DE10244815B4

DE10244815B4 - Dielektrischer Resonator, Filter, Duplexer und Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE10244815B4
Application number: DE10244815A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Nagaokakyo-shi Wakamatsu; Hiroyuki Nagaokakyo-shi Kubo
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: GB2385209A; JP2003110323A; US6903627B2; DE10244815A1; CN1411096A; GB2385209B; GB0221703D0; JP3596505B2; US20030058067A1; CN1217445C

Abstract

Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist:
einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist;
einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und
zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt,
wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, und
wobei jede der Erdungsplatten Schlitze (52) aufweist, die an Positionen vorgesehen sind, die den Ecken jeder der gegenüberliegenden Seitenflächen des dielektrischen Kerns (3) entsprechen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dielektrischen Resonator mit einem dielektrischen Kern und einem Hohlraum, ein Filter und einen Duplexer, die den dielektrischen Resonator jeweils verwenden, und eine Kommunikationsvorrichtung, die diese Vorrichtungen umfaßt.
Ein dielektrischer Resonator, der einen dielektrischen Kern umfaßt, der in einem Hohlraum angeordnet ist, wird herkömmlicherweise als ein kleiner Resonator verwendet, der in einem Mikrowellenband eine relativ hohe elektrische Leistung verwendet.
Beispielsweise umfaßt ein dielektrischer Resonator, der einen TM-Modus verwendet, einen dielektrischen Kern, der aus dielektrischer Keramik hergestellt ist und der in einem Keramik- oder Metallhohlraum angeordnet ist, auf dessen Oberfläche ein Elektrodenfilm vorgesehen ist.
10, 11A und 11B zeigen ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen dielektrischen Resonators. 10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht und 11A und 11B sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht. Bei diesem Beispiel wird ein dielektrischer Kern 3 mit Elektroden auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet, in einen Metallhohlraumkörper 1 eingefügt, und beide Seitenflächen werden mit Lötmittel 6 an die Innenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gelötet. Außerdem ist eine Hohlraumabdeckung 2 an einer Öffnung des Hohlraumkörpers 1 vorgesehen.
Wenn bei dieser Struktur, bei der beide Seitenflächen des säulenförmigen dielektrischen Kerns mit der Innenwand des Hohlraums verbunden werden, der dielektrische Kern und der Hohlraum eine große Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, verschlechtern sich die Verbindungseinrichtungen zwischen dem dielektrischen Kern und dem Hohlraum aufgrund einer Wärmezyklusermüdung, was ein Problem bewirkt, da eine ausreichende Zuverlässigkeit nicht ohne weiteres erhalten werden kann.
Daher wird eine andere Struktur verwendet, bei der ein dielektrischer Kern und ein Hohlraum einstückig geformt werden. Bei dieser Struktur sind der dielektrische Kern und der Hohlraum aus dem gleichen Keramikmaterial hergestellt, und somit tritt das Problem der Wärmezyklusermüdung nicht auf.
Bei der Struktur, bei der der dielektrische Kern und der Hohlraum einstückig geformt sind, wird jedoch der Großteil des Hohlraums, der keine Dielektrizität aufweisen muß, durch Verwenden eines dielektrischen Keramikmaterials gebildet, und somit sind die Materialkosten erhöht. Ferner wird die verwendete Form kompliziert und erhöht die Herstellungskosten.
Die Anmelderin hat die japanische Anmeldung Nr. 2001-177313 eingereicht, die sich auf ein Resonatorbauelement bezieht, das einen leitfähigen Stab und einen dielektrischen Kern umfaßt, die beide in einem Hohlraum vorgesehen sind, um aufgrund des dielektrischen Kerns sowohl einen Resonanzmodus als auch einen koaxialen (halbkoaxialen) Resonanzmodus zu verwenden. Der Hohlraum, der aus einem allgemeinen Metallmaterial hergestellt ist, wie z. B. Aluminium, und der dielektrische Kern weisen einen großen Unterschied zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, und somit kann keine ausreichende Zuverlässigkeit für die Verbindungseinrichtungen zwischen dem dielektrischen Kern und der Innenwand des Hohlraums erreicht werden. Falls ein Metallmaterial mit im wesentlichen dem gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten wie das dielektrische Keramikmate rial des dielektrischen Kerns zum Bilden des Hohlraums verwendet wird, kann das obige Problem gelöst werden, aber es entsteht das Problem der Erhöhung der Materialkosten des Hohlraums und der Herstellungskosten, die zum Verarbeiten des Hohlraums erforderlich sind.
Es wird auf die Druckschrift DE 195 24 633 A1 verwiesen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dielektrischen Resonator mit einer erhöhten Zuverlässigkeit, einen Filter und einen Duplexer, die jeweils den dielektrischen Resonator verwenden, und eine Kommunikationsvorrichtung, die die Vorrichtungen umfaßt, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen dielektrischen Resonator gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, ein Filter gemäß Anspruch 8, einen Duplexer gemäß Anspruch 9 sowie ein Kommunikationsgerät gemäß Anspruch 10 gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie einen dielektrischen Resonator mit einer erhöhten Zuverlässigkeit insbesondere bezüglich der Wärmezyklusermüdung von Verbindungseinrichtungen zwischen einem leitfähigen Hohlraum und einem dielektrischen Kern, der in dem Hohlraum angeordnet ist, ohne die Materialkosten und Verarbeitungskosten zu erhöhen, schafft.
Ein dielektrischer Resonator der vorliegenden Erfindung umfaßt einen dielektrischen Kern mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist, einen leitfähigen Hohlraum und Erdungsplatten, die jeweils eine Verbindungseinrichtung und einen gebogenen Federabschnitt umfassen, wobei die Verbindungseinrichtungen mit einem leitfähigen Binder mit den jeweiligen Seitenflächen des dielektrischen Kerns verbunden sind, und die Federabschnitte mit einem leitfähigen Binder mit der Innenoberfläche des Hohlraums verbunden sind, wobei jede der Erdungsplatten Schlitze aufweist, die an Positionen vorgesehen sind, die in Kontakt mit den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns sind.
Bei dieser Struktur wird verhindert, daß sich die thermische Spannung aufgrund einer Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten, die in den verbundenen Oberflächen zwischen den beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns und der Erdungsplatten erzeugt wird, in den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns konzentriert.
Bei dem dielektrischen Resonator der vorliegenden Erfindung werden die Materialien sowohl der Erdungsplatten als auch des dielektrischen Kerns vorzugsweise gewählt, so daß die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten innerhalb von ±2 ppm/°C liegt. Dies kann die thermische Spannung verringern, die in den verbundenen Oberflächen erzeugt wird.
Bei dem dielektrischen Resonator der vorliegenden Erfindung weist jede der Erdungsplatten vorzugsweise Vorsprünge auf, die gebildet sind, um mit den Ecken von jedem Ende des dielektrischen Kerns Eingriff zu nehmen. Bei dieser Struktur kann der dielektrische Kern ohne weiteres bezüglich der Erdungsplatten positioniert werden, um die Positionsgenauigkeit des dielektrischen Kerns in dem Hohlraum zu erhöhen.
Bei dem dielektrischen Resonator der vorliegenden Erfindung weist der Hohlraum vorzugsweise einen Boden, eine Öffnung parallel zu dem Boden, und zumindest zwei parallele Seiten vertikal zu dem Boden auf, und jede der Erdungsplatten weist vorzugsweise eine im wesentlichen rechteckige Form auf, mit Seiten, die parallel zu dem Boden und der Öffnung des Hohlraums sind. Jede der Erdungsplatten weist vorzugsweise einen nach oben gebogenen Abschnitt auf, der auf der Seite parallel zu der Öffnung des Hohlraums vorgesehen ist, so daß an den Abschnitt zwischen der Seite des Hohlraums und den Erdungsplatten Lötmittelmasse angebracht werden kann.
Bei dieser Struktur, mit den Erdungsplatten verbunden mit dem dielektrischen Kern, kann die Lötmittelmasse an der Seite von jeder der Erdungsplatten parallel zu der Öffnung des Hohlraums angebracht werden, in dem der dielektrische Kern angeordnet ist.
Bei dem dielektrischen Resonator der vorliegenden Erfindung weist jede der Erdungsplatten vorzugsweise eine trapezartige Form auf, mit zwei Seiten parallel zu dem Boden und der Öffnung des Hohlraums, und den anderen beiden Seiten geneigt, so daß sich der Abstand zwischen den beiden Seiten von der Öffnung des Hohlraums in der Tiefenrichtung verringert, und ein konkaver Abschnitt in der Seite des Hohlraums gebildet ist, so daß die Unterseite und die beiden geneigten Seiten von jeder der Erdungsplatten an den konkaven Abschnitt anstoßen.
Bei dieser Struktur kann beim Löten der drei Seiten von jeder der trapezartigen Erdungsplatten an der Seite des Hohlraums Lötmittelmasse vorher auf den konkaven Abschnitt der Seite des Hohlraums angebracht werden.
Bei dem dielektrischen Resonator der vorliegenden Erfindung wird der Raum zwischen jeder der Erdungsplatten und der Seite des Hohlraums vorzugsweise mit einem hitzehärtbaren Harz gefüllt, und das Harz wird gehärtet, um die Erdungsplatten durch Verbinden an dem Hohlraum zu befestigen.
Der Elastizitätsmodul des hitzehärtbaren Harzes ist vorzugsweisein der Größenordnung von 10⁷ Pa bis 10⁹ Pa in dem Arbeitstemperaturbereich der dielektrischen Resonanz eingestellt.
Ein Filter der vorliegenden Erfindung umfaßt den dielektrischen Resonator mit der obigen Struktur, und eine Signal eingabe-/Ausgabeeinrichtung, die mit dem elektromagnetischen Resonanzmodusfeld des dielektrischen Resonators zum Eingeben und Ausgeben eines Signals kombiniert ist.
Ein Duplexer der vorliegenden Erfindung umfaßt beispielsweise zwei dielektrische Resonatoren oder Filter mit der obigen Struktur und eine Verbindungseinrichtung, die als ein gemeinsamer Antenneneingabe-/Ausgabeanschluß zum Verbinden der beiden dielektrischen Resonatoren vorgesehen ist.
Ferner umfaßt eine Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Filter oder den Duplexer der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht, die die Komponenten eines dielektrischen Resonators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer Erdungsplatte zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer dielektrischen Kerneinheit zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Hohlraumkörpers zeigt;
5 eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem Erdungsplatten in dem Hohlraumkörper vorgesehen sind;
6 eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine dielektrische Kerneinheit in einem Hohlraum vorgesehen ist;
7 eine Zeichnung, die ein Beispiel des Aufbaus eines Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Zeichnung, die ein Beispiel des Aufbaus eines Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines herkömmlichen dielektrischen Resonators zeigt; und
11A und 11B eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht des in 10 gezeigten dielektrischen Resonators.
Der Aufbau eines dielektrischen Resonators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird mit Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Komponenten eines dielektrischen Resonators zeigt. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 3 einen dielektrischen Kern mit einer im wesentlichen rechteckigen äußeren Form und einem runden Loch 3h, das in der Mitte vorgesehen ist. Außerdem ist ein Ag-Elektrodenfilm an jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 durch Brennen vorgesehen.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 5 eine Cu-Folie oder eine Erdungsplatte, die mit einem Ag-Film plattiert ist.
Wie es nachfolgend beschrieben wird, sind die Erdungsplatten 5 jeweils mit den beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 verbunden und in einen Hohlraum eingefügt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Erdungsplatte 5 zeigt. Die Erdungsplatte 5 ist vorzugsweise durch Verarbeiten eines Blechs gebildet. In 2 bezeichnen die Bezugszeichen 51a, 51b und 51c jeweils einen Federabschnitt, der zum Beibehalten der Elastizität gebogen ist, wenn er mit der Seite des Hohlraums verbunden ist.
In 2 bezeichnet die Region, die durch die gestrichelte Linie A umgeben ist, eine Region in Kontakt mit jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3. Außerdem sind vier Schlitze 52 an den Positionen vorgesehen, die in Kontakt mit den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 sind. Wenn eine Temperaturänderung auftritt, nachdem die beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 jeweils mit den vorbestimmten Regionen der Erdungsplatte 5 verbunden sind, tritt in den verbundenen Oberflächen zwischen den beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 und der Erdungsplatten aufgrund einer Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten des dielektrischen Kerns 3 und der Erdungsplatten 55 eine Belastungsspannung auf. Wenn beispielsweise ein allgemeiner dielektrischer Keramikkern mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 6 bis 9 ppm/°C mit einer Erdungsplatte kombiniert wird, die eine Phosphorbronzeplatte umfaßt, ist die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien über 10 ppm/°C.
Die Spannung aufgrund der Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten ist im allgemeinen in den Ecken jeder Seitenfläche eines dielektrischen Kerns konzentriert. Wie es in 2 gezeigt ist, sind die Schlitze 52 jedoch jeweils an den Positionen vorgesehen, die in Kontakt mit den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns sind, und somit kann die Konzentration der Spannung verringert werden, um das Ablösen der Erdungsplatten 5 von den beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns zu verhindern.
Die Schlitze 52 sind vorzugsweise in einer Form gebildet, in der die Seiten in der Radialrichtung von der Mitte (der Mitte der Region A) von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns lang sind, und die Seiten in der Umfangsrichtung kurz sind (z. B. rechteckig in der Form). Diese Form unterbricht einen Effektivstrom nicht, der in jeder der Erdungsplatten 5 fließt, und bewirkt dadurch keinen nachteiligen Effekt auf die elektrischen Charakteristika.
Jede der Erdungsplatten 5 weist Vorsprünge 53a, 53b und 53c auf, die vorgesehen sind, um mit den Kanten von jedem Ende des dielektrischen Kerns 3 Eingriff zu nehmen. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 53a, 53b und 53c sind nämlich entlang der äußeren Kante der Region A angeordnet, in Kontakt mit jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3. Diese Vorsprünge ermöglichen die Positionierung der Erdungsplatten 5 an den Befestigungspositionen bezüglich der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 und funktionieren als Positionierungsbauglieder. Daher kann die Präzision der relativen Position zwischen dem dielektrischen Kern 3 und den Erdungsplatten 5 verbessert werden.
Jede der Erdungsplatten 5 weist auch aufgeschnittene Abschnitte 54a und 54b auf, wie es in 2 gezeigt ist. Die aufgeschnittenen Abschnitte 54a und 54b wirken als ein Gatter für ein hitzehärtbares Harz, das in den Raum zwischen der Innenoberfläche der Seite des Hohlraums und den Erdungsplatten 5 injiziert wird, wie es nachfolgend beschrieben wird.
3 zeigt einen Zustand, in dem die Erdungsplatten 5 an beiden Enden des dielektrischen Kerns, der in 1 gezeigt ist, befestigt sind. Die verbundenen Oberflächen zwischen jeder Seitenfläche des dielektrischen Kerns 3 und der Erdungsplatte 5 sind mit Lötmittel miteinander verbunden. Eine Lötmittelmasse kann jedoch einfach auf die beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 angebracht werden, bevor der dielektrische Kern 3 ohne Löten in den Hohlraum eingefügt wird, und dann kann der dielektrische Kern 3 in den Hohlraumkörper eingefügt werden, mit den beiden Erdungsplatten 5 jeweils anstoßend an die beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3. Die Erdungsplatten 5 können nämlich zur gleichen Zeit an den dielektrischen Kern gelötet werden, wie die Erdungsplatten 5 mit der Seite des Hohlraumkörpers 1 verbunden werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist jede der Erdungsplatten 5 die vier Schlitze 52 auf, die an Positionen vorgesehen sind, die in Kontakt mit den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 sind. Ohne die Schlitze 52 können die Materialien der Erdungsplatten 5 und des dielektrischen Kerns 3 jedoch bestimmt werden, so daß die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten der Erdungsplatten 5 und des dielektrischen Kerns 3 innerhalb ±2 ppm/°C liegt. Wenn beispielsweise ein keramischer dielektrischer Kern mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 6 ppm/°C als der dielektrische Kern 3 verwendet wird und „42 Ni-Legierung” für die Erdungsplatten 5 verwendet wird, ist die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien 1,3 ppm/°C und liegt somit in dem Bereich von ±2 ppm/°C.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Hohlraumkörpers 1 zeigt. Der Hohlraumkörper 1 weist eine rechteckige kastenartige Form auf, mit einem Boden, die aus einem Ag-plattierten Metall hergestellt ist, wie z. B. Aluminium oder Invar. Außerdem ist ein zylindrischer leitfähiger Stab 4 vorgesehen, um sich von dem Boden zu der Öffnung des Hohlraumkörpers 1 zu erstrecken. Ferner ist eine Hohlraumabdeckung, die aus einem Ag-plattierten Metall hergestellt ist, wie z. B. Aluminium oder Invar, auf der oberen Öffnung vorgesehen, die in der Zeichnung gezeigt ist.
In dem Hohlraumkörper 1 sind konkave Abschnitte 11 in den Innenoberflächen der beiden gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumkörpers 1 gebildet, um jeweils die Erdungsplatten 5 in den Hohlraumkörper 1 zu führen und die Erdungsplatten 5 an vorbestimmten Positionen in dem Hohlraumkörper 1 zu befestigen. Ferner ist eine Injektionsrille 12 für hitzehärtbares Harz an der Mitte von jedem der konkaven Abschnitte 11 gebildet, um sich in der Tiefenrichtung des Hohlraumkörpers 1 zu erstrecken.
5 ist eine Zeichnung, die die Innenseite des Hohlraumkörpers 1 zeigt, mit den konkaven Abschnitten 11, die in den Seiten desselben gebildet sind. Jeder der konkaven Abschnitte 11 ist gebildet, um Oberflächen aufzuweisen, die an der Unterseite der entsprechenden Erdungsplatte 5 anstoßen, parallel zu dem Boden des Hohlraumkörpers 1, und den beiden Seiten geneigt, so daß sich der Abstand zwischen den beiden Seiten zu dem Boden des Hohlraumkörpers 1 verringert. Der Neigungswinkel θ der geneigten Seiten ist vorzugsweise etwa 10° bis 20°.
Bei jedem der konkaven Abschnitte 11 sind die Oberflächen, die an die beiden geneigten Seiten von jeder der trapezartigen Erdungsplatten 5 anstoßen, geneigt, und somit wird die Lötmittelmasse 6 während der Einfügung der Erdungsplatten 5 in den Hohlraumkörper 1 nicht durch die Erdungsplatten 5 abgerieben, selbst wenn Lötmittelmasse 6 vorher an die Oberflächen angebracht wird. Daher wird die Lötmittelmasse 6 vorher an die Oberflächen von jedem der konkaven Abschnitte 11 angebracht, die an den drei Seiten von jeder der Erdungsplatten 5 anstoßen, und die Erdungsplatten 5 werden zusammen mit dem dielektrischen Kern 3 in den Hohlraumkörper 1 eingefügt, so daß die Lötmittelmasse 6 zwischen den drei Seiten von jeder der Erdungsplatten 5 und der Innenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gehalten wird.
Dann wird die Lötmittelmasse 6 durch eine Spendervorrichtung an den Abschnitt zwischen der Seite des Hohlraumkörpers 1 und dem Federabschnitt 51c angebracht, der auf der Seite von jeder der Erdungsplatten 5 parallel zu der Öffnung des Hohlraumkörpers 1 vorgesehen ist.
In diesem Zustand wird die Lötmittelmasse 6 geschmolzen, um die Erdungsplatten 5 durch ein Aufschmelzlötverfahren an den Hohlraumkörper 1 zu löten. Das Schmelzen der Lötmittelmasse 6 erzeugt Füllnähte oder „Fillets”.
6 ist eine Schnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine dielektrische Kerneinheit 20 in einem Hohlraum befestigt ist. Wie es in 6 gezeigt ist, sind die Federabschnitte 51 der Erdungsplatten 5 an die Innenoberfläche des Hohlraumkörpers 1 gelötet, und dann wird das hitzehärtbare Harz von den in 5 gezeigten Rillen 12 injiziert. Zu diesem Zeitpunkt wirken die aufgeschnittenen Abschnitte 54a und 54b als die Tore, und die Räume, die von den aufgeschnittenen Abschnitten 54a und 54b umgeben sind, sind mit dem hitzehärtbaren Harz 7 gefüllt. Dann wird das hitzehärtbare Harz 7 durch Erwärmen ausgehärtet, um die Erdungsplatten 5 durch Verbinden an dem Hohlraumkörper 1 zu befestigen. Da das hitzehärtbare Harz 7 durch die Öffnungen der aufgeschnittenen Abschnitte 54a und 54b auch an die beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns 3 angebracht wird, kann die Stärke der Verbindung zwischen den Erdungsplatten 5 und dem dielektrischen Kern 3 erhöht werden.
Als das hitzehärtbare Harz 7 kann ein Haftmittel, das hauptsächlich aus einem Epoxyd- oder Siliziumharz zusammengesetzt ist, oder ein leitfähiges Haftmittel, das Ag oder dergleichen mit Epoxyd- oder Siliziumharz gemischt enthält, verwendet werden. Insbesondere kann durch Verwenden eines Epoxydhaftmittels, das Gummi enthält, ein geeigneter Elastizitätsmodul und eine hohe Zuverlässigkeit der Stoßfestigkeit erhalten werden.
Der Elastizitätsmodul des hitzehärtbaren Harzes ist vorzugsweise in der Größenordnung von 10⁷ Pa bis 10⁹ Pa in dem Arbeitstemperaturbereich des dielektrischen Resonators. Mit dem hitzehärtbaren Harz mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 10⁷ Pa ist das Harz nämlich übermäßig weich und hat somit die schwache Funktion zum Befestigen des dielektrischen Resonators, wodurch aufgrund von Vibration und einer Variation der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators ohne weiteres eine Schwankung bei der Position des dielektrischen Resonators bewirkt wird. Umgekehrt, wenn das hitzehärtbare Harz einen Elastizitätsmodul von über 10⁹ Pa aufweist, ist das Harz übermäßig hart und somit wird leicht eine starke Spannung auf den dielektrischen Resonator ausgeübt, wodurch die Keramik des dielektrischen Resonators mit einer Bruchspannung der Größenordnung von 100 MPa beschädigt wird, wodurch ein Schaden in dem dielektrischen Resonator bewirkt wird.
Wenn beispielsweise ein Epoxydharz mit einem Elastizitätsmodul von etwa 300 MPa bei einer Temperatur von etwa 300 MPa bei einer Temperatur von 25°C als das hitzehärtbare Harz 7 verwendet wird, ist der Elastizitätsmodul des hitzehärtbaren Harzes 150 MPa bis 3 GPa in dem Arbeitstemperaturbereich des dielektrischen Resonators von –40°C bis +70°C. Daher können in dem Arbeitstemperaturbereich des dielektrischen Resonators eine hohe Zuverlässigkeit und stabile Charakteristika erhalten werden.
Durch Verwenden des leitfähigen Haftmittels als das hitzehärtbare Harz können der Wärmefreisetzungseffekt und der Wärmewiderstand aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit des leitfähigen Haftmittels verbessert werden.
Ferner sind die Federabschnitte 51a und 51b der Erdungsplatten 5 nicht benachbart zu den Enden des dielektrischen Kerns 3, sondern sind an einem vorbestimmten Abstand von Enden des dielektrischen Kerns 3 vorgesehen. Daher kann die Streukapazität Cs, die zwischen den Enden des dielektri schen Kerns 3 und den Federabschnitten 51 von jeder der Erdungsplatten 5 erzeugt wird, unterdrückt werden. Daher kann der nachteilige Effekt der Erdungsplatten 5 auf die elektrischen Charakteristika unterdrückt werden. Ferner, selbst wenn der dielektrische Kern 3 aufgrund einer externen Kraft vibriert, variiert die Kapazität Cs weniger. Daher können Variationen bei den Charakteristika aufgrund von Vibration ebenfalls unterdrückt werden.
Ein Beispiel des Aufbaus eines Filters wird nachfolgend mit Bezugnahme auf 7 beschrieben.
In 7 ist ein Hohlraum durch Zweipunkt-Strichlinien gezeigt. In 7 sind Erdungsplatten nicht gezeigt, aber jeder der dielektrischen Kerne 3a und 3b ist, wie oben beschrieben, in dem Hohlraum befestigt. Der Kopf von jedem der leitfähigen Stäbe 4a und 4b ist von der Innenwand des Hohlraums beabstandet. Bei dieser Struktur wirkt der leitfähige Stab 4a und der umgebende Hohlraum als ein Quasi-TEM-Modus-Resonator, und der dielektrische Kern 3a und der umgebende Hohlraum wirken als ein Quasi-TM-Modus-Resonator. Gleichartig dazu wirken der leitfähige Stab 4b und der umgebende Hohlraum als ein Quasi-TEM-Modus-Resonator, und der dielektrische Kern 3b und der umgebende Hohlraum wirken als ein Quasi-TM-Modus-Resonator. Die Bezugszeichen 8a und 8b bezeichnen jeweils einen Koaxialverbinder, und die Mittelleiter dieser Koaxialverbinder 8a und 8b sind durch Kopplungsschleifen 9a bzw. 9b mit den Innenoberflächen der Hohlräume verbunden. Die Kopplungsschleifen 9a und 9b sind angeordnet, so daß ein Quasi-TM-Modus-Magnetfeld mit den Schleifenoberflächen verbunden ist, und ein Quasi-TEM-Modus-Magnetfeld weniger mit den Schleifenoberflächen verbunden ist. Daher erzeugen die Kopplungsschleifen 9a und 9b eine Magnetfeldkopplung mit dem Quasi-TM-Modus.
In 7 bezeichnen die Bezugszeichen ha und hb jeweils ein Kopplungssteuerloch zum Koppeln des Quasi-TM-Modus und des Quasi-TEM-Modus. Ferner ist in den Wandoberflächen der benachbarten beiden Hohlräume ein Fenster gebildet, und eine Kopplungsschleife 10 ist über dem Fenster vorgesehen. Die Schleifenoberfläche der Kopplungsschleife 10 ist in der Richtung angeordnet, in der ein Quasi-TM-Modus-Magnetfeld nicht mit der Schleifenoberfläche verbunden ist, und ein Quasi-TEM-Modus-Magnetfeld mit der Schleifenoberfläche verbunden ist und somit eine Magnetfeldkopplung mit dem Quasi-TEM-Modus bewirkt, der in jedem der Hohlräume erzeugt wird. Daher tritt die Kopplung in der Reihenfolge von Quasi-TM-Modus → Quasi-TEM-Modus → Quasi-TEM-Modus → Quasi-TM-Modus auf, von dem Koaxialverbinder 8a zu dem Koaxialverbinder 8b, und somit wirkt das Filter als ein Bandpaßfilter, das Vier-Schritt-Resonatoren umfaßt.
8 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines Duplexers. In 8 umfaßt sowohl ein Sendefilter als auch ein Empfangsfilter das in 7 gezeigte Filter. Das Sendefilter überträgt die Frequenz eines Sendesignals und das Empfangsfilter überträgt die Frequenz eines empfangenen Signals. Die Verbindungsposition zwischen dem Ausgangstor des Sendefilters und dem Eingangstor des Empfangsfilters ist eingestellt, so daß die elektrische Länge von dem Verbindungspunkt zu der äquivalenten Kurzschlußoberfläche des Endresonators des Sendefilters ein ungerades Mehrfaches der ¼-Wellenlänge der Frequenz des empfangenen Signals ist, und die elektrische Länge von der Verbindungsposition zu der äquivalenten Kurzschlußoberfläche des ersten Resonators des Empfangsfilters ein ungerades Mehrfaches der ¼-Wellenlänge der Frequenz des Sendesignals ist. Dies kann das Sendesignal sicher von dem empfangenen Signal abzweigen.
Gleichartig dazu können durch Bereitstellen einer Mehrzahl von dielektrischen Filtern zwischen einem gemeinsamen Tor und einem einzelnen Tor ein Diplexer oder ein Multiplexer gebildet werden.
9 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Kommunikationsvorrichtung zeigt, die den Duplexer verwendet. Wie es in 9 gezeigt ist, sind eine Sendeschaltung und eine Empfangsschaltung mit dem Eingangstor eines Sendefilters bzw. dem Ausgangstor eines Empfangsfilters verbunden, und eine Antenne ist mit dem Eingangs-/Ausgangstor des Duplexers verbunden, um einen Hochfrequenzabschnitt der Kommunikationsvorrichtung zu bilden.
Ferner werden andere Schaltungselemente, wie z. B. ein Diplexer, ein Multiplexer, ein Synthesizer, ein Teiler usw., durch Verwenden des dielektrischen Resonators gebildet, und durch Verwenden dieser Schaltungselemente kann eine kleine Kommunikationsvorrichtung erhalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind verbundene Abschnitte der Erdungsplatten, die jeweils einen gebogenen Federabschnitt aufweisen, jeweils mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen eines dielektrischen Kerns verbunden, vorzugsweise mit einem leitfähigen Binder, und die Federabschnitte der Erdungsplatten sind mit der Innenoberfläche eines Hohlraums verbunden. Außerdem weist jede der Erdungsplatten Schlitze auf, die an Positionen vorgesehen sind, die in Kontakt mit den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns sind. Daher ist die thermische Spannung aufgrund einer Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns und der Erdungsplatte nicht in den vier Ecken von jeder der beiden Seitenflächen des dielektrischen Kerns konzentriert, wodurch das Ablösen der Erdungsplatten verhindert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Materialien sowohl für den dielektrischen Kern als auch die Erdungsplatten vorzugsweise ausgewählt, so daß die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten innerhalb von ±2 ppm/°C liegt, und somit kann eine thermische Spannung, die in den verbundenen Oberflächen erzeugt wird, verringert werden, um das Ablösen der Erdungsplatten zu verhindern.
Bei der vorliegenden Erfindung weist jede der Erdungsplatten vorzugsweise Vorsprünge auf, die gebildet sind, um mit den Ecken von jedem Ende des dielektrischen Kerns Eingriff zu nehmen, und somit kann der dielektrische Kern ohne weiteres bezüglich der Erdungsplatten positioniert werden, wodurch die Präzision der Befestigungsposition des dielektrischen Kerns in einem Hohlraum verbessert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung weist der Hohlraum einen Boden, eine Öffnung parallel zu dem Boden und zumindest zwei parallele Seiten senkrecht zu dem Boden auf, und jede der Erdungsplatten weist eine im wesentlichen rechteckige Form auf, die Seiten aufweist, die parallel zu dem Boden und der Öffnung des Hohlraums sind. Jede der Erdungsplatten weist vorzugsweise einen nach oben gebogenen Abschnitt auf, der an der Seite parallel zu der Öffnung des Hohlraums vorgesehen ist, um zwischen der Seite des Hohlraums und jeder der Erdungsplatten positioniert zu werden. Daher kann Lötmittelmasse auf den Seiten der Erdungsplatte angebracht werden, die parallel zu der Öffnung des Hohlraums sind, wenn die Erdungsplatten mit dem dielektrischen Kern, der in dem Hohlraum befestigt ist, verbunden sind.
Bei der vorliegenden Erfindung weist jede der Erdungsplatten vorzugsweise eine trapezartige Form auf, mit zwei Seiten, die parallel zu dem Boden und der Öffnung des Hohlraums sind, und den anderen zwei Seiten geneigt, so daß sich der Abstand zwischen den beiden Seiten von der Öffnung zu dem Boden des Hohlraums verringert, und konkave Abschnitte in der Innenoberfläche des Hohlraums gebildet sind, um an die Bodenseite und an die beiden geneigten Seiten von jeder der Erdungsplatten anzustoßen. Daher kann beim Löten der drei Seiten von jeder der trapezartigen Erdungsplatten an die Seiten des Hohlraums eine Lötmittelmasse vorher an den konkaven Abschnitten der Seiten des Hohlraums angebracht werden, wodurch die Produktivität erhöht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Raum zwischen jeder der Erdungsplatten und der Seite des Hohlraums vorzugsweise mit einem hitzehärtbaren Harz gefüllt, und das hitzehärtbare Harz wird gehärtet, um die Erdungsplatten und den dielektrischen Kern an der Innenseite des Hohlraums zu befestigen. Somit können Schwankungen bei den elektrischen Charakteristika aufgrund von Vibration des dielektrischen Kerns unterdrückt werden.
Ferner ist der Elastizitätsmodul des hitzehärtbaren Harzes vorzugsweise auf 10⁷ Pa bis 10⁹ Pa Arbeitstemperaturbereich eines dielektrischen Resonators eingestellt, und somit variiert die Position des dielektrischen Resonators weniger aufgrund von Vibration und dergleichen, und an den dielektrischen Resonator ist keine starke Spannung angelegt, um eine hohe Zuverlässigkeit und stabile Charakteristika zu erhalten.
Ferner kann bei der vorliegenden Erfindung durch Verwenden eines Filters und eines Duplexers, die jeweils den oben beschriebenen Aufbau aufweisen, eine Kommunikationsvorrichtung mit stabilen Charakteristika und einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.

Claims

Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist; einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt, wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, und wobei jede der Erdungsplatten Schlitze (52) aufweist, die an Positionen vorgesehen sind, die den Ecken jeder der gegenüberliegenden Seitenflächen des dielektrischen Kerns (3) entsprechen.
Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist; einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt, wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, und wobei Materialien sowohl für die Erdungsplatten (5) als auch den dielektrischen Kern ausgewählt sind, so daß eine Differenz zwischen jeweiligen linearen Ausdehnungskoeffizienten innerhalb von ±2 ppm/°C liegt.
Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist; einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt, wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, und wobei jede der Erdungsplatten Vorsprünge (53a, 53b, 53c) aufweist, die mit jeweiligen Kanten jeder Seitenfläche des dielektrischen Kerns Eingriff nehmen.
Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist; einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt, wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, wobei der Hohlraumkörper (1) einen Boden und zumindest zwei parallele Seiten aufweist, die sich von dem Boden erstrecken, um zwischen sich einen Hohlraum zu bilden, der auf der von dem Boden abgewandten Seite eine Öffnung aufweist, und wobei jede der Erdungsplatten (5) eine im wesentlichen rechteckige Form mit einer ersten Seite, die parallel zu dem Boden und dem Boden zugewandt ist, und einer zweiten Seite, die der Öffnung des Hohlraumkörpers (1) zugewandt ist, und einen nach oben gebogenen Abschnitt aufweist, der auf der zweiten Seite entlang der zweiten Seite vorgesehen ist, so daß Lötmittel zwischen der Seite des Hohlraumkörpers (1) und der Erdungsplatte (5) angebracht werden kann.
Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist; einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt, wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, wobei jede der Erdungsplatten (5) eine trapezartige Form aufweist, die jeweilige Seiten parallel zu einem Boden und einer Öffnung des Hohlraumkörpers (1) hat, und wobei zwei Seiten geneigt sind, so daß sich der Abstand zwischen den beiden Seiten von der Öffnung des Hohlraumkörpers (1) zu dem Boden des Hohlraumkörpers (1) verringert, und wobei konkave Abschnitte (11) in den Innenoberflächen des Hohlraumkörpers (1) gebildet sind, mit dem jede der Erdungsplatten (5) verbunden ist.
Dielektrischer Resonator, der folgende Merkmale aufweist: einen dielektrischen Kern (3) mit einer Elektrode, die auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen gebildet ist; einen leitfähigen Hohlraumkörper (1), der den dielektrischen Kern (3) umgibt; und zwei Erdungsplatten (5), wobei jede Erdungsplatte eine Verbindungseinrichtung (A) und einen gebogenen Federabschnitt (51a, 51b, 51c) umfaßt, wobei jede Verbindungseinrichtung (A) mit einer jeweiligen Seitenfläche des dielektrischen Kerns (3) mit einem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden ist, und wobei die Federabschnitte (51a, 51b, 51c) mit einer Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) mit dem leitfähigen Verbindungsmittel (6) verbunden sind, wobei die Erdungsplatten (5) mit der Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) durch Aushärten eines hitzehärtbaren Harzes (7) in einem Raum zwischen den Erdungsplatten (5) und der Innenoberfläche des Hohlraumkörpers (1) verbunden sind.
Dielektrischer Resonator gemäß Anspruch 6, bei dem ein Elastizitätsmodul des hitzehärtbaren Harzes (7) in der Größenordnung von 10⁷ Pa bis 10⁹ Pa in einem Arbeitstemperaturbereich des dielektrischen Resonators liegt.
Filter, das folgende Merkmale umfaßt: einen dielektrischen Resonator gemäß Anspruch 1; und eine Signaleingabe-/Ausgabeeinrichtung, die mit einem Resonanzmoduselektromagnetfeld des dielektrischen Resonators zum Eingeben und Ausgeben eines Signals gekoppelt ist.
Duplexer, der einen dielektrischen Resonator gemäß Anspruch 1 umfaßt.
Kommunikationsvorrichtung, die einen dielektrischen Resonator gemäß Anspruch 1 umfaßt.