JP3750335B2 - 帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置 - Google Patents
帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信基地局などで使用される帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の帯域阻止誘電体フィルタを、図8、図9に基づいて説明する。
図8は、従来の帯域阻止誘電体フィルタ110の斜視図であり、図9は底面図である。帯域阻止誘電体フィルタ110は、導電層を有するキャビティ121内に二本の誘電体柱122を交差するように配置したセラミックからなる誘電体共振器120と、金属ケース130と、基板140とから構成されている。この金属ケース130と、導電性を有するキャビティ121によって遮蔽空洞が構成される。
【０００３】
なお、金属ケース130は上部ケースと下部ケースとからなるが、図8においては内部構造を示すために上部ケースは図示していない。下部ケース130には外部との信号入出力用の外部コネクタ131が取り付けられている。基板140は、絶縁基板の両面に銅膜141などを成膜することにより形成されており、その一部をエッチングすることによりストリップライン142が形成されている。このストリップライン142は、λ/4波長線路としての役割を果たし、その両端と前記外部コネクタ131の中心導体132とが接続されている。基板140は、ストリップライン142と下部ケース130とが直接接しないように、下部ケース130の上面側に、ストリップライン142を下部ケース130と対向させるように配置している。
【０００４】
またストリップライン142には、外部結合手段としての外部結合用ループ133の一端が接続されている。外部結合用ループ133は、基板140から上側略垂直方向に延び、外部結合用ループ133の他端は、基板140下面のエッチング部143およびストリップライン142以外の銅膜141（アース部）に接続されている。基板140の上面においては、外部結合用ループ133貫挿部周辺の銅膜141が除去され、この除去部とほぼ同じ大きさの孔を有するアース板134が基板140上に配置されている。そして、アース板134は、前記下部ケース130の内側面に取り付けられ、電気的に接続されている。
【０００５】
このように構成されている帯域阻止誘電体フィルタ110では、一方の外部コネクタ131より入力された信号が、二つの外部結合用ループ133及びストリップライン142に流れる。これにより外部結合用ループ133ではそれぞれ磁界を発生し、二つのうちそれぞれ対応する外部結合用ループ133と誘電体柱122とが磁界結合する。その後、出力側外部コネクタから誘電体柱122に対応する周波数を除いた信号が出力される。こうして帯域阻止誘電体フィルタ110は、誘電体柱122の大きさによって規定される共振周波数帯域を阻止する二段の帯域阻止誘電体フィルタとして機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誘電体共振器の共振周波数および無負荷Ｑはキャビティおよび誘電体柱の大きさによって決まる。ここで、誘電体共振器の開口面から見て横方向を幅、奥行き方向を厚み、キャビティと誘電体柱との接する面間を高さとすると、次のような関係になる。
【０００７】
例えば、キャビティの大きさをそのままにして、誘電体柱の幅あるいは厚みを大きくすると共振周波数は低くなる。また、誘電体柱の大きさをそのままにして、キャビティの幅を大きくすると共振周波数は低くなる。また、誘電体共振器とその無負荷Ｑの関係においては、誘電体柱の高さを高くすると無負荷Ｑが上がるという関係にある。
【０００８】
このように誘電体柱の高さを高くすると、誘電体共振器の無負荷Ｑが上がるのであるが、誘電体柱の高さを高くするのに伴ってキャビティも大きくなっている。したがって、キャビティ表面の導電層も大きくなり、そこを流れる実電流の導電層での損失もまた大きくなっている。この分の損失が、誘電体柱を高くすることによって得られた無負荷Ｑの上昇を一部相殺する。よって、必要とされる無負荷Ｑを得るためには、誘電体共振器が大型化するという問題があった。このような理由から、キャビティ表面の導電層を実電流が流れることによる損失が無くなるような帯域阻止誘電体フィルタが望まれていた。
【０００９】
また、キャビティ内に二本の誘電体柱を交差させるように配置したＴＭ二重モード誘電体共振器を用いた二段の帯域阻止誘電体フィルタの場合、所望される共振周波数に応じて二本の同形の誘電体柱が形成される。ここで誘電体共振器の無負荷Ｑを上げようとすると、誘電体柱の高さを高くしなければならなくなり、それに応じてキャビティも高くなる。一方の誘電体柱の高さを高くすることでキャビティが高くなるということは、もう一方の誘電体柱から見るとキャビティの幅が大きくなるということである。前述のようにキャビティの幅が大きくなると共振周波数は低くなるので、所定の共振周波数を得るためには、誘電体柱の幅あるいは厚みを小さくして共振周波数を高めなければならない。このように、二段の帯域阻止誘電体フィルタにおいても共振周波数と無負荷Ｑを個別に設計できないという問題があった。
【００１０】
本発明の帯域阻止誘電体フィルタは上記の問題点を鑑みてなされたものであり、実電流がキャビティの導電層を流れることで生じる損失を無くし、無負荷Ｑが高く、低背化を実現した帯域阻止誘電体フィルタ、帯域阻止誘電体デュプレクサおよび通信機装置を提供することを目的としている。また、共振周波数と無負荷Ｑの従属的な関係を弱め、それぞれを個別に設計できる帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の帯域阻止誘電体フィルタは、導電性を有する遮蔽空洞と、該遮蔽空洞内に配置され、対向する二面に電極が形成されたＴＭ０１０モード誘電体共振器と、前記遮蔽空洞内にあって一方の前記電極及び該遮断空洞と所定の間隔を隔てて且つ該電極と長辺が対向するように配置され、前記ＴＭ０１０モード誘電体共振器（以下、誘電体共振器）の電極と容量結合し、かつ前記容量結合を調整することができる金属線からなる外部結合手段とを含んでなる。
【００１２】
これにより、従来の帯域阻止誘電体フィルタで誘電体共振器のキャビティ表面の導電層に流れていた実電流が無くなり、そこでの損失が無くなる。そしてその分の無負荷Ｑが相殺されないために、誘電体共振器の高さをそれほど高くする必要がなくなり、低背化が図れる。
【００１３】
また、請求項2に係る帯域阻止誘電体フィルタは、前記誘電体共振器が、前記遮蔽空洞内に並置されている。
【００１４】
これにより、さらに低背化を図ることができる。
【００１５】
さらに、請求項3に係る帯域阻止誘電体フィルタは、前記誘電体共振器が、前記遮蔽空洞内に重置されている。
【００１６】
これにより、従来の帯域阻止誘電体フィルタに比べて、誘電体共振器のキャビティ表面の導電層に流れていた実電流が無くなることにより、低背化が図れることに加えて、帯域阻止誘電体フィルタを低面積化することができる。
【００１７】
さらにまた、請求項4に係る帯域阻止誘電体フィルタは、前記誘電体共振器の対向する二面に形成される電極の少なくとも一方が、薄膜多層電極によって形成されている。
【００１８】
これにより、さらに無負荷Ｑが向上する。
【００１９】
さらにまた、請求項5に係る誘電体デュプレクサは、少なくとも二つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力接続用手段と、前記誘電体フィルタに共通的に接続されるアンテナ接続用手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、前記誘電体フィルタの少なくとも一つが前記請求項1ないし4記載の帯域阻止誘電体フィルタである。
【００２０】
これらにより、低背化が図れ、損失の少ない誘電体デュプレクサを供給することができる。
【００２１】
さらにまた、請求項6に係る通信機装置は、前記請求項5記載の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続用手段と異なる少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続用手段に接続されるアンテナとを含んでなる。
【００２２】
これらにより、低背化が図れ、損失の少ない通信機装置を供給することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である帯域阻止誘電体フィルタを、図1に基づいて説明する。図1は、内部の状態を示すために、帯域阻止誘電体フィルタ10の遮蔽空洞11の蓋部11bを開いた分解斜視図である。
【００２４】
帯域阻止誘電体フィルタ10は、鉄などの金属からなる遮蔽空洞11と、対向する二面に電極18を有する誘電体共振器12aと、外部結合手段13と、遮蔽空洞11に取り付けられた入出力用の外部コネクタ14とから構成されている。すなわち、本実施例においては、二個の誘電体共振器12aを遮蔽空洞11の本体11a内に並置し、入出力用の外部コネクタ14をλ/4波長線路16で導通した二段の帯域阻止誘電体フィルタ10を構成している。
【００２５】
誘電体共振器12aはセラミックにより円柱状に形成されており、その対向する二面には銀ペーストの塗布・焼成などによって電極18が形成されている。そして遮蔽空洞11の本体11aの内底面に、誘電体共振器12aの一方の電極面を半田付するなどの手段により接続固定する。または、ここでは図示しないが、鉄とニッケルの合金などの金属製のアース板に半田付した後に遮蔽空洞11内に収納し、アース板と誘電体共振器12aの線膨張係数を同程度とすると、温度変化に対しての信頼性が向上する。なお、この実施例において誘電体共振器12aは円柱状のものを用いているが、角柱状等どのような形状のものであっても、従来の帯域阻止誘電体フィルタに比べて無負荷Ｑの上昇などの特性上の効果は見られる。しかしながら、角柱状の誘電体共振器では電極が形成された対向する二面において、中心から縁端までの距離が一定距離とならない。そのため、電極縁端において電位差が生じ、電流が流れる。この電流が流れることによって損失が発生するので、帯域阻止誘電体フィルタの特性面からみると、円柱状の誘電体共振器が望ましい。
【００２６】
外部結合手段13は、金属線から形成されており、その一端において外部コネクタ14の中心導体と半田により接続されている。外部結合手段13は、誘電体共振器12aと遮蔽空洞11との間の空間に延在するように配置され、誘電体共振器12aの電極18及び遮蔽空洞11とは間隔が隔てられており、電気的に接続されていない。
【００２７】
外部コネクタ14より入力された信号は、外部コネクタ14から外部結合手段13に流れ、外部結合手段13と誘電体共振器12aとの間で容量を発生させる。この容量により外部結合手段13と誘電体共振器12aは結合し、誘電体共振器12aの電極18に平行な断面における面積によって規定される共振周波数で共振する。外部結合手段13と誘電体共振器12aとの結合の度合いは、両者の対向する面積や距離によって決まり、面積が大きい程あるいは距離が短い程結合は強くなる。したがって、外部結合手段13の長さや、配置場所を変更することで結合の度合いを調整することができる。結合の度合いを強めることにより広帯域を阻止する誘電体フィルタに、結合の度合いを弱めることにより狭帯域を阻止する誘電体フィルタに変えることができる。なお、外部結合手段13と誘電体共振器12aを直接接続すると最も結合が強まり、広帯域を阻止する誘電体フィルタとなる。
【００２８】
次に、本実施例の誘電体フィルタ10の機能について説明する。外部コネクタ14から入力された信号は、外部結合手段13と誘電体共振器12aとの結合を経て誘電体共振器12aの対向する二面に形成された電極18間に電界を生じさせる。そして誘電体共振器12aの円周に沿って磁界が発生し、誘電体共振器12a内に電磁界が集中した結果、電磁界はＴＭ010モードに近似の分布となる。
【００２９】
このような構成にすることにより、本発明の帯域阻止誘電体フィルタ１０では、遮蔽空洞１１に実電流がほとんど流れなくなる。そのため、従来の帯域阻止誘電体フィルタにおいてＴＭ二重モード誘電体共振器のキャビティ表面の導電層（遮蔽空洞に相当する）を流れることにより発生していた損失を無くすことができる。また、従来のＴＭ二重モード誘電体共振器の無負荷Ｑが誘電体柱の高さによって規定されていたのと同様に、本発明における無負荷Ｑも誘電体共振器１２ａの高さによって規定される。したがって、本発明においては前記のように損失が低減するので、誘電体共振器１２ａの高さをそれ程高くする必要が無くなり、従来の構造に比べて帯域阻止誘電体フィルタ１０を低背化することができる。
【００３０】
また、共振周波数は誘電体共振器12aの電極18に平行な断面における面積により、無負荷Ｑは主に誘電体共振器12aの高さにより、それぞれ規定され、両者間で影響を与え合う関係がほぼ解消される。よって、共振周波数と無負荷Ｑを所望の値に応じて個別に設計することができるため、設計の自由度が高まり、帯域阻止誘電体フィルタ10の製造が容易になる。
【００３１】
次に本発明の第二の実施例を、図2、図3に基づいて説明する。なお、図2は第一の実施例を示した図1と同様に、内部の状態を示すために、帯域阻止誘電体フィルタ20の遮蔽空洞21の蓋部21bを開いた分解斜視図である。さらに、図3は、図2におけるＸ−Ｘ線断面図である。また、先の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３２】
図2に示す帯域阻止誘電体フィルタ20は、金属製の遮蔽空洞21と、対向する二面に薄膜多層電極28が形成された円柱状の誘電体共振器12bと、外部結合手段13とから構成されている。また、遮蔽空洞21には入出力用の外部コネクタ14が取り付けられており、外部コネクタ14同士は、金属線17により導通されている。
【００３３】
外部コネクタ14より入力された信号は、外部コネクタ14の中心導体に半田により接続された金属線17から外部結合手段13に流れる。半田付けにより遮蔽空洞21の本体21aの内底面に接続された誘電体共振器12bの、接続されていない電極側と遮蔽空洞21との間の空間に延在するように配置された外部結合手段13は、容量により誘電体共振器12bと結合する。そして、誘電体共振器12bの薄膜多層電極28に平行な断面における面積により規定された共振周波数で共振し、この共振周波数を阻止する帯域阻止誘電体フィルタとして機能する。
【００３４】
この実施例においては、図3の断面図に示すように、誘電体共振器12bの対向する二面に電極層26と誘電体層27を交互に積層した薄膜多層電極28を形成している。薄膜多層電極28を使用すると、電極部における損失を減少させることができる。したがって、単層の銀電極などを使用する場合よりも無負荷Ｑが上昇する。この結果、第一の実施例の帯域阻止誘電体フィルタ10よりも、同一の無負荷Ｑではさらに低背化することができる。
【００３５】
もちろん、第一の実施例の二段の帯域阻止誘電体フィルタの電極に薄膜多層電極を用いることにより、同様の効果が得られる。
【００３６】
さらに、本発明の第三の実施例である帯域阻止誘電体フィルタを、図4、5に基づいて説明する。なお、図4は本実施例の帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図であり、図5は図4におけるY−Y線断面図である。なお、先の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
図4、5に示すように本実施例の帯域阻止誘電体フィルタ30は、鉄に銀メッキを施し、表裏面に凹部が形成された遮蔽空洞31と、対向する二面に薄膜多層電極28が形成された円柱状の誘電体共振器12bと、銅板に銀メッキを施したアース板32と、金属線からなる外部結合手段13と、遮蔽空洞31に取り付けられた外部コネクタ14とから構成されている。
【００３８】
誘電体共振器12bの薄膜多層電極28が形成された一方の面には、段差部および半田付用の孔を有するアース板32が半田付されている。そして、アース板32が遮蔽空洞31の本体31aと蓋部31bとに挟まれることにより、誘電体共振器12bは遮蔽空洞31の表裏面の凹部に配置されることとなる。
【００３９】
また、外部結合手段13の一端は、遮蔽空洞31に取り付けられた外部コネクタ14の中心導体に接続され、遮蔽空洞31と誘電体共振器12bとの間に延在している。さらに、外部コネクタ14の中心導体同士はλ/4波長線路16により接続されている。
【００４０】
このような構成を有する帯域阻止誘電体フィルタ30では、外部コネクタ14より入力された信号は、外部コネクタ14から外部結合手段13に流れ、外部結合手段13と誘電体共振器12bとの間で容量を発生させる。この容量により外部結合手段13と誘電体共振器12bは結合し、誘電体共振器12bの薄膜多層電極28に平行な断面における面積によって規定される共振周波数で共振する。そして、この周波数帯域を阻止する二段の帯域阻止誘電体フィルタとして機能する。
【００４１】
このように誘電体共振器１２ｂを重置した構成の帯域阻止誘電体フィルタ３０では、遮蔽空洞３１に実電流がほとんど流れなくなるため、従来の帯域阻止誘電体フィルタにおいてＴＭ二重モード誘電体共振器のキャビティ表面の導電性（遮蔽空洞に相当する）を流れることにより発生していた損失を無くすことができる。したがって、従来の帯域阻止誘電体フィルタと比較して、同程度の特性を有しながら低背化を図ることができる。さらに、実施例１に比較して低面積化することができるので、使用目的に応じて実施例１のように誘電体共振器を並置した帯域阻止誘電体フィルタと、本実施例のように誘電体共振器を重置した帯域阻止誘電体フィルタとを使い分けることができる。
【００４２】
次に本発明の第四の実施例を、図6に基づいて説明する。なお、図6は内部の状態を示すために、誘電体デュプレクサ40における遮蔽空洞41の蓋部41bを開いた分解斜視図である。また、先の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４３】
図6に示すように、本実施例の誘電体デュプレクサ40は、金属製の遮蔽空洞41と、対向する二面に電極18が形成され、異なった共振周波数を有する二つの円柱状の誘電体共振器12a1、12a2と、外部結合手段13とから構成されている。一方の誘電体共振器12a1で送信用誘電体フィルタ部29aを構成し、他方の誘電体共振器12a2で受信用誘電体フィルタ部29bを構成している。遮蔽空洞41には送信回路接続用外部コネクタ14a、受信回路接続用外部コネクタ14b、アンテナ接続用外部コネクタ14cが取り付けられており、送信回路接続用外部コネクタ14aは、送信用誘電体フィルタ部29aに接続され、受信回路接続用外部コネクタ14bは、受信用誘電体フィルタ部29bに接続されている。そして、送信用誘電体フィルタ部29a、受信用誘電体フィルタ部29b両方にアンテナ接続用外部コネクタ14cが接続されている。
【００４４】
このようにして形成された誘電体デュプレクサ40においては、送信用誘電体フィルタ部29aの誘電体共振器12a1の電極18に平行な断面における面積により規定された共振周波数で共振し、この共振周波数を阻止する。同様に、受信用誘電体フィルタ部29bの誘電体共振器12a2の電極18に平行な断面における面積により規定された共振周波数で共振し、この共振周波数を阻止する。こうして送信・受信それぞれで帯域を阻止する誘電体デュプレクサとして機能する。
【００４５】
このような構成を有する誘電体デュプレクサ４０では、遮蔽空洞４１に実電流がほとんど流れなくなるため、従来の誘電体デュプレクサにおいてＴＭ二重モード誘電体共振器のキャビティ表面の導電層（遮蔽空洞に相当する）を流れることにより発生していた損失を無くすことができる。したがって、従来の誘電体デュプレクサと比較して、同程度の特性を有しながら低背化を図ることができる。
【００４６】
なお、本実施例においては、送信用誘電体フィルタ部29aと受信用誘電体フィルタ部29bを、それぞれ一つの誘電体共振器12a1、12a2により形成したが、複数の誘電体共振器を用いて複数段の誘電体デュプレクサを形成してもよい。また、電極に薄膜多層電極を用いてもよい。
【００４７】
さらにまた、本発明の第五の実施例である通信機装置を、図7に基づいて説明する。なお、図7は本実施例の通信機装置の概略図である。
【００４８】
図7に示すように、本実施例の通信機装置50は、誘電体デュプレクサ40と、送信回路51と、受信回路52と、アンテナ53とから構成されている。ここで誘電体デュプレクサ40は、先の実施例で示したものであり、図6における第一誘電体フィルタ部29aと接続される外部コネクタ14aが、送信回路51に接続されており、第二誘電体フィルタ部29bと接続される外部コネクタ14bが、受信回路52に接続されている。また、外部コネクタ14cは、アンテナ53に接続されている。
【００４９】
このような構成にすることにより、同形では無負荷Ｑを向上することができ、同無負荷Ｑでは低背化あるいは低面積化された通信機装置を供給することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、誘電体共振器を収納する遮蔽空洞に実電流がほとんど流れなくなる。したがって、従来その部分で生じていた損失が無くなり、無負荷Ｑが向上する。その結果、同一の無負荷Ｑでは、従来の構造に比べて帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を低背化することができる。
【００５１】
また、本発明の二段の帯域阻止誘電体フィルタおよび誘電体デュプレクサでは、共振周波数を誘電体共振器の電極に平行な断面における面積により調整することができ、無負荷Ｑを主に誘電体共振器の高さによって調整することができるため、それぞれの調整を個別に行うことができる。その結果、誘電体共振器の形状における設計の自由度が増して、製造する際の微妙な調整の手間が軽減され、容易に所望の特性を有する帯域阻止誘電体フィルタおよび誘電体デュプレクサを提供することができる。さらに、従来はＴＭ二重モード誘電体共振器の互いに交差する誘電体柱同士が結合しないように、微妙な調整が必要であったが、本発明の二段の帯域阻止誘電体フィルタでは二個の誘電体共振器が分離されているので、個々に調整することができ、微妙な調整が不必要となる。
【００５２】
さらに、誘電体共振器の対向する二面に形成される電極を薄膜多層電極によって形成することにより単層の電極に比べて電極における損失を低減することができる。したがって無負荷Ｑが向上し、同じ無負荷Ｑでは、より低背化し、同じ高さでは、より無負荷Ｑを高めた帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図２】本発明の第二の実施例における帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３】図2におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例における帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図５】図4におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】本発明の第四の実施例における誘電体デュプレクサの分解斜視図である。
【図７】本発明の通信機装置の概略図である。
【図８】従来の帯域阻止誘電体フィルタの概略斜視図である。
【図９】従来の帯域阻止誘電体フィルタの底面図である。
【符号の説明】
10,20,30 帯域阻止誘電体フィルタ
11,21,31,41 遮蔽空洞
12a,12b12a1,12a2 誘電体共振器
13 外部結合手段
14 外部コネクタ
14a 送信回路接続用外部コネクタ
14b 受信回路接続用外部コネクタ
14c アンテナ接続用外部コネクタ
16 λ/4波長線路
18 銀電極
26 電極層
27 誘電体層
28 薄膜多層電極
29a 送信用誘電体フィルタ部
29b 受信用誘電体フィルタ部
32 アース板
40 誘電体デュプレクサ
50 通信機装置
51 送信回路
52 受信回路
53 アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信基地局などで使用される帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の帯域阻止誘電体フィルタを、図8、図9に基づいて説明する。
図8は、従来の帯域阻止誘電体フィルタ110の斜視図であり、図9は底面図である。帯域阻止誘電体フィルタ110は、導電層を有するキャビティ121内に二本の誘電体柱122を交差するように配置したセラミックからなる誘電体共振器120と、金属ケース130と、基板140とから構成されている。この金属ケース130と、導電性を有するキャビティ121によって遮蔽空洞が構成される。
【０００３】
なお、金属ケース130は上部ケースと下部ケースとからなるが、図8においては内部構造を示すために上部ケースは図示していない。下部ケース130には外部との信号入出力用の外部コネクタ131が取り付けられている。基板140は、絶縁基板の両面に銅膜141などを成膜することにより形成されており、その一部をエッチングすることによりストリップライン142が形成されている。このストリップライン142は、λ/4波長線路としての役割を果たし、その両端と前記外部コネクタ131の中心導体132とが接続されている。基板140は、ストリップライン142と下部ケース130とが直接接しないように、下部ケース130の上面側に、ストリップライン142を下部ケース130と対向させるように配置している。
【０００４】
またストリップライン142には、外部結合手段としての外部結合用ループ133の一端が接続されている。外部結合用ループ133は、基板140から上側略垂直方向に延び、外部結合用ループ133の他端は、基板140下面のエッチング部143およびストリップライン142以外の銅膜141（アース部）に接続されている。基板140の上面においては、外部結合用ループ133貫挿部周辺の銅膜141が除去され、この除去部とほぼ同じ大きさの孔を有するアース板134が基板140上に配置されている。そして、アース板134は、前記下部ケース130の内側面に取り付けられ、電気的に接続されている。
【０００５】
このように構成されている帯域阻止誘電体フィルタ110では、一方の外部コネクタ131より入力された信号が、二つの外部結合用ループ133及びストリップライン142に流れる。これにより外部結合用ループ133ではそれぞれ磁界を発生し、二つのうちそれぞれ対応する外部結合用ループ133と誘電体柱122とが磁界結合する。その後、出力側外部コネクタから誘電体柱122に対応する周波数を除いた信号が出力される。こうして帯域阻止誘電体フィルタ110は、誘電体柱122の大きさによって規定される共振周波数帯域を阻止する二段の帯域阻止誘電体フィルタとして機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誘電体共振器の共振周波数および無負荷Ｑはキャビティおよび誘電体柱の大きさによって決まる。ここで、誘電体共振器の開口面から見て横方向を幅、奥行き方向を厚み、キャビティと誘電体柱との接する面間を高さとすると、次のような関係になる。
【０００７】
例えば、キャビティの大きさをそのままにして、誘電体柱の幅あるいは厚みを大きくすると共振周波数は低くなる。また、誘電体柱の大きさをそのままにして、キャビティの幅を大きくすると共振周波数は低くなる。また、誘電体共振器とその無負荷Ｑの関係においては、誘電体柱の高さを高くすると無負荷Ｑが上がるという関係にある。
【０００８】
このように誘電体柱の高さを高くすると、誘電体共振器の無負荷Ｑが上がるのであるが、誘電体柱の高さを高くするのに伴ってキャビティも大きくなっている。したがって、キャビティ表面の導電層も大きくなり、そこを流れる実電流の導電層での損失もまた大きくなっている。この分の損失が、誘電体柱を高くすることによって得られた無負荷Ｑの上昇を一部相殺する。よって、必要とされる無負荷Ｑを得るためには、誘電体共振器が大型化するという問題があった。このような理由から、キャビティ表面の導電層を実電流が流れることによる損失が無くなるような帯域阻止誘電体フィルタが望まれていた。
【０００９】
また、キャビティ内に二本の誘電体柱を交差させるように配置したＴＭ二重モード誘電体共振器を用いた二段の帯域阻止誘電体フィルタの場合、所望される共振周波数に応じて二本の同形の誘電体柱が形成される。ここで誘電体共振器の無負荷Ｑを上げようとすると、誘電体柱の高さを高くしなければならなくなり、それに応じてキャビティも高くなる。一方の誘電体柱の高さを高くすることでキャビティが高くなるということは、もう一方の誘電体柱から見るとキャビティの幅が大きくなるということである。前述のようにキャビティの幅が大きくなると共振周波数は低くなるので、所定の共振周波数を得るためには、誘電体柱の幅あるいは厚みを小さくして共振周波数を高めなければならない。このように、二段の帯域阻止誘電体フィルタにおいても共振周波数と無負荷Ｑを個別に設計できないという問題があった。
【００１０】
本発明の帯域阻止誘電体フィルタは上記の問題点を鑑みてなされたものであり、実電流がキャビティの導電層を流れることで生じる損失を無くし、無負荷Ｑが高く、低背化を実現した帯域阻止誘電体フィルタ、帯域阻止誘電体デュプレクサおよび通信機装置を提供することを目的としている。また、共振周波数と無負荷Ｑの従属的な関係を弱め、それぞれを個別に設計できる帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の帯域阻止誘電体フィルタは、導電性を有する遮蔽空洞と、該遮蔽空洞内に配置され、対向する二面に電極が形成されたＴＭ０１０モード誘電体共振器と、前記遮蔽空洞内にあって一方の前記電極及び該遮断空洞と所定の間隔を隔てて且つ該電極と長辺が対向するように配置され、前記ＴＭ０１０モード誘電体共振器（以下、誘電体共振器）の電極と容量結合し、かつ前記容量結合を調整することができる金属線からなる外部結合手段とを含んでなる。
【００１２】
これにより、従来の帯域阻止誘電体フィルタで誘電体共振器のキャビティ表面の導電層に流れていた実電流が無くなり、そこでの損失が無くなる。そしてその分の無負荷Ｑが相殺されないために、誘電体共振器の高さをそれほど高くする必要がなくなり、低背化が図れる。
【００１３】
また、請求項2に係る帯域阻止誘電体フィルタは、前記誘電体共振器が、前記遮蔽空洞内に並置されている。
【００１４】
これにより、さらに低背化を図ることができる。
【００１５】
さらに、請求項3に係る帯域阻止誘電体フィルタは、前記誘電体共振器が、前記遮蔽空洞内に重置されている。
【００１６】
これにより、従来の帯域阻止誘電体フィルタに比べて、誘電体共振器のキャビティ表面の導電層に流れていた実電流が無くなることにより、低背化が図れることに加えて、帯域阻止誘電体フィルタを低面積化することができる。
【００１７】
さらにまた、請求項4に係る帯域阻止誘電体フィルタは、前記誘電体共振器の対向する二面に形成される電極の少なくとも一方が、薄膜多層電極によって形成されている。
【００１８】
これにより、さらに無負荷Ｑが向上する。
【００１９】
さらにまた、請求項5に係る誘電体デュプレクサは、少なくとも二つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力接続用手段と、前記誘電体フィルタに共通的に接続されるアンテナ接続用手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、前記誘電体フィルタの少なくとも一つが前記請求項1ないし4記載の帯域阻止誘電体フィルタである。
【００２０】
これらにより、低背化が図れ、損失の少ない誘電体デュプレクサを供給することができる。
【００２１】
さらにまた、請求項6に係る通信機装置は、前記請求項5記載の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続用手段と異なる少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続用手段に接続されるアンテナとを含んでなる。
【００２２】
これらにより、低背化が図れ、損失の少ない通信機装置を供給することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である帯域阻止誘電体フィルタを、図1に基づいて説明する。図1は、内部の状態を示すために、帯域阻止誘電体フィルタ10の遮蔽空洞11の蓋部11bを開いた分解斜視図である。
【００２４】
帯域阻止誘電体フィルタ10は、鉄などの金属からなる遮蔽空洞11と、対向する二面に電極18を有する誘電体共振器12aと、外部結合手段13と、遮蔽空洞11に取り付けられた入出力用の外部コネクタ14とから構成されている。すなわち、本実施例においては、二個の誘電体共振器12aを遮蔽空洞11の本体11a内に並置し、入出力用の外部コネクタ14をλ/4波長線路16で導通した二段の帯域阻止誘電体フィルタ10を構成している。
【００２５】
誘電体共振器12aはセラミックにより円柱状に形成されており、その対向する二面には銀ペーストの塗布・焼成などによって電極18が形成されている。そして遮蔽空洞11の本体11aの内底面に、誘電体共振器12aの一方の電極面を半田付するなどの手段により接続固定する。または、ここでは図示しないが、鉄とニッケルの合金などの金属製のアース板に半田付した後に遮蔽空洞11内に収納し、アース板と誘電体共振器12aの線膨張係数を同程度とすると、温度変化に対しての信頼性が向上する。なお、この実施例において誘電体共振器12aは円柱状のものを用いているが、角柱状等どのような形状のものであっても、従来の帯域阻止誘電体フィルタに比べて無負荷Ｑの上昇などの特性上の効果は見られる。しかしながら、角柱状の誘電体共振器では電極が形成された対向する二面において、中心から縁端までの距離が一定距離とならない。そのため、電極縁端において電位差が生じ、電流が流れる。この電流が流れることによって損失が発生するので、帯域阻止誘電体フィルタの特性面からみると、円柱状の誘電体共振器が望ましい。
【００２６】
外部結合手段13は、金属線から形成されており、その一端において外部コネクタ14の中心導体と半田により接続されている。外部結合手段13は、誘電体共振器12aと遮蔽空洞11との間の空間に延在するように配置され、誘電体共振器12aの電極18及び遮蔽空洞11とは間隔が隔てられており、電気的に接続されていない。
【００２７】
外部コネクタ14より入力された信号は、外部コネクタ14から外部結合手段13に流れ、外部結合手段13と誘電体共振器12aとの間で容量を発生させる。この容量により外部結合手段13と誘電体共振器12aは結合し、誘電体共振器12aの電極18に平行な断面における面積によって規定される共振周波数で共振する。外部結合手段13と誘電体共振器12aとの結合の度合いは、両者の対向する面積や距離によって決まり、面積が大きい程あるいは距離が短い程結合は強くなる。したがって、外部結合手段13の長さや、配置場所を変更することで結合の度合いを調整することができる。結合の度合いを強めることにより広帯域を阻止する誘電体フィルタに、結合の度合いを弱めることにより狭帯域を阻止する誘電体フィルタに変えることができる。なお、外部結合手段13と誘電体共振器12aを直接接続すると最も結合が強まり、広帯域を阻止する誘電体フィルタとなる。
【００２８】
次に、本実施例の誘電体フィルタ10の機能について説明する。外部コネクタ14から入力された信号は、外部結合手段13と誘電体共振器12aとの結合を経て誘電体共振器12aの対向する二面に形成された電極18間に電界を生じさせる。そして誘電体共振器12aの円周に沿って磁界が発生し、誘電体共振器12a内に電磁界が集中した結果、電磁界はＴＭ010モードに近似の分布となる。
【００２９】
このような構成にすることにより、本発明の帯域阻止誘電体フィルタ１０では、遮蔽空洞１１に実電流がほとんど流れなくなる。そのため、従来の帯域阻止誘電体フィルタにおいてＴＭ二重モード誘電体共振器のキャビティ表面の導電層（遮蔽空洞に相当する）を流れることにより発生していた損失を無くすことができる。また、従来のＴＭ二重モード誘電体共振器の無負荷Ｑが誘電体柱の高さによって規定されていたのと同様に、本発明における無負荷Ｑも誘電体共振器１２ａの高さによって規定される。したがって、本発明においては前記のように損失が低減するので、誘電体共振器１２ａの高さをそれ程高くする必要が無くなり、従来の構造に比べて帯域阻止誘電体フィルタ１０を低背化することができる。
【００３０】
また、共振周波数は誘電体共振器12aの電極18に平行な断面における面積により、無負荷Ｑは主に誘電体共振器12aの高さにより、それぞれ規定され、両者間で影響を与え合う関係がほぼ解消される。よって、共振周波数と無負荷Ｑを所望の値に応じて個別に設計することができるため、設計の自由度が高まり、帯域阻止誘電体フィルタ10の製造が容易になる。
【００３１】
次に本発明の第二の実施例を、図2、図3に基づいて説明する。なお、図2は第一の実施例を示した図1と同様に、内部の状態を示すために、帯域阻止誘電体フィルタ20の遮蔽空洞21の蓋部21bを開いた分解斜視図である。さらに、図3は、図2におけるＸ−Ｘ線断面図である。また、先の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３２】
図2に示す帯域阻止誘電体フィルタ20は、金属製の遮蔽空洞21と、対向する二面に薄膜多層電極28が形成された円柱状の誘電体共振器12bと、外部結合手段13とから構成されている。また、遮蔽空洞21には入出力用の外部コネクタ14が取り付けられており、外部コネクタ14同士は、金属線17により導通されている。
【００３３】
外部コネクタ14より入力された信号は、外部コネクタ14の中心導体に半田により接続された金属線17から外部結合手段13に流れる。半田付けにより遮蔽空洞21の本体21aの内底面に接続された誘電体共振器12bの、接続されていない電極側と遮蔽空洞21との間の空間に延在するように配置された外部結合手段13は、容量により誘電体共振器12bと結合する。そして、誘電体共振器12bの薄膜多層電極28に平行な断面における面積により規定された共振周波数で共振し、この共振周波数を阻止する帯域阻止誘電体フィルタとして機能する。
【００３４】
この実施例においては、図3の断面図に示すように、誘電体共振器12bの対向する二面に電極層26と誘電体層27を交互に積層した薄膜多層電極28を形成している。薄膜多層電極28を使用すると、電極部における損失を減少させることができる。したがって、単層の銀電極などを使用する場合よりも無負荷Ｑが上昇する。この結果、第一の実施例の帯域阻止誘電体フィルタ10よりも、同一の無負荷Ｑではさらに低背化することができる。
【００３５】
もちろん、第一の実施例の二段の帯域阻止誘電体フィルタの電極に薄膜多層電極を用いることにより、同様の効果が得られる。
【００３６】
さらに、本発明の第三の実施例である帯域阻止誘電体フィルタを、図4、5に基づいて説明する。なお、図4は本実施例の帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図であり、図5は図4におけるY−Y線断面図である。なお、先の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
図4、5に示すように本実施例の帯域阻止誘電体フィルタ30は、鉄に銀メッキを施し、表裏面に凹部が形成された遮蔽空洞31と、対向する二面に薄膜多層電極28が形成された円柱状の誘電体共振器12bと、銅板に銀メッキを施したアース板32と、金属線からなる外部結合手段13と、遮蔽空洞31に取り付けられた外部コネクタ14とから構成されている。
【００３８】
誘電体共振器12bの薄膜多層電極28が形成された一方の面には、段差部および半田付用の孔を有するアース板32が半田付されている。そして、アース板32が遮蔽空洞31の本体31aと蓋部31bとに挟まれることにより、誘電体共振器12bは遮蔽空洞31の表裏面の凹部に配置されることとなる。
【００３９】
また、外部結合手段13の一端は、遮蔽空洞31に取り付けられた外部コネクタ14の中心導体に接続され、遮蔽空洞31と誘電体共振器12bとの間に延在している。さらに、外部コネクタ14の中心導体同士はλ/4波長線路16により接続されている。
【００４０】
このような構成を有する帯域阻止誘電体フィルタ30では、外部コネクタ14より入力された信号は、外部コネクタ14から外部結合手段13に流れ、外部結合手段13と誘電体共振器12bとの間で容量を発生させる。この容量により外部結合手段13と誘電体共振器12bは結合し、誘電体共振器12bの薄膜多層電極28に平行な断面における面積によって規定される共振周波数で共振する。そして、この周波数帯域を阻止する二段の帯域阻止誘電体フィルタとして機能する。
【００４１】
このように誘電体共振器１２ｂを重置した構成の帯域阻止誘電体フィルタ３０では、遮蔽空洞３１に実電流がほとんど流れなくなるため、従来の帯域阻止誘電体フィルタにおいてＴＭ二重モード誘電体共振器のキャビティ表面の導電性（遮蔽空洞に相当する）を流れることにより発生していた損失を無くすことができる。したがって、従来の帯域阻止誘電体フィルタと比較して、同程度の特性を有しながら低背化を図ることができる。さらに、実施例１に比較して低面積化することができるので、使用目的に応じて実施例１のように誘電体共振器を並置した帯域阻止誘電体フィルタと、本実施例のように誘電体共振器を重置した帯域阻止誘電体フィルタとを使い分けることができる。
【００４２】
次に本発明の第四の実施例を、図6に基づいて説明する。なお、図6は内部の状態を示すために、誘電体デュプレクサ40における遮蔽空洞41の蓋部41bを開いた分解斜視図である。また、先の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４３】
図6に示すように、本実施例の誘電体デュプレクサ40は、金属製の遮蔽空洞41と、対向する二面に電極18が形成され、異なった共振周波数を有する二つの円柱状の誘電体共振器12a1、12a2と、外部結合手段13とから構成されている。一方の誘電体共振器12a1で送信用誘電体フィルタ部29aを構成し、他方の誘電体共振器12a2で受信用誘電体フィルタ部29bを構成している。遮蔽空洞41には送信回路接続用外部コネクタ14a、受信回路接続用外部コネクタ14b、アンテナ接続用外部コネクタ14cが取り付けられており、送信回路接続用外部コネクタ14aは、送信用誘電体フィルタ部29aに接続され、受信回路接続用外部コネクタ14bは、受信用誘電体フィルタ部29bに接続されている。そして、送信用誘電体フィルタ部29a、受信用誘電体フィルタ部29b両方にアンテナ接続用外部コネクタ14cが接続されている。
【００４４】
このようにして形成された誘電体デュプレクサ40においては、送信用誘電体フィルタ部29aの誘電体共振器12a1の電極18に平行な断面における面積により規定された共振周波数で共振し、この共振周波数を阻止する。同様に、受信用誘電体フィルタ部29bの誘電体共振器12a2の電極18に平行な断面における面積により規定された共振周波数で共振し、この共振周波数を阻止する。こうして送信・受信それぞれで帯域を阻止する誘電体デュプレクサとして機能する。
【００４５】
このような構成を有する誘電体デュプレクサ４０では、遮蔽空洞４１に実電流がほとんど流れなくなるため、従来の誘電体デュプレクサにおいてＴＭ二重モード誘電体共振器のキャビティ表面の導電層（遮蔽空洞に相当する）を流れることにより発生していた損失を無くすことができる。したがって、従来の誘電体デュプレクサと比較して、同程度の特性を有しながら低背化を図ることができる。
【００４６】
なお、本実施例においては、送信用誘電体フィルタ部29aと受信用誘電体フィルタ部29bを、それぞれ一つの誘電体共振器12a1、12a2により形成したが、複数の誘電体共振器を用いて複数段の誘電体デュプレクサを形成してもよい。また、電極に薄膜多層電極を用いてもよい。
【００４７】
さらにまた、本発明の第五の実施例である通信機装置を、図7に基づいて説明する。なお、図7は本実施例の通信機装置の概略図である。
【００４８】
図7に示すように、本実施例の通信機装置50は、誘電体デュプレクサ40と、送信回路51と、受信回路52と、アンテナ53とから構成されている。ここで誘電体デュプレクサ40は、先の実施例で示したものであり、図6における第一誘電体フィルタ部29aと接続される外部コネクタ14aが、送信回路51に接続されており、第二誘電体フィルタ部29bと接続される外部コネクタ14bが、受信回路52に接続されている。また、外部コネクタ14cは、アンテナ53に接続されている。
【００４９】
このような構成にすることにより、同形では無負荷Ｑを向上することができ、同無負荷Ｑでは低背化あるいは低面積化された通信機装置を供給することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、誘電体共振器を収納する遮蔽空洞に実電流がほとんど流れなくなる。したがって、従来その部分で生じていた損失が無くなり、無負荷Ｑが向上する。その結果、同一の無負荷Ｑでは、従来の構造に比べて帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を低背化することができる。
【００５１】
また、本発明の二段の帯域阻止誘電体フィルタおよび誘電体デュプレクサでは、共振周波数を誘電体共振器の電極に平行な断面における面積により調整することができ、無負荷Ｑを主に誘電体共振器の高さによって調整することができるため、それぞれの調整を個別に行うことができる。その結果、誘電体共振器の形状における設計の自由度が増して、製造する際の微妙な調整の手間が軽減され、容易に所望の特性を有する帯域阻止誘電体フィルタおよび誘電体デュプレクサを提供することができる。さらに、従来はＴＭ二重モード誘電体共振器の互いに交差する誘電体柱同士が結合しないように、微妙な調整が必要であったが、本発明の二段の帯域阻止誘電体フィルタでは二個の誘電体共振器が分離されているので、個々に調整することができ、微妙な調整が不必要となる。
【００５２】
さらに、誘電体共振器の対向する二面に形成される電極を薄膜多層電極によって形成することにより単層の電極に比べて電極における損失を低減することができる。したがって無負荷Ｑが向上し、同じ無負荷Ｑでは、より低背化し、同じ高さでは、より無負荷Ｑを高めた帯域阻止誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサおよび通信機装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図２】本発明の第二の実施例における帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３】図2におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例における帯域阻止誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図５】図4におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】本発明の第四の実施例における誘電体デュプレクサの分解斜視図である。
【図７】本発明の通信機装置の概略図である。
【図８】従来の帯域阻止誘電体フィルタの概略斜視図である。
【図９】従来の帯域阻止誘電体フィルタの底面図である。
【符号の説明】
10,20,30 帯域阻止誘電体フィルタ
11,21,31,41 遮蔽空洞
12a,12b12a1,12a2 誘電体共振器
13 外部結合手段
14 外部コネクタ
14a 送信回路接続用外部コネクタ
14b 受信回路接続用外部コネクタ
14c アンテナ接続用外部コネクタ
16 λ/4波長線路
18 銀電極
26 電極層
27 誘電体層
28 薄膜多層電極
29a 送信用誘電体フィルタ部
29b 受信用誘電体フィルタ部
32 アース板
40 誘電体デュプレクサ
50 通信機装置
51 送信回路
52 受信回路
53 アンテナ
Claims (6)
- 導電性を有する遮蔽空洞と、該遮蔽空洞内に配置され、対向する二面に電極が形成されたＴＭ０１０モード誘電体共振器と、前記遮蔽空洞内にあって一方の前記電極及び該遮断空洞と所定の間隔を隔てて且つ該電極と長辺が対向するように配置され、前記ＴＭ０１０モード誘電体共振器の電極と容量結合し、且つ前記容量結合を調整することができる金属線からなる外部結合手段とを含んでなることを特徴とする帯域阻止誘電体フィルタ。
- 前記ＴＭ０１０モード誘電体共振器が、前記遮蔽空洞内に並置されていることを特徴とする請求項１記載の帯域阻止誘電体フィルタ。
- 前記ＴＭ０１０モード誘電体共振器が、前記遮蔽空洞内に重置されていることを特徴とする請求項１記載の帯域阻止誘電体フィルタ。
- 前記ＴＭ０１０モード誘電体共振器の対向する二面に形成される電極の少なくとも一方が、薄膜多層電極によって形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の帯域阻止誘電体フィルタ。
- 少なくとも二つの誘電体フィルタと、該誘電体フィルタのそれぞれに接続される入出力用接続手段と、前記誘電体フィルタに共通的に接続されるアンテナ接続用手段とを含んでなる誘電体デュプレクサであって、
前記誘電体フィルタの少なくとも一つが前記請求項１ないし請求項４記載の帯域阻止誘電体フィルタであることを特徴とする誘電体デュプレクサ。 - 前記請求項５記載の誘電体デュプレクサと、該誘電体デュプレクサの少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続用手段と異なる少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される受信用回路と、前記誘電体デュプレクサのアンテナ接続用手段に接続されるアンテナとを含んでなることを特徴とする通信機装置。
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