JP3468093B2 - 誘電体フィルタ、共用器および電子機器 - Google Patents
誘電体フィルタ、共用器および電子機器Info
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- JP3468093B2 JP3468093B2 JP11329798A JP11329798A JP3468093B2 JP 3468093 B2 JP3468093 B2 JP 3468093B2 JP 11329798 A JP11329798 A JP 11329798A JP 11329798 A JP11329798 A JP 11329798A JP 3468093 B2 JP3468093 B2 JP 3468093B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/10—Dielectric resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
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- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
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- H01P1/00—Auxiliary devices
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- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
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- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/207—Hollow waveguide filters
- H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
- H01P1/2084—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with dielectric resonators
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯や
ミリ波帯で用いられる誘電体フィルタ等の誘電体共振器
と、それを用いた共用器および通信機等の電子機器に関
するものである。
ミリ波帯で用いられる誘電体フィルタ等の誘電体共振器
と、それを用いた共用器および通信機等の電子機器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】平面回路型誘電体共振器を用いた装置と
して、本願出願人は特願平０７−０６２６２５号を出願
している。
して、本願出願人は特願平０７−０６２６２５号を出願
している。
【０００３】ここで、その従来技術による誘電体共振器
装置の構成例を図５に示す。同図において３は誘電体板
であり、その両主面に所定寸法の円形の電極非形成部を
対向させて電極を形成している。図中の１は誘電体板３
の図における上面の電極であり、４ａ，４ｂはその電極
非形成部を示している。この構成により、電極非形成部
で挟まれる部分を誘電体共振器部として用いている。
装置の構成例を図５に示す。同図において３は誘電体板
であり、その両主面に所定寸法の円形の電極非形成部を
対向させて電極を形成している。図中の１は誘電体板３
の図における上面の電極であり、４ａ，４ｂはその電極
非形成部を示している。この構成により、電極非形成部
で挟まれる部分を誘電体共振器部として用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示したような平
面回路型誘電体共振器を用いた装置においては、シール
ドケース２４に、シールドケース内部に対する挿入量を
調節できるように金属製の調節ネジを設け、これらの調
節ネジによって誘電体共振器部の共振周波数および隣接
する誘電体共振器部同士の結合係数を調整するようにし
ていた。
面回路型誘電体共振器を用いた装置においては、シール
ドケース２４に、シールドケース内部に対する挿入量を
調節できるように金属製の調節ネジを設け、これらの調
節ネジによって誘電体共振器部の共振周波数および隣接
する誘電体共振器部同士の結合係数を調整するようにし
ていた。
【０００５】ところが金属製の調整ネジを使用した場
合、調整ネジが共振器部に接近した際に、調整ネジ部分
に導体損失が生じて無負荷Ｑが低下する。そのため、こ
の誘電体共振器装置をフィルタとして用いた場合に、そ
のフィルタ特性が劣化するという問題があった。また、
調整ネジの一部がシールドケースの外部に突出するため
に、装置の外形寸法が大型になるという問題もあった。
合、調整ネジが共振器部に接近した際に、調整ネジ部分
に導体損失が生じて無負荷Ｑが低下する。そのため、こ
の誘電体共振器装置をフィルタとして用いた場合に、そ
のフィルタ特性が劣化するという問題があった。また、
調整ネジの一部がシールドケースの外部に突出するため
に、装置の外形寸法が大型になるという問題もあった。
【０００６】この発明の目的は、無負荷Ｑを低下させる
ことなく、誘電体共振器を複数備えた誘電体フィルタの
結合調整を行えるようにすることにある。
ことなく、誘電体共振器を複数備えた誘電体フィルタの
結合調整を行えるようにすることにある。
【０００７】この発明の他の目的は上記誘電体共振器装
置を用いた小型で特性に優れた送受共用器および通信機
を提供することにある。
置を用いた小型で特性に優れた送受共用器および通信機
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、互いに対向
するほぼ同一形状の１組または複数組の電極非形成部を
有する電極を誘電体板の両主面に形成し、対向する前記
電極非形成部に挟設される部分を誘電体共振器部として
複数配設し、互いに隣接する前記誘電体共振器部を結合
させるとともに、信号の入力または出力を行う信号入出
力手段を設けた誘電体フィルタにおいて、前記互いに隣
接する前記誘電体共振器部の間に、誘電体チップを取り
付ける。この誘電体チップの取り付け位置、誘電率、大
きさおよび形状によって、隣接する誘電体共振器部間の
結合係数を調整する。またこの発明は、互いに隣接する
誘電体共振器部間の誘電体板内に、当該誘電体板とは異
なる誘電率を有する部分を設ける。これにより、誘電体
板内の誘電率の異なる部分の大きさおよび形状によっ
て、隣接する誘電体共振器部間の結合係数を調整する。
さらに、この発明は、前記誘電体フィルタ、または共用
器のいずれかを高周波回路部分に備えて、通信機等の電
子機器を構成する。これにより低損失で低スプリアスな
高周波回路を有する電子機器を得る。
するほぼ同一形状の１組または複数組の電極非形成部を
有する電極を誘電体板の両主面に形成し、対向する前記
電極非形成部に挟設される部分を誘電体共振器部として
複数配設し、互いに隣接する前記誘電体共振器部を結合
させるとともに、信号の入力または出力を行う信号入出
力手段を設けた誘電体フィルタにおいて、前記互いに隣
接する前記誘電体共振器部の間に、誘電体チップを取り
付ける。この誘電体チップの取り付け位置、誘電率、大
きさおよび形状によって、隣接する誘電体共振器部間の
結合係数を調整する。またこの発明は、互いに隣接する
誘電体共振器部間の誘電体板内に、当該誘電体板とは異
なる誘電率を有する部分を設ける。これにより、誘電体
板内の誘電率の異なる部分の大きさおよび形状によっ
て、隣接する誘電体共振器部間の結合係数を調整する。
さらに、この発明は、前記誘電体フィルタ、または共用
器のいずれかを高周波回路部分に備えて、通信機等の電
子機器を構成する。これにより低損失で低スプリアスな
高周波回路を有する電子機器を得る。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
誘電体フィルタの構成を図を参照して説明する。
誘電体フィルタの構成を図を参照して説明する。
【００１０】図１の（Ａ）は誘電体フィルタの一部破断
概略斜視図、（Ｂ）はシールドケースを取り除いた状態
での平面図である。同図において３は誘電体セラミック
スからなる誘電体板であり、その図における上面に４
ａ，４ｂで示す電極非形成部を有する電極１を形成して
いる。誘電体板３の下面には電極非形成部４ａ，４ｂに
それぞれ対向する同一形状の電極非形成部を有する電極
を形成している。これにより、対向した電極非形成部を
それぞれＴＥ０１０モードの誘電体共振器部として作用
させる。これらの誘電体共振器の共振周波数はたとえば
２０ＧＨｚ帯である。
概略斜視図、（Ｂ）はシールドケースを取り除いた状態
での平面図である。同図において３は誘電体セラミック
スからなる誘電体板であり、その図における上面に４
ａ，４ｂで示す電極非形成部を有する電極１を形成して
いる。誘電体板３の下面には電極非形成部４ａ，４ｂに
それぞれ対向する同一形状の電極非形成部を有する電極
を形成している。これにより、対向した電極非形成部を
それぞれＴＥ０１０モードの誘電体共振器部として作用
させる。これらの誘電体共振器の共振周波数はたとえば
２０ＧＨｚ帯である。
【００１１】２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ
はそれぞれ直方体形状の誘電体チップであり、たとえば
エポキシ系の接着剤を用いて誘電体板３の所定箇所に接
着固定している。
はそれぞれ直方体形状の誘電体チップであり、たとえば
エポキシ系の接着剤を用いて誘電体板３の所定箇所に接
着固定している。
【００１２】次に、誘電体共振器部同士の結合係数を調
整する例を図２を基に説明する。図２の（Ａ）は結合調
整用の誘電体チップの配置位置を示し、（Ｂ）はその誘
電体チップのサイズを異ならせた時の比誘電率に対する
結合係数の変化の例を示している。ここで２つの共振器
部の構成は、共振器部の直径（電極非形成部の直径）が
４．３５ｍｍ、誘電体共振器部の厚さ（誘電体板の厚さ
寸法）が１．０ｍｍ、誘電体板の比誘電率εｒが３０で
ある。２つの誘電体共振器部間の間隙ｇは０．５ｍｍで
あり、誘電体チップとしては１×１ｍｍ角で厚みが０．
５ｍｍのものと、２×２ｍｍ角で厚みが０．５ｍｍのも
のについて示している。
整する例を図２を基に説明する。図２の（Ａ）は結合調
整用の誘電体チップの配置位置を示し、（Ｂ）はその誘
電体チップのサイズを異ならせた時の比誘電率に対する
結合係数の変化の例を示している。ここで２つの共振器
部の構成は、共振器部の直径（電極非形成部の直径）が
４．３５ｍｍ、誘電体共振器部の厚さ（誘電体板の厚さ
寸法）が１．０ｍｍ、誘電体板の比誘電率εｒが３０で
ある。２つの誘電体共振器部間の間隙ｇは０．５ｍｍで
あり、誘電体チップとしては１×１ｍｍ角で厚みが０．
５ｍｍのものと、２×２ｍｍ角で厚みが０．５ｍｍのも
のについて示している。
【００１３】図２の（Ｂ）に示すように、誘電体共振器
部の間に誘電体チップを配置すれば、隣接する誘電体共
振器部同士の誘導性結合が増すため、結合係数が増大す
る。また、同じ比誘電率の誘電体チップであっても、そ
のサイズが大きいほど結合係数が増大することが判る。
したがって所定の結合係数が得られるように、またはそ
の結合係数により定まる所定のフィルタ特性が得られる
ように、誘電体チップのサイズと比誘電率を選定すれば
よい。
部の間に誘電体チップを配置すれば、隣接する誘電体共
振器部同士の誘導性結合が増すため、結合係数が増大す
る。また、同じ比誘電率の誘電体チップであっても、そ
のサイズが大きいほど結合係数が増大することが判る。
したがって所定の結合係数が得られるように、またはそ
の結合係数により定まる所定のフィルタ特性が得られる
ように、誘電体チップのサイズと比誘電率を選定すれば
よい。
【００１４】次に、送受共用器の構成例を図３に示す。
同図の（Ａ）は上部のカバー８を取り除いた状態での平
面図、（Ｂ）は全体の断面図である。誘電体板３の上面
には４ａ〜４ｅで示す５つの電極非形成部を有する電極
１を形成していて、その下面には、これらの電極非形成
部にそれぞれ対向する電極非形成部５ａ〜５ｅを有する
電極２を形成している。これによって誘電体板３に５つ
のＴＥ０１０モードの誘電体共振器部を構成している。
同図の（Ａ）は上部のカバー８を取り除いた状態での平
面図、（Ｂ）は全体の断面図である。誘電体板３の上面
には４ａ〜４ｅで示す５つの電極非形成部を有する電極
１を形成していて、その下面には、これらの電極非形成
部にそれぞれ対向する電極非形成部５ａ〜５ｅを有する
電極２を形成している。これによって誘電体板３に５つ
のＴＥ０１０モードの誘電体共振器部を構成している。
【００１５】上記誘電体共振器部の所定箇所には誘電体
チップ２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇを接着して、所
定の共振周波数に調整している。また、所定の隣接する
誘電体共振器部の間に誘電体チップ２１ｂ，２１ｄ，２
１ｆを接着して、その両者の誘電体共振器部間の結合係
数を調整している。
チップ２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇを接着して、所
定の共振周波数に調整している。また、所定の隣接する
誘電体共振器部の間に誘電体チップ２１ｂ，２１ｄ，２
１ｆを接着して、その両者の誘電体共振器部間の結合係
数を調整している。
【００１６】これらの電極非形成部４ａ，４ｂ，４ｃ，
５ａ，５ｂ，５ｃ部分に構成される３つの誘電体共振器
部を３段の共振器からなる受信フィルタとして用いる。
また、電極非形成部４ｄ，４ｅ，５ｄ，５ｅ部分に構成
される２つの誘電体共振器部を２段の共振器からなる送
信フィルタとして用いる。
５ａ，５ｂ，５ｃ部分に構成される３つの誘電体共振器
部を３段の共振器からなる受信フィルタとして用いる。
また、電極非形成部４ｄ，４ｅ，５ｄ，５ｅ部分に構成
される２つの誘電体共振器部を２段の共振器からなる送
信フィルタとして用いる。
【００１７】この誘電体板３は基板６の上部に枠体７を
介して取り付け、誘電体板３の上部にカバー８を被せ
る。基板６の上面には９ｒ，１０ｒ，１０ｔ，９ｔで示
す４つのプローブとしてのマイクロストリップ線路を形
成している。基板６の下面にはほぼ全面に接地電極１２
を形成している。
介して取り付け、誘電体板３の上部にカバー８を被せ
る。基板６の上面には９ｒ，１０ｒ，１０ｔ，９ｔで示
す４つのプローブとしてのマイクロストリップ線路を形
成している。基板６の下面にはほぼ全面に接地電極１２
を形成している。
【００１８】誘電体板３の下面の、マイクロストリップ
線路９ｔに近接する箇所には誘電体チップ２１ｈを接着
している。これにより、電極非形成部４ｅ，５ｅ部分の
誘電体共振器部とマイクロストリップ線路９ｔとの結合
係数を調整し、所定の外部Ｑ（Ｑｅ）を得ている。
線路９ｔに近接する箇所には誘電体チップ２１ｈを接着
している。これにより、電極非形成部４ｅ，５ｅ部分の
誘電体共振器部とマイクロストリップ線路９ｔとの結合
係数を調整し、所定の外部Ｑ（Ｑｅ）を得ている。
【００１９】ここでマイクロストリップ線路９ｒ，９ｔ
の端部は受信信号出力ポート、送信信号入力ポートとし
てそれぞれ用いる。またマイクロストリップ線路１０ｒ
と１０ｔの端部は分岐用のマイクロストリップ線路で結
合し、入出力ポートとして外部に取り出している。ここ
で、送信周波数のマイクロストリップ線路上での波長を
λgtすれば、マイクロストリップ線路１０ｒ，１０ｔの
分岐点から受信フィルタの初段の等価的短絡面までの電
気長をλgt／４の奇数倍の関係となるようにし、また、
受信周波数のマイクロストリップ線路上での波長をλgr
すれば、マイクロストリップ線路１０ｒ，１０ｔの分岐
点から送信フィルタの終段の等価的短絡面までの電気長
をλgr／４の奇数倍の関係となるように定める。
の端部は受信信号出力ポート、送信信号入力ポートとし
てそれぞれ用いる。またマイクロストリップ線路１０ｒ
と１０ｔの端部は分岐用のマイクロストリップ線路で結
合し、入出力ポートとして外部に取り出している。ここ
で、送信周波数のマイクロストリップ線路上での波長を
λgtすれば、マイクロストリップ線路１０ｒ，１０ｔの
分岐点から受信フィルタの初段の等価的短絡面までの電
気長をλgt／４の奇数倍の関係となるようにし、また、
受信周波数のマイクロストリップ線路上での波長をλgr
すれば、マイクロストリップ線路１０ｒ，１０ｔの分岐
点から送信フィルタの終段の等価的短絡面までの電気長
をλgr／４の奇数倍の関係となるように定める。
【００２０】なお、誘電体チップを接着する方法以外
に、先に示したように、微小な切削工具を用いて、誘電
体板の所定箇所に堀り込み部を形成することによって共
振周波数および結合係数を調整してもよい。
に、先に示したように、微小な切削工具を用いて、誘電
体板の所定箇所に堀り込み部を形成することによって共
振周波数および結合係数を調整してもよい。
【００２１】このように単一の基板上で、カバー８の内
部で、特性調整を行うため、カバー８の外部に特性調整
用ネジが突出することもなく、全体に小型の送受信共用
器が得られる。
部で、特性調整を行うため、カバー８の外部に特性調整
用ネジが突出することもなく、全体に小型の送受信共用
器が得られる。
【００２２】図４は上記送受共用器をアンテナ共用器と
して用いた通信機の実施形態に係る図である。ここで、
４６ａは上記受信フィルタ、４６ｂは上記送信フィルタ
であり、４６はアンテナ共用器を構成している。同図に
示すように、アンテナ共用器４６の受信信号出力ポート
４６ｃに受信回路４７を、送信信号入力ポート４６ｄに
送信回路４８をそれぞれ接続し、アンテナポート４６ｅ
にアンテナ４９を接続することによって、全体として通
信機５０を構成している。この通信機はたとえば携帯電
話機等の高周波回路部分に相当する。
して用いた通信機の実施形態に係る図である。ここで、
４６ａは上記受信フィルタ、４６ｂは上記送信フィルタ
であり、４６はアンテナ共用器を構成している。同図に
示すように、アンテナ共用器４６の受信信号出力ポート
４６ｃに受信回路４７を、送信信号入力ポート４６ｄに
送信回路４８をそれぞれ接続し、アンテナポート４６ｅ
にアンテナ４９を接続することによって、全体として通
信機５０を構成している。この通信機はたとえば携帯電
話機等の高周波回路部分に相当する。
【００２３】このように、本願発明の誘電体フィルタを
適用したアンテナ共用器を用いることによって、小型で
低損失、低スプリアスのアンテナ共用器を用いた小型の
通信機を構成できる。
適用したアンテナ共用器を用いることによって、小型で
低損失、低スプリアスのアンテナ共用器を用いた小型の
通信機を構成できる。
【００２４】この発明の誘電体フィルタは共用器への適
用に限られるものではなく、誘電体フィルタを用いた各
種高周波モジュールに適用できる。また、この発明の共
用器は、アンテナ共用器等の３ポートのデュプレクサに
限らず、４ポート以上のマルチプレクサに適用できる。
また、この発明の電子機器は、アンテナ共用器を用いた
通信機に限られるものではなく、誘電体フィルタ、共用
器等を高周波回路部分に備えた電子機器に適用できる。
用に限られるものではなく、誘電体フィルタを用いた各
種高周波モジュールに適用できる。また、この発明の共
用器は、アンテナ共用器等の３ポートのデュプレクサに
限らず、４ポート以上のマルチプレクサに適用できる。
また、この発明の電子機器は、アンテナ共用器を用いた
通信機に限られるものではなく、誘電体フィルタ、共用
器等を高周波回路部分に備えた電子機器に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、調整ネジを用いるこ
とによる無負荷Ｑの低下がなく、誘電体フィルタを構成
した場合に結合係数を容易に調整できる。しかも、調整
ネジの一部がシールドケースの外部に突出しないため、
装置全体を容易に小型化できる。
とによる無負荷Ｑの低下がなく、誘電体フィルタを構成
した場合に結合係数を容易に調整できる。しかも、調整
ネジの一部がシールドケースの外部に突出しないため、
装置全体を容易に小型化できる。
【００２６】また、誘電体板に対する誘電体チップの取
り付け位置、誘電体板に対する誘電率の異なった部分の
形成位置、それらの誘電率、大きさおよび形状によって
共振器部の共振周波数、隣接する誘電体共振器部同士の
結合係数、外部Ｑおよびスプリアス特性を調整すること
ができるため、多数の調整項目について広範囲にわたる
調整を行えるようになる。
り付け位置、誘電体板に対する誘電率の異なった部分の
形成位置、それらの誘電率、大きさおよび形状によって
共振器部の共振周波数、隣接する誘電体共振器部同士の
結合係数、外部Ｑおよびスプリアス特性を調整すること
ができるため、多数の調整項目について広範囲にわたる
調整を行えるようになる。
【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を
示す図
示す図
【図２】隣接する誘電体共振器部間に設ける誘電体チッ
プのサイズと比誘電率に対する結合係数の関係を示す図
プのサイズと比誘電率に対する結合係数の関係を示す図
【図３】送受共用器の構成例を示す図
【図４】通信機の構成例を示すブロック図
【図５】従来の誘電体フィルタの構成例を示す図
１，２−電極
３−誘電体板
４，５−電極非形成部
６−基板
７−枠体
８−カバー
９，１０−マイクロストリップ線路
１１，１２−電極
１９−端子電極
２１−誘電体チップ
２２−誘電体部材
２３−掘り込み部（貫通孔）
２４−シールドケース
フロントページの続き
(72)発明者 井田 裕
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
(72)発明者 金川 潔
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９−246821（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−186513（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−142913（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−226914（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−145709（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01P 1/20
H01P 1/213
Claims (4)
- 【請求項１】 互いに対向するほぼ同一形状の１組また
は複数組の電極非形成部を有する電極を誘電体板の両主
面に形成し、対向する前記電極非形成部に挟設される部
分を誘電体共振器部として複数配設し、互いに隣接する
前記誘電体共振器部を結合させるとともに、信号の入力
または出力を行う信号入出力手段を設けた誘電体フィル
タにおいて、前記互いに隣接する前記誘電体共振器部の間に、誘電体
チップを取り付けたことを特徴とする誘電体フィルタ。 - 【請求項２】 互いに対向するほぼ同一形状の１組また
は複数組の電極非形成部を有する電極を誘電体板の両主
面に形成し、対向する前記電極非形成部に挟設される部
分を誘電体共振器部として複数配設し、互いに隣接する
前記誘電体共振器部を結合させるとともに、信号の入力
または出力を行う信号入出力手段を設けた誘電体フィル
タにおいて、前記互いに隣接する誘電体共振器部の間の誘電体板内
に、当該誘電体板とは異なる誘電率を有する部分を設け
たことを特徴とする誘電体フィルタ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の信号入
出力手段を複数設け、それらの信号入出力手段のうち少
なくとも１つを複数の前記誘電体共振器部に結合させて
成る共用器。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の誘電体
フィルタ、請求項３に記載の共用器のいずれかを高周波
回路部に備えて成る電子機器。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11329798A JP3468093B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 誘電体フィルタ、共用器および電子機器 |
| GB9909198A GB2338349B (en) | 1998-04-23 | 1999-04-21 | Dielectric resonator device, dielectric filter, oscillator, sharing device and electronic apparatus |
| GB9927566A GB2342784B (en) | 1998-04-23 | 1999-04-21 | Dielectric resonator device, dielectric filter, oscillator, sharing device and electric apparatus |
| KR1019990014418A KR100337168B1 (ko) | 1998-04-23 | 1999-04-22 | 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 발진기, 공유기 및 전자기기 |
| US09/299,189 US6232854B1 (en) | 1998-04-23 | 1999-04-23 | Dielectric resonator device, dielectric filter, oscillator, sharing device, and electronic apparatus |
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