JP4803255B2 - 誘電体共振器、誘電体フィルタ、および通信装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＴＥ０１δモードの共振電磁界を利用する誘電体共振器、該共振器を備えた誘電体フィルタおよび通信装置に関するものである。

従来、移動体通信の基地局用のフィルタとして、複数のＴＥ０１δモードの電界が誘電体コア内部に集中して存在する誘電体共振器（２重モードＴＥ０１δ共振器）を備えたフィルタが用いられている。このフィルタに用いられる２重モードＴＥ０１δ共振器は、誘電正接（ｔａｎδ）の小さな誘電体材料を用いることで高い無負荷Ｑ（以下、単に「Ｑｕ」という。）特性を実現でき、フィルタの低損失化と優れた周波数選択性が得られる。なお、ここでのＴＥ０１δモードという表記は円筒座標系のもの（ＴＥθｒｚと表される。）であり、同一の共振モードを直交座標系で表記（ＴＥｘｙｚと表される。）するとＴＥ１１０モードである。

また、誘電体共振器の一部に溝を設けて２つの共振モード同士を結合させる構成が特許文献１や特許文献２に開示されている。

ここで特許文献１に示された誘電体共振器の構成を図１の斜視図に基づいて説明する。誘電体共振器５１は十字型断面を有する柱形状のものであり、２つの平板部５２Ａ，５２Ｂから２重モードＴＥ０１δ共振器が構成されている。平板部５２Ａと平板部５２Ｂの内隅部分には溝部５６Ａ，５６Ｂが設けられている。この誘電体共振器５１は支持板５５上に接着されている。

このような構成では平板部５２Ａの内部で電界ベクトルが回る第１のＴＥ０１δモードが生じる。また、平板部５２Ｂの内部で電界ベクトルが回る第２のＴＥ０１δモードが生じる。この２つのＴＥ０１δモードの電界ベクトルは、溝部５６Ａ，５６Ｂによって歪み、上記２つのＴＥ０１δモード同士が結合する。この結合量は溝部５６Ａ，５６Ｂの深さ寸法や幅寸法により定まる。

また、特許文献２には、溝部により２つのＴＭ１１０モードを結合させた誘電体共振器が開示されている。
特開２００４−１８６７１２号公報 特開平７−２０２５３０号公報

一般に、複数段の誘電体共振器を備える帯域通過フィルタでは、共振器同士の結合量とフィルタの比帯域幅とが比例したものになる。したがって比帯域幅の大きなフィルタを得るためには結合量の大きな誘電体共振器が必要であり、例えば２ＧＨｚ帯で通過帯域幅が６０ＭＨｚ（比帯域幅が３％）のフィルタを得る場合には、共振器同士を３％程度と強く結合させる必要がある。

ここで特許文献１に示された構成における、溝部の深さ寸法による結合量の設定効果を図２に基づいて説明する。図２（Ａ）は図１に示した誘電体共振器５１の正面図である。各平板部５２Ａ，５２Ｂの内隅部分の、溝部を設けない本来の対角線寸法をＬｈとし、また、溝部５６Ａ，５６Ｂの深さ寸法をそれぞれＬｐで同一とすると、本来の対角線寸法に占める溝部の深さ寸法の割合（深さ割合Ｄｐ）は次式で表わされる。

Ｄｐ＝２Ｌｐ／Ｌｈ
ここで、この深さ割合Ｄｐと結合量の関係を図２（Ｂ）に示す。図示する横軸は深さ割合Ｄｐであり、図示する縦軸が結合量である。

深さ割合Ｄｐが０％の場合、即ち溝部５６Ａ，５６Ｂを設けない場合、結合量は０であり、結合は生じない。また、深さ割合Ｄｐが約５０％未満の場合、結合量は０．５％以下と弱い結合量にしか設定できない。結合量を０．５％より大きく設定するためには、深さ割合Ｄｐを５０％以上に設定する必要がある。

このように特許文献１に示された誘電体共振器の場合、溝部の深さ寸法により結合量を設定できるが、結合量の大きな誘電体共振器を実現するには溝部の深さ寸法を極めて大きくする必要があった。例えば、比帯域幅３％のフィルタ特性を得るためには、溝部の深さ割合Ｄｐを７５％程度、即ち、各平板部の内隅部分の肉厚を本来の対角線寸法の１／４程度にして結合量が約３％の誘電体共振器を実現する必要があった。

このような極めて深い溝部を有する２重モードＴＥ０１δ共振器は、仮に製造しようとしても、誘電体共振器の焼結時や、溝部の深さ寸法のチューニング（切削）時に、溝部に亀裂が生じて誘電体共振器に割れ不良を生じることが多く、製造することが困難であった。

また、特許文献１に示された誘電体共振器を詳細設計する際には、以下の再設計のループを繰り返す必要があった。
１、溝部を深くする。→ ２、共振周波数が上がる。→ ３、共振周波数を下げるため肉厚を増す。→ ４、結合量が下がる。→ ５、溝部を深くする。
これにより、この誘電体共振器は極めて肉厚の厚いものとなり、等しい共振周波数で溝部を設けない基準形状の誘電体共振器に比べ、サイズが大きくなってしまう。そのため、特許文献１に示された誘電体共振器では小型化したフィルタを構成できない場合があった。

また、サイズが大きな誘電体共振器をキャビティ内に収容する場合、キャビティを大型化しなければ、キャビティ内に誘電体共振器が占める割合が増加することになり、キャビティ内に生じるスプリアスモード（ＴＭモード）の周波数が低下して、必要な減衰域に悪影響が及ぶことになる。

また、基準形状に比べて全体の肉厚が厚い誘電体共振器は、基準形状の誘電体共振器に比べてＱｕ特性の面で劣る。そのため、特許文献１に示された誘電体共振器を用いるフィルタの低損失化には限界があった。

そこで本発明は、内隅部分に割れ不良が生じにくく、最適なＱｕ特性および共振周波数、共振器サイズで、所望の結合量を実現した誘電体共振器を提供することを目的とする。また、この誘電体共振器を備え、低損失化および小型化したフィルタと通信装置を提供することを目的とする。

以下の説明では、十字型断面を有する柱状の誘電体共振器における十字の各枝を板構成部と称する。また、各板構成部それぞれの厚み方向を２等分する面を主中心面と称する。また、平行とは略平行を含む概念とし、直交は略直交を含む概念とする。

（１）この発明の誘電体共振器は、主中心面が互いに平行である第１・第２の板構成部と、主中心面が互いに平行であり且つ当該主中心面が前記第１・第２の板構成部の主中心面に対して直交する第３・第４の板構成部とを備え、いずれの前記主中心面にも直交する断面形状が、略十字型である誘電体共振器であって、第１の板構成部の主中心面と第２の板構成部の主中心面とを離間させ、第１・第２の板構成部内で電界ベクトルが回る第１のＴＥ０１δモードと、第３・第４の板構成部内で電界ベクトルが回る第２のＴＥ０１δモードと、を結合させたものである。

この構成では、第１および第２の板構成部の内部に電界ベクトルが回る第１のＴＥ０１δモードが生じる。また、第３および第４の板構成部の内部に電界ベクトルが回る第２のＴＥ０１δモードが生じる。この第１・第２のＴＥ０１δモードにより２重モードＴＥ０１δ共振器を構成する。

ここで、内部に第１のＴＥ０１δモードが生じる第１・第２の板構成部の主中心面同士を離間させるので、第１・第２の板構成部の主中心面同士が一致している状態に比べて、第１・第２の板構成部の内部を回る電界ベクトルが傾く。したがって、この傾いた電界ベクトルを持つ第１のＴＥ０１δモードが、第２のＴＥ０１δモードに対して結合する。この結合量は第１・第２の板構成部の主中心面間の距離により調整可能となる。

（２）また、この発明の誘電体共振器は、第３の板構成部の主中心面と第４の板構成部の主中心面とを離間させたものである。

この構成では、内部に第２のＴＥ０１δモードが生じる第３・第４の板構成部の主中心面同士を離間させるので、第３・第４の板構成部の主中心面同士が一致している状態に比べて、第３・第４の板構成部の内部を回る電界ベクトルが傾く。したがって、この傾いた電界ベクトルを持つ第２のＴＥ０１δモードが、上記第１のＴＥ０１δモードに対して結合する。この結合量は第３・第４の板構成部の主中心面間の距離によっても調整可能となる。

（３）また、この発明の誘電体共振器は、第１〜第４の板構成部のうち互いに隣接する２つの板構成部の主中心面同士が交わる交線を含む表面に、または前記交線近傍の表面に、前記交線に対して平行に延びる少なくとも１つの溝部を設けたものである。

この構成では、溝部により、第１・第２の板構成部の内部を回る電界ベクトルと第３・第４の板構成部の内部を回る電界ベクトルの傾きが、更に大きくなる方向、または小さくなる方向に変化する。したがって、この溝部の深さや幅寸法によって結合量の調整が可能となる。

（４）また、この発明のフィルタは、上記の誘電体共振器と、当該誘電体共振器を収容するキャビティと、前記第１・第２のＴＥ０１δモードのいずれかに結合して信号を入出力する第１の入出力部と、前記第１・第２のＴＥ０１δモードのいずれかに結合して信号を入出力する第２の入出力部と、を備えたものである。

（５）また、この発明のフィルタの、前記第１・第２の入出力部の少なくとも一方は、空洞半同軸共振器である。

（６）また、この発明の通信装置は、上記の誘電体共振器、または上記の誘電体フィルタを高周波回路部に備えたものである。

（１）第１・第２の板構成部の主中心面を離間させる構成により、各板構成部の内隅部分の溝部が必須では無くなり、内隅部分の肉厚が極端に薄くなることが無く、第１・第２のＴＥ０１δモードを結合させることができる。

これにより、各板構成部の内隅部分に割れ不良が生じる割合を低減できる。また、基準形状に対して各板構成部の内隅部分の位置が若干ずれるのみで２重モードＴＥ０１δ共振器を構成でき、最適な共振周波数、Ｑｕ特性、共振器サイズの誘電体共振器を得ることができる。また、第１・第２の板構成部における主中心面間の距離の調整により所望の結合量を得ることができる。

（２）第３・第４の板構成部の主中心面を離間させる構成により、第３・第４の板構成部における主中心面間の距離の調整によっても、所望の結合量を得ることができる。したがって、最適なＱｕ特性および共振周波数、共振器サイズのまま、所望の結合量の誘電体共振器を得ることができる。また、結合量を極めて大きくすることができる。

（３）隣接する２つの板構成部の主中心面同士が交わる交線近傍の表面に、前記交線に対して平行に延びる溝部を設ける構成により、この溝部の深さ寸法や幅寸法の調整によって結合量の微調整ができる。また、溝部を設ける位置によっては、結合を弱める調整ができる。したがって、最適なＱｕ特性、所望の共振周波数、小さな共振器サイズで、所望する結合量の誘電体共振器を得ることができる。

（４）上記の誘電体共振器をキャビティに収容するフィルタ構成により、フィルタを小型化、低損失化できる。また、小型化したままキャビティ内に生じるスプリアスモード（ＴＭモード）の周波数を高く維持でき、必要な減衰域を得ることができる。

（５）また、入出力部としては空洞半同軸共振器を用いることによりスプリアスモード（ＴＭモード）の伝播を阻止することができる。

（６）上記の誘電体共振器または上記の誘電体フィルタを備える通信装置の構成により、通信装置を小型化、低損失化できる。

以下、第１の実施形態に係る誘電体共振器およびそれを備えた通信用フィルタについて図３〜７を参照して説明する。なお以下の説明では、誘電体共振器の実装面を直交座標系のＸ−Ｙ面とし、Ｘ−Ｙ面に垂直な軸をＺ軸とする。

図３は、誘電体共振器の主要な構成を示す斜視図である。この誘電体共振器１は支持板５の上に、接着剤の接着またはガラスグレースの焼付けにより接合している。誘電体共振器１と支持板５とが接合する面が誘電体共振器１の実装面となる。

誘電体共振器１は、誘電率が４９である酸化チタン系セラミックを焼結してなる単一の柱状ブロックであり、柱状ブロックの軸方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面（Ｙ−Ｚ面）が略十字型になるように板構成部２Ａ〜２Ｄから構成している。この板構成部２Ａ〜２Ｄそれぞれの肉厚は約１０ｍｍであり、誘電体共振器１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向いずれの外形寸法も約２３ｍｍである。また、この誘電体共振器のＱｕ値は９５００〜１００００、共振周波数は略２ＧＨｚに設定している。

図４は、誘電体共振器１の三面図であり、図４（Ａ）がＸ軸に垂直な正面（Ｙ−Ｚ面）図、図４（Ｂ）がＹ軸に垂直な側面（Ｘ−Ｚ面）図、図４（Ｃ）がＺ軸に垂直な下面（Ｘ−Ｙ面）図である。ここで、板構成部２Ａ〜２Ｄそれぞれの厚み方向を２等分する主中心面３Ａ〜３Ｄは、板構成部２Ａの主中心面３Ａと板構成部２Ｂの主中心面３ＢがＹ軸に垂直である。また、板構成部２Ｃの主中心面３Ｃと板構成部２Ｄの主中心面３ＤはＺ軸に垂直である。

このような構成では板構成部２Ａと板構成部２Ｂとの内部にＸ−Ｚ面内で電界ベクトルＥ１が回るＴＥ０１δｙモードの共振モードが生じる。また、板構成部２Ｃと板構成部２Ｄとの内部にＸ−Ｙ面内で電界ベクトルＥ２が回るＴＥ０１δｚモードの共振モードが生じる。

ここで、板構成部２Ｂの主中心面３Ｂは、誘電体共振器１の外形寸法のＹ軸方向の中点を通るＸ−Ｚ面であり、板構成部２Ａの主中心面３Ａは、主中心面３ＢからＹ軸方向の負方向に寸法Ｌ１だけ離間したＸ−Ｚ面である。また、板構成部２Ｄの主中心面３Ｄは、誘電体共振器１の外形寸法のＺ軸方向の中点を通るＸ−Ｙ面であり、板構成部２Ｃの主中心面３Ｃは、主中心面３ＤからＺ軸方向の正方向に寸法Ｌ２だけ離間したＸ−Ｙ面である。

板構成部２Ａと板構成部２Ｂとでは、主中心面３Ａと主中心面３Ｂを離間しているので、電界ベクトルＥ１はＹ軸方向に傾いたものとなる。また、板構成部２Ｃと板構成部２Ｄとでは、主中心面３Ｃと主中心面３Ｄを離間しているので、電界ベクトルＥ２はＺ軸方向に傾いたものとなる。したがって、電界ベクトルＥ１，Ｅ２ともにＹ−Ｚ面にベクトル成分を持つことになる。ここで電界ベクトルＥ１，Ｅ２それぞれのＹ−Ｚ面のベクトル成分同士が直交せずに、交わることで、ＴＥ０１δｙモードとＴＥ０１δｚモードとが結合する。この結合量は離間寸法Ｌ１，Ｌ２によって定めることができる。

このような構成により、この誘電体共振器１はＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモードとが結合する。各板構成部２Ａ〜２Ｄの主中心面同士を離間させて結合させているので、誘電体共振器全体として肉厚が極端に薄くなる部分が無く、この誘電体共振器は割れ不良が生じにくい。また、各板構成部の肉厚および誘電体共振器の外形寸法が、最適な共振周波数と最適なＱｕ値を得ることができる基準形状の外形寸法と略同一であり、所望する共振周波数と良好なＱｕ特性を得ることができる。

次に、発明者らが行った誘電体共振器の結合量を調整するシミュレーション結果を用いて、本発明の誘電体共振器の離間寸法の調整効果を図５〜７に基づいて説明する。
まず、図５（Ａ）に板構成部２ＣをＺ軸方向にずらした形状の誘電体共振器の構成例を示す。ここで、全ての板構成部にずれが無い形状を基準形状として、基準形状からの板構成部２Ｃの離間寸法をＬ１とし、また、各板構成部の主中心面から表面までの寸法をＬとする。そして本来の基準形状からの板構成部２Ｃの離間寸法のずれ割合（ずれ割合Ｄｔ）は次式で表わす。

Ｄｔ＝Ｌ１／Ｌ
ここで、このずれ割合Ｄｔと結合量の関係を図５（Ｂ）に示す。

ずれ割合Ｄｔが０％の場合、即ち離間寸法Ｌ１が０で、板構成部２Ｃにずれが無い場合、結合は生じない。しかし、ずれ割合Ｄｔの増加に従って結合量は線形的に増加し、広い範囲で結合量が設定できる。例えば、比帯域幅３％のフィルタに用いるために結合量約３％の誘電体共振器を実現するには、板構成部２Ｃのずれ割合Ｄｔを６０％程度にすればよい。

次に、図６（Ａ）に板構成部２Ｃだけでなく、板構成部２Ｄも同じ寸法だけ逆側にずらした誘電体共振器の構成例を示す。ここで、基準形状からの板構成部２Ｃおよび板構成部２Ｄの離間寸法をＬ１とし、また、各板構成部の主中心面から表面までの寸法をＬとし、ずれ割合をＤｔとする。

ここで、ずれ割合Ｄｔと結合量の関係を図６（Ｂ）に示す。

ずれ割合Ｄｔが０％の場合、即ち離間寸法Ｌ１が０で、板構成部２Ｃ，２Ｄにずれが無い場合、結合は生じない。しかし、ずれ割合Ｄｔの増加に従って結合量は線形的に増加し、広い範囲で結合量が設定できる。特に、結合量約３％の誘電体共振器を実現するには、板構成部２Ｃ，２Ｄのずれ割合を３０％程度にすればよい。このように２つの板構成部をともにずらすことで、上述した図５（Ａ）のように一方のみをずらす場合に比べ、約半分のずれ量で大きな結合量を得ることができる。

次に、図７（Ａ）に板構成部２Ａ〜２Ｄを全て同じ寸法だけずらした形状の誘電体共振器の構成例を示す。ここで、基準形状からの板構成部２Ａ〜２Ｄの離間寸法をＬ１とし、また、各板構成部の主中心面から表面までの寸法をＬとし、ずれ割合をＤｔとしている。

ここで、このずれ割合Ｄｔと結合量の関係を図７（Ｂ）に示す。

ずれ割合Ｄｔが０％の場合、即ち離間寸法が０で、板構成部２Ａ〜２Ｄにずれが無い場合、結合は生じない。しかし、ずれ割合Ｄｔの増加に従って結合量は線形的に増加し、広い範囲で結合量が設定できる。特に、結合量約３％の誘電体共振器を実現するには、板構成部２Ａ〜２Ｄのずれ割合Ｄｔを１５％程度にすればよい。このように全ての板構成部をずらすことで、上述した図５（Ａ）のように一つの板構成部のみをずらす場合に比べ、約４分の１のずれ量で大きな結合量を得ることができる。

以上の誘電体共振器の構成例で示したように本発明はどの板構成部をずらすようにしても同様にＴＥ０１δモード間を結合でき、ずれ量によって結合量を設定できる。

なお、上記した構成では各板構成部のずれ量を均一にしたが、本発明はこのような構成に限らず、板構成部ごとにずれ量が異なる構成であって好適に実施できる。また、各板構成部をずらす方向も、上記した構成とは異なるようにしてもよい。

また、誘電体の焼結によって各板構成部には設計形状からの多少の歪みや撓み、軸方向とのずれが生じ、製品ごとに厳密に成形することが困難な場合がある。その場合、各主中心面が歪み、厳密に平行でなくなったり、厳密に直交しなくなったりするが、そのような各主中心面が略平行、または略直交するような構成でも、本発明は実施可能である。また、その場合に、誘電体共振器１のＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモードの結合量が製品ごとに異なって、設計値どおりの結合量を得られないことがある。この場合には、上記の誘電体共振器１の隣り合う板構成部間にＸ軸方向に延びる溝部を設けて、その深さ寸法や幅寸法の微調整によりＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモードの結合量を修正してもよい。このように溝部を設けても、共振器の結合量は溝部の深さ寸法のみに頼ることが無いので、溝部の深さ寸法は浅いものでよく、誘電体共振器全体として肉厚が極端に薄くなる部分を無くすことができる。

ここで、溝部を付加することによる結合量の調整を具体的に説明する。板構成部２Ａ，２Ｃおよび板構成部２Ｂ，２Ｄに沿って電界が走る結合モード（偶モードまたは奇モード）と、板構成部２Ａ，２Ｄおよび板構成部２Ｂ，２Ｃに沿って電界が走る結合モード（奇モードまたは偶モード）との共振周波数は、溝部を設けることで調整できる。上記の実施形態では、隣接する板構成部２Ａ，２Ｃの内隅部分Ｐ１から板構成部２Ｂ，２Ｄの内隅部分Ｐ３までの対角線Ｐ１−Ｐ３寸法が、板構成部２Ｃ，２Ｂの内隅部分Ｐ２から板構成部２Ｄ，２Ａの内隅部分Ｐ４までの対角線Ｐ２−Ｐ４寸法に比べて長くなっているが、対角線Ｐ２−Ｐ４寸法を更に短くするように溝部を設けることで、偶モードの共振周波数と奇モードの共振周波数との差を大きくして結合量を強めることができる。また、対角線Ｐ１−Ｐ３寸法を短くするように溝部を設けることで、偶モードの共振周波数と奇モードの共振周波数との差を小さくして結合量を弱めることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係るフィルタの構成を図８に基づいて説明する。
図８は、誘電体共振器１を備えた通信用のフィルタ３０の構成を示している。ここで図８（Ａ）は上部のキャビティカバーを取り除いた状態での上面図、図８（Ｂ）は、キャビティカバー６Ｂを取り付けた状態での図８（Ａ）におけるＣ−Ｃ部分の縦断面図である。
このフィルタ３０では、キャビティ本体６Ａとキャビティカバー６Ｂとによるアルミ製のキャビティ６の内部に共振器Ｒ１，Ｒ２３，Ｒ４５，Ｒ６を配している。共振器Ｒ２３，Ｒ４５は、図３に示した支持板５付きの誘電体共振器１であり、互いにＸ軸方向に逆向きに設置している。共振器Ｒ２３，Ｒ４５はそれぞれＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモードが結合した２重共振モードを有するものである。

Ｒ１，Ｒ６はそれぞれ半同軸共振器を構成している。すなわち、キャビティ本体６Ａの内底面にそれぞれ所定高さの中心導体１１を設けている。キャビティ本体６Ａの外側面には同軸コネクタ１２を取り付けていて、それぞれの同軸コネクタの中心導体を中心導体１１に接続している。この中心導体１１の頂部に対向するキャビティカバー６Ｂの一部には周波数調整用ネジ１３を取り付けている。この周波数調整用ネジ１３と中心導体１１頂部との間に生じるストレー容量を調整することによって半同軸共振器の共振周波数を調整する構造としている。

共振器Ｒ１と共振器Ｒ２３との間、および共振器Ｒ４５と共振器Ｒ６との間にはそれぞれ窓Ｗを設けている。この窓Ｗを介してそれぞれ隣接する共振器が結合する。また、共振器Ｒ２３と共振器Ｒ４５との間には仕切り板２０を配置している。仕切り板２０にはＺ軸方向に延びるスリット状の開口（不図示）を複数形成している。仕切り板２０にＺ軸方向に延びる開口を設けているので、共振器Ｒ２３，Ｒ４５にそれぞれ生じるＺ軸方向の磁界同士が結合することになる。この磁界同士の結合量は前記スリット状の開口の幅、長さ、数によって所望の値に決定することができる。また、仕切り板２０にはこの開口の一部を通り、Ｙ軸方向の磁界に鎖交するループ面を有する導体ループ２１を設けている。この導体ループ２１は、共振器Ｒ２３、Ｒ４５にそれぞれ生じるＹ軸方向磁界成分が仕切り板２０に設けられているスリット状の開口を通じて結合する微小な結合を補うものである。もっとも、所望するフィルタの特性によっては共振器Ｒ２３、Ｒ４５にそれぞれ生じるＹ軸方向磁界成分の結合が無いほうが望ましい場合もある。この場合には結合をキャンセルするように導体ループ２１を用いてもよい。

このようにフィルタ３０では、誘電体共振器１をキャビティ６内に収容して用いるが、誘電体共振器１のサイズが小型であり、キャビティ６とフィルタ３０全体のサイズを小型にできる。また、キャビティ６内に誘電体共振器１が占める割合は、基準形状の誘電体共振器を用いる場合と変わらないので、キャビティ６内に生じるスプリアスモード（ＴＭモード）の周波数が低下することも無く、必要な通過帯域特性を容易に得ることができる。

以上のような構成により、このフィルタ３０は、各共振器の共振モード間の結合量の設定により比帯域幅の調整が可能となる。特に本発明の誘電体共振器１に生じる複数の共振モード（ＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモード）の結合量を大きなものに設定可能なため、比帯域幅を大きく設定できる。その場合であっても、誘電体共振器１のＱｕ特性が良好で、低損失で小型のフィルタ３０を構成できる。

さらに、本願発明の共振器はフィルタに共振器を組み込んだ後であっても、共振器内の結合量の調整と周波数の調整とを簡易に行うことができ、フィルタ特性を所望の特性に調整することができる。これを図４（Ａ）を参照して説明する。

図４（Ａ）において、板構成部２Ｄの上面の一部を切削すれば、誘電体共振器１に生じる２つの共振モードの結合量は大きくなり、ＴＥ０１δｚモードの周波数は高くなる。また、逆に板構成部２Ｃの上面の一部を切削すれば、誘電体共振器１に生じる２つの共振モードの結合量は小さくなり、ＴＥ０１δｚモードの周波数は高くなる。また、板構成部２Ｃと板構成部２Ｄそれぞれの上面を所定量、例えば等量だけ切削すれば、誘電体共振器１に生じる２つの共振モードの結合量が変わることなく、ＴＥ０１δｚモードの周波数が高くなる。また、板構成部２Ａの上面のみを切削すれば、ＴＥ０１δｙモードの周波数のみが高くなる。

このように、本発明の誘電体共振器は、ＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモードの周波数をそれぞれ独立に調整することが可能であり、また、ＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモードの結合量を調整することも可能である。具体的な調整工程としては、キャビティカバー６Ｂの共振器Ｒ２３と共振器Ｒ４５に対応する所定位置に数箇所の穴を設けておき、この穴から調整用のダイヤモンド加工ツールを差し込んで、誘電体共振器１（共振器Ｒ２３，Ｒ４５）のそれぞれの加工面（上面）を切削加工すると好適である。なお、切削加工ではなく、高誘電率、高Ｑｕの誘電体チップを貼り付けることによっても、同様な調整が可能である。この場合、切削加工の場合と同じ位置に誘電体チップを貼り付けても、各モードの周波数は切削加工の場合とは逆の方向に変動する。また、結合量に関しても切削加工の場合とは逆の方向に変動する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る移動体通信基地局用通信装置の構成を図９に示す。

この通信装置のデュプレクサは、送信フィルタと受信フィルタとから構成している。この送信フィルタと受信フィルタは、いずれも、前述した構成の通信用フィルタである。送信フィルタの出力ポートと受信フィルタの入力ポートとの間は、送信信号が受信フィルタ側へ回り込まないように、また、受信信号が送信フィルタ側へ回り込まないように、位相調整を行っている。このデュプレクサの送信信号入力ポートには送信回路を、受信信号出力ポートには受信回路をそれぞれ接続している。また、アンテナポートにはアンテナを接続している。このようにして、この発明に係る誘電体共振器を備えた通信装置を構成する。

以上のような構成により、この通信装置は、送信フィルタと受信フィルタに備えた共振器の共振モード間の結合量の設定により比帯域幅の調整が可能となる。特に本発明の誘電体共振器１に生じる複数の共振モード（ＴＥ０１δｚモードとＴＥ０１δｙモード）の結合量を大きなものに設定可能なため、比帯域幅を大きく設定できる。その場合であっても、誘電体共振器１のＱｕ特性が良好で、低損失で小型の通信装置を構成できる。

特許文献１に示されている誘電体共振器の斜視図である。 特許文献１に示されている誘電体共振器における結合量と深さ寸法の相関を説明する図である。 第１の実施形態に係る誘電体共振器の斜視図である。 第１の実施形態に係る誘電体共振器の三面図である。 第１の実施形態に係る誘電体共振器における結合量とずれ寸法との関係を示す図である。 第１の実施形態に係る誘電体共振器における結合量とずれ寸法との関係を示す図である。 第１の実施形態に係る誘電体共振器における結合量とずれ寸法との関係を示す図である。 第２の実施形態に係るフィルタの構成図である。 第３の実施形態に係る通信装置の構成図である。

符号の説明

１，５１−誘電体共振器
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ−板構成部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ−主中心面
５，５５−支持板
６−キャビティ
１１−中心導体
１２−同軸コネクタ
１３−周波数調整用ネジ
２０−仕切り板
２１−導体ループ
３０−フィルタ
５２Ａ，５２Ｂ−平板部
５６Ａ，５６Ｂ−溝部
Ｒ１，Ｒ２３，Ｒ４５，Ｒ６−共振器
Ｅ１，Ｅ２−電界ベクトル
Ｗ−窓

Claims (6)

1. 主中心面が互いに平行である第１・第２の板構成部と、主中心面が互いに平行であり且つ当該主中心面が前記第１・第２の板構成部の主中心面に対して直交する第３・第４の板構成部とを備え、
   いずれの前記主中心面にも直交する断面形状が、略十字型である誘電体共振器であって、
   第１の板構成部の主中心面と第２の板構成部の主中心面とを離間させ、第１・第２の板構成部内で電界ベクトルが回る第１のＴＥ０１δモードと、第３・第４の板構成部内で電界ベクトルが回る第２のＴＥ０１δモードと、を結合させた誘電体共振器。
2. 第３の板構成部の主中心面と第４の板構成部の主中心面とを離間させた請求項１に記載の誘電体共振器。
3. 第１〜第４の板構成部のうち互いに隣接する２つの板構成部の主中心面同士が交わる交線を含む表面に、または前記交線近傍の表面に、前記交線に対して平行に延びる少なくとも１つの溝部を設けた請求項１または２に記載の誘電体共振器。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の誘電体共振器と、当該誘電体共振器を収容するキャビティと、前記第１・第２のＴＥ０１δモードのいずれかに結合して信号を入出力する第１の入出力部と、前記第１・第２のＴＥ０１δモードのいずれかに結合して信号を入出力する第２の入出力部と、を備えた誘電体フィルタ。
5. 前記第１・第２の入出力部の少なくとも一方は、空洞半同軸共振器である請求項４に記載の誘電体フィルタ。
6. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の誘電体共振器、または請求項４もしくは５に記載の誘電体フィルタを高周波回路部に備えた通信装置。

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