JP2004120790A - 共振器及び高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】　小型化されつつ、低損失で特性の安定したＴＭモード共振器を提供する。
【解決手段】　共振器３は、円柱状の誘電体１と、誘電体１の表面の上を密着して覆う導体膜２とを備えている。導体膜２は円筒部Ｒclと２つの平面部Ｒflとによって構成されている。導体膜２は、誘電体１の表面にメタライズ処理などを施すことにより、形成されている。導体膜２が誘電体１と密着した状態で誘電体１の表面を覆っているので、円筒部Ｒclから２つの平面部Ｒflに亘って高周波誘導電流が流れても、コーナー部での接続状態の不安定性に起因するＱ値の劣化などを抑制することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

　本発明は、移動体通信システムの高周波回路装置などに用いられ、高周波フィルタなどを構成する共振器に関する。

　従来より、高周波通信システムにおいては、高周波フィルタをはじめとする共振器を基本に構成される高周波回路用素子が不可欠の要素である。そして、低損失な高周波フィルタを構成するための共振器としては、誘電体を遮蔽導体の中に固定した誘電体共振器が多く用いられている。

　図１９（ａ），（ｂ）は、従来より低損失の誘電体フィルタに良く用いられているＴＥ₀₁δ モードを基本モードとする誘電体共振器の斜視図及び断面図である。この誘電体共振器５０３は、円柱状の誘電体５０１と、誘電体５０１の周囲を間隙を隔てて囲む円柱状の筐体５０２とを備えている。誘電体５０１は筐体５０２の底壁に台座を介して接続されており、筐体５０２の天井部は、誘電体５０１の上面とはある間隙をもって設けられ、筐体５０２の側壁（円筒面部）は、誘電体５０１の円筒面部とは間隙をもって設けられている。

　なお、図１９（ａ），（ｂ）に示す共振器の筐体５０２は、実際には図２０に示すように、筐体本体と蓋とによって構成されているが、図１９（ａ），（ｂ）においては、筐体５０２の構造が簡略化して示されている。

　このＴＥモードを用いた共振器（以下、「ＴＥモード共振器」という）は、他のモードを用いたものに比べて、損失が小さく、良好なＱ値を示すという点で優れているが、大きな体積を要するという欠点もある。したがって、共振器の小型化を望む場合には、ある程度Ｑ値に関する特性を犠牲にして、ＴＥモード以外のモードを基本モードとする共振器を用いることがある。

　図２０は、小型化を図るには有力といわれているＴＭモードを用いた共振器（以下、「ＴＭモード共振器」という）を利用した高周波フィルタの断面図である。図２０に示す共振器は、ＴＭモードの中でもＴＭ₀₁₀ モードと呼ばれている。

　同図に示すように、この高周波フィルタ５３０は、円柱状の誘電体５４０と、誘電体５４０を収納する筐体本体５３２及び蓋５３３からなる筐体５３１とを備えている。筐体本体５３２と蓋５３３とは、蓋５３３の下面と筐体本体５３２の側壁部の上面とが接触するようにボルト５３５によって締め付けられて、互いに接続されている。そして、蓋５３３の下面と筐体本体５３２の底壁の上面とは、誘電体５４０の上面及び下面にそれぞれ接触している。つまり、蓋５３３と筐体本体５３２とによって誘電体５４０を挟持している。一方、筐体本体５３２の側面部（円筒面部）は間隙を挟んで誘電体５４０の円筒部を同心状に囲んでいる。また、筐体本体５３２の底壁には、誘電体５４０と入力結合する入力結合プローブ５３６と、誘電体５４０と出力結合する出力結合プローブ５３７とが設けられている。

　しかしながら、図２０に示すＴＭ₀₁₀ モード共振器を実際に試作してみると、期待されたフィルタ特性が得られないことがわかった。その原因について、本発明者達は、以下のように考えている。

　図１９に示すＴＥモード共振器（ＴＥ₀₁δ モード）では、電磁界エネルギーの大部分は誘電体中に閉じ込められており、筐体５０２の側面部に流れる高周波電流は少ないのに対し、図２０に示すＴＭモード共振器では、筐体本体５３２の側面部を軸方向に平行な方向に高周波誘導電流が流れる。そのために、ＴＭモード共振器では、導体損失の影響が比較的大きく、特に、筐体本体５３２の側壁と蓋５３３との間の接続部Ｒcnctがあるコーナー部を横切って大きな電流が流れるために、実際に共振器５３０を組み上げる際に、この接続部Ｒcnctでの接触不良があると、それがＱ値の大きな劣化や動作の不安定性を生じさせる要因となると考えられる。また、製造時の各部の寸法誤差などによって誘電体５４０の上下面と筐体本体５３２又は蓋５３３との間に空隙が生じると、共振周波数が急激に増加して動作不安定性を引き起こすおそれがあることも確認された。特に、複数の共振器を組み立ててフィルタを構成する場合などには、複数の共振器の共振周波数を正確に固定することが必要であるために、この動作の不安定性を回避しつつ、所望のフィルタ特性を得るためには、相当煩雑な作業が必要になると考えられる。

　また、ＴＥモード共振器又はＴＭモード共振器のいずれを用いて高周波フィルタを構成する場合であっても、以下の１〜３の３つの機能、つまり、
　１．所望の比帯域を有する強い入出力結合がとれること
　２．共振器のＱ値劣化が軽微で、かつ簡便に大きな周波数調整範囲を得ることができる共振周波数調整機構を有すること
　３．複数個の共振器を配置して多段の高周波フィルタを構成する場合には、簡便かつ結合度調整範囲の広い段間結合度調整機構を有すること
が重要であり、かかる機能を備えた高周波フィルタの実現が望まれている。

　本発明の第１の目的は、小型で単純な構造で、かつ、安定な動作を実現するための誘電体共振器及び高周波フィルタを提供することにある。

　本発明の第２の目的は、上記１〜３の機能を発揮しうる高周波フィルタを提供することにある。

　本発明の共振器によれば、コーナー部を横切る電流が生じるような共振モードを有する柱状の共振器を用いた場合にも、小型で良好なＱ値を有する，動作の安定性の高い共振器を得ることができる。

　本発明の高周波フィルタによれば、所望の比帯域を有する強い入出力結合を実現すること、共振器のＱ値の劣化を抑制しつつ周波数調整範囲の広い共振周波数調整機構を有すること、複数個の共振器を配置して簡便かつ結合度調整範囲の広い段間結合度調整機構を有することなどを実現することができる。

　本発明の第１の共振器は、柱状の誘電体と、上記誘電体を取り囲む遮蔽導体とを備え、上記柱状の誘電体のコーナー部を横切る電流を生じさせる共振モードを有する共振器であって、上記遮蔽導体は、上記誘電体の表面に直接接触して形成されている。

　これにより、柱体の軸方向に平行な側面と軸方向に直交する端面とに亘って高周波誘導電流が流れるＴＭモードを利用した共振器においても、コーナー部が連続した遮蔽導体によって構成されているので、良好な導通性が確保され、振動などに対する安定性を確保することができる。そして、Ｑ値の劣化や動作の不安定性を抑制し、ＴＭモード共振器が有する小型化，良好なＱ値という特性を発揮することができる。

　上記誘電体は、中心部分と、上記中心部分の少なくとも一部を覆う外皮部分とにより構成されており、上記中心部分の誘電率が上記外皮部分の誘電率よりも高いことにより、特に円筒面部における導体損失が低減され、無負荷Ｑ値の改善を図ることができる。

　上記柱状の誘電体は、円柱形状または四角柱形状を有することにより、製造の容易化を図ることができる。

　上記遮蔽導体は、上記誘電体の表面上に形成されたメタライズ層であることにより、誘電体に対する強い密着性が得られるので、著効を発揮することができる。

　本発明の第２の共振器は、誘電体と、上記誘電体を収納するための筐体とを備え、上記筐体の一部が導体箔によって構成され、かつ、上記導体箔が誘電体を電磁的にシールドする機能の一部を分担しているている。

　これにより、導体箔を筐体の合わせ目など電磁的にシールドする機能が不安定な箇所に配置して電磁的なシールド機能を確保することが可能になり、動作特性の安定した共振器を得ることができる。

　上記筐体は、第１部分と第２部分とに分割されており、上記導体箔は、上記第１部分と上記第２部分との間に介在していて、上記誘電体は、上記第１部分と上記導体箔により部分的に電磁シールドされていることにより、第１部分と第２部分との接続部に導体箔が介在しているので、第１部分と第２部分との間に振動が生じても、導体箔により振動が吸収され、第１部分と第２部分との間の接続状態の悪化が抑制される。したがって、Ｑ値の劣化の抑制と、動作の安定性の向上とを図ることができる。

　上記筐体は、第１部分と第２部分とに分割されており、上記導体箔は、上記誘電体と上記筐体の上記第２部分との間に介在しており、上記誘電体は、上記筐体の上記第２部分と上記第１部分とによって挟持されていることにより、誘電体と導体箔との接触状態が良好に保持されるので、共振周波数の急激な増大などの不具合の発生を抑制することができる。

　上記導体箔と上記第２部分との間に介在する弾性体層をさらに備えることにより、振動の吸収作用がより顕著に得られる。

　共振モードとしてＴＭモードを含むことにより、第１部分と導体箔との間の導通状態を良好に確保することができ、
　本発明の第３の共振器は、一部に孔を有する誘電体と、上記誘電体を囲む筐体と、上記誘電体の孔に挿入され、かつ、挿入深さが可変に構成された導体棒とを備え、上記導体棒の上記孔への挿入深さにより、共振周波数が調整されるように構成されている。

　これにより、無負荷Ｑ値の実用レベルでの劣化を招くことなく、広い範囲で共振周波数を簡単に調整することができる。

　本発明の第１の高周波フィルタは、誘電体と、上記誘電体を電磁的にシールドする導体部材と、上記導体部材によって囲まれる空間を貫通するように、上記導体部材の一部から上記導体部材の他の一部まで延びて、上記誘電体と、外部入力信号又は外部出力信号とを結合させるための導体プローブとを備えている。

　これにより、高周波フィルタが小型化された場合にも、誘電体と外部信号との強い入出力結合が得られるので、良好なＱ値を有する小型のフィルタの提供を図ることができる。

　本発明の第２の高周波フィルタは、コーナー部を横切る電流を生じさせる共振モードを有する柱状の共振器を有する高周波フィルタであって、上記共振器は、誘電体と、上記誘電体を取り囲み、上記誘電体の表面に直接接触して形成された遮蔽導体とを備えている。

　これにより、柱体の軸方向に平行な側面と軸方向に直交する端面とに亘って高周波誘導電流が流れるＴＭモードを利用した共振器においても、コーナー部が連続した遮蔽導体によって構成されているので、良好な導通性が確保され、振動などに対する安定性を確保することができる。そして、Ｑ値の劣化や動作の不安定性を抑制し、ＴＭモード共振器が有する小型化，良好なＱ値という特性を利用した高周波フィルタが得られる。

　本発明の第３の高周波フィルタは、共振器を有する高周波フィルタであって、　上記共振器は、誘電体と、上記誘電体を収納するための筐体とを備え、上記筐体の一部が導体箔によって構成され、かつ、上記導体箔が誘電体を部分的に電磁シールドしている。

　これにより、導体箔を筐体の合わせ目など電磁的にシールドする機能が不安定な箇所に配置して電磁的なシールド機能を確保することが可能になり、動作特性の安定した共振器を有する高周波フィルタを得ることができる。

　本発明の第４の高周波フィルタは、共振器を有する高周波フィルタであって、上記共振器は、一部に孔を有する誘電体と、上記誘電体を囲む筐体と、上記筐体の壁部を通って上記誘電体の孔に挿入され、かつ、挿入深さが可変に構成された導体棒とを備え、上記導体棒の上記孔への挿入深さにより、共振周波数が調整されるように構成されている。

　これにより、無負荷Ｑ値の実用レベルでの劣化を招くことなく、広い範囲で共振周波数が調整可能な共振器を有する高周波フィルタが得られる。

　本発明の第５の高周波フィルタは、誘電体を有し外部機器から高周波信号を受ける入力段の共振器と、誘電体を有し外部機器に高周波信号を出力する出力段の共振器とを少なくとも含む複数の共振器を有する高周波フィルタであって、上記複数の共振器の周囲を囲み、各共振器を電磁シールドする筐体と、上記複数の共振器のうち互いに電磁界が結合する共振器同士の間に設けられた隔壁と、上記隔壁に形成された段間結合窓と、上記段間結合窓の面積を調節するための導体棒からなる段間結合度部材とを備えている。

　これにより、複数の共振器を配置して多段の高周波フィルタを構成しつつ、複数の共振器間における簡便かつ結合度の調整範囲の広い段間結合度調整機構を実現することができる。

　　（第１の実施形態）
　図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ順に、本発明の第１の実施形態における共振器の斜視図及び断面図である。同図に示すように、本実施形態の共振器３は、誘電体セラミックスなどからなる円柱状の誘電体１と、誘電体１のほぼ全表面を密着して覆う導体膜２とを備えている。この共振器３は、すでに説明した共振モードのうちＴＭ₀₁₀ モードを利用するものである。上記導体膜２は、円柱状の誘電体１の円筒面を覆う円筒部Ｒclと、誘電体１の上下面を覆う２つの平面部Ｒflとによって構成されている。この導体膜２は、誘電体１の表面に微小粒状の金属銀を付着させた後、これを溶融させて、金属銀と誘電体１とを誘電体材料と銀との反応生成物によって接合させる処理（いわゆるメタライズ処理）などを施すことにより、形成されたものである。このように、導体膜２が誘電体１と密着した状態で誘電体１の表面を覆っていることが本実施形態の特徴である。

　ただし、後述する他の実施形態において説明するように、誘電体１を筐体に取り付けるための穴などを誘電体１の一部に設けることがある。また、導体膜に段間結合用窓を形成することもある。それらの場合には、孔や窓の部分には導体膜は設けられていないので、導体膜２が誘電体１の全表面を覆っていないことになるが、そのような場合にも、本発明を適用することができる。

　また、本発明の誘電体の形状は、必ずしも円柱である必要はなく、四角柱，六角柱などの多角柱や、楕円柱，長円柱などの柱体であってもよい。例えば四角柱形状の誘電体を用いた場合、円柱状の誘電体を有する共振器と同じ体積でほぼ同一の特性の共振器を実現できる。

　図２〜図４は、本実施形態の構造を有する共振器のＴＭ₀₁₀ モードの共振周波数と構造との相関関係を各パラメータについて示す図である。いずれの場合にも、誘電体１の比誘電率は４２としている。図２は、共振器３の直径Ｄ（図１参照）と共振周波数ｆとの相関関係をシミュレーションした結果を示す図である。図３は、共振器３の直径Ｄを一定値（１７ｍｍ）としたときの軸方向の長さＬ（図１参照）と共振周波数ｆとの相関関係をシミュレーションした結果を示す図である。図４は、共振器３の直径Ｄを１７ｍｍ（ｆ＝２ＧＨｚ）としたときのその長さＬに対する無負荷Ｑ値を計算した結果を示す図である。

　図２に示されているように、共振周波数ｆは共振器３の直径Ｄに依存して変化しており、直径Ｄが小さくなるほど共振周波数ｆが高くなる。図３に示されているように、共振周波数ｆは、この条件下（Ｄ＝１７ｍｍ）では共振器３の軸方向の長さＬには依存せず、長さＬが変化しても共振周波数ｆは一定（２０００ＭＨｚ）である。図４に示されているように、共振器３の無負荷Ｑ値は、共振器の軸方向の長さＬに依存して変化しており、長さＬが小さくなるほど小さくなる。

　すなわち、より周波数が高く、より無負荷Ｑ値の大きい共振器を得るためには、共振器３の直径Ｄを小さい値に、かつ、長さＬを比較的大きい値に設計することが好ましい。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、電界も磁界も電磁波の進行方向の成分を持っている混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　特に、ＴＭモードの中でも、ＴＭ₀₁₀ モードは最低次共振モードであり、小型の共振器を形成できるため、実用上の利点が大きい。

　　−実施例−
　図１に示す構造を有する誘電体１を、誘電率４２、誘電正接０．００００５の誘電体セラミックス材料を用いて作成した。その誘電体１の表面全体に銀ペーストを塗布した後、それを銀の溶融温度以上に加熱することにより、誘電体１の表面をメタライズして、導体膜２を形成した。そして、作成された共振器３の共振特性を実験により評価した。誘電体１の寸法は、Ｌ＝１８ｍｍ，Ｄ＝１７ｍｍで、体積が約４．１ｃｍ³ である。

　評価に際しては、導体膜２の各平面部Ｒflの一部および誘電体１のうち上記導体膜の一部に隣接する領域に穴（底付き穴）を設けて、各穴に、同軸線路を形成する中心導体をわずかに挿入し、その同軸線路からの信号によって共振器にＴＭ₀₁₀ モードの共振を励起させた。そして、上下の同軸線路をネットワークアナライザに接続し、その透過特性から、共振周波数ｆと無負荷Ｑ値を測定した。

　上記測定の結果、共振周波数は２．１ＧＨｚで、無負荷Ｑ値は約１３００であった。また、共振器の振動などに対する共振周波数の変動は観測されなかった。

　一方、本実施例の共振器の誘電体を構成する誘電体材料を用いて、本実施例と同等の共振周波数ｆを有するＴＥ₀₁δ モードの共振器を構成しようとすると、その共振器の体積が約７２ｃｍ³ 程度に達することがわかっている。それに対し、本実施例の共振器の体積は、約４．０８（π／４）×１．７×１．８≒４．０８（ｃｍ³ ）である。したがって、本実施例のＴＭ₀₁₀ モード共振器は、誘電体材料が同じで共振周波数ｆが同じであるＴＥ₀₁δ モード共振器に対し、体積比で約１／１７程度までの小型化が可能である。

　また、本実施形態のＴＭ₀₁₀ モード共振器は、図２０に示す従来のＴＭ₀₁₀ モード共振器に比べて、以下の利点を有している。

　すでに述べたように、従来のＴＭ₀₁₀ モード共振器は、図２０に示すごとく、誘電体５４０の周囲を囲む筐体５３１を遮蔽導体として備えている。そして、筐体本体５３２と蓋５３３との接続部Ｒcnct（コーナー部）を横切って大きな高周波誘導電流が流れるので、接続部Ｒcnctでの導通状態がフィルタ特性に大きな影響を与える。ところが、図２０に示す接続部Ｒcnctのごとくボルトの締め付け力を利用したり、あるいは筐体本体５３２と蓋５３３とを互いに溶接するなどによって形成されているために、この接続部Ｒcnctにおける高周波誘導電流の良好な導通性の確保が困難である。また、筐体５３１の形成後に振動などによって、接続部Ｒcnctにおける導通状態に変化が起きることもある。その結果、従来のＴＭ₀₁₀ 共振器においては、フィルタ特性が変動するおそれがあった。

　それに対し、本実施形態においては、誘電体１の素体の表面に、メタライズなどによって形成された導体膜２を誘電体１に密着させて形成し、この導体膜２を共振器３の遮蔽導体として利用している。この導体膜２は、互いに連続した平面部Ｒflと円筒面部Ｒclとによって構成されているので、導体膜２の円筒面部Ｒclと平面部Ｒflとの境界であるコーナー部Ｒｃにおける導通不良が起こることはなく、振動などに対しても安定した動作を示している。したがって、Ｑ値の劣化や動作の不安定性を抑制し、ＴＭ₀₁₀ モード共振器が有する小型化，大きなＱ値という特性を発揮することができる。また、製造工程の簡素化も可能である。

　このように、本実施形態のＴＭ₀₁₀ モード共振器の構成により、従来例に対して、製造工程の簡素化、機械的強度の向上、振動などに対する動作の安定性の確保、共振器の小型化などを実現することができる。

　なお、誘電体の表面を覆う導体膜の形成方法は、本実施形態で説明したメタライズ加工に限られるものではなく、例えば溶融金属の誘電体表面への吹きつけ加工や、金属板の誘電体へのプレス加工など、他の加工法によって誘電体の表面に導体膜を密着させる方法を用いることができる。

　　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態における共振器の断面図である。本実施形態の共振器１３は、誘電体セラミックス材料などからなる円柱状の高誘電率部１１ａと、高誘電率部１１ａのほぼ全周囲を囲む円筒状の低誘電率部１１ｂとからなる誘電体１１を備えている。さらに、誘電体１１のほぼ全表面の上を密着して覆う導体膜１２を備えている。この共振器１３は、すでに説明した共振モードのうちＴＭ₀₁₀ モードを利用するものである。上記導体膜１２は、円柱状の誘電体１１の低誘電率部１１ｂの円筒面を覆う円筒部Ｒclと、低誘電率部１１ｂの上下面を覆う２つの平面部Ｒflとによって構成されている。

　本実施形態においては、まず、高誘電率部１１ａとこれを囲む低誘電率部１１ｂとからなる誘電体１１を形成する。そして、低誘電率部１１ｂの表面に微小粒状の金属銀を付着させた後溶融させる処理（いわゆるメタライズ処理）などを施すことにより、導体膜１２を形成する。このように、導体膜１２が誘電体１１の低誘電率部１１ｂと密着した状態で誘電体１１の表面を覆っていることが本実施形態の特徴である。

　ただし、後述する他の実施形態において説明するように、誘電体１を筐体に取り付けるための穴などを誘電体１の一部に設けることがある。また、導体膜に段間結合用窓を形成することもある。それらの場合には、孔や窓の部分には導体膜は設けられていないので、導体膜２が誘電体１の全表面を覆っていないことになるが、そのような場合にも、本発明を適用することができる。

　また、本発明の誘電体１１（高誘電率部１１ａと低誘電率部１１ｂとを合わせたもの）の形状は、必ずしも円柱である必要はなく、四角柱，六角柱などの多角柱や、楕円柱，長円柱などの柱体であってもよい。例えば四角柱形状の誘電体を用いた場合、円柱状の誘電体を有する共振器と同じ体積でほぼ同一の特性の共振器を実現できる。

　本実施形態の共振器１３によると、導体膜１２の平面部Ｒflと円筒面部Ｒclとが互いに連続した１つの膜になっており、かつ、導体膜１２が誘電体１１（低誘電率部１１ｂ）のほぼ全表面を覆っているので、上記第１の実施形態とほぼ同じ効果を発揮することができる。

　加えて、本実施形態の構成により、図１の構成を有する共振器に比べて、特に円筒面部Ｒclにおける導体損失が低減され、無負荷Ｑ値の改善がなされることがわかっている。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　　−変形例−
　図６は、第２の実施形態の変形例における共振器の断面図である。本変形例のＴＭ₀₁₀ モードを利用した共振器２３は、誘電体セラミックス材料などからなる円柱状の高誘電率部２１ａと、高誘電率部２１ａの円筒面のみを囲む円筒状の低誘電率部２１ｂとからなる誘電体２１を備えている。つまり、高誘電率部２１ａの上下面は低誘電率部２１ｂによって覆われていない。また、誘電体２１のほぼ全表面の上を密着して覆う導体膜２２を備えている。上記導体膜２２は、円柱状の誘電体２１の低誘電率部２１ｂの円筒面を覆う円筒部Ｒclと、高誘電率部２１ａの上下面と低誘電率部２１ｂの上下面とを覆う２つの平面部Ｒflとによって構成されている。

　本変形例においては、まず、高誘電率部２１ａとその円筒面を囲む低誘電率部２１ｂとからなる誘電体２１を形成する。そして、高誘電率部２１ａ及び低誘電率部２１ｂの露出している表面に微小粒状の金属銀を付着させた後、これを溶融させて、金属銀と誘電体２１とを誘電体材料と銀との反応生成物によって接合させる処理（いわゆるメタライズ処理）などを施すことにより、導体膜２２を形成する。このように、導体膜２２が誘電体２１の高誘電率部２１ａ及び低誘電率部２１ｂと密着した状態で誘電体２１のほぼ全表面を覆っていることが本変形例の特徴である。

　ただし、後述する他の実施形態において説明するように、誘電体２１を筐体に取り付けるための穴などを誘電体２１の上下面部の双方あるいはいずれか一方に設けることがある。その場合には導体膜２２が誘電体２１の全表面を覆っていないことになるが、そのような場合にも、本発明を適用することができる。

　また、誘電体２１（高誘電率部２１ａと低誘電率部２１ｂとを合わせたもの）の形状は、必ずしも円柱である必要はなく、四角柱，六角柱などの多角柱や、楕円柱，長円柱などの柱体であってもよい。例えば四角柱形状の誘電体を用いた場合、円柱状の誘電体を有する共振器と同じ体積でほぼ同一の特性の共振器を実現できる。

　本変形例によると、上下の平面部Ｒflにおける導体損失は、図５に示す構造を有する共振器に比べてわずかに増加するが、共振器サイズはより小型にすることができるという利点がある。

　上記第１，第２の実施形態においては、共振器単体の構造について説明したが、この共振器を用いて高周波フィルタを構成する場合には、後述する第９の実施形態におけるような工夫が必要である。

　　（第３の実施形態）
　図７は、第３の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。同図に示すように、この高周波フィルタ３０Ａは、円柱状の誘電体４０と、誘電体４０を収納する筐体本体３２及び蓋３３とを主要要素として備えた筐体３１とを備えている。蓋３３の下面の上には、クッション層３４と導体箔３５とが形成されており、筐体本体３２と蓋３３とは、蓋３３の下面と筐体本体３２の側壁部の上面との間にクッション層３４及び導体箔３５を挟んで取り付けボルト３６によって締め付けられて、互いに機械的に接続されている。そして、蓋３３の下面と誘電体４０の上面との間にも、クッション層３４及び導体箔３５が介在しており、誘電体４０の上面は導体箔３５に接触している。また、誘電体４０の下面は筐体本体３２の底壁の上面に接触している。つまり、蓋３３と筐体本体３２とにより、クッション層３４と導体箔３５と介在させて誘電体４０を挟持している。

　一方、筐体本体３２の側面部（円筒面部）は間隙を挟んで共振器４０の円筒部を同心状に囲んでいる。本実施形態においては、筐体本体３２及び導体箔３５により、誘電体４０を電磁シールドしていることになる。そして、誘電体４０，筐体本体３２，蓋３３，クッション層３４及び導体箔３４により、共振器が構成されている。

　また、筐体本体３２の底壁には、誘電体４０と入力結合する入力結合プローブ３７と、誘電体４０と出力結合する出力結合プローブ３８と、入力結合プローブ３７に外部機器からの入力信号を伝えるための入力用同軸コネクタ４１と、出力結合プローブ３８から外部機器に出力信号を伝えるための出力用同軸コネクタ４２とが設けられている。つまり、筐体本体３２に開けた小さな孔に同軸コネクタ４１，４２を設け、その先に入力結合プローブ３７及び出力結合プローブ３８をはんだづけしている。つまり、共振器と入力結合プローブ３７及び出力結合プローブ３８とにより、共振器を利用した高周波フィルタが構成されている。

　本実施形態によると、取り付けボルト３６を締め上げることにより、筐体本体３２の側壁部と蓋３３との接続部Ｒcnt1において、クッション層３４が変形し、筐体本体３２の側壁部と導体箔３５とが隙間なく密着する。同時に、蓋３３と誘電体４０との接続部Ｒcnt2においても、クッション層３４が変形するので、誘電体４０と導体箔３５とが隙間なく密着する。したがって、筐体本体３２及び導体箔３５により、誘電体４０に対する電磁シールドが確実に確保される。

　また、ＴＭモードを利用した共振器を用いると、柱体である誘電体の軸方向に交差する方向に磁場が生じるように、筐体本体３２及び導体箔３５に高周波誘導電流が流れる。その結果、筐体本体３２と導体箔３５との接続部Ｒcnt1を横切って高周波誘導電流が流れるが、本実施形態のごとく、筐体本体３２と導体箔３５との導通状態が良好に確保されることにより、フィルタ特性の向上を図ることができる。

　本実施形態の高周波フィルタの製造の際には、予めクッション層３４と導体箔３５とを貼り付けておく。そして、筐体本体３２の中に誘電体４０を位置決めして配置し、クッション層３４及び導体箔３５を筐体本体３２及び誘電体４０の上に配置して、その上に蓋３３を取り付けボルト３６によって固定する。取り付けボルト３６は、少なくとも４個配置されていることが好ましく、取り付けボルト３６による筐体３１の組立の際には、互いに対向するボルト同士の１対ずつを順番に固定していくことが好ましい。

　なお、導体箔が弾性のある材料によって構成されている場合には、上記クッション層は必ずしもなくてもよい。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　　−実施例−
　本実施例では、誘電体４０として、直径９ｍｍ，軸方向の長さ１０ｍｍの寸法を有し、誘電率が４２で、誘電正接（tan δ）が０．００００５の誘電体セラミクスを用いている。また、筐体本体３２として、内径２５ｍｍ，内部高さ１０ｍｍの無酸素銅からなる底付き円筒体を用いている。さらに、導体箔３５として、厚さ０．０５ｍｍの銅箔を用い、クッション層３４には、厚さ０．２ｍｍの柔軟性のあるポリテトラフロロエチレン系樹脂シート（製品名：NITOFLON　adhesive tapes NO.903 日東電工製）を用いている。取り付けボルト３６は、円筒形状の筐体本体３２に、平面的にみて６０°の等間隔で６本配置している。取り付けボルト３６の締め付けトルクは１００Ｎ・ｍ〜２００Ｎ・ｍ程度でよい。ただし、トルクレンチなどの工具を使用せずに、取り付けボルト３６が破壊する寸前まで取り付けボルト３６を締め付けるようにしてもよい。入力プローブ３７及び出力結合プローブ３８の筐体本体３２の底壁からの突出量Ｐ１は、例えば３ｍｍ程度である。

　また、導体箔３５を構成する銅箔の厚さは、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍ程度であることが好ましい。クッション層３４の厚さは、材質によっても異なるが、本実施例の材質であれば、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であることが好ましい。

　次に、本実施形態の高周波フィルタの効果を検証するため、その共振特性を実験的に評価した。この評価においては、同軸コネクタ４１から入力結合プローブ３７に入力した高周波信号によってＴＭ₀₁₀ モードの共振を励起させ、その通過特性を出力結合プローブ３８から取り出して、ネットワークアナライザを用いて測定し、共振周波数と無負荷Ｑ値を測定した。

　図２１は、第３の実施形態の実施例に係るＴＭ₀₁₀ モード共振器の共振特性の測定結果を示す図である。同図に示すように、本実施形態の高周波フィルタにおいては、共振周波数は２．００ＧＨｚとほぼ設計値どおりの値を示し、約３２００程度の無負荷Ｑ値が再現性よく安定的に得られた。また、機械的振動に対する共振周波数の変動は観測されなかった。

　比較のため、図２０に示す従来の高周波フィルタに対しても上述の評価と同様の評価を行った。従来の高周波フィルタとしては、導体箔３５およびクッション層３４が設けられていないだけで、その他の部材の材質及び寸法は、本実施例の高周波フィルタと同じにしている。その結果、従来の高周波フィルタの共振周波数は、取り付けボルトの締め付けトルクの大きさなど、取り付けボルトの締め付け方法によって大きく変動し、２．２ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚ程度と、設計値よりも高く、かつ、大きなばらつきを示した。また、無負荷Ｑ値も８００〜３０００程度と大きく変動した。また、共振周波数は、外部からの機械的振動に敏感に反応し変化した。

　ここで、本実施形態の高周波フィルタのＱ値の特性が従来の高周波フィルタのＱ値よりも安定し、かつ、その値も大きくなった理由は、クッション層３４の存在により、高周波フィルタの各部における寸法誤差などがあっても、筐体本体３２と蓋３３との接続部Ｒcnt1における筐体本体３２の側壁部と導体箔３５との密着性が向上し、かつ、両者の接触状態が安定化された結果、高周波誘導電流の導通性が向上したためと考えられる。

　このように、本実施形態のＴＭ₀₁₀ モード共振器の構成により、従来例に比べて飛躍的に振動などに対する動作の安定化が実現できた。

　　（第４の実施形態）
　図８は、第４の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。同図に示すように、この高周波フィルタ３０Ｂは、図７に示す第３の実施形態の高周波フィルタ３０Ａと基本的には同じ構造を有している。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｂの特徴は、第３の実施形態における入力結合プローブ３７及び出力結合プローブ３８に代えて、それぞれ筐体本体３２が囲む空間を貫通するように縦方向に延びて導体箔３５に接触する入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８が設けられている点である。つまり、入出力結合機構が第３の実施形態とは異なっている。また、本実施形態の筐体３１の形状は、第３の実施形態のように円柱である必要はなく、四角柱であってもよい。その場合、取り付けボルト３６は、４すみに設ければよい。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｂの他の部材の構造及び機能は、第３の実施形態におけるとほぼ同様であるので、図８に示される他の部材については、図７中の符号と同じ符号を付してそれらの説明を省略する。

　また、本実施形態においては、入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８が、それぞれ対向する導体箔３５にはんだづけされており、入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８と、導体箔３５とが互いに導通している。本実施形態においては、入力結合プローブ４７及び出力結合プローブは、直径０．８ｍｍの銀メッキ銅線によって構成されている。なお、銀メッキ導線としては、径が０．５〜１ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器や、ＴＥモードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　　−実施例−
　本実施例では、誘電体４０として、直径９ｍｍ，軸方向の長さ１０ｍｍの寸法を有し、誘電率が４２で、誘電正接（tan δ）が０．００００５の誘電体セラミクスを用いている。また、筐体本体３２の形状を、内部寸法における１辺が２５ｍｍ，内部高さ１０ｍｍの無酸素銅からなる底付き四角柱体としている。さらに、導体箔３５として、厚さ０．０５ｍｍの銅箔を用い、クッション層３４には、厚さ０．２ｍｍの柔軟性のあるテフロン系樹脂シート（製品名：NITOFLON　adhesive tapes NO.903 日東電工製）を用いている。取り付けボルト３６は、四角柱形状の筐体本体３２の４すみに４本配置している。

　そして、入力用同軸コネクタ４１を介して外部機器から高周波信号を供給してＴＭ₀₁₀ モードを励振し、出力用同軸コネクタ４２を介して、その通過特性を測定することにより、入出力結合の外部Ｑ値（外部入力電力／内部消費電力）を測定した。５０Ωの線路を用いたＴＭ₀₁₀ モードの共振周波数は２．１４ＧＨｚであった。結合度の測定例として、入力用同軸コネクタ４１及び出力用同軸コネクタ４２を、それぞれ誘電体４０の中心軸から横方向に８．５ｍｍ離れた位置に設けた場合、約６０程度という十分小さな外部Ｑ値が得られた。

　この外部Ｑ値は、例えば、この入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８を用い、誘電体４０（共振器）を４個配置して４段の高周波フィルタを構成する場合、比帯域１％程度の高周波フィルタを実現するに十分な強い入出力結合度に相当する。また、入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８を誘電体４０の中心軸に近づけるほど強い結合度が得られた。

　さらに、本実施例における入出力結合度を、図７に示す第３の実施形態において入出力結合プローブの筐体本体の底壁からの突出量Ｐ１を天井面に接触しない範囲で大きくし、できるだけ強い入出力結合が得られる構造としたものと比較する評価を行なった。第３の実施形態の実施例と同じ形状及び寸法を有する筐体３１（筐体本体３２，蓋３３，クッション層３４及び導体箔３５）を用い、入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８のみを、第１の実施形態の実施例における入力結合プローブ３７及び出力結合プローブ３８とは異なったものを用いている。

　ここで、第３の実施形態の実施例における入力結合プローブ３７及び出力結合プローブ３８の筐体本体３２の底壁からの突出量Ｐ１が８ｍｍの場合の外部Ｑ値が７０００であったのに対し、本実施形態の入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８からなる入出力機構を備えた高周波フィルタの外部Ｑ値は約６０と小さい値を得た。すなわち、本実施形態の入出力結合プローブを用いることにより、非常に強い入出力結合を得ることができる。

　すなわち、本実施形態においては、筐体本体３１の底壁から延びて導体箔３５に達する入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８を有する入出力結合機構を用いることにより、第３の実施形態のような導体箔に達しない入力結合プローブ３７及び出力結合プローブ３８を有する入出力結合機構を用いた場合に比べ、強い入出力結合が得られることが確認できた。

　以上のように、本実施形態における入出力結合機構により、簡単に、ＴＭ₀₁₀ モードとの強い結合が得られ、本モードの共振器を用いたフィルタが実現可能となった。

　なお、本実施形態においては、クッション層３４及び導体箔３５が設けられておらずに、蓋３３と筐体本体３２とが直接接触している構造であっても、入力結合プローブ４７及び出力結合プローブ４８が蓋３３に接触している構造になってさえいれば、強い入出力結合を得ることができる。

　　（第５の実施形態）
　図９は、第５の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。同図に示すように、この高周波フィルタ３０Ｃは、図７に示す第３の実施形態の高周波フィルタ３０Ａと基本的には同じ構造を有している。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｃの特徴は、第３の実施形態における構造に加えて、誘電体４０にその下面から規格Ｍ２の銅製ボルトからなる導体棒４４が挿入されている点である。この導体棒４４の取り付けは、以下の手順により行なわれる。例えば、誘電体４０の下面から直径２．４ｍｍ，深さ８ｍｍの孔４３を形成しておいて、筐体本体３２の底壁に形成されたネジ穴に係合する規格Ｍ２の銅製ボルトからなる導体棒４４を誘電体４０の孔４３に挿入する。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｃの他の部材の構造及び機能は、第３の実施形態におけるとほぼ同様であるので、図９に示される他の部材については、図７中の符号と同じ符号を付してそれらの説明を省略する。

　本実施形態においては、導体棒４４を孔４３への挿入深さを増すにつれて、ＴＭ₀₁₀ モードの共振周波数が低周波数側にシフトする。以下、本実施形態の高周波フィルタ３０Ｃの諸特性の導体棒の挿入深さ依存性について説明する。

　図１０は、導体棒の挿入深さに対するＴＭ₀₁₀ モードの共振周波数の変化を測定した結果を示す特性図である。図１１は、導体棒の挿入深さに対するＴＭ₀₁₀ モードの無負荷Ｑ値を測定した結果を示す特性図である。図１１，図１２からわかるように、導体棒の挿入深さが４．５ｍｍ挿入したときに共振周波数が約２．５％以上低下している。そして、その際の共振器の無負荷Ｑ値の劣化量は、約１４％程度以下であり、実用上問題のないレベルであった。

　本実施形態における導体棒４４の挿入位置は、誘電体４０の中心軸の位置から多少はずれていてもよいが、ＴＭ₀₁₀ モードの電界強度が最も強い中心軸上に設ける場合が最も感度よく周波数を変えることができ、望ましい。また、導体棒４４を挿入するために誘電体４０に形成する孔４３の深さは、６〜１０ｍｍ程度が好ましい。

　以上のように、本発明における共振周波数調整機構により、無負荷Ｑ値の顕著な劣化はなく、ＴＭ₀₁₀ モードの共振周波数を大幅に調整することができるようになり、本モードの共振器を用いたフィルタが実現可能となった。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器や、ＴＥモードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　　（第６の実施形態）
　図１２（ａ），（ｂ）は、それぞれ第６の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図及び蓋などを除去した状態での平面図である。本実施形態の高周波フィルタは、４個の円柱状の誘電体１０１ａ〜１０１ｄを備え、４個の誘電体１０１ａ〜１０１ｄにより４段の帯域通過フィルタとして機能させるように構成されている。高周波フィルタの筐体１１０は、外壁及び底壁によって構成される筐体本体１１１と、筐体蓋１１２と、クッション層１１３と、導体箔１１４と、筐体本体１１１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁１１５ａ〜１１５ｃとによって構成されている。そして、各誘電体１０１ａ〜１０１ｄは、筐体１１０内で隔壁１１５ａ〜１１５ｃによって仕切られた各小部屋に１つづつ配設されている。つまり、筐体１１０の各小部屋ごとに、筐体本体１１１の外壁及び底壁と、隔壁１１５ａ〜１１５ｃと、導体箔１１４とによって誘電体１０１ａ〜１０１ｄを電磁的にシールドしており、各誘電体１０１ａ〜１０１ｄと、筐体本体１１１の外壁及び底壁と、隔壁１１５ａ〜１１５ｃと、導体箔１１４とによって、４段の共振器が構成されている。なお、筐体本体１１１，蓋１１２，クッション層１１３及び導体箔１１４は、各小部屋のコーナー部に相当する１０箇所において、取り付けボルト１３１によって締め付けられ、互いに固定されている。つまり、取り付けボルト１３１を締め上げることにより、筐体本体１１１の外壁及び隔壁と蓋１１２との接続部Ｒcnt1において、クッション層１１３が変形し、筐体本体１１１の側壁及び隔壁と導体箔１１４とが隙間なく密着する。同時に、導体箔１１５と誘電体１０１ａ〜１０１ｄとの接続部Ｒcnt2においても、クッション層１１３が変形するので、誘電体１０１ａ〜１０１ｄと導体箔１１４とが隙間なく密着する。その結果、第３の実施形態と同様に、振動に対して周波数変動がおこらず、経時的にも安定なフィルタが得られた。

　ここで、高周波フィルタを製造する際には、各共振器の共振周波数の微調整と、各共振器同士の間の段間結合度の微調整が必要である。そこで、本実施形態においては、各隔壁１１５ａ〜１１５ｃに、各共振器間の電磁界結合をとるための段間結合窓１１６ａ〜１１６ｃが設けられている。つまり、各共振器間の結合は、所望のフィルタ特性に必要な段間結合度を見積り、それが得られる幅の結合窓１１６ａ〜１１６ｄを設けることで実現している。さらに、段間結合度調整機構として、段間結合窓１１６ａ〜１１６ｄの中央部に、各段間結合窓１１６ａ〜１１６ｃには、共振器間の電磁界結合の結合の強さを調整するための段間結合度ボルト１２１ａ〜１２１ｃが配設されている。

　また、筐体本体１１１に設けられた４つの小部屋のうち両端の小部屋の底壁には、外部からの高周波信号を入出力するための出力用同軸コネクタ１４２及び入力用同軸コネクタ１４１が配設されており、入力用同軸コネクタ１４１及び出力用同軸コネクタ１４２の中心導体には、筐体本体１１１の底壁から延びて導体箔１１４に接触する入力結合プローブ１５１及び出力結合プローブ１５２が接続されている。この入力結合プローブ１５１は、入力用同軸コネクタ１４１と入力段の誘電体１０１ａとを電磁的に結合するものであり、出力結合プローブ１５２は出力用同軸コネクタ１４２と出力段の誘電体１０１ｄとを電磁的に結合するものである。

　さらに、各誘電体１０１ａ〜１０１ｄの下部中央に設けられた孔１０４ａ〜１０４ｄには、銅製ボルトからなる導体棒１２２ａ〜１２２ｄがそれぞれ挿入されている。この導体棒１２２ａ〜１２２ｄは、各共振器の共振周波数調整機構として機能するものである。

　本実施形態によると、複数個の共振器を配置して多段の高周波フィルタを構成しつつ、簡便かつ結合度の調整範囲の広い段間結合度調整機構を実現することができる。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器や、ＴＥモードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　また、本発明の高周波フィルタにおける共振器の数は、本実施形態のごとき４個に限定されるものではなく、少なくもと入力段の共振器と出力段の共振器との２つの共振器を含んでいればよい。また、複数個の共振器が直列に配置されている必要はなく、平面的にみて縦横複数個ずつ配置された，いわゆるマトリクス状に配置されていてもよい。

　　−実施例−
　本実施例では、中心周波数２．１４ＧＨｚ，比帯域１％，帯域内リップル０．０５ｄＢのチェビシェフ型高周波フィルタの設計例について説明する。

　誘電体１０１ａ〜１０１ｄとして、直径９ｍｍ，長さ１０ｍｍ，誘電率４２、誘電正接０．００００５の誘電体セラミクスを用い、筐体本体１１１を肉厚４ｍｍの無酸素銅により構成し、導体箔１１４として厚さ０．０５ｍｍの銅箔を用い、クッション層１１３として厚さ０．２ｍｍの柔軟性を有するテフロン系樹脂シートを用いた。そして、高周波フィルタの中心周波数が２．１４ＧＨｚになるように、各共振器のＴＭ₀₁₀ モード共振周波数を設計し、共振器の内寸を算出した。誘電体１０１ａを含む初段の共振器や、誘電体１０１ｄを含む最終段の共振器においては、入力結合プローブ１５１や出力結合プローブ１５２の影響で、疎結合状態の共振器に比べ共振周波数がわずかに上昇する効果も考慮し、小部屋の内寸を、高さ１０ｍｍ×奥行き２１ｍｍ×長さ２４ｍｍとした。一方、誘電体１０１ｂを含む第２段の共振器や、誘電体１０１ｃを含む第３段の共振器においては、小部屋の内寸を高さ１０ｍｍ×奥行き２１ｍｍ×長さ２１ｍｍとした。

　入力結合プローブ１５１及び出力結合プローブ１５２として、それぞれ誘電体１０１ａ，１０１ｄの中心軸から８．５ｍｍ離れた位置に直径０．８ｍｍの銀メッキ銅線を設けた。入力結合プローブ１５１及び出力結合プローブ１５２は、いずれも導体箔１１４にはんだづけされている。段間結合度ボルト１２１ａ〜１２１ｃとして、規格Ｍ４の銅製ボルトを用いた。

　また、誘電体１０１ａ〜１０１ｄの孔１０４ａ〜１０４ｄの直径を２．４ｍｍとし、深さを８ｍｍとした。そして、導体棒１２２ａ〜１２２ｄとして、規格Ｍ２の銅製ボルトを用いている。

　そして、入出力結合度は、入出力結合プローブ１５１，１５２の誘電体１０１ａ−１０１ｄの中心軸からの距離を調節することにより決定した。また、結合度の微調整は、ピンセットでプローブ腹部の誘電体中心軸からの距離を微調整する方法で行なった。段間結合度は、段間結合度ボルト１２１ａ〜１２１ｃにより段間結合窓１１６ａ〜１１６ｃの窓幅を調節することにより決定した。

　この条件下で、高周波フィルタの入出力結合度は外部Ｑ値で約１００であり、初段−第２段間の結合係数及び第３段−最終段間の結合係数は０．００８４であり、第２段−第３段間の結合係数は０．００６５程度である。

　図１３は、結合係数決定のために段間結合窓１１６ａ〜１１６ｃの窓幅に対する結合係数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。

　図１４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態において採用しうる段間結合窓の形状の種類及び段間結合度調整ボルトの取り付け位置のバリエーションを示す断面図である。図１４（ａ）に示す構造では、段間結合窓１１６が隔壁１１５の中央部を縦方向に貫通して設けられており、段間結合度ボルト１２１が筐体本体１１１の底壁に取り付けられ縦方向に延びている。図１４（ｂ）に示す構造では、段間結合窓１１６が隔壁１１５の中央部かつ下部に設けられており、段間結合度ボルト１２１が筐体本体１１１の底壁に取り付けられている。図１４（ｃ）に示す構造では、段間結合窓１１６が隔壁１１５の中央部を縦方向に貫通して設けられており、段間結合度ボルト１２１が筐体本体１１１の外壁（側壁）に取り付けられ横方向に延びている。この実施形態及び実施例では、結合係数が大きい図１４（ａ）に示す構造を採用している。

　図１５は、段間結合度調整ボルト１２１の段間結合窓１１６への挿入量に対する結合係数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。ここで、図１４（ｃ）に示すように段間結合度ボルトを横方向に挿入した場合と、図１４（ａ），（ｂ）に示すように段間結合度ボルトを縦方向に挿入した場合とで、単位挿入量あたりの結合度変化量の差はわずかであった。また、段間結合度調整ボルト１２１の直径が大きいほど、単位挿入量あたりの結合度変化量が大きいことがわかった。ここで、共振器のＱ値に悪影響を与えない範囲でできるだけ結合度変化量の大きい段間結合度調整ボルト１２１としては、その直径寸法が隔壁１１５の肉厚寸法と同じ値４ｍｍを有するものを採用した。

　図１６は、以上の設計にもとづき設計された４段の共振器を含む高周波フィルタの特性図である。同図に示すように、通過領域の比帯域１％，挿入損失０．９ｄＢ，リターンロス２０ｄＢ以上と、例えば携帯電話基地局などに使用しうる特性の良好な高周波フィルタが得られている。

　　（第７の実施形態）
　上記第３〜第６の実施形態においては、誘電体と導体箔とを直接接触させた構造を示したが、誘電体と導体箔との間にさらに導体層を設けることも可能である。図１７は、第７の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。同図に示すように、この高周波フィルタ３０Ｄは、図７に示す第３の実施形態の高周波フィルタ３０Ａと基本的には同じ構造を有している。本実施形態における高周波フィルタ３０Ｄの特徴は、誘電体４０の上面及び下面の上にメタライズ層５１ａ，５１ｂが形成されていて、メタライズ層５１ａと導体箔３５とははんだ５２ａにより、メタライズ層５１ｂと筐体本体３２の底壁とははんだ５２ａによりそれぞれ電気的かつ機械的に接続されている点である。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｄの他の部材の構造及び機能は、第３の実施形態におけるとほぼ同様であるので、図１７に示される他の部材については、図７中の符号と同じ符号を付してそれらの説明を省略する。

　本実施形態においては、振動などの影響によって誘電体４０と導体箔３５との間に隙間が発生するおそれを確実に回避することができる。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　　−実施例−
　メタライズ層５１ａ，５１ｂには、Ａｇペーストにディッピング、加熱して形成された(1)典型的な膜厚が５〜３０μｍのＡｇメタライズ層、あるいは(2)同膜厚のＡｇメッキ層、あるいは(3)典型的な膜厚が1〜５μｍのＡｇ蒸着層を試した。また、ハンダづけには作業性、密着性のよいクリームハンダを使用した。その他の部材の構造は、第３の実施形態の実施例と同じとしている。

　この実施例で形成した共振器は、その無負荷Ｑ値が、第３の実施形態のごとく導体箔３５と誘電体４０とを直接密着させた場合に比べ、約１５％〜２０％程度低下するものの、温度変化に対する特性の劣化が小さく、特に安定性に優れていた。

　　（第８の実施形態）
　第４，第６の実施形態においては、入力結合プローブ及び出力結合プローブを導体箔に接続したが、本発明の５入力結合プローブ及び出力結合プローブを導体箔に接続する必要は必ずしもない。

　図１８は、第８の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。この高周波フィルタ３０Ｅは、図９に示す第５の実施形態の高周波フィルタ３０Ｃと基本的には同じ構造を有している。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｅの特徴は、筐体本体３２の底壁から縦方向に延びた後、曲がって筐体本体３２の側壁に接する入力結合プローブ５３及び出力結合プローブ５４を備えている点である。

　本実施形態における高周波フィルタ３０Ｅの他の部材の構造及び機能は、第５の実施形態におけるとほぼ同様であるので、図１８に示される他の部材については、図９中の符号と同じ符号を付してそれらの説明を省略する。

　本実施形態の入力結合プローブ５３及び出力結合プローブ５４の構造は、筐体本体３２の内壁高さｈが大きくて、途中で曲がっていても比較的プローブ長を確保できる場合に適している。このように、入力結合プローブ５３及び出力結合プローブ５４を筐体本体３２の側壁に導通させても、ある程度の比帯域を確保するに十分な入出力結合を得ることができた。

　なお、本実施形態においては、ＴＭ₀₁₀ モードの共振器について説明したが、本発明は、ＴＭ₀₁₀ モード以外のＴＭモードの共振器や、混成波（Hybrid Wave ）の共振モードの共振器や、ＴＥモードの共振器に適用することによっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

　　（第３〜第８の実施形態の変形例）
　クッション層の材質は、上記第３〜第８の実施形態において示したもの以外であってもよい。例えば、シリコンゴムあるいは天然ゴムなどの弾性を有する高分子化合物、あるいは、ポリエチレン，ポリテトラフロロエチレン，ポリ塩化ビニリデンなどの塑性変形性を有する高分子化合物、あるいはインジウム，ハンダなどの柔らかい金属を用いても同様の効果を発揮することができる。いずれも場合にも、クッション層の肉厚は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあることが好ましい。

　また、本発明の高周波フィルタにおける共振器の数は、本実施形態のごとき４個に限定されるものではなく、少なくもと入力段の共振器と出力段の共振器との２つの共振器を含んでいればよい。また、複数個の共振器が直列に配置されている必要はなく、平面的にみて縦横複数個ずつ配置された，いわゆるマトリクス状に配置されていてもよい。

　本発明は、移動体通信システムの高周波回路装置などに用いられる高周波フィルタや、高周波フィルタを構成する共振器として利用することができる。

（ａ），（ｂ）は、それぞれ順に、本発明の第１の実施形態における共振器の斜視図及び断面図である。 共振器の直径Ｄと共振周波数ｆとの相関関係をシミュレーションした結果を示す図である。 共振器の直径Ｄを一定値としたときの軸方向の長さＬと共振周波数ｆとの相関関係をシミュレーションした結果を示す図である。 共振器の直径Ｄを一定としたときのその長さＬに対する無負荷Ｑ値を計算した結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態における共振器の断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例における共振器の断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。 本発明の第４の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。 本発明の第５の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。 導体棒の挿入深さに対するＴＭ₀₁₀ モードの共振周波数の変化を測定した結果を示す特性図である。 導体棒の挿入深さに対するＴＭ₀₁₀ モードの無負荷Ｑ値を測定した結果を示す特性図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第６の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図及び蓋などを除去した状態での平面図である。 段間結合窓の窓幅に対する結合係数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施形態において採用しうる段間結合窓の形状の種類及び段間結合度調整ボルトの取り付け位置のバリエーションを示す断面図である。 段間結合度調整ボルトの段間結合窓への挿入量に対する結合係数の変化をシミュレーションした結果を示す図である。 設計された４段の共振器を含む高周波フィルタの特性図である。 本発明の第７の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。 本発明の第８の実施形態におけるＴＭモード共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。 （ａ），（ｂ）は、従来のＴＥ₀₁δ モードを基本モードとする誘電体共振器の斜視図及び断面図である。 従来のＴＭモードを用いた共振器を利用した高周波フィルタの断面図である。 第３の実施形態の実施例に係るＴＭ₀₁₀ モード共振器の共振特性の測定結果を示す図である。

符号の説明

　１　　誘電体
　２　　導体膜
　３　　共振器
　１１ａ　高誘電率誘電体
　１１ｂ　低誘電率部
　１１　誘電体
　１２　導体膜
　１３　共振器
　２１ａ　高誘電率誘電体
　２１ｂ　低誘電率部
　２１　誘電体
　２２　導体膜
　２３　共振器
　３１　筐体
　３２　筐体本体
　３３　蓋
　３４　クッション層
　３５　導体箔
　３６　取り付けボルト
　３７　入力結合プローブ
　３８　出力結合プローブ
　４１　入力用同軸コネクタ
　４２　出力用同軸コネクタ

Claims (7)

1. 　誘電体と、上記誘電体を収納するための筐体とを備えた共振器であって、
   　上記筐体は、筐体本体と、蓋と、上記筐体本体と上記蓋との間に介在する導体箔からなり、
   　上記誘電体は、上記筐体本体と上記導体箔により、電磁的にシールドされており、
   　上記共振器の共振モードはＴＭモードを含む共振器。
2. 　上記筐体が、
   　上記導体箔と上記蓋との間に介在する弾性体層を、さらに備えている請求項１に記載の共振器。
3. 　一部に孔を有する誘電体と、
   　上記誘電体を囲む筐体と、
   　上記誘電体の孔に挿入され、かつ、挿入深さが可変に構成された導体棒とを備え、
   　上記導体棒の上記孔への挿入深さにより、共振周波数が調整されることを特徴とする共振器。
4. 　誘電体と、
   　上記誘電体を電磁的にシールドする導体部材と、
   　上記導体部材によって囲まれる空間を貫通するように、上記導体部材の一部から上記導体部材の他の一部まで延びて、上記誘電体と、外部入力信号又は外部出力信号とを結合させるための導体プローブとを備えている高周波フィルタ。
5. 　共振器を有する高周波フィルタであって、
   　上記共振器は、誘電体と、上記誘電体を収納するための筐体とを備え、
   　上記筐体は、筐体本体と、蓋と、上記筐体本体と上記蓋との間に介在する導体箔からなり、
   　上記誘電体は、上記筐体本体と上記導体箔により、電磁的にシールドされており、
   　上記共振器の共振モードはＴＭモードを含むことを特徴とする高周波フィルタ。
6. 　共振器を有する高周波フィルタであって、
   　上記共振器は、
   　一部に孔を有する誘電体と、
   　上記誘電体を囲む筐体と、
   　上記筐体の壁部を通って上記誘電体の孔に挿入され、かつ、挿入深さが可変に構成された導体棒とを備え、
   　上記導体棒の上記孔への挿入深さにより、共振周波数が調整されることを特徴とする高周波フィルタ。
7. 　誘電体を有し外部機器から高周波信号を受ける入力段の共振器と、誘電体を有し外部機器に高周波信号を出力する出力段の共振器とを少なくとも含む複数の共振器を有する高周波フィルタであって、
   　上記複数の共振器の周囲を囲み、各共振器を電磁シールドする筐体と、
   　上記複数の共振器のうち互いに電磁界が結合する共振器同士の間に設けられた隔壁と、
   　上記隔壁に形成された段間結合窓と、
   　上記段間結合窓の面積を調節するための導体棒からなる段間結合度部材とを備えている高周波フィルタ。

Images