JP4015824B2 - 誘電体共振器フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信基地局において受信フィルタ，送信フィルタ，アンテナ共用器等として用いられる誘電体共振器フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、携帯電話などの移動体通信の基地局においては、特定の周波数帯域の信号のみを通過させるための帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）が用いられている。たとえば、受信系においては他の周波数帯域を使用する通信システムの信号を除去するために受信フィルタが用いられ、送信系においては他の周波数帯域を使用するシステムに不要な電波を送信しないために送信フィルタが用いられる。こうした基地局用のフィルタは、基地局としての受信感度や電力効率を確保しうる程度に低損失であること、隣接する通信システムの周波数帯域との間隔の狭小化に対応するために急峻なフィルタ特性を有すること、また、塔頂部への設置を容易にするために小型・軽量であることなどが要求される。こうした要求を満たすフィルタとして、複数個の誘電体共振器を結合して構成される誘電体共振器フィルタがあり、種々の形状のものが提案されている。
【０００３】
図２１は、従来の６段式誘電体共振器フィルタの例を概略的に示す斜視図である。図２１に示すように、従来の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された６個の円柱状の誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆを備えている。各誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆの共振周波数は、円柱形状の高さ及び直径により決定される。この例では、６個の誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆが６段の帯域通過フィルタとして動作する。誘電体共振器フィルタの筐体５２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体５２１と、筐体蓋５２２と、筐体本体５２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁５２３ａ〜５２３ｇとによって構成されている。そして、各誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆは、筐体５２０の隔壁５２３ａ〜５２３ｇによって仕切られた各小部屋に１つづつ配設されている。また、７つの隔壁５２３ａ〜５２３ｇのうち５つの隔壁５２３ａ〜５２３ｅと筐体本体５２１の側壁との間には、各共振器問の電磁界結合をとるための段間結合調整窓５２４ａ〜５２４ｅが設けられている。各段間結合調整窓５２４ａ〜５２４ｅには、共振器間の電磁界結合の結合の強さを調整するための段間結合調整ボルト５３１ａ〜５３１ｅが配設されている。また、筐体本体５２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入出力端子５４１，５４２が配設されており、入出力端子５４１，５４２の中心導体には入出力結合プローブ５５１，５５２が接続されている。
【０００４】
さらに、筐体蓋５２１には、各誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆの共振周波数を調整するための，円板及びボルトが一体となった共振周波数調整部材５６１ａ〜５６１ｆが取り付けられている。この共振周波数調整部材５６１ａ〜５６１ｆは、各々の中心軸が誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されている。
【０００５】
一般に、誘電体共振器フィルタでは、通過帯域幅、減衰特性などの周波数特性は各共振器の共振周波数，Ｑ値，各誘電体共振器間の結合量等により決まるため、設計の際には、フィルタの周波数特性の仕様から各誘電体共振器の形状等が算出される。しかし、現実には、誘電体共振器や筐体の形状誤差や取り付け誤差のために設計通りのフィルタ特性が得られない。そこで、上記従来の誘電体共振器フィルタには、共振周波数調整部材５６１ａ〜５６１ｆが設けられて、各誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆの共振周波数が可変となっている。また、段間結合調整ボルト５３１ａ〜５３１ｅが設けられて段間結合強度が可変になっている。これらの調整により、所望のフィルタ特性の実現が図られている。
【０００６】
また、共振周波数調整部材５６１ａ〜５６１ｆの構造としては、図２１に示すごとく、誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆに対向する導体板と、導体板と誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆとの間の距離をボルトによって調整することにより、誘電体共振器５１１ａ〜５１１ｆの周波数特性を可変にする構造が多く採用されている。
【０００７】
このような構造を有する誘電体共振器フィルタは、以下のように動作する。例えば信号源やアンテナから伝送されてきた高周波信号が入出力端子５４１から筐体５２０内に入力されると、高周波信号がフィルタの通過帯域内の周波数の信号の場合、入出力結合プローブ５５１の作用により、入力段の誘電体共振器５１１ａの電磁界モードと結合し、基本共振モードであるTE01δが励起される。この共振モードは段間結合調整窓５２４ａ，５２４ｂ，…を通じて次段の誘電体共振器５１１ｂ，５１１ｃ，…へと次々と結合してゆき、誘電体共振器５１１ｆに励起された電磁界モードは出力側の入出力プローブ５５２と結合し、高周波信号が入出力端子５４２から出力される。一方、フィルタの通過帯域外の高周波信号は誘電体共振器の共振モードと結合することはできずに反射され、入出力端子５４１から送り返される。
【０００８】
図２４は、従来の４段式の誘電体共振器フィルタの例を概略的に示す斜視図である。図２４に示すように、この従来の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された４個の円柱状の誘電体共振器６１１ａ〜６１１ｄを備えている。この例では、４個の誘電体共振器６１１ａ〜６１１ｄが４段の帯域通過フィルタとして動作する。誘電体共振器フィルタの筐体６２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体６２１と、筐体蓋６２２と、筐体本体６２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁６２３ａ〜６２３ｄとによって構成されている。そして、各誘電体共振器６１１ａ〜６１１ｄは、筐体６２０の隔壁６２３ａ〜６２３ｄによって仕切られた各小部屋に１つづつ配設されている。また、４つの隔壁６２３ａ〜６２３ｄのうち３つの隔壁６２３ａ〜６２３ｃと筐体本体６２１の側壁との間には、各共振器問の電磁界結合をとるための段間結合調整窓６２４ａ〜６２４ｃが設けられている。各段間結合調整窓６２４ａ〜６２４ｃには、共振器間の電磁界結合の結合の強さを調整するための段間結合調整ボルト６３１ａ〜６３１ｃが配設されている。また、筐体本体６２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入出力端子６４１，６４２が配設されており、入出力端子６４１，６４２の中心導体には入出力結合プローブ６５１，６５２が接続されている。
【０００９】
さらに、筐体蓋６２１には、各誘電体共振器６１１ａ〜６１１ｄの共振周波数を調整するための，円板及びボルトが一体となった共振周波数調整部材６６１ａ〜６６１ｄが取り付けられている。この共振周波数調整部材６６１ａ〜６６１ｄは、それぞれその中心軸が誘電体共振器６１１ａ〜６１１ｄの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の誘電体共振器フィルタにおいては、以下のような不具合があった。
【００１１】
図２３は、図２１に示す誘電体共振器フィルタの周波数特性の例を示す図である。同図において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を表し、縦軸は通過特性（Ｓ２１）（ｄＢ）を表している。同図に示すように、通過帯域中に減衰極Ｐ１（谷）が発生しており、フィルタ特性が劣化していることがわかる。このようなフィルタ特性が劣化する原因について、発明者達は以下のように考えている。
【００１２】
図２２は、図２１に示す誘電体共振器フィルタの共振周波数調整部材５６１の導体板付近の電磁界モードを示す図である。同図は、ＦＤＴＤ法を使った電磁界シミュレーションによる，共振周波数調整部材の軸を通る断面における電界分布の解析結果を示している。同図に示すように、共振周波数調整部材５６１の導体板と、筐体蓋５２２とによって挟まれた空間部において、不要な電磁界モードが発生している。
【００１３】
その結果、不要な電磁界モードが高周波信号と結合して共振状態が生じ、図２３に示すように、周波数特性において不要な減衰極Ｐ１（谷部）が現れるものと思われる。そして、この不要モードは、共振周波数調整部材の動きに対して、フィルタ特性の実現のために必要な基本モードの共振周波数よりも敏感に反応し、大きく変化する。したがって、フィルタ特性調整のために共振周波数調整部材の縦方向位置を変化させる際に、通過帯域付近を不要モードによる減衰極が頻繁に通過しフィルタ特性の波形を乱すことになるため、調整作業の大きな障害となる。また、最悪の場合、共振周波数調整作業の終了後においても、フィルタの通過帯域内に不要モードが入り、図２３に示すようにフィルタ特性が悪化してしまうのである。
【００１４】
本発明の第１の目的は、上記従来の誘電体共振器フィルタにおける特性劣化の原因が、フィルタ特性の調整機構である共振周波数調整部材と筐体の壁面との間に発生する不要モードにある点に着目し、不要モードを解消する手段を講ずることにより、誘電体共振器フィルタの調整作業を平易にするとともに周波数特性の優れた誘電体共振器フィルタを実現することにある。
【００１５】
また、上記従来の誘電体共振器フィルタにおいては、誘電体共振器の基本共振モードと異なる高次モード同士の結合により、フィルタの通過帯域よりも周波数が高い帯域に不要な高調波成分が発生するという問題がある。本来、通過帯域よりも周波数の高い成分はローパスフィルタによって除去されるのであるが、ローパスフィルタによって除去しうる信号のレベルには上限がある。したがって、携帯電話の基地局用フィルタ等では、通過帯域の仕様以外にも、この高調波成分に関して厳しく仕様が定められており、高調波成分のレベルを抑制しなければならない。
【００１６】
図２５は、従来の４段式の誘電体共振器フィルタの周波数特性の一例を示す図である。同図に示すように、上記従来の誘電体共振器フィルタにおいては、ローパスフィルタによっても除去しきれないレベル（例えば−４０ｄＢ以上）の高周波成分が発生するおそれがあった。本発明者達は、その原因が段間結合の調整機能の不足にあると考えている。
【００１７】
本発明の第２の目的は、フィルタ特性における高調波成分のレベルを抑制する手段を講ずることにより、周波数特性が優れ、かつ、調整範囲が広い誘電体共振器フィルタを実現することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘電体共振器フィルタは、複数の誘電体共振器と、上記複数の誘電体共振器の周囲を覆い、電磁界シールドとして機能する筐体と、上記複数の誘電体共振器の各誘電体共振器ごとに設けられ、上記筐体に囲まれる空間内に配置されて上記誘電体共振器の１つの面に対向する第１面と上記筐体の内表面に対向する第２面とを有する導体板を含み、かつ、上記導体板と上記誘電体共振器との距離を変化させることが可能に構成された複数の共振周波数調整手段とを備え、上記共振周波数調整手段の導体板は、円板形状であり、上記複数の共振周波数調整手段の各導体板のうち少なくとも１つの導体板の径が他の共振周波数調整手段の導体板の径とは異なっている。
【００１９】
一部の誘電体共振器に付設される共振周波数調整手段の導体板の径を大きくするなどの調整を行なうと、導体板の大きさに応じて不要モードの周波数が変わる。したがって、これを利用して、不要モードに起因する特性の乱れを通過帯域（又は阻止帯域）から他の周波数領域に移動させることが可能となり、通過帯域（又は阻止帯域）における特性の乱れの発生を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の参考形態）
図１は、本発明の第１の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された６個の円柱状の誘電体共振器１１ａ〜１１ｆを備えている。各誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの共振周波数は、円柱形状の高さ及び直径により決定される。この例では、６個の誘電体共振器１１ａ〜１１ｆが６段の帯域通過フィルタとして動作する。誘電体共振器フィルタの筐体２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体２１と、筐体蓋２２と、筐体本体２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁２３ａ〜２３ｇとによって構成されている。そして、各誘電体共振器１１ａ〜１１ｆは、筐体２０の隔壁２３ａ〜２３ｇによって仕切られた各小部屋に１つづつ配設されている。また、７つの隔壁２３ａ〜２３ｇのうち５つの隔壁２３ａ〜２３ｅと筐体本体２１の側壁との間には、各共振器問の電磁界結合をとるための段間結合調整窓２４ａ〜２４ｅが設けられている。各段間結合調整窓２４ａ〜２４ｅには、共振器間の電磁界結合の結合の強さを調整するための段間結合調整ボルト３１ａ〜３１ｅが配設されている。また、筐体本体２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入力端子４１及び出力端子４２が配設されており、入力端子４１及び出力端子４２の中心導体には、それぞれ入力結合プローブ５１及び出力結合プローブ５２が接続されている。
【００２２】
さらに、筐体蓋２１には、各誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの共振周波数を調整するための，円形の導体板及びこれに連結されたボルトが一体となった共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆ（共振周波数調整手段）が取り付けられている。この共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆは、それぞれその中心軸が誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されている。つまり、筐体蓋２２は、円柱状の誘電体共振器１１ａ〜１１ｆとほぼ同心位置にネジ穴が設けられていて、各共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆのボルトが筐体蓋２２のネジ穴に係合している。そして、共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆを軸回りに回転させることにより、その導体板と誘電体共振器１１ａ〜１１ｆとの間隙を変化させて、共振周波数を調整することが可能に構成されている。
【００２３】
一般に、誘電体共振器フィルタでは、通過帯域幅、減衰特性などの周波数特性は各共振器の共振周波数，Ｑ値，各誘電体共振器間の結合量等により決まるため、設計の際には、フィルタの周波数特性の仕様から各誘電体共振器の形状等が算出される。しかし、現実には、誘電体共振器や筐体の形状誤差や取り付け誤差のために設計通りのフィルタ特性が得られない。そこで、上記従来の誘電体共振器フィルタには、共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆが設けられて、各誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの共振周波数を可変にし、かつ、段間結合調整ボルト３１ａ〜３１ｅを設けて段間結合強度を可変にするなどの調整により、所望のフィルタ特性の実現が図られている。
【００２４】
ここで、本参考形態の特徴は、入出力段の共振周波数調整部材６１ａ，６１ｆのボルトには、このボルトに係合するネジ穴を有する，導体からなる不要モード抑制用リング７１，７２（不要モード抑制手段）が取り付けられている点である。
【００２５】
この不要モード抑制用リング７１，７２を設けたことによる効果を説明するために、まず、本参考形態の誘電体共振器フィルタの動作について説明する。
【００２６】
例えば信号源やアンテナ（図１には図示せず）から伝送されてきた高周波信号は、入力端子４１から筐体２０内に入力されるが、高周波信号がフィルタの通過帯域内の周波数の信号の場合、入力結合プローブ５１の作用により、高周波信号が入力段の誘電体共振器１１ａの電磁界モードと結合して、基本共振モードであるTE01δが励起される。この基本共振モードは、段間結合調整窓２４ａ，２４ｂ，…を通じて次段の誘電体共振器１１ｂ，１１ｃ，…へと次々と結合してゆき、誘電体共振器１１ｆに励起された電磁界モードは出力側の出力結合プローブ５２と結合し、高周波信号が出力端子４２から出力される。一方、フィルタの通過帯域外の高周波信号は誘電体共振器の基本共振モードと結合することはできずに反射され、入力端子４１から送り返されるはずである。
【００２７】
上述のようなフィルタとしての正確な動作を実現するためには、各誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの共振周波数や、段間結合調整窓２４ａ，２４ｂ，…による段間結合の強さが正確に実現されなければならない。しかし、誘電体共振器１１ａ〜１１ｆや筐体２０の形状誤差や取り付け誤差のために設計通りのフィルタ特性が得られない。そこで、共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆが設けられており、この共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆのボルトを回転させることで、導体板が上下する。その結果、共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆの導体板と下方の誘電体共振器１１ａ〜１１ｆとの距離が変化するので、各誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの共振周波数が変化する。また、段間結合調整ボルト３１ａ〜３１ｅが設けられており、段間結合強度が可変になっている。これらの調整により、所望のフィルタ特性の実現が図られている。
【００２８】
たとえば、段間結合調整ボルト３１ａ〜３１ｅの挿入量を大きくして、その先端部とこれに対向する隔壁との距離を小さくすると、段間結合調整窓（例えば２４ｂ）を挟んで相隣接する誘電体共振器（例えば１１ｂ，１１ｃ）の電磁界結合が強くなるように作用する。共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆを下げ、誘電体共振器と導体板の距離を小さくすれば誘電体共振器の共振周波数が高くなる。以上の機能は、上記従来の誘電体共振器フィルタと同じである。
【００２９】
ここで、本参考形態においては、不要モード抑制手段である不要モード抑制用リング７１，７２が、共振周波数調部材６１ａ，６１ｆと筐体蓋２２との間の領域である不要モード励起空間（図２２に示す空間Ｒ１）に配設されている。つまり、共振周波数調整部材６１ａ，６１ｆの導体板の誘電体共振器１１ａ，１１ｆに対向する面（下面）を第１面とし、導体板の筐体蓋２２の内表面に対向する面（上面）を第２面とすると、導体板の第２面と筐体の内表面との間の空間Ｒ１に不要モード抑制用リング７１，７１が配置されていることになる。
【００３０】
これにより、図２２に示す不要モードの発生を阻害するよう作用する。電磁界的には、不要モード抑制用リング７１，７２が配設され、不要モード励起空間Ｒ１の高さ方向の寸法が低減されることにより、励起される不要モードの管内波長が短くなるので、フィルタ特性が高周波側ヘシフトすることになる。さらに、不要モード励起空間Ｒ１（図２２参照）から誘電体共振器１１ａ，１１ｆが配設された空間Ｒ２（図２２参照）に通じる狭い部分Ｒ３（図２２参照）の距離が増大するため電磁波が通過しにくくなり、不要モードと誘電体共振器１１ａ，１１ｆのモードの結合が弱くなる。その結果、６つの誘電体共振器１１ａ〜１１ｆによって構成される誘電体共振器フィルタの通過帯域における不要な減衰極Ｐ１（図２３参照）などの特性の乱れの発生を抑制することができる。
【００３１】
図２は、１段フィルタ（単体共振器）の場合について不要モード抑制用リングの効果をみるために測定した共振周波数調整部材の位置と基本モード及び不要モードの周波数との関係を示す特性図である。図２のデータを得るために用いた１段フィルタは、比誘電率４１の誘電体材料によって構成された，直径２７ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱形状の誘電体共振器と、内寸が１辺４０ｍｍの立方体形状の筐体と、直径２５ｍｍで厚み１ｍｍの導体板と規格Ｍ６のボルトとを有する共振周波数調整部材と、高さ４ｍｍ又は８ｍｍ，外径２０ｍｍで中心軸部に規格Ｍ６のネジ穴が形成された円筒形状の，銀メッキ処理された銅製の不要モード抑制用リング（不要モード抑制手段）とを備えている。
【００３２】
図２に示すように、不要モード抑制用リングを配設することにより不要モードが高周波側にシフトすることがわかる。例えば、同図における共振周波数調整部材位置が１２ｍｍの場合、不要モード抑制用リングがない場合（■印参照）の不要モードの周波数が約１．８ＧＨｚであるのに対し、外径２０ｍｍ，高さ４ｍｍの不要モード抑制用リングを取り付けた場合（○印参照）の不要モードの周波数は約１．９５ＧＨｚであり、外径２０ｍｍ，高さ８ｍｍの不要モード抑制用リングを取り付けた場合（△印参照）の不要モードの周波数が約２．３ＧＨｚである。
【００３３】
図３は、不要モード抑制用リングを備えた誘電体共振器フィルタの周波数特性を示す図である。同図において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を表し、縦軸は通過特性（ｄＢ）を表している。図３のデータを得るために用いた誘電体共振器フィルタは、比誘電率４１の誘電体材料によって構成された，直径２７ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱形状の誘電体共振器と、内寸が１辺４０ｍｍの立方体形状の小部屋を有し，表面が銀メッキされたアルミニウム製の筐体と、直径２５ｍｍの導体板と規格Ｍ６のボルトとを有する共振周波数調整部材と、高さ８ｍｍ，外径２０ｍｍで中心軸部に規格Ｍ６のネジ穴が形成された円筒形状の，銀メッキされた銅材からなる不要モード抑制用リング（不要モード抑制手段）と、市販のＳＭＡコネクターからなる入出力端子４１，４２と、表面が銀メッキ処理された直径１ｍｍの銅線からなる入出力結合プローブ５１，５２とを備えている。
【００３４】
図３に示すように、誘電体共振器にTEO1δモードの電磁界が励起されて、通過帯域における周波数特性がほぼフラットな周波数特性が得られた。このように、誘電体共振器フィルタに不要モード抑制用リングを設けることにより、不要モードの振幅レベルが弱められ、不要モードが通過帯域から十分離れた高周波側に追いやられ、周波数調整時に不要モードが障害になることもなく、図３に示す低損失で急峻なフィルタ特性が達成できた。
【００３５】
なお、本参考形態においては、不要モード抑制手段である不要モード抑制用リング７１，７２は入出力段の２カ所のみに配設する構造となっているが、これに限られるわけではなく、不要モード抑制手段を配設する箇所および個数は、フィルタの仕様に応じて適宜選択することができる。
【００３６】
ただし、多段フィルタの入出力段の小部屋において発生する不要モードは、他の小部屋で発生する不要モードよりも入出力結合プローブに近いために、フィルタ特性にその不要モードの影響が現れやすい。実際に、多段フィルタの特性劣化の原因のほとんどは、入出力段の小部屋において発生した不要モードである。したがって、入出力段の小部屋に不要モード抑制用リングなどの不要モード抑制部材が配置されていることにより、顕著な不要モード抑制機能が得られることになる。
【００３７】
また、本参考形態においては、不要モード抑制手段である不要モード抑制用リング７１，７２を共振周波数調整部材６１ａ，６１ｂに固定しているが、不要モード抑制手段を筐体蓋に共振周波数調整部材と同軸位置で固定しても同様の効果が得られる。
【００３８】
また、本参考形態においては、不要モード抑制手段として、独立したリング構造を有する不要モード抑制用リングを用い、これを共振周波数調整部材にはめ込むという構造を採用しているが、例えば、不要モード抑制手段及び共振周波数調整部材の導体板として機能する段付き円板を共振周波数調整部材のボルトに取り付けるなど、不要モード抑制手段と共振周波数調整部材とを一体化した構造を採用してもよい。また、共振周波数調整部材の導体板の厚みを３〜１０ｍｍ程度に厚くしても、本参考形態と同様の効果が得られる。ただし、実際には個々の誘電体共振器フィルタによってフィルタ特性が異なるので、リングのような脱着可能な部材を設けることが好ましい。
【００３９】
また、本参考形態においては、不要モード抑制手段である不要モード抑制用リング７１，７２の外周形状を円形としたが、不要モード抑制用リングの外周形状はこれに限られるわけではなく、三角形やその他の多角形であっても同様の効果がある。以下、不要モード抑制用リングの構造に関する変形例について説明する。
【００４０】
−第１の変形例−
図４は、第１の参考形態における第１の変形例に係る共振周波数調整部材及び不要モード抑制用リングの構造を示す斜視図である。同図に示すように、第１の変形例に係る不要モード抑制用リング７３は、六角形ナット形状を有している。この変形例によると、市販規格品のナットを使用することが可能であり、コストの低減と製造工程の簡素化とを図ることができる。
【００４１】
−第２の変形例−
図５は、第１の参考形態における第２の変形例に係る共振周波数調整部材及び不要モード抑制用リングの構造を示す斜視図である。同図に示すように、第２の変形例に係る不要モード抑制用リング７４は、導体板を曲げ加工した板バネ構造を有している。この変形例によると、不要モード抑制用リング７４の不要モードを阻害する機能が共振周波数調整部材６１の降下量によってほとんど影響を受けないという効果が得られる。
【００４２】
−第３の変形例−
図６は、第１の参考形態における第３の変形例に係る共振周波数調整部材及び不要モード抑制用リングの構造を示す斜視図である。同図に示すように、第２の変形例に係る不要モード抑制用リング７５は、リング構造を分割した構造を有している。この変形例によると、共振周波数調整部材６１を筐体蓋２２から取り外すことなく、不要モード抑制用リング７５を脱着することが可能となるので、フィルタ特性の調整作業の容易化を図ることができる。
【００４３】
なお、本参考形態においては、不要モード抑制手段として、表面が銀メッキ処理された銅製の不要モード抑制用リングを用いたが、不要モード抑制手段の材料はこれに限られるものではなく、他の導体材料でも効果を発揮することはいうまでもない。
【００４４】
さらに、不要モード抑制手段の材料は導体に限られるわけでもなく、高誘電率誘電体など電磁波の伝播に影響を与える素材であれば同様の効果を発揮する。
【００４５】
（第２の参考形態）
図７は、本発明の第２の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図７に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、不要モード抑制手段として、第１の参考形態における不要モード抑制用リング７１，７２に代えて、不要モード抑制用ボルト８１，８２を備えている。不要モード抑制用ボルト８１，８２は、その基端部が筐体蓋２２に係合され、その先端部が共振周波数調整部材６１ａ，６１ｆの導体板の上面に近接するように取り付けられている。
【００４６】
本参考形態における誘電体共振器フィルタの構造は、不要モード抑制用ボルト８１，８２の構造を除くと、すでに説明した図１に示す第１の参考形態の誘電体共振器フィルタの構造と同じであるので、図７においては第１の参考形態と同じ機能の部材には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
本参考形態の誘電体共振器フィルタの基本的な動作は、上述の第１の参考形態の誘電体共振器フィルタの基本動作と同じである。
【００４８】
第２の参考形態の誘電体共振器フィルタによれば、不要モード励起空間Ｒ３（図２２参照）に不要モード抑制用ボルト８１，８２が挿入されることにより、不要モード励起空間Ｒ３を伝播する不要な電磁界モードが阻害され、不要な電磁界モードの周波数が低周波側にシフトする。その結果、通過帯域における不要な減衰極Ｐ１（図２３参照）などの特性の乱れの発生を抑制することができる。
【００４９】
図８は、１段フィルタ（単体共振器）の場合について不要モード抑制用ボルトの効果をみるために測定した，不要モード励起空間への不要モード抑制用ボルトの挿入量と基本モード及び不要モードの周波数との関係を示す特性図である。図８のデータを得るために用いた１段フィルタは、比誘電率４１の誘電体材料によって構成された，直径２７ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱形状の誘電体共振器と、内寸が１辺４０ｍｍの立方体形状の筐体と、直径２５ｍｍで厚み１ｍｍの導体板と規格Ｍ６のボルトとを有する共振周波数調整部材と、規格Ｍ３のネジを外周部に有する銀メッキ処理された銅製の不要モード抑制用ボルト（不要モード抑制手段）とを備えている。また、図８のグラフの横軸は、不要モード抑制用ボルトが筐体蓋の表面に接触した状態を０としたときの不要モード励起空間Ｒ３への不要モード抑制用ボルトの挿入量を表している。
【００５０】
このように、誘電体共振器フィルタに不要モード抑制手段である不要モード抑制用ボルトを設けることにより、不要モードを通過帯域から十分離れた低周波側にシフトさせることができ、特性の優れたフィルタを得ることが可能である。
【００５１】
（第１の実施形態）
図９は、本発明の第１の実施形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図９に示すように、本実施形態の誘電体共振器フィルタは、不要モード抑制手段として、第１の参考形態における不要モード抑制用リング７１，７２に代えて、大径の導体板を有する不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材６１ｘ，６１ｙを備えている。
【００５２】
本実施形態における誘電体共振器フィルタの構造は、不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材６１ｘ，６１ｙの構造を除くと、すでに説明した図１に示す第１の参考形態の誘電体共振器フィルタの構造と同じであるので、図９においては第１の参考形態と同じ機能の部材には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００５３】
本実施形態の誘電体共振器フィルタの基本的な動作は、上述の第１の参考形態の誘電体共振器フィルタの基本動作と同じである。
【００５４】
第１の実施形態の誘電体共振器フィルタによれば、不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材６１ｘ，６１ｙの導体板の径が大きいことにより、これらの導体板に平行な方向の電磁波の管内波長が長くなるので、不要モードは低周波側にシフトすることになる。その結果、通過帯域における不要な減衰極Ｐ１（図２３参照）などの特性の乱れの発生を抑制することができる。
【００５５】
図１０は、１段フィルタ（単体共振器）の場合について不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材の効果をみるために測定した，共振周波数調整部材の位置と基本モード及び不要モードの周波数との関係を示す特性図である。図１０のデータを得るために用いた１段フィルタは、比誘電率４１の誘電体材料によって構成された，直径２７ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱形状の強誘電体共振器と、内寸が１辺４０ｍｍの立方体形状の筐体と、直径１５ｍｍ，２５ｍｍ又は３５ｍｍで厚み１ｍｍの導体板と規格Ｍ６のボルトとを有する共振周波数調整部材とを備えている。
【００５６】
図１０に示すように、導体板の直径により不要モードの周波数は異なる。したがって、複数の誘電体共振器を配置した多段の誘電体共振器フィルタにおいて、不要モードが通過帯域に侵入しフィルタ特性が乱れる場合には、不要モード発生の原因となっている共振周波数調整部材の導体板の径を変えることにより不要モードを帯域外へ追いやることが可能となる。この作用を電磁界的に説明すると、不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材６１ｘ，６１ｙの導体板の径が大きくなると、これらの導体板に平行な方向の電磁波の管内波長が長くなるので不要モードは低周波側にシフトすることになる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、第１段と第６段の誘電体共振器１１ａ，１１ｆに、他の周波数調整部材の導体板よりも大径の導体板を有する不要モード抑制機能付き共振周波数部材６１ｘ，６１ｙを付設したが、本発明の誘電体共振器フィルタの構造は本実施形態に限られるわけではなく、不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材を、第２，第３段など他の段の誘電体共振器１１に付設してもよい。どの段の共振周波数調整部材の導体板の直径を大きくするかは、誘電体共振器や筐体の構造等に応じて適宜選択することができる。
【００５８】
（第３の参考形態）
図１１は、第３の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図１１に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、不要モード抑制手段として、第１の参考形態における不要モード抑制用リング７１，７２に代えて、不要モード減衰シート９１ａ〜９１ｆ，９２ａ〜９２ｆ，９３ａ〜９３ｆを備えている。不要モード減衰シート９１ａ〜９１ｆは、共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆの導体板の上面（導体板の共振器とは反対側の面）に設けられ、不要モード減衰シート９２ａ〜９２ｇは、筐体２０の隔壁２３ａ〜２３ｇの両側面上に設けられ、不要モード減衰シート９３ａ〜９３ｆは、筐体蓋２２の各小部屋の天井面に相当する面に設けられている。
【００５９】
本参考形態における誘電体共振器フィルタの構造は、不要モード減衰シート９１ａ〜９１ｆ，９２ａ〜９２ｆ，９３ａ〜９３ｆの構造を除くと、すでに説明した図１に示す第１の参考形態の誘電体共振器フィルタの構造と同じであるので、図１１においては第１の参考形態と同じ機能の部材には図１と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
本参考形態の誘電体共振器フィルタの基本的な動作は、上述の第１の参考形態の誘電体共振器フィルタの基本動作と同じである。
【００６１】
ここで、本参考形態の誘電体共振器フィルタによれば、不要モード減衰シート９１ａ〜９１ｆ，９２ａ〜９２ｆ，９３ａ〜９３ｆを設けることにより、金属製の筐体蓋２２と共振周波数調部材６１ａ〜６１ｆとの間の領域である不要モード励起空間（図２２に示す空間Ｒ１）に発生する電磁波により不要モード減衰シート９１ａ〜９１ｆ，９２ａ〜９２ｆ，９３ａ〜９３ｆの表面に流れる電流が減衰され、電磁波も減衰する。一方、誘電体共振器１１ａ〜１１ｆは不要モード励起空間Ｒ１から隔離されているので、不要モード減衰シート９１ａ〜９１ｆ，９２ａ〜９２ｆ，９３ａ〜９３ｆが誘電体共振器１１ａ〜１１ｆの電磁界モードには影響を与えず、誘電体共振器フィルタの通過帯域の特性にも影響を与えない。したがって、不要モードの発生が抑制され、特性の優れたフィルタを得ることが可能である。例えば、不要モード減衰シートとして抵抗体であるニクロム（ニッケルクロム合金）箔を使用したところ不要モードが減衰され、図３に示す特性と同様の低損失で急峻なフィルタ特性が達成できた。
【００６２】
なお、本参考形態では、不要モード減衰手段として不要モード減衰シートを配設する構造としたが、不要モード減衰手段の構造は、シート構造に限られるわけではなく、抵抗体を含有したペーストあるいは溶剤を塗布し硬化させて得られる導体膜であってもよい。あるいは、筐体の隔壁、筐体蓋および共振周波数調整部材を原則として導体メッキが施された抵抗体により構成しておいて、この抵抗体のうち，筐体蓋と共振周波数調整部材の導体板との間の領域の空間Ｒ１を囲む内壁面となる部分の上には導体メッキを施さず、抵抗体の表面を空間Ｒ１に露出させるようにしても、本参考形態と同じ効果を発揮することができる。
【００６３】
また、本参考形態では不要モード減衰シートの具体例として抵抗体であるニクロム箔を使用したが、本発明はこれに限られるわけではなく、他の材料からなる抵抗体、例えば、銅ニッケル合金、フェライトなどでも効果を発揮することはいうまでもない。
【００６４】
ただし、共振周波数調整部材６１ａ〜６１ｆの導体板の縦方向位置は共振周波数の調整に応じて変化するので、上記各不要モード減衰手段の構成において、空間Ｒ１の内壁面全体が不要モード減衰機能を有する部材で構成されている必要はない。
【００６５】
なお、第１の実施形態及び第１〜第３の参考形態においては、本発明が適用される誘電体共振器フィルタとして、６段の誘電体共振器を用いた多段フィルタを例に採っているが、本発明の誘電体共振器フィルタの構造は上記第１の実施形態及び第１〜第３の参考形態に限られるわけではなく、４段など６段以外の段数を有する誘電体共振器フィルタについても本発明の効果を発揮することができる。
【００６６】
また、第１の実施形態及び第１〜第３の参考形態においては、本発明が適用される誘電体共振器フィルタとして、帯域通過フィルタを例に採っているが、本発明の誘電体共振器フィルタの構造は上記第１の実施形態及び第１〜第３の参考形態に限られるわけではなく、他の例えば帯域阻止フィルタについても本発明の効果を発揮することができる。
【００６７】
また、図２，図８，図１０の測定結果は、効果を実験で明確に示すために単体共振器を用い測定した結果を示しているが、第１の実施形態及び第１〜第３の参考形態の構造を採用することにより、段数に関係なく他の多段フィルタでも同様に効果を発揮することはいうまでもない。
【００６８】
上記第１の実施形態及び第１〜第３の参考形態においては、誘電体共振器が筐体本体が囲む空間の下部に配置され、誘電体共振器の上方に共振周波数調整部材の導体板を設置しているが、誘電体共振器を筐体本体が囲む空間の上部に配置して、共振周波数調整部材の導体板を誘電体共振器の下方に配置してもよい。その場合、不要モード抑制部材を共振周波数調整部材の導体板と筐体本体の底面との間に配置することにより、本発明の効果を発揮することができる。
【００６９】
（第４の参考形態）
図１２は、本発明の第４の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図１２に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された４個の円柱状の誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄを備えている。各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄの共振周波数は、円柱形状の高さ及び直径により決定される。この例では、４個の誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄが４段の帯域通過フィルタとして動作する。強誘電体フィルタの筐体１２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体１２１と、筐体蓋１２２と、筐体本体１２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁１２３ａ〜１２３ｄとによって構成されている。そして、各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄは、筐体１２０の隔壁１２３ａ〜１２３ｄによって仕切られた各小部屋に１つづつ配設されている。また、筐体本体１２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入力端子１４１及び出力端子１４２が配設されており、入力端子１４１及び出力端子１４２の中心導体には、それぞれ入力結合プローブ１５１及び出力結合プローブ１５２が接続されている。
【００７０】
さらに、筐体蓋１２２には、各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄの共振周波数を調整するための，円形の導体板及びこれに連結されたボルトが一体となった共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄが取り付けられている。この共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄは、それぞれその中心軸が誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されている。つまり、筐体蓋１２２は、円柱状の誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄとほぼ同心位置にネジ穴が設けられていて、各共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄのボルトが筐体蓋１２２のネジ穴に係合している。そして、共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄを軸回りに回転させることにより、その導体板と誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄとの間隙を変化させて、共振周波数を調整することが可能に構成されている。
【００７１】
一般に、誘電体共振器フィルタでは、通過帯域幅、減衰特性などの周波数特性は各共振器の共振周波数，Ｑ値，各誘電体共振器間の結合量等により決まるため、設計の際には、フィルタの周波数特性の仕様から各誘電体共振器の形状等が算出される。しかし、現実には、誘電体共振器や筐体の形状誤差や取り付け誤差のために設計通りのフィルタ特性が得られない。そこで、上記従来の誘電体共振器フィルタには、共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄが設けられて、各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄの共振周波数を可変にすることにより、所望のフィルタ特性の実現が図られている。
【００７２】
ここで、本参考形態の特徴は、４つの隔壁１２３ａ〜１２３ｄのうち３つの隔壁１２３ａ〜１２３ｃに、それぞれ各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄ問の電磁界結合をとるための段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃが設けられている点である。段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃは、隔壁１２３ａ〜１２３ｃが筐体本体１２１の内側面に接する部分（つまり外側面）において、それぞれ隔壁１２３ａ〜１２３ｃの外側面から横方向に切り込みを設けることにより形成されている。言い換えると、４つの隔壁１２３ａ〜１２３ｄのうち３つの隔壁１２３ａ〜１２３ｃは、段間結合調整板として機能することになる。
【００７３】
そして、隔壁１２３ａ〜１２３ｃの切り込み部によって構成される段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃには、それぞれ共振器間の電磁界結合の結合の強さを微調整するための段間結合調整ボルト１３１ａ〜１３１ｃが配設されている。この段間結合調整ボルト１３１ａ〜１３１ｃは、それぞれ隔壁１２３ａ〜１２３ｃの切り込み部の内側へと突き出すように配設されている。
【００７４】
次に、構成の誘電体共振器フィルタの動作について説明する。例えば信号源やアンテナ（図１２には図示せず）から伝送されてきた高周波信号は、入力端子１４１から筐体１２０内に入力されるが、高周波信号がフィルタの通過帯域内の周波数の信号の場合、入力結合プローブ１５１の作用により、高周波信号が入力段の誘電体共振器１１１ａの電磁界モードと結合して、基本共振モードであるTE01δが励起される。この共振モードは、段間結合調整窓１２４ａ，１２４ｂ，…を通じて次段の誘電体共振器１１１ｂ，１１１ｃ，…へと次々と結合してゆき、誘電体共振器１１１ｆに励起された電磁界モードは出力側の出力結合プローブ１５２と結合し、高周波信号が出力端子１４２から出力される。一方、フィルタの通過帯域外の高周波信号は誘電体共振器の共振モードと結合することはできずに反射され、入力端子１４１から送り返される。
【００７５】
上述のようなフィルタとしての正確な動作を実現するためには、各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄの共振周波数や、段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃによる段間結合の強さが正確に実現されなければならない。しかし、誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄや筐体１２０の形状誤差や取り付け誤差のために設計通りのフィルタ特性が得られない。そこで、共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄが設けられており、この共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄのボルトを回転させることで、導体板が上下する。その結果、共振周波数調整部材１６１ａ〜１６１ｄの導体板と下方の誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄとの距離が変化するので、各誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄの共振周波数が変化する。
【００７６】
また、段間結合調整板として機能する隔壁１２３ａ〜１２３ｃに設けられた段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃと段間結合調整ボルト１３１ａ〜１３１ｃが、誘電体共振器１１１ａ〜１１１ｄ間の電磁界結合の強さを調整するのに使用される。まず、隔壁１２３ａ〜１２３ｃの切り込み部により形成される段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの面積によって大まかな段間結合強度が決まり、段間結合調整ボルト１３１ａ〜１３１ｃの挿入量により段間結合強度の微調整が可能である。これらの調整機構を調整することにより、誘電体共振器フィルタの通過帯域の周波数、帯域幅などが決定される。
【００７７】
図１３は、本参考形態の誘電体共振器フィルタの周波数特性を示す図である。誘電体共振器フィルタの通過帯域外の高周波信号の場合、基本的には誘電体共振器の基本共振モードを励起することはできず反射し、入力端子１４１から送り返される。したがって、誘電体共振器フィルタの周波数特性は、基本的には図１３に示すように帯域通過特性となる。しかし、誘電体共振器には基本共振モードであるTE01δモード以外にも高次モードであるHE11δモードやEH11δモードが存在し、これらの共振モードによる結合でも高周波信号がフィルタを通過するため通過帯域の高域側に不要な高調波のピークが現れる可能性がある。
【００７８】
図２６は、図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタの２．１４ＧＨｚ（通過帯域）における電界分布のＦＤＴＤ法による解析結果を示す図であり、筐体の底面に平行で、かつ、共振器の高さ方向の中央部を通る断面内（以後の解析結果の表示もすべて同様の断面内）での電界分布を示している。図中の矢印はその位置での電界ベクトルを示している。図２６のデータを得るために用いた誘電体共振器フィルタは、図２４に示す構造において、比誘電率４１の誘電体材料によって構成された，直径２５ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱形状の強誘電体共振器と、内寸が１辺４０ｍｍの立方体形状の４つの小部屋を有する筐体とを有する共振周波数調整部材とを備えている。そして、筐体本体の底面から１４．５ｍｍの位置に誘電体共振器の下面が位置するように配置されている。
【００７９】
図２６に示す電界分布の誘電体共振器中の電界パターンから明確なように、従来の誘電体共振器フィルタにおいては、通過帯域の周波数帯では基本モードであるTE01δモードが励振される。
【００８０】
図２７は、図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタの２．８２ＧＨｚ（高調波）における電界分布のＦＤＴＤ法による解析結果を示す図である。図２７に示す電界パターンでは、HE11δモードやEH11δモードなどの誘電体共振器の高次モードが見られ、誘電体共振器フィルタの高調波が誘電体共振器の高次モードにより発生していることが分かる。
【００８１】
図２８は、図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタの２．８２ＧＨｚ（高調波）においてHE11δモードにより隔壁（段間結合調整板）６２３ｂの誘電体共振器６１１ｃ側の表面を流れる電流のＦＤＴＤ法による解析結果を示す図であり、図２４に示す矢印Ｘの方向から見た図である。図２８から分かるように、誘電体共振器に近接する隔壁（段間結合調整板）６２３ｃの高さ方向の中央部付近の電流が比較的大きくなっている。
【００８２】
それに対し、本参考形態の隔壁（段間結合調整板）１２３ａ〜１２３ｃの場合、図２８において比較的大きな電流が流れる領域に段間結合調整用窓１２４ａ〜１２４ｃが設けられていて、この領域には導体が存在しないため、HE11δモードの発生が抑制されフィルタの高調波も抑制されるのではないかと推測される。
【００８３】
図１６は、図１２に示す本参考形態の誘電体共振器フィルタの２．１４ＧＨｚ（通過帯域）における電界分布の解析結果を示す図である。図１６のデータが得られた誘電体共振器フィルタは、段間結合調整窓の形状を横２５ｍｍ×縦１６ｍｍの長方形とし、段間結合調整窓の下辺が筐体本体の底面から１２ｍｍに位置するとして計算を行なっている。他のファクタは上記従来例の解析モデルと同様にしている。
【００８４】
図１６に示されるように、本参考形態においても、図２６と同様に基本モードのTE01δモードが励振されており、本参考形態にかかる誘電体共振器フィルタの通過帯域の特性は、従来例と同等のものであると推測される。
【００８５】
図１７は、図１２に示す本参考形態の誘電体共振器フィルタの２．８２ＧＨｚ（高調波）における電界分布の解析結果を示す図である。図１７のデータが得られた誘電体共振器フィルタは、図１６のデータが得られたものと同じである。同図に示す誘電体共振器１１１ａの電界パターンを見れば分かるように、HE11δモードは不明確になっており、抑制されると推測される。
【００８６】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１２に示す誘電体共振器フィルタの段間結合調整窓の形状を種々変えたときの周波数特性を窓形状と共に示す図である。同図に示すデータを得るために用いた誘電体共振器フィルタは、比誘電率４１の誘電体材料によって構成された，直径２５ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱形状の強誘電体共振器と、内寸が１辺４０ｍｍの立方体形状の４つの小部屋を有し，表面が銀メッキされたアルミニウム製の筐体と、直径２５ｍｍの導体板と規格Ｍ６のボルトとを有する表面が銀メッキされた銅製の共振周波数調整部材と、市販のＳＭＡコネクターからなる入出力端子と、表面が銀メッキ処理された直径１ｍｍの銅線からなる入出力結合プローブとを備えている。このとき、隔壁１２３ａ〜１２３ｃの切り込み部である段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの横方向の中心軸を筐体本体の底面から２０ｍｍの高さに固定して、段間結合強度が同程度となる段間結合調整窓１２３ａ〜１２３ｃの四角形状を、横１５ｍｍ×縦２７ｍｍ，横２０ｍｍ×縦２０ｍおよび横２５ｍｍ×縦１６ｍｍの３通りとした。
【００８７】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示す特性のいずれにおいても、２．７ＧＨｚ〜３ＧＨｚの高調波帯域における高調波のレベルは、従来構造の高調波のレベル（図２５参照）にくらべて抑制されている。
【００８８】
また、図１４（ａ）〜（ｃ）を比較すると、切り込み部の四角形状の縦横の辺長さの比率に関しては、図１４（ｃ）に示す構造が、最も高調波のレベルが低く、段間結合調整窓における筐体の底面に平行な辺を長くする方がより高調波抑制効果が高いことが確認できた。
【００８９】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、図１２に示す誘電体共振器フィルタの段間結合調整窓の隔壁１２３ａ〜１２３ｃにおける上下方向の位置を種々変えたときの周波数特性を窓位置と共に示す図である。段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの形状を横２０ｍｍ×縦２０ｍｍに固定し、窓の下辺が筐体本体の底面から０ｍｍ，１０ｍｍ及び２０ｍｍに位置する３通りの場合について示している。図１５（ａ）〜（ｃ）を比較すると、段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの上下方向位置に関しては、図１５（ｂ）に示す位置に段間結合調整窓を設けることにより、最も低い高調波レベルが得られる。つまり、段間結合調整窓と誘電体共振器とがより近接するように、段間結合調整窓を中央部に位置することにより、より高い高調波抑制効果が得られることがわかる。
【００９０】
以上のように、本参考形態の誘電体共振器フィルタによれば、段間結合調整板として機能する隔壁１２３ａ〜１２３ｃに切り込み部を設けて段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃを形成することにより、通過帯域の特性に影響を与えることなく、高調波のレベルを抑制することができる。
【００９１】
特に、段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの形状は、横方向の辺を縦方向の辺よりも長くする方が高調波レベルの抑制効果が高いこともわかった。さらに、段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの横方向の辺が長いことにより、従来の誘電体共振器フィルタに比べて段間結合調整ボルト１３１ａ〜１３１ｃの可動範囲を大きくすることができ、段間結合の調整範囲をより大きく確保することができる。その場合、段間結合調整ボルト１３１ａ〜１３１ｃの先端と段間結合調整窓１２４ａ〜１２４ｃの縦方向の辺との間隙も広くとることができるので、大電力に対する耐電力性も向上できる。
【００９２】
つまり、図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタにおいては、段間結合調整ボルト６３１ａ〜６３１ｃの可動量が小さく、段間結合調整ボルト６３１ａ〜６３１ｃによる段間結合の調整幅が狭い。さらに、誘電体共振器フィルタの調整状態によっては、段間結合調整ボルト６３１ａの先端と隔壁６２３ａ〜６２３ｃとの間隙が狭いので、誘電体共振器フィルタに高電力信号が投入されると、放電が発生し、誘電体共振器フィルタが破損するおそれもある。それに対し、本参考形態の誘電体共振器フィルタにより、これらの不具合の発生を有効に抑制することができる。
【００９３】
（第５の参考形態）
図１８は、第５の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図１８に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された４個の円柱状の誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄを備えている。各誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄの共振周波数は、円柱形状の高さ及び直径により決定される。この例では、４個の誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄが４段の帯域通過フィルタとして動作する。強誘電体フィルタの筐体２２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体２２１と、筐体蓋２２２と、筐体本体２２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁２２３ａ〜２２３ｃとによって構成されている。
【００９４】
本参考形態においては、筐体本体２２１は、平面形状が長方形であり、誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄは直線状に配設されている。また、隔壁（段間結合調整板）２２３ａ〜２２３ｃの切り込み部である段間結合調整窓２２４ａ〜２２４ｃは、相隣り合う隔壁の間で互い違いになるように形成されている。そして、各誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄは、筐体２２０の隔壁２２３ａ〜２２３ｃによって仕切られた４つの小部屋に１つづつ配設されている。また、筐体本体２２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入力端子２４１及び出力端子２４２が配設されており、入力端子２４１及び出力端子２４２の中心導体には、それぞれ入力結合プローブ２５１及び出力結合プローブ２５２が接続されている。
【００９５】
さらに、筐体蓋２２２には、各誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄの共振周波数を調整するための，円形の導体板及びこれに連結されたボルトが一体となった共振周波数調整部材２６１ａ〜２６１ｄが取り付けられている。この共振周波数調整部材２６１ａ〜２６１ｄは、それぞれその中心軸が誘電体共振器２１１ａ〜２１１ｄの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されており、共振周波数調整部材２６１ａ〜２６１ｄの構造や機能は、上記第４の参考形態と同様である。
【００９６】
本参考形態の誘電体共振器フィルタによっても、第４の参考形態と同様に、通過帯域の高域側に現れる不要な高調波のレベルが低く、段間結合の調整範囲が大きく、しかも、耐電力性の高い帯域通過フィルタとして動作する誘電体共振器フィルタを実現することが可能である。
【００９７】
（第６の参考形態）
図１９は、第６の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図１９に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された４個の円柱状の誘電体共振器３１１ａ〜３１１ｄを備えている。各誘電体共振器３１１ａ〜３１１ｄの共振周波数は、円柱形状の高さ及び直径により決定される。この例では、４個の誘電体共振器３１１ａ〜３１１ｄが４段の帯域通過フィルタとして動作する。強誘電体フィルタの筐体３２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体３２１と、筐体蓋３２２と、筐体本体３２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁３２３ａ〜３２３ｄとによって構成されている。
【００９８】
本参考形態においては、段間結合調整窓３２４ａ〜３２４ｃは、隔壁３２３ａ〜３２３ｃが直接切り込まれて形成されたものではなく、隔壁３２３ａ〜３２３ｃによって支持される上下２つの梁によって形成されている。しかし、上下２つの梁も隔壁（段間結合調整板）の一部として機能するので、本参考形態の段間結合調整窓３２４ａ〜３２４ｃも、上記第４，第５の参考形態と同様に、隔壁に形成された切り込み部と捉えることができる。
【００９９】
そして、各誘電体共振器３１１ａ〜３１１ｄは、筐体３２０の隔壁３２３ａ〜３２３ｄによって仕切られた４つの小部屋に１つづつ配設されている。また、筐体本体３２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入力端子３４１及び出力端子３４２が配設されており、入力端子３４１及び出力端子３４２の中心導体には、それぞれ入力結合プローブ３５１及び出力結合プローブ３５２が接続されている。
【０１００】
さらに、筐体蓋３２２には、各誘電体共振器３１１ａ〜３１１ｄの共振周波数を調整するための，円形の導体板及びこれに連結されたボルトが一体となった共振周波数調整部材３６１ａ〜３６１ｄが取り付けられている。この共振周波数調整部材３６１ａ〜３６１ｄは、それぞれその中心軸が誘電体共振器３１１ａ〜３１１ｄの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されており、共振周波数調整部材３６１ａ〜３６１ｄの構造や機能は、上記第４の参考形態と同様である。
【０１０１】
本参考形態の誘電体共振器フィルタは、例えば、筐体本体３２１の隔壁３２３ａ〜３２３ｄを筐体本体全体と一体的に切削加工により形成し、上側梁および下側梁を導体板により形成し隔壁３２３ａ〜３２３ｃに接合することで実現される。例えば上側梁および下側梁を銅薄板により形成し、各梁を例えば鉛はんだにより、隔壁（段間結合調整板）に電気的に接合する形成方法を採れば、上側梁および下側梁を異なる寸法のものに容易に交換可能となり、また、例えばリュータ等の切削工具で容易に形状変更が可能となる。したがって、図１２に示す構成においては、段間結合調整ボルト１５１ａ〜１５１ｃによる段間結合の調整範囲を越えるような場合でも、本参考形態により、段間結合調整窓３２４ａ〜３２４ｃの面積を容易に変更することができる。
【０１０２】
すなわち、本参考形態の誘電体共振器フィルタによれば、第４の参考形態の効果に加えて、段間結合調整ボルト３３１ａ〜３３１ｃによる段間結合の調整範囲の拡大を図ることができる。
【０１０３】
（第７の参考形態）
図２０は、第７の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。図２０に示すように、本参考形態の誘電体共振器フィルタは、誘電体粉末を焼結することにより成形された４個の円柱状の誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄを備えている。各誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄの共振周波数は、円柱形状の高さ及び直径により決定される。この例では、４個の誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄが４段の帯域通過フィルタとして動作する。強誘電体フィルタの筐体４２０は、底壁と側壁とによって構成される筐体本体４２１と、筐体蓋４２２と、筐体本体４２１によって囲まれる空間を小部屋に仕切る互いに連結された隔壁４２３ａ〜４２３ｄとによって構成されている。
【０１０４】
本参考形態においては、隔壁４２３ａ〜４２３ｄのうち段間結合調整板として機能する３つの隔壁４２３ａ〜４２３ｃは、筐体本体４２１の内側面には接触しておらず、両者間には間隙が設けられている。そして、誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄ間の電磁界結合は主にこの間隙を通じて行われる。また、隔壁４２３ａ〜４２３ｃには、段間結合調整ボルト４３１ａ〜４３１ｃの可動範囲を拡大するための切り込み部が設けられている。隔壁４２３ａ〜４２３ｃと筐体本体４２１の内側面との間隙及び切り込み部により、段間結合調整窓４２４ａ〜４２４ｃが構成されている。ただし、本参考形態においても、隔壁４２３ａ〜４２３ｃの切り込み部の両側が削除されただけで、実質的には切り込み部によって段間結合の調整機能が高められている。
【０１０５】
そして、各誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄは、筐体４２０の隔壁４２３ａ〜４２３ｃによって仕切られた４つの小部屋に１つづつ配設されている。また、筐体本体４２１には、外部からの高周波信号を入出力するための同軸コネクターによる入力端子４４１及び出力端子４４２が配設されており、入力端子４４１及び出力端子４４２の中心導体には、それぞれ入力結合プローブ４５１及び出力結合プローブ４５２が接続されている。
【０１０６】
さらに、筐体蓋４２２には、各誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄの共振周波数を調整するための，円形の導体板及びこれに連結されたボルトが一体となった共振周波数調整部材４６１ａ〜４６１ｄが取り付けられている。この共振周波数調整部材４６１ａ〜４６１ｄは、それぞれその中心軸が誘電体共振器４１１ａ〜４１１ｄの中心軸と同じ平面位置にあるように（つまり同心位置に）配設されており、共振周波数調整部材４６１ａ〜４６１ｄの構造や機能は、上記第４の参考形態と同様である。
【０１０７】
本参考形態の誘電体共振器フィルタによれば、段間結合調整ボルト４３１ａ〜４３１ｃの可動範囲が大きくなるため、第４の参考形態と同じ効果に加えて、段間結合の調整範囲が大きくできるという効果が得られる。
【０１０８】
第４〜第７の参考形態においては、本発明が適用される誘電体共振器フィルタとして、４段の誘電体共振器を用いた多段フィルタを例に採っているが、本発明の誘電体共振器フィルタの構造は上記第４〜第７の参考形態に限られるわけではなく、６段，８段など４段以外の段数を有する誘電体共振器フィルタについても本発明の効果を発揮することができる。
【０１０９】
また、第４〜第７の参考形態においては、本発明が適用される誘電体共振器フィルタとして、帯域通過フィルタを例に採っているが、本発明の誘電体共振器フィルタの構造は上記参考形態に限られるわけではなく、他の例えば帯域阻止フィルタについても本発明の効果を発揮することができる。その場合、本発明における通過帯域を阻止帯域に置き換えると、本発明の効果を発揮することは容易に理解することができる。
【０１１０】
また、第４〜第７の参考形態においては、段間結合調整板として機能する隔壁の切り込み部である段間結合調整窓の形状を、各隔壁についてすべて同じ大きさとしたが、本発明の段間結合調整窓の形状は、これらの参考形態に限られるわけではなく、各隔壁ごとに異なる形状を有している構成を採ることも可能である。
【０１１１】
さらに、第４〜第５の参考形態においては、段間結合調整板として機能する隔壁の切り込み部を隔壁の外側面に設けたが、本発明の段間結合調整窓の形状はかかる参考形態に限定されるものではなく、図１２の破線に示すように、隔壁の内側面に切り込み部を形成し、これを段間結合調整窓としてもよい。
【０１１２】
また、各参考形態における切り込み部（段間結合調整窓）の大きさや位置は、各参考形態で例示した寸法や位置に限定されるものではなく、必要とされる段間結合強度により決定され、必要とされる段間結合強度は誘電体共振器フィルタの仕様、誘電体共振器の設計、段間結合調整ボルトの可動範囲の設定などに応じて、適宜選択することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の誘電体共振器フィルタによれば、誘電体共振器に付設される共振周波数調整手段の導体板と筐体との間の空間に不要モード抑制手段を配置し、あるいは、各誘電体共振器同士の段間結合調整板に切り込み部を設けることにより、通過帯域における特性の乱れを抑制することができ、低損失で急峻な通過帯域を有する，特性の優れた誘電体共振器フィルタの提供を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】 １段フィルタの共振周波数調整部材の位置と基本モード及び不要モードの周波数との関係を示す特性図である。
【図３】 不要モード抑制用リングを備えた誘電体共振器フィルタの周波数特性を示す図である。
【図４】 第１の参考形態における第１の変形例に係る共振周波数調整部材及び不要モード抑制用リングの構造を示す斜視図である。
【図５】 第１の参考形態における第２の変形例に係る共振周波数調整部材及び不要モード抑制用リングの構造を示す斜視図である。
【図６】 第１の参考形態における第３の変形例に係る共振周波数調整部材及び不要モード抑制用リングの構造を示す斜視図である。
【図７】 本発明の第２の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図８】 １段フィルタの不要モード励起空間への不要モード抑制用ボルトの挿入量と基本モード及び不要モードの周波数との関係を示す特性図である。
【図９】 本発明の第１の実施形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１０】 不要モード抑制機能付き共振周波数調整部材の効果をみるために測定した，共振周波数調整部材の位置と基本モード及び不要モードの周波数との関係を示す特性図である。
【図１１】 本発明の第３の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１２】 本発明の第４の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１３】 本発明の第４の参考形態の誘電体共振器フィルタの周波数特性を示す図である。
【図１４】 （ａ）〜（ｃ）は、図１２に示す誘電体共振器フィルタの段間結合調整窓の形状を変えたときの周波数特性を窓形状と共に示す図である。
【図１５】 （ａ）〜（ｃ）は、図１２に示す誘電体共振器フィルタの段間結合調整窓の隔壁における上下方向の位置を種々変えたときの周波数特性を窓位置と共に示す図である。
【図１６】 図１２に示す第４の参考形態の誘電体共振器フィルタの２．１４ＧＨｚ（通過帯域）における電界分布の解析結果を示す図である。
【図１７】 図１２に示す第４の参考形態の誘電体共振器フィルタの２．８２ＧＨｚ（高調波）における電界分布の解析結果を示す図である。
【図１８】 本発明の第５の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１９】 本発明の第６の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図２０】 本発明の第７の参考形態における誘電体共振器フィルタの構造を概略的に示す斜視図である。
【図２１】 従来の６段式誘電体共振器フィルタの例を概略的に示す斜視図である。
【図２２】 図２１に示す誘電体共振器フィルタの共振周波数調整部材の導体板付近の電磁界モードを示す図である。
【図２３】 図２１に示す誘電体共振器フィルタの周波数特性の例を示す図である。
【図２４】 従来の４段式の誘電体共振器フィルタの例を概略的に示す斜視図である。
【図２５】 従来の４段式の誘電体共振器フィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図２６】 図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタの２．１４ＧＨｚ（通過帯域）における電界分布のＦＤＴＤ法による解析結果を示す図である。
【図２７】 図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタの２．８２ＧＨｚ（高調波）における電界分布のＦＤＴＤ法による解析結果を示す図である。
【図２８】 図２４に示す従来の誘電体共振器フィルタの２．８２ＧＨｚにおいてHE11δモードにより段間結合調整板の誘電体共振器側の表面を流れる電流のＦＤＴＤ法による解析結果を示す図である。
【符号の説明】
１１ 誘電体共振器
２０ 筐体
２１ 筐体本体
２２ 筐体蓋
２３ 隔壁（段間結合調整部材）
２４ 段間結合調整窓
３１ 段間結合調整ボルト
４１ 入力端子
４２ 出力端子
５１ 入力結合プローブ
６１ 共振周波数調整部材
７１，７２ 不要モード抑制用リング

Claims (1)

1. 複数の誘電体共振器と、
   上記複数の誘電体共振器の周囲を覆い、電磁界シールドとして機能する筐体と、
   上記複数の誘電体共振器の各誘電体共振器ごとに設けられ、上記筐体に囲まれる空間内に配置されて上記誘電体共振器の１つの面に対向する第１面と上記筐体の内表面に対向する第２面とを有する導体板を含み、かつ、上記導体板と上記誘電体共振器との距離を変化させることが可能に構成された複数の共振周波数調整手段とを備え、
   上記共振周波数調整手段の導体板は、円板形状であり、
   上記複数の共振周波数調整手段の各導体板のうち少なくとも１つの導体板の径が他の共振周波数調整手段の導体板の径とは異なっていることを特徴とする誘電体共振器フィルタ。

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