JP5806384B2

JP5806384B2 - 誘電体共振器

Info

Publication number: JP5806384B2
Application number: JP2014502345A
Authority: JP
Inventors: 浩児濱田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: JPWO2013129538A1; WO2013129538A1

Description

本発明は、例えば帯域通過フィルタを構成する部品として使用される誘電体共振器に関する。

例えば携帯電話回線網やＷｉＦｉネットワーク等の通信システムにおいては、人が持ち歩けるような小型軽量な携帯端末と、それぞれの携帯端末との通信を行う固定の基地局通信装置とが使用される。これらの多くの通信システムで使用される電波の多くは、携帯端末から送信されて基地局通信装置にて受信される基地局受信用の周波数帯と、基地局通信装置から送信されて携帯端末にて受信される基地局送信用の周波数帯とに分かれている。

携帯端末および基地局通信装置のいずれにおいても、装置の内部では、送信信号と受信信号とが干渉し合わないように電波を分離し、それぞれの電波に対して信号処理を行っている。この電波の分離に、帯域通過フィルタ（以降、単にフィルタともいう）が用いられる。携帯端末で使用されるフィルタは、人が携帯端末を持ち歩きやすいように軽量化および小型化が要求されている。一方、基地局通信装置は広い通信エリアを実現するために高出力の電波をアンテナから放射する必要があるため、基地局通信装置用のフィルタとしては、半導体装置等で増幅された大電力の電気信号を無駄なくアンテナに供給することができるよう、なるべく低損失であることが要求されている。

特許文献１には、基地局通信装置側に用いられる低損失な誘電体共振器の一例が挙げられている。図６は、従来の誘電体共振器の一実施形態である誘電体共振器１００を示す図であり、図６（ａ）は概略斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す誘電体共振器１００の一部を拡大して示す概略断面図である。図６に示す誘電体共振器１００は、互いに反対側に位置する一対の主面（主面１１０Ａおよび１１０Ｂ）を有する誘電体ブロック１１０と、一対の主面にそれぞれ開口を有して誘電体ブロックを貫通する貫通孔１１２と、貫通孔１１２の内周面の全体に被着した内導体１２０と、誘電体ブロック１１０の側面に内導体１２０を取り囲むように被着した外導体１４０とを備えている。内導体１２０は、貫通孔１１２の内周面の全体から主面１１０Ａの一部まで連続して被着している。特許文献１に記載の誘電体共振器１００は、内導体１２０とその周囲を囲むように配置された外導体１４０とによって、特定の周波数で共振する同軸共振器構造が形成されており、内導体１２０と電磁的に結合した信号取り出し用電極（図示せず）を介して、特定の周波数の電気信号を選択的に取り出すことができる。

ところで、この種の誘電体共振器の共振周波数は、誘電体ブロックを構成している誘電体材料の比誘電率（εr）などの材料に関するパラメータに応じて変化するとともに、誘電体ブロック１１０の外形寸法、貫通孔１１２の寸法や形状、貫通孔１１２の内部での内導体１２０の厚みばらつき等の形状に関するパラメータに応じても変化する。誘電体共振器の各種形状は、特定の周波数で共振することができるよう設計されている。

しかしながら実際の誘電体共振器では、製造時の環境変化等によってこれら形状に関するパラメータが、多少なりとも設計値からずれてしまう。この形状に関するパラメータのずれによって、誘電体共振器の共振周波数にも設計値からのずれが生じてしまう。このような誘電体共振器における共振周波数のずれを予め決められた規定範囲内に補正するため、従来より、作製した誘電体共振器の１つ１つについていわゆるチューニング作業と呼ばれる共振周波数の調整作業を行なっている。

この共振周波数の調整作業には、内導体１２０の一部を削って内導体１２０の大きさや形状を変化させる方法や、いわゆるチューニング棒を用いた方法等がある。内導体１２０の大きさや形状を変化させる方法では、例えばハンドグラインダー装置を用いて、回転する研削用砥石を内導体１２０の一部に当接させることで、この内導体１２０の一部を研削して除去する。

また図７（ａ）は、図６に示す誘電体共振器１００について、チューニング棒２００を用いて共振周波数を調整した状態を示す概略断面図である。チューニング棒２００を用いた共振周波数の調整は、貫通孔１１２に金属製のチューニング棒２００を挿入することで行う。金属製のチューニング棒２００は、図７（ａ）に示すようにねじ状である。具体的には、誘電体共振器１００の貫通孔１１２にチューニング棒２００をねじ込むように挿入し、チューニング棒２００の外周を内導体１２０に食い込ませて、チューニング棒２００を貫通孔１１２にねじ留めする。チューニング棒２００を用いた共振周波数の調整では、貫通孔１１２へのチューニング棒２００の挿入量を調整することで共振周波数を調整することができる。チューニング棒２００を用いた共振周波数の調整の後は、チューニング棒２００を貫通孔１１２にねじ留めした状態で誘電体共振器として使用することができる。

特開２０１１−９７２０９号公報

これらのチューニング作業では以下に示すような課題があった。例えば内導体１２０の一部を削って内導体１２０の大きさや形状を変化させる方法では、ハンドグラインダー装置等を用いた機械加工に伴う比較的大きな力が内導体１２０や誘電体ブロック１１０にかかる。例えば図６（ｂ）に示すような、貫通孔１１２の開口１１４の周縁部分に対応する角部Ｘの近傍は、このような機械加工に伴う力が集中し易い。このため、内導体１２０の一部を削って内導体１２０の大きさや形状を変化させるチューニング方法では、この集中した力によって角部Ｘの近傍で内導体１２０が誘電体ブロック１１０から剥離し易いといった課題があった。またこのような角部Ｘの近傍では、内導体１２０の厚みが比較的薄くなり易く、機械加工による力の集中に伴い、この角部Ｘの近傍の内導体１２０自体が破損し易いといった課題もあった。

また、チューニング棒２００を用いた共振周波数の調整方法では調整後の状態（チューニング状態）を長期間にわたって安定して維持するには、チューニング棒２００がチューニング時に調整した位置でしっかりとねじ留めされていることが大切である。チューニング棒２００をしっかりとねじ留めするには、チューニング棒２００の外周が内導体１２０にしっかりと食い込むよう、チューニング棒２００の外径と貫通孔１１２の内径との差が小さいことが好ましい。しかし、チューニング棒２００の外径と貫通孔１１２の内径との差が小さい場合は、図７（ａ）に示す従来の誘電体共振器１００では、チューニング棒２００からの応力が集中し易い部分である角部Ｘが、チューニング棒２００からの応力によって破損してしまうことがあった。この場合、誘電体ブロック１１０の形状が変化して周波数の微調整の実施が困難であるとともに、応力が集中していた部分でチューニング棒２００にかかる力が緩むので、チューニング棒２００が調整位置からずれ易くなり調整状態を長期間維持できないといった問題点があった。また、図７（ｂ）に示すように、貫通孔１１２の開口１１４近傍に傾斜部１３０を設けてチューニング棒２００からの応力の集中を緩和する手段も検討されているが、応力を緩和したことにより、チューニング棒２００が貫通孔１１２内にしっかりと固定されなくなり、チューニング棒２００が調整位置からずれ易く、調整状態を長期間維持できないといった問題点があった。本発明は、このような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものである。

本発明は、互いに反対側に位置する一対の主面を有する誘電体ブロックと、一対の前記主面にそれぞれ開口を有して前記誘電体ブロックを貫通する貫通孔と、該貫通孔の内周面の全体に被着した内導体と、前記誘電体ブロックの側面に前記内導体を取り囲むように被着した外導体とを備える誘電体共振器であって、前記貫通孔は、それぞれの前記開口を含む一対の端部と、一対の該端部の間に位置する、内周面が中心軸に平行な平行部とを備え、前記平行部の内径がそれぞれの前記開口の内径よりも小さく、一対の前記端部は、それぞれ前記平行部の内周面に連なる第１の面と、該第１の面および前記主面に連なる第２の面とを有し、前記中心軸を含む断面で見たときに、前記第１の面が前記平行部の内周面に対して略垂直であり、前記第１の面と前記第２の面との接続部が前記第２の面と前記主面との接続部に比べて前記中心軸に近く、前記内導体は、一対の前記端部それぞれに被着した部分において、厚みが前記中心軸に向かって厚くなっており、内周面が前記平行部に被着した部分の前記内導体の内周面に比べて前記中心軸に近いことを特徴とする誘電体共振器を提供する。

本発明はまた、互いに反対側に位置する一対の主面を有する誘電体ブロックと、一対の前記主面にそれぞれ開口を有して前記誘電体ブロックを貫通する貫通孔と、該貫通孔の内周面の全体に被着した内導体と、前記誘電体ブロックの側面に前記内導体を取り囲むように被着した外導体と、一対の前記主面のうち一方の主面の前記開口から前記貫通孔に挿入されたねじ状のチューニング棒とを備える誘電体共振器であって、前記貫通孔は、それぞれの前記開口を含む一対の端部と、一対の該端部の間に位置する、内周面が中心軸に平行な平行部とを備え、前記平行部の内径がそれぞれの前記開口の内径よりも小さく、一対の前記端部は、それぞれ前記平行部の内周面に連なる第１の面と、該第１の面および前記主面に連なる第２の面とを有し、前記中心軸を含む断面で見たときに、前記第１の面が前記平行部の内周面に対して略垂直であり、前記第１の面と前記第２の面との接続部が前記第２の面と前記主面との接続部に比べて前記中心軸に近く、少なくとも前記一方の主面の側の前記端部の近傍において、前記チューニング棒が、外周が前記内導体に食い込むことで前記貫通孔にねじ留めされていることを特徴とする誘電体共振器を併せて提供する。

誘電体ブロックの貫通孔の一対の端部が、それぞれ貫通孔の平行部の内周面に連なる第１の面と、第１の面および誘電体ブロックの主面に連なる第２の面とを有し、第１の面と第２の面との接続部が第２の面と主面との接続部に比べて貫通孔の中心軸に近く、貫通孔の内面に被着した内導体が、一対の端部それぞれに被着した部分において厚みが中心軸に向かって厚くなっているとともに、内周面が平行部に被着した部分の内導体の内周面に比べて中心軸に近いので、貫通孔にチューニング棒をねじ込んだ場合に、この端部近傍の肉厚な内導体にチューニング棒を食い込ませてねじ留めすることができるので、貫通孔内の所定位置にチューニング棒を長期間にわたって安定して固定することができる。また、貫通孔の端部近傍において、内導体と誘電体ブロックとの接合面積が比較的大きいので、内導体と誘電体ブロックとの接合強度が比較的強く、内導体の一部を削って内導体の大きさや形状を変化させるチューニングを行った場合でも、内導体が誘電体ブロックから剥離し易い。また、外部から印加された力に伴う応力が集中し易い、貫通孔の端部近傍における内導体の厚みが大きいので内導体自体も破損し難い。

（ａ）は、本発明の誘電体共振器の一実施形態の例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は概略断面図である。図１に示す誘電体共振器の一部を拡大して示す断面図である。図１および図２に示す誘電体共振器の、貫通孔の端部の近傍をさらに拡大して示す断面図である。図１〜３に示す誘電体共振器について、内導体の大きさや形状を変化させる共振周波数の調整を行っている状態の一例について示す概略断面図である。図１〜３に示す誘電体共振器について、チューニング棒を用いた共振周波数の調整を行っている状態の一例について示す概略断面図である。従来の誘電体共振器の一実施形態を示す図であり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す従来の誘電体共振器の一部を拡大して示す概略断面図である。（ａ）および（ｂ）は、図６に示す従来の誘電体共振器について、チューニング棒を用いた共振周波数の調整を行っている状態の一例を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の誘電体共振器の一実施形態について説明する。図１（ａ）は、本発明の誘電体共振器の一実施形態である、誘電体共振器１０の概略斜視図である。図１（ｂ）は誘電体共振器１０の概略断面図である。図２は、図１に示す誘電体共振器１０の一部を拡大して示す断面図である。図２では、複数の貫通孔４のうちの１つの構成について代表して示しているが、図１に示す誘電体共振器１０の貫通孔４は、いずれも図２に示す構造と同様の構造を有している。また図３は、貫通孔４の端部１４ａの近傍をさらに拡大して示す断面図である。図においては符号を省略しているが、端部１４ｂも端部１４ａと同様の構成を有している。図１（ｂ）、図２、図３、および後述する図４、図５は、貫通孔４の中心軸Ｃを含む平面で切断した際の断面図である。

誘電体共振器１０は、互いに反対側に位置する一対の主面２ａおよび２ｂを有する誘電体ブロック２と、一対の主面２ａおよび２ｂにそれぞれ開口４ａおよび４ｂを有して誘電体ブロック２を貫通する貫通孔４と、貫通孔４の内周面の全体に被着した内導体６と、誘電体ブロック２の側面に内導体６を取り囲むように被着した外導体８とを備える誘電体共振器１０であって、貫通孔４は、開口４ａを含む端部１４ａおよび開口４ｂを含む１４ｂと、一対の端部１４ａおよび１４ｂの間に位置する、内周面が中心軸Ｃに平行な平行部１６とを備え、平行部１６の内径がそれぞれの開口４ａおよび４ｂの内径よりも小さく、一対の端部１４ａおよび１４ｂは、それぞれ平行部１６の内周面に連なる第１の面２３（図２、図３参照）と、第１の面２３および主面２ａに連なる第２の面２５（図２、図３参照）とを有し、中心軸Ｃを含む断面で見たときに、第１の面２３が平行部１６の内周面に対して略垂直であり、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７（図２、図３参照）が第２の面２５と主面２ａとの接続部２９（図２、図３参照）に比べて中心軸Ｃに近く、内導体６は、一対の端部１４ａおよび１４ｂそれぞれに被着した部分において、厚みが中心軸Ｃに向かって厚くなっており、内周面６αが平行部１６に被着した部分の内導体６の内周面６βに比べて中心軸Ｃに近い。第１の面２３が平行部１６の内周面に対して略垂直とは、第１の面２３と平行部１６とのなす角α（図３参照）が７０°〜１１０°であることをいう。

以下、誘電体共振器１０について、より詳細に説明する。図１に示す誘電体共振器１０は、誘電体ブロック２が貫通孔４を複数備え、貫通孔４それぞれの内周面の全体に内導体６が被着している。内導体６は、貫通孔４の内周面の全体から一対の主面２ａおよび２ｂのうちの少なくとも１つの主面（本実施形態では主面２ａ）の一部まで連続して被着している。

外導体８は、これら内導体６が被着された複数の貫通孔４の周囲を囲むように、誘電体ブロック２の側面全体に設けられている。また本実施形態では、誘電体ブロック２の他方の主面２ｂ全体にも金属層７が設けられており、金属層７が内導体６および外導体８の双方に接続することで、金属層７を介して内導体６と外導体８とが電気的に接続されている。誘電体共振器１０の使用時には、この金属層７の部分が外部の接地導体と当接した状態で使用される。

誘電体共振器１０は、これら内導体６と外導体８とによって、各貫通孔４毎にそれぞれ特定の周波数で共振する複数の同軸共振器構造が構成されており、これら複数の同軸共振器構造が互いに電磁界結合するように配置されている。誘電体共振器１０では、複数の貫通孔４それぞれにおいて、例えばいわゆるＴＥＭモード型の共振構造が構成されている。すなわち、誘電体共振器１０にマイクロ波帯の高周波が印加されると、複数の貫通孔４それぞれが、ＴＥＭモード型の共振器を構成して共振する。誘電体共振器１０では、複数の同軸共振器構造が互いに電磁界結合するように配置されていることにより、特定の貫通孔４の内導体６と電磁的に結合した信号取り出し用電極（図示せず）を介して、特定の周波数の電気信号を選択的に取り出すことができる。例えば、各貫通孔４に対応する共振周波数の設定を、それぞれ例えば概ね２．１３９ＧＨｚ、２．１３１ＧＨｚ、２．１３０ＧＨｚ、２．１３９ＧＨｚと異ならせ、共振器間の結合を調整することにより、通信帯域が概ね２．１〜２．２ＧＨｚの帯域通過フィルタを構成することができる。

誘電体ブロック２は例えばアルミナ等のセラミックスからなり、必要とする周波数等に応じて、例えば比誘電率が５〜７０程度の材質を適宜選択すればよい。本実施形態では誘電体ブロック２の図１（ｂ）中の上下方向に沿った高さは例えば約５〜１５ｍｍ、貫通孔４の内径は例えば約２〜１０ｍｍ程度である。内導体６、金属層７および外導体８は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの抵抗値の小さいものを主成分とすればよい。

端部１４ａは、平行部１６の内周面に連なる第１の面２３と、第１の面２３および主面２ａに連なる第２の面２５と、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７と、第２の面２５と主面２ａとの接続部２９とを有している。第１の面２３の図３中左右方向の幅は約０．５〜５ｍｍ程度であり、第２の面２５の図中上下方向の高さは約０．５〜５ｍｍ程度である。

図３に示すように、第１の面２３は平行部１６に対して垂直であり、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７が、第２の面２５と主面２ａとの接続部２９に比べて中心軸Ｃに近くなっている。また内導体６は、端部１４ａに被着した部分において、厚みが中心軸Ｃに向かって厚くなっており、端部１４ａに被着した部分における内導体６の内周面６αが、平行部１６に被着した部分の内導体６の内周面６βに比べて、中心軸Ｃに近くなっている。本実施形態では、端部１４ａに対応する部分における内導体６の内周面６αは、平行部１６に対応する部分における内導体６の内周面６βに比べて、例えば０．０１〜１ｍｍ程度中心軸Ｃに近くなっている。また本実施形態において、内導体６の平行部１６に対応する部分の厚さは約０．００５〜０．０５ｍｍ程度である。

図４および図５は、誘電体共振器１０について、いわゆるチューニング作業と呼ばれる共振周波数の調整作業を行なっている状態を示している。共振周波数の調整作業には、内導体６の一部を削って内導体６の大きさや形状を変化させることで共振周波数を調整する方法や、いわゆるチューニング棒５０を用いて共振周波数を調整する方法とがある。

図４は、内導体６の大きさや形状を変化させることで共振周波数を調整する方法の一例について説明する概略断面図である。図４に示す例では、内蔵されたモータによって回転軸６４を回転駆動させるハンドグラインダー装置６２を用いて、内導体６の一部を研削して除去している。内導体６の除去形状や除去量に応じて、共振周波数は変化する。具体的には、ハンドグラインダー装置６２の回転軸６４に円板状の砥石６０を取り付けて砥石６０を回転させながら、回転する砥石６０を一方の主面２ａに被着した内導体６の一部に押し当てて、内導体６のうち研石６０を押し付けた部分を研削して除去する。この際、内導体６には回転する砥石６０が押し付けられるので、内導体６には比較的大きな力が加わる。砥石６０を図４中の左右方向に移動させながら内導体６を研削して除去する場合など、内導体６のうち端部１４ａに被着した部分などには比較的大きな力が加わる。

本実施形態では端部１４ａは、平行部１６の内周面に連なる第１の面２３と、主面２ａに連なる第２の面２５と、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７と、第２の面２５と主面２ａとの接続部２９とを有しており、第１の面２３は平行部１６に対して略垂直であり、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７が、第２の面２５と主面２ａとの接続部２９に比べて中心軸Ｃに近くなっている。本実施形態では端部１４ａがこのような形状を有しているので、内導体６と端部１４ａとの接合面積が比較的大きい。このため、内導体６の端部１４ａに被着している部分に研削による力が集中して加わった場合でも、内導体６と誘電体ブロック２との接合強度が比較的強いので、誘電体ブロック２から内導体６が剥がれ難い。

また、内導体６は端部１４ａに被着した部分が比較的厚いので、応力が集中し易い端部１４ａ近傍部分の剛性が高い。このため、内導体６の一部を削って内導体６の大きさや形状を変化させる際の力が、内導体６の端部１４ａに被着した部分に集中した場合でも、この端部１４ａ自体が破損し難い。

図５は、チューニング棒５０を用いた共振周波数の調整の状態を示す概略断面図である。チューニング棒５０を用いたチューニング作業は、貫通孔４にステンレス等からなる金属製のチューニング棒５０を挿入することで行われる。本実施形態のチューニング棒５０は、図５に示すようにねじ状のものを用いている。具体的には、誘電体共振器１０の貫通孔４にチューニング棒５０をねじ込むように挿入し、チューニング棒５０の外周を内導体６に食い込ませて、チューニング棒５０を貫通孔４にねじ留めする。チューニング棒５０を用いた共振周波数の調整では、貫通孔４へのチューニング棒５０の挿入量を調整することで共振周波数を調整することができる。チューニング棒５０を用いた共振周波数の調整の後は、チューニング棒５０を貫通孔４にねじ留めした状態で誘電体共振器として使用することができる。

本実施形態では端部１４ａは、平行部１６の内周面に連なる第１の面２３と、主面２ａに連なる第２の面２５と、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７と、第２の面２５と主面２ａとの接続部２９とを有しており、第１の面２３は平行部１６に対して略垂直であり、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７が、第２の面２５と主面２ａとの接続部２９に比べて中心軸Ｃに近くなっている。本実施形態では端部１４ａがこのような形状を有しているので、チューニング棒５０を貫通孔４の開口４ａから挿入していった場合も、開口４ａの近傍において誘電体ブロック２とチューニング棒５０とが比較的大きく離れている。また、内導体６の端部１４ａに被着した部分は厚みが中心軸Ｃに向かって厚くなっており、端部１４ａに被着した部分の内導体６の内周面６αが、平行部１６に被着した部分の内導体６の内周面６βに比べて中心軸Ｃに近くなっている。すなわち、貫通孔４の開口４ａ近傍には、比較的変形し易い金属からなる内導体６の層が、比較的大きな肉厚で設けられている。貫通孔４の開口４ａから挿入されたチューニング棒５０は、まずこの端部１４ａに被着した部分の内導体６の内周面６αに当接する。

このため、チューニング棒５０を貫通孔４の開口４ａから挿入する際に、比較的変形し易い金属からなる肉厚な内導体６によって、チューニング棒５０からの衝撃が緩和されるので、誘電体ブロック２そのものに加わる衝撃力が抑制されて、誘電体ブロック２の破損等が発生し難い。

チューニング棒５０をねじ込むように挿入していくと、この端部１４ａに被着された部分の肉厚な内導体６にチューニング棒５０の外周面が食い込んでいき、端部１４ａに被着された肉厚な内導体６とチューニング棒５０とが比較的強固に締結される。本実施形態では、この端部１４ａ近傍の肉厚な内導体６にチューニング棒５０を食い込むようにねじ留めすることができるので、貫通孔４内の所定位置にチューニング棒５０を長期間にわたって安定して固定することができる。

チューニング棒５０を用いた共振周波数の調整の後は、チューニング棒５０を貫通孔４にねじ留めした状態で誘電体共振器１０として使用することができる。すなわち、図５に示すように、互いに反対側に位置する一対の主面２ａおよび２ｂを有する誘電体ブロック２と、一対の主面２ａおよび２ｂにそれぞれ開口４ａおよび４ｂを有して誘電体ブロック２を貫通する貫通孔４と、貫通孔４の内周面の全体に被着した内導体６と、誘電体ブロック２の側面に内導体６を取り囲むように被着した外導体８と、一対の主面２ａおよび主面２ｂのうち一方の主面２ａに設けられた開口４ａから貫通孔４に挿入されたねじ状のチューニング棒５０とを備える誘電体共振器１０であって、一対の端部１４ａおよび１４ｂは、それぞれ平行部１６の内周面に連なる第１の面２３と、第１の面２３および主面２ａに連なる第２の面２５とを有し、中心軸Ｃを含む断面で見たときに、第１の面２３が平行部１６の内周面に対して略垂直であり、第１の面２３と第２の面２５との接続部２７が第２の面２５と主面２ａとの接続部２６に比べて中心軸Ｃに近く、少なくとも一方の主面２ａの側の端部１４ａの近傍において、チューニング棒５０の外周が内導体６に食い込むことでチューニング棒５０が貫通孔４にねじ留めされている誘電体共振器１０を、帯域通過フィルタとして使用することができる。本実施形態では、貫通孔４内の所定位置にチューニング棒５０を長期間にわたって安定して固定することができるので、チューニング棒５０が挿入された状態の誘電体共振器は、長期間にわたって安定した特性を維持することができる。

以下、誘電体共振器１０の製造方法を説明する。まず、セラミックスからなる誘電体ブロック２を準備する。誘電体ブロック２の材質としては、必要とする周波数、大きさに応じて、比誘電率が５〜７０程度の材質を選択することができる。また、誘電体ブロック２の形状等は、必要とする周波数に応じて設定すればよい。例えばアルミナからなる誘電体ブロック２を形成する場合は、まず、高純度のアルミナ粉末を水とともにボールミルにて混合、粉砕する。アルミナ粉末は、純度９９質量％以上で、平均粒径が０．３〜１μｍのものを用いることが好ましい。得られたスラリーに有機バインダーを添加し、噴霧乾燥して顆粒を作製する。次に、得られた顆粒をプレス成形して誘電体ブロック２に対応する形状の生成形体を得る。続いて、加工した生成形体を最高温度１４００〜１６００℃で焼成して、セラミックスからなる誘電体ブロック２を作製する。

次に、導電性の金属粉末を含むペーストを準備する。ペーストに含まれる金属の主成分は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの抵抗値の小さいものが望ましい。ペーストは、金属粉末、有機結合材、および有機性の液体からなる。このペーストを、誘電体共振器１０における内導体６、外導体８および金属層７に対応する部分に塗布する。

誘電体ブロック２は、複数の貫通孔４それぞれの端部１４ａおよび端部１４ｂに、第１の面２３と第２の面２５とを有している。この第１の面２３と第２の面２５とを有する端部１４ａおよび端部１４ｂには、表面張力の作用によって貫通孔４の中心軸に向かって張り出すように厚くペーストを塗布することができる。特に、ペーストの粘度を１０〜５００Ｐａ・ｓに設定した場合は、比較的多くのペーストを塗布しておくことができる。このようにペーストを塗布した誘電体ブロック２を、８００〜９００℃程度で熱処理した後に冷却すれば、誘電体ブロック２の表面に内導体６、外導体８および金属層７が形成された誘電体共振器１０を製造することができる。本実施形態の製造方法では、貫通孔４の端部１４ａおよび端部１４ｂに比較的多くのペーストを塗布することができるので、端部１４ａおよび端部１４ｂに十分に厚い内導体６を被着させることができる。このような製造方法によると、外部から加わった衝撃等に起因する応力が比較的集中し易い貫通孔４の端部１４近傍における内導体６の厚みを比較的容易に大きくすることができるので、内導体６自体も破損し難い。

以上、本発明の誘電体共振器の実施形態の例について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。誘電体ブロックの材質、内導体や外導体の材質、信号取り出し電極構造などは、本発明の実施形態の例に特に限定されない。また、上記の実施形態の例では、複数の貫通孔を有し、帯域通過フィルタとして用いる誘電体共振器について説明したが、１つの貫通孔を有しで１つの特定周波数で共振する誘電体共振器であってもよく、また、上記実施形態の例における４つよりもさらに複数の貫通孔や入出力端子構造を設けてもよい。本発明の誘電体共振器は、いわゆるデュプレクサやマルチプレクサとして用いることができる。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

２誘電体ブロック
２ａ、２ｂ主面
４貫通孔
４Ａ、４Ｂ開口
６内導体
６α、６β 内周面
７金属層
８外導体
１０誘電体共振器
１４ａ、１４ａ端部
１６平行部
２３第１の面
２５第２の面
２７、２９接続部
５０チューニング棒
Ｃ中心軸

Claims

互いに反対側に位置する一対の主面を有する誘電体ブロックと、
一対の前記主面にそれぞれ開口を有して前記誘電体ブロックを貫通する貫通孔と、
該貫通孔の内周面の全体に被着した内導体と、
前記誘電体ブロックの側面に前記内導体を取り囲むように被着した外導体とを備える誘電体共振器であって、
前記貫通孔は、それぞれの前記開口を含む一対の端部と、一対の該端部の間に位置する、内周面が中心軸に平行な平行部とを備え、前記平行部の内径がそれぞれの前記開口の内径よりも小さく、
一対の前記端部は、それぞれ前記平行部の内周面に連なる第１の面と、該第１の面および前記主面に連なる第２の面とを有し、前記中心軸を含む断面で見たときに、前記第１の面が前記平行部の内周面に対して略垂直であり、前記第１の面と前記第２の面との接続部が前記第２の面と前記主面との接続部に比べて前記中心軸に近く、
前記内導体は、一対の前記端部それぞれに被着した部分において、厚みが前記中心軸に向かって厚くなっており、内周面が前記平行部に被着した部分の前記内導体の内周面に比べて前記中心軸に近いことを特徴とする誘電体共振器。
前記内導体は、前記貫通孔の内周面の全体から一対の前記主面のうちの少なくとも１つの前記主面の一部まで連続して被着していることを特徴とする請求項１記載の誘電体共振器。
一対の前記主面のうちの少なくとも１つの前記主面の全体にも金属層が設けられており、該金属層が前記内導体および前記外導体の双方に接続することで、前記金属層を介して前記内導体と前記外導体とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の誘電体共振器。
前記誘電体ブロックは前記貫通孔を複数備え、該貫通孔それぞれの前記内周面の全体に前記内導体が被着していることを特徴とする請求項１記載の誘電体共振器。
互いに反対側に位置する一対の主面を有する誘電体ブロックと、
一対の前記主面にそれぞれ開口を有して前記誘電体ブロックを貫通する貫通孔と、
該貫通孔の内周面の全体に被着した内導体と、
前記誘電体ブロックの側面に前記内導体を取り囲むように被着した外導体と、
一対の前記主面のうち一方の主面の前記開口から前記貫通孔に挿入されたねじ状のチューニング棒とを備える誘電体共振器であって、
前記貫通孔は、それぞれの前記開口を含む一対の端部と、一対の該端部の間に位置する、内周面が中心軸に平行な平行部とを備え、前記平行部の内径がそれぞれの前記開口の内径よりも小さく、
一対の前記端部は、それぞれ前記平行部の内周面に連なる第１の面と、該第１の面および前記主面に連なる第２の面とを有し、前記中心軸を含む断面で見たときに、前記第１の面が前記平行部の内周面に対して略垂直であり、前記第１の面と前記第２の面との接続部が前記第２の面と前記主面との接続部に比べて前記中心軸に近く、
少なくとも前記一方の主面の側の前記端部の近傍において、前記チューニング棒が、外周が前記内導体に食い込むことで前記貫通孔にねじ留めされていることを特徴とする誘電体共振器。