DE112004000131T5

DE112004000131T5 - Dielektrischer Resonator und diesen verwendendes Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE112004000131T5
Application number: DE112004000131T
Authority: DE
Inventors: Toru Nagaokakyo Kurisu; Kazuhiko Nagaokakyo Kubota; Hirotsugu Nagaokakyo Abe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-10-27
Also published as: JPWO2005062415A1; CN1701463A; CN1314164C; WO2005062415A1; US20060097825A1; KR100611486B1; KR20060032576A

Abstract

Dielektrischer Resonator, welcher umfasst:
ein dielektrisches Resonanzelement und
einen in einer Richtung senkrecht zur unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements angeordneten Vorsprungteil, welcher zusammen mit dem dielektrischen Resonanzelement einstückig geformt ist,
wobei die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils schräg ist, so dass die Fläche an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements des Vorsprungteils größer als die Fläche der unteren Oberfläche des Vorsprungteils ist, und
wobei das in dem dielektrischen Resonanzelement verwendete elektromagnetische Feld in der TE01-δ-Mode ist.

Description

DIELEKTRISCHER RESONATOR UND DIESEN VERWENDENDES KOMMUNIKATIONSGERÄT
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen im Mikrowellenband und im Millimeterwellenband verwendeten dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator, einen Filter, Duplexer und einen Oszillator unter Verwendung des dielektrischen Resonators sowie ein diese aufweisendes Kommunikationsgerät.
Stand der Technik
Bei Funkübertragungssystemen wie Mobiltelefonen etc. unter Verwendung des Mikrowellenbands oder des Millimeterwellenbands werden dielektrische Resonatoren in den Filtern und Oszillatoren dieser Systeme verwendet. Dann wird ein dielektrischer TE01-δ-Moden-Resonator bei Anwendungen eingesetzt, bei denen ein hoher Q und ein hoher Leistungswiderstand erforderlich sind. Bei dem dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator wird ein zylinderförmiges oder polygonales dielektrisches Resonanzelement an einem Träger gehalten. Um den Resonator mit einer äußeren Schaltung zu verbinden, ist auf einem Substrat für das Montieren des Resonators eine Eingang-Ausgang-Elektrode wie zum Beispiel eine Mikrostreifenleitung, eine Metallsonde etc. erforderlich. Um die erwünschten elektrischen Eigenschaften des Geräts zu erhalten ist es hier erforderlich, den Betrag der Ankopplung an der äußeren Schaltung, welcher sich mit dem Abstand zwischen der Eingang-Ausgangs-Elektrode zum Resonator etc. ändert, auf einen erwünschten Wert zu setzen. Um bei dem dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator eine Ankopplung an einer äußeren Schaltung zu erhalten, wurde das folgende Verfahren vorgeschlagen.
In der Patentschrift 1 werden Eingang-Ausgangs-Elektroden von Mikrostreifenleitungen so angeordnet, dass sie einen dielektrischen Träger sandwichartig einschließen, bei dem ein in Mikrowellenband-Oszillatoren verwendeter dielektrischer TE01-δ-Moden-Resonator angeordnet wird.
Weiterhin ist in der Patentschrift 2 zur Verbesserung der Ankopplung an einer äußeren Schaltung ein Hochfrequenzoszillator vorhanden, bei welchem ein dielektrisches TE01-δ-Moden-Resonanzelement auf einem Träger angeordnet ist. Auf diese Weise kann bei Anordnung einer Eingang-Ausgangs-Elektrode an der Seite, an der das Resonanzelement nach unten geneigt ist, die Ankopplung an einer äußeren Schaltung verbessert werden. Da weiterhin die Eingang-Ausgangs-Elektrode an einer Stelle weg vom Träger angeordnet werden kann, wird die Befürchtung geringer, dass der Träger eventuell auf die Eingang-Ausgangs-Elektrode gesetzt wird, und die Möglichkeit, dass die Schwingungseigenschaften eventuell instabil werden, kann ebenfalls verringert werden.
Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 5-152845
Patentschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2-246403
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn ein dielektrisches Resonanzelement zum Beispiel zylinderförmig ist, wird das Magnetfeld des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators so verteilt, dass es vom Nahbereich der Mitte der oberen Oberfläche zum oberen Teil des dielektrischen Resonanzelements verläuft und durch die Außenseite des Kantenteils des dielektrischen Resonanzelements zur unteren kreisförmigen Oberfläche verläuft, was zu einer radialen und schleifenartigen Verteilung führt. In der Anordnung der Patentschrift 1 dehnt sich das Magnetfeld des dielektrischen Resonanzelements nicht ausreichend um seinen unteren Teil aus. Dementsprechend ist es erforderlich, die Mikrostreifenleitung eng zum Nahbereich des Trägers zu bringen, um ein starkes Ankoppeln des dielektrischen Resonanzelements an der Mikrostreifenleitung zu bewirken. Auch wenn eine starke äußere Ankopplung erzielt werden kann, besteht somit, wenn der Abstand zwischen dem Träger und der Mikrostreifenleitung nicht für die erforderliche Präzision für das Montieren des Trägers an dem Montagesubstrat reicht, die Befürchtung, dass der Träger eventuell an der Mikrostreifenleitung montiert wird. Dann ändern sich die Resonatoreigenschaften und dadurch tritt das Problem auf, dass die Schwingungseigenschaften des Oszillators instabil werden.
Ferner ergibt sich bei der Anordnung der Patentschrift 2 das folgende Problem. Da zum einen an der Seite, an der Resonator nach oben geneigt ist, keine starke äußere Ankopplung erzielt werden kann, ist die Position für das Anordnen der Eingang-Ausgangs-Elektrode beschränkt. Weiterhin ist es bei einem Filter, Oszillator etc. unter Verwendung des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators üblich, den Resonator im Inneren des Hohlraumgehäuses anzuordnen. Da aber das Magnetfeld über dem Resonator, welcher nach oben geneigt ist, durch die obere Oberfläche des Hohlraumgehäuses verursachte Störungen aufweist, variiert die Resonanzfrequenz. Da weiterhin der Resonator geneigt ist, nimmt die Höhe des Oszillators zu. Zudem wird im Fall des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators die Einstellung der Resonanzfrequenz von dem oberen Teil des Resonators durch eine Schraube etc. vorgenommen. Da die obere Oberfläche des Resonators geneigt ist, ist zudem bei der Anordnung der vorliegenden Patentschrift die Magnetfeldverteilung über dem Resonator nicht gleichmäßig und dementsprechend wird die Einstellung der Resonanzfrequenz gegenüber dem Fall, da der Resonator nicht geneigt ist, schwierig.
Auch wenn wie vorstehend beschrieben in den beiden obigen Patentschriften der Resonator und die Eingang-Ausgangs-Elektrode stark angekoppelt werden können, ergibt sich das Problem, dass die Eigenschaften aufgrund der Montagepräzision schlechter werden und die Verwendung des Resonators beschränkt ist. Dann ist es eine erfindungsgemäße Aufgabe, einen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator zu erhalten, bei welchem, auch wenn eine Eingangs-Ausgangs-Elektrode weg vom Resonator angeordnet ist, eine starke Ankopplung an einer äußeren Schaltung erzielt werden kann und die Resonatoreigenschaften sich nicht aufgrund der Montagepräzision des Resonators ändern, einen Filter, Duplexer, Oszillator etc., welche den Resonator verwenden, zu erhalten und ein diese verwendendes Kommunikationsgerät zu erhalten.
Mittel für das Lösen der Probleme
Um das obige Problem zu lösen, umfasst ein erfindungsgemäßer dielektrischer Resonator ein dielektrisches Resonanzelement sowie einen in einer Richtung senkrecht zur unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements angeordneten Vorsprungteil, wobei der Vorsprungteil mit dem dielektrischen Resonanzelement einstöckig geformt ist. Bei dem dielektrischen Resonator ist die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils schräg, so dass die Fläche an der unteren Oberflächeseite des dielektrischen Resonanzelements des Vorsprungteils größer als die Fläche der unteren Oberfläche des Vorsprungteils ist, und das in dem dielektrischen Resonanzelement eingesetzte elektromagnetische Feld ist in der TE01-δ-Mode.
Da sich aufgrund der Anordnung das Magnetfeld des dielektrischen Resonanzelement zu dem schrägen Teil der Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils und dessen Nahbereich ausdehnt, kann die Ausdehnung der Magnetfeldverteilung um den unteren Teil des dielektrischen Resonanzelements größer als in der zugehörigen Struktur sein. Selbst wenn eine Eingang-Ausgangs-Elektrode an einer Stelle fern vom Vorsprungteil angeordnet ist, kann somit das dielektrische Resonanzelement stark an die Eingang-Ausgangs-Elektrode angekoppelt werden. Da der Vorsprungteil so ausgelegt ist, dass er nicht die Eingang-Ausgangs-Elektrode kontaktiert, ändern sich daher die Resonatoreigenschaften nicht.
Wenn weiterhin die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils nicht schräg ist, wird an der Grenze zwischen dem dielektrischen Resonanzelement und dem Vorsprungteil ein Stufenteil im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgebildet.
Wenn dieses dielektrische Resonanzelement und dieser Vorsprungteil durch Pressformen einstückig geformt werden, ändert sich die Formdichte an der Grenze drastisch, und das Formen kann nicht stabil ausgeführt werden. Da aber der Stufenteil an der Grenze zwischen dem dielektrischen Resonanzelement und dem Vorsprungteil eine Neigung aufweist, so dass die Seitenfläche an der äußeren Grenze des Vorsprungteils schräg ist, wird die drastische Änderung der Formdichte gemindert und es wir möglich, ein stabiles Formen vorzunehmen. Weiterhin wird es aufgrund einer solchen Anordnung möglich, ein einfaches und kostengünstiges einachsiges Pressformen einzusetzen.
Wenn als Nächstes erfindungsgemäß der Abstand und die Kopplungslänge zwischen dem Vorsprungteil und der Eingang-Ausgangs-Elektrode gleich sind, selbst wenn die Eingang-Ausgangs-Elektrode an einer Stelle um den Vorsprungteil angeordnet wird, kann der gleiche Betrag einer Ankopplung erzielt werden und die Stelle der Anordnung der Eingangs-Ausgangs-Elektrode ist nicht beschränkt.
Zudem ist erfindungsgemäß die Fläche der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements größer als die Fläche an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements des Vorsprungteils. Bei einer solchen Konstruktion kann ein ringförmiger flacher Teil an dem Kantenteil der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements ausgebildet werden. Bei dem erfindungsgemäßen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator werden das dielektrische Resonanzelement und der Vorsprungteil durch Verwenden einer Pressform einstückig ausgebildet. Scharfe Teile in der Pressform werden beseitigt, so dass wie in der vorliegenden Erfindung an der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements ein flacher Teil vorgesehen wird, und dadurch werden die Haltbarkeit und die Verschleißfestigkeit der Pressform verbessert.
Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators in einem Filter oder Oszillator können weiterhin, selbst wenn eine starke Ankopplung an einer äußeren Schaltung erforderlich ist, um die geforderten Filter- oder Oszillatoreigenschaften zu erzielen, die erwünschten Filter- oder Oszillatoreigenschaften erzielt werden, da die Änderung der Resonatoreigenschaften aufgrund Montagepräzision nicht eintritt.
Wenn weiterhin ein Duplexer durch Verwenden eines erfindungsgemäßen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators erzeugt wird, können, selbst wenn eine starke Ankopplung zwischen den Resonatoren und den Eingang-Ausgangs-Elektroden der übertragungsseitigen Schaltung, der empfangsseitigen Schaltung und der Antenne erforderlich ist, die erwünschten Duplexereigenschaften erzielt werden, da die Änderung der Resonatoreigenschaften aufgrund der Montagepräzision nicht eintritt.
Bei einem Kommunikationsgerät, welches mindestens eines von erfindungsgemäßem dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator, einem Filter, Duplexer, Oszillator etc. verwendet, welche den Resonator verwenden, können weiterhin in gleicher Weise wie bei den obigen Geräten die erwünschten Eigenschaften erzielt werden.
Vorteile
Wie vorstehend beschrieben umfasst ein erfindungsgemäßer dielektrischer Resonator ein dielektrisches Resonanzelement sowie einen in einer Richtung senkrecht zur unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements angeordneten Vorsprungteil, welcher zusammen mit dem dielektrischen Resonanzelement einstückig geformt wird. Bei dem dielektrischen Resonator ist die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils schräg, so dass die Fläche an der unteren Oberflächeseite des dielektrischen Resonanzelements des Vorsprungteils größer als die Fläche der unteren Oberfläche des Vorsprungteils ist, und das bei dem dielektrischen Resonanzelement eingesetzte elektromagnetische Feld ist in der TE01-δ-Mode. Selbst wenn eine Eingang-Ausgangs-Elektrode weg vom Vorsprungteil angeordnet wird, kann dadurch eine starke Ankopplung an einer äußeren Schaltung erzielt werden und die Änderung der Resonatoreigenschaften aufgrund von Montagepräzision tritt nicht ein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Schnittansicht eines dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach einer erfindungsgemäßen Ausführung.
2 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Abstand von einem willkürlichen Punkt auf dem Außenumfang der unteren Oberfläche des Vorsprungteils des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach einer erfindungsgemäßen Ausführung und einer Magnetfeldstärke bei dem Abstand zeigt.
3 ist eine schematische Schnittansicht einer Pressform, welche bei einstückigem Formen des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach einer erfindungsgemäßen Ausführung verwendet wird, und eines dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators.
4 ist eine schematische Schnittansicht von Ausführungen, bei denen beim dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator nach einer erfindungsgemäßen Ausführung die Form der schrägen Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils geändert ist.
5 ist eine schematische Schnittansicht von Ausführungen, bei denen in dem dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator nach einer erfindungsgemäßen Ausführung eine Auskehlung oder eine Auskehlung mit einer schrägen Seitenfläche vorgesehen ist.
6 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführung, bei welcher in dem dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator nach einer erfindungsgemäßen Ausführung eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist.
7 ist eine schematische Schnittansicht eines durch Verwenden des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach einer erfindungsgemäßen Ausführung erzeugten Filters.
8 ist eine schematische Schnittansicht eines durch Verwenden des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach einer erfindungsgemäßen Ausführung erzeugten Duplexers.
9 ist eine schematische Draufsicht auf einen durch Verwenden des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach einer erfindungsgemäßen Ausführung erzeugten Oszillators.
10 ist ein schematisches Schaltbild, welches eine Übertragungs-Empfangs-Schaltung eines einen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator nach einer erfindungsgemäßen Ausführung verwendenden Kommunikationsgeräts zeigt.
11 ist eine schematische Schnittansicht eines zugehörigen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators.
Bezugszeichen

1, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 und 110: dielektrische Resonatoren
2: dielektrisches Resonanzelement
3: Vorsprungteil
4: Durchmesser der unteren Oberfläche eines
: Vorsprungteils
5: Durchmesser der Oberfläche an der
: dielektrischen Resonanzelementseite eines
: Vorsprungteils
6: Durchmesser der unteren Oberfläche an
: einem dielektrischen Resonanzelement
7, 31, 41 und 51: schräge Seitenflächen am Außenumfang
: eines Vorsprungteils
8, 63, 73, 82, 83 und 111: Eingang-Ausgangs-Elektroden
9: Montagesubstrat
10, 62 und 74: Hohlraumgehäuse
11: willkürlicher Punkt am Außenumfang der
: unteren Oberfläche eines Vorsprungteils
12: Magnetfeld
13: Neigungswinkel am Außenumfang eines
: Vorsprungteils
14: Abstand von einem willkürlichen Punkt am Außenumfang der unteren Oberfläche eines Vorsprungteils.

Beste Art der Durchführung der Erfindung
Nachstehend wird eine erste erfindungsgemäße Ausführung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators 1 nach einer erfindungsgemäßen Ausführung. In 1 ist ein dielektrisches Resonanzelement 2 zylinderförmig, ein Vorsprungteil 3 ist an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements 2 in einer axialen Richtung senkrecht zur unteren Oberfläche angeordnet und der Schnitt des Vorsprungteils 3 ist ebenfalls kreisförmig. Bezüglich der Maße des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators 1 nach der Ausführung betragen der Durchmesser 6 der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements 2 5,6 mm, die Dicke des dielektrischen Resonanzelements 2 2,5 mm, der Durchmesser 5 der Oberfläche an der dielektrischen Resonanzelementseite des Vorsprungteils 3 4 mm, der Durchmesser 4 der unteren Oberfläche des Vorsprungteils 3 3,2 mm und die Dicke des Vorsprungteils 3 1 mm. Dadurch wird am Außenumfang des Vorsprungteils 3 eine schräge Seitenfläche vorgesehen, so dass die Fläche (Durchmesser 5) an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements 2 des Vorsprungteils 3 größer als die Fläche (Durchmesser 4) der unteren Oberfläche des Vorsprungteils 3 ausgeführt wird. Weiterhin ist in dem Kantenteil der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements 2 ein ringförmiger flacher Teil ausgebildet, so dass die Fläche (Durchmesser 6) der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements 2 größer als die Fläche (Durchmesser 5) der Oberfläche an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements 2 des Vorsprungteils 3 ausgeführt ist. Der dielektrische Resonator 1 wird so verwendet, dass der dielektrische Resonator 1 an einem Montagesubstrat 9 wie zum Beispiel einem Glas-Expoxidharzsubstrat etc. angeklebt und befestigt wird, wo eine Eingang-Ausgangs-Elektrode 8 einer Mikrostreifenleitung unter Verwendung von Kupferdraht etc. angeordnet ist, und dass der dielektrische Resonator 1 von einem Hohlraumgehäuse 10 bedeckt ist. Zudem ist das Hohlraumgehäuse 10 ein Metallgehäuse oder ein leitendes Gehäuse, bei welchem ein leitendes Material auf Keramik aufgebracht wurde.
Desweiteren sind das dielektrische Resonanzelement 2 und der Vorsprungteil 3 durch Pressformen unter Verwendung eines dielektrischen Materials einstückig ausgebildet. Das in der vorliegenden Ausführung verwendete dielektrische Material des Resonators 1 ist eine Zirkoniumtitanat-Zinntitanat-Verbindung und weist eine Dielektrizitätskonstante von 38 auf.
Bei dem in 1 gezeigten Aufbau der vorliegenden Ausführung wurde ein willkürlicher Punkt 11 am Außenumfang an der unteren Oberfläche des Vorsprungteils 3 des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators 1 als Bezugspunkt festgelegt, und bei Ändern eines Abstands 14 weg vom willkürlichen Punkt 11 wurde die Änderung der Magnetfeldstärke durch Vornehmen einer Simulation gesucht. Das Ergebnis wird in 2 gezeigt. Ferner wird die Magnetfeldverteilung des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators 1 in 1 durch die Bezugsziffer 12 gezeigt. Weiterhin zeigen die in 2 gezeigten Winkel den Neigungswinkel 13 der Seitenfläche 7 des in 1 gezeigten Vorsprungteils 3. In diesem Diagramm wird die Magnetfeldstärke am Bezugspunkt bei einem Neigungswinkel 13 von Null Grad, d.h. wenn der Vorsprungteil 3 keine schräge Seitenfläche aufweist, als Bezug festgelegt, und wenn der Abstand 14 geändert wird, wird die Magnetfeldstärke durch ein Verhältnis zum Bezugswert wiedergegeben. Ferner wird in 11 eine schematische Schnittansicht eines Resonators eines verwandten Aufbaus gezeigt, bei welchem der Vorsprungteil keine schräge Seitenfläche aufweist. In dem Diagramm wird ebenfalls die Änderung der Magnetfeldstärke gezeigt, wenn der Neigungswinkel 13 in 1 geändert wird.
In dem verwandten Aufbau, bei welchem hier der Neigungswinkel Null Grad beträgt, gibt es Fälle, bei welchen eine Eingang-Ausgangs-Elektrode 8 in dem Bereich des Bezugspunkts 11 angeordnet werden muss und die Ankopplung an einer Eingangs-Ausgangsschaltung 8 verstärkt werden muss, um die erwünschten Resonatoreigenschaften zu erhalten. Bei einem solchen Aufbau besteht aber, wenn der Vorsprungteil 3 an einer Montagestruktur 9 mit der derzeitigen Präzision für das Montieren von Resonatoren montiert wird, die Möglichkeit, dass der Vorsprungteil 3 an der Eingang-Ausgangs-Elektrode 8 angeordnet wird und die Resonatoreigenschaften schlechter werden können. Bei dem in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Aufbau versteht sich aber, dass bei Festlegen des Neigungswinkels 13 des Vorsprungteils 3 zum Beispiel bei 20 Grad die gleiche Magnetfeldstärke wie (Punkt A in dem Diagramm) am Bezugspunkt 11 in dem verwandten Aufbau an einer Position (Punkt B in dem Diagramm) erhalten werden kann, welche 0,35 mm weg vom Bezugspunkt 11 liegt. D. h. die Eingang-Ausgangs-Elektrode, welche bei der verwandten Struktur am Außenumfang an der unteren Oberfläche des Vorsprungteils angeordnet werden muss, kann an einer 0,35 mm weg vom Außenumfang an der unteren Oberfläche des Vorsprungteils befindlichen Position angeordnet werden. Wenn der Vorsprungteil 3 mit der derzeitigen Präzision für das Montieren von Resonatoren montiert wird, gibt es, selbst wenn die Montageposition verändert wird, daher keine Fälle, in denen der Vorsprungteil 3 an der Eingang-Ausgangs-Elektrode 8 montiert und die Resonatoreigenschaften verschlechtert werden, da zwischen dem Vorsprungteil 3 und der Eingang-Ausgangs-Elektrode 8 ein Abstand von 0,35 mm vorhanden ist.
Weiterhin versteht sich, dass die Position, an welcher die gleiche Magnetfeldstärke erzielt werden kann, um so weiter vom Bezugspunkt 11 ist, je größer der in 1 gezeigte Neigungswinkel 13 ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Magnetfeld des dielektrischen Resonanzelements 2 sich weitgehend bis zu dem schrägen Teil 7 und der Fläche unter dem schrägen Teil 7 ausdehnt, so dass wie in 1 gezeigt der Vorsprungteil 3 mit einer schrägen Seitenfläche ausgeführt wird. Dadurch versteht sich, dass die erwünschten Resonatoreigenschaften unabhängig von der Montagepräzision des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators erzielt werden können, so dass der Neigungswinkel 13, welcher nicht unter 20 Grad liegt, wo keine Verschlechterung der Eigenschaften aufgrund der Resonatormontagepräzision verursacht wird, und unter 90 Grad, wo durch den Resonatoraufbau kein Problem verursacht wird, gewählt wird.
Ferner kann das dielektrische Material für den dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator nach der vorliegenden Ausführung aus einer Gruppe aus einer Seltenerden-Bariumtitanat-Verbindung, Bariumtitanat-Verbindung, Zinkbariumtantalat-Verbindung, Magnesiumbariumtantalat-Verbindung, Seltenerden- Aluminat-Bariumtitanat-Verbindung, Magnesiumtitanat-Calciumtitanat-Verbindung, Zinkcalciumniobat-Verbindung und Cobaltzinkbariumniobat-Verbindung mit Ausnahme des Materials der vorliegenden Ausführung entsprechend den Frequenzbändern etc. in den Spezifikationen von Resonatoren gewählt werden. Ferner liegt die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Materialien derzeit in dem Bereich von 20 bis 130. Weiterhin sind das dielektrische Resonanzelement 2 und der Vorsprungteil 3 nicht auf eine Zylinderform beschränkt, sondern können die Form eines polygonalen Stabs aufweisen. Ferner ist die in 1 gezeigte Eingang-Ausgangs-Elektrode eine Mikrostreifenleitung, doch kann die gleiche Wirkung durch Verwenden einer Metallsonde etc. zusätzlich zu anderen flachen Leitungen wie zum Beispiel einer komplanaren Leitung etc. erzielt werden.
Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Aufbau keine Änderung von Eigenschaften durch das obere Hohlraumgehäuse verursacht und die Frequenzeinstellung des dielektrischen Resonanzelements 2 kann mühelos von oben her ausgeführt werden, da das dielektrische Resonanzelement 2 die gleiche Form wie das verwandte Erzeugnis aufweist.
Wie vorstehend beschrieben kann die Magnetfeldverteilung weitgehend bis zu dem schrägen Bereich am Außenumfang des Vorsprungteils und der Fläche unter dem schrägen Bereich ausgedehnt werden, so dass die Seitenfläche des Vorsprungteils verglichen mit dem verwandten Aufbau ohne schrägen Bereich schräg ist. Selbst wenn die Eingang-Ausgangs-Elektrode von dem Vorsprungteil getrennt ist, kann auf diese Weise eine starke Ankopplung an einer äußeren Schaltung erzielt werden und es kann ein dielektrischer TE01-δ-Moden-Resonator, bei welchem die Resonatoreigenschaften nicht aufgrund der Wirkung der Montagepräzision des dielektrischen Resonators geändert werden, erzielt werden.
3 ist eine schematische Schnittansicht einer Pressform, welche verwendet wird, wenn der dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator nach einer ersten Ausführung einstückig geformt wird, sowie eines Resonators beim Formen. Wie in 3 gezeigt wird, sind in der Pressform beim einstückigen Formen des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators eine Form 21, ein erster Pressstempel 22 und ein zweiter Pressstempel 23 erforderlich. Bei dem in 3 gezeigten erfindungsgemäßen dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator ist an dem Kantenteil der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements ein ringförmiger flacher Teil 24 vorgesehen. Daher ist in jeder Pressform kein Bereich geringer Festigkeit wie zum Beispiel ein scharfkantiger Bereich erforderlich und die Haltbarkeit und die Verschleißfestigkeit der Form können verbessert werden.
4 ist eine schematische Schnittansicht von Ausführungen, bei denen die am Außenumfang des Vorsprungteils des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators der ersten Ausführung vorgesehenen schrägen Oberflächen von unterschiedlicher Form sind. Bezüglich der Form 31 der schrägen Oberfläche am Außenumfang des Vorsprungteils können verschiedene in 4 gezeigte Formen im Hinblick auf müheloses Formen des dielektrischen Resonators 30, auf eine erwünschte Ankopplung an eine äußere Schaltung, die Montagepräzision des dielektrischen Resonators etc. erwartet werden. In (a) von 4 ist die schräge Seitenfläche des Vorsprungteils nach außen kreisbogenförmig; in (b) von 4 liegt die schräge Seitenfläche des Vorsprungteils geradlinig vor und in (c) von 4 ist die schräge Oberfläche des Vorsprungteils nach innen kreisbogenförmig. Wenn mit Ausnahme des schrägen Bereichs der Aufbau der gleiche ist und die Eingang-Ausgangs-Elektrode an der gleichen Stelle vom Außenumfang der unteren Oberfläche des Vorsprungteils angeordnet ist, ist die Magnetfeldstärke an der Eingang-Ausgangs-Elektrode in der Größenordnung von (a), (b) und (c) von 4 und die Magnetfeldstärke kann durch Ändern der Form der schrägen Seitenfläche eingestellt werden. Weiterhin ist in (d) von 4 ein absatzförmiger (ting-förmiger) flacher Teil 32d am Kantenteil des unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements vorgesehen. Dadurch kann sich die Magnetfeldverteilung bis zu der Fläche unter dem verjüngten Bereich ausdehnen und die Haltbarkeit und die Verschleißfestigkeit der Pressform können verbessert werden. Weiterhin ist in (e) von 4 der Grenzteil zwischen dem flachen Teil 32e an der Kante der unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements und dem Vorsprungteil 31e kreisbogenförmig ausgeführt. Da die Pressform ebenfalls kreisbogenförmig ausgeführt ist, werden aufgrund dieses Aufbaus ihre Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit weiter verbessert.
In 5 ist in dem Vorsprungteil des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach der ersten Ausführung eine Auskehlung vorgesehen. Es gibt Fälle, in denen aus Gründen der Herstell- und Montageprozesse dielektrischer Resonatoren und für das Erhalten erwünschter Resonatoreigenschaften eine Auskehlung im Vorsprungteil erforderlich ist. Selbst in einem solchen Fall kann die gleiche Wirkung wie in der ersten Ausführung erzielt werden, so dass wie in (a) von 5 gezeigt eine schräge Seitenfläche 41a am Außenumfang des Vorsprungteils 42a vorgesehen wird. Weiterhin kann ein einachsiges Pressformen als einfaches und kostengünstiges Formverfahren problemlos durchgeführt werden, so dass wie in (b) von 5 gezeigt die Seitenfläche der Auskehlung in dem Vorsprungteil 42b eine schräge Oberfläche aufweist.
In 6 ist in einem Resonator 50 in einer Richtung senkrecht zur oberen Oberfläche des Resonators für die Einstellung der Resonanzfrequenz des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators nach der ersten Ausführung eine Einstellbohrung 52 vorgesehen. Eine Schraube oder ähnliches wird in die Einstellbohrung 52 eingeführt und die Resonanzfrequenz wird entsprechend dem Einführbetrag verstellt. Ferner kann bei diesem Aufbau die gleiche Wirkung wie in der ersten Ausführung erhalten werden, so dass die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils eine schräge Oberfläche 51 aufweist.
7 ist eine schematische Schnittansicht eines Filters unter Verwendung der dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonatoren 60 nach der ersten Ausführung. In einem Hohlraumgehäuse 62, an welchem Koaxialsteckverbinder 61 für Eingang-Ausgangs-Klemmen angebracht sind, sind drei dielektrische TE01-δ-Moden-Resonatoren 60 angeordnet. An der Spitze jedes Koaxialsteckverbinders 61 ist eine Eingang-Ausgangs-Elektrode (Metallsonde) 63 für das elektromagnetische Ankoppeln an dem dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator 60 vorgesehen. Jeder Resonator 60 ist so befestigt, dass die untere Oberfläche des Vorsprungteils an dem Hohlraumgehäuse 62 angeklebt ist. Weiterhin ist über jedem Resonator 60 eine Einstellschraube 64 für das Einstellen der Resonanzfrequenz vorgesehen. Das Hohlraumgehäuse 62 besteht aus einem Metallgehäuse oder einem leitenden Gehäuse, wobei ein leitendes Material auf die Oberfläche von Keramik aufgebracht ist. Zudem ist die Anzahl an Resonatoren, welche einen Filter bilden, für das Erzielen der erwünschten Filtereigenschaften nicht auf drei beschränkt.
8 ist eine schematische Schnittansicht einer Ausführung eines Duplexers, welcher den dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonator der vorliegenden Ausführung verwendet. In 8 sind drei einen Empfangsfilter 76 bildende dielektrische TE01-δ-Moden-Resonatoren 70 und zwei einen Übertragungsfilter 77 bildende dielektrische TE01-δ-Moden-Resonatoren 70 in einem Hohlraumgehäuse 74 angeordnet. Koaxialsteckverbinder 71 in 8 werden als Eingang-Ausgangs-Klemmen des Empfangsfilters 76 und des Übertragungsfilters 77 verwendet, und ein gemeinsamer Koaxialsteckverbinder 72 wird als Antennen-Eingangs-Ausgangs-Klemme für das Eingeben und Ausgeben zu den Übertragungs- und Empfangsfiltern verwendet. An der Spitze jedes Koaxialsteckverbinders ist eine Eingang-Ausgangs-Elektrode (Metallsonde) 73 für das elektromagnetische Ankoppeln an den Resonator 70 vorgesehen. Jeder Resonator 70 ist so befestigt, dass die untere Oberfläche des Vorsprungteils mittels Klebstoff etc. an dem Hohlraumgehäuse 74 befestigt ist. Über jedem Resonator 70 ist eine Einstellschraube 75 für das Einstellen der Resonanzfrequenz vorgesehen. Das Hohlraumgehäuse 74 besteht aus einem Metallgehäuse oder einem leitenden Gehäuse, wobei ein leitendes Material auf die Oberfläche von Keramik aufgebracht ist. Zudem ist die Anzahl an Resonatoren, welche den Filter bilden, für das Erzielen der erwünschten Filtereigenschaften nicht auf die obigen Stückzahlen beschränkt.
9 ist eine schematische Draufsicht auf eine Ausführung eines Oszillators unter Verwendung des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators der ersten Ausführung. Ein dielektrischer TE01-δ-Moden-Resonator 80 ist so angeordnet, dass er an den einen Enden einer ersten Stichleitung 82 und einer zweiten Stichleitung 83 bei einer erwünschten Resonanzfrequenz angekoppelt ist. Weiterhin bilden die anderen Enden der ersten Stichleitung 82 und der zweiten Stichleitung 83 und der Kollektoranschluss 89 einen emittergeerdeten Transistors 81. Zudem sind eine Basisspannungsversorgungsverdrahtung 84 und eine Kollektorspannungsversorgungsverdrahtung 85 mit dem Basisanschluss 88 und dem Kollektoranschluss 89 eines emittergeerdeten Transistors 81 jeweils verbunden, und eine Oszillatorausgangsklemme 89 ist ebenfalls mit dem Kollektoranschluss 89 durch einen Ausgangsbelastungskondensator 86 verbunden. Ferner sind die anderen Enden der Basisspannungsversorgungsverdrahtung 84 und der Kollektorspannungsversorgungsverdrahtung 85 mit einem Gleichspannungsversorgungsteil 86 verbunden. Bei dem Schwingkreis der vorliegenden Ausführung bilden der dielektrische Resonator 80 und die erste Stichleitung 82 einen Rückkopplungskreis, und der dielektrische Resonator 80 und die zweite Stichleitung 83 bilden einen schwingseitigen Kreis. Dem Basisanschluss 88 und dem Kollektoranschluss 89 des Transistors 81 wird durch die Basisspannungsversorgungsverdrahtung 84 bzw. die Kollektorspannungsversorgungsverdrahtung 85 eine Gleichspannung zugeführt. Eine von dem Kollektoranschluss 89 des Transistors ausgegebene Schwingung wird aus dem Schwingungsausgangsanschluss 87 genommen.
10 zeigt eine Ausführung einer Übertragungs-Empfangs-Schaltung eines Kommunikationsgeräts unter Verwendung des dielektrischen TE01-δ-Moden-Resonators der ersten Ausführung. Ein übertragungsseitiges Signal wird in folgender Weise verarbeitet. Ein übertragungsseitiges Signal 93 wird unter Verwendung eines Signals eines lokalen Oszillators 90, welches durch einen Frequenzteiler 91 in einen Mischer 92 eingegeben wird, frequenzgewandelt. Als Nächstes werden Frequenzkomponenten außerhalb eines Übertragungsfrequenzbands eines übertragungsseitigen Signals durch einen Bandpassfilter 94 eliminiert. Danach wird das übertragungsseitige Signal durch einen Verstärker 95 verstärkt und von einer Antenne 99 durch einen übertragungsseitigen Filter 97 eines Duplexers 96 übertragen. Ferner wird ein empfangsseitiges Signal in folgender Weise verarbeitet. Ein von der Antenne 99 empfangenes empfangsseitiges Signal wird durch einen empfangsseitigen Filter 98 des Duplexer 96 zu einer empfangsseitigen Schaltung ausgegeben. Frequenzkomponenten außerhalb eines Empfangsfrequenzbands im Signal werden durch einen Bandpassfilter 100 eliminiert und durch einen Verstärker 101 verstärkt. Danach wird das Empfangssignal in eine Frequenz unter der des Empfangssignals an einem Mischer 102 durch Verwenden eines Frequenzsignals des lokalen Oszillators 90, welches von einem Bandpassfilter 103 ausgegeben wird, frequenzgewandelt, und ein Signal einer Zwischenfrequenz 104 wird ausgegeben. In der Schaltung werden der Filter und der Duplexer, die in den obigen Ausführungen gezeigt werden, im Bandpassfilter 94 für die Übertragung, dem Bandpassfilter 100 für den Empfang und dem Duplexer 96 verwendet. Ferner wird der erfindungsgemäße dielektrische TE01-δ-Moden-Resonator in dem Oszillator 90 verwendet.
Zusammenfassung
Ein in der TE01-δ-Mode schwingendes dielektrisches Resonanzelement und ein in einer Richtung senkrecht zur unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements angeordneter Vorsprungteil werden einstöckig geformt, und die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils ist schräg, so dass die Fläche an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements größer als die Fläche der unteren Oberfläche des Vorsprungteils ist. Aufgrund dieses Aufbaus dehnt sich das Magnetfeld des dielektrischen Resonanzelements zu dem schrägen Bereich der Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils und um den schrägen Bereich der Seitenfläche aus, und die Magnetfeldverteilung nimmt unter dem dielektrischen Resonanzelement zu. Selbst wenn eine Eingang-Ausgangs-Elektrode an einer Stelle weg vom Vorsprungteil angeordnet wird, wird die Eingang-Ausgangs-Elektrode stark an das dielektrische Resonanzelement angekoppelt, was zu einer ausreichenden Ankopplung führt.

Claims

Dielektrischer Resonator, welcher umfasst: ein dielektrisches Resonanzelement und einen in einer Richtung senkrecht zur unteren Oberfläche des dielektrischen Resonanzelements angeordneten Vorsprungteil, welcher zusammen mit dem dielektrischen Resonanzelement einstückig geformt ist, wobei die Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils schräg ist, so dass die Fläche an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements des Vorsprungteils größer als die Fläche der unteren Oberfläche des Vorsprungteils ist, und wobei das in dem dielektrischen Resonanzelement verwendete elektromagnetische Feld in der TE01-δ-Mode ist.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Seitenfläche am Außenumfang des Vorsprungteils schräg ist.
Dielektrischer Resonator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Fläche des dielektrischen Resonanzelements größer als die Fläche an der unteren Oberflächenseite des dielektrischen Resonanzelements des Vorsprungteils ist.
Filter, welcher mehrere dielektrische Resonatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
Duplexer, welcher zwei Filter nach Anspruch 4 umfasst.
Oszillator, welcher einen dielektrischen Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
Kommunikationsgerät, welches mindestens eines von einem dielektrischen Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, einem Filter nach Anspruch 4, einem Duplexer nach Anspruch 5 und einem Oszillator nach Anspruch 6 umfasst.