JP2016225964A - Resonator, bandpass filter and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型で電気特性が優れた共振器と、それを用いた、バンドパスフィルタおよび通信装置と、に関するものである。 The present invention relates to a small resonator having excellent electrical characteristics, and a bandpass filter and a communication device using the resonator.
小型で電気特性が優れた共振器として、互いに直交する縮退していない2つの共振モードで共振するデュアルモード共振器が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。このようなデュアルモード共振器は、1つの平板状導体が2つの共振モードで共振するため、小型で電気特性が優れた共振器を実現できる。 As a small-sized resonator having excellent electrical characteristics, a dual-mode resonator that resonates in two non-degenerate resonance modes orthogonal to each other is known (see, for example, Patent Document 1). In such a dual mode resonator, one flat conductor resonates in two resonance modes, so that a small resonator having excellent electrical characteristics can be realized.
しかしながら、特許文献1にて提案されたような従来の共振器は、2つの共振モードしか有さないため、広帯域のフィルタを作製する場合には、複数の共振器を用意して互いに結合させる必要があり、大型化してしまうという問題があった。
However, since the conventional resonator proposed in
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型で電気特性が優れた共振器と、それを用いた、バンドパスフィルタおよび通信装置と、を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object thereof is a small resonator having excellent electrical characteristics, and a bandpass filter and a communication device using the resonator. , To provide.
本発明の共振器は、第1主面と、該第1主面の反対側の第2主面と、前記第1主面および前記第2主面を接続する1つ以上の側面と、を有する誘電体基板と、該誘電体基板の前記第1主面に設けられた第1導体で構成されており、互いに直交する縮退していない第1共振モードおよび第2共振モードを有するデュアルモード共振器と、前記第2主面および前記側面に接するとともに、前記第1主面と間隔を開けて、前記誘電体基板を取り囲み、共振空洞を形成するシールド導体と、間隔を開けて前記第1導体を取り囲むように前記誘電体基板の前記第1主面に設けられており、周縁が前記シールド導体に接続された第2導体と、を有しており、前記共振空洞の内部に生じるTM010モードである第3共振モードと、前記第1共振モードと、前記第2共振モードと、の3つのモードで共振することを特徴とする。 The resonator according to the present invention includes a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and one or more side surfaces connecting the first main surface and the second main surface. A dual-mode resonance comprising a dielectric substrate having a first resonance mode and a second resonance mode which are composed of a dielectric substrate and a first conductor provided on the first main surface of the dielectric substrate and are not degenerate. And a shield conductor that is in contact with the second main surface and the side surface and that is spaced from the first main surface and surrounds the dielectric substrate to form a resonant cavity; and the first conductor that is spaced from the first main surface. And a second conductor having a peripheral edge connected to the shield conductor, and a TM 010 mode generated inside the resonant cavity. A third resonance mode, and the first resonance mode, It resonates in three modes, the second resonance mode.
本発明のバンドパスフィルタは、前記共振器と、前記第1共振モードおよび前記第2共振モードに結合する第1結合電極と、前記第1共振モードおよび前記第2共振モードに結合する第2結合電極と、前記第3共振モードに結合する第3結合電極と、前記第3共振モードに結合する第4結合電極と、前記第1結合電極および前記第3結合電極に接続された第1端子と、前記第2結合電極および前記第4結合電極に接続された第2端子と、を有しており、前記第1共振モードと、前記第2共振モードと、前記第3共振モードと、を用いて通過帯域を形成することを特徴とする。 The band-pass filter of the present invention includes a resonator, a first coupling electrode coupled to the first resonance mode and the second resonance mode, and a second coupling coupled to the first resonance mode and the second resonance mode. An electrode; a third coupling electrode coupled to the third resonance mode; a fourth coupling electrode coupled to the third resonance mode; a first terminal connected to the first coupling electrode and the third coupling electrode; A second terminal connected to the second coupling electrode and the fourth coupling electrode, and using the first resonance mode, the second resonance mode, and the third resonance mode. And forming a passband.
本発明の通信装置は、通信回路と、アンテナと、前記通信回路および前記アンテナに接続された前記バンドパスフィルタと、を有していることを特徴とする。 A communication apparatus according to the present invention includes a communication circuit, an antenna, and the communication circuit and the bandpass filter connected to the antenna.
本発明の共振器によれば、小型で電気特性が優れた共振器を得ることができる。本発明のバンドパスフィルタによれば、小型で電気特性が優れたバンドパスフィルタを得ることができる。本発明の通信装置によれば、小型で高性能な通信装置を得ることができる。 According to the resonator of the present invention, a small resonator having excellent electrical characteristics can be obtained. According to the bandpass filter of the present invention, a small bandpass filter having excellent electrical characteristics can be obtained. According to the communication device of the present invention, a small and high-performance communication device can be obtained.
以下、本発明の共振器と、それを用いた、バンドパスフィルタおよび通信装置と、を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面においては、互いに直交するx軸、y軸およびz軸によって方向を示している。 Hereinafter, a resonator of the present invention and a bandpass filter and a communication device using the resonator will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, directions are indicated by an x-axis, a y-axis and a z-axis that are orthogonal to each other.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。図2は、図1のA−A線断面図である。なお、図1では、シールド導体23を透視した状態を示している。本実施形態の共振器は、図1および図2に示すように、誘電体基板10と、デュアルモード共振器30と、第2導体22と、シールド導体23と、を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a resonator according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 1 shows a state where the
誘電体基板10は、正方形の板状の形状を有しており、+z方向側に位置する第1主面11と、−z方向側に位置する第2主面12と、4つの側面13とを有している。誘電体基板10の材質としては、誘電体セラミックス等の既知の誘電体材料を用いることができ、場合によってはエポキシ樹脂等の樹脂を用いることもできる。但し、小型化するためには誘電率が高いことが望ましいため、例えば、BaTiO3、Pb4Fe2Nb2O12、TiO2等を含有する誘電体セラミック材料を好適に用いることができる。なお、誘電体基板10の平面形状(誘電体基板10の厚さ方向(z軸方向)から平面視したときの形状)は、他の多角形状や、円形状、楕円形状など、他の形状であっても構わない。誘電体基板10の寸法は、所望する電気特性に応じて適宜設定する。
The
デュアルモード共振器30は、誘電体基板10の第1主面11の中央に配置された第1導体21で構成されており、第1共振モードおよび第2共振モードで共振する。第1共振
モードおよび第2共振モードは、互いに直交するモードであり、縮退していない。例えば、第1共振モードは、x軸方向の電界を有するモードであり、第2共振モードは、y軸方向の電界を有するモードである。第1導体21は、円板状の形状を有しており、−x方向に突出した微小な突起21aと、+x方向に突出した微小な突起21bとを有している。そして、突起21aおよび突起21bによって、第1共振モードおよび第2共振モードの縮退が解かれている。突起21aおよび突起21bの形状寸法は、第1共振モードの共振周波数と第2共振モードの共振周波数とを、どの程度異ならせるかに応じて適宜設定する。なお、突起の代わりに切り欠きを形成することによって縮退を解いても良く、第1導体21のx軸方向の寸法とy軸方向の寸法とを異ならせることによって縮退を解いても良く、他の方法によって縮退を解いても構わない。また、第1導体21の平面形状は、円形状や楕円形状に限定されるものではなく、正方形状や長方形状など他の形状であっても構わない。第1導体21の寸法は、第1共振モードおよび第2共振モードの共振周波数に応じて適宜設定する。
The
シールド導体23は、直方体の箱状の形状を有しており、シールド導体23で囲まれた共振空洞41を形成している。シールド導体23は、誘電体基板10を取り囲んでおり、共振空洞41内に誘電体基板10を収容している。シールド導体23は、誘電体基板10の第2主面12および4つの側面13に接しており、第1主面11との間には間隔を有している。すなわち、誘電体基板10の第1主面11と、誘電体基板10の第1主面11に面する(対向する)シールド導体23の内面と、の間には空間がある。なお、シールド導体23は、第1導体21および第2導体22との間にも間隔を有している。誘電体基板10の第1主面11とシールド導体23との間の空間は、誘電体基板10を構成する材料よりも誘電率が小さければ良く、空気等の気体や液体で満たされていても良く、真空であっても構わない。シールド導体23は、基準電位(グランド電位またはアース電位という)に接続される。なお、シールド導体23の形状は、直方体状に限定されるものではなく、例えば、円柱状や球体状など他の形状であっても構わない。
The
第2導体22は、薄板状の形状を有しており、外縁および内縁の形状が正方形である枠状の平面形状(第2導体22の厚さ方向(z軸方向)から平面視したときの形状)を有している。第2導体22は、誘電体基板10の第1主面11の周縁部に設けられており、間隔を開けて第1導体21を取り囲むように設けられている。第2導体22の外縁はシールド導体23に接続されている。このような第2導体22により、TM010モードの電界を誘電体基板10の内部にある程度閉じこめることができ、TM010モードの共振周波数を大幅に低下させることが出来る。なお、シールド導体23の平面形状は、矩形の枠状(環状)に限定されるものではなく、円環状など他の形状であっても構わない。第2導体22の面積の増加に従ってTM010モードの共振周波数が低下するため、第2導体22の寸法は、TM010モードの共振周波数などに応じて適宜設定する。
The
なお、第1導体21、第2導体22およびシールド導体23は、金属や非金属導電性材料のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の電気特性を向上させるためには、導電率の高い材料を用いることが望ましく、例えば、Ag、Ag−Pd、Ag−Pt等のAg合金を主成分とする導電材料や、Cu系、W系、Mo系、Pd系導電材料等を用いることが望ましい。第2導体22とシールド導体23とは電気的に導通している。第2導体22とシールド導体23とは、半田や導電性接着剤などの種々の既知の導電性接合部材を介して接続しても構わない。
The
このように、本実施形態の共振器は、誘電体基板10と、デュアルモード共振器30と、第2導体22と、シールド導体23とを有している。誘電体基板10は、第1主面11と、第1主面11の反対側の第2主面12と、第1主面11および第2主面12を接続する1つ以上の側面13と、を有している。デュアルモード共振器30は、誘電体基板10
の第1主面11に設けられた第1導体21で構成されており、互いに直交する縮退していない第1共振モードおよび第2共振モードを有している。シールド導体23は、第2主面12および側面13に接するとともに、第1主面11と間隔を開けて、誘電体基板10を取り囲み、共振空洞41を形成する。第2導体22は、間隔を開けて第1導体21を取り囲むように誘電体基板10の第1主面11に設けられており、周縁がシールド導体23に接続されている。このような構成を有する本実施形態の共振器は、小型で単純な構造であるにも関わらず、第1共振モードと、第2共振モードと、共振空洞41の内部に生じるTM010モードである第3共振モードと、の3つのモードで共振する。すなわち、本実施形態の共振器は、小型で電気特性が優れた共振器である。
As described above, the resonator according to the present embodiment includes the
The first
また、本実施形態の共振器は、第2導体22を有していることから、第3共振モードの電界を、誘電体基板10の内部にある程度閉じこめることが出来る。これにより、第3共振モードの共振周波数を低下させて、第1共振モードおよび第2共振モードの共振周波数に近づけることができる。よって、第1共振モード、第2共振モードおよび第3共振モードの3つの共振を用いて通過帯域を構成する、広帯域なバンドパスフィルタを、本実施形態の共振器を1つ用いることによって構成することができる。
In addition, since the resonator according to the present embodiment includes the
また、本実施形態の共振器は、+z方向側から平面視したときに、第1導体21の形状が円形状(微小な突起21aおよび突起21bが円形に付加された形状)であり、第2導体22の内側の形状が矩形状である。これにより、第2導体22の四隅の部分の形状寸法を変化させることにより、第1導体21と第2導体22とが接近している部分の間隔を変えることなく第2導体22の面積を変化させることができるので、第1共振モードおよび第2共振モードに殆ど影響を与えることなく、第3共振モードの共振周波数を変化させることができる。これにより、設計の容易な共振器を得ることが出来る。
Further, in the resonator according to the present embodiment, when viewed in plan from the + z direction side, the shape of the
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。なお、図3では、シールド導体23を透視した状態を示している。また、本実施形態においては、上述した第1実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a resonator according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a state where the
本実施形態の共振器は、図3に示すように、第1導体21の平面形状(第1導体21の厚さ方向(z軸方向)から平面視したときの形状)が、正方形状(突起21aおよび突起21bが正方形に付加された形状)である。それ以外の構成は、第1実施形態の共振器と同じである。このような構成を有する本実施形態の共振器も、第1実施形態の共振器と同様に機能する。
In the resonator of this embodiment, as shown in FIG. 3, the planar shape of the first conductor 21 (the shape when viewed in plan from the thickness direction (z-axis direction) of the first conductor 21) is a square shape (protrusion). 21a and
(第3実施形態)
図4は、発明の第3実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。図5は、図4のB−B線断面図である。なお、図4では、第2シールド導体23bを透視した状態を示している。また、本実施形態においては、前述した第1実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の共振器では、シールド導体23が、第1シールド導体23aおよび第2シールド導体23bによって構成されている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a resonator according to the third embodiment of the invention. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 4 shows a state seen through the
第1シールド導体23aは、誘電体基板10の第2主面12および側面13に設けられて、誘電体基板10の第2主面12および側面13の全体を覆っており、誘電体基板10の第2主面12および側面13に接している。
The
第2シールド導体23bは、直方体の箱状の形状を有しており、第2シールド導体23
bに囲まれた空間である共振空洞41を形成している。誘電体基板10、第1導体21、第2導体22および第1シールド導体23aは、第2シールド導体23bの内側に配置されており、共振空洞41内に収容されている。すなわち、第2シールド導体23bは、第1導体21、第2導体22および第1シールド導体23aを取り囲んでいる。
The
A
また、第1シールド導体23aにおける誘電体基板10の第2主面12に配置された部分の、第2主面12と反対側の表面(−z方向の表面)は、図示せぬ導電性接合部材を介して第2シールド導体23bに接続されている。誘電体基板10の第1主面11、第1導体21および第2導体22は、第2シールド導体23bとの間に間隔を有している。
Further, the surface (the surface in the −z direction) opposite to the second
このように、本実施形態の共振器では、シールド導体23は、誘電体基板10の第2主面12および側面13に接するように設けられた第1シールド導体23aと、第1シールド導体23aに接続されており、第1主面11と間隔を開けて誘電体基板10を取り囲んで共振空洞41を形成する第2シールド導体23bと、を有している。よって、例えば、誘電体基板10の第2主面12および側面13に導電性ペーストを塗布して硬化(焼結)させることによって第1シールド導体23aを構成し、金属製の箱によって第2シールド導体23bを構成することができるので、共振器を容易に製造することができる。
As described above, in the resonator according to the present embodiment, the
(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す斜視図であり、シールド導体23を透視した状態を示している。図7は、図6のC−C線断面図である。図8は、図6のD−D線断面図である。図9は、本発明の第4実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す平面図であり、−z方向側から見た状態を示している。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a bandpass filter according to the fourth embodiment of the present invention, and shows a state where the
なお、本実施形態においては、上述した第1実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態のバンドパスフィルタは、共振器1と、第1結合電極51と、第2結合電極52と、第3結合電極53と、第4結合電極54と、第1端子61と、第2端子62と、を有している。共振器1は、前述した第1実施形態の共振器と同じ構成を有している。
In the present embodiment, parts different from those of the first embodiment described above will be described, and the same constituent elements will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted. The bandpass filter of the present embodiment includes the
第1結合電極51および第2結合電極52の各々は、平板状の導体で構成されており、誘電体基板10の第1主面11に設けられている。第1結合電極51は、第1導体21と第2導体22との間に、第1導体21および第2導体22の両方と間隔を開けて設けられている。第2結合電極52は、第1導体21と第2導体22との間に、第1導体21、第2導体22および第1結合電極51と間隔を開けて設けられている。第1結合電極51と第1導体21との間隔と、第2結合電極52と第1導体21との間隔とは、等しくされている。
Each of the
第1結合電極51は、z軸方向から平面視したときに、第1結合電極51の中央部と第1導体21の中央部とを結ぶ直線が、第1共振モードの電界および第2共振モードの電界と45°の角度を成す位置に設けられており、第1共振モード及び第2共振モードと結合する。
When the
第2結合電極52は、z軸方向から平面視したときに、第2結合電極52の中央部と第1導体21の中央部とを結ぶ直線が、第1共振モードの電界および第2共振モードの電界と45°の角度を成す位置に設けられており、第1共振モードおよび第2共振モードと結合する。
When the
なお、第1結合電極51および第2結合電極52の平面形状は、何ら限定されるものではなく、種々の形状であっても構わない。第1結合電極51および第2結合電極52の寸
法や、第1結合電極51および第2結合電極52と第1導体21との間隔は、所望する電気特性に応じて適宜設定する。
The planar shapes of the
第1端子61および第2端子62の各々は、平板状の導体で構成されており、誘電体基板10の第2主面12に設けられている。第1端子61の周囲および第2端子62の周囲は、シールド導体23の非存在領域とされており、第1端子61および第2端子62は、シールド導体23と間隔を開けて配置されている。なお、第1端子61と第2端子62との間にもシールド導体23が設けられている。第1端子61および第2端子62は、外部に露出しており、第1端子61および第2端子62を介して電気信号が入出力される。
Each of the
第3結合電極53は、第1結合電極51から−z方向へ伸びる柱状の導体で構成されており、第3共振モードに結合する。第3結合電極53は、誘電体基板10を貫通して設けられており、一方端が第1結合電極51に接続されおり、他方端が第1端子61に接続されている。これにより、第3結合電極53は、第1結合電極51と第1端子61とを導通させる機能も有している。
The
第4結合電極54は、第2結合電極52から−z方向へ伸びる柱状の導体で構成されており、第3共振モードに結合する。第4結合電極54は、誘電体基板10を貫通して設けられており、一方端が第2結合電極52に接続されており、他方端が第2端子62に接続されている。これにより、第4結合電極54は、第2結合電極52と第2端子62とを導通させる機能も有している。
The
なお、第3結合電極53および第4結合電極54は、誘電体基板10の第1主面11から第2主面12へ向かう方向(z軸方向に対して傾いた方向を含む方向)に伸びる部分を有していればよく、それによって第3共振モードに結合する。第3結合電極53および第4結合電極54は、誘電体基板10の厚み方向に貫通しなくても良く、途中で曲がっていても構わない。
The
このような構成を有する本実施形態のバンドパスフィルタは、例えば、第1端子61に電気信号が入力されると、第3結合電極53および第1結合電極51を介して、第1共振モード、第2共振モードおよび第3共振モードの3つの共振モードが励振され、第2結合電極52および第4結合電極54を介して、第2端子62から電気信号が出力される。このとき、第1共振モードの共振周波数、第2共振モードの共振周波数および第3共振モードの共振周波数を含む周波数範囲の電気信号が選択的に通過し、バンドパスフィルタとして機能する。
For example, when an electric signal is input to the
このように、本実施形態のバンドパスフィルタは、前述した第1実施形態の共振器である共振器1と、第1共振モードおよび第2共振モードに結合する第1結合電極51と、第1共振モードおよび第2共振モードに結合する第2結合電極52と、第3共振モードに結合する第3結合電極53と、第3共振モードに結合する第4結合電極54と、第1結合電極51および第3結合電極53に接続された第1端子61と、第2結合電極52および第4結合電極54に接続された第2端子62と、を有しており、第1共振モードと、第2共振モードと、第3共振モードと、を用いて通過帯域を形成する。よって、本実施形態のバンドパスフィルタは、小型で単純な構造であるにも関わらず、通過帯域を広くすることが出来き、広い周波数範囲の電気信号を通過させることができる。すなわち、本実施形態のバンドパスフィルタは、小型で電気特性が優れたバンドパスフィルタを実現できる。
As described above, the bandpass filter of the present embodiment includes the
また、第1結合電極51は、第1導体21および第2導体22の両方と間隔を開けて、誘電体基板10の第1主面11における第1導体21と第2導体22との間に設けられている。第2結合電極52は、第1導体21、第2導体22および第1結合電極51と間隔
を開けて、誘電体基板10の第1主面11における第1導体21と第2導体22との間に設けられている。第3結合電極53は、一方端が第1結合電極51に接続され、他方端が第1端子61に接続されており、誘電体基板10の第1主面11から第2主面12へ向けて伸びた部分を有している。第4結合電極54は、一方端が第2結合電極52に接続され、他方端が第2端子62に接続されており、誘電体基板10の第1主面11から第2主面12へ向けて伸びた部分を有している。このような構成により、第1共振モード、第2共振モードおよび第3共振モードを単純な構造で励振して利用することができるので、構造が単純で設計および製造が容易なバンドパスフィルタを得ることが出来る。
In addition, the
(第5実施形態)
図10は、本発明の第5実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す斜視図であり、第2シールド導体23bを透視した状態を示している。図11は、図10のE−E線断面図である。図12は、図10のF−F線断面図である。図13は、本発明の第4実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す平面図であり、−z方向側から見た状態を示している。なお、本実施形態においては、上述した第4実施形態と異なる部分について説明し、同用の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a perspective view schematically showing a bandpass filter according to the fifth embodiment of the present invention, and shows a state where the
本実施形態では、図10〜図13に示すように、共振器として、図1および図2に示した第1実施形態の共振器に代えて、図4および図5に示した第3実施形態の共振器を用いている。すなわち、シールド導体23が、第1シールド導体23aおよび第2シールド導体23bによって構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10 to 13, as a resonator, the third embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is used instead of the resonator of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2. This resonator is used. That is, the
また、本実施形態では、第2シールド導体23bは、貫通孔24および貫通孔25を有している。そして、貫通孔24を介して第1端子61が外部に露出しており、貫通孔25を介して第2端子62が外部に露出している。また、第1結合電極51および第2結合電極52は、正方形状ではなく、5角形状の平面形状を有している。
In the present embodiment, the
このような構成を有する本実施形態のバンドパスフィルタも、前述した第4実施形態のバンドパスフィルタと同様に機能する。また、本実施形態のバンドパスフィルタは、第4実施形態のバンドパスフィルタと比較して、容易に製造することができる。 The bandpass filter of this embodiment having such a configuration also functions in the same manner as the bandpass filter of the fourth embodiment described above. In addition, the bandpass filter of the present embodiment can be easily manufactured as compared with the bandpass filter of the fourth embodiment.
(第6実施形態)
図14は、本発明の第6実施形態の通信装置を模式的に示すブロック図である。本実施形態の通信装置は、通信回路81と、アンテナ82と、通信回路81およびアンテナ82に接続されたバンドパスフィルタ80とを有している。バンドパスフィルタ80は、前述した第4実施形態のバンドパスフィルタである。通信回路81およびアンテナ82は、既知の従来のものである。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is a block diagram schematically showing a communication device according to the sixth embodiment of the present invention. The communication device of this embodiment includes a
このような構成を有する本実施形態の通信装置は、小型で電気特性が優れた第4実施形態のバンドパスフィルタを用いて不要な電気信号を除去することから、小型で電気特性が優れた通信装置を実現することが出来る。なお、本実施形態では、バンドパスフィルタ80が第4実施形態のバンドパスフィルタである場合を示したが、第5実施形態のバンドパスフィルタでも良く、他の形態のバンドパスフィルタであっても構わない。
The communication apparatus of this embodiment having such a configuration removes unnecessary electric signals using the bandpass filter of the fourth embodiment having a small size and excellent electrical characteristics. A device can be realized. In the present embodiment, the band-
(第1実施例)
初めに、図1、図2に示した第1実施形態の共振器の電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、共振空洞41(シールド導体23の内側の空間)は、x軸方向およびy軸方向の長さが10mmで、z軸方向の長さが4mmの直方体状とした。誘電体基板10は、x軸方向およびy軸方向の長さが10mmで、z軸方向
の長さが2mmの直方体状とした。そして、第2主面12および4つの側面13がシールド導体23に接触するように、共振空洞41の内部に誘電体基板10を配置した。すなわち共振空洞41の−z方向側の半分を誘電体基板10が占め、共振空洞41の+z方向側の半分は空気が占めるようにした。第1導体21は、直径が4mmで厚さが0.1mmの円盤に突起21aおよび突起21bが付加された形状とした。第2導体22の厚さは0.1mmとし、第2導体22の内縁は、1辺の長さが8.1mmの正方形状とした。第1導体21、第2導体22およびシールド導体23の導電率は、4.2×106S/mとし、誘電体基板10の比誘電率は40とし、誘電体基板10の誘電正接は7.5×10−5とした。
(First embodiment)
First, the electrical characteristics of the resonator according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 were calculated by simulation. In this simulation, the resonance cavity 41 (the space inside the shield conductor 23) has a rectangular parallelepiped shape with a length in the x-axis direction and a y-axis direction of 10 mm and a length in the z-axis direction of 4 mm. The
シミュレーションの結果を表1に示す。第1共振モードの共振周波数は5.780GHzであり、第2共振モードの共振周波数は5.781GHzであり、第3共振モードの共振周波数は5.797GHzであった。また、第1共振モードのQ値は1420であり、第2共振モードのQ値は1419であり、第3共振モードのQ値は1196であった。このシミュレーションにより、第1実施形態の共振器は、小型でありながら、第1共振モード、第2共振モードおよび第3共振モードの3つの共振モードで共振することが確認できた。また、第3共振モードの共振周波数を、第1共振モードおよび第2共振モードの共振周波数に近接させることができることが確認できた。なお、このシミュレーションにおいては、第1共振モードの共振周波数と第2共振モードの共振周波数の差異を大きくすることを意図していないため、突起21aおよび突起21bは非常に小さいものとした。
The simulation results are shown in Table 1. The resonance frequency of the first resonance mode was 5.780 GHz, the resonance frequency of the second resonance mode was 5.781 GHz, and the resonance frequency of the third resonance mode was 5.797 GHz. The Q value in the first resonance mode was 1420, the Q value in the second resonance mode was 1419, and the Q value in the third resonance mode was 1196. From this simulation, it was confirmed that the resonator according to the first embodiment resonates in three resonance modes, ie, the first resonance mode, the second resonance mode, and the third resonance mode, while being small. It was also confirmed that the resonance frequency of the third resonance mode can be brought close to the resonance frequencies of the first resonance mode and the second resonance mode. In this simulation, the
(第2実施例)
次に、図3に示した第2実施形態の共振器の電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、第1導体21の平面形状は、1辺が3.4mmの正方形状とした。また、第2導体22の内縁は、1辺の長さが8mmの正方形に突起21aおよび突起21bが付加された形状とした。その他の条件は第1実施例と同様とした。
(Second embodiment)
Next, the electrical characteristics of the resonator according to the second embodiment shown in FIG. 3 were calculated by simulation. In this simulation, the planar shape of the
シミュレーションの結果を表2に示す。第1共振モードの共振周波数は5.720GHzであり、第2共振モードの共振周波数は5.771GHzであり、第3共振モードの共振周波数は5.779GHzであった。また、第1共振モードのQ値は1179であり、第2共振モードのQ値は1318であり、第3共振モードのQ値は1318であった。このシミュレーションにより、第2実施形態の共振器も第1実施形態の共振器とほぼ同様の機能を有することが確認できた。 The simulation results are shown in Table 2. The resonance frequency of the first resonance mode was 5.720 GHz, the resonance frequency of the second resonance mode was 5.771 GHz, and the resonance frequency of the third resonance mode was 5.779 GHz. The Q value of the first resonance mode was 1179, the Q value of the second resonance mode was 1318, and the Q value of the third resonance mode was 1318. From this simulation, it was confirmed that the resonator according to the second embodiment also has substantially the same function as the resonator according to the first embodiment.
(第3実施例)
次に、図6〜図9に示した第4実施形態のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、第2導体22の内縁は、1辺の長さが6.29mmの正方形状とした。第1結合電極51および第2結合電極52は、厚
さが0.1mmの板状とし、1辺が1mmの正方形状の平面形状とした。また、第1結合電極51および第2結合電極52は、第1導体21から1.78mmの間隔を開けて配置した。第3結合電極53および第4結合電極54は、直径が0.3mmで長さが2mmの円柱状の形状とした。突起21aおよび突起21bの形状も若干変更した。それ以外の条件は、第1実施例と同様にした。
(Third embodiment)
Next, the electrical characteristics of the bandpass filter of the fourth embodiment shown in FIGS. 6 to 9 were calculated by simulation. In this simulation, the inner edge of the
シミュレーションの結果を図15のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は減衰量を示している。また、伝送特性を実線で示しており、反射特性を破線で示している。良好なフィルタ特性が得られていることが伝送特性から確認できる。また、3つの共振を用いて通過帯域が形成されていることが反射特性から確認できる。なお、本実施例においては、3つの共振モードの共振周波数同士の間隔をそれほど広げずに設計したため通過帯域幅はそれほど広くないが、3つの共振モードの共振周波数同士の間隔を広げる設計とすることにより、通過帯域幅を大きく広げることができることは言うまでもない。 The result of the simulation is shown in the graph of FIG. In the graph, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents attenuation. Further, the transmission characteristic is indicated by a solid line, and the reflection characteristic is indicated by a broken line. It can be confirmed from the transmission characteristics that good filter characteristics are obtained. In addition, it can be confirmed from the reflection characteristics that a pass band is formed using three resonances. In this embodiment, the design is made so that the interval between the resonance frequencies of the three resonance modes is not so wide, so the pass bandwidth is not so wide, but the design is to increase the interval between the resonance frequencies of the three resonance modes. Thus, it goes without saying that the pass bandwidth can be greatly widened.
(第4実施例)
次に、図10〜図13に示した第5実施形態のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、第2シールド導体23bの内側の空間(共振空洞41)の形状は、x軸方向およびy軸方向の長さが11mmでz軸方向の長さが4mmの直方体状とした。そして、誘電体基板10の第2主面12および側面13の全体に渡って配置された第1シールド導体23aの−z方向側の表面が、第2シールド導体23bの−z方向側の内面の中央に接するように、共振空洞41内に誘電体基板10を配置した。第2導体22の内縁は、1辺の長さが8.373mmの正方形状とした。第1導体21は、直径が3.84mmで厚さが0.1mmの円盤に突起21aおよび突起21bが付加された形状とした。突起21aおよび突起21bは、幅を0.5mmとし、突出量を0.196mmとした。第1結合電極51および第2結合電極52の平面形状は、幅が1mmで長さが2.58mmの5角形状とした。また、第1結合電極51および第2結合電極52は、第1導体21から0.958mmの間隔を開けて配置した。それ以外の条件は、第3実施例と同様にした。
(Fourth embodiment)
Next, the electrical characteristics of the bandpass filter of the fifth embodiment shown in FIGS. 10 to 13 were calculated by simulation. In this simulation, the shape of the space (resonance cavity 41) inside the
シミュレーションの結果を図16のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は減衰量を示している。また、伝送特性を実線で示しており、反射特性を破線で示している。良好なフィルタ特性が得られていることが伝送特性から確認できる。また、3つの共振を用いて通過帯域が形成されていることが反射特性から確認できる。なお、本実施例においては、3つの共振モードの共振周波数同士の間隔を広げて設計したため、非常に広い通過帯域幅を実現できている。これら第1実施例〜第4実施例の結果により、本発明の有効性が確認できた。 The result of the simulation is shown in the graph of FIG. In the graph, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents attenuation. Further, the transmission characteristic is indicated by a solid line, and the reflection characteristic is indicated by a broken line. It can be confirmed from the transmission characteristics that good filter characteristics are obtained. In addition, it can be confirmed from the reflection characteristics that a pass band is formed using three resonances. In the present embodiment, the design is made by widening the interval between the resonance frequencies of the three resonance modes, so that a very wide pass bandwidth can be realized. The effectiveness of the present invention was confirmed by the results of the first to fourth examples.
10:誘電体基板
11:第1主面
12:第2主面
13:側面
21:第1導体
22:第2導体
23:シールド導体
23a:第1シールド導体
23b:第2シールド導体
30:デュアルモード共振器
41:共振空洞
51:第1結合電極
52:第2結合電極
53:第3結合電極
54:第4結合電極
61:第1端子
62:第2端子
80:バンドパスフィルタ
81:通信回路
82:アンテナ
10: Dielectric substrate 11: First main surface 12: Second main surface 13: Side surface 21: First conductor 22: Second conductor 23:
Claims (6)
該誘電体基板の前記第1主面に設けられた第1導体で構成されており、互いに直交する縮退していない第1共振モードおよび第2共振モードを有するデュアルモード共振器と、
前記第2主面および前記側面に接するとともに、前記第1主面と間隔を開けて、前記誘電体基板を取り囲み、共振空洞を形成するシールド導体と、
間隔を開けて前記第1導体を取り囲むように前記誘電体基板の前記第1主面に設けられており、周縁が前記シールド導体に接続された第2導体と、
を有しており、
前記共振空洞の内部に生じるTM010モードである第3共振モードと、前記第1共振モードと、前記第2共振モードと、の3つのモードで共振することを特徴とする共振器。 A dielectric substrate having a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and one or more side surfaces connecting the first main surface and the second main surface;
A dual-mode resonator comprising a first conductor provided on the first main surface of the dielectric substrate and having a first resonance mode and a second resonance mode that are not degenerated perpendicular to each other;
A shield conductor which is in contact with the second main surface and the side surface and which is spaced from the first main surface to surround the dielectric substrate and form a resonant cavity;
A second conductor that is provided on the first main surface of the dielectric substrate so as to surround the first conductor with a space therebetween, and has a peripheral edge connected to the shield conductor;
Have
A resonator that resonates in three modes: a third resonance mode that is a TM 010 mode generated inside the resonance cavity, the first resonance mode, and the second resonance mode.
前記誘電体基板の前記第2主面および前記側面に接するように設けられた第1シールド導体と、
該第1シールド導体に接続されており、前記第1主面と間隔を開けて前記誘電体基板を取り囲んで前記共振空洞を形成する第2シールド導体と、
を有している
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の共振器。 The shield conductor is
A first shield conductor provided in contact with the second main surface and the side surface of the dielectric substrate;
A second shield conductor connected to the first shield conductor and surrounding the dielectric substrate at a distance from the first main surface to form the resonant cavity;
The resonator according to claim 1, wherein the resonator is provided.
前記第1共振モードおよび前記第2共振モードに結合する第1結合電極と、
前記第1共振モードおよび前記第2共振モードに結合する第2結合電極と、
前記第3共振モードに結合する第3結合電極と、
前記第3共振モードに結合する第4結合電極と、
前記第1結合電極および前記第3結合電極に接続された第1端子と、
前記第2結合電極および前記第4結合電極に接続された第2端子と、
を有しており、
前記第1共振モードと、前記第2共振モードと、前記第3共振モードと、を用いて通過帯域を形成する
ことを特徴とするバンドパスフィルタ。 A resonator according to any one of claims 1 to 3,
A first coupling electrode coupled to the first resonance mode and the second resonance mode;
A second coupling electrode coupled to the first resonance mode and the second resonance mode;
A third coupling electrode coupled to the third resonance mode;
A fourth coupling electrode coupled to the third resonance mode;
A first terminal connected to the first coupling electrode and the third coupling electrode;
A second terminal connected to the second coupling electrode and the fourth coupling electrode;
Have
A band-pass filter that forms a passband using the first resonance mode, the second resonance mode, and the third resonance mode.
前記第3結合電極は、一方端が前記第1結合電極に接続され、他方端が前記第1端子に接続されており、前記誘電体基板の前記第1主面から前記第2主面へ向けて伸びた部分を有しており、
前記第4結合電極は、一方端が前記第2結合電極に接続され、他方端が前記第2端子に接続されており、前記誘電体基板の前記第1主面から前記第2主面へ向けて伸びた部分を有している
ことを特徴とする請求項4に記載のバンドパスフィルタ。 The first coupling electrode is provided between the first conductor and the second conductor on the first main surface of the dielectric substrate, spaced from both the first conductor and the second conductor. The second coupling electrode is spaced apart from the first conductor, the second conductor, and the first coupling electrode, and the first conductor and the second conductor on the first main surface of the dielectric substrate. Provided between the conductor and
The third coupling electrode has one end connected to the first coupling electrode and the other end connected to the first terminal, and is directed from the first main surface of the dielectric substrate to the second main surface. Has a stretched part,
The fourth coupling electrode has one end connected to the second coupling electrode and the other end connected to the second terminal, and is directed from the first main surface of the dielectric substrate to the second main surface. The band-pass filter according to claim 4, wherein the band-pass filter has an extended portion.
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