JP3567827B2 - 誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ、誘電体ダイプレクサおよび通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘電体共振器を用いたフィルタやデュプレクサなどの複合誘電体フィルタおよびそれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば移動体通信システムにおけるセルラー基地局には、送信共用器としてのダイプレクサや、送受共用器としてのデュプレクサなど、複数の誘電体共振器で構成した複合誘電体フィルタが用いられている。
【０００３】
例えば、ＴＭ二重モードの誘電体共振器を複数個用いて誘電体フィルタを構成するものとして特開平１０−７５１０４号が示されている。その誘電体フィルタは、ＴＭ二重モード誘電体共振器の開口面が同一面をなすように一列に配置され、その開口面を覆う金属パネルが設けられ、パネルに信号の入出力用および共振器間の結合用の結合ループが設けられている。このような誘電体フィルタを並行に複数組配置すれば複合誘電体フィルタを構成することができる。
【０００４】
このような従来技術による複合誘電体フィルタの構成例を図８に示す。図８において９は、３チャンネル分の信号ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３を入力する同軸コネクタである。８は上記３つの入力信号を電力合成して出力する同軸コネクタである。Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ・・・Ｒ３ｂ，Ｒ３ｃはそれぞれＴＭ二重モードの誘電体共振器である。これらのＴＭ二重モードの誘電体共振器は、それぞれの共振モード間を結合させて、それぞれ２段の共振器として作用させる。また、隣接する誘電体共振器の所定の共振モード間の結合および所定の共振モードと同軸コネクタとの結合は結合ループを用いて行う。すなわち結合ループ３ａは共振器Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａの一方の共振モードと結合し、結合ループ３ｃは共振器Ｒ１ｃ，Ｒ２ｃ，Ｒ３ｃの一方の共振モードと結合する。また結合ループ３ａｂは、共振器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの所定の共振モード間、Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの所定の共振モード間、およびＲ３ａ，Ｒ３ｂの所定の共振モード間をそれぞれ結合させる。同様に結合ループ３ｂｃは共振器Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃの所定の共振モード間、Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃの所定の共振モード間、およびＲ３ｂ，Ｒ３ｃの所定の共振モード間をそれぞれ結合させる。このようにして、３つの誘電体フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３を構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記誘電体フィルタの特性を調整する場合は、金属パネルに設けられた調整用孔から切削用治具を挿入し、誘電体コアの所定箇所を切削することによって行う。
【０００６】
ところが、図８に示したような従来技術による複合誘電体フィルタにおいては、複数の誘電体フィルタを近接配置した場合に、調整用孔から漏れる結合ループによる磁界が結合しやすく、隣接するフィルタ同士のアイソレーションが低下し、減衰特性等が悪化するという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、隣接する誘電体フィルタ同士のアイソレーションを確保してフィルタ特性の悪化を防止した誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ、誘電体ダイプレクサおよびそれらを用いた通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の複合誘電体フィルタは、それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けた、列をなす複数の誘電体共振器と、該誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを備え、それぞれ所定周波数チャンネルの送信信号を通過させ、各送信フィルタの共用の出力ポートをアンテナポートとしてなる誘電体フィルタを、異なった誘電体フィルタ間の入力ポート同士が近接するように並列に複数組配置した複合誘電体フィルタであって、
隣接する誘電体フィルタ間における入力ポート近傍の結合ループ同士の向きが略垂直の関係となるように、各誘電体フィルタの誘電体共振器および結合ループを配置する。
【０００９】
この構造により、誘電体フィルタ同士が近接しても、異なった誘電体フィルタにおける互いに隣接する誘電体フィルタの結合ループ同士は殆ど結合しない。
【００１０】
この発明の誘電体フィルタは、それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けて成る複数の誘電体共振器と、これらの誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを設けて成る誘電体フィルタにおいて、
信号入力部から信号出力部への信号の流れが途中で折り返されるように複数の誘電体共振器を折り返し配置して、信号入力部近傍の結合ループと信号出力部近傍の結合ループとを隣接させるとともに、該信号入力部近傍の結合ループの向きと信号出力部近傍の結合ループの向きが略垂直の関係となるように、当該結合ループを配置する。
【００１１】
この構造により、誘電体共振器の配置の関係で誘電体共振器同士が隣接する箇所でも、その隣接する誘電体共振器の結合ループ同士は殆ど結合しない。
【００１２】
この発明の誘電体ダイプレクサは、上記複合誘電体フィルタまたは上記誘電体フィルタを複数組用い、それぞれ所定周波数チャンネルの送信信号を通過させる複数の送信フィルタとし、各送信フィルタの共用の出力ポートをアンテナポートとする。
【００１３】
この発明の誘電体デュプレクサは、上記誘電体フィルタを第１・第２の誘電体フィルタとして２組用い、第１の誘電体フィルタの入力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２の誘電体フィルタの共用の入出力ポートをアンテナポートとする。
また、この発明の誘電体デュプレクサは、それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けた、列をなす複数の誘電体共振器と、該誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを備えた第１・第２の誘電体フィルタを並列に２組配置し、第１のフィルタの入力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２のフィルタの共用の入出力ポートをアンテナポートとしてなり、送信信号入力ポートと受信信号出力ポートが近接するように構成されている誘電体デュプレクサであって、
第１の誘電体フィルタの送信信号入力ポートの近傍に配置されている結合ループと、第２の誘電体フィルタの受信信号出力ポートの近傍に配置されている結合ループとが、互いに隣接し且つ向きが略垂直の関係となるように、第１・第２の誘電体フィルタの誘電体共振器および結合ループを配置する。
【００１４】
この発明の通信装置は、上記の誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサまたは誘電体ダイプレクサを用いて構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体ダイプレクサの構成を図１〜図４を参照して説明する。
図１は誘電体ダイプレクサを構成する複数の誘電体フィルタのうち１つの誘電体フィルタの構成を示す分解斜視図である。図１において、１は図における上下面を開口させた角筒形状のキャビティであり、その内部に十字形状の誘電体コア２を、このキャビティ１と一体成形している。キャビティ１の外面には銀電極などの導体膜を形成している。５はキャビィ１の下面を覆う下部キャビティ蓋、６はその上部を覆う上部キャビティ蓋であり、それぞれ金属板からなる。
【００１６】
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃはそれぞれキャビティを単位とした誘電体共振器であり、後述するように、それぞれ２段のＴＭモードの誘電体共振器を構成している。
【００１７】
図４は上記誘電体共振器の各共振モードの電磁界分布の例を示している。これらの図において、実線の矢印は電界ベクトル、破線の矢印は磁界ベクトルをそれぞれ表している。（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ共振器として用いる主モードである。（Ａ）に示すモードは、電界がｘ＋ｙ方向を向くモードであるため、ＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードという。同様に（Ｂ）に示すモードは、電界がｘ−ｙ方向を向くモードであるため、ＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードという。また、図４において（Ｃ），（Ｄ）は上記２つのモードを主モードとしたときの結合モードであり、（Ｃ）は奇モード、（Ｄ）は偶モードである。
【００１８】
このような関係にあるため、誘電体コア２の十字形状のコーナー部分に設けた孔ｈａ１，ｈａ２，ｈｂ１，ｈｂ２のうちｈｂ１，ｈｂ２の大きさによってＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードの共振周波数を調整することができる。同様に、ｈａ１，ｈａ２の大きさによってＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードの共振周波数を調整することができる。また２つの誘電体柱の軸方向に設けた孔ｈｙ１，ｈｙ２の大きさによって奇モードの周波数を変えることができ、ｈｘ１，ｈｘ２の孔の大きさを変えることによって偶モードの共振周波数を変えることができる。これによりＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードとＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードの結合度を調整することができる。
【００１９】
図１に示した上部キャビティ蓋６に設けた孔を介して誘電体コアの所定の孔を切削することによって、各段の共振周波数および２重化した共振器間の結合係数を調整する。
【００２０】
図２は図１に示した誘電体フィルタを３組設けて構成した誘電体ダイプレクサの、上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図、図３はその上部キャビティ蓋を取り付けた状態での上面図である。
【００２１】
図２および図３において、９は３つの送信チャンネルの送信信号ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３を入力する同軸コネクタ、８はこれらの送信信号の電力合成信号をアンテナへ出力する同軸コネクタである。７で示す部分は、３つの送信フィルタの出力信号を電力合成する電力合成器を構成している。Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦ１はチャンネルｃｈ１用の送信フィルタとして作用する。同様に、Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦ２はチャンネルｃｈ２用の送信フィルタとして作用し、Ｒ３ａ，Ｒ３ｂ，Ｒ３ｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦ３はチャンネルｃｈ３用の送信フィルタとして作用する。
【００２２】
これらの３つの送信フィルタにおいて、３ａは同軸コネクタ９の中心導体に接続した結合ループ、３ｃは電力合成器７に接続した結合ループである。また、３ａｂ，３ｂｃは隣接する誘電体共振器の所定の共振モードにそれぞれ結合する結合ループである。
【００２３】
このような構造であるため、誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ａは誘電体共振器Ｒ１ａのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ｃは誘電体共振器Ｒ１ｃのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ａｂは、誘電体共振器Ｒ１ａのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器Ｒ１ｂのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。また誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ｂｃは、誘電体共振器Ｒ１ｂのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器Ｒ１ｃのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。このようにして誘電体フィルタＦ１は６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００２４】
誘電体フィルタＦ２，Ｆ３も同様にして、それぞれ６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。但し、誘電体フィルタＦ１−Ｆ２の間で、およびＦ２−Ｆ３の間で、隣接する結合ループ同士の向きがほぼ垂直となるように結合ループを配置している。
【００２５】
各誘電体フィルタの特性を調整する場合には、図３に示すように、上部キャビティ蓋６に設けた調整用孔Ｈから内部の誘電体コアの所定箇所を切削する。
【００２６】
以上のように構成したことにより、隣接する誘電体フィルタの隣接する結合ループ同士は、そのループの向きが直交して殆ど磁界結合せず、それらの部分で信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。すなわち図２において、例えば誘電体フィルタＦ１とＦ２の結合ループ３ａ同士は、それらのループの向きが直交しているため、この部分で磁界結合しない。また、誘電体フィルタＦ１とＦ２の結合ループ３ｃ同士も、それらのループの向きが直交しているため、この部分で磁界結合しない。また、誘電体フィルタＦ１とＦ２の結合ループ３ａｂ同士は、隣接する部分のループの向きが直交していて、結合ループ３ｂｃ同士も、隣接する部分のループの向きが直交しているため、この部分で磁界結合しない。これらの関係は、誘電体フィルタＦ２とＦ３の間においても同様である。したがって、誘電体フィルタ同士が近接していて、且つキャビティ蓋に特性調整用の孔が開放していても、互いに隣接する誘電体フィルタの結合ループ同士が殆ど磁界結合せず、信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。
【００２７】
次に、第２の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を図５を参照して説明する。
図５は上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図である。図５において、１０は送信信号Ｔｘを入力する同軸コネクタであり、送信機から接続する。１２は受信信号を出力する同軸コネクタであり、受信回路へ接続する。１１は送信信号を出力し、受信信号を入力する同軸コネクタであり、アンテナに接続する。１５で示す部分は、送受信信号を分岐する分岐器を構成している。Ｒｔａ，Ｒｔｂ，Ｒｔｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦｔは送信フィルタとして作用する。Ｒｒａ，Ｒｒｂ，Ｒｒｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦｒは受信フィルタとして作用する。
【００２８】
誘電体フィルタＦｔにおいて、３ａは同軸コネクタ１０の中心導体に接続した結合ループ、３ｃは分岐器１５に接続した結合ループである。また、３ａｂ，３ｂｃは隣接する誘電体共振器の所定の共振モードにそれぞれ結合する結合ループである。
【００２９】
このような構造であるため、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａは誘電体共振器ＲｔａのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ｃは誘電体共振器ＲｔｃのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａｂは、誘電体共振器ＲｔａのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｔｂのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。また誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ｂｃは、誘電体共振器ＲｔｂのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｔｃのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。このようにして誘電体フィルタＦｔは６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００３０】
誘電体フィルタＦｒも同様に６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。但し、誘電体フィルタＦｔ−Ｆｒの間で、隣接する結合ループ同士の向きがほぼ垂直となるように、各結合ループを配置している。
【００３１】
各誘電体フィルタの特性を調整する場合には、第１の実施形態の場合と同様に、上部キャビティ蓋に設けた調整用孔から内部の誘電体コアの所定箇所を切削する。
【００３２】
以上にように構成したことにより、隣接する結合ループ同士は、そのループの向きが直交して殆ど磁界結合せず、信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。
【００３３】
なお、図５中に破線Ｌ１で示すように、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａと、誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｂｃの一部のループの向きが平行な関係にあるため、調整用孔から漏れた両者の磁界は一応結合するが、この結合ループ３ｂｃと結合する誘電体共振器Ｒｒｃの共振モードＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードの共振器は受信フィルタの最終段の共振器ではなく、誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｃに結合するＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードの共振器が最終段の共振器であるため、この最終段の共振器によって、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａから誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｂｃにリークした送信信号は減衰され、受信機側へ影響を与えることがない。また、図５中に破線Ｌ２で示したように、誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｃと、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａｂの一部のループの向きも平行な関係にあるため、両者の漏れ波は一応磁界結合するが、結合量が非常に弱いので、受信回路へはほとんど影響を与えることがない。
【００３４】
次に、第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成例を図６を参照して説明する。
図６は上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図である。図６において、１３は信号入力用同軸コネクタ、１４は信号出力用同軸コネクタである。Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，ＲｄはそれぞれＴＭ二重モードの誘電体共振器であり、その構造は第１・第２の実施形態で用いた誘電体共振器と同様である。
【００３５】
３ａは同軸コネクタ１３の中心導体に接続した結合ループ、３ｄは同軸コネクタ１４の中心導体に接続した結合ループである。また、３ａｂ，３ｂｃ，３ｃｄは隣接する誘電体共振器の所定の共振モードにそれぞれ結合する結合ループである。
【００３６】
結合ループ３ａは誘電体共振器ＲａのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、結合ループ３ｄは誘電体共振器ＲｄのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。また、結合ループ３ａｂは、誘電体共振器ＲａのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｂのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、結合ループ３ｂｃは、誘電体共振器ＲｂのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｃのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、結合ループ３ｃｄは、誘電体共振器ＲｃのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｄのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。このようにして、この誘電体フィルタは８段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００３７】
このような構造であるため、隣接する結合ループ同士は、そのループの向きが直交して殆ど磁界結合せず、信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。
【００３８】
次に、通信装置の構成例を図７を参照して説明する。
図７に示す装置は、セルラー方式の移動体通信システムにおける基地局に設ける装置であり、図７におけるダイプレクサは第１の実施形態で示した誘電体ダイプレクサを用い、デュプレクサとしては、第２の実施形態で示した誘電体デュプレクサを用いる。さらに、受信フィルタとしては、第３の実施形態で示した誘電体フィルタを用いる。ダイプレクサは、送信回路から出力される３チャンネル分の送信信号Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３を電力合成し、デュプレクサの送信信号入力ポートへ与える。デュプレクサは、そのアンテナへ送信信号を出力し、アンテナからの受信信号を受信フィルタへ与える。この受信フィルタは、受信周波数帯域の信号Ｒｘを受信回路へ与える。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１，２，５に記載の発明によれば、誘電体フィルタ同士が近接しても、互いに隣接する誘電体フィルタの結合ループ同士は殆ど結合しない。そのため、全体に小型化を図りながら、隣接する誘電体フィルタ同士のアイソレーションを確保してフィルタ特性の悪化を防止することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、送信フィルタとしての第１の誘電体フィルタと受信フィルタとしての第２の誘電体フィルタを近接させても、両フィルタ間のアイソレーションが確保できるため、全体の小型化を図ることができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば、複数チャンネル分の信号を扱う場合に、それらのフィルタを近接配置しても、アイソレーションが確保できるため、全体の小型化を図ることができる。
【００４２】
請求項６に記載の発明によれば、所定のフィルタ特性を備えた小型の誘電体フィルタや複合誘電体フィルタ等を用いるため、全体に小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体ダイプレクサの１つの誘電体フィルタの構成を示す分解斜視図
【図２】同誘電体ダイプレクサの上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図
【図３】同ダイプレクサの上部キャビティ蓋を取り付けた状態での上面図
【図４】同誘電体ダイプレクサで用いる誘電体共振器の共振モードの電磁界分布の例を示す図
【図５】第２の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を示す図
【図６】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図７】第４の実施形態に係る通信装置の構成を示す図
【図８】従来技術による複合誘電体フィルタの構成例を示す図
【符号の説明】
１−キャビティ
２−誘電体コア
３−結合ループ
４−中心導体
５−下部キャビティ蓋
６−上部キャビティ蓋
７−電力合成器
８〜１４−同軸コネクタ
１５−分岐器
Ｈ−調整用孔
ｈ−孔
Ｒ−誘電体共振器
Ｆ−誘電体フィルタ
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘電体共振器を用いたフィルタやデュプレクサなどの複合誘電体フィルタおよびそれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば移動体通信システムにおけるセルラー基地局には、送信共用器としてのダイプレクサや、送受共用器としてのデュプレクサなど、複数の誘電体共振器で構成した複合誘電体フィルタが用いられている。
【０００３】
例えば、ＴＭ二重モードの誘電体共振器を複数個用いて誘電体フィルタを構成するものとして特開平１０−７５１０４号が示されている。その誘電体フィルタは、ＴＭ二重モード誘電体共振器の開口面が同一面をなすように一列に配置され、その開口面を覆う金属パネルが設けられ、パネルに信号の入出力用および共振器間の結合用の結合ループが設けられている。このような誘電体フィルタを並行に複数組配置すれば複合誘電体フィルタを構成することができる。
【０００４】
このような従来技術による複合誘電体フィルタの構成例を図８に示す。図８において９は、３チャンネル分の信号ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３を入力する同軸コネクタである。８は上記３つの入力信号を電力合成して出力する同軸コネクタである。Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ・・・Ｒ３ｂ，Ｒ３ｃはそれぞれＴＭ二重モードの誘電体共振器である。これらのＴＭ二重モードの誘電体共振器は、それぞれの共振モード間を結合させて、それぞれ２段の共振器として作用させる。また、隣接する誘電体共振器の所定の共振モード間の結合および所定の共振モードと同軸コネクタとの結合は結合ループを用いて行う。すなわち結合ループ３ａは共振器Ｒ１ａ，Ｒ２ａ，Ｒ３ａの一方の共振モードと結合し、結合ループ３ｃは共振器Ｒ１ｃ，Ｒ２ｃ，Ｒ３ｃの一方の共振モードと結合する。また結合ループ３ａｂは、共振器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの所定の共振モード間、Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの所定の共振モード間、およびＲ３ａ，Ｒ３ｂの所定の共振モード間をそれぞれ結合させる。同様に結合ループ３ｂｃは共振器Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃの所定の共振モード間、Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃの所定の共振モード間、およびＲ３ｂ，Ｒ３ｃの所定の共振モード間をそれぞれ結合させる。このようにして、３つの誘電体フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３を構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記誘電体フィルタの特性を調整する場合は、金属パネルに設けられた調整用孔から切削用治具を挿入し、誘電体コアの所定箇所を切削することによって行う。
【０００６】
ところが、図８に示したような従来技術による複合誘電体フィルタにおいては、複数の誘電体フィルタを近接配置した場合に、調整用孔から漏れる結合ループによる磁界が結合しやすく、隣接するフィルタ同士のアイソレーションが低下し、減衰特性等が悪化するという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、隣接する誘電体フィルタ同士のアイソレーションを確保してフィルタ特性の悪化を防止した誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサ、誘電体ダイプレクサおよびそれらを用いた通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の複合誘電体フィルタは、それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けた、列をなす複数の誘電体共振器と、該誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを備え、それぞれ所定周波数チャンネルの送信信号を通過させ、各送信フィルタの共用の出力ポートをアンテナポートとしてなる誘電体フィルタを、異なった誘電体フィルタ間の入力ポート同士が近接するように並列に複数組配置した複合誘電体フィルタであって、
隣接する誘電体フィルタ間における入力ポート近傍の結合ループ同士の向きが略垂直の関係となるように、各誘電体フィルタの誘電体共振器および結合ループを配置する。
【０００９】
この構造により、誘電体フィルタ同士が近接しても、異なった誘電体フィルタにおける互いに隣接する誘電体フィルタの結合ループ同士は殆ど結合しない。
【００１０】
この発明の誘電体フィルタは、それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けて成る複数の誘電体共振器と、これらの誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを設けて成る誘電体フィルタにおいて、
信号入力部から信号出力部への信号の流れが途中で折り返されるように複数の誘電体共振器を折り返し配置して、信号入力部近傍の結合ループと信号出力部近傍の結合ループとを隣接させるとともに、該信号入力部近傍の結合ループの向きと信号出力部近傍の結合ループの向きが略垂直の関係となるように、当該結合ループを配置する。
【００１１】
この構造により、誘電体共振器の配置の関係で誘電体共振器同士が隣接する箇所でも、その隣接する誘電体共振器の結合ループ同士は殆ど結合しない。
【００１２】
この発明の誘電体ダイプレクサは、上記複合誘電体フィルタまたは上記誘電体フィルタを複数組用い、それぞれ所定周波数チャンネルの送信信号を通過させる複数の送信フィルタとし、各送信フィルタの共用の出力ポートをアンテナポートとする。
【００１３】
この発明の誘電体デュプレクサは、上記誘電体フィルタを第１・第２の誘電体フィルタとして２組用い、第１の誘電体フィルタの入力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２の誘電体フィルタの共用の入出力ポートをアンテナポートとする。
また、この発明の誘電体デュプレクサは、それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けた、列をなす複数の誘電体共振器と、該誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを備えた第１・第２の誘電体フィルタを並列に２組配置し、第１のフィルタの入力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２のフィルタの共用の入出力ポートをアンテナポートとしてなり、送信信号入力ポートと受信信号出力ポートが近接するように構成されている誘電体デュプレクサであって、
第１の誘電体フィルタの送信信号入力ポートの近傍に配置されている結合ループと、第２の誘電体フィルタの受信信号出力ポートの近傍に配置されている結合ループとが、互いに隣接し且つ向きが略垂直の関係となるように、第１・第２の誘電体フィルタの誘電体共振器および結合ループを配置する。
【００１４】
この発明の通信装置は、上記の誘電体フィルタ、複合誘電体フィルタ、誘電体デュプレクサまたは誘電体ダイプレクサを用いて構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体ダイプレクサの構成を図１〜図４を参照して説明する。
図１は誘電体ダイプレクサを構成する複数の誘電体フィルタのうち１つの誘電体フィルタの構成を示す分解斜視図である。図１において、１は図における上下面を開口させた角筒形状のキャビティであり、その内部に十字形状の誘電体コア２を、このキャビティ１と一体成形している。キャビティ１の外面には銀電極などの導体膜を形成している。５はキャビィ１の下面を覆う下部キャビティ蓋、６はその上部を覆う上部キャビティ蓋であり、それぞれ金属板からなる。
【００１６】
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃはそれぞれキャビティを単位とした誘電体共振器であり、後述するように、それぞれ２段のＴＭモードの誘電体共振器を構成している。
【００１７】
図４は上記誘電体共振器の各共振モードの電磁界分布の例を示している。これらの図において、実線の矢印は電界ベクトル、破線の矢印は磁界ベクトルをそれぞれ表している。（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ共振器として用いる主モードである。（Ａ）に示すモードは、電界がｘ＋ｙ方向を向くモードであるため、ＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードという。同様に（Ｂ）に示すモードは、電界がｘ−ｙ方向を向くモードであるため、ＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードという。また、図４において（Ｃ），（Ｄ）は上記２つのモードを主モードとしたときの結合モードであり、（Ｃ）は奇モード、（Ｄ）は偶モードである。
【００１８】
このような関係にあるため、誘電体コア２の十字形状のコーナー部分に設けた孔ｈａ１，ｈａ２，ｈｂ１，ｈｂ２のうちｈｂ１，ｈｂ２の大きさによってＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードの共振周波数を調整することができる。同様に、ｈａ１，ｈａ２の大きさによってＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードの共振周波数を調整することができる。また２つの誘電体柱の軸方向に設けた孔ｈｙ１，ｈｙ２の大きさによって奇モードの周波数を変えることができ、ｈｘ１，ｈｘ２の孔の大きさを変えることによって偶モードの共振周波数を変えることができる。これによりＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードとＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードの結合度を調整することができる。
【００１９】
図１に示した上部キャビティ蓋６に設けた孔を介して誘電体コアの所定の孔を切削することによって、各段の共振周波数および２重化した共振器間の結合係数を調整する。
【００２０】
図２は図１に示した誘電体フィルタを３組設けて構成した誘電体ダイプレクサの、上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図、図３はその上部キャビティ蓋を取り付けた状態での上面図である。
【００２１】
図２および図３において、９は３つの送信チャンネルの送信信号ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３を入力する同軸コネクタ、８はこれらの送信信号の電力合成信号をアンテナへ出力する同軸コネクタである。７で示す部分は、３つの送信フィルタの出力信号を電力合成する電力合成器を構成している。Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦ１はチャンネルｃｈ１用の送信フィルタとして作用する。同様に、Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，Ｒ２ｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦ２はチャンネルｃｈ２用の送信フィルタとして作用し、Ｒ３ａ，Ｒ３ｂ，Ｒ３ｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦ３はチャンネルｃｈ３用の送信フィルタとして作用する。
【００２２】
これらの３つの送信フィルタにおいて、３ａは同軸コネクタ９の中心導体に接続した結合ループ、３ｃは電力合成器７に接続した結合ループである。また、３ａｂ，３ｂｃは隣接する誘電体共振器の所定の共振モードにそれぞれ結合する結合ループである。
【００２３】
このような構造であるため、誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ａは誘電体共振器Ｒ１ａのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ｃは誘電体共振器Ｒ１ｃのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ａｂは、誘電体共振器Ｒ１ａのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器Ｒ１ｂのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。また誘電体フィルタＦ１の結合ループ３ｂｃは、誘電体共振器Ｒ１ｂのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器Ｒ１ｃのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。このようにして誘電体フィルタＦ１は６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００２４】
誘電体フィルタＦ２，Ｆ３も同様にして、それぞれ６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。但し、誘電体フィルタＦ１−Ｆ２の間で、およびＦ２−Ｆ３の間で、隣接する結合ループ同士の向きがほぼ垂直となるように結合ループを配置している。
【００２５】
各誘電体フィルタの特性を調整する場合には、図３に示すように、上部キャビティ蓋６に設けた調整用孔Ｈから内部の誘電体コアの所定箇所を切削する。
【００２６】
以上のように構成したことにより、隣接する誘電体フィルタの隣接する結合ループ同士は、そのループの向きが直交して殆ど磁界結合せず、それらの部分で信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。すなわち図２において、例えば誘電体フィルタＦ１とＦ２の結合ループ３ａ同士は、それらのループの向きが直交しているため、この部分で磁界結合しない。また、誘電体フィルタＦ１とＦ２の結合ループ３ｃ同士も、それらのループの向きが直交しているため、この部分で磁界結合しない。また、誘電体フィルタＦ１とＦ２の結合ループ３ａｂ同士は、隣接する部分のループの向きが直交していて、結合ループ３ｂｃ同士も、隣接する部分のループの向きが直交しているため、この部分で磁界結合しない。これらの関係は、誘電体フィルタＦ２とＦ３の間においても同様である。したがって、誘電体フィルタ同士が近接していて、且つキャビティ蓋に特性調整用の孔が開放していても、互いに隣接する誘電体フィルタの結合ループ同士が殆ど磁界結合せず、信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。
【００２７】
次に、第２の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を図５を参照して説明する。
図５は上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図である。図５において、１０は送信信号Ｔｘを入力する同軸コネクタであり、送信機から接続する。１２は受信信号を出力する同軸コネクタであり、受信回路へ接続する。１１は送信信号を出力し、受信信号を入力する同軸コネクタであり、アンテナに接続する。１５で示す部分は、送受信信号を分岐する分岐器を構成している。Ｒｔａ，Ｒｔｂ，Ｒｔｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦｔは送信フィルタとして作用する。Ｒｒａ，Ｒｒｂ，Ｒｒｃで示す３つの誘電体共振器から成る誘電体フィルタＦｒは受信フィルタとして作用する。
【００２８】
誘電体フィルタＦｔにおいて、３ａは同軸コネクタ１０の中心導体に接続した結合ループ、３ｃは分岐器１５に接続した結合ループである。また、３ａｂ，３ｂｃは隣接する誘電体共振器の所定の共振モードにそれぞれ結合する結合ループである。
【００２９】
このような構造であるため、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａは誘電体共振器ＲｔａのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ｃは誘電体共振器ＲｔｃのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａｂは、誘電体共振器ＲｔａのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｔｂのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。また誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ｂｃは、誘電体共振器ＲｔｂのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｔｃのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。このようにして誘電体フィルタＦｔは６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００３０】
誘電体フィルタＦｒも同様に６段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。但し、誘電体フィルタＦｔ−Ｆｒの間で、隣接する結合ループ同士の向きがほぼ垂直となるように、各結合ループを配置している。
【００３１】
各誘電体フィルタの特性を調整する場合には、第１の実施形態の場合と同様に、上部キャビティ蓋に設けた調整用孔から内部の誘電体コアの所定箇所を切削する。
【００３２】
以上にように構成したことにより、隣接する結合ループ同士は、そのループの向きが直交して殆ど磁界結合せず、信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。
【００３３】
なお、図５中に破線Ｌ１で示すように、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａと、誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｂｃの一部のループの向きが平行な関係にあるため、調整用孔から漏れた両者の磁界は一応結合するが、この結合ループ３ｂｃと結合する誘電体共振器Ｒｒｃの共振モードＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードの共振器は受信フィルタの最終段の共振器ではなく、誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｃに結合するＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードの共振器が最終段の共振器であるため、この最終段の共振器によって、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａから誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｂｃにリークした送信信号は減衰され、受信機側へ影響を与えることがない。また、図５中に破線Ｌ２で示したように、誘電体フィルタＦｒの結合ループ３ｃと、誘電体フィルタＦｔの結合ループ３ａｂの一部のループの向きも平行な関係にあるため、両者の漏れ波は一応磁界結合するが、結合量が非常に弱いので、受信回路へはほとんど影響を与えることがない。
【００３４】
次に、第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成例を図６を参照して説明する。
図６は上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図である。図６において、１３は信号入力用同軸コネクタ、１４は信号出力用同軸コネクタである。Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，ＲｄはそれぞれＴＭ二重モードの誘電体共振器であり、その構造は第１・第２の実施形態で用いた誘電体共振器と同様である。
【００３５】
３ａは同軸コネクタ１３の中心導体に接続した結合ループ、３ｄは同軸コネクタ１４の中心導体に接続した結合ループである。また、３ａｂ，３ｂｃ，３ｃｄは隣接する誘電体共振器の所定の共振モードにそれぞれ結合する結合ループである。
【００３６】
結合ループ３ａは誘電体共振器ＲａのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合し、結合ループ３ｄは誘電体共振器ＲｄのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合する。また、結合ループ３ａｂは、誘電体共振器ＲａのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｂのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、結合ループ３ｂｃは、誘電体共振器ＲｂのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｃのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。また、結合ループ３ｃｄは、誘電体共振器ＲｃのＴＭ１１０ ｘ＋ｙ モードと磁界結合し、同時に誘電体共振器ＲｄのＴＭ１１０ ｘ−ｙ モードと磁界結合する。このようにして、この誘電体フィルタは８段の共振器からなる帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００３７】
このような構造であるため、隣接する結合ループ同士は、そのループの向きが直交して殆ど磁界結合せず、信号のリークや干渉が殆ど生じることがない。
【００３８】
次に、通信装置の構成例を図７を参照して説明する。
図７に示す装置は、セルラー方式の移動体通信システムにおける基地局に設ける装置であり、図７におけるダイプレクサは第１の実施形態で示した誘電体ダイプレクサを用い、デュプレクサとしては、第２の実施形態で示した誘電体デュプレクサを用いる。さらに、受信フィルタとしては、第３の実施形態で示した誘電体フィルタを用いる。ダイプレクサは、送信回路から出力される３チャンネル分の送信信号Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３を電力合成し、デュプレクサの送信信号入力ポートへ与える。デュプレクサは、そのアンテナへ送信信号を出力し、アンテナからの受信信号を受信フィルタへ与える。この受信フィルタは、受信周波数帯域の信号Ｒｘを受信回路へ与える。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１，２，５に記載の発明によれば、誘電体フィルタ同士が近接しても、互いに隣接する誘電体フィルタの結合ループ同士は殆ど結合しない。そのため、全体に小型化を図りながら、隣接する誘電体フィルタ同士のアイソレーションを確保してフィルタ特性の悪化を防止することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、送信フィルタとしての第１の誘電体フィルタと受信フィルタとしての第２の誘電体フィルタを近接させても、両フィルタ間のアイソレーションが確保できるため、全体の小型化を図ることができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば、複数チャンネル分の信号を扱う場合に、それらのフィルタを近接配置しても、アイソレーションが確保できるため、全体の小型化を図ることができる。
【００４２】
請求項６に記載の発明によれば、所定のフィルタ特性を備えた小型の誘電体フィルタや複合誘電体フィルタ等を用いるため、全体に小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体ダイプレクサの１つの誘電体フィルタの構成を示す分解斜視図
【図２】同誘電体ダイプレクサの上部キャビティ蓋を取り除いた状態での上面図
【図３】同ダイプレクサの上部キャビティ蓋を取り付けた状態での上面図
【図４】同誘電体ダイプレクサで用いる誘電体共振器の共振モードの電磁界分布の例を示す図
【図５】第２の実施形態に係る誘電体デュプレクサの構成を示す図
【図６】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図７】第４の実施形態に係る通信装置の構成を示す図
【図８】従来技術による複合誘電体フィルタの構成例を示す図
【符号の説明】
１−キャビティ
２−誘電体コア
３−結合ループ
４−中心導体
５−下部キャビティ蓋
６−上部キャビティ蓋
７−電力合成器
８〜１４−同軸コネクタ
１５−分岐器
Ｈ−調整用孔
ｈ−孔
Ｒ−誘電体共振器
Ｆ−誘電体フィルタ
Claims (6)
- それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けた、列をなす複数の誘電体共振器と、該誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを備え、それぞれ所定周波数チャンネルの送信信号を通過させ、各送信フィルタの共用の出力ポートをアンテナポートとしてなる誘電体フィルタを、異なった誘電体フィルタ間の入力ポート同士が近接するように並列に複数組配置した複合誘電体フィルタであって、
隣接する誘電体フィルタ間における入力ポート近傍の結合ループ同士の向きが略垂直の関係となるように、各誘電体フィルタの誘電体共振器および結合ループを配置した複合誘電体フィルタ。 - それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けて成る複数の誘電体共振器と、これらの誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを設けて成る誘電体フィルタにおいて、
信号入力部から信号出力部への信号の流れが途中で折り返されるように複数の誘電体共振器を折り返し配置して、信号入力部近傍の結合ループと信号出力部近傍の結合ループとを隣接させるとともに、該信号入力部近傍の結合ループの向きと信号出力部近傍の結合ループの向きが略垂直の関係となるように、当該結合ループを配置した誘電体フィルタ。 - 請求項１に記載の複合誘電体フィルタを用い、または請求項２に記載の誘電体フィルタを複数組用い、それぞれ所定周波数チャンネルの送信信号を通過させる複数の送信フィルタとし、各送信フィルタの共用の出力ポートをアンテナポートとしてなる誘電体ダイプレクサ。
- 請求項２に記載の誘電体フィルタを第１・第２の誘電体フィルタとして２組用い、第１の誘電体フィルタの入力ポートを送信信号入力ポートとし、第２の誘電体フィルタの出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２の誘電体フィルタの共用の入出力ポートをアンテナポートとしてなる誘電体デュプレクサ。
- それぞれのキャビティ内に誘電体コアを設けた、列をなす複数の誘電体共振器と、該誘電体共振器の所定の共振モードに結合する結合ループとを備えた第１・第２の誘電体フィルタを並列に２組配置し、第１のフィルタの入力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２のフィルタの共用の入出力ポートをアンテナポートとしてなり、送信信号入力ポートと受信信号出力ポートが近接するように構成されている誘電体デュプレクサであって、
第１の誘電体フィルタの送信信号入力ポートの近傍に配置されている結合ループと、第２の誘電体フィルタの受信信号出力ポートの近傍に配置されている結合ループとが、互いに隣接し且つ向きが略垂直の関係となるように、第１・第２の誘電体フィルタの誘電体共振器および結合ループを配置した誘電体デュプレクサ。 - 請求項１に記載の複合誘電体フィルタ、請求項２に記載の誘電体フィルタ、請求項３に記載の誘電体ダイプレクサ、請求項４に記載の誘電体デュプレクサ、または請求項５に記載の誘電体デュプレクサを設けて成る通信装置。
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