JP4111347B2 - 誘電体装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体共振器、これより構成される誘電体フィルタまたはデュプレクサ等の誘電体装置に関する。

誘電体装置は、準マイクロ波帯、マイクロ波帯、ミリ波帯またはサブミリ波帯等の高周波領域において用いられる。より具体的な適用例としては、衛星通信機器、移動体通信機器、無線通信機器、高周波通信機器またはこれらの通信機器のための基地局等を挙げることができる。この種の誘電体装置では、小型化が要求されている。

特許文献１に開示された誘電体装置では、共振部は、誘電体基体に設けられた第１、第２の孔から構成される。第１の孔は、誘電体基体の一面に開口し、上記一面からその対向する外面の方向に向かう。第２の孔は、一端が上記一面と対向していない外面に開口する。第２の孔の他端には、第１の孔がＴ字状に交差する。

このようなＴ字型孔構造の場合、λ／２またはλ／４に対応する物理的な長さは、第１の孔の長さと、第２の孔の長さとの和になる。従って、孔を直線状に設ける場合と異なり、第１の孔又は第２の孔の何れか一方を短くし、その分を、他の孔の長さによって補い、所定の物理的長さを確保できる。このため、誘電体基体の長さを短縮し、小型化を達成することができる。
特許第３３２９４５０号公報

Ｔ字型孔構造によれば、誘電体基体の長さが短縮され、小型化が達成されるが、更に小型化を図りたい。更なる小型化のためには、Ｔ字型孔構造に、共振周波数を下げる構造を追加したい。但し、共振周波数を下げる構造を追加することで、製造の容易性を損なうことがあってはならない。

本発明の課題は、製造の容易性を確保しながら共振周波数を下げることにより、小型化を図り得る誘電体装置を提供することである。

＜第１の態様＞
上述した課題を解決するため、本発明に係る誘電体装置は、誘電体基体と、少なくとも一つの共振部と、端子とを含む。

前記誘電体基体は、一定方向に相対する第１、第２の面と、前記一定方向に垂直な方向に相対する第３、第４の面を有する形状であり、少なくとも前記第２〜第４の面に外導体膜を備える。

前記共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含む。前記第１の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記第１の面に開口し、前記第１の面から前記第２の面の方向に向かい、内部に第１の内導体を備える。

前記第２の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記第３の面に開口し、前記第３の面から前記第４の面の方向に向かい、他端が前記第１の孔に連なり、内部に第２の内導体を備えており、前記第２の内導体は、一端が前記第３の面において前記外導体膜に連なり、他端が前記誘電体基体の内部で前記第１の内導体に連なる。

前記第１の孔は、他端部が、前記第２の孔との連接部から前記第２の面の方向に突出する。前記端子は、前記第２の面においてギャップにより前記外導体膜から隔てて備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第１の孔の前記他端部に備えられた前記第１の内導体と向かい合う。

前記第１の孔は、前記第３の面から前記第４の面に向かう方向でみて前記第２の孔との連接部に相対する位置に、凹部を有しており、前記凹部に備えられた前記第１の内導体が、前記誘電体基体を介して、前記第４の面に備えられた前記外導体膜と向かい合う。

上述した本発明に係る誘電体装置において、誘電体基体は、一定方向に相対する第１、第２の面と、その一定方向に垂直な方向に相対する第３、第４の面を有する。共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含み、第１の孔は、一端が第１の面に開口し、第１の面から第２の面の方向に向かう。第２の孔は、一端が第３の面に開口し、第３の面から第４の面の方向に向かい、他端が第１の孔に連なる。従って、第２の孔の開口端とは反対側の他端に、第１の孔を交差させた孔構造となり、孔を直線状に設ける場合と異なって、第１の孔又は第２の孔の何れか一方を短くし、その分を、他の孔の長さによって補い、所定の物理的長さを確保できる。このため、誘電体基体の長さを短縮し、小型化を達成することができる。

更に、本発明の特徴的構成として、第１の孔は、誘電体基体の第３の面から第４の面に向かう方向でみて第２の孔との連接部に相対する位置に、凹部を有している。更に、凹部に備えられた第１の内導体が、誘電体基体を介して、第４の面に備えられた外導体膜と向かい合うから、凹部に備えられた第１の内導体と、第４の面に備えられた外導体膜との間には静電容量が発生する。従って、本発明に係る誘電体装置は、このような凹部を持たない誘電体装置との対比において、誘電体基体の寸法を同じとしたまま、より低い共振周波数に合わせ込むことができる。換言すれば、所望の共振周波数を得るにあたり、誘電体基体の小型化が達成されることになる。

しかも、上記凹部は、誘電体基体の第３の面から第４の面に向かう方向でみて第２の孔との連接部に相対する位置に在るから、その形成にあたっては、凹部と第２の孔とを同時に形成する孔型を採用することができる。例えば、誘電体基体の外形を形成するための外枠、第１の孔を形成するための第１の孔型、及び、第２の孔と凹部とを形成するための第２の孔型だけで、かかる構造の誘電体基体を製造することができる。従って、製造の容易性を確保することができる。

凹部は、第２の孔の内径と同じ内径を有していてもよく、または、第２の孔の内径よりも小さい内径を有していてもよい。何れの場合でも、凹部と第２の孔とを同時に形成する孔型を採用することができ、製造の容易性を確保することができる。

本発明に係る装置は、共振器、発振器、誘電体フィルタまたはDuplexer（デュプレクサ、アンテナ共用器とも称される）を広くカバーする装置として用いることができる。この内、共振器として用いる場合は、一つの共振部で済むことがある。誘電体フィルタまたはデュプレクサに用いる場合は、共振部は複数である。具体的な実施形態を挙げて説明すると、次の通りである。

一つの実施形態では、第１の内導体は、一端が第１の面においてギャップにより外導体膜から隔てられる。かかる構造によれば、共振部は、λ／４共振器として動作することになる。

もう一つの実施形態では、第１の内導体は、一端が第１の面において外導体膜に連なる。かかる構造によれば、共振部は、λ／２共振器として動作することになる。

更にもう一つの実施形態では、共振部は複数であり、共振部のそれぞれは、誘電体基体を介して、互いに電気的に結合されている。かかる構造によれば、誘電体フィルタまたはデュプレクサとして用いることができる。

好ましくは、共振部の少なくとも一つについて、第２の孔は、大径部と、小径部とを含んでおり、大径部は、一端が第３の面に開口し、小径部は、一端が大径部の他端に連なり、他端が第１の孔に連なる。かかる構造の場合、小径部によって、第１、第２の孔の連接部で優れた誘電体成形性を確保しながら、大径部によって、隣り合う共振部間の段間容量結合を増大させ、誘電体フィルタまたはデュプレクサの広帯域化を図ることができる。

誘電体フィルタとして用いる場合は、第１の端子と、第２の端子とが備えられ、これらは、入出力端子として用いられる。第１の端子は、共振部の一方に備えられた第１の孔と、誘電体基体を介して対向する位置に設けることができる。第２の端子は、もう一つの共振部に備えられた第１の孔と、誘電体基体を介して対向する位置に設けられる。これらの第１及び第２の端子の何れも、外導体膜から絶縁される。

デュプレクサに用いる場合は、少なくとも３つの共振部、及び、第１乃至第３の端子が備えられる。第１乃至第３の端子は、異なる共振部のそれぞれに付設され、アンテナ接続端子、受信側端子、及び、送信側端子として用いられる。

＜第２の態様＞
本発明に係る誘電体装置は、誘電体基体と、少なくとも一つの共振部とを含む。

前記誘電体基体は、一定方向に相対する第１、第２の面と、前記一定方向に垂直な方向に相対する第３、第４の面を有する形状であり、少なくとも前記第２〜第４の面に外導体膜を備える。

前記共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含む。前記第１の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記第１の面に開口し、前記第１の面から前記第２の面の方向に向かい、内部に第１の内導体を備え、前記第１の内導体は、一端が前記第１の面においてギャップにより前記外導体膜から隔てられる。

前記第２の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記第３の面に開口し、前記第３の面から前記第４の面の方向に向かい、他端が前記第１の孔に連なり、内部に第２の内導体を備えており、前記第２の内導体は、一端が前記第３の面において前記外導体膜に連なり、他端が前記誘電体基体の内部で前記第１の内導体に連なる。

前記第１の孔は、他端部が、前記第２の孔との連接部から前記第２の面の方向に突出する。更に、前記第１の孔は、前記第３の面から前記第４の面に向かう方向でみて前記第２の孔との連接部に相対する位置に、凹部を有しており、前記凹部に備えられた前記第１の内導体が、前記誘電体基体を介して、前記第４の面に備えられた前記外導体膜と向かい合う。

第２の態様に係る誘電体装置によっても、上述した第１の態様に係る誘電体装置と同様な作用及び効果が得られる。

以上述べたように、本発明によれば、製造の容易性を確保しながら共振周波数を下げることにより、小型化を図り得る誘電体装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明を行う。各実施形態は、第１、第２の態様の両者を含み得るものとする。

図１は本発明に係る誘電体共振器の一実施形態を示す斜視図、図２は図１に示した誘電体共振器を背面側から見た斜視図、図３は図１の３−３線に沿った断面図、図４は図３の４−４線に沿った断面図である。図示された誘電体共振器は、誘電体基体１と、１つの共振部Ｑ１とを含んでいる。

誘電体基体１は、長さ方向Ｘ、幅方向Ｙ及び厚さ方向Ｚで定義される形状であり、具体的には、厚さ方向Ｚに相対する第１、第２の面２１、２２、長さ方向Ｘに相対する第３、第４の面２３、２４、及び、幅方向Ｙに相対する第５、第６の面２５、２６を有する略六面体形状であり、周知の誘電体セラミックスを用いて構成される。誘電体基体１は、第１の面２１を除いて、第２〜第６の面２２〜２６の大部分が外導体膜３によって覆われている。外導体膜３は、一般に、銅または銀等を主成分とし、焼き付け、メッキ等の手段によって形成される。

共振部Ｑ１は、第１の孔４１と、第２の孔５１とを含む。第１の孔４１は、誘電体基体１に設けられ、一端が第１の面２１に開口し、第１の面２１からその対向面である第２の面２２の方向に向かう。

第１の孔４１は、内部に第１の内導体６１を備える。第１の内導体６１は、外導体膜３と同様の材料及び手段によって、電極膜として形成される。これとは異なって、第１の内導体６１は第１の孔４１の一部または全体を埋めるように充填されていてもよい。図示実施形態では、第１の内部導体６１は、第１の面２１において、ギャップｇ１１により、外導体膜３から隔てられているが、これと異なり、第１の内部導体６１は、第１の面２１において、外導体膜３に連なっていてもよい。

第２の孔５１も、誘電体基体１に設けられる。第２の孔５１は、一端が第３の面２３に開口し、第３の面２３からその対向面である第４の面２４の方向に向かう。第２の孔５１の他端は、誘電体基体１の内部で第１の孔４１に連なる。

第２の孔５１は、内部に第２の内導体８１を備える。第２の内導体８１は、第３の面２３に開口する一端が外導体膜３に連続し、他端が誘電体基体１の内部で第１の内導体６１に連続する。第２の内導体８１は、第１の内導体６１と同様の材料及び手段によって形成される。第２の内導体８１は、第２の孔５１の一部または全体を埋めるように、充填されていてもよい。

第２の孔５１は、内径Ｄ２の実質的な円形状である。第１の孔４１は、図１で見て、幅方向Ｙの内径Ｄ１１が、長さ方向Ｘの内径Ｄ１２よりも大きい略長方形状の孔形を有する。幅方向Ｙの内径Ｄ１１は第２の孔５１の内径Ｄ２よりも大きい。従って、第２の孔５１の他端は、第１の孔４１の横幅内で、第１の孔４１に連なることになる。第１の孔４１は、隅部が円弧状であることが好ましい。この図の場合、Ｄ１１＞Ｄ１２で示しているが、Ｄ１１＜Ｄ１２にすることも可能である。

更に、第２の孔５１が開口している第３の面２３と、第１の孔４１との距離ｄ０が、第２の孔５１に対向している第４の面２４と第１の孔４１との距離ｄ１よりも長い（図３参照）。即ち、ｄ０＞ｄ１である。

第１の孔４１の内面に備えられた第１の内導体６１と、第２の面２２、第４〜第６の面２４〜２６に設けられた外導体膜３との間には、厚みｄ１〜ｄ４の誘電体層７１〜７４が存在する（図３、図４参照）。

第１の孔４１は、他端部９３が、第２の孔５１との連接部９１から第２の面２２の方向に、距離Ｚ６だけ突出している（図３参照）。第１の孔４１の他端部９３も、幅方向Ｙの内径Ｄ１１及び長さ方向Ｘの内径Ｄ１２を有する略長方形状の孔形となっている（図３、図４参照）。

第２の面２２には、外導体膜３から絶縁ギャップｇ２１を隔てて、第１の端子１１が備えられている。第１の端子１１は、厚さｄ２の誘電体層７２を介して、第１の孔４１の他端部９３に備えられた第１の内導体６１と向かい合う。詳しくは、第１の端子１１は、誘電体層７２を介して、第１の内導体６１と静電容量Ｃ０６によって結合する。図示では、第１の端子１１は、第２の面２２内に形成されているが、これと異なり、第２の面２２及び第４の面２４に跨って形成されていてもよい。

更に、第１の孔４１は、凹部９５を有している（図３、図４参照）。凹部９５は、第２の孔５１が延びる方向、即ち、第３の面２３から第４の面２４に向かう方向でみて第２の孔５１との連接部９１に相対する位置に設けられる。凹部９５は、第４の面２４の方向に、深さＸ８だけ窪んだ形状である。第３の面２３から第４の面２４に向かう方向に垂直な平面でみると、凹部９５は、第２の孔５１が占める領域内に形成されている。凹部９５は、第２の孔５１と同じ孔形となっている。具体的には、凹部９５は、実質的な円形状となっており、その内径Ｄ８が、第２の孔５１の内径Ｄ２と同一の値に設定されている。

更に、凹部９５に備えられた第１の内導体６１が、厚さｄ８の誘電体層７１を介して、第４の面に備えられた外導体膜３と向かい合う。詳しくは、凹部９５に備えられた第１の内導体６１は、誘電体層７１を介して、外導体膜３と静電容量Ｃ０８によって結合する。

図３を参照して説明したように、共振部Ｑ１は、第１の孔４１と、第２の孔５１とを含み、第１の孔４１は、一端が第１の面２１に開口し、第１の面２１から第２の面２２の方向に向かう。第２の孔５１は、一端が第３の面２３に開口し、第３の面２３から第４の面２４の方向に向かい、他端が第１の孔４１に連なる。従って、第２の孔５１の開口端とは反対側の他端に、第１の孔４１を交差させた孔構造となり、孔を直線状に設ける場合と異なって、第１の孔４１又は第２の孔５１の何れか一方を短くし、その分を、他の孔の長さによって補い、所定の物理的長さを確保できる。このため、誘電体基体の長さを短縮し、小型化及び低背化を達成することができる。

更に、本発明の特徴的構成として、第１の孔４１は、第３の面２３から第４の面２４に向かう方向でみて第２の孔５１との連接部９１に相対する位置に、凹部９５を有している。更に、凹部９５に備えられた第１の内導体６１が、厚さｄ８の誘電体層７１を介して、第４の面２４に備えられた外導体膜３と向かい合うから、凹部９５に備えられた第１の内導体６１と、第４の面２４に備えられた外導体膜３との間には静電容量Ｃ０８が発生する。

従って、本発明に係る誘電体共振器は、このような凹部を持たない誘電体共振器との対比において、誘電体基体１の寸法を同じとしたまま、より低い共振周波数に合わせ込むことができる。換言すれば、所望の共振周波数を得るにあたり、誘電体基体１の小型化が達成されることになる。

しかも、凹部９５は、誘電体基体１の第３の面２３から第４の面２４に向かう方向でみて第２の孔５１との連接部９１に相対する位置に在るから、その形成にあたっては、凹部９５と第２の孔５１とを同時に形成する孔型を採用することができる。例えば、誘電体基体１の外形を形成するための外枠、第１の孔４１を形成するための第１の孔型、及び、第２の孔５１と凹部９５とを形成するための第２の孔型だけで、かかる構造の誘電体基体１を製造することができる。より具体的には、第１、第２の孔型を組み合わせた状態で誘電体基体１の成形を行い、その後、誘電体基体１から第１、第２の孔型を抜き出す。従って、製造の容易性を確保することができる。

次に、実験データを挙げて説明する。

図１〜図４に示した誘電体共振器において、誘電体基体１は、比誘電率εｒ＝３６．８の誘電体材料を用い、略直方体の形状とした。誘電体基体１の寸法は、第３の面２３で見た平面積が（３．３ｍｍ×１．６５ｍｍ）、長さＬ１は４．１５ｍｍとした。第２の孔５１の内径Ｄ２は０．５ｍｍとした。第１の孔４１の長さ方向Ｘの内径Ｄ１２は０．５ｍｍとし、第１の孔４１と第３の面２３との距離ｄ０は３．１５ｍｍとした。更に、第２の孔５１との連接部９１からの突出距離Ｚ６は０．５ｍｍとした。更に、凹部９５の内径Ｄ８は第２の孔５１の内径Ｄ２と同一の値、すなわち、０．５ｍｍとした。

上記構成において、凹部９５の深さＸ８を０ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍとしたサンプル１〜５を準備した。サンプル１において凹部の深さが０ｍｍとは、凹部を持たないことを意味する。

図５は、サンプル１〜５の周波数減衰特性を示すデータである。図において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとってあり、サンプル１〜５の特性を、それぞれ、曲線Ｕ１〜Ｕ５として示す。図５のデータから理解されるように、凹部を持つサンプル２〜５は、凹部を持たないサンプル１との対比において、誘電体基体の寸法を同じとしたまま、より低い共振周波数に合わせ込むことができる。例えば、サンプル１の共振周波数ｆ１は２，３１５ＭＨｚ、サンプル５の共振周波数ｆ５は１，９５２ＭＨｚであり、サンプル５は、サンプル１の共振周波数ｆ１よりも△ｆだけ低い共振周波数ｆ５にシフトされている。

また、図５のデータから理解されるように、凹部９５の深さＸ８を増大させるにつれて、より低い共振周波数を得ることができる。

図６は、本発明に係る誘電体共振器の別の実施形態を示す断面図である。図示において図１〜図４に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。

図１〜図４に示した実施形態との対比において、本実施形態では、凹部９５の内径Ｄ８が、第２の孔５１の内径Ｄ２よりも小さい構成となっているが、このような構成の場合でも、凹部と第２の孔とを同時に形成する孔型を採用することができ、製造の容易性を確保することができる。

図７は本発明に係る誘電体フィルタの一実施形態を示す斜視図、図８は図７に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図、図９は図７の９−９線に沿った断面図、図１０は図７の１０−１０線に沿った断面図である。図示において先の図面に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。

図示の誘電体フィルタは、誘電体基体１と、２つの共振部Ｑ１、Ｑ２とを含んでいる。共振部Ｑ１、Ｑ２のそれぞれは、誘電体基体１を共用して一体化されている。

共振部Ｑ１は、第１の孔４１と、第２の孔５１とを含む。共振部Ｑ２は、第１の孔４２と、第２の孔５２とを含む。共振部Ｑ１、Ｑ２の第１の孔４１、４２及び第２の孔５１、５２については、図１〜図６に図示され、かつ、説明された何れの構造も採用することができる。

例えば、共振部Ｑ１の第１の孔４１及び第２の孔５１について説明すると、第１の孔４１は、一端が第１の面２１に開口し、第１の面２１からその対向面である第２の面２２の方向に向かう。第１の孔４１は、内部に第１の内導体６１を備える。第１の内部導体６１は、第１の面２１において、ギャップｇ１１により、外導体膜３から隔てられる（図７、図９参照）。

第２の孔５１は、一端が第３の面２３に開口し、第３の面２３からその対向面である第４の面２４の方向に向かう。第２の孔５１の他端は、誘電体基体１の内部で第１の孔４１に連なる。第２の孔５１は、内部に第２の内導体８１を備える。第２の内導体８１は、第３の面２３に開口する一端が外導体膜３に連続し、他端が誘電体基体１の内部で第１の内導体６１に連続する（図７、図９参照）。

図示実施形態では、共振部Ｑ１、Ｑ２の第１の孔４１、４２の両者に、図３または図６に示された凹部構造が備えられているが、かかる構成に限定されることはない。例えば、第１の孔４１、４２の一方のみが凹部構造を備え、他方は凹部構造を持たない構成でもよい。

更に、本実施形態の追加的構成として、第２の孔５１は、大径部５１１と、小径部５１２とを含む。大径部５１１は、一端が第３の面２３に開口し、第３の面２３から第４の面２４の方向に向かう。大径部５１１は、実質的な円形状であり、内径Ｄ２１を有する。

小径部５１２は、一端が大径部５１１の他端に連なり、第３の面２３から第４の面２４の方向に向かう。小径部５１２の他端は、第１の孔４１に連なる。小径部５１２は、実質的な円形状であり、大径部５１１の内径Ｄ２１よりも小さな内径Ｄ２６を有する。一例を挙げると、大径部５１１の内径Ｄ２１及び小径部５１２の内径Ｄ２６は、それぞれ、０．５ｍｍ、０．３ｍｍである。

大径部５１１及び小径部５１２は、第３の面２３から第４の面２４に向かう方向でみて、大径部５１１の長さＬ３が小径部５１２の長さＬ５よりも大きくなるように設定されている。更に、大径部５１１及び小径部５１２は、孔中心が一致する位置にある。

共振部Ｑ１の第２の孔５１と同様に、共振部Ｑ２の第２の孔５２も、大径部５２１と、小径部５２２とを含む（図１０参照）。大径部５２１は、一端が第３の面２３に開口し、第３の面２３から第４の面２４の方向に向かう。大径部５２１は、実質的な円形状であり、内径Ｄ２２を有する。

小径部５２２は、一端が大径部５２１の他端に連なり、第３の面２３から第４の面２４の方向に向かう。小径部５２２の他端は、第１の孔４２に連なる。小径部５２２は、実質的な円形状であり、大径部５２１の内径Ｄ２２よりも小さな内径Ｄ２７を有する。一例を挙げると、大径部５２１の内径Ｄ２２及び小径部５２２の内径Ｄ２７は、それぞれ、０．５ｍｍ、０．３ｍｍである。

大径部５２１及び小径部５２２は、第３の面２３から第４の面２４に向かう方向でみて、大径部５２１の長さが小径部５２２の長さよりも大きくなるように設定されている。更に、大径部５２１及び小径部５２２は、孔中心が一致する位置にある。共振部Ｑ１、Ｑ２の更に詳しい態様は、図１〜図４を参照して説明した通りであるので、ここでは、重複説明は省略する。

図７〜図１０に示した誘電体フィルタにおいて、共振部Ｑ２は、共振部Ｑ１と同じ構造であるから、その作用、利点については、共振部Ｑ１に関する説明を、共振部Ｑ２についても採用できる。誘電体フィルタ全体としての作用は、更に、共振部Ｑ１と共振部Ｑ２との間の結合を考慮すればよい。

図１０を参照して説明したように、共振部Ｑ１の第２の孔５１は、大径部５１１と、小径部５１２とを含んでおり、大径部５１１は、一端が第３の面２３に開口し、小径部５１２は、一端が大径部５１１の他端に連なり、他端が第１の孔４１に連なる。かかる構造の場合、小径部５１２によって、第１、第２の孔４１、５１の連接部で優れた誘電体成形性を確保できると同時に、大径部５１１によって、内導体８１、８２の間に形成される容量Ｃ０４を増大させ、これにより、隣り合う共振部Ｑ１、Ｑ２間の誘導性結合を増大させ、誘電体フィルタの広帯域化を図ることができる。

同様に、共振部Ｑ２の第２の孔５２も、大径部５２１と、小径部５２２とを含んでおり、大径部５２１は、一端が第３の面２３に開口し、小径部５２２は、一端が大径部５２１の他端に連なり、他端が第１の孔４２に連なる。かかる構造の場合、小径部５２２によって、第１、第２の孔４２、５２の連接部でも優れた誘電体成形性を確保できると同時に、大径部５２１によって、内導体８１、８２の間に形成される容量Ｃ０４を更に増大させることができる。

更に、図８を参照すると、誘電体基体１の第２の面２２には、入出力端子となる第１の端子１１及び第２の端子１２が備えられている。第１の端子１１は、第１の孔４１と、厚さｄ２１の誘電体層７２を介して対向する位置に設けられ、外導体膜３から絶縁ギャップｇ２１によって電気的に絶縁されている（図９参照）。

同様に、第２の端子１２は、第１の孔４２と、誘電体層を介して対向する位置に設けられ、外導体膜３から絶縁ギャップｇ２２によって電気的に絶縁されている。

第１及び第２の端子１１、１２と、第１の孔４１、４２の内導体６１、６２との間には、その間の誘電体層の厚さ、その誘電率及び面積によって定まる結合容量が発生する。図示では、第１の端子１１は、第２の面２２内に形成されているが、これと異なり、第２の面２２及び第４の面２４に、または、第２の面２２及び第５の面２５に跨って形成されていてもよい。また、図示では、第２の端子１２は、第２の面２２内に形成されているが、これと異なり、第２の面２２及び第４の面２４に、または、第２の面２２及び第６の面２６に跨って形成されていてもよい。また、絶縁ギャップｇ２１、ｇ２２は一つのギャップとして連続させてもよい。

図１１は本発明に係る誘電体フィルタの別の実施形態を示す斜視図である。図示において先の図面に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。図示の誘電体フィルタも、誘電体基体１と、２つの共振部Ｑ１、Ｑ２とを含んでいる。共振部Ｑ１の第１、第２の孔４１、５１及び共振部Ｑ２の第１、第２の孔４２、５２は、図１〜図１０に図示され、かつ、説明された何れの構造も採用することができる。

図１１に示した実施形態では、誘電体基体１の第３の面２３に、ステップ状の凹部１０１が形成されている。凹部１０１の内部には、共振部Ｑ１、Ｑ２の第２の孔５１、５２が共通に含まれている。

図１１の実施形態によれば、凹部１０１のディメンション選定により、共振部Ｑ１と共振部Ｑ２との間の結合特性及び各共振周波数を調整することができる。

図１２は本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施形態を示す斜視図、図１３は図１２に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図、図１４は図１２の１４−１４線に沿った断面図、図１５は図１４の１５−１５線に沿った断面図である。図示において先の図面に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。図示の誘電体フィルタは、誘電体基体１と、３つの共振部Ｑ１〜Ｑ３とを含んでいる。

共振部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のそれぞれは、誘電体基体１を共用して一体化されている。誘電体基体１は、第１の面２１を除いて、外面の大部分が外導体膜３によって覆われている。

共振部Ｑ１は第１の孔４１と第２の孔５１とを含む。共振部Ｑ２は第１の孔４２と第２の孔５２とを含む。共振部Ｑ３は第１の孔４３と第２の孔５３とを含む。共振部Ｑ１、Ｑ３の第１の孔４１、４３及び第２の孔５１、５３については、図１〜図１１に図示され、かつ、説明された何れの構造も採用することができる。共振部Ｑ２の第１の孔４２と第２の孔５２についても、第１の孔４２に対応する位置に端子を持たない点を除き、図１〜図１１に図示され、かつ、説明された何れの構造も採用することができる。図示実施形態の場合、共振部Ｑ１〜Ｑ３の第１の孔４１〜４３の全てに、図３または図６に示された凹部構造が備えられているが、かかる構成に限定されることはない。例えば、共振部Ｑ１、Ｑ３の第１の孔４１、４３のみが凹部構造を備え、共振部Ｑ２の第１の孔４２は凹部構造を持たない構成でもよい。また、必要に応じ、共振部Ｑ１〜Ｑ３の第２の孔５１〜５３の少なくとも一つに、図９及び図１０に示した大径小径構造を適用してもよい。

図示実施形態において、共振部Ｑ１、Ｑ３の間に位置する共振部Ｑ２は、長さ方向Ｘでみた第１の孔４２の内径が共振部Ｑ１、Ｑ３よりも小さくなっており、共振部Ｑ２における誘電体層７１の厚みｄ１２が共振部Ｑ１、Ｑ３における誘電体層７１の厚みｄ１１、ｄ１３よりも大きい（図１２、図１４参照）。更に、共振部Ｑ２は、厚さ方向Ｚでみた第１の孔４２の奥行きが共振部Ｑ１、Ｑ３よりも浅くなっており、共振部Ｑ２における誘電体層７５の厚みｄ２２が、共振部Ｑ１、Ｑ３における誘電体層７２、７７の厚みｄ２１、ｄ２３よりも大きい（図１５参照）。

第１の端子１１は、第２の面２２において、共振部Ｑ１の第１の孔４１に対応する位置に、絶縁ギャップｇ２１によって外導体膜３から電気絶縁された状態で配置されている。図示では、第１の端子１１は、第２の面２２内に形成されているが、これと異なり、第２の面２２及び第４の面２４に、または、第２の面２２及び第５の面２５に跨って形成されていてもよい。

第２の端子１２は、第２の面２２において、共振部Ｑ３の第１の孔４３と対応する位置に、絶縁ギャップｇ２２によって外導体膜３から電気絶縁された状態で配置されている。図示では、第２の端子１２は、第２の面２２内に形成されているが、これと異なり、第２の面２２及び第４の面２４に、または、第２の面２２及び第６の面２６に跨って形成されていてもよい。

図１６は本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施形態を示す斜視図である。図１６に示した実施形態の基本的構造は、図１２〜図１５に示した実施形態と同様であるが、共振部Ｑ１〜Ｑ３を構成する第１の孔４１〜４３が縦長になっている点、第１の孔４１〜４３の相互間隔が、図１２〜図１５の場合よりも拡大されている点、及び、第１の孔４１〜４３と、外導体膜３との間の距離に相当する誘電体層の厚みｄ１１、ｄ１２、ｄ１３が、図１２〜図１５の場合よりも縮小されている点で異なる。

本発明に係る誘電体装置は、誘電体共振器、誘電体フィルタまたはデュプレクサを広くカバーする装置として用いることができる。この内、誘電体共振器及び誘電体フィルタについては、これまで、図１〜図１６を参照して詳細に説明した。紙面の都合上、これらについての説明は、以上に留めるが、より多くの共振部を備え得ること、及び、図示され、かつ、説明された各実施例の組み合わせが多数存在し得ること等は自明である。

次に、本発明に係る誘電体装置のもう一つの重要な適用例であるデュプレクサについて説明する。

図１７は本発明に係るデュプレクサの一実施形態を示す斜視図、図１８は図１７に示したデュプレクサを背面側からみた斜視図である。図示において先の図面に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。図示されたデュプレクサは６つの共振部Ｑ１〜Ｑ６を有する。共振部Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれは、誘電体基体１を共用して一体化されている。誘電体基体１は、第１の面２１を除いて、外面の大部分が外導体膜３によって覆われている。

共振部Ｑ１〜Ｑ６の内、共振部Ｑ１は、第１の孔４１と第２の孔５１との組み合わせ、共振部Ｑ２は第１の孔４２と第２の孔５２との組み合わせ、共振部Ｑ３は第１の孔４３と第２の孔５３との組み合わせを、それぞれ含む。共振部Ｑ４は第１の孔４４と第２の孔５４との組み合わせ、共振部Ｑ５は第１の孔４５と第２の孔５５との組み合わせ、共振部Ｑ６は第１の孔４６と第２の孔５６との組み合わせを、それぞれ含む。

第１の孔（４１〜４６）と第２の孔（５１〜５６）の個別的構造、及び、相対関係の詳細は、図１〜図１６を参照して説明した通りである。例えば、第１の孔４１〜４６の少なくとも一つに、図３または図６に示した凹部構造を適用することができる。また、第２の孔５１〜５６の少なくとも一つに、図９及び図１０に示した大径小径構造を適用することができる。第１の孔（４１〜４６）は第１の内導体（６１〜６６）を有し、第２の孔（５１〜５６）は第２の内導体（８１〜８６）を有する。

デュプレクサは、アンテナ共用器として用いられるので、共振部Ｑ１〜Ｑ３、及び、共振部Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方が送信用、他方が受信用となる。送信周波数と受信周波数は互いに異なるので、共振部Ｑ１〜Ｑ３の共振特性と、共振部Ｑ４〜Ｑ６の共振特性とは、互いに異ならせる。

送信側の共振部Ｑ１〜Ｑ３のうち、共振部Ｑ１に含まれる第１の孔４１には、第２の面２２に設けられた第１の端子１１が、誘電体基体１による誘電体層を介して、結合されている。

共振部Ｑ４〜Ｑ６のうち、共振部Ｑ６に含まれる第１の孔４６には、誘電体基体１の第２の面２２に設けられた第３の端子１３が、誘電体基体１による誘電体層を介して、結合されている。この場合の容量結合の詳細も、既に説明した通りである。

更に、中間の共振部Ｑ３、Ｑ４の第１の孔４３、４４に対しては、アンテナ接続用の第２の端子１２が接続される。

第１乃至第３の端子１１〜１３は、第２の面２２において、絶縁ギャップｇ２１〜ｇ２３によって外導体膜３から電気絶縁された状態で、配置されている。第１乃至第３の端子１１〜１３は実装基板上に面付けするために用いることができる。

共振部Ｑ１〜Ｑ３は、第１の孔４１〜４３が縦長であり、共振部Ｑ４〜Ｑ６の第１の孔４４〜４６は横長である。共振部Ｑ１〜Ｑ３の第１の孔４１〜４３は、共振部Ｑ４〜Ｑ６の第１の孔４４〜４６よりも、導体膜３に対する距離が小さい。従って、共振部Ｑ１〜Ｑ３は、誘導性結合を示し、共振部Ｑ４〜Ｑ６は、容量性結合を示す。

図示は省略するが、デュプレクサについても、誘電体共振器または誘電体フィルタで例示した各種の構造（図１乃至図１６参照）を適用することができることは勿論である。

本発明に係る誘電体共振器の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した誘電体共振器を背面側から見た斜視図である。 図１の３−３線に沿った断面図である。 図３の４−４線に沿った断面図である。 サンプル１〜５の周波数減衰特性を示すデータである。 本発明に係る誘電体共振器の別の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る誘電体フィルタの一実施形態を示す斜視図である。 図７に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図である。 図７の９−９線に沿った断面図である。 図７の１０−１０線に沿った断面図である。 本発明に係る誘電体フィルタの別の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施形態を示す斜視図である。 図１２に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図である。 図１２の１４−１４線に沿った断面図である。 図１４の１５−１５線に沿った断面図である。 本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るデュプレクサの一実施形態を示す斜視図である。 図１７に示したデュプレクサを背面側からみた斜視図である。

符号の説明

１ 誘電体基体
２１〜２４ 第１〜第４の面
３ 外導体膜
Ｑ１ 共振部
４１ 第１の孔
５１ 第２の孔

Claims (13)

1. 誘電体基体と、少なくとも一つの共振部と、端子とを含む誘電体装置であって、
   前記誘電体基体は、一定方向に相対する第１、第２の面と、前記一定方向に垂直な方向に相対する第３、第４の面を有する形状であり、少なくとも前記第２〜第４の面に外導体膜を備え、
   前記共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含み、
   前記第１の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記第１の面に開口し、前記第１の面から前記第２の面の方向に向かい、内部に第１の内導体を備え、
   前記第２の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記第３の面に開口し、前記第３の面から前記第４の面の方向に向かい、他端が前記第１の孔に連なり、内部に第２の内導体を備えており、前記第２の内導体は、一端が前記第３の面において前記外導体膜に連なり、他端が前記誘電体基体の内部で前記第１の内導体に連なり、
   前記第１の孔は、他端部が、前記第２の孔との連接部から前記第２の面の方向に突出し、
   前記端子は、前記第２の面においてギャップにより前記外導体膜から隔てて備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第１の孔の前記他端部に備えられた前記第１の内導体と向かい合い、
   前記第１の孔は、前記第３の面から前記第４の面に向かう方向でみて前記第２の孔との連接部に相対する位置に、凹部を有しており、前記凹部に備えられた前記第１の内導体が、前記誘電体基体を介して、前記第４の面に備えられた前記外導体膜と向かい合う、
   誘電体装置。
2. 請求項１に記載された誘電体装置であって、
   前記第１の内導体は、一端が前記第１の面においてギャップにより前記外導体膜から隔てられる、
   誘電体装置。
3. 請求項１に記載された誘電体装置であって、
   前記第１の内導体は、一端が前記第１の面において前記外導体膜に連なる、
   誘電体装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載された誘電体装置であって、
   前記凹部は、前記第２の孔の内径と同じ内径を有する、
   誘電体装置。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載された誘電体装置であって、
   前記凹部は、前記第２の孔の内径よりも小さい内径を有する、
   誘電体装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載された誘電体装置であって、
   前記共振部は複数であり、前記共振部のそれぞれは、前記誘電体基体を介して、互いに電気的に結合されている、
   誘電体装置。
7. 請求項６に記載された誘電体装置であって、
   前記共振部の少なくとも一つについて、前記第２の孔は、大径部と、小径部とを含んでおり、前記大径部は、一端が前記第３の面に開口し、前記小径部は、一端が前記大径部の他端に連なり、他端が前記第１の孔に連なる、
   誘電体装置。
8. 請求項７に記載された誘電体装置であって、
   前記第３の面から前記第４の面に向かう方向でみて、前記大径部の長さは、前記小径部の長さよりも大きい、
   誘電体装置。
9. 請求項６乃至８の何れかに記載された誘電体装置であって、第１の端子と、第２の端子とを含んでおり、
   前記第１の端子は、前記誘電体基体に備えられ、前記共振部の少なくとも一つに備えられた前記第１の内導体と電気的に結合しており、
   前記第２の端子は、前記誘電体基体に備えられ、前記共振部の他の少なくとも一つに備えられた前記第１の内導体と電気的に結合している、
   誘電体装置。
10. 請求項６に記載された誘電体装置であって、
    前記複数の共振部は、凹部（１０１）を含んでおり、前記凹部（１０１）は、前記第３の面にステップ状に落ち込むように形成され、その内部底面に複数の前記第２の孔が開口している、
    誘電体装置。
11. 請求項６に記載された誘電体装置であって、誘電体フィルタである誘電体装置。
12. 請求項６に記載された誘電体装置であって、デュプレクサである誘電体装置。
13. 請求項１２に記載された誘電体装置であって、３つ以上の共振部と、第１乃至第３の端子とを含んでおり、
    前記第１の端子は、前記共振部の少なくとも一つに電気的に結合し、
    前記第２の端子は、前記共振部の他の少なくとも一つに電気的に結合し、
    前記第３の端子は、前記共振部の残りの少なくとも一つに電気的に結合されている、
    誘電体装置。