JP2001077609A - 誘電体共振器、インダクタ、キャパシタ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents
誘電体共振器、インダクタ、キャパシタ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよび通信装置Info
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- H01P7/10—Dielectric resonators
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/40—Circuits
- H04B1/403—Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極のスロット部分における縁端効果による
導体損を効果的に抑えて、無負荷Ｑ（Ｑｏ）の高い誘電
体共振器を構成し、損失特性に優れた誘電体フィルタ、
誘電体デュプレクサ、インダクタ、キャパシタ、発振
器、およびそれらを用いた通信装置を得る。 【解決手段】 スパイラル形状のスロットを有するスロ
ット電極２を誘電体基板１の表面に形成し、誘電体基板
１の上部に所定間隔を隔てて上部シールド板３を設ける
ことにより、誘電体共振器を構成する。この誘電体共振
器に信号入出力部を設けて誘電体フィルタや誘電体デュ
プレクサを構成し、負性抵抗回路を接続して発振器を構
成する。さらに、スロット線路の内周を短絡端または開
放端とし、線路長を設定することにより、インダクタま
たはキャパシタを構成する。
導体損を効果的に抑えて、無負荷Ｑ（Ｑｏ）の高い誘電
体共振器を構成し、損失特性に優れた誘電体フィルタ、
誘電体デュプレクサ、インダクタ、キャパシタ、発振
器、およびそれらを用いた通信装置を得る。 【解決手段】 スパイラル形状のスロットを有するスロ
ット電極２を誘電体基板１の表面に形成し、誘電体基板
１の上部に所定間隔を隔てて上部シールド板３を設ける
ことにより、誘電体共振器を構成する。この誘電体共振
器に信号入出力部を設けて誘電体フィルタや誘電体デュ
プレクサを構成し、負性抵抗回路を接続して発振器を構
成する。さらに、スロット線路の内周を短絡端または開
放端とし、線路長を設定することにより、インダクタま
たはキャパシタを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は誘電体基板に電極
を形成してなる誘電体共振器、インダクタ、キャパシ
タ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよ
びそれらを用いた通信装置に関するものである。
を形成してなる誘電体共振器、インダクタ、キャパシ
タ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよ
びそれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波帯やミリ波帯で用いられる、
誘電体基板に設けた共振器として、マイクロストリップ
線路やスロット線路による共振器がある。従来のスロッ
ト線路共振器は、直線状の半波長のスロット線路により
１つの共振器を構成したものであった。スロット線路に
よる共振器は、その構造上、スロットの周囲に連続して
電極が存在するため、共振器部分での電磁界エネルギー
の閉じ込め性が高く、モジュールとして高周波回路部分
に実装した際、他の回路との干渉が少ないという利点を
備えている。
誘電体基板に設けた共振器として、マイクロストリップ
線路やスロット線路による共振器がある。従来のスロッ
ト線路共振器は、直線状の半波長のスロット線路により
１つの共振器を構成したものであった。スロット線路に
よる共振器は、その構造上、スロットの周囲に連続して
電極が存在するため、共振器部分での電磁界エネルギー
の閉じ込め性が高く、モジュールとして高周波回路部分
に実装した際、他の回路との干渉が少ないという利点を
備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スロット線
路の損失は、主に誘電体損と導体損に分けられるが、導
体損が支配的であった。従来のような、直線状のスロッ
ト線路による共振器では、スロット線路が本質的に持つ
縁端効果による特性劣化を免れないという難点があっ
た。すなわち線路の断面を見た場合に、線路の縁端部
（幅方向の電極端部および厚み方向の上端・下端）に電
流が集中する。この電流集中による導体損を抑えるため
に、たとえば電極の膜厚を厚くしても、電流集中の生じ
る縁端部が広がるわけではないため、無意味であり、縁
端効果による導体損の問題は必ず生じる。
路の損失は、主に誘電体損と導体損に分けられるが、導
体損が支配的であった。従来のような、直線状のスロッ
ト線路による共振器では、スロット線路が本質的に持つ
縁端効果による特性劣化を免れないという難点があっ
た。すなわち線路の断面を見た場合に、線路の縁端部
（幅方向の電極端部および厚み方向の上端・下端）に電
流が集中する。この電流集中による導体損を抑えるため
に、たとえば電極の膜厚を厚くしても、電流集中の生じ
る縁端部が広がるわけではないため、無意味であり、縁
端効果による導体損の問題は必ず生じる。
【０００４】ここで従来のスロット線路による共振器の
導体損の全損失に対する割合の例について説明する。ま
ず図２０に示すように、スロット電極をエッジ、電極上
面、電極下面の３つの領域に分割し、それぞれについて
導体損の計算を行って、全体のＱｃ（導体損によるＱ）
を算出した。次の表は図２０の構造パラメータを有する
スロット線路に対して、電極上下面での損失の、全損失
に対する割合を示したものである。
導体損の全損失に対する割合の例について説明する。ま
ず図２０に示すように、スロット電極をエッジ、電極上
面、電極下面の３つの領域に分割し、それぞれについて
導体損の計算を行って、全体のＱｃ（導体損によるＱ）
を算出した。次の表は図２０の構造パラメータを有する
スロット線路に対して、電極上下面での損失の、全損失
に対する割合を示したものである。
【０００５】 このように、スロット幅が狭くても広くても電極上下面
での損失の、全損失に対する割合は大きく、たとえばス
ロット幅を１００μｍとした場合には、全損失の約９０
％もが電極上下面で消費されることになる。
での損失の、全損失に対する割合は大きく、たとえばス
ロット幅を１００μｍとした場合には、全損失の約９０
％もが電極上下面で消費されることになる。
【０００６】この発明の目的は、上記縁端効果による導
体損を効果的に抑えて、無負荷Ｑ（Ｑｏ）の高い誘電体
共振器を構成し、損失特性に優れた誘電体フィルタ、イ
ンダクタ、キャパシタ、発振器、およびそれらを用いた
通信装置を提供することにある。
体損を効果的に抑えて、無負荷Ｑ（Ｑｏ）の高い誘電体
共振器を構成し、損失特性に優れた誘電体フィルタ、イ
ンダクタ、キャパシタ、発振器、およびそれらを用いた
通信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、この発明の誘電体共振器は、誘電体層の外面また
は内部に、スパイラル形状のスロットを有するスロット
電極を設けて、スロット線路を構成するとともに、前記
スロット電極から所定距離離れた位置にシールド用導体
を設けて、前記スロット線路を共振線路とする。
めに、この発明の誘電体共振器は、誘電体層の外面また
は内部に、スパイラル形状のスロットを有するスロット
電極を設けて、スロット線路を構成するとともに、前記
スロット電極から所定距離離れた位置にシールド用導体
を設けて、前記スロット線路を共振線路とする。
【０００８】ここで、直線状スロット線路の電磁界分布
と磁界により誘起される電流の方向を図１８に示す。図
１８において曲線の破線は磁界分布、曲線の実線は電界
分布、直線状の矢印はスロット電極に誘起される電流の
向きをそれぞれ示している。注目すべき点はスロットの
左右の電極を流れる電流が線路の向きに対して逆方向の
関係にあるという点である。本願発明はこの現象を利用
して、スロット線路をスパイラル状に形成することによ
って、隣接２線路間を流れる電流を相殺し、電流による
ジュール損すなわち導体損を低減するものである。
と磁界により誘起される電流の方向を図１８に示す。図
１８において曲線の破線は磁界分布、曲線の実線は電界
分布、直線状の矢印はスロット電極に誘起される電流の
向きをそれぞれ示している。注目すべき点はスロットの
左右の電極を流れる電流が線路の向きに対して逆方向の
関係にあるという点である。本願発明はこの現象を利用
して、スロット線路をスパイラル状に形成することによ
って、隣接２線路間を流れる電流を相殺し、電流による
ジュール損すなわち導体損を低減するものである。
【０００９】たとえば先端短絡のスロット線路をスパイ
ラル状に形成した場合、スロット線路の長さが、線路上
での波長をλｇとした時、図１８に示すように磁界分布
の節からそれに隣接する節までの領域で磁界は同じ方向
を向くため、その領域で隣接２線路間の電流が逆向きと
なる。そのため、λｇ／２またはλｇ／４のスロット線
路であれば、スロット線路の略全長に亘って隣接２線路
間を流れる電流が相殺されることになる。
ラル状に形成した場合、スロット線路の長さが、線路上
での波長をλｇとした時、図１８に示すように磁界分布
の節からそれに隣接する節までの領域で磁界は同じ方向
を向くため、その領域で隣接２線路間の電流が逆向きと
なる。そのため、λｇ／２またはλｇ／４のスロット線
路であれば、スロット線路の略全長に亘って隣接２線路
間を流れる電流が相殺されることになる。
【００１０】また、この発明の誘電体共振器では、上記
スロット線路のスロット幅を、スロット線路の開放端寄
りに比べて短絡端寄りの方を大きくする。一般に、両端
開放のストリップ線路共振器の場合、開放端で電流０、
短絡端で電流最大となるが、このことはスロット線路共
振器の場合にも当てはまる。そこで、電流密度の高い短
絡端寄りでスロット幅を大きく、電流密度の低い開放端
寄りでスロット幅を小さくすることにより、スロット線
路の長手方向の電流密度分布が均一となって、電流の集
中が抑えられる。その結果、全体の導体損が更に低減さ
れる。
スロット線路のスロット幅を、スロット線路の開放端寄
りに比べて短絡端寄りの方を大きくする。一般に、両端
開放のストリップ線路共振器の場合、開放端で電流０、
短絡端で電流最大となるが、このことはスロット線路共
振器の場合にも当てはまる。そこで、電流密度の高い短
絡端寄りでスロット幅を大きく、電流密度の低い開放端
寄りでスロット幅を小さくすることにより、スロット線
路の長手方向の電流密度分布が均一となって、電流の集
中が抑えられる。その結果、全体の導体損が更に低減さ
れる。
【００１１】また、この発明の誘電体共振器では、上記
スロットの幅を、スロット線路の開放端から短絡端まで
略全域に亘って変化させ、また、スロットの幅をスロッ
トの長手方向の位置に対して曲線的に変化させる。
スロットの幅を、スロット線路の開放端から短絡端まで
略全域に亘って変化させ、また、スロットの幅をスロッ
トの長手方向の位置に対して曲線的に変化させる。
【００１２】また、この発明の誘電体共振器は、上記ス
ロット線路の一方の端部を短絡端、他方の端部を開放端
として、スロット線路を１／４波長の共振線路とする。
これにより、全体の線路長が短くなって、占有面積もさ
らに縮小化される。
ロット線路の一方の端部を短絡端、他方の端部を開放端
として、スロット線路を１／４波長の共振線路とする。
これにより、全体の線路長が短くなって、占有面積もさ
らに縮小化される。
【００１３】またこの発明の誘電体共振器は、上記スロ
ット線路の外周端を短絡端として、スロット線路を１／
４波長または１／２波長の共振線路とする。すなわち、
内周端を開放端とした場合は１／４波長の共振線路とな
り、内周端を短絡端とした場合は１／２波長の共振線路
となる。これによりスパイラル形状のスロット線路の外
周端が磁界強度の最大点となる。
ット線路の外周端を短絡端として、スロット線路を１／
４波長または１／２波長の共振線路とする。すなわち、
内周端を開放端とした場合は１／４波長の共振線路とな
り、内周端を短絡端とした場合は１／２波長の共振線路
となる。これによりスパイラル形状のスロット線路の外
周端が磁界強度の最大点となる。
【００１４】また、この発明の誘電体共振器は、互いに
外周端同士がつながった点対称の関係にある、それぞれ
が上記スパイラル形状の２つのスロットを有するスロッ
ト電極を設け、この２つのスロットのそれぞれ内周端を
スロット線路の短絡端とする。この構造により、対称点
の位置で電界が最大、２つのスパイラル形状のスロット
線路のそれぞれの内周端で磁界が最大となるため、電磁
界の閉じ込め性が良好となる。
外周端同士がつながった点対称の関係にある、それぞれ
が上記スパイラル形状の２つのスロットを有するスロッ
ト電極を設け、この２つのスロットのそれぞれ内周端を
スロット線路の短絡端とする。この構造により、対称点
の位置で電界が最大、２つのスパイラル形状のスロット
線路のそれぞれの内周端で磁界が最大となるため、電磁
界の閉じ込め性が良好となる。
【００１５】また、この発明の誘電体共振器は、互いに
外周端同士がつながった線対称の関係にある、それぞれ
が上記スパイラル形状の２つのスロットを有するスロッ
ト電極を設け、この２つのスロットのそれぞれの内周端
をスロット線路の短絡端とする。この構造により対称線
の位置で電界が最大となり、また隣接するスロット線路
との距離が離れる。
外周端同士がつながった線対称の関係にある、それぞれ
が上記スパイラル形状の２つのスロットを有するスロッ
ト電極を設け、この２つのスロットのそれぞれの内周端
をスロット線路の短絡端とする。この構造により対称線
の位置で電界が最大となり、また隣接するスロット線路
との距離が離れる。
【００１６】また、この発明の誘電体共振器は、前記ス
ロットの全体が略方形状に変形したスパイラル形状とす
る。これにより誘電体基板に対するスパイラル形状のス
ロット線路の占有面積が縮小化される。
ロットの全体が略方形状に変形したスパイラル形状とす
る。これにより誘電体基板に対するスパイラル形状のス
ロット線路の占有面積が縮小化される。
【００１７】この発明のインダクタは、誘電体層の外面
または内部に、スパイラル形状のスロットを有するスロ
ット電極を設けてスロット線路を構成するとともに、該
スロット線路の先端を短絡端とし、スロット長を当該ス
ロット線路の伝送波長の１／８以下にし、前記スロット
電極から所定距離離れた位置にシールド用導体を設け
る。
または内部に、スパイラル形状のスロットを有するスロ
ット電極を設けてスロット線路を構成するとともに、該
スロット線路の先端を短絡端とし、スロット長を当該ス
ロット線路の伝送波長の１／８以下にし、前記スロット
電極から所定距離離れた位置にシールド用導体を設け
る。
【００１８】また、この発明のインダクタでは、上記ス
ロット線路のスロット幅を、スロット線路の開放端寄り
に比べて短絡端寄りの方を大きくする。これにより、ス
ロット線路の長手方向の電流密度分布が均一となって、
全体の導体損が低減される。
ロット線路のスロット幅を、スロット線路の開放端寄り
に比べて短絡端寄りの方を大きくする。これにより、ス
ロット線路の長手方向の電流密度分布が均一となって、
全体の導体損が低減される。
【００１９】この発明のキャパシタは、誘電体層の外面
または内部に、スパイラル形状のスロットを有するスロ
ット電極を設けてスロット線路を構成するとともに、該
スロット線路の先端を開放端とし、スロット長を当該ス
ロット線路の伝送波長の１／８以下にし、前記スロット
電極から所定距離離れた位置にシールド用導体を設け
る。
または内部に、スパイラル形状のスロットを有するスロ
ット電極を設けてスロット線路を構成するとともに、該
スロット線路の先端を開放端とし、スロット長を当該ス
ロット線路の伝送波長の１／８以下にし、前記スロット
電極から所定距離離れた位置にシールド用導体を設け
る。
【００２０】また、この発明のキャパシタでは、上記ス
ロット線路のスロット幅を、スロット線路の開放端寄り
に比べて短絡端寄りの方を大きくする。これにより、ス
ロット線路の長手方向の電流密度分布が均一となって、
全体の導体損が低減される。
ロット線路のスロット幅を、スロット線路の開放端寄り
に比べて短絡端寄りの方を大きくする。これにより、ス
ロット線路の長手方向の電流密度分布が均一となって、
全体の導体損が低減される。
【００２１】この発明の誘電体フィルタは、上記いずれ
かの構造の誘電体共振器に信号入出力部を設けて構成す
る。
かの構造の誘電体共振器に信号入出力部を設けて構成す
る。
【００２２】この発明の発振器は、上記の誘電体共振器
に負性抵抗回路を結合させて構成する。
に負性抵抗回路を結合させて構成する。
【００２３】この発振器のデュプレクサは、送信信号入
力ポートと送受共用入出力ポートとの間、および該送受
共用入出力ポートと受信信号出力ポートとの間に、上記
誘電体フィルタを、送信フィルタおよび受信フィルタと
してそれぞれ設けることによって構成する。
力ポートと送受共用入出力ポートとの間、および該送受
共用入出力ポートと受信信号出力ポートとの間に、上記
誘電体フィルタを、送信フィルタおよび受信フィルタと
してそれぞれ設けることによって構成する。
【００２４】この発明の通信装置は、上記インダクタ、
キャパシタ、誘電体フィルタまたは発振器を用いて構成
する。
キャパシタ、誘電体フィルタまたは発振器を用いて構成
する。
【００２５】
【発明の実施の形態】第１の実施形態に係る誘電体共振
器の構成を図１を参照して説明する。図１の（Ａ）は誘
電体共振器の主要部の斜視図、（Ｂ）は電流分布の例を
示す図である。図において１は誘電体基板であり、その
図における上面に、スパイラル形状のスロットを有する
スロット電極２を設けている。誘電体基板１の図におけ
る下面にはシールド電極５を略全面に形成している。誘
電体基板１の図における上部には、誘電体基板１から所
定間隔を隔てて、本願発明に係るシールド電極である上
部シールド板３を配置している。このスロット電極２に
よるスロット線路の電磁界は誘電体基板１の誘電体層と
外部の空気層に分布し、これらの電磁界の分布領域でス
ロット線路を構成している。
器の構成を図１を参照して説明する。図１の（Ａ）は誘
電体共振器の主要部の斜視図、（Ｂ）は電流分布の例を
示す図である。図において１は誘電体基板であり、その
図における上面に、スパイラル形状のスロットを有する
スロット電極２を設けている。誘電体基板１の図におけ
る下面にはシールド電極５を略全面に形成している。誘
電体基板１の図における上部には、誘電体基板１から所
定間隔を隔てて、本願発明に係るシールド電極である上
部シールド板３を配置している。このスロット電極２に
よるスロット線路の電磁界は誘電体基板１の誘電体層と
外部の空気層に分布し、これらの電磁界の分布領域でス
ロット線路を構成している。
【００２６】スロットの内周端はスロット線路の短絡端
とし、スロットの外周端はスロット線路の開放端として
いる。そして、スロット線路上の波長をλｇとしたと
き、スロットの長さはλｇ／４としていて、全体で１／
４波長共振線路を構成している。
とし、スロットの外周端はスロット線路の開放端として
いる。そして、スロット線路上の波長をλｇとしたと
き、スロットの長さはλｇ／４としていて、全体で１／
４波長共振線路を構成している。
【００２７】なお、空気層における波長をλｏとすれ
ば、上部シールド板３は、シールド効果の点でスロット
電極２からλｏ／２以内であることが望ましい。このよ
うにシールド板３を設けたことにより、スロット線路の
電磁界の外部への放射および外部からの電磁界の入射が
無く、誘電体共振器として作用する。
ば、上部シールド板３は、シールド効果の点でスロット
電極２からλｏ／２以内であることが望ましい。このよ
うにシールド板３を設けたことにより、スロット線路の
電磁界の外部への放射および外部からの電磁界の入射が
無く、誘電体共振器として作用する。
【００２８】図１の（Ｂ）において、実線の矢印はスロ
ット線路の外周側に誘起される電流、破線の矢印はスロ
ットの内周側に誘起される電流の向きをそれぞれ示して
いる。このように、隣接するスロット間では、逆方向の
電流が近接するため、スロット線路の全長に亘って隣接
２線路間を流れる電流が相殺される。したがって、隣接
スロット間での導体損が大幅に低減される。
ット線路の外周側に誘起される電流、破線の矢印はスロ
ットの内周側に誘起される電流の向きをそれぞれ示して
いる。このように、隣接するスロット間では、逆方向の
電流が近接するため、スロット線路の全長に亘って隣接
２線路間を流れる電流が相殺される。したがって、隣接
スロット間での導体損が大幅に低減される。
【００２９】上記隣接２線路間での電流の相殺による効
果を実証するために、図１９に示す平行３線スロット線
路の磁界強度分布を有限要素法（ＦＥＭ）を用いて計算
した。図１９において上部の図は磁界強度分布、中央の
図は平行３線スロット線路の断面図、下部の図はその平
面図である。ここでは３つの線路にそれぞれ同相の電磁
波が励起されるものと仮定し、各構造パラメータを図１
９に示すように設定した。
果を実証するために、図１９に示す平行３線スロット線
路の磁界強度分布を有限要素法（ＦＥＭ）を用いて計算
した。図１９において上部の図は磁界強度分布、中央の
図は平行３線スロット線路の断面図、下部の図はその平
面図である。ここでは３つの線路にそれぞれ同相の電磁
波が励起されるものと仮定し、各構造パラメータを図１
９に示すように設定した。
【００３０】図１９の結果から明らかなように、スロッ
トによる電極の縁端部には電流が極端に集中し、それか
ら遠ざかるにしたがって急激に減衰する。図においては
エッジに磁界が集中する部分を、隣接２線路の影響のあ
る領域Ｂと、その効果のない領域Ａとに分けているが、
領域Ａに比べて領域Ｂでは磁界の集中が明らかに緩和さ
れている。したがって、隣接スロット間での電流密度は
非常に低くなり、導体損は大幅に低減される。
トによる電極の縁端部には電流が極端に集中し、それか
ら遠ざかるにしたがって急激に減衰する。図においては
エッジに磁界が集中する部分を、隣接２線路の影響のあ
る領域Ｂと、その効果のない領域Ａとに分けているが、
領域Ａに比べて領域Ｂでは磁界の集中が明らかに緩和さ
れている。したがって、隣接スロット間での電流密度は
非常に低くなり、導体損は大幅に低減される。
【００３１】これらの考えを実際の共振器で実証するた
めに、共振器を試作した。図１に示した構造の誘電体共
振器において、スロット幅を２０μｍ、共振周波数ｆｏ
を７ＧＨｚとした２つの誘電体共振器を用い、それらの
開放端同士を接続した構造の誘電体共振器では、無負荷
Ｑは１００であった。一方、同じスロット幅で同じ共振
周波数を得るようにした直線状の両端ショート半波長共
振器では、無負荷Ｑは４０であった。このように、本発
明の誘電体共振器および本発明のその他の装置における
共振器部分の無負荷Ｑが、従来の直線状共振器より高い
ことを確認した。
めに、共振器を試作した。図１に示した構造の誘電体共
振器において、スロット幅を２０μｍ、共振周波数ｆｏ
を７ＧＨｚとした２つの誘電体共振器を用い、それらの
開放端同士を接続した構造の誘電体共振器では、無負荷
Ｑは１００であった。一方、同じスロット幅で同じ共振
周波数を得るようにした直線状の両端ショート半波長共
振器では、無負荷Ｑは４０であった。このように、本発
明の誘電体共振器および本発明のその他の装置における
共振器部分の無負荷Ｑが、従来の直線状共振器より高い
ことを確認した。
【００３２】次に、第２の実施形態に係る誘電体共振器
の構成を図２を参照して説明する。図２は誘電体共振器
の主要部の斜視図である。図において１は誘電体基板で
あり、その図における上面にスロット電極２を設けてい
る。このスロット電極２にはスパイラル形状のスロット
を形成していて、その内周端は円形に電極の無い形状と
して、その部分をスロット線路の開放端としている。ま
た、外周端は短絡端としている。そして、スロット線路
上の波長をλｇとしたとき、スロットの長さはλｇ／４
としていて、全体で１／４波長共振器を構成している。
の構成を図２を参照して説明する。図２は誘電体共振器
の主要部の斜視図である。図において１は誘電体基板で
あり、その図における上面にスロット電極２を設けてい
る。このスロット電極２にはスパイラル形状のスロット
を形成していて、その内周端は円形に電極の無い形状と
して、その部分をスロット線路の開放端としている。ま
た、外周端は短絡端としている。そして、スロット線路
上の波長をλｇとしたとき、スロットの長さはλｇ／４
としていて、全体で１／４波長共振器を構成している。
【００３３】誘電体基板１の上下には、スロット電極２
から１／２波長以内にシールド板３，４を配置してい
る。このようにシールド板３，４を設けたことにより、
スロット線路の電磁界の外部への放射および外部からの
電磁界の入射が防がれ、誘電体共振器として作用する。
から１／２波長以内にシールド板３，４を配置してい
る。このようにシールド板３，４を設けたことにより、
スロット線路の電磁界の外部への放射および外部からの
電磁界の入射が防がれ、誘電体共振器として作用する。
【００３４】このように、スパイラル形状のスロット線
路の外周端を短絡端としたことにより、外側に磁界強度
の最大点が存在することとなり、外部回路との接続が容
易となる。例えば、この短絡端付近に同軸プローブを設
けて磁界結合させることができる。
路の外周端を短絡端としたことにより、外側に磁界強度
の最大点が存在することとなり、外部回路との接続が容
易となる。例えば、この短絡端付近に同軸プローブを設
けて磁界結合させることができる。
【００３５】なお、図１の場合と同様に、図２に示した
誘電体基板１の下面に略全面のシールド電極を形成すれ
ば、下部シールド板４は必須ではない。
誘電体基板１の下面に略全面のシールド電極を形成すれ
ば、下部シールド板４は必須ではない。
【００３６】次に第３の実施形態に係る誘電体共振器の
構成を図３を参照して説明する。図３において誘電体基
板１の図における上面にはスロット電極２を設けてい
る。誘電体基板１の図における上部には誘電体基板１か
ら所定間隔隔てて上部シールド板３を配置している。こ
のスパイラル形状のスロットを有するスロット電極と誘
電体基板１の誘電体層および外部の空気層とによってス
ロット線路を構成している。
構成を図３を参照して説明する。図３において誘電体基
板１の図における上面にはスロット電極２を設けてい
る。誘電体基板１の図における上部には誘電体基板１か
ら所定間隔隔てて上部シールド板３を配置している。こ
のスパイラル形状のスロットを有するスロット電極と誘
電体基板１の誘電体層および外部の空気層とによってス
ロット線路を構成している。
【００３７】スロット電極２のスロットは、スパイラル
の旋回方向が同一である２つのスロットを点対称の関係
で接続したような形状としている。このスロット線路
は、２つのスパイラル形状のスロットの内周端Ｂ１，Ｂ
２がそれぞれ短絡端となり、点対称の位置Ａが等価的に
開放端となるように、線路長をλｇ／２としている。こ
れにより、１／２波長共振器を構成している。
の旋回方向が同一である２つのスロットを点対称の関係
で接続したような形状としている。このスロット線路
は、２つのスパイラル形状のスロットの内周端Ｂ１，Ｂ
２がそれぞれ短絡端となり、点対称の位置Ａが等価的に
開放端となるように、線路長をλｇ／２としている。こ
れにより、１／２波長共振器を構成している。
【００３８】このようにスパイラルの旋回方向が同一で
ある２つのスパイラルを近接配置することにより、図中
Ａで示す付近のスロットと、それに隣接する左右のスロ
ットによる電流の向きが互いに相殺する方向となり、こ
の３つのスロットの近接配置部分の縁端効果による導体
損をも低減することができる。また、それとともに、単
一のスパイラル形状のスロット線路の場合に比較して、
誘電体基板上におけるスロットの占有面積を縮小化する
ことができ、全体にさらに小型化が図れる。
ある２つのスパイラルを近接配置することにより、図中
Ａで示す付近のスロットと、それに隣接する左右のスロ
ットによる電流の向きが互いに相殺する方向となり、こ
の３つのスロットの近接配置部分の縁端効果による導体
損をも低減することができる。また、それとともに、単
一のスパイラル形状のスロット線路の場合に比較して、
誘電体基板上におけるスロットの占有面積を縮小化する
ことができ、全体にさらに小型化が図れる。
【００３９】また、図中Ｌの寸法を小さくすることによ
り、さらに誘電体基板の比誘電率を高くすることによ
り、電磁界の誘電体基板部分へのエネルギーの閉じ込め
性が高まり、電磁界の外部への放射が抑えられる。
り、さらに誘電体基板の比誘電率を高くすることによ
り、電磁界の誘電体基板部分へのエネルギーの閉じ込め
性が高まり、電磁界の外部への放射が抑えられる。
【００４０】次に、第４の実施形態に係る誘電体フィル
タの構成を図４を参照して説明する。誘電体基板１の図
における上面にはスロット電極２、下面にはスロット電
極２と同じ（鏡対称の）パターンのスロットが施された
スロット電極７をそれぞれ設けている。このように、誘
電体基板の両面にスロット電極を設けることによって、
ダブルスロット構造のスロット線路を構成している。ス
ロット電極２には、旋回方向が逆の２つのスパイラルを
線対称の関係で接続したような形状としている。このス
ロット線路は、２つのスパイラル形状のスロットの内周
端Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ短絡端となり、線対称の位置Ａ
が等価的に開放端となるように、線路長をλｇ／２とし
ている。これにより、１／２波長共振器を構成してい
る。
タの構成を図４を参照して説明する。誘電体基板１の図
における上面にはスロット電極２、下面にはスロット電
極２と同じ（鏡対称の）パターンのスロットが施された
スロット電極７をそれぞれ設けている。このように、誘
電体基板の両面にスロット電極を設けることによって、
ダブルスロット構造のスロット線路を構成している。ス
ロット電極２には、旋回方向が逆の２つのスパイラルを
線対称の関係で接続したような形状としている。このス
ロット線路は、２つのスパイラル形状のスロットの内周
端Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ短絡端となり、線対称の位置Ａ
が等価的に開放端となるように、線路長をλｇ／２とし
ている。これにより、１／２波長共振器を構成してい
る。
【００４１】誘電体基板１の上面にはスロット電極２の
パターンによってコプレーナ線路を形成していて、その
中心導体がスロットのＡ部分においてスロットに交差す
る方向に配置している。このコプレーナ線路の下面には
接地電極を形成している。この構造によって、コプレー
ナ線路とスロット線路とが電界結合し、コプレーナ線路
を信号入出力部とする誘電体フィルタとして用いること
ができる。等価回路的には、伝送線路と接地間に１段の
トラップ共振器を設けたＢＥＦとして作用する。
パターンによってコプレーナ線路を形成していて、その
中心導体がスロットのＡ部分においてスロットに交差す
る方向に配置している。このコプレーナ線路の下面には
接地電極を形成している。この構造によって、コプレー
ナ線路とスロット線路とが電界結合し、コプレーナ線路
を信号入出力部とする誘電体フィルタとして用いること
ができる。等価回路的には、伝送線路と接地間に１段の
トラップ共振器を設けたＢＥＦとして作用する。
【００４２】図４に示したように、２つのスロットを線
対称の関係で配置すれば、その２つのスロットの外周端
同士がつなぎ合わされる部分が、それぞれのスパイラル
形状のスロットから離れるため、その線対称の線上に入
出力回路を配置することが容易となり、入出力回路との
整合性が高まる。
対称の関係で配置すれば、その２つのスロットの外周端
同士がつなぎ合わされる部分が、それぞれのスパイラル
形状のスロットから離れるため、その線対称の線上に入
出力回路を配置することが容易となり、入出力回路との
整合性が高まる。
【００４３】次に、第５の実施形態に係る誘電体フィル
タの構成例を図５を参照して説明する。図５の（Ａ）に
おいて、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ図４に示したものと同様
のスロット線路による共振器であり、この２つのスロッ
ト線路を近接させることにより、磁界結合させている。
このようにして、コプレーナ線路によるポート＃１とポ
ート＃２を入出力部とする、２段の共振器から成る誘電
体フィルタを構成する。これにより、帯域通過特性を有
する誘電体フィルタを得る。
タの構成例を図５を参照して説明する。図５の（Ａ）に
おいて、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ図４に示したものと同様
のスロット線路による共振器であり、この２つのスロッ
ト線路を近接させることにより、磁界結合させている。
このようにして、コプレーナ線路によるポート＃１とポ
ート＃２を入出力部とする、２段の共振器から成る誘電
体フィルタを構成する。これにより、帯域通過特性を有
する誘電体フィルタを得る。
【００４４】図５の（Ｂ）において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
はそれぞれ図４に示したものと同様のスロット線路によ
る共振器であり、この３つのスロット線路を順に近接配
置することにより、それらの近接部分で磁界結合させて
いる。このようにして、コプレーナ線路によるポート＃
１とポート＃２を入出力部とする、３段の共振器から成
る誘電体フィルタを構成する。これにより、帯域通過特
性を有する誘電体フィルタを得る。
はそれぞれ図４に示したものと同様のスロット線路によ
る共振器であり、この３つのスロット線路を順に近接配
置することにより、それらの近接部分で磁界結合させて
いる。このようにして、コプレーナ線路によるポート＃
１とポート＃２を入出力部とする、３段の共振器から成
る誘電体フィルタを構成する。これにより、帯域通過特
性を有する誘電体フィルタを得る。
【００４５】次に、第６の実施形態であるインダクタお
よびキャパシタの構成例を図６を参照して説明する。図
６の（Ａ）において誘電体基板１の図における上面には
スロット電極２を形成し、誘電体基板１の上部に所定間
隔隔てて上部シールド板３を配置している。スロット電
極２のスロットはスパイラル形状を成し、スロット線路
上の波長をλｇとしたとき、線路長をλｇ／８以下の長
さに定めている。また、スロット線路の内周端を短絡端
としている。
よびキャパシタの構成例を図６を参照して説明する。図
６の（Ａ）において誘電体基板１の図における上面には
スロット電極２を形成し、誘電体基板１の上部に所定間
隔隔てて上部シールド板３を配置している。スロット電
極２のスロットはスパイラル形状を成し、スロット線路
上の波長をλｇとしたとき、線路長をλｇ／８以下の長
さに定めている。また、スロット線路の内周端を短絡端
としている。
【００４６】ここで、スロット線路の電気的エネルギー
の時間平均値をＷｅ、磁気的エネルギーの時間平均値を
Ｗｍとすると、図５の（Ａ）に示した構造では、Ｗｍ＞
＞Ｗｅの関係となり、スロット線路の外周端から線路を
見たとき集中定数素子のインダクタとして作用する。
の時間平均値をＷｅ、磁気的エネルギーの時間平均値を
Ｗｍとすると、図５の（Ａ）に示した構造では、Ｗｍ＞
＞Ｗｅの関係となり、スロット線路の外周端から線路を
見たとき集中定数素子のインダクタとして作用する。
【００４７】図６の（Ｂ）の場合、スロット線路の線路
長をλｇ／８以下の長さに定めるとともに、スロット線
路の内周端を開放端としている。その他の構成は（Ａ）
の場合と同様である。これにより、Ｗｍ＜＜Ｗｅの関係
となり、スロット線路の外周端から線路を見たとき集中
定数素子のキャパシタとして作用する。
長をλｇ／８以下の長さに定めるとともに、スロット線
路の内周端を開放端としている。その他の構成は（Ａ）
の場合と同様である。これにより、Ｗｍ＜＜Ｗｅの関係
となり、スロット線路の外周端から線路を見たとき集中
定数素子のキャパシタとして作用する。
【００４８】図７は第７の実施形態に係る誘電体共振器
の構成を示す部分斜視図である。図６において１は誘電
体基板であり、この誘電体基板１を矩形導波管の内部に
配置することによって、全体としてフィンラインを構成
している。誘電体基板１の図における上面にはスロット
電極２を設けている。このスロット電極２のスロットの
パターンは図３に示したものと同様である。このような
構造によって、誘電体共振器を含むフィンラインを構成
することができる。この構造により、上記誘電体共振器
の共振周波数を通過させる帯域通過フィルタとして作用
する。
の構成を示す部分斜視図である。図６において１は誘電
体基板であり、この誘電体基板１を矩形導波管の内部に
配置することによって、全体としてフィンラインを構成
している。誘電体基板１の図における上面にはスロット
電極２を設けている。このスロット電極２のスロットの
パターンは図３に示したものと同様である。このような
構造によって、誘電体共振器を含むフィンラインを構成
することができる。この構造により、上記誘電体共振器
の共振周波数を通過させる帯域通過フィルタとして作用
する。
【００４９】以上の各実施形態では、スロットの曲率が
単調に変化する、全体に略円形の領域に配置されるスパ
イラル形状のスロットを形成した例を示したが、このよ
うなスパイラル形状のスロットは、図８に示すように全
体に方形の領域に収まる方形スパイラルの形状としても
よい。このような構造によって、限られた範囲でスロッ
ト線路の線路長を確保でき、誘電体基板に対するスパイ
ラル状スロットの占有面積を縮小化することができる。
単調に変化する、全体に略円形の領域に配置されるスパ
イラル形状のスロットを形成した例を示したが、このよ
うなスパイラル形状のスロットは、図８に示すように全
体に方形の領域に収まる方形スパイラルの形状としても
よい。このような構造によって、限られた範囲でスロッ
ト線路の線路長を確保でき、誘電体基板に対するスパイ
ラル状スロットの占有面積を縮小化することができる。
【００５０】図９の（Ａ）は図８に示した方形スパイラ
ル形状の変形例である。図９の（Ｂ）はそのベンド部、
（Ｃ）は図８に示したパターンにおけるベンド部（それ
ぞれ円で囲む領域）を示している。図８に示したように
直線部とベンド部とでスロットの幅を等しくすると、図
９の（Ｃ）に示すように、スロットの内側の電流経路Ｌ
ｉｎと外側の電流経路Ｌｏｕｔに物理的な経路差が生じ
て、スプリアスモードの発生を促すことになる。そこで
図９の（Ｂ）に示すように、ベンド部においてスロット
の内側の経路Ｌｉｎ′と外側の経路Ｌｏｕｔ′の経路差
が小さくなるように、ベンド部におけるスロット幅を直
線部のスロット幅より細くする。このようなパターンに
よってスプリアスモードの発生を抑えることができる。
ル形状の変形例である。図９の（Ｂ）はそのベンド部、
（Ｃ）は図８に示したパターンにおけるベンド部（それ
ぞれ円で囲む領域）を示している。図８に示したように
直線部とベンド部とでスロットの幅を等しくすると、図
９の（Ｃ）に示すように、スロットの内側の電流経路Ｌ
ｉｎと外側の電流経路Ｌｏｕｔに物理的な経路差が生じ
て、スプリアスモードの発生を促すことになる。そこで
図９の（Ｂ）に示すように、ベンド部においてスロット
の内側の経路Ｌｉｎ′と外側の経路Ｌｏｕｔ′の経路差
が小さくなるように、ベンド部におけるスロット幅を直
線部のスロット幅より細くする。このようなパターンに
よってスプリアスモードの発生を抑えることができる。
【００５１】図１０は発振器の構成例を示す斜視図であ
る。図１０において誘電体基板１の図における上面にス
ロット電極２を形成し、誘電体基板１の下面には略全面
のシールド電極５を設けている。図１０では省略してい
るが、誘電体基板１の上部には、誘電体基板１から所定
間隔隔てて上部シールド板を配置している。誘電体基板
上面のスロット電極２には、共振器部と発振回路部とが
あり、共振器部には、図４に示したものと同様の線対称
の関係にある２つのスパイラル形状のスロットを設け
て、スロット線路による共振器を構成している。また発
振回路部には、コプレーナ線路またはコプレーナ線路に
線路変換した他の線路にＦＥＴなどによる負性抵抗回路
を接続している。この負性抵抗回路に上記スロット線路
による共振器を接続することによって帯域反射型の発振
器を構成している。
る。図１０において誘電体基板１の図における上面にス
ロット電極２を形成し、誘電体基板１の下面には略全面
のシールド電極５を設けている。図１０では省略してい
るが、誘電体基板１の上部には、誘電体基板１から所定
間隔隔てて上部シールド板を配置している。誘電体基板
上面のスロット電極２には、共振器部と発振回路部とが
あり、共振器部には、図４に示したものと同様の線対称
の関係にある２つのスパイラル形状のスロットを設け
て、スロット線路による共振器を構成している。また発
振回路部には、コプレーナ線路またはコプレーナ線路に
線路変換した他の線路にＦＥＴなどによる負性抵抗回路
を接続している。この負性抵抗回路に上記スロット線路
による共振器を接続することによって帯域反射型の発振
器を構成している。
【００５２】次に、スロット幅を不均一にした他の誘電
体共振器の構成を図１１および図１２を参照して説明す
る。図１１は誘電体共振器の誘電体基板の平面図であ
る。図３などに示した例では、スロット線路のスロット
幅を長手方向のいずれの位置においても一定としたが、
この図１１に示す例では、スロット幅を、スロット線路
の開放端寄りに比べて短絡端寄りの方を大きくしてい
る。このスロット電極の形成パターン以外の構成は図３
に示したものと同様である。
体共振器の構成を図１１および図１２を参照して説明す
る。図１１は誘電体共振器の誘電体基板の平面図であ
る。図３などに示した例では、スロット線路のスロット
幅を長手方向のいずれの位置においても一定としたが、
この図１１に示す例では、スロット幅を、スロット線路
の開放端寄りに比べて短絡端寄りの方を大きくしてい
る。このスロット電極の形成パターン以外の構成は図３
に示したものと同様である。
【００５３】仮に、スロット線路のスロット幅を、その
端から端まで一定とすれば、短絡端で電流密度が最大、
等価的開放端で電流密度が略０となるが、このように、
スロット線路の開放端寄りに比べて短絡端寄りでスロッ
ト幅を大きくすることによって、スロット線路の長手方
向における電流密度の分布は均一なものとなって、電流
の集中が抑えられる。その結果、全体の導体損が低減さ
れ、無負荷Ｑが更に高められる。
端から端まで一定とすれば、短絡端で電流密度が最大、
等価的開放端で電流密度が略０となるが、このように、
スロット線路の開放端寄りに比べて短絡端寄りでスロッ
ト幅を大きくすることによって、スロット線路の長手方
向における電流密度の分布は均一なものとなって、電流
の集中が抑えられる。その結果、全体の導体損が低減さ
れ、無負荷Ｑが更に高められる。
【００５４】なお、スロット幅を変化させた場合にも、
隣接するスロット同士の間隔を、図１１に示したように
スロット線路の長手方向の位置に無関係に略一定にする
ことによって、隣接２線路間を流れる電流の相殺作用を
スロットの全長に亘って維持することができる。
隣接するスロット同士の間隔を、図１１に示したように
スロット線路の長手方向の位置に無関係に略一定にする
ことによって、隣接２線路間を流れる電流の相殺作用を
スロットの全長に亘って維持することができる。
【００５５】図１２は、スロットの長手方向の位置にお
けるスロット線路幅の関係を示している。（Ａ）におい
てａで示す例では、短絡端におけるスロット幅を１とし
たときのスロット線路中央部（等価的開放端）における
スロット幅を０．５とし、その間を直線的に変化させて
いる。このように、スロット幅の変化を直線的とするこ
とによって、スロット電極のパターンの設計および形成
が容易となる。
けるスロット線路幅の関係を示している。（Ａ）におい
てａで示す例では、短絡端におけるスロット幅を１とし
たときのスロット線路中央部（等価的開放端）における
スロット幅を０．５とし、その間を直線的に変化させて
いる。このように、スロット幅の変化を直線的とするこ
とによって、スロット電極のパターンの設計および形成
が容易となる。
【００５６】また、図１２の（Ａ）においてｂで示す例
では、スロット線路の中央から短絡端付近までスロット
線路幅を直線的に変化させ、そこから短絡端まではスロ
ット幅を一定にしている。図１１に示したように、スパ
イラル形状の中心に向かう程、スロット幅を大きくする
と、線路長を確保しにくくなるが、このように、スロッ
ト線路の端部付近でスロット幅に上限を設ければ、スロ
ット線路の占有面積を増大させることなく、所定長のス
ロット線路を構成することができる。
では、スロット線路の中央から短絡端付近までスロット
線路幅を直線的に変化させ、そこから短絡端まではスロ
ット幅を一定にしている。図１１に示したように、スパ
イラル形状の中心に向かう程、スロット幅を大きくする
と、線路長を確保しにくくなるが、このように、スロッ
ト線路の端部付近でスロット幅に上限を設ければ、スロ
ット線路の占有面積を増大させることなく、所定長のス
ロット線路を構成することができる。
【００５７】図１２の（Ｂ）においてｂで示す例では、
スロット線路の長手方向に対するスロット幅の関数が、
スロット線路の中央から短絡端まで曲線で表されるよう
な、パターンとしている。また、この例では、上記関数
が上に凸な関数としている。一般に、スロット線路の電
流密度をマクロで見ると、開放端で０、短絡端で最大と
なるように、長手方向に沿って三角関数的に分布する。
しかし、スロット線路をスパイラル形状にした場合に、
電流密度の分布をミクロで見ると、幅方向に広がる成分
があり、この幅方向の成分は、幅方向の位置に対して指
数関数的に変化している。したがって、全体的に見る
と、スロット線路の長手方向の電流密度は上記三角関数
と上記指数関数を組み合わせた関数で表されるものと考
えられる。図１２の（Ｂ）においてｂで示したパターン
は、上記の電流密度分布を考慮したものである。上記関
数を式で表すことは困難であるが、電流密度分布を均一
化し、且つ限られた領域内で所定の線路長を得るための
スロット線路のパターンはシミュレーション等によって
求めればよい。
スロット線路の長手方向に対するスロット幅の関数が、
スロット線路の中央から短絡端まで曲線で表されるよう
な、パターンとしている。また、この例では、上記関数
が上に凸な関数としている。一般に、スロット線路の電
流密度をマクロで見ると、開放端で０、短絡端で最大と
なるように、長手方向に沿って三角関数的に分布する。
しかし、スロット線路をスパイラル形状にした場合に、
電流密度の分布をミクロで見ると、幅方向に広がる成分
があり、この幅方向の成分は、幅方向の位置に対して指
数関数的に変化している。したがって、全体的に見る
と、スロット線路の長手方向の電流密度は上記三角関数
と上記指数関数を組み合わせた関数で表されるものと考
えられる。図１２の（Ｂ）においてｂで示したパターン
は、上記の電流密度分布を考慮したものである。上記関
数を式で表すことは困難であるが、電流密度分布を均一
化し、且つ限られた領域内で所定の線路長を得るための
スロット線路のパターンはシミュレーション等によって
求めればよい。
【００５８】図１２の（Ｂ）においてａで示したパター
ンは、（Ａ）におけるａのパターンと同じである。この
ａ，ｂに示したように、スロット幅を、スロットの長手
方向の位置に対して曲線的に変化するパターンとすれ
ば、隣接２線路間の電流の大きさが、より揃って、電流
の相殺作用が高まるという効果を奏する。
ンは、（Ａ）におけるａのパターンと同じである。この
ａ，ｂに示したように、スロット幅を、スロットの長手
方向の位置に対して曲線的に変化するパターンとすれ
ば、隣接２線路間の電流の大きさが、より揃って、電流
の相殺作用が高まるという効果を奏する。
【００５９】図１３は、別の誘電体共振器の誘電体基板
の平面図である。図１などに示した例では、スロット線
路のスロット幅を長手方向のいずれの位置においても一
定としたが、この図１３に示す例では、スロット幅を、
スロット線路の開放端寄りに比べて短絡端寄りの方を大
きくしている。このスロット電極の形成パターン以外の
構造は図１に示したものと同様である。このような構成
によって、導体損を低減して無負荷Ｑを更に高めた１／
４波長共振器として作用する。
の平面図である。図１などに示した例では、スロット線
路のスロット幅を長手方向のいずれの位置においても一
定としたが、この図１３に示す例では、スロット幅を、
スロット線路の開放端寄りに比べて短絡端寄りの方を大
きくしている。このスロット電極の形成パターン以外の
構造は図１に示したものと同様である。このような構成
によって、導体損を低減して無負荷Ｑを更に高めた１／
４波長共振器として作用する。
【００６０】図１４は、さらに別の誘電体共振器の誘電
体基板の平面図である。この誘電体共振器は、スパイラ
ル形状のスロット線路の外周端を短絡端、内周端を開放
端としている。図２などに示した例では、スロット線路
のスロット幅を長手方向のいずれの位置においても一定
としたが、この図１４に示す例では、スロット幅を、ス
ロット線路の開放端寄りに比べて短絡端寄りの方を大き
くしている。このスロット電極の形成パターン以外の構
造は図２に示したものと同様である。このような構成に
よっても、無負荷Ｑを高めた１／４波長共振器として作
用する。
体基板の平面図である。この誘電体共振器は、スパイラ
ル形状のスロット線路の外周端を短絡端、内周端を開放
端としている。図２などに示した例では、スロット線路
のスロット幅を長手方向のいずれの位置においても一定
としたが、この図１４に示す例では、スロット幅を、ス
ロット線路の開放端寄りに比べて短絡端寄りの方を大き
くしている。このスロット電極の形成パターン以外の構
造は図２に示したものと同様である。このような構成に
よっても、無負荷Ｑを高めた１／４波長共振器として作
用する。
【００６１】なお、インダクタやキャパシタについて
も、図６に示した構造を基本として、上記誘電体共振器
の場合と同様に、スロットの幅をスロット線路の開放端
寄りに比べて短絡端寄りで大きくすることによって、更
に低損失なインダクタやキャパシタを得ることができ
る。
も、図６に示した構造を基本として、上記誘電体共振器
の場合と同様に、スロットの幅をスロット線路の開放端
寄りに比べて短絡端寄りで大きくすることによって、更
に低損失なインダクタやキャパシタを得ることができ
る。
【００６２】同様に、フィルタについても、例えば図４
または図５に示した構造を基本として、上記誘電体共振
器の場合と同様に、スロットの幅をスロット線路の開放
端寄りに比べて短絡端寄りで大きくすることによって、
挿入損失の更に小さなフィルタを得ることができる。
または図５に示した構造を基本として、上記誘電体共振
器の場合と同様に、スロットの幅をスロット線路の開放
端寄りに比べて短絡端寄りで大きくすることによって、
挿入損失の更に小さなフィルタを得ることができる。
【００６３】以上に示した各実施形態では、スロット電
極２を、誘電体基板１による誘電体層と外部の空気によ
る誘電体層との間に設けた構造としたが、例えば図１５
の断面図のように、上下２つの誘電体板による２つの誘
電体層内に電磁界を閉じ込めるようにしてもよい。すな
わち、図１５において、誘電体基板１と、その上部のス
ロット電極２および下部のシールド電極５の構成は、以
上に示した実施形態の場合と同様であるが、スロット電
極２の上部に更に誘電体基板１′による誘電体層を設
け、その外面にシールド電極６を形成している。ここ
で、誘電体基板１と１′の比誘電率は同一であってもよ
いし、異なっていてもよい。
極２を、誘電体基板１による誘電体層と外部の空気によ
る誘電体層との間に設けた構造としたが、例えば図１５
の断面図のように、上下２つの誘電体板による２つの誘
電体層内に電磁界を閉じ込めるようにしてもよい。すな
わち、図１５において、誘電体基板１と、その上部のス
ロット電極２および下部のシールド電極５の構成は、以
上に示した実施形態の場合と同様であるが、スロット電
極２の上部に更に誘電体基板１′による誘電体層を設
け、その外面にシールド電極６を形成している。ここ
で、誘電体基板１と１′の比誘電率は同一であってもよ
いし、異なっていてもよい。
【００６４】次に、誘電体デュプレクサの構成を図１６
を参照して説明する。図１６において、送信フィルタと
受信フィルタは、それぞれ図５の（Ａ）に示したものと
同様のスロット線路による共振器を近接させて成る誘電
体フィルタである。送信フィルタは送信周波数帯域で通
過特性、受信周波数帯域で遮断特性を示し、受信フィル
タは受信周波数帯域で通過特性、送信周波数帯域で遮断
特性を示す。
を参照して説明する。図１６において、送信フィルタと
受信フィルタは、それぞれ図５の（Ａ）に示したものと
同様のスロット線路による共振器を近接させて成る誘電
体フィルタである。送信フィルタは送信周波数帯域で通
過特性、受信周波数帯域で遮断特性を示し、受信フィル
タは受信周波数帯域で通過特性、送信周波数帯域で遮断
特性を示す。
【００６５】図１６においてＴｘは送信信号入力ポー
ト、Ｒｘは受信信号出力ポート、ＡＮＴは送受共用の入
出力ポートである。これらの伝送線路としてはいずれも
コプレーナ線路としている。また、ＡＮＴポートと、送
信フィルタの終段（２段目）の共振器および受信フィル
タの初段（１段目）の共振器との間にコプレーナ線路に
よる分岐回路を構成している。これらＴｘ，Ｒｘ，ＡＮ
Ｔの各ポートに送信回路，受信回路，アンテナをそれぞ
れ接続することによって、誘電体デュプレクサを通信装
置におけるアンテナ共用器として用いる。
ト、Ｒｘは受信信号出力ポート、ＡＮＴは送受共用の入
出力ポートである。これらの伝送線路としてはいずれも
コプレーナ線路としている。また、ＡＮＴポートと、送
信フィルタの終段（２段目）の共振器および受信フィル
タの初段（１段目）の共振器との間にコプレーナ線路に
よる分岐回路を構成している。これらＴｘ，Ｒｘ，ＡＮ
Ｔの各ポートに送信回路，受信回路，アンテナをそれぞ
れ接続することによって、誘電体デュプレクサを通信装
置におけるアンテナ共用器として用いる。
【００６６】図１７は上記誘電体フィルタおよび発振器
を用いた通信装置の構成例を示すブロック図である。図
１７においてＡＮＴは送受信アンテナ、ＤＰＸはデュプ
レクサ、ＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃはそれぞれ帯域
通過フィルタ、ＡＭＰａ，ＡＭＰｂはそれぞれ増幅回
路、ＭＩＸａ，ＭＩＸｂはそれぞれミキサ、ＯＳＣは発
振器、ＤＩＶは分周器（シンセサイザー）である。ＭＩ
ＸａはＤＩＶから出力される周波数信号を変調信号で変
調し、ＢＰＦａは送信周波数の帯域のみを通過させ、Ａ
ＭＰａはこれを電力増幅してＤＰＸを介しＡＮＴより送
信する。ＢＰＦｂはＤＰＸから出力される信号のうち受
信周波数帯域のみを通過させ、ＡＭＰｂはそれを増幅す
る。ＭＩＸｂはＢＰＦｃより出力される周波数信号と受
信信号とをミキシングして中間周波信号ＩＦを出力す
る。
を用いた通信装置の構成例を示すブロック図である。図
１７においてＡＮＴは送受信アンテナ、ＤＰＸはデュプ
レクサ、ＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃはそれぞれ帯域
通過フィルタ、ＡＭＰａ，ＡＭＰｂはそれぞれ増幅回
路、ＭＩＸａ，ＭＩＸｂはそれぞれミキサ、ＯＳＣは発
振器、ＤＩＶは分周器（シンセサイザー）である。ＭＩ
ＸａはＤＩＶから出力される周波数信号を変調信号で変
調し、ＢＰＦａは送信周波数の帯域のみを通過させ、Ａ
ＭＰａはこれを電力増幅してＤＰＸを介しＡＮＴより送
信する。ＢＰＦｂはＤＰＸから出力される信号のうち受
信周波数帯域のみを通過させ、ＡＭＰｂはそれを増幅す
る。ＭＩＸｂはＢＰＦｃより出力される周波数信号と受
信信号とをミキシングして中間周波信号ＩＦを出力す
る。
【００６７】図１７に示した誘電体デュプレクサには図
１６に示した構造の誘電体デュプレクサを用いることが
でき、帯域通過フィルタＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃ
は図５に示した構造の誘電体フィルタを用いることがで
き、発振器ＯＳＣは図１０に示した構造の発振器を用い
ることができる。これらの誘電体フィルタおよび発振器
は高周波回路部の回路基板に表面実装する。このように
して全体に小型の通信装置を構成することができる。な
お、上記インダクタやキャパシタについても、誘電体フ
ィルタや発振器の場合と同様に、高周波回路部の回路基
板上に表面実装して、通信装置を構成する。
１６に示した構造の誘電体デュプレクサを用いることが
でき、帯域通過フィルタＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃ
は図５に示した構造の誘電体フィルタを用いることがで
き、発振器ＯＳＣは図１０に示した構造の発振器を用い
ることができる。これらの誘電体フィルタおよび発振器
は高周波回路部の回路基板に表面実装する。このように
して全体に小型の通信装置を構成することができる。な
お、上記インダクタやキャパシタについても、誘電体フ
ィルタや発振器の場合と同様に、高周波回路部の回路基
板上に表面実装して、通信装置を構成する。
【００６８】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、誘電体
基板上の限られた占有面積内に共振器を構成することが
でき、しかもスパイラル形成により生じるスロット線路
の隣接２線路間を流れる電流が相殺され、導体損が大幅
に低減され、無負荷Ｑ（Ｑｏ）の高い誘電体共振器が得
られる。
基板上の限られた占有面積内に共振器を構成することが
でき、しかもスパイラル形成により生じるスロット線路
の隣接２線路間を流れる電流が相殺され、導体損が大幅
に低減され、無負荷Ｑ（Ｑｏ）の高い誘電体共振器が得
られる。
【００６９】請求項２に記載の発明によれば、スロット
線路の長手方向の電流密度分布が均一となって、電流の
集中が抑えられる。その結果、全体の導体損が更に低減
される。
線路の長手方向の電流密度分布が均一となって、電流の
集中が抑えられる。その結果、全体の導体損が更に低減
される。
【００７０】請求項３に記載の発明によれば、スロット
線路の全域に亘って、導体損をより低減することがで
き、誘電体共振器全体の無負荷Ｑをより高めることがで
きる。
線路の全域に亘って、導体損をより低減することがで
き、誘電体共振器全体の無負荷Ｑをより高めることがで
きる。
【００７１】請求項４に記載の発明によれば、スロット
の長手方向の電流密度分布をより均一にし、隣接２線路
間の電流の相殺作用を高めることができる。
の長手方向の電流密度分布をより均一にし、隣接２線路
間の電流の相殺作用を高めることができる。
【００７２】請求項５に記載の発明によれば、全体の線
路長が短くなって、占有面積もさらに縮小化される。
路長が短くなって、占有面積もさらに縮小化される。
【００７３】請求項６に記載の発明によれば、スパイラ
ル形状のスロット線路の外周端が磁界強度の最大点とな
り、外部回路との接続が容易となる。
ル形状のスロット線路の外周端が磁界強度の最大点とな
り、外部回路との接続が容易となる。
【００７４】請求項７に記載の発明によれば、対称点の
位置で電界が最大、２つのスパイラル形状のスロット線
路のそれぞれの内周端で磁界が最大となるため、電磁界
の閉じ込め性が良好となる。そのため回路に応用した際
の高集積化が実現できる。
位置で電界が最大、２つのスパイラル形状のスロット線
路のそれぞれの内周端で磁界が最大となるため、電磁界
の閉じ込め性が良好となる。そのため回路に応用した際
の高集積化が実現できる。
【００７５】請求項８に記載の発明によれば、対称線の
位置で電界が最大となり、また隣接するスロット線路と
の距離が離れる。そのため、入出力回路との整合性が高
まる。
位置で電界が最大となり、また隣接するスロット線路と
の距離が離れる。そのため、入出力回路との整合性が高
まる。
【００７６】請求項９に記載の発明によれば、誘電体基
板に対するスパイラル形状のスロット線路の占有面積が
さらに縮小化される。
板に対するスパイラル形状のスロット線路の占有面積が
さらに縮小化される。
【００７７】請求項１０または１２に記載の発明によれ
ば、誘電体基板上の限られた占有面積内に低損失なイン
ダクタまたはキャパシタを構成することができ、スロッ
ト線路を伝送路とする回路内に容易に設けることができ
る。
ば、誘電体基板上の限られた占有面積内に低損失なイン
ダクタまたはキャパシタを構成することができ、スロッ
ト線路を伝送路とする回路内に容易に設けることができ
る。
【００７８】請求項１１または１３に記載の発明によれ
ば、さらに低損失なインダクタまたはキャパシタを構成
することができる。
ば、さらに低損失なインダクタまたはキャパシタを構成
することができる。
【００７９】請求項１４に記載の発明によれば、小型で
低損失な誘電体フィルタが構成でき、且つ集積化された
高周波回路内に容易に設けることができる。
低損失な誘電体フィルタが構成でき、且つ集積化された
高周波回路内に容易に設けることができる。
【００８０】請求項１５に記載の発明によれば、小型で
低損失な発振器が構成でき、且つ集積化された高周波回
路内に容易に設けることができる。
低損失な発振器が構成でき、且つ集積化された高周波回
路内に容易に設けることができる。
【００８１】請求項１６に記載の発明によれば、小型で
低損失な誘電体デュプレクサが構成でき、且つ集積化さ
れた高周波回路内に容易に設けることができる。
低損失な誘電体デュプレクサが構成でき、且つ集積化さ
れた高周波回路内に容易に設けることができる。
【００８２】請求項１７に記載の発明によれば、小型で
低損失な誘電体フィルタ、インダクタ、キャパシタまた
は発振器を用いることにより、全体に小型で高効率な通
信装置が得られる。
低損失な誘電体フィルタ、インダクタ、キャパシタまた
は発振器を用いることにより、全体に小型で高効率な通
信装置が得られる。
【図１】第１の実施形態に係る誘電体共振器の構成を示
す図
す図
【図２】第２の実施形態に係る誘電体共振器の構成を示
す図
す図
【図３】第３の実施形態に係る誘電体共振器の構成を示
す図
す図
【図４】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を
示す図
示す図
【図５】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を
示す図
示す図
【図６】第６の実施形態に係るインダクタおよびキャパ
シタの構成例を示す図
シタの構成例を示す図
【図７】フィンラインに適用した例を示す図
【図８】方形スパイラル形状のスロットのパターンを示
す図
す図
【図９】方形スパイラル形状のスロットの他のパターン
を示す図
を示す図
【図１０】発振器の構成例を示す図
【図１１】誘電体共振器の他の構成例を示す平面図
【図１２】同誘電体共振器のスロット幅の変化パターン
の例を示す図
の例を示す図
【図１３】誘電体共振器の他の構成例を示す平面図
【図１４】誘電体共振器の他の構成例を示す平面図
【図１５】スロット線路の他の構成例を示す断面図
【図１６】誘電体デュプレクサの構成を示す図
【図１７】通信装置の構成を示すブロック図
【図１８】直線スロット線路における電磁界分布の例を
示す図
示す図
【図１９】スロット線路の隣接部における磁界強度分布
の例を示す図
の例を示す図
【図２０】スロット線路の導体損の計算例に用いた構造
パラメータを示す図
パラメータを示す図
【符号の説明】 １−誘電体基板 ２，７−スロット電極 ３−上部シールド板 ４−下部シールド板 ５，６−シールド電極 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３−共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 裕明 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 井田 裕 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (17)
- 【請求項１】 誘電体層の外面または内部に、スパイラ
ル形状のスロットを有するスロット電極を設けてスロッ
ト線路を構成するとともに、前記スロット電極から所定
距離離れた位置にシールド用導体を設けて、前記スロッ
ト線路を共振線路としたことを特徴とする誘電体共振
器。 - 【請求項２】 前記スロットの幅を、前記スロット線路
の開放端寄りに比べて短絡端寄りで大きくしたことを特
徴とする請求項１に記載の誘電体共振器。 - 【請求項３】 前記スロットの幅を、前記スロット線路
の開放端から短絡端まで略全域に亘って変化させたこと
を特徴とする請求項２に記載の誘電体共振器。 - 【請求項４】 前記スロット線路の幅を、前記スロット
の長手方向の位置に対して曲線的に変化させたことを特
徴とする請求項３に記載の誘電体共振器。 - 【請求項５】 前記スロット線路の一方の端部を短絡
端、他方の端部を開放端として、前記スロット線路を１
／４波長の共振線路とした請求項１〜４のうちいずれか
に記載の誘電体共振器。 - 【請求項６】 前記スロット線路の外周端を短絡端とし
て、前記スロット線路を１／４波長または１／２波長の
共振線路とした請求項１〜４のうちいずれかに記載の誘
電体共振器。 - 【請求項７】 前記スロット電極は、互いに外周端同士
がつながった点対称の関係にある、それぞれがスパイラ
ル形状の２つのスロットを有し、該２つのスロットのそ
れぞれの内周端を前記スロット線路の短絡端とした請求
項１〜４のうちいずれかに記載の誘電体共振器。 - 【請求項８】 前記スロット電極は、互いに外周端同士
がつながった線対称の関係にある、それぞれがスパイラ
ル形状の２つのスロットを有し、該２つのスロットのそ
れぞれの内周端を前記スロット線路の短絡端とした請求
項１〜４のうちいずれかに記載の誘電体共振器。 - 【請求項９】 前記スロットの全体が略方形状に変形し
たスパイラル形状である請求項１〜８にうちいずれかに
記載の誘電体共振器。 - 【請求項１０】 誘電体層の外面または内部に、スパイ
ラル形状のスロットを有するスロット電極を設けてスロ
ット線路を構成するとともに、該スロット線路の先端を
短絡端とし、スロット長を当該スロット線路の伝送波長
の１／８以下にし、前記スロット電極から所定距離離れ
た位置にシールド用導体を設けたことを特徴とするイン
ダクタ。 - 【請求項１１】 前記スロットの幅を開放端寄りに比べ
て短絡端寄りで大きくしたことを特徴とする請求項１０
に記載のインダクタ。 - 【請求項１２】 誘電体層の外面または内部に、スパイ
ラル形状のスロットを有するスロット電極を設けてスロ
ット線路を構成するとともに、該スロット線路の先端を
開放端とし、スロット長を当該スロット線路の伝送波長
の１／８以下にし、前記スロット電極から所定距離離れ
た位置にシールド用導体を設けたことを特徴とするキャ
パシタ。 - 【請求項１３】 前記スロットの幅を開放端寄りに比べ
て短絡端寄りで大きくしたことを特徴とする請求項１２
に記載のキャパシタ。 - 【請求項１４】 請求項１〜９のうちいずれかに記載の
誘電体共振器に信号入出力部を設けて成る誘電体フィル
タ。 - 【請求項１５】 請求項１〜９のうちいずれかに記載の
誘電体共振器に負性抵抗回路を結合させて成る発振器。 - 【請求項１６】 送信信号入力ポートと送受共用入出力
ポートとの間、および該送受共用入出力ポートと受信信
号出力ポートとの間に、請求項１４に記載の誘電体フィ
ルタを、送信フィルタおよび受信フィルタとしてそれぞ
れ設けて成る誘電体デュプレクサ。 - 【請求項１７】 請求項１０もしくは１１に記載のイン
ダクタ、請求項１２もしくは１３に記載のキャパシタ、
請求項１４に記載の誘電体フィルタ、請求項１５に記載
の発振器または請求項１６に記載の誘電体デュプレクサ
のうち少なくとも１つを備えた通信装置。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2000016855A JP3440909B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-01-26 | 誘電体共振器、インダクタ、キャパシタ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよび通信装置 |
| CA 2298479 CA2298479C (en) | 1999-02-23 | 2000-02-10 | Spiral slot line resonator |
| GB0003597A GB2351615B (en) | 1999-02-23 | 2000-02-16 | Dielectric resonator, inductor, capacitor, dielectric filter, oscillator, and communication device |
| DE10008018A DE10008018A1 (de) | 1999-02-23 | 2000-02-22 | Dielektrischer Resonator, Induktor, Kondensator, Dielektrisches Filter, Oszillator und Kommunikationsvorrichtung |
| US09/511,448 US6411181B1 (en) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | Dielectric resonator, inductor, capacitor, dielectric filter, oscillator, and communication device |
| US10/122,714 US6556107B2 (en) | 1999-02-23 | 2002-04-12 | Dielectric resonator, inductor, capacitor, dielectric filter, oscillator, and communication device |
| US10/359,234 US6828867B2 (en) | 1999-02-23 | 2003-02-06 | Slot electrode dielectric resonator, inductor, capacitor, dielectric filter, oscillator, and communication device |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4420599 | 1999-02-23 | ||
| JP11-44205 | 1999-02-23 | ||
| JP19017599 | 1999-07-05 | ||
| JP11-190175 | 1999-07-05 | ||
| JP2000016855A JP3440909B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-01-26 | 誘電体共振器、インダクタ、キャパシタ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよび通信装置 |
| US09/511,448 US6411181B1 (en) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | Dielectric resonator, inductor, capacitor, dielectric filter, oscillator, and communication device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077609A true JP2001077609A (ja) | 2001-03-23 |
| JP3440909B2 JP3440909B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=27461499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000016855A Expired - Lifetime JP3440909B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-01-26 | 誘電体共振器、インダクタ、キャパシタ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよび通信装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6411181B1 (ja) |
| JP (1) | JP3440909B2 (ja) |
| DE (1) | DE10008018A1 (ja) |
| GB (1) | GB2351615B (ja) |
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| WO2005038977A1 (ja) * | 2003-10-15 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 共振器 |
| US6943644B2 (en) | 2001-12-18 | 2005-09-13 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Resonator, filter, duplexer, and communication apparatus |
| DE102006036188A1 (de) * | 2006-08-01 | 2008-02-07 | Technische Universität Hamburg-Harburg | Resonanter Mikrowellensensor |
| KR100893319B1 (ko) * | 2007-10-22 | 2009-04-15 | 한국과학기술원 | 나선형 공진기를 이용한 초소형 대역저지필터 |
| KR100992895B1 (ko) | 2007-12-17 | 2010-11-09 | 엔이씨 엔지니어링 가부시키가이샤 | 스위치 기능을 갖는 필터 및 밴드 패스 필터 |
| US9035718B2 (en) | 2011-01-12 | 2015-05-19 | Murata Manufacturing Co. Ltd. | Directional coupler |
| CN108886352A (zh) * | 2016-04-11 | 2018-11-23 | 株式会社村田制作所 | 复合滤波器装置、高频前端电路以及通信装置 |
Families Citing this family (20)
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|---|---|---|---|---|
| JP3440909B2 (ja) * | 1999-02-23 | 2003-08-25 | 株式会社村田製作所 | 誘電体共振器、インダクタ、キャパシタ、誘電体フィルタ、発振器、誘電体デュプレクサおよび通信装置 |
| JP3452032B2 (ja) * | 2000-06-26 | 2003-09-29 | 株式会社村田製作所 | フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 |
| US6512422B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-01-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Oscillator with improved magnetic coupling rejection |
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