JP2897117B2 - 周波数可変型誘電体共振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】マイクロ波やミリ波帯で使用
される周波数可変型誘電体共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、９００ＭＨｚ帯および準マイクロ
波帯の移動体通信システムの需要は急速に増加してお
り、近い将来、使用周波数の不足が懸念されている。ま
た、マルチメディア化に対応するシステムとして、画像
や映像情報を送る通信システムが検討されているが、そ
のためには大容量で高速な通信方式の実現が要求されて
いる。そこで、ほとんど未使用の帯域であり、また広帯
域化、大容量、通信の高速化が容易なミリ波の周波数帯
域の利用が考えられている。

【０００３】従来、発振器やフィルタに用いられるマイ
クロ波やミリ波帯の共振器としては、空胴共振器が多く
使用されていた。しかし最近では、高価で大きい空胴共
振器に代わって、円柱形状のＴＥ_01δモード誘電体共振
器が広く用いられるようになってきている。このＴＥ
_01δモード誘電体共振器は、１９７５年に、脇野らによ
り温度特性が補償された誘電体を用いて、高い温度安定
性を有するものが実用化された。一般的にＴＥ_01δモー
ド誘電体共振器は、温度特性がほとんど共振器材料の温
度特性によって決まるため、キャビティにコバール、イ
ンバー等の高価な金属を使用する必要がないという利点
を持っている。また、最近では、例えば電圧制御発振器
等に用いるために周波数可変型誘電体共振器も検討され
ている。

【０００４】図１３は、ＴＥ_01δモード誘電体共振器３
０１を用いて構成した従来例の周波数可変型誘電体共振
器の斜視図である。当該周波数可変型誘電体共振器は、
バラクタダイオード３０４を備えた周波数可変型マイク
ロストリップライン共振器ＭＲ３５０とＴＥ_01δモード
誘電体共振器３０１とからなる。すなわち、下面に接地
導体３０７が形成された誘電体基板３０６の上面に、ス
トリップ導体３０２とストリップ導体３０３が、ストリ
ップ導体３０２の一端とストリップ導体３０３の一端と
が所定の間隔を隔てて対向するように形成される。これ
によって、誘電体基板３０６を挟設するストリップ導体
３０２と接地導体３０７とによってマイクロストリップ
ライン共振器ＭＲ３０２が構成され、誘電体基板３０６
を挟設するストリップ導体３０３と接地導体３０７とに
よってマイクロストリップライン共振器ＭＲ３０３が構
成される。また、バラクタダイオード３０４は、ストリ
ップ導体３０２とストリップ導体３０３との間に直列に
接続される。これによって、マイクロストリップライン
共振器ＭＲ３０２とマイクロストリップライン共振器Ｍ
Ｒ３０３とバラクタダイオード３０４とからなる周波数
可変型マイクロストリップライン共振器ＭＲ３５０が構
成される。

【０００５】ＴＥ_01δモード誘電体共振器３０１は、誘
電体基板３０６の上面にストリップ導体３０２と近接し
て設けられる。これによって、ＴＥ_01δモード誘電体共
振器３０１と周波数可変型マイクロストリップライン共
振器ＭＲ３５０とは互いに電磁的に結合して、ＴＥ_01δ
モード誘電体共振器３０１と周波数可変型マイクロスト
リップライン共振器ＭＲ３５０とからなる従来例の周波
数可変型誘電体共振器は構成される。また、誘電体基板
３０６の上面に形成されたストリップ導体３０５は、Ｔ
Ｅ_01δモード誘電体共振器３０１に近接して設けられ、
これによって、誘電体基板３０６を挟設するストリップ
導体３０５と接地導体３０７とからなり、周波数可変型
誘電体共振器と電磁的に結合するマイクロストリップラ
インＭ３０５が構成される。以上のように構成された従
来例の周波数可変型誘電体共振器は、バラクタダイオー
ド３０４に印加する逆バイアス電圧を変化させてバラク
タダイオード３０４の静電容量を変化させることによっ
て、共振周波数を変化させることができ、かつマイクロ
ストリップラインＭ３０５を介して例えば負性抵抗回路
等の外部回路と接続することができる。

【０００６】また、空胴共振器において、キャビティの
一部にバラクタダイオードを設けて共振周波数可変型の
空胴共振器を作成することやキャビティの大きさを変化
させることができるように構成して、共振周波数可変型
の空胴共振器を作成することも可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＴＥ_01δモー
ド誘電体共振器３０１を用いて構成した従来例の周波数
可変型誘電体共振器は、ＴＥ_01δモード誘電体共振器３
０１と周波数可変型マイクロストリップライン共振器Ｍ
Ｒ３５０の２つの共振器を使用するために構造が複雑に
なり高価であるという問題点があった。また、共振周波
数の調整も容易ではないという問題点があった。また、
ＴＥ_01δモード誘電体共振器３０１と周波数可変型マイ
クロストリップライン共振器ＭＲ３５０の２つの共振器
を用いて構成しているので、単純な単一モードではな
く、偶モードと奇モードの２つのモードが発生する。こ
のために、従来例の周波数可変型誘電体共振器を発振器
に用いると、所望の共振モードから所望の共振モードと
は異なる共振モードに移動して所望の共振モードとは異
なる共振モードの共振周波数で発振するいわゆるモード
ジャンプが発生し易くなるという問題点があった。ま
た、共振周波数可変型の空胴共振器は、形状が大きくか
つ高価であるという問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、以上の問題点を解決し、
従来例の周波数可変型誘電体共振器に比較して、共振周
波数の調整が容易で、かつ発振器に用いられた場合にお
いてモードジャンプの発生を少なくでき、しかも安価な
周波数可変型誘電体共振器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の周波数可変型誘電体共振器は、互いに対向する２つ
の導体板の間に設けられ、互いに対向する第１と第２の
面を有する誘電体基板と、上記誘電体基板の第１の面に
形成されかつ上記誘電体基板の第１の面の中央部に所定
の形状の第１の開口部を有する第１の電極と、上記誘電
体基板の第２の面に形成されかつ上記第１の開口部と対
向する位置に第１の開口部と実質的に同一の形状の第２
の開口部を有する第２の電極と、上記第１の電極と上記
第２の電極とによって挟設された上記誘電体基板のうち
の上記第１の開口部と上記第２の開口部によって挟まれ
た共振器形成領域を除いた部分が上記共振周波数と同じ
周波数を有する高周波信号を減衰させるように、上記誘
電体基板と上記各導体板との各間隔と上記誘電体基板の
厚さと誘電率を設定した誘電体共振器であって、上記第
１の開口部又は第２の開口部と連結するように上記第１
の電極と上記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極
に形成されたスリットと、第１と第２の電極と絶縁され
るように上記スリットに形成された第３の電極と、上記
第１又は第２の開口部と上記スリットとの連結部の近傍
の上記第１又は第２の電極と、上記第３の電極との間に
接続され、上記第１又は第２の電極と上記第３の電極の
間に印加する電圧の変化に対応して静電容量が変化する
可変容量手段とを備え、上記第１又は第２の電極と上記
第３の電極の間に印加する電圧を変化させることにより
上記誘電体共振器の共振周波数を変化させることを特徴
とする。

【００１０】また、請求項２記載の周波数可変型誘電体
共振器は、請求項１記載の周波数可変型誘電体共振器に
おいて、上記可変容量手段は、共に薄膜導体として形成
された固定電極と可動電極とを備え、上記固定電極と上
記可動電極とが絶縁支持台に設けられた空隙部を介して
対向支持されたことを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項３記載の周波数可変型誘電
体共振器は、請求項１記載の周波数可変型誘電体共振器
において、上記可変容量手段は、バラクタダイオードで
あることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】

＜第１の実施形態＞図１は、本発明に係る第１の実施形
態の周波数可変型誘電体共振器８１の横断面図であり、
また、図２は図１のＡ−Ａ’線についての縦断面図であ
る。ここで、図１は、バラクタダイオード７０と上導体
板２１１との間における周波数可変型誘電体共振器８１
の横断面図である。

【００１３】第１の実施形態の周波数可変型誘電体共振
器８１は、図１及び図２に示すように、互いに対向する
上導体板２１１と下導体板２１２との間に設けられた誘
電体基板３の上面に形成された電極１の中央部に設けら
れた開口部４と、誘電体基板３の下面に形成された電極
２の中央部に設けられた開口部５とによって誘電体基板
３の中央部に形成された共振器形成領域６０を備える。
そして、周波数可変型誘電体共振器８１は、さらに開口
部４と連結するように電極１に形成されたスリットＳ１
と、一端が開口部４に突出するようにスリットＳ１内に
形成されたバイアス電極１０２と、一端がバイアス電極
１０２の一端と対向するようにかつ他端が電極１に接続
されてバイアス電極１０２に近接してそれぞれバイアス
電極１０２の両側に形成された電極１０１ａ，１０１ｂ
と、電極１０１ａの一端とバイアス電極１０２の一端と
の間に接続されたバラクタダイオード７０と、電極１０
１ｂの一端とバイアス電極１０２の一端との間に接続さ
れたバラクタダイオード７１とを備え、電極１０１ａ，
１０１ｂとバイアス電極１０２の間に所定の直流電圧を
印加することによりバラクタダイオード７０，７１の両
端子間に逆バイアス電圧を印加し、その逆バイアス電圧
を変化させることにより誘電体共振器の共振周波数を変
化させることを特徴とする。

【００１４】以下、図面を参照して第１の実施形態の周
波数可変型誘電体共振器８１について詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２に示すように、互いに対向す
る上導体板２１１と下導体板２１２との間に設けられた
誘電体基板３の上面に、誘電体基板３の上面の中央部に
直径がｄの円形形状の開口部４を有する電極１が形成さ
れる。また、誘電体基板３の下面には、開口部４と同一
形状の開口部５を有する電極２が形成される。ここで、
誘電体基板３は、所定の比誘電率ε_rを有しかつ一辺の
長さがＤの正方形の形状を有する。また、開口部４，５
の直径ｄは誘電体基板３の一辺より小さく設定され、開
口部４と開口部５は、互いに同軸になるように設けられ
る。これによって、誘電体基板３に円柱形状の共振器形
成領域６０が形成される。ここで、共振器形成領域６０
は、誘電体基板３の中央部であって、開口部４の上端面
６１と、開口部５の下端面６２を有する円柱形状の領域
である。また、共振器形成領域６０の外周面３６０は、
誘電体基板３の内部に仮想的に設けられる。また、誘電
体基板３と上導体板２１１との距離と、誘電体基板３と
下導体板２１２との距離と、誘電体基板３の比誘電率ε
_rと厚さｔ、及び開口部４，５の直径ｄとは、共振器形
成領域６０に周波数可変型誘電体共振器８１の共振周波
数と同じ周波数を有する高周波信号が入力されたときに
定在波を生じるように設定される。

【００１６】また、電極１は、誘電体基板３の上面のう
ちの上端面６１を除く全面に形成され、電極２は、誘電
体基板３の下面のうちの下端面６２を除く全面に形成さ
れる。これによって、共振器形成領域６０を除く誘電体
基板３の環状部分は、電極１と電極２によって挟設され
て平行平板導波管を構成し、誘電体基板３の厚さｔと誘
電率ε_rは、当該平行平板導波管の基本伝搬モードであ
るＴＥ₀₁モードの遮断周波数が、周波数可変型誘電体共
振器８１の共振周波数より高くなるように設定される。
すなわち、電極１と電極２によって挟設された、共振器
形成領域６０を除く誘電体基板３の環状部分は、共振周
波数と同じ周波数を有する高周波信号を減衰させる減衰
領域２０３を構成する。言い換えれば、当該減衰領域２
０３が共振周波数と同じ周波数を有する高周波信号を減
衰させるように、誘電体基板３の比誘電率ε_rと厚さｔ
とを設定する。

【００１７】さらに、スリットＳ１は、開口部４と連結
するように電極１に形成される。ここで、スリットＳ１
は、開口部４に連結された一端から所定の長さの部分で
あって幅に比べて十分長い長さを有するストリップ電極
形成用スリットＳ１ａと、一辺の長さがストリップ電極
形成用スリットＳ１ａの幅より長い略正方形に形成され
た端子電極形成用スリットＳ１ｂとからなる。そして、
スリットＳ１はストリップ電極形成用スリットＳ１ａの
長手方向が開口部４の外周円の法線方向に一致するよう
に形成される。バイアス電極１０２は、略正方形状であ
ってバイアス導体線（図示せず。）を接続するための端
子電極１０２ｂと、端子電極１０２ｂより狭い幅と、当
該幅に比べて十分長い長さを有するストリップ電極１０
２ａとが連結されてなる。ここで、バイアス導体線は、
一端が端子電極１０２ｂに接続され他端が例えば高周波
コイル等を介して電圧可変直流電源に接続される。そし
て、バイアス電極１０２は、端子電極１０２ｂがスリッ
トＳ１の端子電極形成用スリットＳ１ｂに位置するよう
にかつストリップ電極１０２ａの長手方向がスリットＳ
１のストリップ電極形成用スリットＳ１ａの長手方向と
平行になるように電極１と絶縁されてスリットＳ１に形
成される。ここで、バイアス電極１０２はストリップ電
極１０２ａの一端が開口部４に突出するように形成され
る。

【００１８】電極１０１ａ，１０１ｂはそれぞれストリ
ップ電極１０２ａの両側に、電極１０１ａ，１０１ｂの
各一端がストリップ電極１０２ａの一端と対向するよう
にかつストリップ電極１０２ａと平行になるように電極
１０１ａ，１０１ｂの各他端が、スリットＳ１と開口部
４の連結部の近傍の電極１に接続されて形成される。バ
ラクタダイオード７０，７１はそれぞれ、電極１０１ａ
の一端とストリップ電極１０２ａの一端との間と、電極
１０１ｂの一端とストリップ電極１０２ａの一端との間
に接続される。ここで、バラクタダイオード７０のカソ
ード端子はストリップ電極１０２ａに接続され、バラク
タダイオード７０のアノード端子は電極１０１ａに接続
される。また、バラクタダイオード７１のカソード端子
はストリップ電極１０２ａに接続され、バラクタダイオ
ード７１のアノード端子は電極１０１ｂに接続される。

【００１９】また、電極１と電極２とを備えた誘電体基
板３は、導体ケース１１の内部のキャビティ１０に以下
のように設けられる。ここで、導体ケース１１は、互い
に対向する正方形の上導体板２１１と下導体板２１２と
４つの側面導体とによって構成され、導体ケース１１の
内部には、一辺の長さがＤである正方形の横断面を有し
かつ高さがｈである正方柱状のキャビティ１０が形成さ
れる。そして、上記キャビティ１０の中に、誘電体基板
３は、誘電体基板３の各側面と導体ケース１１の各側面
導体が接するようにかつ誘電体基板３の上面と導体ケー
ス１１の上導体板２１１との距離ｈ１と、誘電体基板３
の下面と導体ケース１１の下導体板２１２との距離ｈ１
とが互いに等しくなるように設けられる。ここで、誘電
体基板３の上端面６１と対向する部分を除く上導体板２
１１と、電極１とによって挟まれた自由空間は平行平板
導波管を構成し、当該平行平板導波管の基本伝搬モード
であるＴＥ₀₁モードの遮断周波数が共振周波数より高く
なるように、距離ｈ１は設定される。すなわち、誘電体
基板３の上端面６１と対向する部分を除く上導体板２１
１と、電極１とによって挟まれた自由空間は、共振周波
数を有する高周波信号を減衰させる減衰領域２０１を構
成する。言い換えれば、減衰領域２０１が共振周波数と
同じ周波数を有する高周波信号を減衰させるように距離
ｈ１を設定する。

【００２０】また、同様に、誘電体基板３の下端面６２
と対向する部分を除く下導体板２１２と、電極２とによ
って挟まれた自由空間は平行平板導波管を構成し、当該
平行平板導波管の基本伝搬モードであるＴＥ₀₁モードの
遮断周波数が共振周波数より高くなるように、誘電体基
板３の下面と導体ケース１１の下導体板２１２との距離
ｈ１は設定される。すなわち、誘電体基板３の下端面６
２と対向する部分を除く下導体板２１２と、電極２とに
よって挟まれた自由空間は、共振周波数を有する高周波
信号を減衰させる減衰領域２０２を構成する。言い換え
れば、減衰領域２０２が共振周波数と同じ周波数を有す
る高周波信号を減衰させるように距離ｈ１を設定する。
以上のようにして、第１の実施形態の周波数可変型誘電
体共振器８１は構成される。

【００２１】次に以上のように構成された第１の実施形
態の周波数可変型誘電体共振器８１の動作について説明
する。周波数可変型誘電体共振器８１の共振原理は、周
波数可変型誘電体共振器８１からスリットＳ１とバイア
ス電極１０２と電極１０１ａ，１０１ｂとバラクタダイ
オード７０，７１とを除いたＴＥ₀₁₀モード誘電体共振
器８１ａの共振原理と同様に説明することができる。従
って、ここではまず、図３乃至図９を用いて、ＴＥ₀₁₀
モード誘電体共振器８１ａの共振原理を説明し、次いで
周波数可変型誘電体共振器８１の共振周波数の可変原理
について説明する。

【００２２】図３のＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａ
において、図１の周波数可変型誘電体共振器８１と同様
に、誘電体基板３の中央部には、共振周波数と同じ周波
数を有する高周波信号が入力されたときに定在波を生じ
る共振器形成領域６０が形成される一方、共振周波数と
同じ周波数を有する高周波信号を減衰させる減衰領域２
０１と減衰領域２０２と減衰領域２０３が形成される。
これによって、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａを共
振周波数と同じ周波数を有する高周波信号で励振する
と、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの電磁界は、図
３に示すように、共振器形成領域６０の内部と、共振器
形成領域６０の近傍の自由空間に閉じ込められて共振す
る。

【００２３】以下にＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａ
の動作原理をさらに詳細に説明する。図４は、ＴＥ₀₁₀
モード誘電体共振器８１ａの動作の原理を説明するため
の誘電体基板３の中央部における断面図である。ここ
で、上端面６１と下端面６２は、近似的に磁気壁と仮定
して表している。このとき共振器形成領域６０の内部に
は、共振器形成領域６０の軸に向かう方向のみに伝搬ベ
クトルをもつ円筒波のＴＥ₀₀ ^-モード、または共振器形
成領域６０の軸から外周面３６０に向かう方向のみに伝
搬ベクトルをもつ円筒波のＴＥ₀₀ ⁺モードが伝搬モード
として存在する。ここで、ＴＥの文字の右上に付したプ
ラス（＋）とマイナス（−）の符号はそれぞれ、共振器
形成領域６０の軸に向かう方向のみに伝搬ベクトルをも
つ円筒波と共振器形成領域６０の軸から外周面３６０に
向かう方向のみに伝搬ベクトルをもつ円筒波を表示す
る。図４において、誘電体基板３の上面と接する電極１
の下面６と、誘電体基板３の下面と接する電極２の上面
７は電気壁である。ここで、円筒波とは、ベッセル関数
やハンケル関数などの円筒関数を用いて表現することが
できる電磁波であって、以降の説明においては共振器形
成領域６０の軸方向をｚ軸とし、共振器形成領域６０の
軸から径方向の距離をｒ、共振器形成領域６０の円周方
向の角度をφとする円柱座標を用いる。

【００２４】以上のような境界条件のもとでは、ＴＥ
_0m0モードの電磁界分布は、円柱座標系を用いて次の数
１と数２で表すことができる。ここで、Ｈ_zは、円柱形
状の共振器形成領域６０の軸方向、すなわちｚ方向の磁
界であり、Ｅ_φは、φ方向の電界を表わす。また、ｋ₀
は波長定数であり、ωは角周波数である。さらに、μは
誘電体基板３の透磁率である。

【００２５】

【数１】Ｈ_z＝ｋ₀ ²Ｕ

【数２】Ｅ_φ＝jωμ（∂Ｕ／∂r）

【００２６】ここで、Ｕは電磁界スカラーポテンシャル
であり、一般に共振器形成領域６０の軸に向かう方向に
のみに伝搬ベクトルをもつ円筒波と、共振器形成領域６
０の軸から外周面３６０に向かう方向にのみに伝搬ベク
トルをもつ円筒波との重ね合わせで表される。すなわち
定数ｃ₁，ｃ₂と、０次の第一種ハンケル関数であるＨ₀
⁽¹⁾(ｋ_rｒ)と、０次の第二種ハンケル関数であるＨ₀ ⁽²⁾
(ｋ_rｒ)を用いて次の数３のように表わすことができ
る。ここで、ｋ_rは、動径方向の境界条件から決まる固
有値である。

【００２７】

【数３】Ｕ＝ｃ₁Ｈ₀ ⁽¹⁾(ｋ_rｒ)＋ｃ₂Ｈ₀ ⁽²⁾(ｋ_rｒ)

【００２８】ｒ＝０の共振器形成領域の軸上で磁界Ｈ_ｚ
と電界Ｅ_φがともに有限であるためにはｃ₁＝ｃ₂という
完全定在波条件を満足する必要があり、当該条件と次の
数４と数５の関係式を用いると、電磁界スカラーポテン
シャルＵは、０次の第一種ベッセル関数であるＪ₀（ｋ_r
ｒ）を用いて次に示す数６で表わすことができる。

【００２９】

【数４】Ｈ₀ ⁽¹⁾(ｋ_rｒ)＝Ｊ₀(ｋ_rｒ)＋ｊＹ₀(ｋ_rｒ)

【数５】Ｈ₀ ⁽²⁾(ｋ_rｒ)＝Ｊ₀(ｋ_rｒ)−ｊＹ₀(ｋ_rｒ)

【数６】Ｕ＝ＡＪ₀(ｋ_rｒ) ここで、Ａ＝ｃ₁＋ｃ₂

【００３０】数１，数２，数６を用いると、磁界Ｈ_zと
電界Ｅ_φはそれぞれ、次の数７と数８で表わすことがで
きる。

【００３１】

【数７】Ｈ_z＝Ａｋ₀ ²Ｊ₀(ｋ_rｒ)

【数８】Ｅ_φ＝jωμｋ_rＡＪ₁(ｋ_rｒ)

【００３２】また、ｋ_rの値は、ｒ＝ｒ₀＝ｄ／２である
共振器形成領域６０の仮想的な外周面３６０で、電界Ｅ
_φがほぼゼロとなるためには次の数９を満足するように
設定する必要がある。

【００３３】

【数９】ｋ_rｒ₀＝３．８３２

【００３４】この数９を満足するｋ_rの値を数７と数８
に代入することにより、共振状態にあるＴＥ₀₁₀モード
の磁界Ｈ_zと電界Ｅ_φを求めることができる。

【００３５】以上のようにして求めた磁界Ｈ_zと電界Ｅ
_φは、ｒ＝ｒ₀においてＥ_φ＝０が成り立つという条件
のもと、すなわち共振器形成領域６０の仮想的な外周面
３６０で電界Ｅ_φが０になるという条件のもとで求めた
ものであるが、実際には、電極１と電極２の開口部４，
５の円周面の近傍で高次モードであるＴＥ_0n ^±モードが
発生し、磁界Ｈ_zと電界Ｅ_φは、高次モードであるＴＥ
_0n ^±モードの電磁界と結合するために、磁界Ｈ_zと電界
Ｅ_φとに歪みが生じる。ここで、ＴＥ_0n ^±モードにおけ
るｎは偶数である。このことを等価回路で表現すると図
５のように表わすことができる。図５において、伝送線
路ＬＮ１は、共振器形成領域６０の内部における共振器
形成領域６０の軸に向かう方向と、共振器形成領域６０
の軸から外周面３６０に向かう方向の伝搬モードである
ＴＥ₀₀ ^±モードとが伝搬する伝送線路を表示している。
もし、ｒ＝ｒ₀の外周面３６０で電界成分が存在しな
い。すなわち、Ａ点から右を見た回路が電気的に短絡さ
れていると考えられる場合には基本波であるＴＥ₀₁₀モ
ードのみで共振し、数９を満足することとなる。

【００３６】しかし、今回のモデルの場合、ｒ＝ｒ₀に
おいて境界条件が不連続となるために、円筒波は、共振
器形成領域６０の内部では、ｎ≧１のときのＴＥ_0,2n ^-
モードのエバネセント波に結合し、また電気壁ではさま
れた減衰領域２０３ではｎ≧０のときのＴＥ_0,2n+1 ⁺モ
ードのエバネセント波に結合する。したがって、図５の
等価回路において、インダクタＬ１は、ＴＥ_0,2n ^-モー
ドのエバネセント波の有する磁気エネルギーを表し、イ
ンダクタＬ２はＴＥ_0,2n+1 ⁺モードのエバネセント波の
有する磁気エネルギーを表している。また、インダクタ
Ｌ１１とインダクタＬ１２はそれぞれの領域におけるエ
バネセント波のもつ磁気エネルギーを表し、互いに誘導
結合している。

【００３７】この等価回路によりＡ点に接続されたイン
ダクタＬ１やインダクタＬ１２によるリアクタンスの大
きさによりＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの共振周
波数は変化するが、ＴＥ₀₀ ^±モードの完全定在波条件は
常に満足することが理解できる。

【００３８】また、このモデルでは伝搬領域の上下面す
なわち共振器形成領域６０の上端面６１と下端面６２を
磁気壁と仮定したが、実際のモデルでは導体ケース１１
の上下導体板の磁界摂動の影響により、共振周波数が磁
界摂動の影響がない場合に比較して、数十パーセント高
くなる。

【００３９】次にＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの
電磁界解析を行った結果について説明する。一般的にＴ
Ｅモード誘電体共振器の電磁界解析方法としては、変分
法やモード整合法によるものが報告されている。しか
し、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａでは、上述した
ように、開口部４，５を形成する電極１と電極２の内周
面で高次モードのＴＥ_0nモード（n：偶数）が発生する
ので、当該内周面の近傍における電磁界解析に変分法や
モード整合法を用いることは困難である。そこで、ＴＥ
₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの電磁界解析には有限要
素法を用いた。また、有限要素法を用いて電磁界解析を
行うにあたっては、計算速度と計算精度を上げるため
に、回転対称の構造を有するものの電磁界解析に適した
二次元の有限要素法を用いた。この方法は、円柱座標系
で表した電界のｒ方向の成分とｚ方向の成分の要素境界
辺における接線方向の成分の値及び電界のφ方向の成分
の要素境界辺における値を未知のパラメータとする有限
要素法であって、この方法は、スプリアス解が計算され
にくく、また中心軸付近における電界の特異性による誤
差も解消されるという利点を有する。

【００４０】図６（ａ）の縦断面図に示したＴＥ₀₁₀モ
ード誘電体共振器８１ｂは、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振
器８１ａの電磁界の解析をするために用いたモデルであ
る。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ’線につ
いての横断面図である。ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８
１ｂがＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａと比べて異な
る点は、正方形の誘電体基板３に代えて円形の誘電体基
板３ａを用い、横断面形状が正方形の導体ケース１１に
代えて、横断面形状が円形形状の導体ケース１１ａを用
いて構成している点である。そして、誘電体基板３ａの
上面と下面にはそれぞれ、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器
８１ａと同様に、開口部４ａを備えた電極１ａと開口部
５ａを備えた電極２ａが形成されて、共振器形成領域６
３が形成される。また、誘電体基板３ａは、ＴＥ₀₁₀モ
ード誘電体共振器８１ａと同様に、導体ケース１１ａに
形成されたキャビティ１０ａの中に設けられる。ここ
で、誘電体基板３ａと開口部４ａ，５ａ及び円柱形状の
キャビティ１０ａは、同軸になるように設けられる。以
上のように構成したＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ｂ
を用いることにより、上述した二次元の有限要素法を用
いることができる。また、キャビティ１０ａの直径Ｄ１
を共振器形成領域６３の直径ｄに比べて大きい所定の値
に設定することによって、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器
８１ａの共振器形成領域６０とＴＥ₀₁₀モード誘電体共
振器８１ｂの共振器形成領域６３の電磁界の分布は等し
くなる。従って、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ｂを
ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの電磁界の解析のモ
デルとして用いることができる。

【００４１】図６（ａ）において、回転対称軸であるｚ
軸は、共振器形成領域６３の軸と一致するように設定
し、またｚ＝０の面は磁気壁を仮定した。ここで、共振
器形成領域６３の軸の中心点をｚ軸のｚ＝０とした。そ
して、各構造パラメータを以下のように設定して、ＴＥ
₀₁₀モード誘電体共振器８１ｂの共振周波数と共振器形
成領域６３の上端面６４の直径ｄとの関係を、誘電体基
板３ａの厚さｔが０．２ｍｍ、０．３３ｍｍ、０．５ｍ
ｍのそれぞれの場合について計算して、図７のグラフに
示した。 （１）誘電体基板３ａの比誘電率ε_r＝９．３、 （２）キャビティ１０ａの高さｈ＝２．２５ｍｍ。

【００４２】図７から明らかなように、各構造パラメー
タを上述したように設定することにより、ＴＥ₀₁₀モー
ド誘電体共振器８１ｂは、周波数が４０ＧＨｚから１０
０ＧＨｚのミリ波帯で共振することがわかる。そして、
共振器形成領域６３の上端面６４の直径ｄを同一の直径
に設定した場合には、誘電体基板３ａの厚さｔが厚い
程、共振周波数は低くなり、誘電体基板３ａの厚さｔを
同一に設定した場合には、共振器形成領域６３の上端面
６４の直径ｄを大きくする程、共振周波数は低くなるこ
とがわかる。

【００４３】また、各構造パラメータを上述のように設
定したときの電界Ｅ_φの強度分布を、等高線ＳＥを用い
て図８に示し、磁界Ｈｚの強度分布を等高線ＳＨを用い
て図９に示す。図８から明らかなように、電界はφ方向
にトーラス状に強度分布していることがわかる。図９か
ら明らかなように、磁界のz成分は共振器の中心部分が
最大となるように分布していることがわかる。これは従
来例のＴＥ_01δ誘電体共振器の電磁界分布にきわめて近
い分布をしていることを示している。しかし、共振器形
成領域６３の外側では従来例のＴＥ_01δ誘電体共振器に
比べてはるかに強い遮断領域になっているため、電気エ
ネルギーおよび磁気エネルギーは共振器形成領域６３の
内部により強く集中していることがわかる。このこと
は、回路素子間の相互作用が少なくでき、これによって
より集積度の高い回路構成が期待できる。

【００４４】以上詳述したように、ＴＥ₀₁₀モード誘電
体共振器８１ａは、直径ｄ等を所定の値に設定すること
により所望の共振周波数で共振させることができる。ま
た、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａにおける共振器
形成領域６０近傍の電極１の縁端部には高周波電流であ
る共振電流が流れている。また、第１の実施形態の周波
数可変型誘電体共振器８１は、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共
振器８１ａにおいて、高周波電流の流れる電極１の縁端
部に接続された電極１０１ａ，１０１ｂとスリットＳ１
に形成されたバイアス電極１０２との間にバラクタダイ
オード７０，７１が接続されている。以上のことから周
波数可変型誘電体共振器８１の等価回路は、図１２に示
すように、ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａに対応す
るキャパシタＣ１０及びインダクタＬ１０と、バラクタ
ダイオード７０，７１の直列接続容量に対応する可変キ
ャパシタＣ１とを直列に接続して表わすことができる。
従って、電極１０１とスリットＳ１に形成されたバイア
ス電極１０２との間に印加するバイアス電圧を変えてバ
ラクタダイオード７０，７１の静電容量を変化させるこ
とにより、キャパシタＣ１０と可変キャパシタＣ１との
直列接続で表される周波数可変型誘電体共振器８１の等
価的な静電容量を変化させることができ、周波数可変型
誘電体共振器８１の共振周波数を変化させることができ
る。ここで、周波数可変型誘電体共振器８１において、
周波数可変型誘電体共振器８１の等価的な静電容量を大
きくすると周波数可変型誘電体共振器８１の共振周波数
は低くなり、周波数可変型誘電体共振器８１の等価的な
静電容量を小さくすると周波数可変型誘電体共振器８１
の共振周波数は高くなる。

【００４５】以上のように構成された第１の実施形態の
周波数可変型誘電体共振器８１は、１つのＴＥ₀₁₀モー
ド誘電体共振器８１ａを用いて、ＴＥ₀₁₀モード誘電体
共振器８１ａの共振周波数を直接可変できるように構成
したいわゆる単一モードの共振器である。従って、周波
数可変型誘電体共振器８１を発振器に応用した場合に、
ＴＥ₀₁₀モード以外の共振モードに移動してＴＥ₀₁₀モー
ドの共振周波数以外の周波数で発振するいわゆるモード
ジャンプの発生を少なくできる。

【００４６】また、周波数可変型誘電体共振器８１を製
造する場合、スリットＳ１とバイアス電極１０２を電極
１と同時に形成することができるので比較的安価に製造
することができる。

【００４７】さらに、１枚の誘電体基板を用いて、その
一部分に共振器形成領域６０、スリットＳ１及びバラク
タダイオード等を設け、他の部分に負性抵抗回路や増幅
回路等を設けることにより、周波数可変型誘電体共振器
８１と発振回路や増幅回路などの他の回路を１枚の誘電
体基板上に構成することができるので、周波数可変型誘
電体共振器８１を含むマイクロ波回路を安価にかつ簡単
に製造することができる。

【００４８】また、周波数可変型誘電体共振器８１は、
非放射性誘電体線路であるＮＲＤ線路との結合が容易で
あり、外部回路との結合を簡単にできる。

【００４９】また、第１の実施形態の周波数可変型誘電
体共振器８１においては、電極１０１ａ，１０１ｂを備
えかつストリップ電極１０２ａの一端が開口部４に突出
するように形成している。また、図８に示すように、開
口部４の中心に向かうほど電界は強くなる。すなわち、
電極１０１ａ，１０１ｂ及びストリップ電極１０２ａを
電界の強い開口部４の内部に突出するように形成してい
るので、電極１０１ａ，１０１ｂ及びストリップ電極１
０２ａを共振時の電界に強く結合させることができ、バ
ラクタダイオード７０，７１をスリットＳ１と開口部４
との連結部の近傍で接続した場合に比較して、共振周波
数の変化量を大きくできる。

【００５０】また、第１の実施形態の周波数可変型誘電
体共振器８１においては、バラクタダイオード７０，７
１の各カソード端子はストリップ電極１０２ａに接続さ
れ、バラクタダイオード７０，７１の各アノード端子は
それぞれ電極１０１ａ，１０１ｂに接続され、これによ
って、電極１とバイアス電極１０２との間に、バラクタ
ダイオード７０の静電容量とバラクタダイオード７１の
静電容量とが並列に接続されているので、並列接続され
た総静電容量は２つの静電容量の和となる。従って、わ
ずかな逆バイアス電圧の変化で総静電容量を大きく変化
させることができるので共振周波数を大きく変化させる
ことができる。

【００５１】＜第２の実施形態＞図１０は、本発明に係
る第２の実施形態の周波数可変型誘電体共振器８２の横
断面図である。ここで、図１０は、可変容量コンデンサ
９０ａ，９０ｂと上導体板２１１との間における周波数
可変型誘電体共振器８２の横断面図である。図１０の周
波数可変型誘電体共振器８２は、第１の実施形態の周波
数可変型誘電体共振器８１と比較して以下の点が異な
る。 （１）図１のスリットＳ１に代えてスリットＳ２を設け
ている。ここで、スリットＳ２は端子電極形成用スリッ
トＳ２ｂとストリップ電極形成用スリットＳ２ａとから
なり、ストリップ電極形成用スリットＳ２ａは副スリッ
ト２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂを
備える。 （２）図１のバイアス電極１０２に代えて、ストリップ
電極１０３ａ，端子電極１０３ｂからなるバイアス電極
１０３を備える。 （３）図１のバラクタダイオード７０に代えて、電極１
０３ａと電極１とに接続された可変容量コンデンサ９０
ａ，９０ｂを備える。

【００５２】図１０の周波数可変型誘電体共振器８２に
おいて、スリットＳ２は、開口部４と連結するように電
極１に形成される。ここで、スリットＳ２は、開口部４
に連結された一端から所定の長さの部分であって幅に比
べて十分長い長さを有するストリップ電極形成用スリッ
トＳ２ａと、一辺の長さがストリップ電極形成用スリッ
トＳ２ａの幅より長い略正方形に形成された端子電極形
成用スリットＳ２ｂとからなる。そして、スリットＳ２
はストリップ電極形成用スリットＳ２ａの長手方向が開
口部４の外周円の法線方向に一致するように形成され
る。

【００５３】スリットＳ２のストリップ電極形成用スリ
ットＳ２ａには、１対の副スリット２５ａ，２５ｂと１
対の副スリット２６ａ，２６ｂと１対の副スリット２７
ａ，２７ｂとが、ストリップ電極形成用スリットＳ２ａ
の長手方向に略λｇ₁／４の間隔で電極１に形成され
る。すなわち、副スリット２５ａは、スリットＳ２と開
口部４との連結部分からλｇ₁／４の距離に位置するス
トリップ電極形成用スリットＳ２ａの一方の側面に連結
して形成され、副スリット２５ｂは副スリット２５ａに
対向するようにストリップ電極形成用スリットＳ２ａの
他方の側面に連結して形成される。ここで、λｇ₁はス
トリップ電極形成用スリットＳ２ａとストリップ電極１
０２ａとを備えて構成されるコプレーナ線路のＴＥ₀₁₀
モード誘電体共振器８１ａの共振周波数における伝搬波
長である。副スリット２６ａ，２６ｂ及び副スリット２
７ａ，２７ｂは、副スリット２５ａ２５ｂと同様に構成
される。ここで、副スリット２５ａ，２６ａ，２７ａ，
２５ｂ，２６ｂ，２７ｂはそれぞれλｇ₂／４の長さと
Ｌ字型の形状を有し、ストリップ電極形成用スリットＳ
２ａとの連結部である一端から所定の長さの部分がスト
リップ電極形成用スリットＳ２ａの長手方向に垂直にな
るようにかつ残りの部分がストリップ電極形成用スリッ
トＳ２ａの長手方向に平行になるように開口部４の方向
に直角に曲げられて形成される。ここで、λｇ₂はこれ
らの副スリット２５ａ，２６ａ，２７ａ，２５ｂ，２６
ｂ，２７ｂで形成されるスロット線路のＴＥ₀₁₀モード
誘電体共振器８１ａの共振周波数における伝搬波長であ
る。以上のように形成された副スリット２５ａは、先端
部２５ｔで短絡された長さλｇ₂／４のスロット線路で
あり、副スリット２５ａとストリップ電極形成用スリッ
トＳ２ａとの連結部２５ｚでは伝搬波長λｇ₂に対応す
る周波数すなわちＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの
共振周波数において開放端とみなすことができ、トラッ
プ回路となる。また、副スリット２５ｂ，２６ａ，２６
ｂ，２７ａ，２７ｂにおいても同様に動作し、これによ
って、開口部４の外周における電極１の縁端部に流れる
共振電流をバイアス電極１０３に流れ込まないようにす
ることができる。第２の実施形態では、副スリット２５
ａ，２６ａ，２７ａ，２５ｂ，２６ｂ，２７ｂはＬ字型
に形成したが、本発明はこれに限らず、真すぐに形成し
てもよい。

【００５４】また、バイアス電極１０３は、バイアス導
体線（図示せず。）を接続するための略正方形状の端子
電極１０３ｂと、端子電極１０３ｂより狭い幅と幅方向
に比べて十分長い長さを有するストリップ電極１０３ａ
とが連結されてなる。ここで、バイアス導体線は、一端
が端子電極１０３ｂに接続され他端が例えば高周波コイ
ル等を介して電圧可変直流電源に接続される。そして、
バイアス電極１０３は、端子電極１０３ｂが端子電極形
成用スリットＳ２ｂに位置するようにかつストリップ電
極１０３ａの長手方向がストリップ電極形成用スリット
Ｓ２ａの長手方向と平行になるように電極１と絶縁され
てスリットＳ２に形成される。ここで、バイアス電極１
０３はストリップ電極１０３ａの一端が開口部４とスリ
ットＳ２との連結部分に位置するように形成される。

【００５５】さらに、可変容量コンデンサ９０ａ，９０
ｂは同様に構成され、スリットＳ２と開口部４との連結
部の近傍において、ストリップ電極１０３ａと電極１と
に接続されて設けられる。ここで、可変容量コンデンサ
９０ａは、ストリップ電極１０３ａの先端部分とストリ
ップ電極１０３ａの先端部分の一方の側面に対向して位
置する電極１との間に接続され、可変容量コンデンサ９
０ｂは、ストリップ電極１０３ａの先端部分とストリッ
プ電極１０３ａの先端部分の他方の側面に対向して位置
する電極１との間に接続される。このように可変容量コ
ンデンサ９０ａ，９０ｂは、バイアス電極１０３と電極
１との間に並列に接続される。

【００５６】ここで、可変容量コンデンサ９０ａ，９０
ｂは、図１１に示すように、共に薄膜導体として形成さ
れた固定電極９２と可動電極９３とを備え、固定電極９
２と可動電極９３とが絶縁支持台９４に設けられた空隙
部９５を介して対向支持されて構成される。すなわち、
この絶縁支持台９４は例えば半導体素子形成用のシリコ
ン基板等からなり、その上面に彫り込み形成された凹部
の底面にはアルミニウムの蒸着などによって形成された
固定電極９２が設けられる。また、この凹部の開口部に
は同様にして形成された可動電極９３が空隙部９５を介
して固定電極９２と対向するように浮いた状態で設けら
れる。また、固定電極９２及び可動電極９３はそれぞ
れ、引き出し形成された端子部（図示せず）を有し、端
子部間にはバイアス電圧が印加されるようになってい
る。なお、固定電極９２や可動電極９３の平面形状は角
形や円形など自由に選択されるものであり、これらの支
持方法なども自由である。

【００５７】以上のように構成された可変容量コンデン
サ９０ａ，９０ｂにおいて、固定電極９２と可動電極９
３の間にバイアス電圧を印加すると、固定電極９２と空
隙部９５を介して対向しかつ浮いた状態で支持された可
動電極９３とがクーロン力の作用によって揺れ動くこと
になり、両者間の距離が増減変化することになる。そし
て、このことにより、固定電極９２と可動電極９３の間
の静電容量が変化することになり、印加したバイアス電
圧に見合った静電容量が得られる。このように、可変容
量コンデンサ９０ａ，９０ｂは、空隙部９５を介して対
向した固定電極９２と可動電極９３とを備え、クーロン
力の作用によって両者間の距離を変化させて静電容量を
変化させている。従って、半導体素子等の損失の比較的
大きい素子を用いていないので、第１の実施形態のバラ
クタダイオード７０，７１に比較して耐圧及び無負荷Ｑ
を高くすることができる。

【００５８】以上のように構成された第２の実施形態の
周波数可変型誘電体共振器８２は、高周波電流の流れる
電極１の縁端部とスリットＳ２に形成されたバイアス電
極１０３との間に可変容量コンデンサ９０ａ，９０ｂが
並列に接続されている。これによって、周波数可変型誘
電体共振器８２の等価回路は、第１の実施形態の場合と
同様、図１２のように表わすことができる。すなわち、
ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａに対応するキャパシ
タＣ１０及びインダクタＬ１０と、可変容量コンデンサ
９０ａ，９０ｂに対応する可変キャパシタＣ１とを直列
に接続して表わすことができる。従って、電極１とスリ
ットＳ２に形成されたバイアス電極１０３との間に印加
する電圧を変えて可変容量コンデンサ９０ａ，９０ｂの
静電容量を変化させることにより、キャパシタＣ１０と
可変キャパシタＣ１との直列接続で表される周波数可変
型誘電体共振器８２の等価的な静電容量を変化させるこ
とができ、周波数可変型誘電体共振器８２の共振周波数
を変化させることができる。ここで、周波数可変型誘電
体共振器８２において、周波数可変型誘電体共振器８２
の等価的な静電容量を大きくすると周波数可変型誘電体
共振器８２の共振周波数は低くなり、周波数可変型誘電
体共振器８２の等価的な静電容量を小さくすると周波数
可変型誘電体共振器８２の共振周波数は高くなる。

【００５９】以上のように構成された第２の実施形態の
周波数可変型誘電体共振器８２は、バラクタダイオード
７０に比較して無負荷Ｑの高い可変容量コンデンサ９０
ａ，９０ｂを用いているので、第１の実施形態と同様な
効果を有するとともに第１の実施形態に比較して無負荷
Ｑを高くできる。

【００６０】＜変形例＞以上の第１と第２の実施形態に
おいては、バラクタダイオード７０又は可変容量コンデ
ンサ９０ａ，９０ｂを用いて構成したが、本発明はこれ
に限らず、ピンダイオードなどのバイアス電圧の印加す
る方向によってオン／オフ動作をするスイッチィング素
子を用いて構成してもよい。以上のように構成された周
波数可変型誘電体共振器は、当該スイッチィング素子の
オン／オフ動作に対応させて共振周波数を切り換えるこ
とができ、例えばＦＳＫ変調器に使用することができ
る。

【００６１】以上の第１と第２の実施形態では、開口部
４，５は円形に形成したが、本発明はこれに限らず、正
方形又は多角形などの他の形状に形成してもよい。以上
のように構成しても第１と第２の実施形態と同様な動作
をし同様の効果を有する。

【００６２】以上の第１と第２の実施形態では、導体ケ
ース１１を用いて構成したが、本発明はこれに限らず、
上導体板と下導体板のみを用いて構成してもよい。以上
のように構成しても第１と第２の実施形態と同様な動作
をし同様の効果を有する。

【００６３】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の周波数可変
型誘電体共振器は、上記誘電体基板の第１の面に形成さ
れ第１の開口部を有する第１の電極と、上記誘電体基板
の第２の面に形成され開口部を有する第２の電極と、上
記第１の開口部又は第２の開口部と連結するように形成
されたスリットと、上記スリットに形成された第３の電
極と、上記第１又は第２の電極と、上記第３の電極との
間に接続された可変容量手段とを備える。これによっ
て、可変容量手段に印加する電圧を変化させることによ
り共振周波数の調整を容易にできる。また、単一モード
の周波数可変型誘電体共振器を構成することができるの
で、当該周波数可変型誘電体共振器を発振器に応用した
場合に、モードジャンプの発生を少なくできる。さら
に、当該周波数可変型誘電体共振器を製造する場合、上
記スリットと第３の電極を第１又は第２の電極と同時に
形成することができるので比較的安価に製造することが
できる。

【００６４】また、請求項２記載の周波数可変型誘電体
共振器は、請求項１記載の周波数可変型誘電体共振器に
おいて、固定電極と可動電極とが絶縁支持台に設けられ
た空隙部を介して対向支持された無負荷Ｑの高い可変容
量手段を備えているので、当該可変容量手段を備えてい
ない周波数可変型誘電体共振器に比較して、無負荷Ｑを
高くできる。

【００６５】さらに、請求項３記載の周波数可変型誘電
体共振器は、請求項１記載の周波数可変型誘電体共振器
において、上記可変容量手段として安価なバラクタダイ
オードを備えているので安価にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施形態の周波数可変型
誘電体共振器８１の横断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ’線についての縦断面図であ
る。

【図３】 図１の周波数可変型誘電体共振器８１の共振
原理を説明するために用いたＴＥ₀₁₀モード誘電体共振
器８１ａの縦断面図である。

【図４】 図３のＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの
共振の原理を説明するための誘電体基板３の縦断面図で
ある。

【図５】 図３のＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの
等価回路を示す回路図である。

【図６】 （ａ）は、図３のＴＥ₀₁₀モード誘電体共振
器８１ａの動作を解析するために用いたモデルのＴＥ
₀₁₀モード誘電体共振器８１ｂの縦断面図であり、
（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線についての横断面図であ
る。

【図７】 図３のＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器８１ａの
共振周波数と共振器形成領域６３の直径ｄとの関係を示
すグラフである。

【図８】 図６（ａ）の縦断面図における電界強度分布
を示す縦断面図である。

【図９】 図６（ａ）の縦断面図における磁界強度分布
を示す縦断面図である。

【図１０】 第２の実施形態の周波数可変型誘電体共振
器８２の平面図である。

【図１１】 図１０の可変容量コンデンサ９０ａ，９０
ｂの縦断面図である。

【図１２】 図１の周波数可変型誘電体共振器８１の等
価回路を示す回路図である。

【図１３】 従来例の周波数可変型誘電体共振器の斜視
図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，２，２ａ，１０１ａ，１０１ｂ…電
極、 Ｓ１，Ｓ２…スリット、 ３，３ａ…誘電体基板、 ４，４ａ，５，５ａ…開口部、 １０，１０ａ…キャビティ、 １１，１１ａ…導体ケース、 ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ…副
スリット、 ６０，６３…共振器形成領域、 ６１，６４…上端面、 ６２，６５…下端面、 ７０，７１…バラクタダイオード、 ８１，８２…周波数可変型誘電体共振器、 ８１ａ，８１ｂ…ＴＥ₀₁₀モード誘電体共振器、 ９０ａ，９０ｂ…可変容量コンデンサ、 ９２…固定電極、 ９３…可動電極、 ９４…絶縁支持台、 ９５…空隙部、 １０２，１０３…バイアス電極、 １０２ａ，１０３ａ…ストリップ電極、 １０２ｂ，１０３ｂ…端子電極、 ２０１，２０２，２０３…減衰領域、 ２１１…上導体板、 ２１２…下導体板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯尾 憲一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平８−265015（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−129814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−29204（ＪＰ，Ａ) 1995年電子情報通信学会エレクトロニ クスソサエティ大会 Ｃ−132 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01P 7/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する２つの導体板の間に設け
   られ、互いに対向する第１と第２の面を有する誘電体基
   板と、 上記誘電体基板の第１の面に形成されかつ上記誘電体基
   板の第１の面の中央部に所定の形状の第１の開口部を有
   する第１の電極と、 上記誘電体基板の第２の面に形成されかつ上記第１の開
   口部と対向する位置に第１の開口部と実質的に同一の形
   状の第２の開口部を有する第２の電極と、 上記第１の電極と上記第２の電極とによって挟設された
   上記誘電体基板のうちの上記第１の開口部と上記第２の
   開口部によって挟まれた共振器形成領域を除いた部分が
   上記共振周波数と同じ周波数を有する高周波信号を減衰
   させるように、上記誘電体基板と上記各導体板との各間
   隔と上記誘電体基板の厚さと誘電率を設定した誘電体共
   振器であって、 上記第１の開口部又は第２の開口部と連結するように上
   記第１の電極と上記第２の電極のうちの少なくとも一方
   の電極に形成されたスリットと、 第１と第２の電極と絶縁されるように上記スリットに形
   成された第３の電極と、 上記第１又は第２の開口部と上記スリットとの連結部の
   近傍の上記第１又は第２の電極と、上記第３の電極との
   間に接続され、上記第１又は第２の電極と上記第３の電
   極の間に印加する電圧の変化に対応して静電容量が変化
   する可変容量手段とを備え、 上記第１又は第２の電極と上記第３の電極の間に印加す
   る電圧を変化させることにより上記誘電体共振器の共振
   周波数を変化させることを特徴とする周波数可変型誘電
   体共振器。
2. 【請求項２】 上記可変容量手段は、共に薄膜導体とし
   て形成された固定電極と可動電極とを備え、上記固定電
   極と上記可動電極とが絶縁支持台に設けられた空隙部を
   介して対向支持されたことを特徴とする請求項１記載の
   周波数可変型誘電体共振器。
3. 【請求項３】 上記可変容量手段は、バラクタダイオー
   ドであることを特徴とする請求項１記載の周波数可変型
   誘電体共振器。