JP2006115333A - 共振器装置、発振器、フィルタおよび無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｑが高く、且つスプリアスモードの影響を受けにくくし、また、共振器と励振線路を同一基板上に構成した場合の共振器と励振線路間で強い結合が得られるようにした共振器装置、それを備えた発振器、フィルタおよび無線装置を提供する。
【解決手段】 基板の上下面にそれぞれ円形の電極開口部Ｈを有する電極を設けて、この電極開口部を共振器として構成し、その共振器に結合するＰＤＴＬからなる励振線路５を形成する。共振器に対する励振線路５の結合部は、共振器上で中心角９０°だけ離れた位置とし、励振線路上で、使用周波数帯で略整数波長となる関係とする。これにより、主モードであるＴＥ０２０モードとの結合を強め、隣接スプリアスモードであるＴＥ２２０モードおよびＨＥ６１０モードとの結合を弱めてスプリアス応答抑圧特性を改善する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、共振器に励振線路を結合させてなる共振器装置、発振器、フィルタおよびそれらを備えた無線装置に関するものである。

従来、誘電体基板に構成した共振器と励振線路とを備えた共振器装置がたとえば特許文献１に示されている。
ここで特許文献１の共振器装置の例を図２５に示す。同図は誘電体基板に構成した共振器の２つのモードについての電磁界分布を表している。（Ａ）は、この実施形態で利用する主モードであるＴＥ０１０モード、（Ｂ）はスプリアスモードであるＨＥ３１０モードについての、それぞれの電磁界分布である。ここで実線は電界分布（電気力線）、破線は磁界分布（磁力線）である。図においてＡ，Ｂが励振線路５との結合部である。

この特許文献１の共振器装置は、励振線路をＴＥ０１０モード共振器に対して中心角１８０°だけ離れた２点で結合させることにより、その２つの結合個所における共振器上のスプリアスモードであるＨＥ３１０の位相が２点間で逆相となるようにしている。一方、利用する主モードＴＥ０１０モードは周方向の位相変化が無いため、共振器上の２点間は同相である。また、励振線路における上記２点間は同相となるようにしている。

このような構造により、主モードの結合を強め、同時に隣接スプリアスモード（主モードの共振周波数に隣接する周波数で共振するスプリアスモード）の結合を弱めて、スプリアス応答抑圧特性を改善するものである。

また、ＴＥ０１０共振器と同一平面上にコプレーナ線路からなる励振線路を形成したものとして特許文献２が開示されている。このような構造によれば、単一の誘電体基板上に共振器と励振線路を構成できるので、部品点数が削減されるとともに小型化できるという利点がある。
特開２０００−２５２７１４公報 特開平１１−１４５７０９号公報

従来、フィルタや発振器に用いられてきたＴＥ０１０モードの共振器は、無負荷Ｑが６０ＧＨｚ帯で１３００程度と高Ｑであるが、フィルタのさらなる低損失化および発振器の低位相雑音化を図るためには共振器のＱをさらに向上させる必要がある。共振器の高Ｑ化の１つの方法として、より高次の共振モードを用いることは効果的である。ところが、共振モードが高次になるほど、主モードの共振周波数近傍のスプリアス共振の数が増加する。このスプリアス共振は、フィルタの阻止域特性の劣化や、発振器の寄生発振の原因となるので、高次の共振モードを用いる場合には、スプリアス応答抑圧特性の広帯域化が課題となる。

特許文献１に開示されているように、主モードがＴＥ０１０モードの場合、ＨＥ３１０モードのみを抑圧すれば広帯域のスプリアス応答抑圧特性が得られる。しかし、高Ｑ化のために、ＴＥ０１０モードより高次であるＴＥ０２０モードを用いる場合、ＴＥ２２０とＨＥ６１０の２つのスプリアスモードが主モードの周波数近傍に存在するので、これらを同時に抑圧することが課題となる。

一方、特許文献２で示されているように、基板上に共振器とともにコプレーナ線路である励振線路を設けた構造では、共振器の電磁界の基板主面の接線方向に対する閉じ込め性が高いため、共振器と励振線路との間で強い結合を得ることは困難であった。

上記共振器の磁気エネルギーは基板主面の接線方向よりも法線方向へ多く広がっているため、共振器と励振線路を別の基板上に設ければ、共振器と励振線路を基板主面の法線方向で結合させることによって強い結合が得られる。しかし、その結合の大きさは、共振器と励振線路のパターン精度だけでなく、基板の実装位置精度にも依存するため、結合の大きさのばらつきが大きくなるという問題があった。

そこで、この発明の目的は、Ｑが高く、且つスプリアスモードの影響を受けにくくし、また、共振器と励振線路を同一基板上に構成した場合の共振器と励振線路間で強い結合が得られるようにした共振器装置、それを備えた発振器、フィルタおよび無線装置を提供する。

（１）この発明の共振器装置は、円形ＴＥ０２０モードまたは円形ＴＥ０２δモードの共振器に対して少なくとも２つの結合部で励振線路を結合させて成る共振器装置であって、前記２つの結合部を前記円の中心角で（２ｎ−１）×３０°（ｎは１以上の整数）だけ離し、且つ前記励振線路上の前記２つの結合部間の電気長を使用周波数帯で略整数波長となる関係に定めたことを特徴としている。

（２）前記2つの結合部は、円の中心角でたとえば（２ｎ−１）×９０°（ｎは１以上の整数）だけ離れたものとする。

（３）前記励振線路は、共振器と同一基板上に構成したたとえばＰＤＴＬまたはスロット線路とする。

（４）前記励振線路は、結合部で共振器から離れる方向にたとえば１８０°未満に屈曲させる。

（５）この発明の発振器は、上記いずれかの構成の共振器装置と、その励振線路に接続した負性抵抗回路とによって構成する。

（６）この発明のフィルタは、上記いずれかの構成の共振器装置と、その励振線路を信号入出力ポートとして設けたものとする。

（７）この発明の無線装置は、上記発振器またはフィルタを備えたものとする。

（１）円形ＴＥ０２０モードまたは円形ＴＥ０２δモードの共振器とそれに結合する励振線路との２つの結合部を、利用する円形ＴＥ０２０モード（以下単にＴＥ０２０モードという。）または円形ＴＥ０２δモードの位相が同相となり、主モードとの結合が強められる。一方、円の中心角で（２ｎ−１）×３０°離れた位置で逆相となるたとえばＨＥ６１０モードに対する応答を抑圧できる。

（２）前記２つの結合部を特に（２ｎ−１）×９０°とすることにより、ＨＥ６１０モードとともにＴＥ２２０モードも同時に抑圧できる。そのため、主モードであるＴＥ０２０モードの低域側に隣接するＴＥ２２０モードと高域側に隣接するＨＥ６１０モードの両方が抑圧されるので、ＴＥ０２０モードの共振器に対するスプリアス応答抑圧特性の広帯域化が図れる。

（３）前記励振線路をＰＤＴＬまたはスロット線路とすることによって、それを共振器と同一基板上に構成することができ、励振線路と共振器を別の基板に構成した場合に生じる基板の実装位置精度の影響を受けることなく、結合の大きさのばらつきを抑えることができる。

（４）励振線路を結合部で共振器から離れる方向に１８０°以下に屈曲させたことにより、共振器と励振線路との間の結合をより強めることができる。

（５）この発明の発振器によれば、スプリアスの少ない単一周波数で発振する低位相雑音特性を有する発振器として用いることができる。

（６）この発明のフィルタによれば、スプリアスモードの影響を受けずに、所定周波数帯域を通過または阻止する、スプリアス特性に優れたフィルタとして用いることができる。

（７）この発明の無線装置によれば、スプリアスモードによる影響を受けない、高周波特性に優れた無線装置として利用可能となる。

第１の実施形態に係る共振器装置およびフィルタについて図１〜図１０を基に説明する。
先ず、共振器と励振線路との最も単純な結合構造の例と、その特性について図２・図９・図１０を基に説明する。図９において（Ａ）は共振器装置の主要部の上面図、（Ｂ）は（Ａ）における結合部ＣＰ部分の拡大図である。電極開口部Ｈはφ３．３ｍｍ、励振線路５の線路幅は０．１mm、電極開口部Ｈと励振線路５との間隙ｇは０．０１ｍｍとし、外部結合はＱｅ≒３８００としている。また、共振器用基板の厚みを０．３ｍｍ、その比誘電率を２４としている。

図２は図９に示した共振器装置の共振器に生じる各種共振モードのうち、３つの共振モードについて、それらの電界分布の例を示している。（Ａ１）は主モードであるＴＥ０２０モードの電界分布、（Ａ２）はその電界ベクトルの概略図である。（Ｂ１）はＴＥ２２０モードの電磁界分布、（Ｂ２）はその電界ベクトルの概略図である。（Ｃ１）はＨＥ６１０モードの電磁界分布、（Ｃ２）はその電界ベクトルの概略図である。

このように、主モードであるＴＥ０２０モードの電磁界は、（Ａ１），（Ａ２）に示すように、円の中心Ｃを中心として電界ベクトルが円形のループをなすように分布する。ＴＥ２２０モードの電磁界は、（Ｂ１），（Ｂ２）に示すように電極開口部内で４つの電界ベクトルがループをなすように分布する。さらに、ＨＥ６１０モードの電磁界は、（Ｃ１），（Ｃ２）に示すように、電界ベクトルが電極開口部の縁に沿って１２カ所で内側にそれぞれ半円状に張り出した形状をなすように分布する。

上記ＴＥ０２０モードの共振周波数ｆｏが６０ＧＨｚであるとき、ＴＥ２２０モードの共振周波数は５８．０ＧＨｚ、ＨＥ６１０モードの共振周波数は６２．２ＧＨｚである。このように２つのスプリアスモードＴＥ２２０モード，ＨＥ６１０モードは、主モードであるＴＥ０２０モードの低域側と高域側にそれぞれ隣接する。そのため、図９に示したように電極開口部Ｈで構成した共振器と励振線路５とを単一の結合部ＣＰで結合させた場合には、図１０に示すような３つのモードの応答がそれぞれ生じる。図１０において、横軸は周波数、縦軸は図９に示したポート＃１−ポート＃２間の透過特性をＳパラメータのＳ２１で、またポート＃１側から見た反射特性をＳパラメータのＳ１１でそれぞれ示している。なお、このシミュレーションにはＨＦＳＳを用いている。以降で示すシミュレーションについても同様である。

次に、ＴＥ０２０モードの共振モードと励振線路５を構成するＰＤＴＬの伝送モードとの結合について、図７・図８を参照して説明する。
図７の（Ｂ）は共振器の上面図、（Ａ）は（Ｂ）に示したｘ軸方向で切った共振器の断面図である。図中のドットパターンは、その濃度（疎密）によって電界強度の分布を表している。このようにＴＥ０２０モードの共振器は、中心から半径方向に巻く磁力線が周方向へ放射状に広がる磁界分布を持っている。

一方、図８の（Ａ）はＰＤＴＬの上面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ´部分の断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ´部分の断面図、さらに（Ｄ）は斜視図である。図８において実線の矢印は電界ベクトル、破線は磁界ベクトル、ドット記号およびクロス記号は電界または磁界の向きを示している。このようにＰＤＴＬは、その信号伝搬方向に磁界が巻いている（ＴＥモード）線路である。

そのため、図９に示したような直線状の励振線路５が共振器と接するような構造では、互いのＨ面（磁界ループの面）が直交して、結合に寄与する磁界成分が極めて小さくなり、共振器と励振線路との強い結合が得られない。そこで図４に示すように励振線路５を結合部ＣＰで共振器から離れる方向に１８０°未満の角度となるように屈曲させる。この図４に示す例では、結合部ＣＰでアール付きで９０°屈曲させている。共振器用基板の厚みを０．３ｍｍ、比誘電率を２４とし、励振線路５と共振器間の結合部ＣＰでの間隙ｇを０．１６ｍｍとして、外部結合をＱｅ≒３８００とした時、図４に示したポート＃１−＃２間のＳパラメータＳ１１，Ｓ２１は図５に示すようになる。このように透過特性であるＳ１１の挿入損失は−２ｄＢ程度となって、強い結合が得られることが分かる。

さて、図１は第１の実施形態に係る共振器装置およびフィルタの構成を示している。図１の（Ａ）は共振器装置の主要部の上面図、（Ｂ）はその斜視図である。但し（Ａ）においてはキャビティ部分を除いた基板状態で表している。また（Ｂ）においてはキャビティの内壁面部分を仮想的重ねて表している。

共振器用基板１は高誘電率誘電体材料からなる基板であり、それぞれ互いに対向する円形の電極開口部Ｈおよび励振線路となるスロットを有する上面電極２および下面電極３を形成している。励振線路５はＰＤＴＬ（平面誘電体線路）構造を成す。また上下面の電極に設けられた電極開口部Ｈで挟まれる空間が共振器として作用する。ここで、共振器用基板１の厚みは０．３ｍｍ、その比誘電率εｒは２４、結合部での励振線路５と共振器間の間隙ｇは０．１６ｍｍとして、外部結合をＱｅ≒３８００としている。

図中、破線の円で示す部分ＣＰ１，ＣＰ２は共振器と励振線路との間の結合部である。この結合部ＣＰ１，ＣＰ２は、電極開口部Ｈの円の中心Ｃを中心とする中心角で９０°離れた位置としている。また、この２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２間の励振線路５上の電気長を使用周波数帯で整数波長としている。

ここで、図２に示したように、Ｃを中心として中心角９０°方向に延びる２つの直線（図中破線Ｃ−Ａ，Ｃ−Ｂで示す直線）を考えると、この２つの直線と電極開口部の縁との交わる付近で励振線路を結合させると、その２つの結合部はＴＥ０２０モードで同相、ＴＥ２２０モードおよびＨＥ６１０モードでそれぞれ逆相となる。図１で示したように、この２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２間の励振線路５上の電気長は使用周波数帯（この例では６０ＧＨｚ）で整数波長としているので、主モードであるＴＥ０２０モードは、結合した励振線路上で同相で加算される。しかし、ＴＥ２２０モードの信号は励振線路上で略逆相で加算される。ＨＥ６１０モードについても同様に、結合した励振線路上で同相で加算される。

このようにして主モードであるＴＥ０２０モードと、そのスプリアスモードであるＴＥ２２０モードおよびＨＥ６１０モードに対してそれぞれ強く結合させ、且つ図１を用いて説明したように、２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２で結合させることによって、図１に示したポート＃１−＃２間の特性は図３に示すようなものとなる。このようにして主モードであるＴＥ０２０モードの挿入損失が−８ｄＢとなり、ＴＥ２２０モードの挿入損失が−１９ｄＢ、ＨＥ６１０モードの挿入損失が−１７ｄＢ程度となる。すなわち、ＴＥ２２０モードとＨＥ６１０モードをＴＥ０２０モードに比べて約−１０ｄＢ程度にまで抑圧できる。

ここで、図１，図４，図９に示した各共振器と励振線路との結合構造でのＱの比較例を図６に示す。図６の（１）は、図９に示したように、直線型励振線路で１つの結合部で結合させたもの（直線型１点励振タイプ）、（２）は図４に示したように、励振線路が曲線型で１つの結合部で結合させたもの（曲線型１点励振タイプ）、（３）は図１に示した曲線型の励振線路で、２つの結合部で結合させたもの（曲線型２点励振タイプ）である。外部Ｑ（Ｑｅ）について見ると，直線型１点励振タイプの場合、Ｑｅ＝３７６４、（２）の曲線型１点励振タイプの場合、Ｑｅ＝９５８となって、励振線路と共振器間の結合が強いことが分かる。さらに（３）の曲線型２点励振タイプの場合、Ｑｅ＝４８４となって、さらに強い結合が得られることがわかる。

一方、共振器の無負荷Ｑ（Ｑｏ）は（２）の曲線型１点励振タイプおよび（３）の曲線型２点励振タイプのいずれでも、（１）の直線型１点励振タイプと同等の値を示し、ほとんど低下しない。

次に、第２の実施形態に係る共振器装置について図１１を基に説明する。
図１１の（Ａ），（Ｂ）はいずれも共振器装置の上面図である。但しキャビティは図示していない。（Ａ）の例では、共振器用基板の上下面に形成した電極の電極開口部Ｈ部分に構成した共振器と、励振線路５とを２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２で結合させている。但し図１に示した場合と異なり、励振線路の曲がり部分に丸みをつけていない。
また図１１の（Ｂ）に示す例では、共振器との２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２部分の励振線路の曲がり部のエッジ部分を切り欠いた形状としている。

いずれの構造でも第１の実施形態で示した共振器装置と同様に、主モードであるＴＥ０２０モードとの結合を強め、スプリアスモードであるＴＥ２２０モードおよびＨＥ６１０モードとの結合を抑圧できる。特に、図１１の（Ａ）のように励振線路５のエッジ部で結合させれば、共振器と励振線路との磁界結合に寄与する部分が長くなるので、その分強い結合が得られる。

次に、第３の実施形態に係る共振器装置について図１２を基に説明する。
図１や図１１に示した例では、共振器と励振線路との２つの結合部を中心角９０°だけ離れた関係としたが、この図１２に示す例では、２つの結合部を中心角２７０°の関係としている。また励振線路５上の２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２間の電気長を使用周波数帯で略８波長としている。その他の構成は第１・第２の実施形態の場合と同様である。

このような構成によっても、主モードであるＴＥ０２０モードとの結合を強め、同時に隣接スプリアスモードであるＴＥ２２０モードおよびＨＥ６１０モードとの結合を弱めてスプリアス応答抑圧特性を改善できる。

次に、第４の実施形態に係る共振器装置について図１３を基に説明する。
図１３の（Ａ），（Ｂ）はいずれも共振器装置の主要部の上面図である。（Ａ）の例では、励振線路５の一方端をポート＃１とし、他方端に終端器６を設けている。この終端器６はＰＤＴＬに対する終端器であるので、共振器用基板の上下面の対向位置にそれぞれ設けている。その他の構成は図１に示したものと同様である。この共振器装置は、主モードであるＴＥ０２０モードで共振する共振器が線路に結合しているので、その共振周波数で減衰するトラップフィルタとして作用する。

図１３の（Ｂ）の例では、励振線路５の一方端を短絡部７とし、その短絡部７とそれに近い方の結合部ＣＰ２との距離を、励振線路５の上での波長（λｇ）の１／２としている。これにより、結合部ＣＰ２は励振線路５上で等価的な短絡部となり、同時に励振線路上で整数波長分離れた結合部ＣＰ１でも等価的に短絡点となる。したがって電極開口部Ｈ部分の共振器と最も強く磁界結合することになる。

次に、第５の実施形態に係る共振器装置について図１４を基に説明する。
図１４において２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２は中心角９０°の関係とし、励振線路上での２つの結合部間の電気長を１波長としている。この例では、励振線路５と、電極開口部Ｈによる共振器との結合部ＣＰ１，ＣＰ２で、励振線路５を直線状にしている。その他の構成は第１〜第３の実施形態の場合と同様である。前述したように、直線状の励振線路を共振器に単に近接させることによって共振器と結合させた場合には強く結合させることはできないが、この図１４に示すように、電極開口部Ｈによる共振器に対して結合部ＣＰ１，ＣＰ２の２カ所で励振線路５を結合させることにより、１箇所で結合させる場合に比べて比較的大きな結合強度が得られる。

次に、第６の実施形態に係る共振器装置について図１５を基に説明する。
図１５は共振器装置の主要部の上面図である。この例では、電極開口部Ｈ部分の共振器に対して励振線路５の２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２の中心角を１５０°とし、励振線路５上の２つの結合部ＣＰ１−ＣＰ２間の電気長を略１波長としている。また、２つのポート＃１，＃２を同一方向に取り出すように励振線路５を配置している。その他の構成は第１〜第３の実施形態の場合と同様である。

このように２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２の中心角を３０°の整数倍の関係とすることによって、スプリアスモードであるＨＥ６１０モードとの結合および共振を抑圧できる。

次に、第７の実施形態に係る共振器装置について図１６・図１７を基に説明する。
図１６は共振器装置の主要部の上面図である。この例では、励振線路５の一端をポート＃１とし、励振線路５の途中部分を分岐部ＰＤとし、励振線路５を２つに分岐するとともに、電極開口部Ｈによる共振器に対してそれぞれ結合部ＣＰ１，ＣＰ２で結合させている。分岐した励振線路５のそれぞれの先端には終端器６を設けている。２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２の位置は共振器上で中心角９０°の関係としている。また２つの結合部ＣＰ１−ＣＰ２間の励振線路５上の電気長は略１波長としている。

図１７は、図１６に示した共振器装置のポート＃１から見た反射特性をＳパラメータのＳ１１で示したものである。このように、ＴＥ２２０モードとの結合が抑圧されていることが分かる。また、この例ではＨＥ６１０モードについては抑圧されていない。（ＨＥ６１０モードと励振線路５とは電界結合し、その電界分布が共振器から見て同相になるからである。

次に、第８の実施形態に係る共振器装置について図１８を基に説明する。
この例では、励振線路５の一端をポート＃１とし、励振線路５の途中部分を分岐部ＰＤとし、励振線路５を２つに分岐するとともに、電極開口部Ｈによる共振器に対してそれぞれ結合部ＣＰ１，ＣＰ２で結合させている。分岐した２つの励振線路５の先端部分はそれぞれ短絡部７としている。励振線路５上の２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２と短絡部７までの電気長はλｇ／２としている。その他の構成は第７の実施形態の場合と同様である。

このような構成の場合も、第７の実施形態の場合と同様に作用する。

次に、第９の実施形態に係る発振器の構成を図１９を基に説明する。
図１９は発振器の主要部の上面図である。共振器用基板の上面には上面電極２、下面には下面電極をそれぞれ設けている。上面電極２の所定個所には円形の電極開口部Ｈを形成している。また下面電極にはこの上面電極の電極開口部Ｈに対向する部分に同様の電極開口部を設けていて、この電極開口部ＨをＴＥ０２０モードを主モードとする共振器として構成している。

また、ＰＤＴＬからなる励振線路５を形成していて、２点ＣＰ１，ＣＰ２で結合させている。励振線路５の一方端には終端器６を設けている。この励振線路５の他方端にはＦＥＴ８のゲート−ソースを接続している。また伝送線路９にはＦＥＴ８のドレイン−ソースを接続している。伝送線路９の先端には結合用共振器１３を形成している。また、この伝送線路９とＦＥＴ８の出力部（ドレイン）から所定の位置にインピーダンス整合部１０を形成している。また、ＦＥＴ８のゲート−ドレイン間を分離するとともにドレインバイアスを印加するためにスロット１１，１２を形成している。

伝送線路９の先端部分の結合用共振器１３は、この共振器用基板とは別の基板に同様に設けた結合用共振器と結合して伝送信号の結合を行う。なお、結合部での信号の漏洩を防止するためにチョーク用開口部１４を形成している。

このように、主モードとしてＴＥ０２０モードを用いることによって共振器の高いＱを利用することができ、低位相雑音特性が得られる。また広帯域なスプリアス応答抑圧特性を持つため、発振器の設計が簡易化できる。

次に、第１０の実施形態に係る帯域通過フィルタの構成を図２０・図２１を基に説明する。
図２０は帯域通過フィルタの主要部の上面図であり、キャビティを取り除いた状態で示している。この帯域通過フィルタは、図１３の（Ａ）に示した共振器装置を同一の共振器用基板に２組設けたものに相当している。すなわち、共振器用基板の上面電極２には２つの電極開口部Ｈａ，Ｈｂを近接配置している。下面の下面電極にも、この電極開口部Ｈａ，Ｈｂに対向する位置に同様の電極開口部を形成している。これによって主モードがＴＥ０２０モードの２つの共振器同士が結合するように配置している。そして、ＰＤＴＬからなる励振線路５ａ，５ｂを、電極開口部Ｈａ，Ｈｂによる上記共振器にそれぞれ２つの結合部で結合するように配置している。また、励振線路５ａ，５ｂの先端は終端器６ａ，６ｂによって終端している。

また、図２１に示す例では、ＰＤＴＬからなる励振線路５ａ，５ｂの先端を短絡し、その短絡位置から結合部ＣＰ２ａ，ＣＰ２ｂまでの電気長をλｇ／２としている。これは図１３の（Ｂ）に示した共振器装置を丁度２組設けたものに相当している。

図２０・図２１のいずれの構造でも、ポート＃１，ポート＃２を入出力部として、２段の共振器を備えた、帯域通過特性を示すフィルタとして作用する。ここで、各共振器のＱが高いため、挿入損失が小さくできる。また、広帯域なスプリアス応答抑制特性を持つため、良好な阻止域特性が得られる。

次に、第１１の実施形態に係る共振器装置について図２２を基に説明する。
図２２は共振器装置の主要部の上面図である。第１の実施形態などでは、ひと続きの励振線路の２点で共振器と結合させたが、この第１１の実施形態では、３つの結合部で結合させている。第１と第２の結合部ＣＰ１，ＣＰ２は共振器上で中心角９０°の関係とし、同様に第２の結合部ＣＰ２と第３の結合部ＣＰ３も共振器上で中心角９０°の関係としている。また、隣り合う結合部間の励振線路５上の電気長を使用周波数帯で整数波長（この例では１波長）の関係としている。

このような構造であっても、隣接スプリアスモードＴＥ２２０モード，ＨＥ６１０モードとの結合を弱めるとともに、主モードであるＴＥ０２０モードとの結合の強さをより高めることができる。

次に、第１２の実施形態に係る共振器装置について図２３を基に説明する。
図２３はキャビティを除いた状態での共振器装置の斜視図である。誘電体基板２０の上面にはストリップ線路２５を形成し、誘電体基板２０の下面には略全面の接地電極を設けている。これによりマイクロストリップラインによる励振線路２５を構成している。また、誘電体基板２０の上面には円柱形状の誘電体共振器２１を配置している。上記励振線路２５はこの誘電体共振器２１と２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２で結合するように、その形状を定めている。この２つの結合部ＣＰ１，ＣＰ２の共振器上での中心角は９０°とし、励振線路上の電気長を１波長としている。

このような円柱形状の誘電体共振器を用いた場合、利用するＴＥ０２δモード以外にＴＥ２２δモードやＨＥ６１δモードが生じるが、第１の実施形態の場合と同様に、主モードであるＴＥ０２δモードは、結合した励振線路上で同相で加算され、ＴＥ２２δモードおよびＨＥ６１δモードの信号は励振線路上で略逆相で加算される。そのため、ＴＥ０２δモードとの結合が強まり、同時に隣接スプリアスモードであるＴＥ２２δモードおよびＨＥ６１δモードとの結合が弱まって、良好なスプリアス応答抑圧特性が得られる。

なお、第１〜第１１の実施形態では、誘電体共振器を構成した共振器用基板に励振線路を設けたが、励振線路を共振器用基板とは別の基板（プローブ基板）に設け、両基板を積層してもよい。

次に、第１３の実施形態に係る無線装置について図２４を基に説明する。
同図において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はオシレータ、ＤＩＶは分配器である。

ＭＩＸａはオシレータＯＳＣから出力されＤＩＶで分配された信号と、変調信号とを混合し、ＢＰＦａはミキサＭＩＸａからの混合出力信号のうち送信周波数帯域のみを通過させ、増幅回路ＡＭＰａはこれを電力増幅してデュプレクサＤＰＸを介し、アンテナＡＮＴより送信する。帯域通過フィルタＢＰＦｂはデュプレクサＤＰＸから出力される受信信号のうち受信周波数帯域のみを通過させ、増幅回路ＡＭＰｂはそれを増幅する。ミキサＭＩＸｂは、オシレータＯＳＣから出力されＤＩＶで分配され帯域通過フィルタ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。

このような回路において、帯域通過フィルタＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃまたはオシレータＯＳＣに、第１〜第１２の実施形態で示した共振器装置や発振器を適用して無線装置を構成することができる。

第１の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図および斜視図 同共振器装置の共振器部に生じる各種共振モードについて示す図 各共振モードの応答例を示す図 共振器との結合部で励振線路を曲げた例を示す図 図４に示した構造での各共振モードの応答例を示す図 共振器と励振線路との３つの結合形態の特性例を示す図 ＴＥ０２０モードの磁界分布の例を示す図 ＰＤＴＬの電磁界分布の例を示す図 共振器と励振線路との結合部の構成例を示す図 図９に示した構造での各共振モードの応答例を示す図 第２の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 第３の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 第４の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 第５の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 第６の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 第７の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 図１６に示した構造での各共振モードの応答例を示す図 第８の実施形態に係る共振器装置の主要部の上面図 第９の実施形態に係る発振器の主要部の構成を示す上面図 第１０の実施形態に係るフィルタの主要部の上面図 第１０の実施形態に係る他のフィルタの主要部の上面図 第１１の実施形態に係るフィルタの主要部の上面図 第１２の実施形態に係る共振器装置の斜視図 第１３の実施形態に係る無線装置の構成を示すブロック図 従来の共振器と励振線路との結合関係を示す図

符号の説明

１−共振器用基板
２−上面電極
３−下面電極
４−キャビティ
５−励振線路
６−終端器
７−短絡部
８−ＦＥＴ
９−伝送線路
１０−インピーダンス整合部
１１，１２−スロット
１３−結合用共振器
１４−チョーク用開口部
２０−誘電体基板
２１−誘電体共振器
２５−励振線路
Ｈ−電極開口部
ＣＰ１，ＣＰ２−結合部
ＰＤ−分岐部
＃１，＃２−ポート

Claims (7)

1. 円形ＴＥ０２０モードまたは円形ＴＥ０２δモードの共振器に対して少なくとも２つの結合部で励振線路を結合させて成る共振器装置であって、
   前記２つの結合部を前記円の中心角で（２ｎ−１）×３０°（ｎは１以上の整数）だけ離し、且つ前記励振線路上の前記２つの結合部間の電気長を使用周波数帯で略整数波長となる関係に定めたことを特徴とする共振器装置。
2. 前記２つの結合部を、円の中心角で（２ｎ−１）×９０°（ｎは１以上の整数）だけ離した請求項１に記載の共振器装置。
3. 前記励振線路を共振器と同一基板上に構成したPDTLまたはスロット線路とした請求項１または２に記載の共振器装置。
4. 前記励振線路を前記結合部で前記共振器から離れる方向に１８０°未満に屈曲させた請求項３に記載の共振器装置。
5. 請求項１〜４のうちいずれかに記載の共振器装置と、該共振器装置の励振線路に接続した負性抵抗回路とを備えた発振器。
6. 請求項１〜４のうちいずれかに記載の共振器装置と、該共振器装置の励振線路を信号入出力ポートとして設けたフィルタ。
7. 請求項５に記載の発振器または請求項６に記載のフィルタを備えてた無線装置。

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