JP2018535614A - 誘電体共振器およびフィルタ - Google Patents

Abstract

本願は、本体および包囲壁を含む誘電体共振器を提供し、ここで、包囲壁は本体の面上に突出して配置され、包囲壁は、本体の面を包囲して空洞領域を形成する。包囲壁は、空洞領域を包囲壁の外部空間から分離し、包囲壁は、上面、内側側面、および外側側面を含み、ここで、内側側面および外側側面は互いに対向して配置され、両者は上面と本体との間に接続され、上面は包囲壁の、本体から離れる面上に位置し、内側側面は包囲壁の、空洞領域を向く面であり、外側側面は包囲壁の外部空間を向き、上面は金属層で被覆され、内側側面および／または外側側面は、また金属層で被覆される。本願は、フィルタをさらに提供する。誘電体共振器は、フィルタの開回路面間の漏洩を改善し、高調波を押し離し、高周波抑制性能を改善するために役立つ。

Description

本願は、通信技術の分野に関し、特に、誘電体共振器および誘電体共振器を含むフィルタに関する。

基地局モジュールの容積がますます小さくなるにつれて、高出力および高性能の誘電体フィルタ（例えば、ＴＥＭ（横電磁）モード誘電体フィルタ、および導波路充填誘電体フィルタ）が、モバイル通信デバイスにおいてますます幅広く適用されている。基地局における誘電体フィルタの適用に関して、誘電体フィルタの分離のための要件（伝送チャネルと受信チャネルとの間の分離）、組立可能性（基地局モジュールにおいて、誘電体がどのように組み立てられるか）、および長期使用信頼度（高出力の基地局環境における、または過酷な環境における使用信頼度）がますます高くなっている。誘電体フィルタは、誘電体フィルタの設計および組立可能性が継続的に改善される場合にのみ、基地局モジュールにおける誘電体フィルタのための使用要件を満たすことができる。

ＴＥＭモード誘電体フィルタを一例として用いて、ＴＥＭモード誘電体フィルタは、複数の誘電体共振器を含む。誘電体フィルタの開回路面間で共振器間の信号が、互いに漏洩される。空間放射の影響で、フィルタの帯域外抑制性能を改善することが困難であり、伝送フィルタと受信フィルタとの間の周波数帯域間隔が狭いデュプレクサに関しては、伝送および受信分離を８０ｄＢｃを超えるまでに改善することが困難である。したがって、いかにして誘電体フィルタの開回路面間の漏洩を改善するか、誘電体フィルタの高調波を押し離すか、および誘電体共振器の高周波抑制性能を改善するかが、業界において継続的に研究されている主題である。

本願の実施形態により解決される技術的課題は、誘電体共振器およびフィルタを提供し、これにより、フィルタの開回路面間の漏洩を改善し、高調波を押し離すために役立つ、および誘電体共振器の高周波抑制性能を改善する利点を有する。

第１の態様によれば、本体および包囲壁を含む誘電体共振器が提供され、ここで、本体は誘電率が１より大きい誘電体材料であり、包囲壁は、本体の面上に突出して配置され、包囲壁は、本体の面を包囲して空洞領域を形成する。包囲壁は、包囲壁の外部空間から空洞領域を分離し、包囲壁は、上面、内側側面、および外側側面を含み、ここで、内側側面および外側側面は互いに対向して配置され、両者は上面と本体との間に接続され、上面は包囲壁の、本体から離れる面上に位置し、内側側面は包囲壁の、空洞領域を向く面であり、外側側面は包囲壁の、外部空間を向き、上面は金属層で被覆され、外側側面は金属層で被覆される。

第１の態様の第１の可能な実装方式において、包囲壁の外側側面と、本体の外側側面に接続する面とは同一平面である。

第１の態様の第１の可能な実装方式に関連して、第２の可能な実装方式において、本体には共振穴がさらにに設けられ、ここで、共振穴は空洞領域と連通する。

第１の態様の第２の可能な実装方式に関連して、第３の可能な実装方式において、共振穴は、貫通穴、または止まり穴である。

第１の態様、または第１の態様の第１から第３の可能な実装方式の何れか１つに関連して、第４の可能な実装方式において、本体の全ての面が、金属層で被覆される。

第１の態様の第２または第３の可能な実装方式に関連して、第１の態様の第５の可能な実装方式において、本体の面は誘電体露出領域を含み、ここで、誘電体露出領域は共振穴を囲んで配置され、誘電体露出領域以外の本体の他の面は、全て金属層で被覆される。

第１の態様の第５の可能な実装方式に関連して、第６の可能な実装方式において、誘電体露出領域は、リング形状からなり、空洞領域の底部壁上の、共振穴に隣接する場所に位置する。

第１の態様の第５の可能な実装方式において、第７の可能な実装方式において、共振穴の数は、少なくとも１つである。

第１の態様、または第１の態様の第１から第３の可能な実装方式の何れか１つに関連して、第８の可能な実装方式において、本体は、立方体、直方体、または円筒の形状を有する。

第２の態様によれば、フィルタが提供され、第１の態様の実装方式の何れか１つにおいて提供される誘電体共振器、および基板を含み、ここで、少なくとも１つの誘電体共振器の包囲壁の上面が基板に接続される。

第２の態様の第１の可能な実装方式において、上面は、半田付けによって基板に固定される。

第２の態様の第１の可能な実装方式に関連して、第２の態様の第２の可能な実装方式において、誘電体共振器の数は２つまたはそれより多く、２つまたはそれより多くの誘電体共振器は、フィルタ内で並んで配列され、誘電体共振器の包囲壁の全ての上面は同一平面であり、これにより、基板上で一緒に半田付けされる。

第２の態様の第１の可能な実装方式に関連して、第２の態様の第３の可能な実装方式において、基板は、金属基板、または回路基板である。

本願において、誘電体共振器に関して、包囲壁は本体の面に接続され、包囲壁は空洞領域を包囲し、金属層は、空洞領域が包囲壁の外部空間から遮蔽され、分離されるよう、包囲壁の外側側面上に被覆される。誘電体共振器がフィルタ上に用いられる場合、包囲壁の上面は、フィルタ内の基板に固定されおよび接続され、包囲壁の上面は、半田付けによって直接固定されてよい。包囲壁は、フィルタが容易にに設置できるよう接地され得る。加えて、フィルタの開回路面および漏洩元が空洞領域内に配置されるため、ならびに空洞領域が金属層および基板を用いて外から完全に分離されているため、本願は、フィルタの漏洩元間の物理的な分離を保証し得、誘電体共振器間の分離を改善する。そのほかに、（空洞領域における本体の面を参照すると）信号漏洩が誘電体共振器の開回路面上で発生する場合があるが、開回路面は、包囲壁と基板との間の接続によって外部環境から完全に分離され得、これにより、信号漏洩を低減する。包囲壁の配置によって、誘電体共振器は、必要とされない周波数（また、高調波と称される）を押し離して、稼働している周波数の性能に対する高調波の影響を低減することができる。本願における誘電体共振器は、フィルタの高調波を押し離し、誘電体共振器の高周波抑制性能を改善する利点を有する。

本願の第１の実装方式に係る、誘電体共振器の三次元概略図である。

図１の断面図である。

本願の第２の実装方式に係る、誘電体共振器の三次元概略図である。

図２の断面図である。

本願の第３の実装方式に係る、誘電体共振器の三次元概略図である。

図５の断面図である。

本願の実装方式に係る、複数の組合わせ状態の誘電体共振器が基板上に設置されることを示す概略図である。

図７の断面図である。

本願の実施形態における添付図面を参照して、本願の実施形態における技術的解決手段を以下で説明する。

本願の明細書、特許請求の範囲、および添付図面において、「第１の」「第２の」「第３の」「第４の」など（存在する場合には）の用語は、同様の対象物間を区別するように意図されるが、必ずしも特定の順番または順序を示さない。このような方法で称されるデータは、適切な状況において交換可能であり、その結果、本明細書で説明される本願の実施形態が、本明細書で示される、または説明される順番以外の順番で実施され得ることが理解されるべきである。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「包含する（ｃｏｎｔａｉｎ）」、および他のあらゆる変形といった用語は、非排他的な含有を含むことを意味する。例えば、段階またはユニットの列挙を含むプロセス、方法、システム、製品、またはデバイスは、必ずしもそれらのユニットに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないか、またはこのようなプロセス、方法、システム、製品、またはデバイスに固有の他のユニットを含んでよい。

詳細な説明が、特定の実施形態を用いて、以下で別個に提供される。

図１および図２を参照すると、本願の第１の実装方式において提供される誘電体共振器１００が、本体１０および包囲壁２０を含み、ここで、本体１０は誘電率が１より大きい誘電体材料を含む。真空誘電率が１であるため、誘電率が１より大きいということは、本体１０が誘電体材料で充填されていることを意味する。包囲壁２０は、本体１０の面上に突出して配置され、包囲壁２０は、本体１０の面を包囲して、空洞領域３０を形成する。この実装方式において、本体１０および包囲壁２０は、一体的に成形され得、両方の材料は、誘電率が１より大きい誘電体材料を含む。包囲壁２０は本体１０の端面上に形成され、包囲壁２０は閉型枠組形状を有し、ここで、閉型枠組形状は、正方形枠組構造であってよい、または円形枠組構造であってよい、または別の形状となるように設計されてよい。包囲壁２０は、包囲壁２０の外部空間から空洞領域３０を分離する。本明細書における分離は、完全な分割を指し、空洞領域３０が外部空間と連通することを可能にし得る間隙がない。

包囲壁２０は、上面２２、内側側面２４、および外側側面２６を含み、ここで、内側側面２４および外側側面２６は、互いに対向して配置され、両者は、上面２２と本体１０との間に接続される。上面２２は包囲壁２０の、本体１０から離れる面上に位置し、内側側面２４は包囲壁２０の、空洞領域３０を向く面であり、外側側面２６は、包囲壁２０の外部空間を向く。具体的には、この実装方式において、内側側面２４と外側側面２６は、互いに並行であり、内側側面２４と外側側面２６との両者は、上面２２に対して垂直である。別の実装方式において、内側側面２４と外側側面２６とは、並行でなくてもよく、互いに相対的に傾けられるように設計されてもよい。

金属層が、外側側面２６上に被覆される。実装方式において、金属層は、また、内側側面２４上に被覆され、別の実装方式において、金属層は内側側面２４上に被覆される必要がない。「金属層が内側側面２４上および外側側面２６上に被覆されること」は、内側側面２４および外側側面２６の全ての領域が金属層で被覆されることを指す。

上面２２は、金属層で被覆され、上面２２は、フィルタの基板に接続されるように構成される。この実装方式において、上面２２は平面構造からなり、別の実装方式において、上面２２は別の形状、例えば、外向きに凸となる円弧、内向きに凸となる円弧、または（ぎざぎざ形状または起伏する形状のような）不規則な波状の形状となるように設計されてよい。上面２２は、非平面構造に設計される。加えて、上面２２の形状に合致する構造が、基板に対応する場所に配置され得る。上面２２が基板に合致した後、誘電体共振器１００と基板との間の組合わせ安定性が高められ得る。

誘電体共振器１００は、フィルタに適用され得、高調波を押し離すことに役立ち得る。本体１０の、空洞領域３０の底部で面は、誘電体共振器１００の開回路面としてみなされ得る。本願において、包囲壁２０および金属層は、空洞領域３０が外部空間から分離されるように配置される。誘電体共振器１００の包囲壁２０の上面２２がフィルタの基板に接続される（上面２２には金属層が設けられるので、上面２２は、半田付けによって直接固定され得る）場合、本願は、開回路面の信号漏洩を低減できる。

図１において示されるように、包囲壁２０の外側側面２６と、本体１０の、外側側面２６に接続する面とは同一平面であり、この構造特徴が、本願により保護される誘電体共振器１００が単純な外面を有し、容易に生産および製造されることを可能にする。特定の製造工程において、誘電体共振器１００に関して、ソリッドな構造の本体１０の端面上に溝が掘られてよく、ここで、掘られた溝は空洞領域３０を形成し、溝の４つの側面が包囲壁２０を形成する。空洞領域３０の容量、深さ、および場所は、誘電体共振器１００が異なる周波数範囲を合致できるよう、設計される（本明細書において、容量、深さ、および場所は、誘電体共振器１００を設計する工程において変更または調整できるパラメータであり、３つのパラメータは、同時に変更されてよい、またはその中の１つのパラメータが別個に変更されてよい、またはその中の２つのパラメータが変更されてよい）。同一の容積を有する誘電体共振器１００に関して、空洞領域３０のより深い深さ（本明細書において深さは、包囲壁２０の上面２２と空洞領域３０の底部面との間の垂直距離を指す）が、誘電体共振器１００の周波数をより高くすることを可能にし得る。誘電体共振器１００は、多くの異なる周波数を含み、周波数が異なるので、溝の設計に対する誘電体共振器１００の感度が異なる。本願において、溝の設計によって、不感周波数（ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に対して必要とされる周波数が設計され、必要とされない周波数（つまり、高調波）は、押し離され、ここで、高調波は、概して、高周波帯域における周波数を指し、押し離すという意味は、高調波が、誘電体共振器１００の通常の稼働している周波数（また、高周波抑制と称される）からできるだけ遠くに離れていることを指す。したがって、本願における誘電体共振器１００は、高調波を押し離し、高周波抑制の実施を容易にするために役立つ。

本願の別の実装方式において、包囲壁２０の構造は、本体１０の複数の端面上に配置されてよく（図示せず）、ここで、端面上の包囲壁２０の上面２２は、基板に接続され、他の包囲壁２０の配置が、誘電体共振器１００の周波数を変更できる。

図３、図４、図５、および図６を参照すると、本願の第２の実装方式において提供される誘電体共振器１００の構造が示される。この実装方式における誘電体共振器１００に関して、第１の実装方式における誘電体共振器１００に基付いて、共振穴４０の特徴が追加される。本体１０には、共振穴４０がさらに設けられ、ここで、共振穴４０は空洞領域３０と連通する。つまり、共振穴４０の開口は、空洞領域３０の底部壁に位置する。好ましい実施形態において、共振穴４０の場所は、空洞領域３０の中央位置である。共振穴４０は本体１０の物理的サイズ（例えば、容積）が変更できるように設計される。本体１０の物理的サイズの変更と共に、誘電体共振器１００に対応する周波数が変更され得る。

共振穴４０の断面形状は、円、正方形、または三角形のような任意の形状であってよく、本願において限定されるものではない。共振穴４０は、（図５および図６において示されるように）貫通穴であってよく、または（図３および図４において示されるように）止まり穴であってよい。具体的には、共振穴４０の直径が変化しない状態を維持する場合、共振穴４０のより深い深さが、より低い周波数を示す。本明細書における「周波数」は、誘電体共振器１００の自己共振周波数を指す。所与の空間の空洞において、電磁妨害が空洞に対して実行され、妨害周波数が、空洞における平均的電気エネルギーを平均的磁気エネルギーに等しくすることを正確に可能にする場合、共振が発生する。ここで、周波数が共振周波数と称される。誘電体物体の容積が同一で、共振穴４０の深さが同一である場合、共振穴４０のより大きい直径がより低い周波数を示す。本明細書において言及されている共振穴４０の深さは、共振穴４０における開口に対向する底部と、共振穴４０の開口場所との間の垂直距離を指す。

本体１０の全ての面が金属層で被覆される。誘電体共振器１００の製造工程において、誘電体材料が、本体１０および包囲壁２０の一部を形成するために用いられ得て、次に、本体１０全体、および包囲壁２０全体が、全ての面が金属層で被覆されるよう電気めっきされる。

図５および図６を参照すると、本願の第３の実装方式において提供される誘電体共振器１００の構造が示される。この実装方式における誘電体共振器１００に関して、第２の実装方式における誘電体共振器１００に基付いて、誘電体露出領域５０の特徴が追加される。本体１０の面は、誘電体露出領域５０を含み、ここで、誘電体露出領域５０は共振穴４０を囲んで配置され、誘電体露出領域５０以外の本体１０の他の面は、全て金属層で被覆される。この実装方式において、誘電体露出領域５０の領域が調整され、誘電体共振器１００の周波数およびフィルタがさらに調整される。同一の容積を有する誘電体共振器１００に関して、誘電体露出領域５０のより大きい領域が、より高い周波数を示す。誘電体露出領域５０は、金属層の一部を除去することにより取得されてよい。例えば、金属層の一部がエッチングまたは機械的研磨により除去されてよい。具体的には、誘電体露出領域５０に関して、誘電体露出領域は、フィルタ／デュプレクサ／マルチプレクサの設計の間に決定され得る。しかしながら、工程設計エラーのため、誘電体フィルタ／デュプレクサ／マルチプレクサの実際の性能検証工程においては、フィルタ／デュプレクサ／マルチプレクサの性能検証の目的は、金属層を除去することにより実現される。

誘電体露出領域は、リング形状を有し、空洞領域３０の底部壁上の、共振穴４０に隣接する場所に位置する。本明細書における隣接する場所は、また、共振穴４０および空洞領域３０が互いに接する場所、または空洞領域３０の底部壁上の共振穴４０の縁部の場所として説明されてよい。誘電体露出領域５０は、空洞領域３０の底部壁上の共振穴４０に隣接する場所に配置される。誘電体共振器１００に関して、半波長の共振周波数は、四分の一波長の共振周波数に変換されて、ＴＥＭモードを形成し、これにより、デバイス（例えば、誘電体共振器１００、フィルタ、デュプレクサ、またはマルチプレクサ）の容積を低減する目的を実現する。特定の設計原則は、（外側壁が金属である）閉空間を持つ共振デバイスに関して、２つの端部が開回路または短絡である場合、共振デバイスは半波長の共振デバイスであり、１つの端部が短絡で、他の端部が開回路である（誘電体露出は、開回路を示す）場合、共振デバイスは四分の一波長の共振デバイスである。波長は周波数に対応し、同一の容積では、四分の一波長の共振空洞に対応する共振周波数は、半波長の共振空洞に対応する周波数より低い。誘電体露出領域は、概して、主に容易な設計および工程のために、リング形状に設計される。当然ながら、誘電体露出領域５０は、また、別の形状、例えば、正方形形状、または多角形リング形状であってよい。

さらに、そこには少なくとも１つの共振穴４０があり、そして２つまたはそれより多くの共振穴４０がある。共振穴４０の数の増加と共に、本体１０における空洞領域３０の容積が変更されることができ、誘電体共振器１００の周波数がさらに変更される。

本体１０は、立方体、直方体、または円筒の形状を有する。当然ながら、本体１０は、また、別の形状であってよく、本願において限定されるものではない。

図７および図８を参照すると、本願は、少なくとも１つの誘電体共振器１００および基板２００を含むフィルタ（フィルタは、また、デュプレクサまたはマルチプレクサであってよい）をさらに提供し、ここで、少なくとも１つの誘電体共振器１００の包囲壁２０の上面２２は、基板２００に接続される。この実装方式において、上面２２は、半田付けによって基板２００に固定される。当然ながら、上面２２および基板２００は、別の方式で固定されてもよく、例えば、上面２２は、取り付けによって、または（固定ねじのような）留め具を用いて基板２００に接続されてよい。

基板２００は、金属基板または回路基板である。金属基板は、半田付けによって包囲壁２０の上面２２の金属層に直接固定されおよび接続されてよい。銅箔のような金属層が、回路基板の面上に設けられ、回路基板の面上の金属層は、また、半田付けによって包囲壁２０の上面２２の金属層に固定されおよび接続されてよい。半田付けによる固定を実行する方式は、空洞領域３０と外部空間との間の分離効果を高める。その結果、本願におけるフィルタの空間漏洩および干渉が大幅に低減され、フィルタの抑制および分離が直接的に改善する。余分の留め具が追加される必要がないので、半田付けによって固定を実行することは、組立て信頼度を改善し、組立て費用を削減する利点を有する。

２つまたはそれより多くの誘電体共振器１００があり、２つまたはそれより多くの誘電体共振器１００は、フィルタ内で並んで配列され、誘電体共振器１００の包囲壁２０の上面２２の全てが同一である。これにより、基板２００上で一緒に半田付けされる。図７および図８において示されているように、図において示されている５つの誘電体共振器１００は、並んで配置され、隣接する誘電体共振器１００は、結合および接続され、これにより、誘電体共振器１００間で信号の伝送を実施する。

誘電体共振器１００に関して、本体１０および包囲壁２０の配置によって、包囲壁２０は、本体１０の面に接続され、包囲壁２０は、空洞領域３０を包囲し、金属層は、空洞領域３０が包囲壁２０の外部空間から遮蔽され、分離されるよう、包囲壁２０の内側側面２４および／または外側側面２６上に被覆される。誘電体共振器１００がフィルタ上に用いられる場合、包囲壁２０の上面２２は、フィルタ内の基板２００に固定されおよび接続され、包囲壁２０の上面２２が、半田付けによって直接固定されてよい。包囲壁２０は、フィルタが容易に設置できるよう、接地され得る。加えて、フィルタの開回路面および漏洩元が空洞領域３０内に配置されるため、ならびに空洞領域３０が金属層および基板２００を用いて外から完全に分離されているため、本願の実施形態は、フィルタの漏洩元間の物理的な分離を保証し得、つまり、誘電体共振器１００間の分離が改善され得る。そのほかに、（空洞領域３０における本体１０の面を参照すると）信号漏洩が誘電体共振器１００の開回路面上で発生する場合があるが、開回路面は、包囲壁２０と基板２００との間の接続によって外部環境から完全に分離され得、これにより、信号漏洩を低減する。包囲壁２０の構造配置によって、誘電体共振器１００は、必要とされない周波数（また、高調波と称される）を押し離して、稼働している周波数の性能に対する高調波の影響を低減することができる。本願における誘電体共振器１００は、フィルタの高調波を押し離し、誘電体共振器１００の高周波抑制性能を改善する利点を有する。

誘電体共振器１００を含むフィルタは、モバイル通信技術の分野に適用されてよい、または対応する要件を有する他の分野に適用されてよいことが理解され得る。例えば、基地局がユーザ信号を受信するとき、フィルタが基地局に適用され、通信チャネルの外側の干渉信号は、フィルタを用いて所与のレベルに制御される必要がある。基地局がユーザに接触するとき、基地局によってユーザに送信される（一般的に高出力を有する）信号は、また、トランスミッタにより生成され、チャネルの外側である干渉信号を許容されるレベルまで制御してよく、これにより、隣接するチャネルとの干渉を回避し、通常の通信を保証する。加えて、フィルタがデュプレクサを形成する場合、フィルタは、受信チャネルおよび伝送チャネルにおける信号をさらに分離してよく、これにより、相互干渉を低減する。

最後に、前述の実施形態は、単に本願の技術的解決手段を説明することを意図しているが、本願を限定することを意図していないことが留意されるべきである。本願は、前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者であれば、説明は本願の保護範囲を限定することを意図していないことを理解すべきである。本願において開示されている技術的範囲内で当業者により容易に案出される任意の変形形態または交換が、本願の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

本願は、通信技術の分野に関し、特に、誘電体共振器および誘電体共振器を含むフィルタに関する。

基地局モジュールの容積がますます小さくなるにつれて、高出力および高性能の誘電体フィルタ（例えば、ＴＥＭ（横電磁）モード誘電体フィルタ、および導波路充填誘電体フィルタ）が、モバイル通信デバイスにおいてますます幅広く適用されている。基地局における誘電体フィルタの適用に関して、誘電体フィルタの分離のための要件（伝送チャネルと受信チャネルとの間の分離）、組立可能性（基地局モジュールにおいて、誘電体がどのように組み立てられるか）、および長期使用信頼度（高出力の基地局環境における、または過酷な環境における使用信頼度）がますます高くなっている。誘電体フィルタは、誘電体フィルタの設計および組立可能性が継続的に改善される場合にのみ、基地局モジュールにおける誘電体フィルタのための使用要件を満たすことができる。

ＴＥＭモード誘電体フィルタを一例として用いて、ＴＥＭモード誘電体フィルタは、複数の誘電体共振器を含む。誘電体フィルタの開回路面間で共振器間の信号が、互いに漏洩される。空間放射の影響で、フィルタの帯域外抑制性能を改善することが困難であり、伝送フィルタと受信フィルタとの間の周波数帯域間隔が狭いデュプレクサに関しては、伝送および受信分離を８０ｄＢｃを超えるまでに改善することが困難である。したがって、いかにして誘電体フィルタの開回路面間の漏洩を改善するか、誘電体フィルタの高調波を押し離すか、および誘電体共振器の高周波抑制性能を改善するかが、業界において継続的に研究されている主題である。

本願の実施形態により解決される技術的課題は、誘電体共振器およびフィルタを提供し、これにより、フィルタの開回路面間の漏洩を改善し、高調波を押し離すために役立つ、および誘電体共振器の高周波抑制性能を改善する利点を有する。

第１の態様によれば、本体および包囲壁を含む誘電体共振器が提供され、ここで、本体は誘電率が１より大きい誘電体材料であり、包囲壁は、本体の面上に突出して配置され、包囲壁は、本体の面を包囲して空洞領域を形成する。包囲壁は、包囲壁の外部空間から空洞領域を分離し、包囲壁は、上面、内側側面、および外側側面を含み、ここで、内側側面および外側側面は互いに対向して配置され、両者は上面と本体との間に接続され、上面は包囲壁の、本体から離れる面上に位置し、内側側面は包囲壁の、空洞領域を向く面であり、外側側面は包囲壁の、外部空間を向き、上面は金属層で被覆され、外側側面は金属層で被覆される。

第１の態様の第１の可能な実装方式において、包囲壁の外側側面と、本体の外側側面に接続する面とは同一平面である。

第１の態様の第１の可能な実装方式に関連して、第２の可能な実装方式において、本体には共振穴がさらにに設けられ、ここで、共振穴は空洞領域と連通する。

第１の態様の第２の可能な実装方式に関連して、第３の可能な実装方式において、共振穴は、貫通穴、または止まり穴である。

第１の態様、または第１の態様の第１から第３の可能な実装方式の何れか１つに関連して、第４の可能な実装方式において、本体の全ての面が、金属層で被覆される。

第１の態様の第２または第３の可能な実装方式に関連して、第１の態様の第５の可能な実装方式において、本体の面は誘電体露出領域を含み、ここで、誘電体露出領域は共振穴を囲んで配置され、誘電体露出領域以外の本体の他の面は、全て金属層で被覆される。

第１の態様の第５の可能な実装方式に関連して、第６の可能な実装方式において、誘電体露出領域は、リング形状からなり、空洞領域の底部壁上の、共振穴に隣接する場所に位置する。

第１の態様の第５の可能な実装方式に関連して、第７の可能な実装方式において、共振穴の数は、少なくとも１つである。

第１の態様、または第１の態様の第１から第３の可能な実装方式の何れか１つに関連して、第８の可能な実装方式において、本体は、立方体、直方体、または円筒の形状を有する。

第２の態様によれば、フィルタが提供され、第１の態様の実装方式の何れか１つにおいて提供される少なくとも１つの誘電体共振器、および基板を含み、ここで、少なくとも１つの誘電体共振器の包囲壁の上面が基板に接続される。

第２の態様の第１の可能な実装方式において、上面は、半田付けによって基板に固定される。

第２の態様の第１の可能な実装方式に関連して、第２の態様の第２の可能な実装方式において、誘電体共振器の数は２つまたはそれより多く、２つまたはそれより多くの誘電体共振器は、フィルタ内で並んで配列され、誘電体共振器の包囲壁の全ての上面は同一平面であり、これにより、基板上で一緒に半田付けされる。

第２の態様の第１の可能な実装方式に関連して、第２の態様の第３の可能な実装方式において、基板は、金属基板、または回路基板である。

本願において、誘電体共振器に関して、包囲壁は本体の面に接続され、包囲壁は空洞領域を包囲し、金属層は、空洞領域が包囲壁の外部空間から遮蔽され、分離されるよう、包囲壁の外側側面上に被覆される。誘電体共振器がフィルタ上に用いられる場合、包囲壁の上面は、フィルタ内の基板に固定されおよび接続され、包囲壁の上面は、半田付けによって直接固定されてよい。包囲壁は、フィルタが容易にに設置できるよう接地され得る。加えて、フィルタの開回路面および漏洩元が空洞領域内に配置されるため、ならびに空洞領域が金属層および基板を用いて外から完全に分離されているため、本願は、フィルタの漏洩元間の物理的な分離を保証し得、誘電体共振器間の分離を改善する。そのほかに、（空洞領域における本体の面を参照すると）信号漏洩が誘電体共振器の開回路面上で発生する場合があるが、開回路面は、包囲壁と基板との間の接続によって外部環境から完全に分離され得、これにより、信号漏洩を低減する。包囲壁の配置によって、誘電体共振器は、必要とされない周波数（また、高調波と称される）を押し離して、稼働している周波数の性能に対する高調波の影響を低減することができる。本願における誘電体共振器は、フィルタの高調波を押し離し、誘電体共振器の高周波抑制性能を改善する利点を有する。

本願の第１の実装方式に係る、誘電体共振器の三次元概略図である。

図１の断面図である。

本願の第２の実装方式に係る、誘電体共振器の三次元概略図である。

図３の断面図である。

本願の第３の実装方式に係る、誘電体共振器の三次元概略図である。

図５の断面図である。

本願の実装方式に係る、複数の誘電体共振器が基板上に設置されることを示す概略図である。

図７の断面図である。

本願の実施形態における添付図面を参照して、本願の実施形態における技術的解決手段を以下で説明する。

本願の明細書、特許請求の範囲、および添付図面において、「第１の」「第２の」「第３の」「第４の」など（存在する場合には）の用語は、同様の対象物間を区別するように意図されるが、必ずしも特定の順番または順序を示さない。このような方法で称されるデータは、適切な状況において交換可能であり、その結果、本明細書で説明される本願の実施形態が、本明細書で示される、または説明される順番以外の順番で実施され得ることが理解されるべきである。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「包含する（ｃｏｎｔａｉｎ）」、および他のあらゆる変形といった用語は、非排他的な含有を含むことを意味する。例えば、段階またはユニットの列挙を含むプロセス、方法、システム、製品、またはデバイスは、必ずしもそれらのユニットに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないか、またはこのようなプロセス、方法、システム、製品、またはデバイスに固有の他のユニットを含んでよい。

詳細な説明が、特定の実施形態を用いて、以下で別個に提供される。

図１および図２を参照すると、本願の第１の実装方式において提供される誘電体共振器１００が、本体１０および包囲壁２０を含み、ここで、本体１０は誘電率が１より大きい誘電体材料を含む。真空誘電率が１であるため、誘電率が１より大きいということは、本体１０が誘電体材料で充填されていることを意味する。包囲壁２０は、本体１０の面上に突出して配置され、包囲壁２０は、本体１０の面を包囲して、空洞領域３０を形成する。この実装方式において、本体１０および包囲壁２０は、一体的に成形され得、両方の材料は、誘電率が１より大きい誘電体材料を含む。包囲壁２０は本体１０の端面上に形成され、包囲壁２０は閉型枠組形状を有し、ここで、閉型枠組形状は、正方形枠組構造であってよい、または円形枠組構造であってよい、または別の形状となるように設計されてよい。包囲壁２０は、包囲壁２０の外部空間から空洞領域３０を分離する。本明細書における分離は、完全な分割を指し、空洞領域３０が外部空間と連通することを可能にし得る間隙がない。

包囲壁２０は、上面２２、内側側面２４、および外側側面２６を含み、ここで、内側側面２４および外側側面２６は、互いに対向して配置され、両者は、上面２２と本体１０との間に接続される。上面２２は包囲壁２０の、本体１０から離れる面上に位置し、内側側面２４は包囲壁２０の、空洞領域３０を向く面であり、外側側面２６は、包囲壁２０の外部空間を向く。具体的には、この実装方式において、内側側面２４と外側側面２６は、互いに並行であり、内側側面２４と外側側面２６との両者は、上面２２に対して垂直である。別の実装方式において、内側側面２４と外側側面２６とは、並行でなくてもよく、互いに相対的に傾けられるように設計されてもよい。

金属層が、外側側面２６上に被覆される。実装方式において、金属層は、また、内側側面２４上に被覆され、別の実装方式において、金属層は内側側面２４上に被覆される必要がない。「金属層が内側側面２４上および外側側面２６上に被覆されること」は、内側側面２４および外側側面２６の全ての領域が金属層で被覆されることを指す。

上面２２は、金属層で被覆され、上面２２は、フィルタの基板に接続されるように構成される。この実装方式において、上面２２は平面構造からなり、別の実装方式において、上面２２は別の形状、例えば、外向きに凸となる円弧、内向きに凸となる円弧、または（ぎざぎざ形状または起伏する形状のような）不規則な波状の形状となるように設計されてよい。上面２２は、非平面構造に設計される。加えて、上面２２の形状に合致する構造が、基板に対応する場所に配置され得る。上面２２が基板に合致した後、誘電体共振器１００と基板との間の組合わせ安定性が高められ得る。

誘電体共振器１００は、フィルタに適用され得、高調波を押し離すことに役立ち得る。本体１０の、空洞領域３０の底部で面は、誘電体共振器１００の開回路面としてみなされ得る。本願において、包囲壁２０および金属層は、空洞領域３０が外部空間から分離されるように配置される。誘電体共振器１００の包囲壁２０の上面２２がフィルタの基板に接続される（上面２２には金属層が設けられるので、上面２２は、半田付けによって直接固定され得る）場合、本願は、開回路面の信号漏洩を低減できる。

図１において示されるように、包囲壁２０の外側側面２６と、本体１０の、外側側面２６に接続する面とは同一平面であり、この構造特徴が、本願により保護される誘電体共振器１００が単純な外面を有し、容易に生産および製造されることを可能にする。特定の製造工程において、誘電体共振器１００に関して、ソリッドな構造の本体１０の端面上に溝が掘られてよく、ここで、掘られた溝は空洞領域３０を形成し、溝の４つの側面が包囲壁２０を形成する。空洞領域３０の容量、深さ、および場所は、誘電体共振器１００が異なる周波数範囲を合致できるよう、設計される（本明細書において、容量、深さ、および場所は、誘電体共振器１００を設計する工程において変更または調整できるパラメータであり、３つのパラメータは、同時に変更されてよい、またはその中の１つのパラメータが別個に変更されてよい、またはその中の２つのパラメータが変更されてよい）。同一の容積を有する誘電体共振器１００に関して、空洞領域３０のより深い深さ（本明細書において深さは、包囲壁２０の上面２２と空洞領域３０の底部面との間の垂直距離を指す）が、誘電体共振器１００の周波数をより高くすることを可能にし得る。誘電体共振器１００は、多くの異なる周波数を含み、周波数が異なるので、溝の設計に対する誘電体共振器１００の感度が異なる。本願において、溝の設計によって、不感周波数（ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に対して必要とされる周波数が設計され、必要とされない周波数（つまり、高調波）は、押し離され、ここで、高調波は、概して、高周波帯域における周波数を指し、押し離すという意味は、高調波が、誘電体共振器１００の通常の稼働している周波数（また、高周波抑制と称される）からできるだけ遠くに離れていることを指す。したがって、本願における誘電体共振器１００は、高調波を押し離し、高周波抑制の実施を容易にするために役立つ。

本願の別の実装方式において、包囲壁２０の構造は、本体１０の複数の端面上に配置されてよく（図示せず）、ここで、端面上の包囲壁２０の上面２２は、基板に接続され、他の包囲壁２０の配置が、誘電体共振器１００の周波数を変更できる。

図３、図４、図５、および図６を参照すると、本願の第２の実装方式において提供される誘電体共振器１００の構造が示される。この実装方式における誘電体共振器１００に関して、第１の実装方式における誘電体共振器１００に基付いて、共振穴４０の特徴が追加される。本体１０には、共振穴４０がさらに設けられ、ここで、共振穴４０は空洞領域３０と連通する。つまり、共振穴４０の開口は、空洞領域３０の底部壁に位置する。好ましい実施形態において、共振穴４０の場所は、空洞領域３０の中央位置である。共振穴４０は本体１０の物理的サイズ（例えば、容積）が変更できるように設計される。本体１０の物理的サイズの変更と共に、誘電体共振器１００に対応する周波数が変更され得る。

共振穴４０の断面形状は、円、正方形、または三角形のような任意の形状であってよく、本願において限定されるものではない。共振穴４０は、（図５および図６において示されるように）貫通穴であってよく、または（図３および図４において示されるように）止まり穴であってよい。具体的には、共振穴４０の直径が変化しない状態を維持する場合、共振穴４０のより深い深さが、より低い周波数を示す。本明細書における「周波数」は、誘電体共振器１００の自己共振周波数を指す。所与の空間の空洞において、電磁妨害が空洞に対して実行され、妨害周波数が、空洞における平均的電気エネルギーを平均的磁気エネルギーに等しくすることを正確に可能にする場合、共振が発生する。ここで、周波数が共振周波数と称される。誘電体物体の容積が同一で、共振穴４０の深さが同一である場合、共振穴４０のより大きい直径がより低い周波数を示す。本明細書において言及されている共振穴４０の深さは、共振穴４０における開口に対向する底部と、共振穴４０の開口場所との間の垂直距離を指す。

本体１０の全ての面が金属層で被覆される。誘電体共振器１００の製造工程において、誘電体材料が、本体１０および包囲壁２０の一部を形成するために用いられ得て、次に、本体１０全体、および包囲壁２０全体が、全ての面が金属層で被覆されるよう電気めっきされる。

図５および図６を参照すると、本願の第３の実装方式において提供される誘電体共振器１００の構造が示される。この実装方式における誘電体共振器１００に関して、第２の実装方式における誘電体共振器１００に基付いて、誘電体露出領域５０の特徴が追加される。本体１０の面は、誘電体露出領域５０を含み、ここで、誘電体露出領域５０は共振穴４０を囲んで配置され、誘電体露出領域５０以外の本体１０の他の面は、全て金属層で被覆される。この実装方式において、誘電体露出領域５０の領域が調整され、誘電体共振器１００の周波数およびフィルタがさらに調整される。同一の容積を有する誘電体共振器１００に関して、誘電体露出領域５０のより大きい領域が、より高い周波数を示す。誘電体露出領域５０は、金属層の一部を除去することにより取得されてよい。例えば、金属層の一部がエッチングまたは機械的研磨により除去されてよい。具体的には、誘電体露出領域５０は、フィルタ／デュプレクサ／マルチプレクサの設計の間に決定され得る。しかしながら、工程設計エラーのため、誘電体フィルタ／デュプレクサ／マルチプレクサの実際の性能検証工程においては、フィルタ／デュプレクサ／マルチプレクサの性能検証の目的は、金属層を除去することにより実現される。

誘電体露出領域は、リング形状を有し、空洞領域３０の底部壁上の、共振穴４０に隣接する場所に位置する。本明細書における隣接する場所は、また、共振穴４０および空洞領域３０が互いに接する場所、または空洞領域３０の底部壁上の共振穴４０の縁部の場所として説明されてよい。誘電体露出領域５０は、空洞領域３０の底部壁上の共振穴４０に隣接する場所に配置される。誘電体共振器１００に関して、半波長の共振周波数は、四分の一波長の共振周波数に変換されて、ＴＥＭモードを形成し、これにより、デバイス（例えば、誘電体共振器１００、フィルタ、デュプレクサ、またはマルチプレクサ）の容積を低減する目的を実現する。特定の設計原則は、（外側壁が金属である）閉空間を持つ共振デバイスに関して、２つの端部が開回路または短絡である場合、共振デバイスは半波長の共振デバイスであり、１つの端部が短絡で、他の端部が開回路である（誘電体露出は、開回路を示す）場合、共振デバイスは四分の一波長の共振デバイスである。波長は周波数に対応し、同一の容積では、四分の一波長の共振空洞に対応する共振周波数は、半波長の共振空洞に対応する周波数より低い。誘電体露出領域は、概して、主に容易な設計および工程のために、リング形状に設計される。当然ながら、誘電体露出領域５０は、また、別の形状、例えば、正方形形状、または多角形リング形状であってよい。

さらに、そこには少なくとも１つの共振穴４０があり、そして２つまたはそれより多くの共振穴４０がある。共振穴４０の数の増加と共に、本体１０における空洞領域３０の容積が変更されることができ、誘電体共振器１００の周波数がさらに変更される。

本体１０は、立方体、直方体、または円筒の形状を有する。当然ながら、本体１０は、また、別の形状であってよく、本願において限定されるものではない。

図７および図８を参照すると、本願は、少なくとも１つの誘電体共振器１００および基板２００を含むフィルタ（フィルタは、また、デュプレクサまたはマルチプレクサであってよい）をさらに提供し、ここで、少なくとも１つの誘電体共振器１００の包囲壁２０の上面２２は、基板２００に接続される。この実装方式において、上面２２は、半田付けによって基板２００に固定される。当然ながら、上面２２および基板２００は、別の方式で固定されてもよく、例えば、上面２２は、取り付けによって、または（固定ねじのような）留め具を用いて基板２００に接続されてよい。

基板２００は、金属基板または回路基板である。金属基板は、半田付けによって包囲壁２０の上面２２の金属層に直接固定されおよび接続されてよい。銅箔のような金属層が、回路基板の面上に設けられ、回路基板の面上の金属層は、また、半田付けによって包囲壁２０の上面２２の金属層に固定されおよび接続されてよい。半田付けによる固定を実行する方式は、空洞領域３０と外部空間との間の分離効果を高める。その結果、本願におけるフィルタの空間漏洩および干渉が大幅に低減され、フィルタの抑制および分離が直接的に改善する。余分の留め具が追加される必要がないので、半田付けによって固定を実行することは、組立て信頼度を改善し、組立て費用を削減する利点を有する。

２つまたはそれより多くの誘電体共振器１００があり、２つまたはそれより多くの誘電体共振器１００は、フィルタ内で並んで配列され、誘電体共振器１００の包囲壁２０の上面２２の全てが同一である。これにより、基板２００上で一緒に半田付けされる。図７および図８において示されているように、図において示されている５つの誘電体共振器１００は、並んで配置され、隣接する誘電体共振器１００は、結合および接続され、これにより、誘電体共振器１００間で信号の伝送を実施する。

誘電体共振器１００に関して、本体１０および包囲壁２０の配置によって、包囲壁２０は、本体１０の面に接続され、包囲壁２０は、空洞領域３０を包囲し、金属層は、空洞領域３０が包囲壁２０の外部空間から遮蔽され、分離されるよう、包囲壁２０の内側側面２４および／または外側側面２６上に被覆される。誘電体共振器１００がフィルタ上に用いられる場合、包囲壁２０の上面２２は、フィルタ内の基板２００に固定されおよび接続され、包囲壁２０の上面２２が、半田付けによって直接固定されてよい。包囲壁２０は、フィルタが容易に設置できるよう、接地され得る。加えて、フィルタの開回路面および漏洩元が空洞領域３０内に配置されるため、ならびに空洞領域３０が金属層および基板２００を用いて外から完全に分離されているため、本願の実施形態は、フィルタの漏洩元間の物理的な分離を保証し得、つまり、誘電体共振器１００間の分離が改善され得る。そのほかに、（空洞領域３０における本体１０の面を参照すると）信号漏洩が誘電体共振器１００の開回路面上で発生する場合があるが、開回路面は、包囲壁２０と基板２００との間の接続によって外部環境から完全に分離され得、これにより、信号漏洩を低減する。包囲壁２０の構造配置によって、誘電体共振器１００は、必要とされない周波数（また、高調波と称される）を押し離して、稼働している周波数の性能に対する高調波の影響を低減することができる。本願における誘電体共振器１００は、フィルタの高調波を押し離し、誘電体共振器１００の高周波抑制性能を改善する利点を有する。

誘電体共振器１００を含むフィルタは、モバイル通信技術の分野に適用されてよい、または対応する要件を有する他の分野に適用されてよいことが理解され得る。例えば、基地局がユーザ信号を受信するとき、フィルタが基地局に適用され、通信チャネルの外側の干渉信号は、フィルタを用いて所与のレベルに制御される必要がある。基地局がユーザに接触するとき、基地局によってユーザに送信される（一般的に高出力を有する）信号は、また、トランスミッタにより生成され、チャネルの外側である干渉信号を許容されるレベルまで制御してよく、これにより、隣接するチャネルとの干渉を回避し、通常の通信を保証する。加えて、フィルタがデュプレクサである場合、フィルタは、受信チャネルおよび伝送チャネルにおける信号をさらに分離してよく、これにより、相互干渉を低減する。

最後に、前述の実施形態は、単に本願の技術的解決手段を説明することを意図しているが、本願を限定することを意図していないことが留意されるべきである。本願は、前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者であれば、説明は本願の保護範囲を限定することを意図していないことを理解すべきである。本願において開示されている技術的範囲内で当業者により容易に案出される任意の変形形態または交換が、本願の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

Claims (13)

1. 本体および包囲壁を備える誘電体共振器であって、前記本体は、誘電率が１より大きい誘電体材料を備え、前記包囲壁は、前記本体の面上に突出して配置され、前記包囲壁は、前記本体の前記面を包囲して空洞領域を形成し、前記包囲壁は、前記空洞領域を前記包囲壁の外部空間から分離し、前記包囲壁は、上面、内側側面、および外側側面を備え、前記内側側面および前記外側側面は、互いに対向して配置され、両者は、前記上面と前記本体との間に接続され、前記上面は前記包囲壁の、前記本体から離れる面上に位置し、前記内側側面は前記包囲壁の、前記空洞領域を向く面であり、前記外側側面は、前記包囲壁の前記外部空間を向き、前記上面は、金属層で被覆され、前記外側側面は、金属層で被覆される、誘電体共振器。
2. 前記包囲壁の前記外側側面と、前記本体の前記外側側面に接続される面とは同一平面である、請求項１に記載の誘電体共振器。
3. 前記本体には、共振穴がさらに設けられ、前記共振穴は、前記空洞領域と連通する、請求項２に記載の誘電体共振器。
4. 前記共振穴は、貫通穴または止まり穴である、請求項３に記載の誘電体共振器。
5. 前記本体の全ての面が、金属層で被覆される、請求項１から４の何れか一項に記載の誘電体共振器。
6. 前記本体の前記面は、誘電体露出領域を備え、前記誘電体露出領域は、前記共振穴を囲んで配置され、前記誘電体露出領域以外の前記本体の他の面は、全て金属層で被覆される、請求項３または４の何れかに記載の誘電体共振器。
7. 前記誘電体露出領域はリング形状からなり、前記空洞領域の底部壁上の、前記共振穴と隣接する場所に位置する、請求項６に記載の誘電体共振器。
8. 前記共振穴の数は、少なくとも１つである、請求項４から７の何れか一項に記載の誘電体共振器。
9. 前記本体は、立方体、直方体、または円筒の形状を有する、請求項１から８の何れか一項に記載の誘電体共振器。
10. 少なくとも１つの、請求項１から９の何れか一項に記載の誘電体共振器と、基板とを備えるフィルタであって、前記少なくとも１つの誘電体共振器の前記包囲壁の前記上面が前記基板に接続される、フィルタ。
11. 前記上面は、半田付けによって前記基板に固定される、請求項１０に記載のフィルタ。
12. 前記誘電体共振器の数は２つまたはそれより多く、２つまたはそれより多くの前記誘電体共振器は、フィルタ内で並んで配列され、前記誘電体共振器の包囲壁の全ての上面は同一平面であり、これにより、前記基板上で一緒に半田付けされる、請求項１０または１１に記載のフィルタ。
13. 前記基板は、金属基板または回路基板である、請求項１０から１２の何れか一項に記載のフィルタ。

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