JP5198964B2 - 多重モード誘電体共振器およびその調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数に対応する複数の共振モードを励振可能な多重モード誘電体共振器に関する。

一般に、携帯電話等の基地局には共振器フィルタが組み込まれている。このような共振器フィルタを小型かつ高性能に構成するため、複数の共振モードを励振させて複数の周波数に対応可能な多重モード共振器が注目されている。従来の多重モード共振器としては、その基本形状に円柱を用いる構造あるいは直方体を用いる構造など、種々の構造が提案されている。直方体形状を用いる構造で複数の共振モードを励振させるためには、複数の直方体を組み合わせた構造か、直方体の一部を３次元的に削除した構造を採用する必要がある。また、円柱形状を用いる構造で複数の共振モードを励振させるためには、共振器本体の特性調整のためのネジ部材や円柱穴等を設けた構造を採用する必要がある。一方、多重モード共振器の周波数調整を行うために、金属ビス等を用いた構造を設ける手法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）
特開２００３−１７４３０２号公報 特開平７−１４７５０４号公報

上述の多重モード共振器のうち直方体形状を用いる構造は、製造時に所望の周波数特性を調整するために複雑な形状を持たせる必要があるので、製造コストの上昇につながる。これに対し、上述の多重モード共振器のうち円柱形状を用いる構造は、共振器本体の構造は比較的単純で製造は容易である。しかし、上記の特性調整用の構造を設けることを前提とすると、ネジ部材により伝送信号の損失が増大する恐れや、円柱穴を形成するための複雑な加工などの問題がある。さらに、上記特許文献１、２に開示されている特性調整用の構造を用いて多重モード共振器の周波数調整を行う場合は、設計条件に応じて複数の周波数が複雑に変化するので、単一モードの共振器に比べて所望の周波数特性を実現することは容易ではない。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、比較的簡単な構造で伝送損失を増大させることなく、所望の周波数特性を容易に調整可能な多重モード誘電体共振器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の多重モード誘電体共振器は、導体に囲まれたキャビティー内に固定され、複数の共振モードを励振するための側面構造を有する柱状の誘電体共振器本体と、前記誘電体共振器本体の上面または底面に対向配置され、前記誘電体共振器本体の中心軸方向の回転軸に対して回転可能に構成された誘電体調整片とを備え、前記誘電体調整片は、前記回転軸に直交する平面内で前記回転軸に対して非対称な形状を有し、前記誘電体共振器本体は、第１の周波数および当該第１の周波数より高い第２の周波数の前記共振モードをそれぞれ励振し、前記誘電体調整片の調整により、前記第１の周波数および前記第２の周波数の変化の方向が逆になることを特徴としている。

本発明の多重モード誘電体共振器によれば、柱状の誘電体共振器本体が側面構造の作用により複数の共振モードを励振し、それに対応する周波数特性が伝送信号に付与される。そして、誘電体調整片を回転させて誘電体共振器本体に対する角度を調整することにより、所望の共振周波数を設定することができる。従って、周波数特性を調整するための特殊な構造や複雑な加工を要することなく、簡単な構造で容易に周波数特性を調整可能な多重モード誘電体共振器を実現することができる。

本発明の誘電体調整片は、上記構造に対応する多様な形状で形成することができる。例えば、誘電体共振器本体の中心軸に直交する棒状の誘電体調整片を用いてもよい。また、長い棒状部材と短い棒状部材からなる十字型あるいはＴ字型の誘電体調整片を用いてもよい。この場合、棒状の誘電体調整片あるいは誘電体調整片の棒状部材は、矩形や円形などの多様な断面形状で形成することができる。

本発明の誘電体共振器本体は、円柱状に形成する場合に加え、多角形（例えば、八角形）の断面形状にするなど、多様な構造で形成することができる。また、誘電体共振器本体の前記側面構造は、前記誘電体共振器本体の側面の一部を切削した構造としてもよい。この場合、前記誘電体共振器本体の側面側の前記導体に取り付けられ、前記誘電体共振器本体の中心軸に直交する平面内で、前記中心軸から第１の方向および当該第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ位置する一対の入出力端子を設けてもよい。さらに、前記誘電体共振器本体の中心軸に直交する平面内で、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれに対し前記側面構造の切削面の法線の方向が略４５度の角度をなすように構成してもよい。

本発明において、前記誘電体調整片は、前記誘電体共振器本体に対する角度とは独立に、前記誘電体共振器本体との間の距離を調整可能に構成してもよい。これにより、誘電体共振器の周波数特性の調整の自由度を一層高めることが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の多重モード誘電体共振器の調整方法は、前記誘電体共振器本体に対し、前記誘電体調整片の前記誘電体共振器本体に対する角度を調整することにより、前記第１の周波数および前記第２の周波数の平均周波数を一定に保ちつつ、前記第１の周波数および前記第２の周波数の結合係数を変化させて周波数特性を調整するものである。

また、本発明の多重モード誘電体共振器の調整方法は、前記誘電体共振器本体に対し、前記誘電体調整片の前記誘電体共振器本体に対する角度と、前記誘電体調整片と前記誘電体共振器本体との間の距離とを独立に調整することにより、前記第１の周波数および前記第２の周波数をそれぞれ所望の周波数特性に調整するものである。

以上説明したように本発明によれば、誘電体共振器本体は複数の共振モードを励振するための側面構造を有し、誘電体共振器本体に対向配置される誘電体調整片を誘電体共振器本体に対して回転可能に構成したので、所望の周波数特性を調整可能となる。この場合、誘電体調整片が回転軸に対して非対称な形状を有するので、誘電体調整片の角度を適切に調整して複数の共振モードに対し異なる作用を及ぼすことができ、複数の共振周波数の平均周波数を保ちつつ結合係数を効率的かつ高精度に調整できる。本発明の誘電体共振器を用いることにより、周波数調整用の複雑な加工が不要となり、伝送損失が少なく多様なフィルタに応用可能な多重モード誘電体共振器を実現可能となる。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、２つの共振モード（２重モード）に対応して周波数特性に２つのピークを有する誘電体共振器に対して本発明を適用する場合において、８つの異なる実施形態を説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態の誘電体共振器の構造および特性について説明する。第１実施形態の誘電体共振器に関し、図１に上面図を示すとともに、図２に側断面図を示す。図１および図２に示すように、第１実施形態の誘電体共振器は、誘電体共振器本体１０と、導体ケース１１と、支持台１２と、一対の入出力端子１３と、誘電体調整片１４と、支持棒１５とを備えて構成される。

誘電体共振器本体１０は、円柱の一部が切削された形状を有し、円筒状の導体ケース１１に囲まれたキャビティー内の略中心部に配置されている。誘電体共振器本体１０は、その底面が導体ケース１１に取り付けられた支持台１２により固定されている。誘電体共振器本体１０は、所定の比誘電率を有する誘電体材料を用いて形成されている。誘電体共振器本体１０と外部空間の間は、周囲の導体ケース１１により電気的に遮断された状態にある。また、支持台１２は、例えばアルミナ等で形成され、円筒状の形状を有する。

図１に示すように、一対の入出力端子１３は、それぞれ導体ケース１１の側面に取り付けられている。一対の入出力端子１３のうち、一方の入出力端子１３には外部から供給される入力信号が供給され、他方の入出力端子１３からは複数の共振モードで励振された出力信号が外部に出力される。なお、一対の入出力端子１３は、互いに入出力を入れ替えて用いることができる。図１の下部に便宜上Ｘ軸とＹ軸を示しているが、誘電体共振器本体１０の中心軸から見て、一方の入出力端子１３の位置がＸ方向に配置され、かつ他方の入出力端子１３の位置がＹ方向に配置されている。すなわち、一対の入出力端子１３は、誘電体共振器本体１０の円形断面を含む平面内で、互いに直交する位置関係にある。

誘電体共振器本体１０の切削面１０ａは、その法線が水平面内においてＸ軸とＹ軸のそれぞれに対し４５度の角度をなすよう形成されている。このような角度で切削面１０ａを形成することは、誘電体共振器本体１０が２つの共振モードを励振するための側面構造の一例である。図１に示す切削面１０ａの切削量Ｈ、すなわち、切削前の誘電体共振器本体１０の円形断面の外周位置から切削面１０ａの中央位置までの距離は、共振モードの特性に大きく影響するので、所望の特性が得られる最適な切削量Ｈを定めることが望ましい。

誘電体調整片１４は、誘電体共振器本体１０の上面に対向配置されている。第１実施形態においては、誘電体調整片１４が矩形断面を有する棒状に形成されている。誘電体調整片１４の中央上部には支持棒１５が取り付けられている。そして、支持棒１５を誘電体共振器本体１０の中心軸方向の回転軸に対して回転させることにより、図１の平面内で誘電体共振器本体１０に対する誘電体調整片１４の角度θを変化させることができる。なお、誘電体調整片１４は誘電体共振器本体１０と同一の誘電体材料を用いて形成される。

ここで、誘電体調整片１４および支持棒１５の構造について図３を参照して説明する。
図３（Ａ）は、誘電体調整片１４および支持棒１５の長辺側を見た側面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に直交する方向から見た側面図である。誘電体調整片１４は、長辺の長さＬａ、矩形断面における横方向の長さＬｂおよび縦方向の長さＬｃに形成される。また、支持棒１５は、先端が誘電体調整片１４の長辺の中央上部に固定される円柱状に形成される。なお、支持棒１５は、その中心軸が誘電体共振器本体１０の中心軸と一致するように配置される。

図１に示すように、誘電体調整片１４の長辺の方向は、基準の方向に対して角度θをなすように調整することができる。すなわち、一対の入出力端子１３に対して対称的となる基準の方向をθ＝０度とし、支持棒１５により自在に角度θを調整することができる。例えば、図１において、Ｘ方向はθ＝４５度、切削面１０ａの法線方向はθ＝９０度、Ｙ方向はθ＝１３５度となる。第１実施形態では、誘電体調整片１４の形状の対称性から、θ＝０〜１８０度の範囲内での調整を想定する。なお、図１では、支持棒１５の中心軸（回転軸）が誘電体共振器本体１０の中心軸に一致する場合を示しているが、両者が若干ずれている場合であっても、本発明を適用可能である。

第１実施形態の構成において、一対の入出力端子１３と切削面１０ａの位置関係により、２つの共振モードに基づく電界は、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５度をなす２方向に発生する。これは、誘電体調整片１４の角度θに関し、０度および９０度に対応する。一方、誘電体調整片１４が一方の共振モードの電界方向に配置されるので、角度θを調整することにより、２つの共振モードに対応する２つの共振周波数が異なる変化をする。このような共振周波数の調整について詳しくは後述する。

第１実施形態の誘電体共振器の特性について、図４〜図６を参照して説明する。ここで、誘電体共振器本体１０と誘電体調整片１４のサイズの一例としては、例えば、誘電体共振器本体１０は、直径が約３７ｍｍで高さが約１０ｍｍに設定される。また、誘電体調整片１４のサイズ（図３）は、Ｌａ＝３７ｍｍ、Ｌｂ＝Ｌｃ＝３．７ｍｍに設定される。さらに、誘電体調整片１４と誘電体共振器本体１０との間の距離Ｄ（図２）は、１ｍｍに設定される。

図４は、誘電体共振器の伝送特性を示す図である。２ＧＨｚ近辺の比較的狭い周波数範囲において、一方の入出力端子１３から他方の入出力端子１３に伝送される信号のＳパラメータＳ２１（挿入損失）をグラフに示している。図４では、上述の角度θを３通り（θ＝０、４５、９０度）に変化させ、各々の伝送特性を比較して示している。図４からわかるように、低周波側と高周波側でそれぞれ挿入損失が０（ｄＢ）に近接するピークを有し、それ以外の周波数では挿入損失が大きくなる。

図４のグラフにおける２つのピークは、誘電体共振器の２つの共振モードに対応する２つの共振周波数で現れる。以下、低周波側の共振周波数をＦＬ、高周波側の共振周波数をＦＨと表す。図４に示すように、誘電体調整片１４の角度θが０度から９０度まで大きくなるにつれて、低周波側の共振周波数ＦＬが低下するのに対し、高周波側の共振周波数ＦＨが上昇している。すなわち、低周波側と高周波側では、角度θに対して逆向きに変化することがわかる。

図５は、角度θの変化と周波数の関係を示す図である。図５に示すように、２つの共振周波数ＦＬ、ＦＨに加え、これらの平均周波数ＦＡ（ＦＡ＝（ＦＬ＋ＦＨ）／２）の角度θに対する変化をグラフで示している。図４の伝送特性を反映して、角度θが大きくなるにつれて、低周波側の共振周波数ＦＬは低下し、高周波側の共振周波数ＦＨは上昇し、平均周波数ＦＡはほぼ一定に保たれる。

このように、第１実施形態における誘電体調整片１４は、平均周波数ＦＡを維持しつつ、低周波側の共振周波数ＦＬと高周波側の共振周波数ＦＨの差を調整する役割を有している。図１の平面内において、誘電体調整片１４の長辺は、θ＝０度のときは一方の共振モードの方向に一致し、θ＝９０度のときは他方の共振モードの方向に一致する。よって、誘電体調整片１４の角度θは、２つの共振モードに対して９０度異なる角度で対称的な作用を及ぼすので、上記の特性が得られるものである。

図６は、角度θの変化と上述の平均周波数ＦＡおよび結合係数ｋの関係を示す図である。ここで、結合係数ｋは、ｋ＝（ＦＨ−ＦＬ）／ＦＡで求められ、２つの共振周波数ＦＬ、ＦＨが相対的に離れている度合いを表す量である。角度θが大きくなるほど、平均周波数ＦＡがほぼ一定に保たれるとともに、角度θの増加に連動して結合係数ｋが増加することがわかる。この結果は、周波数が増加するにつれ、２つの共振周波数ＦＬ、ＦＨの差が徐々に拡大していくことを示している。

なお、図４〜図６においては、第１実施形態の誘電体共振器を用いて得られる特性の一例を示したものであり、実際には設計条件に応じて多様な特性を実現することができる。例えば、誘電体共振器本体１０に対する切削量Ｈ（図１）を変えることにより、図４〜図６の特性を変化させることができる。また、誘電体共振器本体１０と誘電体調整片１４のそれぞれのサイズについては周波数特性に与える影響が大きいので、所望の特性を得られるように最適な設計条件を予め設定する必要がある。

以上説明したように、第１実施形態の誘電体共振器は、誘電体共振器本体１０の中心軸方向の回転軸に対して非対称な形状を有する誘電体調整片１４を回転可能に構成したので、２つの共振モードに対し異なる作用を及ぼすことができる。よって、誘電体調整片１４の角度θを適切に調整することにより、２つの共振周波数ＦＬ、ＦＨの変化の方向が逆になるように調整可能とし、両者の差を拡大または縮小して所望の周波数特性を容易に実現可能となる。第１実施形態の誘電体共振器は、例えば、高精度な周波数調整が可能な帯域可変型フィルタへの応用に適している。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の誘電体共振器について説明する。第２実施形態の誘電体共振器の基本構造は第１実施形態と共通するが、誘電体調整片１４の調整手法が異なっている。すなわち、第２実施形態の誘電体共振器は、図１の上面図において角度θが固定の状態に保持される一方、図２の側断面図において、誘電体調整片１４と誘電体共振器本体１０の間の距離Ｄが可変となっている。図２に示す距離Ｄは、支持棒１５を回転させることにより自在に調整することができる。その他の構造については、第１実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。

第２実施形態の誘電体共振器の特性について、図７および図８を参照して説明する。ここで、誘電体共振器本体１０の角度θについては、θ＝０度に保たれるものとする。一方、誘電体調整片１４の距離Ｄについては、１〜６ｍｍの範囲で変化させるものとする。なお、他のパラメータについては、第１実施形態と同様であるものとする。

図７は、第２実施形態の誘電体共振器における伝送特性を示す図である。図４の場合と同様、２ＧＨｚ近辺の比較的狭い周波数範囲におけるＳパラメータＳ２１（挿入損失）をグラフで示し、上述の距離Ｄを４通り（Ｄ＝１、２、３、６ｍｍ）に変化させ、各々の伝送特性を比較して示している。図７のグラフにおける２つのピークは、図４と同様、低周波側の共振周波数ＦＬと、高周波側の共振周波数ＦＨに対応する。図７においては、図４とは異なり、低周波側の共振周波数ＦＬと高周波側の共振周波数ＦＨが連動して変化している。すなわち、距離Ｄが１ｍｍから６ｍｍまで大きくなるにつれ、２つの共振周波数ＦＬ、ＦＨはともに上昇することがわかる。

図８は、距離Ｄの変化と平均周波数ＦＡおよび結合係数ｋの関係をグラフで示す図である。距離Ｄが１〜４ｍｍの範囲では、平均周波数ＦＡが距離Ｄに連動して上昇している。一方、距離Ｄの増減に関わらず、結合係数ｋはほぼ一定に保たれる。なお、距離Ｄが４ｍｍを越えると平均周波数ＦＡの上昇が見られないので、距離Ｄを１〜４ｍｍの範囲に設定することが望ましい。

このように、第２実施形態の誘電体共振器は、誘電体調整片１４と誘電体共振器本体１０との間の距離Ｄを可変としたので、２つの共振モードに対して共通の作用を及ぼすことができる。よって、誘電体調整片１４の距離Ｄを適切に調整することにより、２つの共振周波数ＦＬ、ＦＨが連動して変化するように調整可能とし、結合係数ｋを一定に保ちながら周波数特性を自在に調整することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の誘電体共振器について説明する。第３実施形態の誘電体共振器は、第１実施形態の調整手法と第２実施形態の調整手法を組み合わせたものである。すなわち、第３実施形態の誘電体共振器は、図１の上面図において、第１実施形態と同様に誘電体調整片１４の角度θを調整することができ、かつ図２の側断面図において、第２実施形態と同様に誘電体調整片１４と誘電体共振器本体１０の間の距離Ｄを調整することができる。

第３実施形態において、誘電体調整片１４の角度θおよび距離Ｄの調整は、いずれも支持棒１５を回転させることにより行うことができる。例えば、中空のネジ部材の内側に棒状のネジ部材を組み込んで支持棒１５を形成し、内側のネジ部材により角度θを調整し、外側の中空のネジ部材により距離Ｄを調整する構造としてもよい。第３実施形態では、角度θと距離Ｄを独立に調整可能であれば、多様な構造を採用することができる。

第３実施形態の誘電体共振器の特性を調整する場合、角度θと距離Ｄのうち、一方を粗調整に用い、他方を微調整に用いることが想定される。例えば、図４および図７の伝送特性に着目すると、距離Ｄの粗調整により平均周波数ＦＡを所望の範囲に設定し、この状態で角度θの微調整により結合係数ｋを適切な値に設定することができる。なお、第３実施形態において、かかる調整手法は一例であって、角度θと距離Ｄを独立に調整する手順を組み合わせて自在に適用することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の誘電体共振器について説明する。図９に第４実施形態の誘電体共振器の上面図を示す。第４実施形態の誘電体共振器においては、誘電体調整片１４ａの構造が第１〜第３実施形態の場合と異なっている。なお、誘電体共振器本体１０、導体ケース１１、支持台１２、一対の入出力端子１３、支持棒１５については、第１〜第３実施形態と同様に構成される。第４実施形態の誘電体調整片１４ａは、第１〜第３実施形態の誘電体調整片１４を長辺方向で概ね半分に分割した形状を有する。誘電体調整片１４ａの一端の上部には支持棒１５が取り付けられている。支持棒１５を回転させると、誘電体調整片１４ａの長辺の角度θを変化させることができる。

図１０は、第４実施形態の誘電体共振器における伝送特性を示す図である。図１０においては、図４と同様の条件に従って、ＳパラメータＳ２１のグラフを示している。図１０のグラフにおけるピークは、角度θの変化に対して図４と同様の傾向で変化することがわかる。ただし、第４実施形態の誘電体調整片１４ａの形状を反映して、各ピークの現れる周波数は図４とは若干相違している。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態の誘電体共振器について説明する。図１１に第５実施形態の誘電体共振器の上面図を示す。第５実施形態の誘電体共振器においては、Ｔ字型の誘電体調整片１４ｂを用いる点が特徴的である。なお、誘電体共振器本体１０、導体ケース１１、支持台１２、一対の入出力端子１３、支持棒１５については、第１〜第４実施形態と同様に構成される。第５実施形態の誘電体調整片１４ｂのＴ字型の連結部の上部には支持棒１５が取り付けられている。支持棒１５を回転させると、Ｔ字型の誘電体調整片１４ｂの角度θを変化させることができる。なお、図１１の例では、誘電体調整片１４ｂの連結部を基点とする棒状部材が向く角度θを基準にしている。

図１２は、第５実施形態の誘電体共振器における伝送特性を示す図である。図１２においては、図４と同様の条件に従って、ＳパラメータＳ２１のグラフを示している。図１２のグラフにおけるピークと角度θの関係は、図４および図１０とは逆になっている。すなわち、誘電体調整片１４の角度θが０度から９０度まで大きくなるにつれて、低周波側の共振周波数ＦＬが上昇するのに対し、高周波側の共振周波数ＦＨが低下している。これは、上述したように誘電体調整片１４ｂの連結部を基点とする棒状部材よりも、これに直交する側の棒状部材の長さが長いため、角度θに直交する方向で各共振モードに及ぼす作用が強くなるためと考えられる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態の誘電体共振器について説明する。図１３に第６実施形態の誘電体共振器の上面図を示す。第６実施形態の誘電体共振器においては、十字型の誘電体調整片１４ｃを用いる点が特徴的である。なお、誘電体共振器本体１０、導体ケース１１、支持台１２、一対の入出力端子１３、支持棒１５については、第１〜第５実施形態と同様に構成される。第６実施形態の誘電体調整片１４ｃにおいて、長い棒状部材と短い棒状部材が中央で直交する部分の上部に支持棒１５が取り付けられている。支持棒１５を回転させると、十字型の誘電体調整片１４ｃの角度θを変化させることができる。なお、図１３の例では、誘電体調整片１４ｃの長い棒状部材が向く角度θを基準にしている。

図１４は、第６実施形態の誘電体共振器における伝送特性を示す図である。図１４においては、図４と同様の条件に従って、ＳパラメータＳ２１のグラフを示している。図１４のグラフにおけるピークは、角度θの変化に対して図４および図１０と同様の傾向で変化することがわかる。これは、誘電体調整片１４ｃにおいて、短い棒状部材に比べて長い棒状部材の方が、各共振モードに及ぼす作用が強くなるためと考えられる。ただし、短い棒状部材を角度θの基準とする場合には、図１２と同様の傾向で変化することは明らかである。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態の誘電体共振器について説明する。第７実施形態の誘電体共振器は、円形の断面形状を有する誘電体調整片１４ｄを用いる点が特徴的である。なお、誘電体共振器本体１０、導体ケース１１、支持台１２、一対の入出力端子１３、支持棒１５については、第１〜第６実施形態と同様に構成される。また、第７実施形態の誘電体共振器の構造は、図１及び図２と同様に表されるものとする。第７実施形態の誘電体調整片１４ｄおよび支持棒１５の構造について図１５を参照して説明する。図１５（Ａ）は、誘電体調整片１４ｄおよび支持棒１５の長辺側を見た側面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）と直交する方向から見た側面図である。図１５（Ａ）は図３（Ａ）と同様であるが、図１５（Ｂ）は、図３（Ｂ）とは異なり、誘電体調整片１４ｄが円形断面に形成されることがわかる。他の点については、第１実施形態と違いはない。

図１６は、第７実施形態の誘電体共振器における伝送特性を示す図である。図１６においては、図４と同様の条件に従って、ＳパラメータＳ２１のグラフを示している。図１６のグラフにおけるピークは、角度θの変化に対して図４と同様の傾向で変化することがわかる。すなわち、誘電体調整片１４ｄが各共振モードに及ぼす作用は、断面形状が変更された場合であっても概ね共通であると考えられる。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態の誘電体共振器について説明する。図１７に第８実施形態の誘電体共振器の上面図を示す。第８実施形態においては、誘電体共振器本体２０の形状が第１〜第７実施形態とは異なっている。なお、導体ケース１１、支持台１２、一対の入出力端子１３、支持棒１５については、第１〜第７実施形態と同様に構成される。

図１７に示すように、第８実施形態の誘電体共振器本体２０は、円柱ではなく八角形の断面形状を有し、その中心軸が図１と同様の位置となるように配置されている。また、図１７の誘電体共振器本体２０において、中心軸から見て図１の切削面１０ａと同じ方向の一辺に切削面２０ａが形成されている。よって、誘電体共振器本体２０の断面内で、切削面２０ａの側の一辺が他の辺に比べて中心軸との距離が小さくなっている。また、誘電体調整片１４については、図１と同様の構造であり、支持棒１５を誘電体共振器本体２０の中心軸方向の回転軸に対して回転させることで、角度θを変化させることができる。

図１８は、第８実施形態の誘電体共振器において、角度θの変化と上述の平均周波数ＦＡおよび結合係数ｋの関係を示す図である。なお、誘電体調整片１４と誘電体共振器本体２０との間の距離Ｄは、３ｍｍに設定されるものとする。図１８に示すように、角度θが大きくなるほど、平均周波数ＦＡは若干増加するとともに、結合係数ｋが増加していくことがわかる。

第８実施形態においては、誘電体共振器本体２０が八角形の断面形状を有する場合を説明したが、八角形に限らず、他の多角形や、あるいは複数の共振モードを励振可能な任意の断面形状を有する柱状の誘電体共振器本体２０を用いることができる。第８実施形態においては、柱状の誘電体共振器本体２０の側面の一部に形成される切削面２０ａの有無に関らず、入出力端子１３との位置関係に基づき複数の共振モードを励振可能であることが前提となる。

以上、第１〜第８実施形態に基づいて本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、上記各実施形態において、誘電体調整片１４に関し、棒状、Ｔ字型など様々な形状に形成する場合を説明したが、誘電体調整片１４の形状はこれらに限られることはない。すなわち、回転軸に直交する平面内で、回転軸に対して非対称な形状を有する多様な誘電体調整片１４を用いることができる。また、誘電体調整片１４の構成部材は、矩形断面、円形断面に加え多様な断面形状で形成することができる。さらに、上記各実施形態では、誘電体調整片１４が誘電体共振器本体１０（２０）の上面に対向配置される構成を説明したが、誘電体調整片１４が誘電体共振器本体１０（２０）の底面に対向配置される構成を採用してもよい。また、上記各実施形態における誘電体共振器を複数個直列又は並列に接続する構成を採用してもよい。

一方、誘電体調整片１４は、誘電体共振器本体１０（２０）と同一の誘電体材料を用いて形成される場合に限らず、誘電体共振器本体１０（２０）と比誘電率が異なる誘電体材料を用いて誘電体調整片１４を形成してもよい。さらに、上記各実施形態では、誘電体共振器本体１０（２０）が、図１等に示される切削面１０ａ（２０ａ）で切削される場合を説明したが、かかる切削方法に限定されるものではない。誘電体共振器本体１０（２０）の切削面１０ａ（２０ａ）の配置や切削方法は、本発明の作用効果が得られる範囲内で自在に変更することができる。この場合、本実施形態では、誘電体共振器本体１０（２０）が２つの共振モードを励振する構造を示したが、切削方法の工夫により、さらに多くの共振モードを励振し、複数のピークを有する周波数特性を実現してもよい。

第１実施形態の誘電体共振器の上面図である。 第１実施形態の誘電体共振器の側断面図である。 第１実施形態の誘電体調整片および支持棒の構造を示す図である。 第１実施形態の誘電体共振器の伝送特性を示す図である。 第１実施形態の誘電体共振器における角度θの変化と周波数の関係を示す図である。 第１実施形態の誘電体共振器における角度θの変化と平均周波数および結合係数の関係を示す図である。 第２実施形態の誘電体共振器の伝送特性を示す図である。 第２実施形態の誘電体共振器における距離Ｄの変化と平均周波数および結合係数の関係を示す図である。 第４実施形態の誘電体共振器の上面図である。 第４実施形態の誘電体共振器の伝送特性を示す図である。 第５実施形態の誘電体共振器の上面図である。 第５実施形態の誘電体共振器の伝送特性を示す図である。 第６実施形態の誘電体共振器の上面図である。 第６実施形態の誘電体共振器の伝送特性を示す図である。 第７実施形態の誘電体調整片および支持棒の構造を示す図である。 第７実施形態の誘電体共振器の伝送特性を示す図である。 第８実施形態の誘電体共振器の上面図である。 第８実施形態の誘電体共振器における角度θの変化と平均周波数および結合係数の関係を示す図である。

符号の説明

１０、２０…誘電体共振器本体
１０ａ、２０ａ…切削面
１１…導体ケース
１２…支持台
１３…入出力端子
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…誘電体調整片
１５…支持棒

Claims (10)

1. 導体に囲まれたキャビティー内に固定され、複数の共振モードを励振するための側面構造を有する柱状の誘電体共振器本体と、
   前記誘電体共振器本体の上面または底面に対向配置され、前記誘電体共振器本体の中心軸方向の回転軸に対して回転可能に構成された誘電体調整片と、
   を備え、
   前記誘電体調整片は、前記回転軸に直交する平面内で前記回転軸に対して非対称な形状を有し、
   前記誘電体共振器本体は、第１の周波数および当該第１の周波数より高い第２の周波数の前記共振モードをそれぞれ励振し、前記誘電体調整片の調整により、前記第１の周波数および前記第２の周波数の変化の方向が逆になることを特徴とする多重モード誘電体共振器。
2. 前記誘電体共振器本体は、円柱状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多重モード誘電体共振器。
3. 前記誘電体共振器本体は、多角形の断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の多重モード誘電体共振器。
4. 前記断面形状は、八角形であることを特徴とする請求項３に記載の多重モード誘電体共振器。
5. 前記側面構造は、前記誘電体共振器本体の側面の一部を切削した構造であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多重モード誘電体共振器。
6. 前記誘電体共振器本体の側面側の前記導体に取り付けられ、前記誘電体共振器本体の中心軸に直交する平面内で、前記中心軸から第１の方向および当該第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ位置する一対の入出力端子を備えることを特徴とする請求項５に記載の多重モード誘電体共振器。
7. 前記誘電体共振器本体の中心軸に直交する平面内で、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれに対し前記側面構造の切削面の法線の方向が略４５度の角度をなすことを特徴とする請求項６に記載の多重モード誘電体共振器。
8. 前記誘電体調整片は、前記誘電体共振器本体に対する角度とは独立に、前記誘電体共振器本体との間の距離を調整可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載の多重モード誘電体共振器。
9. 請求項１に記載の多重モード誘電体共振器の調整方法であって、
   前記誘電体共振器本体に対し、前記誘電体調整片の前記誘電体共振器本体に対する角度を調整することにより、前記第１の周波数および前記第２の周波数の平均周波数を一定に保ちつつ、前記第１の周波数および前記第２の周波数の結合係数を変化させて周波数特性を調整することを特徴とする調整方法。
10. 請求項８に記載の多重モード誘電体共振器の調整方法であって、
    前記誘電体共振器本体に対し、前記誘電体調整片の前記誘電体共振器本体に対する角度と、前記誘電体調整片と前記誘電体共振器本体との間の距離とを独立に調整することにより、前記第１の周波数および前記第２の周波数をそれぞれ所望の周波数特性に調整することを特徴とする調整方法。

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