the dielectric 2c. It is electromagnetically coupled with the y-axis resonator of the dielectric resonator R3. Further, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 is inductively coupled to the output connector 42 by the coupling loop inductor 43. With the above configuration, a six-stage high-frequency bandpass filter device including the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 between the input connector 41 and the output connector 42 is configured. Thus, the high-frequency band-pass filter device according to the fifth modified example operates in the same manner as the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment, and has the same effect.
[0135]
The operation of various high-frequency band-pass filter devices according to the present invention, including the high-frequency band-pass filter device of the third embodiment described above and the high-frequency band-pass filter devices of the second to fifth modifications, will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG. 28 to 33, R1x, R2x, and R3x denote the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2, and the TM double-mode dielectric resonator R3, respectively. Where R1y, R2y, and R3y are the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1, the y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2, and the TM double-mode dielectric resonator, respectively. R3 represents a y-axis resonator. 28 to 33, C-coupling refers to capacitive coupling, and L-coupling refers to inductive coupling. In the following description, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1, the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R2, and the x-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R3 each have a resonance. Are called a resonator R1x, a resonator R2x, and a resonator R3x, and are a y-axis resonator of the TM dual-mode dielectric resonator R1, a y-axis resonator of the TM double-mode dielectric resonator R2, and a TM-mode resonator R3. The y-axis resonators are referred to as a resonator R1y, a resonator R2y, and a resonator R3y, respectively.
[0136]
FIG. 28 is an explanatory diagram of the operation of the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment. In FIG. 28, the input connector 41 is capacitively coupled to a resonator R1x, and the resonator R1x is electromagnetically coupled to the resonator R1y. Next, the resonator R1y is inductively coupled to the resonator R2y. The resonator R2y is electromagnetically coupled to the resonator R2x, and the resonator R2x is capacitively coupled to the resonator R3x. The resonator R3x is electromagnetically coupled to the resonator R3y, and the resonator R3y is capacitively coupled to the output connector 42. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are connected to the conductor case 80 as shown in FIG. The input connector 41 is provided side by side in the longitudinal direction, the input connector 41 is provided on the end face of the case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is provided on the TM dual-mode dielectric resonator R3. On the side of the conductor case 80 on the y-axis.
[0137]
28, when the input connector 41 is inductively coupled to the resonator R1x and the output connector 42 is inductively coupled to the resonator R3y instead of the third embodiment, the coupling shown in FIG. The method is the same as the coupling method of the high frequency bandpass filter device of the fourth modification shown in FIG. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are juxtaposed in the longitudinal direction of the conductor case 80. The input connector 41 is provided on a side surface of the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. It is provided on the end face of the conductor case 80.
[0138]
28, when the input connector 41 is capacitively coupled to the resonator R1x and the output connector 42 is inductively coupled to the resonator R3y instead of the third embodiment, the coupling shown in FIG. The method is the same as the coupling method of the high-frequency band-pass filter device of the fifth modification shown in FIG. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are juxtaposed in the longitudinal direction of the conductor case 80, The input connector 41 is provided on an end face of the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is connected to the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. It is provided on the end face.
[0139]
Further, in FIG. 28, when the input connector 41 is inductively coupled to the resonator R1x and the output connector 42 is capacitively coupled to the resonator R3y, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 become The input connector 41 is provided on the side surface of the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is It is provided on the side surface of the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual mode dielectric resonator R3.
[0140]
FIG. 29 is an operation explanatory diagram configured using a coupling method different from the coupling method of FIG. In FIG. 29, the input connector 41 is capacitively coupled to a resonator R1y, and the resonator R1y is electromagnetically coupled to the resonator R1x. Next, the resonator R1x is capacitively coupled to the resonator R2x. The resonator R2x is electromagnetically coupled to the resonator R2y, and the resonator R2y is inductively coupled to the resonator R3y. The resonator R3y is electromagnetically coupled to the resonator R3x, and the resonator R3x is capacitively coupled to the output connector 42. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are juxtaposed in the longitudinal direction of the conductor case 80. The input connector 41 is provided on a side surface of the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. It is provided on the end face of the conductor case 80.
[0141]
In FIG. 29, when the input connector 41 and the resonator R1y are inductively coupled instead of capacitive coupling, and the output connector 42 and the resonator R3x are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is provided on the end face of the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is connected to the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3. Provided on the side.
[0142]
Further, in FIG. 29, when the output connector 42 and the resonator R3x are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is connected to the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on the side surface of the conductor case 80 on the y-axis of the TM dual mode dielectric resonator R3.
[0143]
Further, in FIG. 29, when the input connector 41 and the resonator R1y are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is connected to the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on an end face, and the output connector 42 is provided on an end face of the conductor case 80 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0144]
As described in detail above, the TM dual-mode dielectric resonator according to the present invention includes a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2; One of the coupling methods between the mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 is capacitive coupling, and the other is inductive coupling, so that the three TM dual-mode dielectric resonators are used. R1, R2, and R3 can be arranged side by side in a line. That is, in the high-frequency band-pass filter device in which the TM dual-mode dielectric resonators are arranged side by side in a row, the x-axis or y-axis resonator of each adjacent TM dual-mode dielectric resonator is inductively coupled and capacitively coupled. Are used to make adjacent coupling methods different from each other.
[0145]
Further, the TM dual mode dielectric resonator according to the present invention includes a coupling method between the input connector 41 and the TM dual mode dielectric resonator R1, and a method for coupling the TM dual mode dielectric resonator R1 with the TM dual mode dielectric resonator. The input connector 41 can be provided on the end face of the conductor case 80 by using one of the coupling methods with the mode dielectric resonator R2 as capacitive coupling and the other as inductive coupling. Similarly, a coupling method between the output connector 42 and the TM dual-mode dielectric resonator R1, and a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2 The output connector 42 can be provided on the end face of the conductor case 80 by making one of them a capacitive coupling and the other an inductive coupling. In addition, a coupling method between the input connector 41 and the TM dual-mode dielectric resonator R1, and a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2. Are both capacitively coupled or inductively coupled, so that the input connector 41 can be provided on the side surface of the conductor case 80. Similarly, a coupling method between the output connector 42 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 and a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 Are capacitively coupled or inductively coupled, so that the output connector 42 can be provided on the side surface of the conductor case 80.
[0146]
In the above description, the high-frequency band-pass filter device including three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 has been described. However, the high-frequency band-pass filter device including more TM dual-mode dielectric resonators. Can be similarly explained. That is, a coupling method between the input connector 41 and the first-stage TM dual-mode dielectric resonator, a coupling method between adjacent TM dual-mode dielectric resonators, and a final-stage TM double-mode dielectric resonator. And the coupling method between the output connector 42 and the output connector 42 are configured so that inductive coupling and capacitive coupling are alternated, so that the TM dual-mode dielectric resonators TM can be provided in a line. Further, the input connector 41 and the output connector 42 can be provided on both end surfaces of the conductor case 80.
[0147]
FIG. 30 is a diagram illustrating the operation of the high-frequency band-pass filter device according to the second modification. In FIG. 30, the input connector 41 is capacitively coupled to a resonator R1x, and the resonator R1x is electromagnetically coupled to the resonator R1y. Next, the resonator R1y is inductively coupled to the resonator R2y. The resonator R2y is electromagnetically coupled to the resonator R2x, and the resonator R2x is inductively coupled to the resonator R3x. The resonator R3x is electromagnetically coupled to the resonator R3y, and the resonator R3y is capacitively coupled to the output connector 42. When the respective resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, as shown in FIG. 26A, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are L-shaped. Provided in the mold. The input connector 41 is provided on an end face 81ta of the conductor case 81 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. Is provided.
[0148]
In FIG. 30, instead of the second modification, the input connector 41 and the resonator R1x are inductively coupled, and the output connector 42 and the resonator R3y are inductively coupled. The output connector 42 is provided on the side surface 81sa of the conductor case 81 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the side surface of the conductor case 81 on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3. 81 sb.
[0149]
In FIG. 30, instead of the second modification, when the input connector 41 and the resonator R1x are inductively coupled, the input connector 41 is connected to the TM dual-mode dielectric resonator R1 on the y-axis. The output connector 42 is provided on a side surface 81sa of the conductor case 81, and the output connector 42 is provided on an end surface 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0150]
In FIG. 30, instead of the second modification, when the output connector 42 and the resonator R3y are inductively coupled, the input connector 41 is connected to the conductor adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on an end surface 81ta of the case 81, and the output connector 42 is provided on a side surface 81sb on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0151]
FIG. 31 is a diagram illustrating the operation of a high-frequency band-pass filter device configured using a combination of coupling methods different from that in FIG. 31 differs from FIG. 30 in that the resonator R1y is capacitively coupled to the resonator R2y and that the resonator R2x is capacitively coupled to the resonator R3x. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are provided in an L-shape. The input connector 41 is provided on a side surface 81sa of the conductor case 81 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is connected to the x of the TM dual-mode dielectric resonator R3. It is provided on the side surface 81sb of the conductor case 81 on the shaft.
[0152]
In FIG. 31, when the input connector 41 and the resonator R1x are inductively coupled instead of the capacitive coupling, and the output connector 42 and the resonator R3y are inductively coupled instead of the capacitive coupling, the input connector 41 becomes The output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. The output connector 42 is provided on an end face 81ta of the conductor case 81 adjacent to the mode dielectric resonator R1.
[0153]
In FIG. 31, when the input connector 41 and the resonator R1x are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is provided on the end face 81ta of the conductor case 81 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on a side surface 81sb of the conductor case 81 on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0154]
In FIG. 31, when the output connector 42 and the resonator R3y are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is connected to the side surface 81sa of the conductor case 81 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0155]
FIG. 32 is a diagram illustrating the operation of a high-frequency bandpass filter device configured using a combination of different coupling methods. In FIG. 32, the input connector 41 is capacitively coupled to a resonator R1y, and the resonator R1y is electromagnetically coupled to the resonator R1x. Next, the resonator R1x is inductively coupled to the resonator R2x. The resonator R2x is electromagnetically coupled to the resonator R2y, and the resonator R2y is inductively coupled to the resonator R3y. The resonator R3y is electromagnetically coupled to the resonator R3x, and the resonator R3x is capacitively coupled to the output connector 42. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are provided in an L-shape. The input connector 41 is provided on an end face 81ta of the conductor case 81 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. Is provided.
[0156]
In FIG. 32, when the input connector 41 and the resonator R1y are inductively coupled instead of capacitive coupling, and the output connector 42 and the resonator R3x are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 The output connector 42 is provided on the side surface 81sa of the case 81sb on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3 on the y-axis of the dual-mode dielectric resonator R1. Can be
[0157]
In FIG. 32, when the input connector 41 and the resonator R1y are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 becomes a side surface 81sa of the conductor case 81 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0158]
In FIG. 32, when the output connector 42 and the resonator R3x are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is provided on an end face 81ta of the case 81 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on a side surface 81sb of the conductor case 81 on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0159]
FIG. 33 is an operation explanatory diagram of the high-frequency band-pass filter device of the third modification. FIG. 33 differs from FIG. 32 in that the resonator R1x is capacitively coupled to the resonator R2x and that the resonator R2y is capacitively coupled to the resonator R3y. When the resonators are coupled between the input connector 41 and the output connector 42 as described above, the TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are provided in an L-shape. The input connector 41 is provided on a side surface 81sa of the conductor case 81 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the output connector 42 is provided on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3. It is provided on the side surface 81sb of the conductor case 81 above.
[0160]
In FIG. 33, when the input connector 41 and the resonator R1y are inductively coupled instead of the capacitive coupling, and the output connector 42 and the resonator R3x are inductively coupled instead of the capacitive coupling, the input connector 41 becomes The output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3. The output connector 42 is provided on an end face 81ta of the conductor case 81 adjacent to the mode dielectric resonator R1.
[0161]
In FIG. 33, when the input connector 41 and the resonator R1y are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is provided on the end face 81ta of the conductor case 81 adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on a side surface 81sb of the conductor case 81 on the x-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0162]
In FIG. 33, when the output connector 42 and the resonator R3x are inductively coupled instead of capacitive coupling, the input connector 41 is connected to the side surface 81sa of the conductor case 81 on the y-axis of the TM dual-mode dielectric resonator R1. The output connector 42 is provided on an end face 81tb adjacent to the TM dual-mode dielectric resonator R3.
[0163]
As described in detail above, the high-frequency band-pass filter device according to the present invention includes a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2; The capacitive coupling between the body resonator R2 and the coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R3 and the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2 And the coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 are both inductively coupled to form the three TM dual-mode dielectric resonators. The devices R1, R2, and R3 can be configured in an L-shape. That is, in the high-frequency band-pass filter device in which each TM dual-mode dielectric resonator is formed in an L-shape, the x-axis or y-axis resonator of each adjacent TM dual-mode dielectric resonator has inductive coupling and capacitive coupling. Are used to make adjacent coupling methods the same.
[0164]
Further, the high-frequency band-pass filter device according to the present invention includes a coupling method between the input connector 41 and the TM dual-mode dielectric resonator R1, a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1, and the TM dual-mode dielectric resonator. The input connector 41 can be provided on the end face of the conductor case 80 by setting one of the coupling methods to the body resonator R2 as capacitive coupling and the other coupling method as inductive coupling. . Similarly, a coupling method between the output connector 42 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 and a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 The output connector 42 can be provided on the end face of the conductor case 80 by making one of them a capacitive coupling and the other an inductive coupling. In addition, a coupling method between the input connector 41 and the TM dual-mode dielectric resonator R1, and a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2. Are both capacitively coupled or inductively coupled, so that the input connector 41 can be provided on the side surface of the conductor case 80. Similarly, a coupling method between the output connector 42 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 and a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 Are capacitively coupled or inductively coupled, so that the output connector 42 can be provided on the side surface of the conductor case 80.
[0165]
As described in detail above, the TM dual-mode dielectric resonator according to the present invention includes a coupling method between the TM dual-mode dielectric resonator R1 and the TM dual-mode dielectric resonator R2; The coupling method between the mode dielectric resonator R2 and the TM dual-mode dielectric resonator R3 is configured by variously combining the capacitive coupling and the inductive coupling to constitute the high-frequency band-pass filter device. , 81 can be formed in various shapes such as a rectangular parallelepiped or an L-shape, and the input connector 41 and the output connector 42 can be provided on the end face or on the side face in the above-described shape.
[0166]
<Other modifications>
In the first to third embodiments and the first to fifth modifications, the dielectrics 1, 2, 101, and 102 are formed in a columnar shape or a columnar shape having a square end surface. Not limited to this, the cross-sectional shape of the end face may be formed in an elliptical shape or a columnar shape in which the number of sides is an even polygon. Even with the above-described configuration, the same operation as in the first to third embodiments and the first to fifth modifications is performed, and the same effect is obtained.
[0167]
The first to third embodiments and the first to fifth modifications described above are configured using the cavities 8a, 80a, 80b, 80c, and 108a formed by the conductor cases 8, 80, and 108. The present invention is not limited to this, and a conductor plate contacting the upper end surfaces of the dielectrics 1, 1a, 1b, 1c, 101 and a conductor plate contacting the lower end surfaces of the dielectrics 2, 2a, 2b, 2c, 102 may be used. Each of the conductor plates is formed such that the edge of the conductor plate is separated from the outer periphery of the dielectrics 1, 2, 1a, 2a, 1b, 2b, 1c, 2c, 101, 102 by a predetermined distance. You may. With the configuration described above, the free space between the two conductor plates acts as an attenuation region in which electromagnetic field energy is attenuated and electromagnetic waves are not propagated. Therefore, the first to third embodiments and the first to third embodiments have the following advantages. The same operation as that of the modified example 5 is performed and the same effect is obtained.
[0168]
In the above-described first to third embodiments and the first to fifth modifications, degeneration is separated by forming the cutouts on the side surfaces of the dielectrics 1 and 2, but the present invention is not limited to this. However, the present invention is not limited to this, and a portion having a different dielectric constant may be provided on the side surface of the dielectric to separate degeneracy, or a convex portion may be provided on the side surface of the dielectric 1, 2 in place of the cutout. . Even with the above-described configuration, the same operation as in the first to third embodiments and the first to fifth modifications is performed, and the same effect is obtained.
[0169]
In the first to third embodiments and the first to fifth modifications, the resonance mode of the TM dual-mode dielectric resonator is the fundamental mode and the TM degenerates twice.110It is preferable to use the mode, but the present invention is not limited to this, and the TM210Mode and TM310Another double degenerate mode such as a mode may be used. Even with the above configuration, the same operation as in the third embodiment and the second to fifth modifications is performed, and the same effect is obtained.
[0170]
In the high-frequency band-pass filter devices of the third embodiment and the second to fifth modifications, the three TM dual-mode dielectric resonators R1, R2, and R3 are used. However, the present invention is not limited to this, and may be configured using at least one of the TM dual mode dielectric resonators. Even with the above configuration, the same operation as in the third embodiment and the second to fifth modifications is performed, and the same effect is obtained. Also in this case, the coupling between the input connector 41 and the TM dual-mode dielectric resonator and the coupling between the output connector 42 and the TM dual-mode dielectric resonator are configured by various combinations of capacitive coupling and inductive coupling. The side on which the input connector 41 and the output connector 42 are provided can be freely selected.
[0171]
In the TM dual-mode dielectric resonator and the high-frequency band-pass filter device according to the first to third embodiments and the first to fifth modifications, the torus electrodes 4, 4a, 4b, 4c, and 104 are flat plates, respectively. Although formed integrally with the electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 103, the present invention is not limited to this, and the plate electrodes 3, 3a to which the torus electrodes 4, 4a, 4b, 4c, 104 are not connected. , 3b, 3c, and 103. Further, in place of the plate electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 103 to which the torus electrodes 4, 4a, 4b, 4c, 104 are connected, as shown in FIG. The plate electrode 3d formed in a shape may be provided so that the semicircular portion 3da of the plate electrode 3d protrudes from the outer peripheral surfaces of the dielectrics 1 and 2. Further, in place of the plate electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 103 to which the torus electrodes 4, 4a, 4b, 4c, 104 are connected, as shown in FIG. May be configured such that the trapezoidal portion 3ea of the plate electrode 3e protrudes from the outer peripheral surfaces of the dielectrics 1 and 2. Even with the above configuration, the current can be dispersed to the portion 3da formed on the plate electrode 3d or the portion 3ea formed on the plate electrode 3e, so that the first to third embodiments and the first embodiment can be used. The same operation as that of the fifth to fifth modifications is performed, and the same effect is obtained.
[0172]
In the TM dual-mode dielectric resonator and the high-frequency band-pass filter device according to the first to third embodiments and the first to fifth modifications, the torus electrodes 4, 4a, 4b, 4c, and 4c each have a circular longitudinal section. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 34 (c), it may be configured using an electrode 4d having a vertical section formed in an octagonal shape. May be configured using electrodes formed in a polygon other than the octagon. Even with the above configuration, since the current can be dispersed to the outer peripheral portion of the electrode 4d, the same operation as the first to third embodiments and the first to fifth modifications is performed and the same operation is performed. Has an effect.
[0173]
In the TM dual mode dielectric resonator and the high-frequency bandpass filter device according to the first to third embodiments and the first to fifth modifications, the diameter of the plate electrodes 3, 3a, 3b, 3c and 103 is determined by the dielectric. The inner circumferences of the torus electrodes 4, 4a, 4b, 4c, 104 connected to the plate electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 103, respectively, are set so as to be the same as the diameters of the bodies 1, 2, respectively. 1 and 2 were configured to be in contact with the outer peripheral surface. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 35A, the outer diameter of the torus electrode 4 obtained by adding the diameter of the plate electrode 3 and twice the diameter of the longitudinal section of the torus electrode 4 is: The diameter of the dielectrics 1 and 2 may be set to be the same, and the outer periphery of the torus electrode 4 may be configured to coincide with the outer peripheral surface of the dielectrics 1 and 2. Alternatively, as shown in FIG. 35B, only the outer semicircular portion of the longitudinal section of the torus electrode 4 may be configured to protrude from the outer peripheral surfaces of the dielectrics 1 and 2. Further, as shown in FIG. 35 (c), the diameter of the plate electrode 3 is set to be larger than the diameter of the dielectrics 1 and 2, so that the inner periphery of the torus electrode 4 is separated from the outer peripheral surfaces of the dielectrics 1 and 2. You may comprise. Even with the above-described configuration, the same operations and effects as those of the first to third embodiments and the first to fifth modifications are obtained.
[0174]
【The invention's effect】
The TM dual mode dielectric resonator according to claim 1 according to the present invention, wherein the flat electrode sandwiched between the first and second dielectrics and the end face of the first dielectric formed on the flat electrode. Since it has the first conductor plate and the second conductor plate formed on the end face of the second dielectric, it has a relatively high no-load Q, and is smaller and smaller than the conventional example. And it can be made thin.
[0175]
In the TM dual mode dielectric resonator according to the second aspect, since the first and second dielectrics have columnar shapes, they can be easily configured as compared with the case where a dielectric having another shape is used.
[0176]
The TM dual-mode dielectric resonator according to claim 3, further comprising the torus electrode connected to the entire periphery of the plate electrode, thereby reducing energy lost at the edge of the plate electrode. The no-load Q can be increased as compared with the case where the torus electrode is not provided.
[0177]
The TM dual mode dielectric resonator according to the fourth aspect includes the degenerate separation means, so that the double degenerate mode can be separated into two modes having different resonance frequencies.
[0178]
In the TM dual-mode dielectric resonator according to the fifth aspect, the notch is formed in a part of the outer circumference of the first and second dielectrics, so that the TM dual-mode dielectric resonator is provided with a double. The degenerated mode can be separated into two modes having different resonance frequencies.
[0179]
Since the TM dual mode dielectric resonator according to claim 6 includes the cavity, it is possible to increase the no-load Q as compared with a case where the cavity is not provided, and to reduce the variation of the resonance frequency. Can be reduced.
[0180]
A high-frequency band-pass filter device according to a seventh aspect of the present invention includes the TM dual-mode dielectric resonator according to the first to sixth aspects, and thus can be small and thin.
[0181]
The high-frequency band-pass filter device according to the eighth aspect includes at least two TM dual-mode dielectric resonators according to the first to sixth aspects and the coupling means. Can be relatively large.
[0182]
Since the high-frequency band-pass filter device according to the ninth aspect includes the coupling means for inductive coupling, the two TM dual-mode dielectric resonators adjacent to each other can be easily coupled.
[0183]
Since the high-frequency band-pass filter device according to the tenth aspect includes the coupling means for capacitively coupling, the two adjacent TM dual-mode dielectric resonators adjacent to each other can be easily coupled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken perspective view of a TM dual mode dielectric resonator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of the TM dual-mode dielectric resonator of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a current distribution on the upper surface of a plate electrode 3 of the TM dual mode dielectric resonator of FIG.
4 is a cross-sectional view showing an electric field distribution in a vertical cross section along the x-axis shown in FIG. 3 of the TM dual mode dielectric resonator of FIG.
5 is a cross-sectional view showing a magnetic field distribution in a vertical cross section along the y-axis shown in FIG. 3 of the TM dual-mode dielectric resonator of FIG.
6 is a graph showing the relationship between the value of the radius R of the torus electrode 4 and the no-load Q and the resonance frequency in the TM dual mode dielectric resonator of FIG.
FIG. 7 shows the dielectric constant ε of the dielectrics 1 and 2 in the TM dual mode dielectric resonator of FIG.rAre 20, 40, and 60, respectively, the diameter d of the dielectrics 1 and 2 and the resonance frequency f03 is a graph showing the relationship of FIG.
8 is a diagram showing the thickness h, the unloaded Q, and the resonance frequency f of the dielectrics 1 and 2 in the TM dual mode dielectric resonator shown in FIG. 1;03 is a graph showing the relationship of FIG.
FIG. 9 shows a relative dielectric constant ε of the dielectrics 1 and 2 in the TM dual mode dielectric resonator shown in FIG.rAnd no-load Q and relative permittivity εr6 is a graph showing the relationship between the volume of a TM dual mode dielectric resonator and that of a TM dual mode dielectric resonator.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a TM dual mode dielectric resonator according to a second embodiment of the present invention.
11A is a plan view showing an odd mode current distribution on the surface of the plate electrode 3 of the TM dual mode dielectric resonator shown in FIG. 10, and FIG. 11B is a plan view showing the TM dual mode dielectric shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing an even mode current distribution on the surface of a plate electrode 3 of the body resonator.
FIG. 12 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the TM dual mode dielectric resonator of FIG.
FIG. 13 is a graph showing a ratio of a negative capacitance and a coupling coefficient of the TM dual mode dielectric resonator of FIG. 10;
14 is an output-end transmission coefficient S of the TM dual-mode dielectric resonator of the first embodiment of FIG. 1 from a frequency of 0.5 GHz to a frequency of 2.5 GHz.215 is a graph showing measured values of the above.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a high-frequency bandpass filter device according to a third embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view taken along line C-C 'of the high-frequency band-pass filter device of FIG.
17 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the high-frequency band-pass filter device of FIG.
18 is a graph showing an output-side transmission coefficient S of the high-frequency band-pass filter device of FIG. 15 calculated based on the equivalent circuit of FIG.21And input end reflection coefficient S116 is a graph showing simulation results of FIG.
19 is an output-end transmission coefficient S of the high-frequency band-pass filter device of FIG.12And input end reflection coefficient S115 is a graph showing measured values of the above.
20A is a longitudinal sectional view of a TM dual-mode dielectric resonator according to a first modification of the present invention, and FIG. 20B is a cross-sectional view of the TM dual-mode dielectric resonator of FIG. FIG.
FIG. 21 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a high-frequency bandpass filter device according to a second modification of the present invention.
FIG. 22 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a high-frequency bandpass filter device according to a third modification of the present invention.
FIG. 23 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a high-frequency bandpass filter device according to a fourth modification of the present invention.
FIG. 24 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a high-frequency bandpass filter device according to a fifth modification of the present invention.
FIG. 25 is a longitudinal sectional view of the TM dual-mode dielectric resonator of the second embodiment taken along line B-B ′ of FIG. 10;
FIG. 26A is a schematic plan view of a high-frequency bandpass filter device according to a second modification, and FIG. 26B is a schematic plan view of a high-frequency bandpass filter device according to a third modification.
FIG. 27A is a schematic plan view of a high-frequency band-pass filter device according to a fourth modification, and FIG. 27B is a schematic plan view of a high-frequency band-pass filter device according to a fifth modification.
FIG. 28 is a diagram illustrating the operation of the high-frequency band-pass filter device according to the third embodiment.
FIG. 29 is an operation explanatory diagram of a high-frequency bandpass filter device configured using a coupling method different from the coupling method shown in FIG. 28;
FIG. 30 is a diagram illustrating the operation of the high-frequency band-pass filter device according to the second modification.
FIG. 31 is a diagram illustrating the operation of a high-frequency band-pass filter device configured using a coupling method different from the coupling method shown in FIG. 30;
FIG. 32 is an operation explanatory diagram of a high-frequency band-pass filter device configured using a coupling method different from the coupling methods shown in FIGS. 30 and 31;
FIG. 33 is a diagram illustrating the operation of the high-frequency band-pass filter device according to the third modification.
FIG. 34 (a) is a partial longitudinal sectional view of a TM dual mode dielectric resonator constituted by using a plate electrode 3d different from the plate electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 103, and FIG. (A) is a partial longitudinal sectional view of a TM dual-mode dielectric resonator constituted by using a plate electrode 3e different from that of (a), and (c) shows an electrode 4d having an octagonal longitudinal section instead of the torus electrode 4. FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view of a TM dual mode dielectric resonator configured using the same.
35 (a) is a partial longitudinal sectional view of a TM dual-mode dielectric resonator when a position where a torus electrode 4 is provided is changed, and FIG. 35 (b) is a position where a torus electrode 4 is further provided; FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of the TM dual mode dielectric resonator at the time, and FIG. 4C is a partial longitudinal sectional view of the TM dual mode dielectric resonator when the position where the torus electrode 4 is provided is further changed.
[Explanation of symbols]
R1, R2, R3 ... TM dual mode dielectric resonator,
1, 1a, 1b, 1c, 2, 2a, 2b, 2c, 101, 102 ... dielectric,
3,3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 103 ... plate electrode,
4, 4a, 4b, 4c, 104 ... a torus electrode,
4d ... electrode,
6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c, 106, 107 ... end face electrodes,
8, 80, 81, 108 ... conductor case,
8a, 80a, 80b, 80c, 108a ... cavities,
9a, 9b ... conductor plate,
11, 11a, 11b, 11c, 12, 12a, 12b, 12c, 13, 13a, 13b, 13c, 14, 14a, 14b, 14c...
21, 21a ... coupled loop inductor,
22 input capacitor,
23, 23a, 24, 24a ... coupling capacitors,
25 ... output capacitor,
26a, 26b, 26c ... coupling adjusting screw,
31 ... input loop inductor,
41 ... input connector,
42 ... output connector,
43 ... output loop inductor,
51, 52, 53, 54 ... frequency adjustment screw,
211, 212, 213, 214, 215, 234 ... conductor wires.

Claims (10)

互いに平行に対向する2つの端面を有する所定の柱形状をそれぞれ有する第1と第2の誘電体と、
上記第1の誘電体の一方の端面と上記第2の誘電体の一方の端面とによって挟設され、入力端子または出力端子と電磁気的に結合している平板電極と、
第1の導体板の縁端部が上記第1の誘電体の他方の面の外周から所定の距離だけ離れるようにかつ第1の導体板の一部が上記第1の誘電体の他方の面の全面に接するように形成された第1の導体板と、
第2の導体板の縁端部が上記第2の誘電体の他方の面の外周から所定の距離だけ離れるようにかつ第2の導体板の一部が上記第2の誘電体の他方の面の全面に接するように形成された第2の導体板とを備えたことを特徴とするTM2重モード誘電体共振器。
First and second dielectrics each having a predetermined column shape having two end surfaces facing each other in parallel,
A plate electrode sandwiched between one end surface of the first dielectric and one end surface of the second dielectric and electromagnetically coupled to an input terminal or an output terminal ;
The edge of the first conductor plate is separated from the outer periphery of the other surface of the first dielectric by a predetermined distance, and a part of the first conductor plate is formed on the other surface of the first dielectric. A first conductor plate formed so as to contact the entire surface of
The edge of the second conductor plate is separated from the outer periphery of the other surface of the second dielectric by a predetermined distance, and a part of the second conductor plate is formed on the other surface of the second dielectric. And a second conductor plate formed so as to be in contact with the entire surface of the TM dual mode dielectric resonator.
上記第1と第2の誘電体は、円柱形状を有することを特徴とする請求項1記載のTM2重モード誘電体共振器。2. The TM dual mode dielectric resonator according to claim 1, wherein said first and second dielectrics have a cylindrical shape. 上記平板電極の外周の全周に連結されるように形成され、上記TM2重モード誘電体共振器を励起したときに上記平板電極の外周部に集中する電流を分散するための電極をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のTM2重モード誘電体共振器。An electrode formed to be connected to the entire outer periphery of the plate electrode and dispersing a current concentrated on the outer periphery of the plate electrode when the TM dual-mode dielectric resonator is excited; 3. The TM dual mode dielectric resonator according to claim 1, wherein: 上記第1と第2の誘電体の外周の一部分の誘電率を上記一部分以外の部分の誘電率と異ならせることにより、上記TM2重モード誘電体共振器における2重に縮退したモードを互いに異なる共振周波数を有する2つのモードに分離するための縮退分離手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至3のうちの1つに記載のTM2重モード誘電体共振器。By making the permittivity of a part of the outer periphery of the first and second dielectrics different from the permittivity of the part other than the part, the double degenerate modes in the TM dual mode dielectric resonator are different from each other. 4. The TM dual mode dielectric resonator according to claim 1, further comprising degenerate separation means for separating into two modes having a frequency. 上記縮退分離手段は、上記第1と第2の誘電体の外周の一部に形成された切り欠きであることを特徴とする請求項4記載のTM2重モード誘電体共振器。5. The TM dual mode dielectric resonator according to claim 4, wherein said degenerate separation means is a notch formed in a part of an outer periphery of said first and second dielectrics. 上記第1の導体板と上記第2の導体板とを含んで構成され、上記TM2重モード誘電体共振器の電磁界をキャビティ内に閉じ込めるためのキャビティーをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至5のうちの一つに記載のTM2重モード誘電体共振器。10. A structure comprising the first conductor plate and the second conductor plate, further comprising a cavity for confining the electromagnetic field of the TM dual mode dielectric resonator in the cavity. Item 6. A TM dual-mode dielectric resonator according to one of Items 1 to 5. 上記請求項1乃至6記載のTM2重モード誘電体共振器と、
上記TM2重モード誘電体共振器に高周波信号を入力する入力端子と、
上記TM2重モード誘電体共振器から出力される高周波信号を出力する出力端子とを備え、上記入力端子及び出力端子は上記平板電極と電磁気的に結合していることを特徴とする高周波帯域通過フィルタ装置。
A TM dual-mode dielectric resonator according to any one of claims 1 to 6,
An input terminal for inputting a high-frequency signal to the TM dual-mode dielectric resonator,
An output terminal for outputting a high-frequency signal output from the TM dual-mode dielectric resonator , wherein the input terminal and the output terminal are electromagnetically coupled to the plate electrode. apparatus.
上記請求項1乃至6記載の少なくとも2つのTM2重モード誘電体共振器と、
上記平板電極に電磁気的に結合して、互いに隣接する上記各2つのTM2重モード誘電体共振器を結合させるための結合手段と、
上記平板電極に電磁気的に結合し上記TM2重モード誘電体共振器に高周波信号を入力する入力端子と、
上記平板電極に電磁気的に結合し上記TM2重モード誘電体共振器から出力される高周波信号を出力する出力端子とを備えたことを特徴とする高周波帯域通過フィルタ装置。
At least two TM dual-mode dielectric resonators according to claim 1;
Coupling means for electromagnetically coupling to the plate electrode and coupling the two adjacent TM dual-mode dielectric resonators to each other;
An input terminal that is electromagnetically coupled to the plate electrode and that inputs a high-frequency signal to the TM dual-mode dielectric resonator;
An output terminal that is electromagnetically coupled to the plate electrode and outputs a high-frequency signal output from the TM dual-mode dielectric resonator.
上記結合手段のうちの少なくとも一つは、誘導結合によって上記平板電極に結合することを特徴とする請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置。At least one high-frequency band-pass filter apparatus according to claim 8, wherein the inductive coupling thus be coupled to the plate electrode of said coupling means. 上記結合手段のうちの少なくとも一つは、容量結合によって上記平板電極に結合することを特徴とする請求項8記載の高周波帯域通過フィルタ装置。At least one high-frequency band-pass filter apparatus according to claim 8, wherein the binding to the thus the plate electrode in the capacitive coupling of said coupling means.
JP04822495A 1995-03-08 1995-03-08 TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device Expired - Fee Related JP3569995B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04822495A JP3569995B2 (en) 1995-03-08 1995-03-08 TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04822495A JP3569995B2 (en) 1995-03-08 1995-03-08 TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08250914A JPH08250914A (en) 1996-09-27
JP3569995B2 true JP3569995B2 (en) 2004-09-29

Family

ID=12797458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04822495A Expired - Fee Related JP3569995B2 (en) 1995-03-08 1995-03-08 TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3569995B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3085205B2 (en) * 1996-08-29 2000-09-04 株式会社村田製作所 TM mode dielectric resonator, TM mode dielectric filter and TM mode dielectric duplexer using the same
JP4097138B2 (en) * 2003-03-10 2008-06-11 独立行政法人科学技術振興機構 Impedance matching circuit, semiconductor element using the same, and wireless communication apparatus
JP6516492B2 (en) * 2015-02-05 2019-05-22 国立大学法人豊橋技術科学大学 Resonator and high frequency filter using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08250914A (en) 1996-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0185817B1 (en) Dielectric filter and antenna duplexer
JPH08265015A (en) Dielectric resonator and high frequency band pass filter
WO2012004818A1 (en) Waveguide band-pass filter with pseudo-elliptic response
US7764147B2 (en) Coplanar resonator and filter using the same
JP3344428B2 (en) Dielectric resonator and dielectric resonator component
JPH0983220A (en) Frequency variable dielectric resonator
US6597259B1 (en) Selective laminated filter structures and antenna duplexer using same
JPH1141002A (en) Dielectric resonator, dielectric filter, and transmission/ reception common unit and communication device
JP5787108B2 (en) Dielectric lines and electronic components
JP3569995B2 (en) TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device
JP4197032B2 (en) Two-port nonreciprocal circuit device and communication device
US5563561A (en) Dielectric block apparatus having two opposing coaxial resonators separated by an electrode free region
JP5550733B2 (en) Coaxial resonator, dielectric filter using the same, wireless communication module, and wireless communication device
Ma et al. Design and realization of bandpass filters using composite resonators to obtain transmission zeros
WO2014132914A1 (en) Dielectric filter, duplexer and communication device
JPS6126724B2 (en)
JP3603419B2 (en) TM dual mode dielectric resonator and high frequency band pass filter device
JP4334237B2 (en) Dielectric filter
JP4345680B2 (en) Two-port nonreciprocal circuit device and communication device
Tomar et al. A Miniaturized Low Pass Filter with Extended Stopband and High Passband Selectivity
JP2002232209A (en) Bandpass filter
JP2008060903A (en) Dielectric filter
JPH0758516A (en) Band pass filter using degenerate dielectric resonator
CN212461993U (en) Microwave resonator and filter
JPH07162212A (en) Surface mount type dielectric filter

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040105

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040210

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040310

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20040414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080702

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090702

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090702

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100702

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100702

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110702

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110702

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120702

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130702

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees