CN114747087A - 电介质波导管谐振器以及电介质波导管滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电介质波导管滤波器(101)，具备：电介质板(1)，具有相互对置的第一主面(MS1)和第二主面(MS2)、以及将第一主面(MS1)的外缘和第二主面(MS2)的外缘相连的侧面(SS)；第一面导体(21)，形成于第一主面(MS1)；第二面导体(22)，形成于第二主面(MS2)；侧面导体膜(8A～8D)，形成于电介质板(1)的内部，将第一面导体(21)和第二面导体(22)连接；以及内部导体(7A～7D)，在相对于第一主面(MS1)垂直的方向上延伸，与第一面导体(21)和第二面导体(22)均不电连接。而且，在由第一面导体(21)、第二面导体(22)以及侧面导体膜(8A～8D)包围的空间构成多个电介质波导管谐振空间。

Description

电介质波导管谐振器以及电介质波导管滤波器

技术领域

本发明涉及电介质波导管谐振器以及具备该电介质波导管谐振器的电介质波导管滤波器。

背景技术

随着移动体通信的高速/大容量化，推进了毫米波段的利用。在利用这样的毫米波段的移动体通信的基站等中使用的滤波器适用电介质波导管滤波器。

作为在毫米波段等中使用的电介质波导管滤波器，例如公开了专利文献1。该电介质波导管滤波器具备电介质波导管谐振器，该电介质波导管谐振器通过在电介质板的相互对置的第一面和第二面分别形成第一导体层、第二导体层，并由连接这两面的导体层间的多个导通导体形成柱壁而构成。

另外，在专利文献1中示出了使在内部形成有导通导体的盲孔从第一面向内部方向突出，并利用金属布线部连接导体层和导通导体，从而调整电介质波导管谐振器的谐振频率。

专利文献1：日本特开2018-125717号公报

一般而言，电介质波导管谐振器能够使用介电损耗低的电介质材料，另外，导体部基本上由扩展成面状的导体构成，因此也能够将导体损耗抑制得较低。

但是，在专利文献1所示的电介质波导管滤波器中，形成于盲孔的导通导体在电介质基板内部的前端与该前端对置的导体层之间的电场强度较高，电流集中在导通导体的前端部，因此在该电流密度较高的部分产生相对较大的电阻损耗。也就是说，存在难以得到Q值较高的电介质波导管谐振器，另外，由此难以得到插入损耗较低的电介质波导管滤波器的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供具备谐振频率调整用的结构，且Q值较高的电介质波导管谐振器、以及插入损耗较低的电介质波导管滤波器。

作为本公开的一个例子的电介质波导管谐振器具备：电介质板，具有第一主面、第二主面以及侧面，上述第一主面和上述第二主面相互对置，上述侧面将上述第一主面的外缘和上述第二主面的外缘相连；第一面导体，形成于上述第一主面；第二面导体，形成于上述第二主面；连接导体，形成于上述电介质板的内部，连接上述第一面导体和上述第二面导体；以及内部导体，在相对于上述第一主面垂直的方向上延伸，与上述第一面导体和上述第二面导体均不电连接，上述电介质波导管谐振器构成由上述第一面导体、上述第二面导体以及上述连接导体包围的电介质波导管谐振空间。

根据上述结构的电介质波导管谐振器，由于内部导体与第一面导体和第二面导体分离，也就是说，由于在直流上从第一面导体和第二面导体的电位浮起，因此内部导体的端部的电流集中缓慢。因此，能够得到具备谐振频率调整结构且Q值较高的电介质波导管谐振器。

另外，作为本公开的一个例子的电介质波导管滤波器，具备电介质波导管谐振器，上述电介质波导管谐振器具有：电介质板，具有第一主面、第二主面以及侧面，上述第一主面和上述第二主面相互对置，上述侧面将上述第一主面的外缘和上述第二主面的外缘相连；第一面导体，形成于上述第一主面；第二面导体，形成于上述第二主面；以及连接导体，形成于上述电介质板的内部，连接上述第一面导体和上述第二面导体。而且，具备内部导体，上述内部导体形成于上述电介质波导管谐振器的内部，在相对于上述第一主面垂直的方向上延伸，与上述第一面导体和上述第二面导体均不电连接。

另外，作为本公开的一个例子的电介质波导管滤波器具备：多个电介质波导管谐振器，分别具有电介质板、第一面导体、第二面导体以及连接导体，其中，上述电介质板包含相互对置的第一主面和第二主面以及将上述第一主面的外缘和上述第二主面的外缘相连的侧面，上述第一面导体形成于上述第一主面，上述第二面导体形成于上述第二主面，上述连接导体形成于上述电介质板的内部，连接上述第一面导体和上述第二面导体；以及主耦合部，使上述多个电介质波导管谐振器中的相邻的电介质波导管谐振器耦合。而且，上述多个电介质波导管谐振器的一部分或者全部具备内部导体，上述内部导体形成于上述电介质波导管谐振器的内部，在相对于上述第一主面垂直的方向上延伸，与上述第一面导体和上述第二面导体均不电连接。

根据上述结构的电介质波导管滤波器，如上所述，由于具备在内部导体中的电流集中缓慢且Q值较高的电介质波导管谐振器，因此能够得到插入损耗较低的电介质波导管滤波器。

根据本发明，能够得到具备谐振频率调整用的结构且Q值较高的电介质波导管谐振器以及插入损耗较低的电介质波导管滤波器。

附图说明

图1的(A)是第一实施方式的电介质波导管滤波器101的外观立体图，图1的(B)是表示电介质波导管滤波器101的内部结构的立体图。

图2是放大了电介质波导管滤波器101的厚度方向的立体图。

图3是电介质波导管滤波器101的仰视图。

图4是表示电介质波导管滤波器101所具备的四个电介质波导管谐振器部分、电介质波导管谐振器间的主耦合部以及副耦合部的立体图。

图5是安装电介质波导管滤波器101的电路基板90的部分立体图。

图6的(A)、图6的(B)是表示构成电介质波导管滤波器101的四个谐振器的耦合结构的图。

图7是通过内部导体7B的位置上的电介质波导管滤波器101的部分剖视图。

图8的(A)、图8的(B)是表示第一实施方式的内部导体的作用的图。

图9是表示电介质板1内的内部导体的位置与Qo的关系的图。

图10是表示电介质波导管滤波器101的反射特性和通过特性的频率特性的图。

图11是第二实施方式的电介质波导管滤波器102的外观立体图。

图12是电介质波导管滤波器102的仰视图。

图13是表示电介质波导管滤波器102所具备的六个电介质波导管谐振器部分、电介质波导管谐振器间的主耦合部以及副耦合部的立体图。

图14的(A)、图14的(B)是表示构成第二实施方式的电介质波导管滤波器102的六个谐振器的耦合结构的图。

图15是表示电介质波导管滤波器102的反射特性和通过特性的频率特性的图。

图16是第三实施方式的电介质波导管滤波器103的外观立体图。

图17是电介质波导管滤波器103的仰视图。

图18是表示电介质波导管滤波器103所具备的多个电介质波导管谐振器部分、电介质波导管谐振器间的主耦合部以及副耦合部的立体图。

图19的(A)、图19的(B)是表示构成第三实施方式的电介质波导管滤波器103的多个谐振器的耦合结构的图。

图20是表示电介质波导管滤波器103的反射特性和通过特性的频率特性的图。

具体实施方式

以下，参照附图举出几个具体的例子，来表示用于实施本发明的多个方式。在各图中，对相同部位标注相同的附图标记。考虑到要点的说明或者理解的容易性，为了便于说明，将实施方式分开表示，但能够部分置换或者组合在不同的实施方式中示出的结构。在第二实施方式以后，省略了有关与第一实施方式相同的事项的描述，仅对不同点进行说明。特别是，对于由相同的结构带来的相同的作用效果，不在每个实施方式中依次提及。

《第一实施方式》

图1的(A)是第一实施方式的电介质波导管滤波器101的外观立体图，图1的(B)是表示电介质波导管滤波器101的内部结构的立体图。

图2是放大了电介质波导管滤波器101的厚度方向的立体图。图3是电介质波导管滤波器101的仰视图。另外，图4是表示电介质波导管滤波器101所具备的四个电介质波导管谐振器部分、电介质波导管谐振器间的主耦合部以及副耦合部的立体图。

电介质波导管滤波器101具备电介质板1。电介质板1例如是将电介质陶瓷、水晶、树脂等加工成长方体形状而成的部件。在该电介质板1中，具有相互对置的第一主面MS1和第二主面MS2、以及将第一主面MS1的外缘和第二主面MS2的外缘相连的四个侧面SS。在本例中，电介质波导管滤波器101的尺寸为X方向3.5mm、Y方向3.5mm、Z方向0.6mm。

在电介质板1的第一主面MS1形成有第一面导体21，在电介质板1的第二主面MS2形成有第二面导体22。在电介质板1的侧面SS形成有侧面导体膜8A～8D。第一面导体21、第二面导体22以及侧面导体膜8A～8D例如是通过溅射形成的铜膜。

在电介质板1的内部形成有内部导体7A～7D，该内部导体7A～7D在相对于第一主面MS1垂直的方向上延伸，与第一面导体21和第二面导体22均不电连接。对于该内部导体7A～7D的结构以及作用，在后面详细叙述。

如图1的(B)、图2等所示，在电介质板1的底面形成有输入输出电极24A、24B以及接地电极23A、23B、23C、23D。在电介质板1的内部形成有经由导通导体3U、3V与输入输出电极24A、24B连接的带状导体16A、16B。另外，在电介质板1的底面附近形成有将接地电极23A、23B、23C、23D连接于第二面导体22的导通导体3A～3T。

如图1的(B)、图2等所示，在电介质板1的内层形成有窗用导体25A、25B。另外，在电介质板1形成有从第一面导体21贯通至第二面导体22的通孔导体2A～2G。并且，在电介质板1分别形成有从其第一面导体21延伸突出到上述窗用导体25A的导通导体3A、3B、3C、从第二面导体22延伸突出到上述窗用导体25B的导通导体3D、3E、3F。

输入输出电极24A、24B、接地电极23A～23D等例如是由铜膜形成的导体图案。另外，通孔导体2A～2G以及导通导体3A～3V例如是通过导体浆料的烧制等而形成的导体部件。

如图4所示，电介质波导管滤波器101形成有由第一面导体21、第二面导体22、侧面导体膜8A～8D以及通孔导体2A～2G包围的四个电介质波导管谐振空间。在图4中，双点划线是表示构成在电介质板1上的电介质波导管谐振器的区分的假想的线。这样，电介质波导管滤波器101具备四个电介质波导管谐振器R1、R2、R3、R4。

以下，也将“电介质波导管谐振器”仅称为“谐振器”。谐振器R1、R2、R3、R4均是以TE101模式为基本模式的谐振器。也就是说，是将图4所示的Z方向作为电场方向，磁场在沿着X-Y面的面方向上旋转的电磁场分布的谐振模式，在X方向上产生一个电场强度的峰值，在Y方向上产生一个电场强度的峰值。

在俯视(在Z方向上观察)时，图1的(B)、图2等所示的内部导体7A～7D配置在上述电介质波导管谐振空间的中央。因此，在这些内部导体7A～7D与第一面导体21之间、以及内部导体7A～7D与第二面导体22之间分别产生局部的电容。这也可以说，内部导体7A～7D使电介质波导管谐振空间的电场方向(Z方向)的间隔部分地变窄。

通过由上述内部导体7A～7D产生的上述局部的电容，能够调整谐振器R1、R2、R3、R4的谐振频率。另外，由于电介质波导管谐振空间的电容成分增大，因此能够使用于得到规定的谐振频率的电介质波导管谐振器的尺寸小型化。

如图4所示，在谐振器R1-R2间构成有主耦合部MC12，在谐振器R2-R3间构成有主耦合部MC23，在谐振器R3-R4间构成有主耦合部MC34。另外，在谐振器R1-R4间构成有副耦合部SC14。

图4所示的主耦合部MC12由图1的(B)所示的通孔导体2D构成。也就是说，通过利用通孔导体2D使横向的开口变窄来构成耦合窗。另外，图4所示的主耦合部MC34由图1的(B)所示的通孔导体2G构成。也就是说，通过利用通孔导体2G使横向的开口变窄来构成耦合窗。

图4所示的主耦合部MC23由图1的(B)所示的通孔导体2E、2F、导通导体3A～3F以及窗用导体25A、25B构成。窗用导体25A、25B例如是由铜膜形成的导体图案。

图4所示的副耦合部SC14由图1的(B)、图2所示的通孔导体2A、2B、2C构成。也就是说，通过利用通孔导体2A、2B、2C使横向的开口变窄来构成耦合窗。

由于主耦合部MC12通过通孔导体2D，作为限制与谐振器R1、R2的电场方向正交的宽度(X方向的宽度)的电感性耦合窗发挥作用，因此谐振器R1-R2彼此电感性耦合。由于主耦合部MC34通过通孔导体2G，作为限制与谐振器R3、R4的电场方向正交的宽度(X方向的宽度)的电感性耦合窗发挥作用，因此谐振器R3-R4彼此电感性耦合。由于副耦合部SC14通过通孔导体2A、2B、2C，作为限制与谐振器R1、R4的电场方向正交的宽度(Y方向的宽度)的电感性耦合窗发挥作用，因此谐振器R1-R4彼此电感性耦合。另一方面，由于主耦合部MC23通过导通导体3A～3F以及窗用导体25A、25B，作为限制谐振器R2、R3的电场方向(Z方向)的宽度的电容性耦合窗发挥作用，因此谐振器R2-R3彼此电容性耦合。此外，通孔导体2E、2F限制与谐振器R2、R3的电场方向正交的宽度(Y方向的宽度)，但在本例中，由于导通导体3A～3F以及窗用导体25A、25B的限制电场方向(Z方向)的宽度的作用强，因此谐振器R2-R3彼此电容性耦合。

图5是安装电介质波导管滤波器101的电路基板90的局部立体图。在电路基板90形成有接地导体10以及输入输出用焊盘15A、15B。在该电路基板90表面安装有电介质波导管滤波器101的状态下，电介质波导管滤波器101的输入输出电极24A、24B与上述输入输出用焊盘15A、15B连接，形成于电介质波导管滤波器101的底面的接地电极23A～23D与电路基板90的接地导体10连接。

在电路基板90构成有与上述输入输出用焊盘15A、15B相连的带状线、微带线、共面线等传输线路。

在图1的(B)、图2等所示的电介质板1的内部的带状导体16A、16B中传输TEM模式的信号，该TEM模式的电磁场和谐振器R1、R4的TE101模式的电磁场耦合而进行模式转换。

图6的(A)、图6的(B)是表示构成本实施方式的电介质波导管滤波器101的四个谐振器的耦合结构的图。在图6的(A)、图6的(B)中，谐振器R1是第一级(初级)谐振器，谐振器R2是第二级谐振器，谐振器R3是第三级谐振器，谐振器R4是第四级(末级)谐振器。在图6的(A)、图6的(B)中，用双划线表示的路径是主耦合部，虚线是副耦合部。另外，在图6的(A)、图6的(B)中，“L”表示电感性耦合，“C”表示电容性耦合。

在本实施方式的电介质波导管滤波器101中，谐振器R1、R2、R3、R4沿着信号传输的主路径配置有主耦合部MC12、MC23、MC34，主耦合部MC12是电感性耦合部，主耦合部MC23是电容性耦合部，主耦合部MC34是电感性耦合部。也就是说，主耦合部由电感性耦合部和电容性耦合部构成，电感性耦合部和电容性耦合部沿着信号传输的主路径交替地反复配置。

另外，在本实施方式的电介质波导管滤波器101中，在与外部之间输入输出信号的谐振器R1与和该谐振器R1耦合的谐振器R2之间的主耦合部是电感性耦合部。同样地，在与外部之间输入输出信号的谐振器R4和与该谐振器R4耦合的谐振器R3之间的主耦合部是电感性耦合部。

另外，在本实施方式的电介质波导管滤波器101中，谐振器R1和谐振器R4除了上述主耦合部MC12、MC23、MC34以外也沿着副耦合部SC14配置。也就是说，在谐振器R1与谐振器R4之间形成有副耦合部SC14。该副耦合部SC14是电感性耦合部，副耦合部SC14的耦合比主耦合部MC12、MC23、MC34的耦合弱。

图7是通过内部导体7B的位置上的电介质波导管滤波器101的部分剖视图。电介质板1是电介质层1A、1B、1C的层叠体。内部导体7B是设置于电介质层1B的实心的圆柱状的导通导体，在内部导体7B与第一面导体21之间存在电介质层1A，在内部导体7B与第二面导体22之间存在电介质层1C。也就是说，内部导体7B是形成在多个电介质层1A、1B、1C中的内层的电介质层1B的导体。像这样，通过由多层基板构成电介质板1，向电介质板1形成内部导体7B变得容易。

内部导体7B具有与第一面导体21平行地对置的面状导体PC以及与第二面导体22平行地对置的面状导体PC。面状导体PC例如是由铜膜形成的导体图案。通过像这样设置面状导体PC，即使导通导体的直径较细，也能够容易地增大在内部导体7B与第一面导体21之间、以及内部导体7B与第二面导体之间产生的局部电容。并且，根据该面状导体PC的面积能够将上述电容容易地设定为规定值。另外，由于也能够根据面状导体PC的面积来规定上述电容，因此能够不受电介质层1B的厚度尺寸的影响地规定为规定的电容。

第一面导体21与内部导体7B之间的电介质层1A、以及第二面导体22与内部导体7B之间的电介质层1C的介电常数高于处于其他区域的电介质(电介质层1B)的介电常数。

在电介质波导管谐振空间中，存在也产生电场朝向沿着第一面导体21和第二面导体22的方向(也就是说，磁场在相对于第一面导体21和第二面导体22垂直的方向(Z方向)上旋转)的寄生谐振模式。由于该寄生谐振模式的电场的主要部分通过作为电场分布的中央的电介质层1B，因此即使电介质层1A、1C的介电常数较高，寄生谐振模式的谐振频率也不太降低。与此相对，由于TE101模式的电场朝向相对于第一面导体21和第二面导体22垂直的方向(Z方向)，因此伴随着电介质层1A、1C的介电常数变高而谐振频率降低。换言之，通过使电介质层1A、1C的介电常数高于电介质层1B的介电常数，能够将TE101模式的谐振频率与寄生谐振模式的谐振频率有效地分离。由此，能够避免寄生谐振的影响。

在图7中示出了内部导体7B，对于其他内部导体7A、7C、7D也相同。

图8的(A)、图8的(B)是表示本实施方式的内部导体的作用的图。图8的(A)是表示模拟用的内部导体7的电流密度的分布的图，图8的(B)是表示作为比较例的模拟用的导体7P的电流密度的分布的图。在作为该比较例的电介质波导管滤波器中，使导体7P的一端与第一面导体21导通。

根据本实施方式，由于内部导体7与第一面导体21和第二面导体22分离，也就是说，由于在直流上从第一面导体21和第二面导体22的电位浮起，因此内部导体7中的电流集中缓慢(电流集中部被分散)。因此，可获得Q值较高的电介质波导管谐振器。

在这里，示出Q值的提高例。在用于模拟的电介质板是相对介电常数为εr＝8.5的LTCC(低温共烧陶瓷)，将第一面导体21和第二面导体22的尺寸设为1.6mm×1.6mm，将第一面导体21与第二面导体22的间隔设为0.55mm时，TE101模式的谐振频率为45.4GHz，无负载Q(以下，记作“Qo”)为350。当在该电介质波导管谐振空间设置图8的(B)所示的比较例的导体7P，将谐振频率设为38.6GHz时，Qo为320。另一方面，在设置图8的(A)所示的本实施方式的内部导体7，将谐振频率设为38.6GHz时，Qo为349。也就是说，若与设置有比较例的导体7P的电介质波导管谐振器相比，则Qo改善约8％。另外，由设置本实施方式的内部导体7引起的Qo的降低小到0.3％左右。

接下来，示出电介质板1内的内部导体的位置与Q值的关系。图9是表示电介质板1内的内部导体的位置与Qo的关系的图。在本例中，在图7中，第一面导体21与第二面导体22的间隔T为0.55mm，内部导体7B的高度H为0.32mm。在使该内部导体7B与第一面导体21的间隔G1、以及内部导体7B与第二面导体22的间隔G2变化时，谐振器的Qo如图9所示那样变化。

在图9中，横轴是间隙G1以及G1/G2的值，纵轴是谐振器的Qo。在G1＝1.15mm时，G2＝1.15mm，内部导体7B处于第一面导体21与第二面导体22之间的中央位置，在该状态下，Qo为349，成为最大值。若减小间隔G1，则Qo逐渐降低，但其降低率较小。而且，在设置有比较例的导体7P时，G1＝0，Qo降低至320。

由于像这样内部导体7与第一面导体21及第二面导体22均不电连接，也就是说，由于在直流上从第一面导体以及第二面导体的电位浮起，因此内部导体7中的电流集中缓慢。因此，可得到Q值较高的电介质波导管谐振器。另外，可得到插入损耗较低的电介质波导管滤波器。特别是，若第一面导体21与内部导体的间隔G1相对于内部导体7与第二面导体22的间隔G2的比G1/G2在0.1以上且1.0以下的范围内，则可有效地缓和内部导体7的端部的电流集中，可得到Qo较高的电介质波导管谐振器。

图10是表示电介质波导管滤波器101的反射特性和通过特性的频率特性的图。在图10中，S11是反射特性，S21是通过特性。如图10所示，本实施方式的电介质波导管滤波器101表示以38.6GHz为中心的38GHz频带用的带通滤波器特性。另外，在比通带靠低频侧产生衰减极AP1，在比通带靠高频侧产生衰减极AP2。

像这样出现极化特性的理由如下。

首先，对于谐振器的透过相位而言，在比谐振器的谐振频率靠低频侧，相位延迟90°，在比谐振频率靠高频侧，相位提前90°。而且，由于在电感性耦合和电容性耦合中是相位反转的关系，因此若组合电感性耦合和电容性耦合，则存在在主耦合部中传输的信号和在副耦合部中传输的信号为相反相位且同振幅的频率。在该频率出现衰减极。在本实施方式的电介质波导管滤波器101中，由于第一谐振器R1和第二谐振器R2进行电感性耦合，第二谐振器R2和第三谐振器R3进行电容性耦合，第三谐振器R3和第四谐振器R4进行电感性耦合，跨越第二谐振器R2和第三谐振器R3，第一谐振器R1和第四谐振器R4进行副耦合(进行偶数级的跨越耦合)，因此从第一谐振器R1到第四谐振器R4的主耦合部的相位和从第一谐振器R1向第四谐振器R4的副耦合部的相位在通带的低频侧反转，在高频侧也反转。也就是说，在通带的低频和高频双方出现衰减极。

此外，在以上所示的例子中，由实心的圆柱状的导通导体形成内部导体，但内部导体例如也可以是空心的圆筒状等筒状的导通导体。

《第二实施方式》

在第二实施方式中，示出了谐振器的级数等与在第一实施方式中示出的结构不同的电介质波导管滤波器。

图11是第二实施方式的电介质波导管滤波器102的外观立体图。图12是电介质波导管滤波器102的仰视图。另外，图13是表示电介质波导管滤波器102所具备的六个电介质波导管谐振器部分、电介质波导管谐振器间的主耦合部以及副耦合部的立体图。

电介质波导管滤波器102具备电介质板1。电介质板1例如是将电介质陶瓷、水晶、树脂等加工成长方体形状而成的部件。在该电介质板1具有相互对置的第一主面MS1以及第二主面MS2。在电介质板1的靠近第一主面MS1的层形成有第一面导体21，在电介质板1的靠近第二主面MS2的层形成有第二面导体22和接地电极23。在本例中，电介质波导管滤波器102的尺寸为X方向2.5mm、Y方向3.2mm、Z方向0.7mm。

在电介质板1的内部形成有内部导体7A～7F，该内部导体7A～7F在相对于第一主面MS1垂直的方向上延伸，与第一面导体21及第二面导体22均不电连接。

在电介质板1的底面形成有输入输出电极24A、24B以及接地电极23。另外，在电介质板1的内部形成有经由导通导体3U、3V与输入输出电极24A、24B连接的带状导体16A、16B。另外，在电介质板1的底面附近形成有将接地电极23与第二面导体22连接的导通导体3A～3S。

在电介质板1的内层形成有窗用导体25A、25B。另外，在电介质板1形成有从第一面导体21贯通至第二面导体22的通孔导体2A～2F。并且，在电介质板1形成有从其第一面导体21延伸突出到上述窗用导体25A的导通导体3A、3B、从第二面导体22延伸突出到上述窗用导体25B的导通导体3C、3D。

另外，在电介质板1的内部，沿着电介质板1的侧面，形成有连接第一面导体21和第二面导体22的通孔导体9A～9V。

如图13所示，电介质波导管滤波器102形成有由上述第一面导体21、第二面导体22、通孔导体9A～9V包围的六个电介质波导管谐振空间。在图13中，双点划线是表示在电介质板1上构成的电介质波导管谐振器的划分的假想的线。像这样，电介质波导管滤波器102具备六个电介质波导管谐振器R1、R2、R3、R4、R5、R6。谐振器R1、R2、R3、R4、R5、R6均是以TE101模式为基本模式的谐振器。

在俯视时(在Z方向上观察时)，图11、图12等所示的内部导体7A～7F配置在上述电介质波导管谐振空间内。

在谐振器R1-R2间构成有主耦合部MC12，在谐振器R2-R3间构成有主耦合部MC23，在谐振器R3-R4间构成有主耦合部MC34，在谐振器R4-R5间构成有主耦合部MC45，在谐振器R5-R6间构成有主耦合部MC56。另外，在谐振器R2-R5间构成有副耦合部SC25。

对于主耦合部MC12、MC23、MC45、MC56中的任意一个，都不存在使横向的开口变窄的通孔，但根据由第一面导体21、第二面导体22以及通孔导体9A～9V形成的谐振空间的大小和所利用的谐振频率的关系，规定谐振器R1～R6的各电介质波导管谐振空间。

由于主耦合部MC12、MC23、MC45、MC56均没有限制谐振器的电场方向(Z方向)的宽度的窗，因此进行电感性耦合。

主耦合部MC34由图11所示的导通导体3A、3B、3C、3D以及窗用导体25A、25B构成。由于该主耦合部MC34作为限制谐振器R3、R4的电场方向(Z方向)的宽度的电容性耦合窗发挥作用，因此谐振器R3-R4彼此进行电容性耦合。

由于副耦合部SC25通过通孔导体2E、2F，作为限制与谐振器R2、R5的电场方向正交的宽度(Y方向的宽度)的电感性耦合窗发挥作用，因此谐振器R2-R5彼此进行电感性耦合。

图14的(A)、图14的(B)是表示构成本实施方式的电介质波导管滤波器102的六个谐振器的耦合结构的图。在图14的(A)、图14的(B)中，谐振器R1是第一级(初级)谐振器，谐振器R2是第二级谐振器，谐振器R3是第三级谐振器，谐振器R4是第四级谐振器，谐振器R5是第五级谐振器，谐振器R6是第六级(末级)谐振器。在图14的(A)、图14的(B)中，双划线所示的路径是主耦合部，虚线是副耦合部。另外，在图14的(A)、图14的(B)中，“L”表示电感性耦合，“C”表示电容性耦合。

在本实施方式的电介质波导管滤波器102中，谐振器R1、R2、R3、R4、R5、R6沿着信号传输的主路径配置有主耦合部MC12、MC23、MC34、MC45、MC56。主耦合部MC12是电感性耦合部，主耦合部MC23是电感性耦合部，主耦合部MC34是电容性耦合部，主耦合部MC45是电感性耦合部，主耦合部MC56是电感性耦合部。也就是说，主耦合部由电感性耦合部和电容性耦合部构成，电感性耦合部和电容性耦合部沿着主耦合部交替地反复配置。

另外，在本实施方式的电介质波导管滤波器102中，在与外部之间输入输出信号的谐振器R1和与该谐振器R1耦合的谐振器R2之间的主耦合部是电感性耦合部。同样地，在与外部之间输入输出信号的谐振器R6和与该谐振器R6耦合的谐振器R5之间的主耦合部是电感性耦合部。

另外，在本实施方式的电介质波导管滤波器102中，谐振器R2和谐振器R5也沿着副耦合部SC25配置。也就是说，在谐振器R2与谐振器R5之间形成有副耦合部SC25。该副耦合部SC25是电感性耦合部，副耦合部SC25的耦合比主耦合部MC12、MC23、MC34、MC45、MC56的耦合弱。

图15是表示电介质波导管滤波器102的反射特性和通过特性的频率特性的图。在图15中，S11是反射特性，S21是通过特性。如图15所示，本实施方式的电介质波导管滤波器102表示以28GHz为中心的28GHz频带用的带通滤波器特性。另外，在比通带靠低频侧产生衰减极AP1，在比通带靠高频侧产生衰减极AP2。像这样，与在第一实施方式所示的电介质波导管滤波器101同样地出现极化特性。

《第三实施方式》

在第三实施方式中，示出具备八级电介质波导管谐振器和一个陷波谐振器用电介质波导管谐振器的电介质波导管滤波器。

图16是第三实施方式的电介质波导管滤波器103的外观立体图。图17是电介质波导管滤波器103的仰视图。另外，图18是表示电介质波导管滤波器103所具备的多个电介质波导管谐振器部分、电介质波导管谐振器间的主耦合部以及副耦合部的立体图。

电介质波导管滤波器103具备电介质板1。电介质板1例如是将电介质陶瓷、水晶、树脂等加工成长方体形状而成的部件。在该电介质板1具有相互对置的第一主面MS1以及第二主面MS2。在电介质板1的靠近第一主面MS1的层形成有第一面导体21，在电介质板1的靠近第二主面MS2的层形成有第二面导体22以及接地电极23。在本例中，电介质波导管滤波器103的尺寸为X方向2.5mm、Y方向3.2mm、Z方向0.7mm。

在电介质板1的底面形成有输入输出电极24A、24B以及接地电极23。另外，在电介质板1的内部形成有经由导通导体3U、3V与输入输出电极24A、24B连接的带状导体16A、16B。另外，在电介质板1的底面附近形成有将接地电极23连接于第二面导体22的多个导通导体。

在电介质板1形成有从第一面导体21贯通至第二面导体22的通孔导体2A～2N。

另外，在电介质板1的内部，沿着电介质板1的侧面形成有连接第一面导体21和第二面导体22的通孔导体9A～9U。

如图17、图18等所示，电介质波导管滤波器103形成有由上述第一面导体21、第二面导体22、通孔导体9A～9U包围的八个电介质波导管谐振空间。另外，形成有陷波谐振器用的一个电介质波导管谐振空间。在图18中，双点划线是表示在电介质板1上构成的电介质波导管谐振器的划分的假想的线。像这样，电介质波导管滤波器103具备八个电介质波导管谐振器R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8以及陷波谐振器用的电介质波导管谐振器RT。谐振器R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、RT均是以TE101模式为基本模式的谐振器。

在俯视时(在Z方向上观察时)，图16、图17等所示的内部导体7A～7H、7T配置在上述电介质波导管谐振空间内。

上述谐振器R1～R8中的四个谐振器R1～R4是第一组谐振器，四个谐振器R5～R8是第二组谐振器。在第一组中的末级谐振器R4与第二组中的初级谐振器R5之间设置有主耦合部MC45。另外，第一组的初级的谐振器R1以及第二组的末级的谐振器R8是输入输出部的谐振器。

在谐振器R1-R2间构成有主耦合部MC12，在谐振器R2-R3间构成有主耦合部MC23，在谐振器R3-R4间构成有主耦合部MC34。即，第一组的谐振器将四个谐振器R1～R4经由主耦合部串联连接。在谐振器R4-R5间构成有主耦合部MC45。另外，在谐振器R5-R6间构成有主耦合部MC56，在谐振器R6-R7间构成有主耦合部MC67，在谐振器R7-R8间构成有主耦合部MC78。即，第二组的谐振器将四个谐振器R5～R8经由主耦合部串联连接。并且，在谐振器R2-R7间构成有副耦合部SC27，在谐振器R3-R6间构成有副耦合部SC36。

图17所示的通孔导体2i使主耦合部MC12的横向的开口变窄，使谐振器R1和谐振器R2电感性耦合。同样地，通孔导体2L使主耦合部MC78的横向的开口变窄，使谐振器R7和谐振器R8电感性耦合。另外，通孔导体2M使主耦合部MC23的横向的开口变窄，使谐振器R2和谐振器R3电感性耦合。同样地，通孔导体2N使主耦合部MC67的横向的开口变窄，使谐振器R6和谐振器R7电感性耦合。通孔导体2E、2F使副耦合部SC27的横向的开口变窄，使谐振器R2和谐振器R7电感性耦合。内部导体7T使副耦合部SC36的纵向的开口变窄，使谐振器R3和谐振器R6电容性耦合。

对于主耦合部MC34、MC45、MC56，不存在使横向的开口变窄的通孔，但根据由第一面导体21、第二面导体22以及通孔导体9A～9U形成的谐振空间的大小和所利用的谐振频率的关系，在这些部分均进行电感性耦合。

形成内部导体7T的空间作为一个陷波谐振器RT发挥作用。该陷波谐振器RT设置在第一组的从末级谐振器R4数前一个谐振器R3与第二组的从初级谐振器R5数后一个谐振器R6之间。

另外，陷波谐振器RT设置在由第一组的末级谐振器R4的内部导体7D、第二组的初级谐振器R5的内部导体7E、第一组的从末级谐振器R4数前一个谐振器R3的内部导体7C以及第二组的从初级谐振器R5数后一个谐振器R6的内部导体7F包围的位置。

第一组的末级谐振器R4的内部导体7D与第二组的初级谐振器R5的内部导体7E的间隔比第一组的末级谐振器R4的前一个谐振器R3的内部导体7C与第二组的初级谐振器R5的后一个谐振器R6的内部导体7F的间隔窄。由此，谐振器R4、R5、RT的电场强度较高的区域分别接近，陷波谐振器RT与谐振器R4、R5耦合。这也可以说，陷波谐振器RT是从谐振器R4、R5分支的谐振器。

在本实施方式中，第一组的末级谐振器R4的内部导体7D与陷波谐振器用的内部导体7T的间隔和第二组的初级谐振器R5的内部导体7E与陷波谐振器用的内部导体7T的间隔相同。因此，谐振器R4相对于陷波谐振器RT的耦合的强度与谐振器R5相对于陷波谐振器RT的耦合的强度相等。

此外，由于内部导体7C-7T间、内部导体7F-7T间分别分离，也就是说，由于谐振器R3、R6和陷波谐振器RT的电场强度较高的区域相对分离，因此谐振器R3、R6与陷波谐振器RT不特别耦合。

图19的(A)、图19的(B)是表示构成本实施方式的电介质波导管滤波器103的多个谐振器的耦合结构的图。在图19的(A)、图19的(B)中，谐振器R1是第一级(初级)谐振器，谐振器R2是第二级谐振器，谐振器R3是第三级谐振器，谐振器R4是第四级谐振器，谐振器R5是第五级谐振器，谐振器R6是第六级谐振器，谐振器R7是第七级谐振器，谐振器R8是第八级(末级)谐振器。在图19的(A)、图19的(B)中，用双划线表示的路径是主耦合部，虚线是副耦合部。另外，在图19的(A)、图19的(B)中，“L”表示电感性耦合，“C”表示电容性耦合。

如已经叙述那样，在本实施方式的电介质波导管滤波器103中，沿着信号传输的主路径，配置谐振器R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8以及主耦合部MC12、MC23、MC34、MC45、MC56、MC67、MC78。主耦合部MC12、MC23、MC34、MC45、MC56、MC67、MC78均是电感性耦合部。另外，副耦合部SC27是电感性耦合部，副耦合部SC36是电容性耦合部。该副耦合部SC27的耦合比主耦合部MC12、MC23、MC34、MC45、MC56、MC67、MC78的耦合弱。另外，副耦合部SC36的耦合比主耦合部MC12、MC23、MC34、MC45、MC56、MC67、MC78的耦合弱。

图20是表示电介质波导管滤波器103的反射特性和通过特性的频率特性的图。在图20中，S11是反射特性，S21是通过特性。如图20所示，本实施方式的电介质波导管滤波器103表示以28GHz为中心的28GHz频带用的带通滤波器特性。另外，在比通带靠低频侧产生衰减极AP1、AP2。在本实施方式中，在通带的低频侧得到陡峭的衰减特性。

最后，上述的实施方式的说明在所有方面是例示，而不是对本发明限制的内容。对本领域技术人员来说，能够适当地进行变形以及变更。本发明的范围不是通过上述的实施方式来表示，而是通过权利要求书来表示。并且，本发明的范围包含与权利要求书内等同的范围内的根据实施方式的变更。

例如，在以上所示的各实施方式中，例示了具备多个电介质波导管谐振器的电介质波导管滤波器，但同样地也可以构成具备单一的电介质波导管谐振器的电介质波导管滤波器。

另外，在以上所示的各实施方式中，示出了构成以TE101模式为基本模式的电介质波导管谐振器的例子，但例如也可以利用TE201模式、TE102模式等高阶的谐振模式。

附图标记说明

MC12、MC23、MC34、MC45、MC56、MC67、MC78…主耦合部；MS1…第一主面；MS2…第二主面；PC…面状导体；R1～R8、RT…电介质波导管谐振器；SC14、SC25、SC27、SC36…副耦合部；SS…侧面；1…电介质板；1A、1B、1C…电介质层；2A～2G、2i、2L～2N…通孔导体；3A～3F、3U、3V…导通导体；7、7A～7H、7T…内部导体；8A～8D…侧面导体膜；9A～9V…通孔导体；10…接地导体；15A、15B…输入输出用焊盘；16A、16B…带状导体；21…第一面导体；22…第二面导体；23、23A～23D…接地电极；24A、24B…输入输出电极；25A、25B…窗用导体；90…电路基板；101～103…电介质波导管滤波器。

Claims (18)

1.一种电介质波导管谐振器，具备：

电介质板，具有第一主面、第二主面以及侧面，上述第一主面和上述第二主面相互对置，上述侧面将上述第一主面的外缘和上述第二主面的外缘相连；

第一面导体，形成于上述第一主面；

第二面导体，形成于上述第二主面；

连接导体，形成于上述电介质板的内部，连接上述第一面导体和上述第二面导体；以及

内部导体，在相对于上述第一主面垂直的方向上延伸，与上述第一面导体和上述第二面导体均不电连接，

上述电介质波导管谐振器构成由上述第一面导体、上述第二面导体以及上述连接导体包围的电介质波导管谐振空间。

2.根据权利要求1所述的电介质波导管谐振器，其中，

上述电介质板是多个电介质层的层叠体，上述内部导体是形成在上述多个电介质层中的内层的电介质层的导体。

3.根据权利要求1或2所述的电介质波导管谐振器，其中，

上述连接导体是形成于上述电介质板的侧面的导体膜、或者贯通上述电介质板的通孔导体。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

在上述电介质板的内部具有空间，上述内部导体是被填充于上述空间的内部的导体或者形成于上述空间的内表面的导体。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

上述内部导体是柱状的导体或者筒状的导体。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

上述内部导体具有与上述第一面导体平行地对置的面状导体或者与上述第二面导体平行地对置的面状导体中的至少一个面状导体。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

在俯视上述第一面导体时，上述内部导体配置在上述电介质波导管谐振空间的中央。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

位于上述第一面导体与上述内部导体之间的区域以及上述第二面导体与上述内部导体之间的区域中的至少一个区域的电介质的介电常数比位于其他区域的电介质的介电常数高。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

上述电介质波导管谐振空间的主谐振模式是TE模式，在上述TE模式下，电场朝向上述第一面导体与上述第二面导体之间。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电介质波导管谐振器，其中，

上述内部导体与上述第一面导体之间的第一间隔和上述内部导体与上述第二面导体之间的第二间隔之比在0.1以上且1.0以下的范围内。

11.一种电介质波导管滤波器，具备电介质波导管谐振器，上述电介质波导管谐振器具有：电介质板，具有第一主面、第二主面以及侧面，上述第一主面和上述第二主面相互对置，上述侧面将上述第一主面的外缘和上述第二主面的外缘相连；第一面导体，形成于上述第一主面；第二面导体，形成于上述第二主面；以及连接导体，形成于上述电介质板的内部，连接上述第一面导体和上述第二面导体，

上述电介质波导管滤波器具备内部导体，上述内部导体形成于上述电介质波导管谐振器的内部，在相对于上述第一主面垂直的方向上延伸，与上述第一面导体和上述第二面导体均不电连接。

12.一种电介质波导管滤波器，具备：

多个电介质波导管谐振器，分别具有电介质板、第一面导体、第二面导体以及连接导体，其中，上述电介质板包含相互对置的第一主面和第二主面以及将上述第一主面的外缘和上述第二主面的外缘相连的侧面，上述第一面导体形成于上述第一主面，上述第二面导体形成于上述第二主面，上述连接导体形成于上述电介质板的内部，连接上述第一面导体和上述第二面导体；以及

主耦合部，使上述多个电介质波导管谐振器中的相邻的电介质波导管谐振器耦合，

上述多个电介质波导管谐振器的一部分或者全部具备内部导体，上述内部导体形成于上述电介质波导管谐振器的内部，在相对于上述第一主面垂直的方向上延伸，与上述第一面导体和上述第二面导体均不电连接。

13.根据权利要求12所述的电介质波导管滤波器，其中，

上述主耦合部由包含电感性耦合部和电容性耦合部的多个主耦合部构成，且上述主耦合部具有上述电感性耦合部和上述电容性耦合部沿着信号传输的主路径交替地反复配置的部分。

14.根据权利要求13所述的电介质波导管滤波器，其中，

上述多个主耦合部中的、位于与外部之间输入输出信号的电介质波导管谐振器和与该电介质波导管谐振器耦合的电介质波导管谐振器之间的主耦合部是电感性耦合部。

15.根据权利要求13或14所述的电介质波导管滤波器，其中，

上述多个电介质波导管谐振器除了上述信号传输的主耦合部以外，还沿着副耦合部配置，

在沿着上述副耦合部相邻的电介质波导管谐振器彼此之间还具备副耦合部。

16.根据权利要求15所述的电介质波导管滤波器，其中，

具备由三个以上的电介质波导管谐振器构成的第一组电介质波导管谐振器、以及由三个以上的电介质波导管谐振器构成的第二组电介质波导管谐振器，在上述第一组中的末级电介质波导管谐振器与上述第二组中的初级电介质波导管谐振器之间设置有上述主耦合部，

上述第一组的初级电介质波导管谐振器以及上述第二组的末级电介质波导管谐振器是输入输出部的电介质波导管谐振器，

在上述第一组中的从末级数前两个电介质波导管谐振器与上述第二组的从初级数后两个电介质波导管谐振器之间设置有上述副耦合部，该副耦合部是电感性的副耦合部，

在上述第一组的从末级数前一个电介质波导管谐振器与上述第二组的从初级数后一个电介质波导管谐振器之间具备陷波谐振器用的上述内部导体，

上述第一组的末级电介质波导管谐振器的上述内部导体与上述第二组的初级电介质波导管谐振器的上述内部导体的间隔比上述第一组的末级的前一个电介质波导管谐振器的上述内部导体与上述第二组的初级的后一个电介质波导管谐振器的上述内部导体的间隔窄。

17.根据权利要求15所述的电介质波导管滤波器，其中，

具备第一组和第二组，上述第一组和第二组分别由三个以上的电介质波导管谐振器构成，在上述第一组中的末级电介质波导管谐振器与上述第二组中的初级电介质波导管谐振器之间设置有上述主耦合部，

上述第一组的初级电介质波导管谐振器以及上述第二组的末级电介质波导管谐振器是输入输出部的电介质波导管谐振器，

在由上述第一组的末级电介质波导管谐振器的上述内部导体、上述第二组的初级电介质波导管谐振器的上述内部导体、上述第一组的从末级数前一个电介质波导管谐振器的上述内部导体以及上述第一组的从末级数前一个电介质波导管谐振器的上述内部导体包围的位置具备陷波谐振器用的上述内部导体，

上述第一组的末级电介质波导管谐振器的上述内部导体与上述第二组的初级电介质波导管谐振器的上述内部导体的间隔比上述第一组的末级的前一个电介质波导管谐振器的上述内部导体与上述第二组的初级的后一个电介质波导管谐振器的上述内部导体的间隔窄。

18.根据权利要求16或17所述的电介质波导管滤波器，其中，

上述第一组的末级电介质波导管谐振器的上述内部导体和上述陷波谐振器用的上述内部导体的间隔与上述第二组的初级电介质波导管谐振器的上述内部导体和上述陷波谐振器用的上述内部导体的间隔相同。

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