JP2004072730A

JP2004072730A - 誘電体フィルタ、通信機器、共振周波数を制御する方法

Info

Publication number: JP2004072730A
Application number: JP2003165225A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Yamakawa; 山川　岳彦; Toshio Ishizaki; 石崎　俊雄; Toshihito Tachibana; 橘　　稔人
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】通過帯域の高域側減衰量が十分にとれる低スプリアス特性の誘電体フィルタを提供することができなかった。
【解決手段】上部に開口を有する金属製のケース１０１と、前記開口を閉鎖するための金属製のフタ１０３と、前記ケース１０１の内部の底面に支持台１０４を介して設置された誘電体共振素子１０５と、フタ１０３の誘電体共振素子１０５に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製されたボルト１０６と、誘電体共振素子１０５の上面に実質上平行状態でボルト１０６の端部に設置された金属製のプレート１０７と、を備える誘電体フィルタであって、ボルト１０６の位置が調整されることにより誘電体共振素子１０５とプレート１０７との間隔が変化され、それによりその共振周波数が制御される誘電体フィルタである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの移動体通信基地局や、放送電波送信局などに使用される誘電体フィルタおよび、それを用いた通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話システムでは、高感度の送受信性能や、良好な通話品質が必須となっており、基地局のフィルタには信号成分を殆ど劣化させない低損失な通過特性および、不要な妨害波成分を確実に除去できる急峻な減衰特性が要求されている。このような要求を満たすフィルタとしては、Ｑ値の高い誘電体共振器を用いた誘電体フィルタが挙げられる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
以下に図面を参照しながら、従来の誘電体フィルタの一例について説明する。図１３はＴＥ_０１δ共振モード誘電体共振器を４段接続した誘電体フィルタ１０００である（ＴＥ_０１δ共振モードは、基本共振モードを示す。）。この誘電体フィルタ１０００は、シールド筐体を形成する金属製のケース１００１と金属製の仕切り板１００２と金属製のふた１００３によって４つのキャビティ（空間）が形成され、それぞれのキャビティのほぼ中央に位置するように、支持台１００４を介して誘電体共振素子１００５ａ〜ｄがケース１００１の底面にそれぞれ接着されている。支持台１００４は、アルミナ等の高周波損失が少ない誘電体材料で形成されている。
【０００４】
仕切り板１００２とケース１００１の側面との間には、仕切り板１００２がケース１００１から間隔を空けられて形成された結合窓１０１０が設けられている。そして結合窓１０１０を介して連続して繋がるキャビティの両端には、入出力端子１００７ａ、１００７ｂが取り付けられており、入出力端子１００７ａ、１００７ｂの内導体には誘電体共振素子１００５ａ、１００５ｄと電磁界結合するための入出力プローブ１００８ａ、１００８ｂがそれぞれ設けられている。誘電体共振素子１００５ａ〜１００５ｄ間は結合窓１０１０を介して電磁界結合する。この結合の大きさは結合窓１０１０の大きさに委ねられ、また各仕切り板１００２の結合窓に対して伸長する結合調整ネジ１００９を仕切り板１００２に近づけたり遠ざけたりすることによりこの結合の大きさが微調整される。またふた１００３には誘電体共振素子１００５ａ〜１００５ｄの位置に対応して、共振周波数を調整するための、金属製のボルト１００６と金属製のプレート１００７で構成されたチューニング手段１０１２が設けられている。
【０００５】
入出力端子１００７ａから信号が入力されると、入出力プローブ１００８ａと誘電体共振素子１００５ａがまず電磁界結合する。そして、誘電体共振素子１００５ａと隣接するキャビティに配置された誘電体共振素子１００５ｂとが結合窓１０１０を介して電磁界結合し、誘電体共振素子１００５ｂと誘電体共振素子１００５ｃ、誘電体共振素子１００５ｃと誘電体共振素子１００５ｄ、誘電体共振素子１００５ｄと入出力プローブ１００８ｂとがそれぞれ電磁界結合し、入出力端子１００７ｂから信号が出力される。このそれぞれの電磁界結合の強さを調整することにより、および各チューニング手段１０１２のプレート１００７と誘電体共振素子１００５ａ〜１００５ｄの上面との間隔を調整することにより各誘電体共振素子１００５ａ〜ｄの共振周波数が制御され、誘電体フィルタ１０００の所望のバンドパスフィルタの特性が実現される。
【０００６】
図１６は従来の単体のＴＥ_０１δ共振モード誘電体フィルタ１１００の斜視図である。構造は４段フィルタと同様に金属製のケース１１０１と金属製のふた１１０２によってキャビティが形成され、キャビティ内のほぼ中央に位置するように、支持台１１０３を介して誘電体共振素子１１０４がケース１１０１に接着されている。誘電体共振素子１１０４の共振周波数はチューニング手段１０１２により調整される。入出力端子１１０６ａから信号が入力されると、入出力プローブ１１０７ａと誘電体共振素子１１０４と電磁界結合する。そして、誘電体共振素子１１０４と入出力プローブ１１０７ｂとが電磁界結合し、入出力端子１１０６ｂから信号が出力される。
【０００７】
【非特許文献１】
ジェームスケイプロード（Ｊａｍｅｓ　Ｋ．　Ｐｌｏｕｒｄｅ）著、マイクロ波要素における誘電体共振器の応用（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）、「ＩＥＥＥトランザクションズオンマイクロウェーブセオリーアンドテクニークス（ＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ　ＯＮ　ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ　ＴＨＥＯＲＹ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　）」，　ＩＥＥＥ，　１９８１年８月ｖｏｌ．　ＭＴＴ−２９，　Ｎｏ．８，　ｐ．７５４−ｐ．７６９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、フィルタの通過帯域の高域側に所望の共振モード（ＴＥ_０１δ共振モード）以外の不要な共振モード（スプリアス）が発生し、不要な信号を通過させてしまうという問題点を有していた。
【０００９】
特にチューニング手段１０１２の挿入によるスプリアスがＴＥ_０１δ共振モード近傍に現れる。例えば、図１７に、単体共振フィルタ１１００（図１６）において、チューニング手段１０１２を下げてケース１１０１内に挿入していったときの、ＴＥ_０１δ共振モードの共振周波数とスプリアスの共振周波数の変化を示す。
【００１０】
図１６に示す単体共振フィルタ１１００は、金属製ケース１１０１、金属製ふた１１０２、入出力端子１１０６ａ、１１０６ｂ、入出力プローブ１１０７ａ、１１０７ｂ、誘電体共振素子１１０４、支持台１１０３、チューニング手段１０１２から構成される。
【００１１】
図１７からわかるように、従来の誘電体フィルタ１０００においては、特にチューニング手段１０１２を挿入してプレート１００７を誘電体共振素子１１０４に近接させると（すなわちボルト１００６の挿入長を大きくすると）、スプリアスがＴＥ_０１δ共振モードの共振周波数と近接または重なってしまい、所望のフィルタ特性を実現できないという問題を有していた。
【００１２】
また、従来の誘電体フィルタ１０００においては、仕切り板１００２とケース１００１の側壁との間隔が空けられて形成された結合窓１０１０では、隣接する誘電体共振素子どうし間の電磁的結合においてスプリアスを充分に遮蔽できない、という問題もあった。
【００１３】
また、結合窓１０１０に結合調整ネジ１００９が挿入されていくと、やはり誘電体共振素子間の電磁的結合においてスプリアスの影響を受ける、という問題もあった。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑み、通過帯域の高域側減衰量が十分にとれる低スプリアス特性の誘電体フィルタを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、第１の本発明は、上部に開口を有する金属製のケースと、
前記開口を閉鎖するための金属製のフタと、
前記ケースの内部の底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、
前記フタにおける前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製された挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質上平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、を備える誘電体フィルタであって、
前記挿通手段の位置が調整されることにより前記誘電体共振素子と前記プレートとの間隔が変化され、それによりその共振周波数が制御される誘電体フィルタである。
【００１６】
第２の本発明は、前記挿通手段と前記プレートは誘電体材料から作製されたネジを使用して固定される、第１の本発明の誘電体フィルタである。
【００１７】
第３の本発明は、前記ネジは、前記プレート上に設置されたネジ突起である、第２の本発明の誘電体フィルタである。
【００１８】
第４の本発明は、前記プレートは前記挿通手段に接着されることにより固定される、第１の本発明の誘電体フィルタである。
【００１９】
第５の本発明は、金属製のケースと、
前記ケースの内部を複数の空間に仕切るための少なくとも一つの金属製の隔壁と、
前記仕切られた複数の空間のそれぞれの底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、を備える誘電体フィルタであって、
隣接する空間を仕切る前記隔壁のうちの少なくとも一つには前記ケースの側面に面する部分以外の部分に切り欠が設けられて前記隣接する空間を結合するための結合窓が形成される、誘電体フィルタである。
【００２０】
第６の本発明は、前記誘電体共振素子の上方に配置された金属製のプレートをさらに備え、
前記切り欠は、前記隔壁のうち前記支持台が設置されている側に設けられている、第５の本発明の誘電体フィルタである。
【００２１】
第７の本発明は、前記隣接する誘電体共振素子どうし間の結合強度を調整するための金属製の結合調整部材が前記結合窓に前記側面から挿通され、前記結合調整部材が前記側面と絶縁されている、第５の本発明の誘電体フィルタである。
【００２２】
第８の本発明は、前記結合窓は矩形形状である、第５の本発明の誘電体フィルタである。
【００２３】
第９の本発明は、上部に開口を有する金属製のケースと、
前記開口を閉鎖するための金属製のフタと、
前記ケースの内部を複数の空間に仕切るための少なくとも一つの金属製の隔壁と、
前記仕切られた複数の空間のそれぞれの底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、を備える誘電体フィルタであって、
隣接する空間を仕切る前記隔壁のうちの少なくとも一つには、前記ケースの側面と前記隔壁の少なくとも一部とが間隔を空けることにより形成された、切り欠が形成され、
前記ケースの側面において前記切り欠に対応する位置に、前記隣接する誘電体共振素子どうし間の結合強度を調整するための金属製の結合調整部材が挿通され、前記結合調整部材が前記側面と絶縁されている、誘電体フィルタである。
【００２４】
第１０の本発明は、前記金属性ケースの上部であって前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製された挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質的に平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、をさらに備え、
前記挿通手段を調整することにより前記誘電体共振素子と前記プレートとの間隔を変化させることによりその共振周波数が制御される、第５の本発明の誘電体フィルタである。
【００２５】
第１１の本発明は、金属製のケースと、
前記ケースの内部の底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、
前記金属製ケースの上部であって前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質上平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、
前記挿通手段が挿通されている前記金属性ケースの面と前記プレートとの間に、前記挿通手段に通された金属製のリング状物とを備える、誘電体フィルタである。
【００２６】
第１２の本発明は、前記誘電体材料は、その比誘電率が１０以下である、第１の本発明の誘電体フィルタである。
【００２７】
第１３の本発明は、送信装置および受信装置を備えた通信機器であって、
第１、５、９、および１１のいずれかの本発明の誘電体フィルタが前記送信装置および受信装置の少なくともいずれか一方に具備された通信機器である。
【００２８】
第１４の本発明は、上部に開口を有する金属製のケースと、
前記開口を閉鎖するための金属製のフタと、
前記ケースの内部の底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、
前記フタにおける前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製された挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質上平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、を備える誘電体フィルタを使用した共振周波数の制御方法であって、
前記挿通手段の位置を調整することにより前記誘電体共振素子と前記プレートとの間隔を変化させることにより共振周波数を制御する方法である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１の誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態１における５段ＴＥ_０１δ共振モードバンドパスフィルタ（５段誘電体フィルタ）１００の分解透過斜視図である。図１において、５段誘電体フィルタ１００は、本発明の金属性のケースの一例であるケース１０１、本発明の隔壁の一例である仕切り板１０２、本発明の金属製のふたの一例であるふた１０３、支持台１０４、本発明の誘電体共振素子の一例である誘電体共振素子１０５ａ〜ｅ、チューニング手段１１２、入出力端子１０８ａ、１０８ｂ（図示せず）、入出力プローブ１０９ａ、１０９ｂ、本発明の金属製の結合調整部材の一例である結合調整ネジ１１０を備えている。
【００３１】
チューニング手段１１２は、本発明の挿通手段の一例であるボルト１０６と本発明の金属製のプレートの一例であるプレート１０７とを有する。ケース１０１と、ケース１０１の内部に設置された仕切り板１０２と、ふた１０３とによって５つのキャビティ（空間）が形成され、それぞれのキャビティのほぼ中央に位置するように、支持台１０４を介して、平坦な上面を有する誘電体共振素子１０５ａ〜ｅがケース１０１の底面にそれぞれ装着されている。
【００３２】
プレート１０７、ケース１０１、ふた１０３を構成する材料としては、アルミニウム、銅、真鍮、銀、アルミニウムを銀メッキしたもの、真鍮を銀メッキしたもの、鉄を銀メッキしたもの等、導電率が高い材料が好ましい。
【００３３】
ケース１０１と仕切り板１０２とふた１０３とによって仕切られた各キャビティは、仕切り板１０２に形成される結合窓１１３を介して連続して繋がり、これらのキャビティの両端には入出力端子１０８ａ、１０８ｂが取り付けられている。入出力端子１０８ａ、１０８ｂの内導体は、誘電体共振素子１０５ａ、１０５ｅと電磁界結合するための入出力プローブ１０９ａ、１０９ｂがそれぞれ接続されている。入出力プローブ１０９ａ、１０９ｂは誘電体共振素子１０５ａ、１０５ｅに近接して配置されている。
【００３４】
仕切り板１０２には、ケース１０１の底面の一部に接するように切り欠が設けられて、隣接する誘電体共振素子どうしを電磁的に結合するための結合窓１１３が形成されている。結合窓１１３は、ケース１０１の側面に接することなく形成され、また結合窓１１３の大きさは、誘電体共振素子どうしの必要な結合の大きさによって決定される。
【００３５】
そして、ケース１０１の側面上には、仕切り板１０２に対応する位置に孔１１４が形成され、孔１１４を介して各誘電体共振素子間の結合強度を微調整する結合調整ネジ１１０（例えばＭ２の径のもの）が挿通され、結合調整ネジ１１０は、仕切り板１０２の一部を貫通して結合窓１１３へ突出する。
【００３６】
ふた１０３には誘電体共振素子１０５ａ〜１０５ｅの位置に対応してその内側にネジ山が切られた孔１１５が形成され、孔１１５には、上記ネジ山に係合する本発明の挿通手段の一例であるポリカーボネート製のボルト１０６が挿通されている。各ボルト１０６の一方の端部には各誘電体共振素子の上面に実質的に平行な状態でプレート１０７が設けられている。このように各ボルト１０６およびプレート１０７は共振周波数を調整するためのチューニング手段１１２を構成している。
【００３７】
図６は図１のチューニング手段１１２の分解斜視図である。ボルト１０６の端部に内部にポリカーボネート製ネジ５０１に係合するネジ山が付けられた凹部５０２が形成され、プレート１０７の中心部にはネジ５０１を挿入するための孔５０３が形成されている。そして、ネジ５０１をプレート１０７に形成された孔５０３を介してボルト１０６の凹部５０２に締め付けることにより、ボルト１０６とプレート１０７を固定してチューニング手段１１２が作製される。
【００３８】
チューニング手段１１２の寸法の一例として、ポリカーボネート製のボルト１０６の外側は径４ｍｍ、ピッチ０．７ｍｍのねじきりが施され、内側には径４ｍｍのねじきりと同じ軸で径２ｍｍ、ピッチ０．４ｍｍ、深さ５ｍｍ程度のねじきりが凹部５０２に施されている。プレート１０７は外径１０ｍｍで肉厚０．５ｍｍの銅板であり孔５０３の径は２．２ｍｍである。なお、これらは寸法、および材質の一例であり、チューニング手段１１２の寸法、および材質が上記に限定されることはない。
【００３９】
次に、以上のように構成された５段誘電体フィルタ１００の動作を説明する。
【００４０】
入出力端子１０８ａから信号が入力されると、入出力プローブ１０９ａと誘電体共振素子１０５ａが電磁界結合する。そして、誘電体共振素子１０５ａと、誘電体共振素子１０５ａが配置されるキャビティに隣接するキャビティに配置された誘電体共振素子１０５ｂとが結合窓１１３を介して電磁界結合し、誘電体共振素子１０５ｂと誘電体共振素子１０５ｃ、誘電体共振素子１０５ｃと誘電体共振素子１０５ｄ、誘電体共振素子１０５ｄと誘電体共振素子１０５ｅ、誘電体共振素子１０５ｅと入出力プローブ１０９ｂがそれぞれ電磁界結合し、入出力プローブ１０９ｂから信号が出力される。
【００４１】
このとき、それぞれの電磁界結合の強さを微調整するために結合調整ネジ１１０が調整され、また、チューニング手段１１２のボルト１０６が回転されてケース１０１への挿入長さ（すなわちプレート１０７と誘電体共振素子１０５ａ〜ｅとの間隔）が調整されて共振周波数が制御される。
【００４２】
チューニング手段１１２が調整されてプレート１０７が各誘電体共振素子に近づくと、各キャビティ内で形成されるＴＥ_０１δ共振モードの電磁界が押さえつけれ、その結果、各キャビティの大きさが小さくなることと等価となる。このようにして共振周波数が制御され、所望のバンドパスフィルタ特性が実現される。
【００４３】
結合窓１１３は、ケース１０１の底面に接するように形成されているので、プレート１０７によりＴＥ_０１δ共振モードの電磁界が押さえつけられても、隣接するキャビティどうし間での電磁界の結合が著しく減少することがない。
【００４４】
次に、本実施の形態の誘電体フィルタによりスプリアスが低減される原理を説明する。図１８は、半同軸共振器と呼ばれる共振器を示す。この半同軸共振器は、金属製の筐体３００と金属製の軸部３０１とを有し、金属製の軸部３０１の長さは使用波長の１／４である。このような半同軸共振器によると、使用波長の１／４またはその奇数倍の波長を有する周波数において共振が生ずる。
【００４５】
図１９は、従来の誘電体フィルタ１１００の側方の断面を示す。従来の誘電体フィルタ１１００においては、ボルト１００６が金属製であるため、プレート１００７とともに図１９中の破線で示すように、ボルト１００６の挿入長により決定される半同軸共振器もしくはその変形モードが形成され、スプリアス成分が出現するものと考えられる。しかし、本実施の形態の誘電体フィルタ１００によれば、金属製のボルト１００６の代わりに誘電体材料で形成されたボルト１０６が使用されるので、図１９の破線に示すような半同軸共振器が形成される傾向が少ない。また、結合窓１１３がケース１０１の底面に接して形成されている。すなわち、仕切り板１０２上のプレート１０７から離れた部分に結合窓１１３が形成されている。従って、スプリアスが生成されたとしても隣接するキャビティにスプリアスが伝達される割合が少なくなる。このようにして全体として必要なＴＥ_０１δ共振モードに対して不要なスプリアスが低減される。
【００４６】
また、本実施の形態の誘電体フィルタにおいて、ボルト１０６とプレート１０７とは、ポリカーボネート製のネジ５０１により結合されているので、ネジ５０１の影響によりスプリアスが生成されこともない。すなわち、もしネジ５０１が金属製であると、金属製のネジ５０１とプレート１０７により半同軸共振器が形成され、金属製のネジ５０１の挿入長に関係したスプリアスが生成されるが、本実施の形態の誘電体フィルタにおいては、そのようなスプリアスは生成されない。
【００４７】
図７は、図１６に記載の単体共振フィルタにおいて、チューニング手段１０１２を上述のチューニング手段１１２に変更した場合の、ＴＥ_０１δ共振モードの共振周波数、およびボルト１０６の挿入長に対するスプリアスの共振周波数の変化の様子を示す。図７から明らかなようにチューニング手段１１２を使用した単体共振フィルタによれば、チューニング手段１１２を誘電体共振素子１１０４に近接させるように深く挿入していった場合においても、ＴＥ_０１δ共振モードの共振周波数にスプリアスの共振周波数が接近することがほとんど無くなっている。本実施の形態の誘電体共振フィルタ１００は、このような単体共振フィルタを４段に重ねたものであるので、誘電体共振フィルタ１００においても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
図５は、本実施の形態の誘電体フィルタ１００の周波数通過特性と、図１５に示す仕切り板１０２が無い場合の誘電体フィルタの周波数通過特性の比較を示す。その他の条件は同一としている。図５において細線は、本実施の形態の誘電体フィルタの周波数通過特性を示し、太線は仕切り板１０２が無い場合の誘電体フィルタの周波数通過特性を示す。図５から明らかなように、仕切り板１０２が無い場合の周波数特性においては、スプリアスが多く発生しているが、仕切り板１０２を使用することによってこれらのスプリアスが大幅に抑制されていることがわかる。すなわち、ケース１０１の側面に接しないように結合窓１１３が形成されることによってスプリアスの抑制に効果があることがわかる。
【００４９】
以上のように本実施の形態の誘電体フィルタによれば、誘電体共振素子同士の結合を決定する結合窓１１３をケース１０１の側面に接しないように仕切り板１０２上に形成することにより所望の共振モード以外の共振モード（スプリアス）を低減させることができる。
【００５０】
また本実施の形態の誘電体フィルタによれば、誘電体共振器の共振周波数を調整するチューニング手段１１２の支柱（ボルト１０６）を誘電体（絶縁体）とすることによりチューニング手段１１２を下げたときに現れるスプリアスを所望の共振モードに近接しないようにすることができる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態の説明では、結合窓１１３は、ケース１０１の底面の一部に接し、ケース１０１の側面に接しないように設けられる、として説明したが、結合窓１１３は底面の全部に接して形成されてもよいし、他の形態で形成されることもあり得る。例えば、ふた１０３に接しケース１０１の側面に接しないように形成されることもあり得、また、他の仕切り板１０２に接するように形成されることもあり得る。また、図４に示すように結合窓１１３が仕切り板１０２上に内包されることもあり得る。すなわち、結合窓１１３がケース１０１の側面に接しないように形成されていればどのような形態の結合窓であっても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、上記の実施の形態においては、誘電体材料から作製されたボルト１０６、ケース１０１の側面に接しないように形成された結合窓１１３を構成要素として備える誘電体フィルタを説明してきたが、これらの構成要素のうちの一方のみを備える誘電体フィルタであってもよい。
【００５３】
すなわち、従来技術の誘電体フィルタ１０００においてチューニング手段１０１２のボルト１００６のみを上記の実施形態の誘電体フィルタ１００のボルト１０６に変更したものであってもよいし、従来技術の誘電体フィルタ１０００において結合窓１０１０を有した仕切り板１００２のみを上記の実施の形態の結合窓１１３を有した仕切り板１０２に変更した誘電体フィルタであってもよい。これらの誘電体フィルタを使用しても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における４段ＴＥ_０１δ共振モードバンドパスフィルタ（４段誘電体フィルタ）２００の分解透過斜視図である。図２において、実施の形態１の５段誘電フィルタ１００と同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態の４段誘電体フィルタ２００は、本発明の誘電体共振素子の一例である誘電体共振素子１０５ａ〜ｄを備える。本実施の形態の４段誘電フィルタにおいては、ケース１０１と、ケース１０１の内部に設置された仕切り板１０２と、ふた１０３とによって４つのキャビティ（空間）が互いに他の２つと隣接するように形成され、それぞれのキャビティのほぼ中央に位置するように、支持台１０４を介して、平坦な上面を有する誘電体共振素子１０５ａ〜ｄがケース１０１の底面にそれぞれ装着されている。
【００５５】
仕切り板１０２には、ケース１０１の側面に接するように切り欠１１１が形成されている。ただし、入出力端子１０８ａに接続される誘電体共振素子１０５ａと入出力端子１０８ｂに接続される誘電体共振素子１０５ｄとの間の仕切り板１０２には切り欠１１１が形成されていない。切り欠１１１は、ケース１０１の側面に接して形成される。
【００５６】
そして、ケース１０１の側面上の切り欠１１１に対応する位置に孔１１４が形成され、孔１１４を介して各誘電体共振素子間の結合強度を微調整する結合調整ネジ１１０（例えばＭ２の径のもの）が挿通されている。孔１１４（例えばＭ４の径のもの）には、図３に示すように結合調整ネジ１１０と適合するネジ山が切られたポリカーボネート製のブッシング２０１が挿入され、結合調整ネジ１１０が支持されている。すなわち金属製のケース１０１と金属製の結合調整ネジ１１０とはブッシング２０１により電気的に絶縁されている。
【００５７】
次に、以上のように構成された４段誘電体フィルタについて、その動作を説明する。
【００５８】
入出力端子１０８ａから信号が入力されると、入出力プローブ１０９ａと誘電体共振素子１０５ａが電磁界結合する。そして、誘電体共振素子１０５ａと、誘電体共振素子１０５ａが配置されるキャビティに隣接するキャビティに配置された誘電体共振素子１０５ｂとが切り欠１１１を介して電磁界結合し、誘電体共振素子１０５ｂと誘電体共振素子１０５ｃ、誘電体共振素子１０５ｃと誘電体共振素子１０５ｄ、誘電体共振素子１０５ｄと入出力プローブ１０９ｂとがそれぞれ電磁界結合し、入出力端子１０８ｂから信号が出力される。
【００５９】
このとき、それぞれの電磁界結合の強さを微調整するために結合調整ネジ１１０が調整され、共振周波数を制御するためにチューニング手段１１２のボルト１０６が回転されてケース１０１への挿入長さ（すなわちプレート１０７と誘電体共振素子１０５ａ〜ｄとの間隔）が調整される。このようにすることにより所望のバンドパスフィルタ特性が実現される。
【００６０】
図９は、結合調整ネジ１１０が誘電体材料で作製されたブッシング２０１により支持されず直接金属製のケース１０１に支持された場合と、ブッシング２０１により結合調整ネジ１１０が支持された場合における周波数通過特性の比較を示す。このデータは、図１４に示す２段誘電体フィルタを使用し、入出力プローブ１０９ａ、１０９ｂは、結合を小さくするため長さを短くし、結合調整ネジ１１０を９ｍｍ挿入した場合における、ブッシング２０１がある場合と無い場合の特性である。各構成要素は、図２に記載の誘電体フィルタと同一のものを使用している。また、結合調整ネジ１１０については、銅製のものを使用し、金属製のケース１３０の内部へ９ｍｍ挿入した状態で測定を行なっている。
【００６１】
図９より、ブッシング２０１を使用した方が不要なスプリアス（例えば図９中、極として図示している部分）の発生が抑制されることがわかる。すなわち、結合調整ネジ１１０は、金属製のケース１０１からは電気的に絶縁されている方がスプリアス抑制には効果がある。
【００６２】
以上のように、本発明の誘電体フィルタによれば、誘電体共振素子どうしの段間結合を調整する金属製の結合調整ネジ１１０を、ポリカーボネート製のブッシング２０１を介して金属ケースと接続することにより、結合調整ネジ１１０をケース１０１の内部に挿入したときに現れるスプリアスを所望の共振モードに近接しないようにすることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態において、ブッシング２０１の材料については、ポリカーボネート製に限られることはなく、他の高周波特性がよい材料が使用されてもよい。
【００６４】
また、以上までの本実施の形態において、誘電体材料から作製されたボルト１０６、結合調整ネジ１１０をケース１０１の側面に支持するための、誘電体材料から作製されたブッシング２０１、を構成要素として備える誘電体フィルタを説明してきたが、従来技術の誘電体フィルタ１０００において結合調整ネジを支持する誘電体材料から作製されたブッシング２０１が使用される構成であってもよい。
【００６５】
また、以上までの説明において、チューニング手段１１２は、プレート１０７がネジ５０１でボルト１０６にネジ止めされるとして説明したが、図１０に示すように、プレート７０１の中心部にネジ突起７０２が接着などにより付加されている構造であってもよい。これにより部品点数を削減することが可能となる。
【００６６】
またボルト１０６に凹部を設けず、プレート１０７にも穴を設けず、このプレート１０７にボルト１０６を接着しても構わない。これにより部品点数をさらに削減することができ、低コスト化を図ることができる。
【００６７】
また、上記までの説明では、ボルト１０６の材質にはポリカーボネートが用いられるとしたが、シンジオタクチック・ポリスチレンなどの非金属で高周波特性がよい（例えば誘電正接が０．００１以下の）他の誘電体材料が使用されても同様の効果が得られる。図８は、ボルト１０６の材質としてポリフェニレンサルファイド樹脂を使用した場合における、ボルト１０６の挿入長に対するＴＥ_０１δ共振モードの共振周波数とスプリアスの共振周波数の変化の様子を示している。図８から明らかなように、図７と同様、通過帯域の高周波領域においても、ＴＥ_０１δ共振モードの共振周波数とスプリアスの共振周波数が接近することがほとんど無くなっていることがわかる。
【００６８】
また、以上までの説明において、チューニング手段１１２は、ボルト１０６とプレート１０７から構成され、ふた１０３に形成された孔１１５に挿通され、ボルト１０６を回転することにより、プレート１０７と各誘電体共振素子との間の距離を調整して、各誘電体共振素子の共振周波数が制御される、としてきたが、ボルト１０６の代わりにネジ山が切られていない軸部材が使用されることも考えられる。その場合は、例えばバーニアギヤ等を用いてこの軸部材のケース１０１への挿入長が調整されればよい。
【００６９】
また、以上までの説明において、本発明の実施の形態の誘電体フィルタ１００、２００は、ケース１０１の内部で各仕切り板１０２により縦列状にキャビティが形成される形状、またはケース１０１の内部で各仕切り板１０２が交差する配置で４つのキャビティに仕切られた形状の例で説明してきたが、この例に限らず、他の形状でキャビティが形成される形態であってもよく、各キャビティ内に配置された各誘電体共振素子が、仕切り板に形成された結合窓（または切り欠）を介して電磁的に結合する形態であれば、どのような形態であってもよい。
【００７０】
また、ケース１０１内で各仕切り１０２により仕切られるキャビティの数は上記の例に限られず任意の数のキャビティに仕切られ得ることは言うまでもない。
【００７１】
また、以上までの説明において、上記誘電体フィルタのケース１０１は、矩形状であるとして図示してきたが、ケース１０１は、誘電体共振素子、チューニング手段、結合調整ネジ等を設置できる形状であれば例えば円筒状などどのような形状であってもよい。
【００７２】
また、従来のチューニング手段１０１２を用いる場合、図１１に示すように、プレート１００７とふた１００３の間に金属製のナット８０１を挿入する場合もある。このように金属製のナット８０１が挿入されることにより、ボルト１００６、およびプレート１００７により形成される半同軸共振器により生成されるスプリアスが阻害される。このときの単体共振フィルタの特性を図１２に示す。細線はナット８０１なしの場合の周波数通過特性を示し、太線はナット８０１ありの場合の周波数通過特性を示す。図１２から明らかなように、ナット８０１を挿入したときの単体共振フィルタの通過特性ではスプリアス周波数が高域側にシフトしていることがわかる。これにより簡易にスプリアスを通過帯域から離すことができる。
【００７３】
なお、ナット８０１は必要に応じて１個ないしそれ以上でも構わない。またナットに代わるリング状などの金属体でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７４】
また、上記までの説明では、本発明の誘電体フィルタは、チューニング手段１１２、および結合調整ネジ１１０を含むとして説明してきたが、チューニング手段１１２または結合調整ネジ１１０が無い構成のものも考えられる。このような誘電体フィルタにおいても上記と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、以上までの説明において、本発明の誘電体フィルタは、上部に開口がある金属製のケース１０１と、開口を閉鎖するための金属製のふた１０３とを備え、ふた１０３にチューニング手段１１２が挿通される、としてきたが、チューニング手段１１２が上部が閉鎖されたケースの上面に挿通される構成であってもよい。その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
また、以上までの説明において、本発明の誘電体フィルタは、隔壁として仕切り板１０２が使用される例で説明してきたが、これに限らず他の形態で各キャビティが構成されていてもよい。例えば、図１６に示す単体共振フィルタが複数並べられて、単体共振フィルタのケース１１０１の側面どうしが隔壁として作用する構成であってもよい。その場合は、上記で説明した結合窓が各側面に形成されていればよい。
【００７７】
また、以上までは、誘電体フィルタ自体の説明を行なってきたが、本発明は、送信装置１２０２および受信装置１２０１を備えた通信機器１２０４であって、以上の説明におけるいずれかの誘電体フィルタが前記送信装置１２０２および受信装置１２０１の少なくともいずれか一方に具備された通信機器１２０４であることも含む。図２０にそのような通信機器１２０４の概略ブロック構成を示す。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、通過帯域の高域側減衰量を十分に取ることができる低スプリアス特性の誘電体フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１の誘電体フィルタの分解透過斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２の誘電体フィルタの分解透過斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタの結合調整ネジの拡大透過斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタの結合窓の拡大透過斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタと従来の誘電体フィルタの通過特性を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタのチューニング手段の分解斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１の誘電体フィルタのＴＥ_０１δ共振モードとスプリアスの共振周波数の変化を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタのＴＥ_０１δ共振モードとスプリアスの共振周波数の変化を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタのＴＥ_０１δ共振モードとスプリアスの共振周波数の変化を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタのチューニング手段の分解斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタのチューニング手段拡大図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態の誘電体フィルタの単体共振器の特性図である。
【図１３】図１３は、従来の誘電体フィルタの分解透過斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の誘電体フィルタの平面透過図である。
【図１５】図１５は、本発明の誘電体フィルタの分解透過斜視図である。
【図１６】図１６は、従来の誘電体フィルタの単体誘電体共振器の分解透過斜視図である。
【図１７】図１７は、従来の誘電体フィルタの単体誘電体共振器のチューニング手段挿入長とＴＥ_０１δ共振モードとスプリアスの共振周波数の変化を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の誘電体フィルタの動作原理を説明するための図である。
【図１９】図１９は、従来の誘電体フィルタの動作原理を説明するための図である。
【図２０】図２０は、本発明の通信機器の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１、１００１、１１０１　ケース
１０２、１００２　仕切り板
１０３、１００３、１１０２　ふた
１０４、１００４、１１０３　支持台
１０５、１００５、１１０４　誘電体共振素子
１０６、１００６　ボルト
１０７、７０１　プレート
１０８ａ、１０８ｂ、１００７ａ、１００７ｂ、１１０６ａ、１１０６ｂ　入出力端子
１０９ａ、１０９ｂ、１００８ａ、１００８ｂ、１１０７ａ、１１０７ｂ　入出力プローブ
１１０、１００９　結合調整ネジ
１１１　切り欠
１１２、１０１２　チューニング手段
１１３、１０１０　結合窓
２０１　ブッシング
５０１　ネジ
８０１　ナット

Claims

上部に開口を有する金属製のケースと、
前記開口を閉鎖するための金属製のフタと、
前記ケースの内部の底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、
前記フタにおける前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製された挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質上平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、を備える誘電体フィルタであって、
前記挿通手段の位置が調整されることにより前記誘電体共振素子と前記プレートとの間隔が変化され、それによりその共振周波数が制御される誘電体フィルタ。
前記挿通手段と前記プレートは誘電体材料から作製されたネジを使用して固定される、請求項１に記載の誘電体フィルタ。
前記ネジは、前記プレート上に設置されたネジ突起である、請求項２に記載の誘電体フィルタ。
前記プレートは前記挿通手段に接着されることにより固定される、請求項１に記載の誘電体フィルタ。
金属製のケースと、
前記ケースの内部を複数の空間に仕切るための少なくとも一つの金属製の隔壁と、
前記仕切られた複数の空間のそれぞれの底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、を備える誘電体フィルタであって、
隣接する空間を仕切る前記隔壁のうちの少なくとも一つには前記ケースの側面に面する部分以外の部分に切り欠が設けられて前記隣接する空間を結合するための結合窓が形成される、誘電体フィルタ。
前記誘電体共振素子の上方に配置された金属製のプレートをさらに備え、
前記切り欠は、前記隔壁のうち前記支持台が設置されている側に設けられている、請求項５に記載の誘電体フィルタ。
前記隣接する誘電体共振素子どうし間の結合強度を調整するための金属製の結合調整部材が前記結合窓に前記側面から挿通され、前記結合調整部材が前記側面と絶縁されている、請求項５に記載の誘電体フィルタ。
前記結合窓は矩形形状である、請求項５に記載の誘電体フィルタ。
上部に開口を有する金属製のケースと、
前記開口を閉鎖するための金属製のフタと、
前記ケースの内部を複数の空間に仕切るための少なくとも一つの金属製の隔壁と、
前記仕切られた複数の空間のそれぞれの底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、を備える誘電体フィルタであって、
隣接する空間を仕切る前記隔壁のうちの少なくとも一つには、前記ケースの側面と前記隔壁の少なくとも一部とが間隔を空けることにより形成された、切り欠が形成され、
前記ケースの側面において前記切り欠に対応する位置に、前記隣接する誘電体共振素子どうし間の結合強度を調整するための金属製の結合調整部材が挿通され、前記結合調整部材が前記側面と絶縁されている、誘電体フィルタ。
前記金属性ケースの上部であって前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製された挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質的に平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、をさらに備え、
前記挿通手段を調整することにより前記誘電体共振素子と前記プレートとの間隔を変化させることによりその共振周波数が制御される、請求項５に記載の誘電体フィルタ。
金属製のケースと、
前記ケースの内部の底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、
前記金属製ケースの上部であって前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質上平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、
前記挿通手段が挿通されている前記金属性ケースの面と前記プレートとの間に、前記挿通手段に通された金属製のリング状物とを備える、誘電体フィルタ。
前記誘電体材料は、その比誘電率が１０以下である、請求項１に記載の誘電体フィルタ。
送信装置および受信装置を備えた通信機器であって、
請求項１、５、９、および１１のいずれかに記載の誘電体フィルタが前記送信装置および受信装置の少なくともいずれか一方に具備された通信機器。
上部に開口を有する金属製のケースと、
前記開口を閉鎖するための金属製のフタと、
前記ケースの内部の底面に支持台を介して設置された誘電体共振素子と、
前記フタにおける前記誘電体共振素子に対応する位置に挿通される、誘電体材料から作製された挿通手段と、
前記誘電体共振素子の上面に実質上平行状態で前記挿通手段の端部に設置された金属製のプレートと、を備える誘電体フィルタを使用した共振周波数の制御方法であって、
前記挿通手段の位置を調整することにより前記誘電体共振素子と前記プレートとの間隔を変化させることにより共振周波数を制御する方法。