JP2004312115A - 誘電体共振器装置、通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置 - Google Patents
誘電体共振器装置、通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】仕切り板により選択的に結合させる２つの共振モードの結合量を可変とし、また、２つの共振モードのうち一方の共振モードについてのみ結合させ、他方の共振モードについての結合を阻止する。
【解決手段】第１・第２の２つの共振モードで共振する２つの誘電体共振器Ｒ２３，Ｒ４５と、この２つの共振器間に配置した仕切り板２０とを備え、第１の共振モード（ＴＥ０１δｚモード）の磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部Ｓを仕切り板２０に設ける。また、第２の共振モード（ＴＥ０１δｙモード）の磁界にそれぞれ結合する第１・第２の導体ループ部分Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂを仕切り板２０に設ける。これにより、第２の共振モード同士の結合をスリット状開口部Ｓでの漏れによる結合と導体ループ部分２１ａ，２１ｂを介する結合とによって制御する。
【選択図】 図５
【解決手段】第１・第２の２つの共振モードで共振する２つの誘電体共振器Ｒ２３，Ｒ４５と、この２つの共振器間に配置した仕切り板２０とを備え、第１の共振モード（ＴＥ０１δｚモード）の磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部Ｓを仕切り板２０に設ける。また、第２の共振モード（ＴＥ０１δｙモード）の磁界にそれぞれ結合する第１・第２の導体ループ部分Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂを仕切り板２０に設ける。これにより、第２の共振モード同士の結合をスリット状開口部Ｓでの漏れによる結合と導体ループ部分２１ａ，２１ｂを介する結合とによって制御する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キャビティ内に複数の共振器を構成した誘電体共振器装置、それを備えた通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャビティ内に複数の誘電体共振器を設けてフィルタ等を構成した誘電体共振器装置として特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、それぞれ２つの誘電体柱を交差させた形状からなる複数の誘電体コアをキャビティ内に設けて複数のＴＭ二重モードの誘電体共振器を構成する構造が示されている。また、隣接する誘電体共振器間で二重モードのうち一方のモード同士を結合させるために、所定方向に複数のスリットを形成した仕切り板をＴＭ二重モードの誘電体共振器間に配置する構造が示されている。この仕切り板のスリットは、そのスリットの延びる方向に向く磁界を透過させ、スリットの間隙方向に向く磁界を遮断するので、スリットの向きに応じて所定の共振モード同士を結合させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３２１５０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記仕切り板による透過磁界方向の選択性は、スリットの数、間隙、縦横比等によって定まる。例えばスリットの間隙を狭くすれば、その間隙方向に向く磁界の遮断効果が高まるが、その方向の磁界を完全には遮断することができず、仕切り板を挟んで両側にある共振器同士が、スリットの間隙方向を向く磁界で僅かながら結合する。その結合が不要な結合である場合には、所定のフィルタ特性が得られないという問題が生じる。
さらに、上記仕切り板に設けるスリットの間隙をある程度以上狭くすることは製造上も困難となる。
【０００６】
また、スリットの縦横比によってスリットの延びる方向に向く磁界と間隙方向に向く磁界の透過率の比をある程度変えることができるが、この比は仕切り板に設けたスリットの形状によって固定的に定まる。そのため、スリットの延びる方向と間隙方向のそれぞれに磁界が向く２つのモードについて、隣接する共振器間で最適な結合係数を調整によって定めることができなかった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、仕切り板により選択的に結合させる２つの共振モードの結合量を可変とした共振器装置、それを用いた通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置を提供することにある。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、仕切り板により選択的に結合させる２つの共振モードのうち一方の共振モードについてのみ結合させ、他方の共振モードについての結合を阻止するようにした共振器装置、通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、それぞれ少なくとも第１・第２の２つの共振モードで共振する複数個の誘電体共振器と、隣接する誘電体共振器の間を仕切る仕切り板とを備えた誘電体共振器装置であって、前記誘電体共振器は、前記２つの共振モードの磁界ループの面が互いに直交していて、前記仕切り板は、前記誘電体共振器の第１の共振モードの磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部と、導体ループとを備え、該導体ループは、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第１の導体ループ部分と、他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第２の導体ループ部分とを備えることを特徴としている。
【００１０】
上記スリット状開口部は、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させる。第１・第２の導体ループ部分は２つの誘電体共振器の第２の共振モードにそれぞれ結合するので、この導体ループを介して第２の共振モード同士の結合量が定まる。したがって、この導体ループによって第２の共振モード同士の結合量が可変となる。
【００１１】
また、この発明は、第１・第２の誘電体共振器の第２の共振モードの磁界が、第１・第２の導体ループ部分にそれぞれ結合することによって、誘電体共振器の第２の共振モードの磁界がスリット状開口部を漏れて透過することによる第２の共振モード同士の結合を打ち消すようにしたことを特徴としている。
【００１２】
この構造により、２つの誘電体共振器の第１・第２の共振モードのうち、第１の共振モード同士を結合させ、第２の共振モード同士の不要結合を阻止する。
【００１３】
また、この発明は、それぞれ少なくとも第１・第２の２つの共振モードで共振する複数個の誘電体共振器と、隣接する誘電体共振器の間を仕切る仕切り板とを備えた誘電体共振器装置であって、前記誘電体共振器は、前記２つの共振モードの磁界ループの面が互いに直交していて、前記仕切り板は、前記誘電体共振器の第１の共振モードの磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部と、導体ループとを備え、該導体ループは、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第１の共振モードと結合する第１の導体ループ部分と、他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第２の導体ループ部分とを備えることを特徴としている。
【００１４】
上記スリット状開口部は、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させる。第１・第２の導体ループ部分は一方の誘電体共振器の第１の共振モードと他方の誘電体共振器の第２の共振モードにそれぞれ結合するので、２つの誘電体共振器で４段の共振器部分を構成する場合、上記導体ループを介して１段目と３段目との飛び結合、または２段目と４段目との飛び結合をなすことができる。したがって、この導体ループによって１段とばしの飛び結合の結合量が可変となる。
【００１５】
また、この発明は、導体ループをスリット状開口部を通り抜けるように配置するとともに仕切り板に設けたことを特徴としている。
この構造により、前記導体ループの配置を容易にし、導体ループ付きの仕切り板をキャビティ内の所定位置に配置するだけで、２つの誘電体共振器の結合構造をとれるようにする。
【００１６】
また、この発明は、誘電体共振器を囲むキャビティの内面と仕切り板の側部との間に、スリット状開口部に対して平行なスリット状の間隙を設けたことを特徴としている。
この仕切り板側部とキャビティ内面との間の間隙はスリットとして作用するので、仕切り板の側部をキャビティの内面に対して電気的接続を行うことなく、仕切り板としての作用をもたせる。
【００１７】
また、この発明は、上記共振器装置と、その共振器装置に外部結合する外部結合手段とを備えた通信用フィルタを構成することを特徴としている。
【００１８】
また、この発明は、上記通信用フィルタを高周波回路部に備えて移動体通信基地局用通信装置を構成することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る共振器装置およびそれを備えた通信用フィルタについて図１〜図９を基に説明する。
図１は誘電体共振器の構成を示す主要部の三面図および全体の斜視図である。（Ｄ）において誘電体コア１０は、２つの矩形板を直交させて一体化したような形状で、断面十字型をなし、２つの矩形板部分が交差した箇所に相当する部分に溝ｇを設けている。この誘電体コア１０は支持板３に対して接着剤により接着するか、ガラスグレースの焼付けによって接合する。
【００２０】
図１の（Ａ）は誘電体コア１０の上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図である。（Ａ）に示すように、１０ｙで示す矩形板状部分にはｚ軸に垂直な面（ｘ−ｙ平面）に沿って電界が回るＴＥ０１δｚモードの共振モードが生じる。また、（Ｃ）に示すように、１０ｚで示す矩形板状部分にはｙ軸に垂直な面（ｘ−ｚ平面）に沿って電界が回るＴＥ０１δｙモードの共振モードが生じる。
【００２１】
図２は、図１に示した誘電体共振器を備えた通信用フィルタの構成を示している。ここで（Ａ）は上部のキャビティカバーを取り除いた状態での上面図、（Ｂ）は、キャビティカバー２を取り付けた状態での（Ａ）におけるＣ−Ｃ部分の縦断面図である。キャビティ本体１とキャビティカバー２とによるキャビティの内部に共振器Ｒ１，Ｒ２３，Ｒ４５，Ｒ６を備えている。共振器Ｒ２３，Ｒ４５には、図１に示した支持板３付きの誘電体コア１０をそれぞれ配置している。
【００２２】
Ｒ１，Ｒ６はそれぞれ半同軸共振器を構成している。すなわち、キャビティ本体１の内底面にそれぞれ所定高さの中心導体１１を設けている。キャビティ１の外側面には同軸コネクタ１２を取り付けていて、それぞれの同軸コネクタの中心導体を中心導体１１に接続している。この中心導体１１の頂部に対向するキャビティカバー２の一部には周波数調整用ネジ１３を取り付けている。この周波数調整用ネジ１３と中心導体１１頂部との間に生じるストレー容量を調整することによって半同軸共振器の共振周波数を調整する構造としている。
【００２３】
共振器Ｒ１と共振器Ｒ２３との間、および共振器Ｒ６と共振器Ｒ４５との間にはそれぞれ窓Ｗを設けている。また、共振器Ｒ２３と共振器Ｒ４５との間には仕切り板２０を配置している。さらに、共振器Ｒ１から共振器Ｒ２３にかけて飛び結合用導体ループ２２を設けている。同様に、共振器Ｒ４５から共振器Ｒ６にかけて飛び結合用導体ループ２３を設けている。
【００２４】
図３の（Ａ）は、図２におけるＡ−Ａ部分の断面図、（Ｂ）は同じくＢ−Ｂ部分の断面図である。
図３の（Ａ）に示すように、仕切り板２０には複数のスリット状開口部Ｓを形成している。この仕切り板２０には導体ループ２１を設けている。また、この仕切り板２０の側部とキャビティ本体１の内面との間にはスリット状開口部Ｓに平行なスリット状間隙部Ｓ′を設けている。
【００２５】
このように仕切り板２０のスリット状開口部Ｓの長手方向がｚ軸方向を向いているので、共振器Ｒ２３，Ｒ４５にそれぞれ生じるＴＥ０１δｚモード同士が磁界結合することになる。
【００２６】
図４の（Ａ）は仕切り板部分の斜視図、（Ｂ）は仕切り板の側面図である。但し、斜視図においては図の煩雑化を避けるため、仕切り板２０の板厚を１本の線で表している（この板厚図示の省略化は以降に示す各斜視図についても同様である）。
導体ループ２１は第１の導体ループ部分２１ａと第２の導体ループ部分２１ｂとからなる。この第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂはスリット状開口部Ｓの長手方向に直交する方向（スリット状開口部Ｓの間隙方向）の磁界に鎖交するループ面を構成する。第１の導体ループ部分２１ａは、（Ａ）における手前部分すなわち（Ｂ）における左の共振器側に突出していて、第２の導体ループ部分２１ｂは、（Ａ）における後方部分すなわち（Ｂ）における右の共振器側に突出している。
【００２７】
なお、図３および図４に示した仕切り板２０とキャビティ本体１の内面との間のスリット状間隙部Ｓ′もスリット状開口部と同様に作用するので、仕切り板２０の側部とキャビティ本体１の内面との間の電気的接続が不要となる。従来の構造では、この部分の電気的接続には高周波電流に対して充分に滑らかに接続する必要があり、その接続が不十分な場合には共振器のＱが劣化して挿入損失が悪化するという問題が生じるが、このようにスリット状間隙部Ｓ′を設けたことにより、その問題が解消できる。また、従来は、特に送信フィルタと受信フィルタを一体的に設けてデュプレクサを構成する場合に、キャビティの壁面を介して相手側のフィルタの空間が存在するため、仕切り板の四側面の全てをキャビティの内面に電気的に接続するのは構造上困難である。さらに、ネジを用いずに圧入等の方法によって仕切り板を設ける方法も考えられるが、電気的接続が不十分になるおそれがあった。また、それを回避するためにリフロー炉等を用いてキャビティと仕切り板を半田付けする方法もあるが、その工程は複雑となってコストアップの要因となる。しかし、図３・図４に示したようにスリット状間隙部Ｓ′を設けた構造により、それらの問題も解消できる。
【００２８】
図５は、図２に示した２つの共振器Ｒ２３，Ｒ４５に生じる第１・第２の共振モードの仕切り板２０を介する結合状態を示している。共振器Ｒ２３，Ｒ４５のそれぞれの第１の共振モード（ＴＥ０１δｚモード）の磁界は、仕切り板２０のスリット状開口部Ｓを長手方向に通り抜けるので、仕切り板２０で仕切られた２つの誘電体共振器の第１の共振モード同士が結合する。また、（Ｂ）に示すように、共振器Ｒ２３の第２の共振モード（ＴＥ０１δｙモード）の磁界は第１の導体ループ部分２１ａに結合し、共振器Ｒ４５の第２の共振モード（ＴＥ０１δｙモード）の磁界は第２の導体ループ部分２１ｂに結合する。これにより、第２の共振モード同士の結合量は導体ループ２１によって定めることができる。
【００２９】
図６は図２に示した通信用フィルタの各共振器間の結合の関係を示している。ここでＲ２は上記共振器Ｒ２３のうちＴＥ０１δｙモードによる共振器、Ｒ３は共振器Ｒ２３のＴＥ０１δｚモードによる共振器である。またＲ４は共振器Ｒ４５のうちＴＥ０１δｚモードによる共振器、Ｒ５は共振器Ｒ４５のうちＴＥ０１δｙモードによる共振器である。Ｒ１−Ｒ２間の結合ｋ１２は空間的な磁界結合、同様にＲ５−Ｒ６間の結合ｋ５６は空間的な磁界結合による。またＲ２−Ｒ３間の結合ｋ２３は共振器Ｒ２３に設けた溝ｇによる。同様にＲ４−Ｒ５間の結合ｋ４５は共振器Ｒ４５に設けた溝ｇによる。
【００３０】
Ｒ３−Ｒ４間の結合ｋ３４は、仕切り板２０に設けたスリット状開口部Ｓを透過する磁界による結合である。Ｒ１−Ｒ３間の結合ｋ１３は飛び結合用導体ループ２２による。同様にＲ４−Ｒ６間の結合ｋ４６は飛び結合用導体ループ２３による。
【００３１】
さて、Ｒ２−Ｒ５間の結合ｋ２５については、仕切り板２０に設けたスリット状開口部Ｓによる漏れの結合と導体ループ２１による結合の重ね合わせによる。すなわち共振器Ｒ２３，Ｒ４５のＴＥ０１δｙモードの磁界は仕切り板２０に設けたスリット状開口部の間隙方向に磁界が向くのでほとんど遮断されるが、いくらかの漏れが生じるので、その漏れ分の結合が生じる。この第１の実施形態では、導体ループ２１をＳ字型または逆Ｓ字型にしたことにより、すなわち第１・第２の導体ループ部分にひねりが入っていて、この導体ループ２１に交わる磁界の向きが、仕切り板２０で仕切られた２つの空間で逆方向の関係となる。このため、上記スリット状開口部Ｓを漏れることによる結合を打ち消す方向に作用する。
【００３２】
図２に示した例では、共振器Ｒ２３，Ｒ４５の溝ｇの入り方が同方向であるので、スリット状開口部Ｓを漏れるＲ２−Ｒ５間の結合ｋ２５の結合係数はＲ３−Ｒ４間の結合ｋ３４の結合係数と同極性となる。そのため、導体ループ２１の第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積をある程度大きくした時点で上記漏れ分の結合が打ち消されて、ｋ２５の結合係数は０となる。第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積をさらに大きくすると、ｋ２５がｋ３４とは逆極性の関係でＲ２−Ｒ５間が飛び結合することになる。
【００３３】
図７〜図９は上記ｋ２５の結合係数を変化させたときの通過特性（Ｓ２１）および反射特性（Ｓ１１）を示している。各図において、縦軸は減衰量であり、一目盛りを１０ｄＢとするデシベルで表している。太線で示す位置が０ｄＢである。横軸は周波数であり、左端を１７００ＭＨｚ、右端を２２００ＭＨｚとするリニアスケールで表している。
【００３４】
図７は、導体ループ２１を設けずに、スリット状開口部で自然に漏れる飛び結合ｋ２５の結合係数が＋０．０８％（ｋ３４と同極性）である状態での特性である。この実施形態に係る通信用フィルタの要求特性の１つは、図中三角印で示すマーカー１とマーカー２との間で７５ｄＢ以上の減衰を確保することである。そのために、ｋ１３，ｋ４６で示した負の飛び結合を生じさせているが、係数が正であるｋ２５の飛び結合の影響により、マーカー１とマーカー２の間に減衰極が生じない。その結果、単にスリット状開口部を有する仕切り板を設けただけでは上述の所定の減衰量を確保することはできない。
【００３５】
図８は、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積を調整してｋ２５の結合係数をほぼ０％とした時の特性である。このようにｋ１３，ｋ４６の飛び結合による減衰極がマーカー１とマーカー２の間に生じて、この間の減衰量を７５ｄＢ以上確保することができる。ここでＰ１３，Ｐ４６は飛び結合ｋ１３，ｋ４６による減衰極の位置を示している。
【００３６】
図９は、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積を拡大してｋ２５の結合係数を−０．０５％にするとともに、飛び結合用導体ループ２２，２３を設けなかったときの特性を示している。このように偶数段の共振器を飛ばして逆極性の飛び結合を生じさせると、通過帯域の高域側と低域側の両方に減衰極が生じる。ここでＰ２５は飛び結合ｋ２５による減衰極である。
【００３７】
次に、第２の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構成を図１０を基に説明する。
図１０の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、いずれも仕切り板２０とその周囲のキャビティ部分の構造を示している。（Ａ）に示す例では、キャビティ本体１の内壁面に内側に突出する突出部１ｗを設けて、その位置に仕切り板２０を配置している。また、仕切り板２０と突出部１ｗとの間にスリット状間隙部Ｓ′を設けている。この構造では、必要なスリット状開口部の数を比較的少なく構成できる。
【００３８】
図１０の（Ｂ）に示す例では、仕切り板２０の側部とキャビティ本体１の内面との間にスリット状開口部Ｓに平行な陥凹部１ｇを設け、仕切り板２０の側部を陥凹部１ｇに挿入している。このような構造によっても、その陥凹部１ｇをスリット状間隙部として用いることができる。
【００３９】
図１０の（Ｃ）に示す例では、キャビティ本体１の内面に突出部１ｗを設けるとともに、その端部に陥凹部１ｇを設けて、仕切り板２０の側部を間隙を設けて陥凹部１ｇに挿入配置した例である。このような構造であっても，所定数のスリット状開口部を設けるとともに陥凹部１ｇをスリット状間隙部として作用させることができる。
【００４０】
図１１は第３の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構造を表している。（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は仕切り板２０の側面図である。この例では、仕切り板２０の一部をクランク状に折り曲げて、第１の導体ループ部分２１ａとそれに連続する第２の導体ループ部分２１ｂとを一体的に形成している。第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積は、仕切り板２０と第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂによって生じる側面から見た面積で表すことができる。
【００４１】
図１２は第４の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構成を示している。（Ａ）は仕切り板２０とその近傍の斜視図、（Ｂ）は仕切り板の上面図である。この例では、仕切り板２０をｘ軸方向から見てＳ字型または逆Ｓ字型をなし、ｚ軸方向から見てＮ字型または逆Ｎ字型をなすように第１の導体ループ部分２１ａと第２の導体ループ部分２１ｂを構成している。また第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂを打ち抜き、切り起こした際に生じる余剰部分にもスリット状開口部Ｓ″を形成している。このスリット状開口部Ｓ″もスリットとして作用させている。
【００４２】
図１３は第５の実施形態に係る誘電体共振器装置の仕切り板部分の構造を示している。図においてキャビティ本体１およびキャビティカバー２を断面として仕切り板２０を側面から見た状態を示している。この仕切り板２０の構造は図４に示したものと同様である。但し、仕切り板２０には導体ループ２１を設けていない。この図１３に示す例では、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂを有する導体ループ２１をキャビティ本体１およびキャビティカバー２に取り付けている。導体ループ２１は仕切り板２０に設けた複数のスリット状開口部のうち中央または中央付近のスリット状開口部を仕切り板２０に接触しないように配置している。このような構造であっても、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂと仕切り板２０とによってループ面積を定めることができる。
【００４３】
次に、第６の実施形態に係る通信用フィルタについて図１４・図１５を基に説明する。
図２に示した通信用フィルタと異なる点は、仕切り板２０に対してねじりを加えない導体ループ２１を設けていること、共振器Ｒ２３，Ｒ４５の溝ｇの入り方が逆方向であること、飛び結合用導体ループ２２，２３を設けていないことである。その他の部分については図２に示したものと同様である。
【００４４】
このように、溝ｇの入り方が逆向き（ｘ軸方向を見たとき共振器Ｒ２３が右上がり４５°方向に対を成す溝ｇ，ｇを設けているのに対し、共振器Ｒ４５は左上がり４５°の斜め方向に対を成す溝ｇ，ｇを設けている。）の関係としたことにより、仕切り板２０のスリット状開口部Ｓを漏れて結合するｋ２５の結合係数はｋ３４に対して逆極性となる。
【００４５】
図１５は図１４における仕切り板２０と、それに設けた導体ループ２１の構造を示している。導体ループ２１は、その両端をそれぞれ仕切り板２０に接続し、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂを仕切り板２０の表裏方向に突出させるとともに、全体で一巻き分のループを構成している。このようなねじりを加えない導体ループ２１を設けたことにより、飛び結合ｋ２５がｋ３４に対して逆極性のまま、ｋ２５の結合係数の絶対値は大きくなる。第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積を調整して、この飛び結合ｋ２５の結合係数を所定値に定めれば、丁度図９に示した特性と同様の、通過帯域の高域側と低域側にそれぞれ飛び結合ｋ２５による減衰極Ｐ２５，Ｐ２５を有する特性が得られる。
【００４６】
図１６は第７の実施形態に係る通信用フィルタの仕切り板付近の構造を示している。この例では導体ループ２１を仕切り板２０のスリット状開口部を通して、その両端をキャビティ本体１の底面部分に接続している。この構造によって、仕切り板２０の表裏方向に突出する導体ループ部分が第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂとして作用する。このようにねじりを加えない導体ループを仕切り板２０とは別個に配置してもよい。
【００４７】
なお、図２や図１４を基に説明した例では、ｋ３４に対する飛び結合ｋ２５の結合係数を０とするか逆極性の所定値に定めるようにしたが、ｋ２５の結合係数をｋ３４の結合係数と同極性で所定値に定めることもできる。例えば、図２に示した例で導体ループ２１を図１４や図１６に示したようにひねりを加えない構造の導体ループに置換すればよい。また例えば、図１４に示した例で導体ループ２１を図２等に示したひねりを加えた構造の導体ループに置換すればよい。このように、ｋ３４に対する飛び結合ｋ２５の結合係数を積極的に同極性とすれば、通過帯域の高域側および低域側の減衰特性は劣化するが、通過帯域での群遅延特性を大幅に改善することができる。
【００４８】
図１７は第８の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構造を表す斜視図である。この例でも、仕切り板２０に第１の導体ループ部分２１ａと第２の導体ループ部分２１ｂとからなる導体ループ２１を設けている。しかし、図４などに示した例とは異なり、第１の導体ループ部分２１ａは、そのループ面が略水平面をなすように、且つ第２の導体ループ部分２１ｂは、そのループ面が略鉛直面をなすようにそれぞれ形成している。したがって、例えば図２に示した仕切り板２０を図１７に示した仕切り板２０に置換すると、第１の導体ループ部分２１ａのループ部分は共振器Ｒ２３のＴＥ０１δｚモードの磁界と結合し、第２の導体ループ部分２１ｂのループ部分は共振器Ｒ４５のＴＥ０１δｙモードの磁界と結合する。前者は図６に示した３段目の共振器Ｒ３、後者は５段目の共振器Ｒ５にそれぞれ相当するので、導体ループ２１は４段目の共振器Ｒ４を飛ばして、すなわち１段飛ばしで３段目の共振器Ｒ３と５段目の共振器Ｒ５を飛び結合させる。この飛び結合の極性が同極性であれば通過帯域の高域側に減衰極が生じ、逆極性であれば通過帯域の低域側に減衰極が生じる。
このようにして奇数段飛ばしで減衰極を生じさせることもできる。
【００４９】
なお、以上に示した各実施形態では、第１・第２の２つの共振モードが共にＴＥ０１δモードであったが、第１・第２の一方または両方がＴＭモードであってもよい。例えば図２に示した例で、ｚ軸方向に電界が向くＴＭ１１０ｚモードまたはＴＭ１１δｚモードと、ｙ軸方向に電界が向くＴＭ１１０ｙモードまたはＴＭ１１δｙモードで共振するＴＭ多重モードの誘電体共振器を構成してもよい。
【００５０】
次に、第８の実施形態に係る移動体通信基地局用通信装置の構成を図１８に示す。
ここで、デュプレクサは送信フィルタと受信フィルタとから構成している。この送信フィルタと受信フィルタは、いずれも、前述した構成の通信用フィルタである。送信フィルタの出力ポートと受信フィルタの入力ポートとの間は、送信信号が受信フィルタ側へ回り込まないように、また、受信信号が送信フィルタ側へ回り込まないように、位相調整を行っている。このデュプレクサの送信信号入力ポートには送信回路を、受信信号出力ポートには受信回路をそれぞれ接続している。また、アンテナポートにはアンテナを接続している。このようにして、この発明に係る誘電体共振器を備えた通信装置を構成する。
【００５１】
【発明の効果】
この発明によれば、スリット状開口部が、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させ、第１・第２の導体ループ部分が、２つの誘電体共振器の第２の共振モードの磁界にそれぞれ結合するので、この導体ループによって第２の共振モード同士の結合量を調整できるようになる。
【００５２】
また、この発明によれば、第１・第２の誘電体共振器の第２の共振モードの磁界が、第１・第２の導体ループ部分にそれぞれ結合することによって、誘電体共振器の第２の共振モードの磁界がスリット状開口部を漏れて透過することによる第２の共振モード同士の結合を打ち消すようにしたことにより、２つの誘電体共振器の第１・第２の共振モードのうち、第１の共振モード同士が結合し、第２の共振モード同士の不要結合が阻止されて、所定のフィルタ特性をもたせることができるようになる。
【００５３】
また、この発明によれば、スリット状開口部が、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させ、第１の導体ループ部分が、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第１の共振モードと結合し、第２の導体ループ部分が他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合するので、２つの誘電体共振器で４段の共振器部分を構成する場合に、上記導体ループを介して１段目と３段目との飛び結合、または２段目と４段目との飛び結合をなすことができる。したがって、この導体ループによって１段とばしの飛び結合の結合量が可変となる。
【００５４】
また、この発明によれば、導体ループをスリット状開口部を通り抜けるように配置するとともに仕切り板に設けたことにより、導体ループの配置を容易にし、導体ループ付きの仕切り板をキャビティ内の所定位置に配置するだけで、２つの誘電体共振器の結合構造をとることができる。
【００５５】
また、この発明によれば、誘電体共振器を囲むキャビティの内面と仕切り板の側部との間に、スリット状開口部に対して平行なスリット状の間隙を設けたことにより、仕切り板側部とキャビティ内面との間の間隙がスリットとして作用するので、仕切り板の側部をキャビティの内面に対して電気的接続を行うことなく、仕切り板を容易に配置できるようになる。
【００５６】
また、この発明によれば、上記の誘電体共振器装置と、それに外部結合する外部結合手段を備えて、遮断域の減衰量を大きく確保した帯域通過特性を有する通信用フィルタが得られる。
【００５７】
また、この発明によれば、上記通信用フィルタを所定周波数帯域を通過させる高周波回路部に備えて、小型・低コストな移動体通信基地局用通信装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体共振器装置における誘電体コアの構造を示す図
【図２】同誘電体共振器装置を用いた通信用フィルタの構成を示す図
【図３】図２の所定箇所での断面図
【図４】仕切り板部分の構造を示す図
【図５】仕切り板で仕切られた２つの誘電体共振器間の結合の様子を示す図
【図６】図２に示した通信用フィルタの各共振器間の結合の仕方を示す図
【図７】不要な飛び結合が生じている状態での特性図
【図８】不要な飛び結合を打ち消した時の特性図
【図９】逆極性の飛び結合を積極的に加えた時の特性図
【図１０】第２の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１１】第３の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１２】第４の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１３】第５の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１４】第６の実施形態に係る通信用フィルタの構成を示す図
【図１５】同通信用フィルタにおける仕切り板部分の構成を示す図
【図１６】第７の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構成を示す図
【図１７】第８の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構成を示す図
【図１８】第９の実施形態に係る移動体通信基地局用通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１−キャビティ本体
２−キャビティカバー
１ｗ−突出部
１ｇ−陥凹部
３−支持板
１０−誘電体コア
１１−中心導体
１２−同軸コネクタ
１３−周波数調整用ネジ
２０−仕切り板
２１−導体ループ
２１ａ−第１の導体ループ部分
２１ｂ−第２の導体ループ部分
２２，２３−飛び結合用導体ループ
Ｓ−スリット状開口部
Ｓ′−スリット状間隙部
ｇ−溝
【発明の属する技術分野】
この発明は、キャビティ内に複数の共振器を構成した誘電体共振器装置、それを備えた通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャビティ内に複数の誘電体共振器を設けてフィルタ等を構成した誘電体共振器装置として特許文献１が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、それぞれ２つの誘電体柱を交差させた形状からなる複数の誘電体コアをキャビティ内に設けて複数のＴＭ二重モードの誘電体共振器を構成する構造が示されている。また、隣接する誘電体共振器間で二重モードのうち一方のモード同士を結合させるために、所定方向に複数のスリットを形成した仕切り板をＴＭ二重モードの誘電体共振器間に配置する構造が示されている。この仕切り板のスリットは、そのスリットの延びる方向に向く磁界を透過させ、スリットの間隙方向に向く磁界を遮断するので、スリットの向きに応じて所定の共振モード同士を結合させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３２１５０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記仕切り板による透過磁界方向の選択性は、スリットの数、間隙、縦横比等によって定まる。例えばスリットの間隙を狭くすれば、その間隙方向に向く磁界の遮断効果が高まるが、その方向の磁界を完全には遮断することができず、仕切り板を挟んで両側にある共振器同士が、スリットの間隙方向を向く磁界で僅かながら結合する。その結合が不要な結合である場合には、所定のフィルタ特性が得られないという問題が生じる。
さらに、上記仕切り板に設けるスリットの間隙をある程度以上狭くすることは製造上も困難となる。
【０００６】
また、スリットの縦横比によってスリットの延びる方向に向く磁界と間隙方向に向く磁界の透過率の比をある程度変えることができるが、この比は仕切り板に設けたスリットの形状によって固定的に定まる。そのため、スリットの延びる方向と間隙方向のそれぞれに磁界が向く２つのモードについて、隣接する共振器間で最適な結合係数を調整によって定めることができなかった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、仕切り板により選択的に結合させる２つの共振モードの結合量を可変とした共振器装置、それを用いた通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置を提供することにある。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、仕切り板により選択的に結合させる２つの共振モードのうち一方の共振モードについてのみ結合させ、他方の共振モードについての結合を阻止するようにした共振器装置、通信用フィルタおよび移動体通信基地局用通信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、それぞれ少なくとも第１・第２の２つの共振モードで共振する複数個の誘電体共振器と、隣接する誘電体共振器の間を仕切る仕切り板とを備えた誘電体共振器装置であって、前記誘電体共振器は、前記２つの共振モードの磁界ループの面が互いに直交していて、前記仕切り板は、前記誘電体共振器の第１の共振モードの磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部と、導体ループとを備え、該導体ループは、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第１の導体ループ部分と、他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第２の導体ループ部分とを備えることを特徴としている。
【００１０】
上記スリット状開口部は、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させる。第１・第２の導体ループ部分は２つの誘電体共振器の第２の共振モードにそれぞれ結合するので、この導体ループを介して第２の共振モード同士の結合量が定まる。したがって、この導体ループによって第２の共振モード同士の結合量が可変となる。
【００１１】
また、この発明は、第１・第２の誘電体共振器の第２の共振モードの磁界が、第１・第２の導体ループ部分にそれぞれ結合することによって、誘電体共振器の第２の共振モードの磁界がスリット状開口部を漏れて透過することによる第２の共振モード同士の結合を打ち消すようにしたことを特徴としている。
【００１２】
この構造により、２つの誘電体共振器の第１・第２の共振モードのうち、第１の共振モード同士を結合させ、第２の共振モード同士の不要結合を阻止する。
【００１３】
また、この発明は、それぞれ少なくとも第１・第２の２つの共振モードで共振する複数個の誘電体共振器と、隣接する誘電体共振器の間を仕切る仕切り板とを備えた誘電体共振器装置であって、前記誘電体共振器は、前記２つの共振モードの磁界ループの面が互いに直交していて、前記仕切り板は、前記誘電体共振器の第１の共振モードの磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部と、導体ループとを備え、該導体ループは、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第１の共振モードと結合する第１の導体ループ部分と、他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第２の導体ループ部分とを備えることを特徴としている。
【００１４】
上記スリット状開口部は、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させる。第１・第２の導体ループ部分は一方の誘電体共振器の第１の共振モードと他方の誘電体共振器の第２の共振モードにそれぞれ結合するので、２つの誘電体共振器で４段の共振器部分を構成する場合、上記導体ループを介して１段目と３段目との飛び結合、または２段目と４段目との飛び結合をなすことができる。したがって、この導体ループによって１段とばしの飛び結合の結合量が可変となる。
【００１５】
また、この発明は、導体ループをスリット状開口部を通り抜けるように配置するとともに仕切り板に設けたことを特徴としている。
この構造により、前記導体ループの配置を容易にし、導体ループ付きの仕切り板をキャビティ内の所定位置に配置するだけで、２つの誘電体共振器の結合構造をとれるようにする。
【００１６】
また、この発明は、誘電体共振器を囲むキャビティの内面と仕切り板の側部との間に、スリット状開口部に対して平行なスリット状の間隙を設けたことを特徴としている。
この仕切り板側部とキャビティ内面との間の間隙はスリットとして作用するので、仕切り板の側部をキャビティの内面に対して電気的接続を行うことなく、仕切り板としての作用をもたせる。
【００１７】
また、この発明は、上記共振器装置と、その共振器装置に外部結合する外部結合手段とを備えた通信用フィルタを構成することを特徴としている。
【００１８】
また、この発明は、上記通信用フィルタを高周波回路部に備えて移動体通信基地局用通信装置を構成することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る共振器装置およびそれを備えた通信用フィルタについて図１〜図９を基に説明する。
図１は誘電体共振器の構成を示す主要部の三面図および全体の斜視図である。（Ｄ）において誘電体コア１０は、２つの矩形板を直交させて一体化したような形状で、断面十字型をなし、２つの矩形板部分が交差した箇所に相当する部分に溝ｇを設けている。この誘電体コア１０は支持板３に対して接着剤により接着するか、ガラスグレースの焼付けによって接合する。
【００２０】
図１の（Ａ）は誘電体コア１０の上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図である。（Ａ）に示すように、１０ｙで示す矩形板状部分にはｚ軸に垂直な面（ｘ−ｙ平面）に沿って電界が回るＴＥ０１δｚモードの共振モードが生じる。また、（Ｃ）に示すように、１０ｚで示す矩形板状部分にはｙ軸に垂直な面（ｘ−ｚ平面）に沿って電界が回るＴＥ０１δｙモードの共振モードが生じる。
【００２１】
図２は、図１に示した誘電体共振器を備えた通信用フィルタの構成を示している。ここで（Ａ）は上部のキャビティカバーを取り除いた状態での上面図、（Ｂ）は、キャビティカバー２を取り付けた状態での（Ａ）におけるＣ−Ｃ部分の縦断面図である。キャビティ本体１とキャビティカバー２とによるキャビティの内部に共振器Ｒ１，Ｒ２３，Ｒ４５，Ｒ６を備えている。共振器Ｒ２３，Ｒ４５には、図１に示した支持板３付きの誘電体コア１０をそれぞれ配置している。
【００２２】
Ｒ１，Ｒ６はそれぞれ半同軸共振器を構成している。すなわち、キャビティ本体１の内底面にそれぞれ所定高さの中心導体１１を設けている。キャビティ１の外側面には同軸コネクタ１２を取り付けていて、それぞれの同軸コネクタの中心導体を中心導体１１に接続している。この中心導体１１の頂部に対向するキャビティカバー２の一部には周波数調整用ネジ１３を取り付けている。この周波数調整用ネジ１３と中心導体１１頂部との間に生じるストレー容量を調整することによって半同軸共振器の共振周波数を調整する構造としている。
【００２３】
共振器Ｒ１と共振器Ｒ２３との間、および共振器Ｒ６と共振器Ｒ４５との間にはそれぞれ窓Ｗを設けている。また、共振器Ｒ２３と共振器Ｒ４５との間には仕切り板２０を配置している。さらに、共振器Ｒ１から共振器Ｒ２３にかけて飛び結合用導体ループ２２を設けている。同様に、共振器Ｒ４５から共振器Ｒ６にかけて飛び結合用導体ループ２３を設けている。
【００２４】
図３の（Ａ）は、図２におけるＡ−Ａ部分の断面図、（Ｂ）は同じくＢ−Ｂ部分の断面図である。
図３の（Ａ）に示すように、仕切り板２０には複数のスリット状開口部Ｓを形成している。この仕切り板２０には導体ループ２１を設けている。また、この仕切り板２０の側部とキャビティ本体１の内面との間にはスリット状開口部Ｓに平行なスリット状間隙部Ｓ′を設けている。
【００２５】
このように仕切り板２０のスリット状開口部Ｓの長手方向がｚ軸方向を向いているので、共振器Ｒ２３，Ｒ４５にそれぞれ生じるＴＥ０１δｚモード同士が磁界結合することになる。
【００２６】
図４の（Ａ）は仕切り板部分の斜視図、（Ｂ）は仕切り板の側面図である。但し、斜視図においては図の煩雑化を避けるため、仕切り板２０の板厚を１本の線で表している（この板厚図示の省略化は以降に示す各斜視図についても同様である）。
導体ループ２１は第１の導体ループ部分２１ａと第２の導体ループ部分２１ｂとからなる。この第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂはスリット状開口部Ｓの長手方向に直交する方向（スリット状開口部Ｓの間隙方向）の磁界に鎖交するループ面を構成する。第１の導体ループ部分２１ａは、（Ａ）における手前部分すなわち（Ｂ）における左の共振器側に突出していて、第２の導体ループ部分２１ｂは、（Ａ）における後方部分すなわち（Ｂ）における右の共振器側に突出している。
【００２７】
なお、図３および図４に示した仕切り板２０とキャビティ本体１の内面との間のスリット状間隙部Ｓ′もスリット状開口部と同様に作用するので、仕切り板２０の側部とキャビティ本体１の内面との間の電気的接続が不要となる。従来の構造では、この部分の電気的接続には高周波電流に対して充分に滑らかに接続する必要があり、その接続が不十分な場合には共振器のＱが劣化して挿入損失が悪化するという問題が生じるが、このようにスリット状間隙部Ｓ′を設けたことにより、その問題が解消できる。また、従来は、特に送信フィルタと受信フィルタを一体的に設けてデュプレクサを構成する場合に、キャビティの壁面を介して相手側のフィルタの空間が存在するため、仕切り板の四側面の全てをキャビティの内面に電気的に接続するのは構造上困難である。さらに、ネジを用いずに圧入等の方法によって仕切り板を設ける方法も考えられるが、電気的接続が不十分になるおそれがあった。また、それを回避するためにリフロー炉等を用いてキャビティと仕切り板を半田付けする方法もあるが、その工程は複雑となってコストアップの要因となる。しかし、図３・図４に示したようにスリット状間隙部Ｓ′を設けた構造により、それらの問題も解消できる。
【００２８】
図５は、図２に示した２つの共振器Ｒ２３，Ｒ４５に生じる第１・第２の共振モードの仕切り板２０を介する結合状態を示している。共振器Ｒ２３，Ｒ４５のそれぞれの第１の共振モード（ＴＥ０１δｚモード）の磁界は、仕切り板２０のスリット状開口部Ｓを長手方向に通り抜けるので、仕切り板２０で仕切られた２つの誘電体共振器の第１の共振モード同士が結合する。また、（Ｂ）に示すように、共振器Ｒ２３の第２の共振モード（ＴＥ０１δｙモード）の磁界は第１の導体ループ部分２１ａに結合し、共振器Ｒ４５の第２の共振モード（ＴＥ０１δｙモード）の磁界は第２の導体ループ部分２１ｂに結合する。これにより、第２の共振モード同士の結合量は導体ループ２１によって定めることができる。
【００２９】
図６は図２に示した通信用フィルタの各共振器間の結合の関係を示している。ここでＲ２は上記共振器Ｒ２３のうちＴＥ０１δｙモードによる共振器、Ｒ３は共振器Ｒ２３のＴＥ０１δｚモードによる共振器である。またＲ４は共振器Ｒ４５のうちＴＥ０１δｚモードによる共振器、Ｒ５は共振器Ｒ４５のうちＴＥ０１δｙモードによる共振器である。Ｒ１−Ｒ２間の結合ｋ１２は空間的な磁界結合、同様にＲ５−Ｒ６間の結合ｋ５６は空間的な磁界結合による。またＲ２−Ｒ３間の結合ｋ２３は共振器Ｒ２３に設けた溝ｇによる。同様にＲ４−Ｒ５間の結合ｋ４５は共振器Ｒ４５に設けた溝ｇによる。
【００３０】
Ｒ３−Ｒ４間の結合ｋ３４は、仕切り板２０に設けたスリット状開口部Ｓを透過する磁界による結合である。Ｒ１−Ｒ３間の結合ｋ１３は飛び結合用導体ループ２２による。同様にＲ４−Ｒ６間の結合ｋ４６は飛び結合用導体ループ２３による。
【００３１】
さて、Ｒ２−Ｒ５間の結合ｋ２５については、仕切り板２０に設けたスリット状開口部Ｓによる漏れの結合と導体ループ２１による結合の重ね合わせによる。すなわち共振器Ｒ２３，Ｒ４５のＴＥ０１δｙモードの磁界は仕切り板２０に設けたスリット状開口部の間隙方向に磁界が向くのでほとんど遮断されるが、いくらかの漏れが生じるので、その漏れ分の結合が生じる。この第１の実施形態では、導体ループ２１をＳ字型または逆Ｓ字型にしたことにより、すなわち第１・第２の導体ループ部分にひねりが入っていて、この導体ループ２１に交わる磁界の向きが、仕切り板２０で仕切られた２つの空間で逆方向の関係となる。このため、上記スリット状開口部Ｓを漏れることによる結合を打ち消す方向に作用する。
【００３２】
図２に示した例では、共振器Ｒ２３，Ｒ４５の溝ｇの入り方が同方向であるので、スリット状開口部Ｓを漏れるＲ２−Ｒ５間の結合ｋ２５の結合係数はＲ３−Ｒ４間の結合ｋ３４の結合係数と同極性となる。そのため、導体ループ２１の第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積をある程度大きくした時点で上記漏れ分の結合が打ち消されて、ｋ２５の結合係数は０となる。第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積をさらに大きくすると、ｋ２５がｋ３４とは逆極性の関係でＲ２−Ｒ５間が飛び結合することになる。
【００３３】
図７〜図９は上記ｋ２５の結合係数を変化させたときの通過特性（Ｓ２１）および反射特性（Ｓ１１）を示している。各図において、縦軸は減衰量であり、一目盛りを１０ｄＢとするデシベルで表している。太線で示す位置が０ｄＢである。横軸は周波数であり、左端を１７００ＭＨｚ、右端を２２００ＭＨｚとするリニアスケールで表している。
【００３４】
図７は、導体ループ２１を設けずに、スリット状開口部で自然に漏れる飛び結合ｋ２５の結合係数が＋０．０８％（ｋ３４と同極性）である状態での特性である。この実施形態に係る通信用フィルタの要求特性の１つは、図中三角印で示すマーカー１とマーカー２との間で７５ｄＢ以上の減衰を確保することである。そのために、ｋ１３，ｋ４６で示した負の飛び結合を生じさせているが、係数が正であるｋ２５の飛び結合の影響により、マーカー１とマーカー２の間に減衰極が生じない。その結果、単にスリット状開口部を有する仕切り板を設けただけでは上述の所定の減衰量を確保することはできない。
【００３５】
図８は、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積を調整してｋ２５の結合係数をほぼ０％とした時の特性である。このようにｋ１３，ｋ４６の飛び結合による減衰極がマーカー１とマーカー２の間に生じて、この間の減衰量を７５ｄＢ以上確保することができる。ここでＰ１３，Ｐ４６は飛び結合ｋ１３，ｋ４６による減衰極の位置を示している。
【００３６】
図９は、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積を拡大してｋ２５の結合係数を−０．０５％にするとともに、飛び結合用導体ループ２２，２３を設けなかったときの特性を示している。このように偶数段の共振器を飛ばして逆極性の飛び結合を生じさせると、通過帯域の高域側と低域側の両方に減衰極が生じる。ここでＰ２５は飛び結合ｋ２５による減衰極である。
【００３７】
次に、第２の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構成を図１０を基に説明する。
図１０の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、いずれも仕切り板２０とその周囲のキャビティ部分の構造を示している。（Ａ）に示す例では、キャビティ本体１の内壁面に内側に突出する突出部１ｗを設けて、その位置に仕切り板２０を配置している。また、仕切り板２０と突出部１ｗとの間にスリット状間隙部Ｓ′を設けている。この構造では、必要なスリット状開口部の数を比較的少なく構成できる。
【００３８】
図１０の（Ｂ）に示す例では、仕切り板２０の側部とキャビティ本体１の内面との間にスリット状開口部Ｓに平行な陥凹部１ｇを設け、仕切り板２０の側部を陥凹部１ｇに挿入している。このような構造によっても、その陥凹部１ｇをスリット状間隙部として用いることができる。
【００３９】
図１０の（Ｃ）に示す例では、キャビティ本体１の内面に突出部１ｗを設けるとともに、その端部に陥凹部１ｇを設けて、仕切り板２０の側部を間隙を設けて陥凹部１ｇに挿入配置した例である。このような構造であっても，所定数のスリット状開口部を設けるとともに陥凹部１ｇをスリット状間隙部として作用させることができる。
【００４０】
図１１は第３の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構造を表している。（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は仕切り板２０の側面図である。この例では、仕切り板２０の一部をクランク状に折り曲げて、第１の導体ループ部分２１ａとそれに連続する第２の導体ループ部分２１ｂとを一体的に形成している。第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積は、仕切り板２０と第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂによって生じる側面から見た面積で表すことができる。
【００４１】
図１２は第４の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構成を示している。（Ａ）は仕切り板２０とその近傍の斜視図、（Ｂ）は仕切り板の上面図である。この例では、仕切り板２０をｘ軸方向から見てＳ字型または逆Ｓ字型をなし、ｚ軸方向から見てＮ字型または逆Ｎ字型をなすように第１の導体ループ部分２１ａと第２の導体ループ部分２１ｂを構成している。また第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂを打ち抜き、切り起こした際に生じる余剰部分にもスリット状開口部Ｓ″を形成している。このスリット状開口部Ｓ″もスリットとして作用させている。
【００４２】
図１３は第５の実施形態に係る誘電体共振器装置の仕切り板部分の構造を示している。図においてキャビティ本体１およびキャビティカバー２を断面として仕切り板２０を側面から見た状態を示している。この仕切り板２０の構造は図４に示したものと同様である。但し、仕切り板２０には導体ループ２１を設けていない。この図１３に示す例では、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂを有する導体ループ２１をキャビティ本体１およびキャビティカバー２に取り付けている。導体ループ２１は仕切り板２０に設けた複数のスリット状開口部のうち中央または中央付近のスリット状開口部を仕切り板２０に接触しないように配置している。このような構造であっても、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂと仕切り板２０とによってループ面積を定めることができる。
【００４３】
次に、第６の実施形態に係る通信用フィルタについて図１４・図１５を基に説明する。
図２に示した通信用フィルタと異なる点は、仕切り板２０に対してねじりを加えない導体ループ２１を設けていること、共振器Ｒ２３，Ｒ４５の溝ｇの入り方が逆方向であること、飛び結合用導体ループ２２，２３を設けていないことである。その他の部分については図２に示したものと同様である。
【００４４】
このように、溝ｇの入り方が逆向き（ｘ軸方向を見たとき共振器Ｒ２３が右上がり４５°方向に対を成す溝ｇ，ｇを設けているのに対し、共振器Ｒ４５は左上がり４５°の斜め方向に対を成す溝ｇ，ｇを設けている。）の関係としたことにより、仕切り板２０のスリット状開口部Ｓを漏れて結合するｋ２５の結合係数はｋ３４に対して逆極性となる。
【００４５】
図１５は図１４における仕切り板２０と、それに設けた導体ループ２１の構造を示している。導体ループ２１は、その両端をそれぞれ仕切り板２０に接続し、第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂを仕切り板２０の表裏方向に突出させるとともに、全体で一巻き分のループを構成している。このようなねじりを加えない導体ループ２１を設けたことにより、飛び結合ｋ２５がｋ３４に対して逆極性のまま、ｋ２５の結合係数の絶対値は大きくなる。第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂのループ面積を調整して、この飛び結合ｋ２５の結合係数を所定値に定めれば、丁度図９に示した特性と同様の、通過帯域の高域側と低域側にそれぞれ飛び結合ｋ２５による減衰極Ｐ２５，Ｐ２５を有する特性が得られる。
【００４６】
図１６は第７の実施形態に係る通信用フィルタの仕切り板付近の構造を示している。この例では導体ループ２１を仕切り板２０のスリット状開口部を通して、その両端をキャビティ本体１の底面部分に接続している。この構造によって、仕切り板２０の表裏方向に突出する導体ループ部分が第１・第２の導体ループ部分２１ａ，２１ｂとして作用する。このようにねじりを加えない導体ループを仕切り板２０とは別個に配置してもよい。
【００４７】
なお、図２や図１４を基に説明した例では、ｋ３４に対する飛び結合ｋ２５の結合係数を０とするか逆極性の所定値に定めるようにしたが、ｋ２５の結合係数をｋ３４の結合係数と同極性で所定値に定めることもできる。例えば、図２に示した例で導体ループ２１を図１４や図１６に示したようにひねりを加えない構造の導体ループに置換すればよい。また例えば、図１４に示した例で導体ループ２１を図２等に示したひねりを加えた構造の導体ループに置換すればよい。このように、ｋ３４に対する飛び結合ｋ２５の結合係数を積極的に同極性とすれば、通過帯域の高域側および低域側の減衰特性は劣化するが、通過帯域での群遅延特性を大幅に改善することができる。
【００４８】
図１７は第８の実施形態に係る誘電体共振器装置の主要部の構造を表す斜視図である。この例でも、仕切り板２０に第１の導体ループ部分２１ａと第２の導体ループ部分２１ｂとからなる導体ループ２１を設けている。しかし、図４などに示した例とは異なり、第１の導体ループ部分２１ａは、そのループ面が略水平面をなすように、且つ第２の導体ループ部分２１ｂは、そのループ面が略鉛直面をなすようにそれぞれ形成している。したがって、例えば図２に示した仕切り板２０を図１７に示した仕切り板２０に置換すると、第１の導体ループ部分２１ａのループ部分は共振器Ｒ２３のＴＥ０１δｚモードの磁界と結合し、第２の導体ループ部分２１ｂのループ部分は共振器Ｒ４５のＴＥ０１δｙモードの磁界と結合する。前者は図６に示した３段目の共振器Ｒ３、後者は５段目の共振器Ｒ５にそれぞれ相当するので、導体ループ２１は４段目の共振器Ｒ４を飛ばして、すなわち１段飛ばしで３段目の共振器Ｒ３と５段目の共振器Ｒ５を飛び結合させる。この飛び結合の極性が同極性であれば通過帯域の高域側に減衰極が生じ、逆極性であれば通過帯域の低域側に減衰極が生じる。
このようにして奇数段飛ばしで減衰極を生じさせることもできる。
【００４９】
なお、以上に示した各実施形態では、第１・第２の２つの共振モードが共にＴＥ０１δモードであったが、第１・第２の一方または両方がＴＭモードであってもよい。例えば図２に示した例で、ｚ軸方向に電界が向くＴＭ１１０ｚモードまたはＴＭ１１δｚモードと、ｙ軸方向に電界が向くＴＭ１１０ｙモードまたはＴＭ１１δｙモードで共振するＴＭ多重モードの誘電体共振器を構成してもよい。
【００５０】
次に、第８の実施形態に係る移動体通信基地局用通信装置の構成を図１８に示す。
ここで、デュプレクサは送信フィルタと受信フィルタとから構成している。この送信フィルタと受信フィルタは、いずれも、前述した構成の通信用フィルタである。送信フィルタの出力ポートと受信フィルタの入力ポートとの間は、送信信号が受信フィルタ側へ回り込まないように、また、受信信号が送信フィルタ側へ回り込まないように、位相調整を行っている。このデュプレクサの送信信号入力ポートには送信回路を、受信信号出力ポートには受信回路をそれぞれ接続している。また、アンテナポートにはアンテナを接続している。このようにして、この発明に係る誘電体共振器を備えた通信装置を構成する。
【００５１】
【発明の効果】
この発明によれば、スリット状開口部が、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させ、第１・第２の導体ループ部分が、２つの誘電体共振器の第２の共振モードの磁界にそれぞれ結合するので、この導体ループによって第２の共振モード同士の結合量を調整できるようになる。
【００５２】
また、この発明によれば、第１・第２の誘電体共振器の第２の共振モードの磁界が、第１・第２の導体ループ部分にそれぞれ結合することによって、誘電体共振器の第２の共振モードの磁界がスリット状開口部を漏れて透過することによる第２の共振モード同士の結合を打ち消すようにしたことにより、２つの誘電体共振器の第１・第２の共振モードのうち、第１の共振モード同士が結合し、第２の共振モード同士の不要結合が阻止されて、所定のフィルタ特性をもたせることができるようになる。
【００５３】
また、この発明によれば、スリット状開口部が、その長手方向に磁界が向く第１の共振モードの信号を透過させ、第１の導体ループ部分が、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第１の共振モードと結合し、第２の導体ループ部分が他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合するので、２つの誘電体共振器で４段の共振器部分を構成する場合に、上記導体ループを介して１段目と３段目との飛び結合、または２段目と４段目との飛び結合をなすことができる。したがって、この導体ループによって１段とばしの飛び結合の結合量が可変となる。
【００５４】
また、この発明によれば、導体ループをスリット状開口部を通り抜けるように配置するとともに仕切り板に設けたことにより、導体ループの配置を容易にし、導体ループ付きの仕切り板をキャビティ内の所定位置に配置するだけで、２つの誘電体共振器の結合構造をとることができる。
【００５５】
また、この発明によれば、誘電体共振器を囲むキャビティの内面と仕切り板の側部との間に、スリット状開口部に対して平行なスリット状の間隙を設けたことにより、仕切り板側部とキャビティ内面との間の間隙がスリットとして作用するので、仕切り板の側部をキャビティの内面に対して電気的接続を行うことなく、仕切り板を容易に配置できるようになる。
【００５６】
また、この発明によれば、上記の誘電体共振器装置と、それに外部結合する外部結合手段を備えて、遮断域の減衰量を大きく確保した帯域通過特性を有する通信用フィルタが得られる。
【００５７】
また、この発明によれば、上記通信用フィルタを所定周波数帯域を通過させる高周波回路部に備えて、小型・低コストな移動体通信基地局用通信装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体共振器装置における誘電体コアの構造を示す図
【図２】同誘電体共振器装置を用いた通信用フィルタの構成を示す図
【図３】図２の所定箇所での断面図
【図４】仕切り板部分の構造を示す図
【図５】仕切り板で仕切られた２つの誘電体共振器間の結合の様子を示す図
【図６】図２に示した通信用フィルタの各共振器間の結合の仕方を示す図
【図７】不要な飛び結合が生じている状態での特性図
【図８】不要な飛び結合を打ち消した時の特性図
【図９】逆極性の飛び結合を積極的に加えた時の特性図
【図１０】第２の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１１】第３の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１２】第４の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１３】第５の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構造を示す図
【図１４】第６の実施形態に係る通信用フィルタの構成を示す図
【図１５】同通信用フィルタにおける仕切り板部分の構成を示す図
【図１６】第７の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構成を示す図
【図１７】第８の実施形態に係る誘電体共振器装置における仕切り板部分の構成を示す図
【図１８】第９の実施形態に係る移動体通信基地局用通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１−キャビティ本体
２−キャビティカバー
１ｗ−突出部
１ｇ−陥凹部
３−支持板
１０−誘電体コア
１１−中心導体
１２−同軸コネクタ
１３−周波数調整用ネジ
２０−仕切り板
２１−導体ループ
２１ａ−第１の導体ループ部分
２１ｂ−第２の導体ループ部分
２２，２３−飛び結合用導体ループ
Ｓ−スリット状開口部
Ｓ′−スリット状間隙部
ｇ−溝
Claims (7)
- それぞれ少なくとも第１・第２の２つの共振モードで共振する複数個の誘電体共振器と、隣接する誘電体共振器の間を仕切る仕切り板とを備えた誘電体共振器装置であって、
前記誘電体共振器は、前記２つの共振モードの磁界ループの面が互いに直交していて、前記仕切り板は、前記誘電体共振器の第１の共振モードの磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部と、導体ループとを備え、該導体ループは、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第１の導体ループ部分と、他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第２の導体ループ部分とを備えることを特徴とする誘電体共振器装置。 - 前記第１・第２の誘電体共振器の第２の共振モードの磁界が前記スリット状開口部を漏れて透過することによる第２の共振モード同士の結合を、前記第１・第２の誘電体共振器の第２の共振モードの磁界が、前記第１・第２の導体ループ部分にそれぞれ結合することによって打ち消すようにした請求項１に記載の誘電体共振器装置。
- それぞれ少なくとも第１・第２の２つの共振モードで共振する複数個の誘電体共振器と、隣接する誘電体共振器の間を仕切る仕切り板とを備えた誘電体共振器装置であって、
前記誘電体共振器は、前記２つの共振モードの磁界ループの面が互いに直交していて、前記仕切り板は、前記誘電体共振器の第１の共振モードの磁界ループの向きを長手方向とするスリット状開口部と、導体ループとを備え、該導体ループは、互いに隣接する一方の誘電体共振器の第１の共振モードと結合する第１の導体ループ部分と、他方の誘電体共振器の第２の共振モードと結合する第２の導体ループ部分とを備えることを特徴とする誘電体共振器装置。 - 前記導体ループを前記スリット状開口部を通り抜けるように配置するとともに前記仕切り板に設けた請求項１、２または３に記載の誘電体共振器装置。
- 前記誘電体共振器を囲むキャビティの内面と前記仕切り板の側部との間に、前記スリット状開口部に対して平行なスリット状の間隙を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の誘電体共振器装置。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の誘電体共振器装置と、該誘電体共振器装置に外部結合する外部結合手段とを備えてなる通信用フィルタ。
- 請求項６に記載の通信用フィルタを、通信信号の所定帯域を通過させる高周波回路部に備えた移動体通信基地局用通信装置。
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