JP6011642B2 - 誘電体共振器、誘電体フィルタ及び誘電体デュプレクサ - Google Patents
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Description
本発明は誘電体共振器、誘電体フィルタ及び誘電体デュプレクサに関し、特に誘電体層を含む１つの基板に形成される誘電体共振器、誘電体フィルタ及び誘電体デュプレクサに関する。
携帯電話の基地局等の無線装置では、共振器を多段に接続したフィルタ回路が利用されている。この共振器としては、金属ケース内に円柱形又は円筒形の誘電体共振器を収納したものが利用されている。しかしながら、このような共振器は体積が大きくなるという問題がある。一方、小型な誘電体共振器として、誘電体層を有する誘電体基板を利用した共振器が特許文献１、２に開示されている。
特許文献１では、誘電体基板の両主面に対向する一対の電極を形成し、両電極の縁端部間にスルーホールを複数箇所設け、かつ当該スルーホールを介して両電極を接続した誘電体共振器が開示されている。
また、特許文献２では、誘電体基板と、該誘電体基板の両面に設けられた電極とからなり、該両面の電極のうち少なくとも一方が円形電極によって形成してなる共振器が開示されている。特許文献２では、当該共振器において、誘電体基板に円形電極の周囲に沿って複数のスルーホールを貫通して設け、該各スルーホールの内部は電極を省いた非電極形成部とし、円形電極の周囲には、複数のスルーホールを用いて電磁界の閉じ込め性を高めるための開放端を設ける。これにより、特許文献２に記載の共振器では、Ｑ値の向上を実現している。
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、共振器として機能する基板上の電極の大きさが有限であり、かつ、外周に非導通スルーホールが配置されているため多段構成とすることが出来ない問題があった。
本発明の目的は、このような課題を解決する誘電体共振器、誘電体フィルタ及び誘電体デュプレクサを提供することを目的とする。
本発明にかかる誘電体共振器は、第１の導体層と第２の導体層と前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に形成される誘電体層とを含む基板と、前記基板を貫通し、第１の環状線に沿って形成され、少なくとも側壁が導体によって覆われる複数の導通スルーホールと、前記基板を貫通し、前記第１の環状線の内側に規定される第２の環状線に沿って形成され、側壁が非導体によって覆われる又は前記誘電体層が露出する複数の非導通スルーホールと、を有する。
また、本発明にかかる誘電体フィルタ及び誘電体デュプレクサは、上記誘電体共振器を１つの基板上に複数設け、複数の共振器を共振器が形成される基板上に設けられた接続部を介して接続することで形成される。
本発明にかかる誘電体共振器によれば、１つの基板上で共振器を多段構成とすることができる。
実施の形態１
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明にかかる誘電体共振器は、複数個を多段接続して利用することで誘電体フィルタ又は誘電体デュプレクサとして利用できるものである。このとき、本発明にかかる誘電体共振器は、１つ基板（例えば、誘電体基板）に多段接続した複数個の誘電体共振器を形成することができる。これは、本発明にかかる誘電体共振器が多段接続可能な構成を有しているためである。そこで、実施の形態１では、本発明にかかる誘電体共振器の単体での構成について説明する。
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明にかかる誘電体共振器は、複数個を多段接続して利用することで誘電体フィルタ又は誘電体デュプレクサとして利用できるものである。このとき、本発明にかかる誘電体共振器は、１つ基板（例えば、誘電体基板）に多段接続した複数個の誘電体共振器を形成することができる。これは、本発明にかかる誘電体共振器が多段接続可能な構成を有しているためである。そこで、実施の形態１では、本発明にかかる誘電体共振器の単体での構成について説明する。
請求項１
図１に、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の斜視図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、基板２０に複数の導通スルーホール１０及び複数の非導通スルーホール１１が形成される。詳しくは後述するが、基板２０は、表面側に第１の導体層を設け、裏面側に第２の導体層を設け、第１の導体層と第２の導体層との間に誘電体層を設けたものである。
図１に、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の斜視図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、基板２０に複数の導通スルーホール１０及び複数の非導通スルーホール１１が形成される。詳しくは後述するが、基板２０は、表面側に第１の導体層を設け、裏面側に第２の導体層を設け、第１の導体層と第２の導体層との間に誘電体層を設けたものである。
導通スルーホール１０は、基板２０を貫通し、少なくとも側壁が導体によって覆われたスルーホールである。実施の形態１では導通スルーホールは、側壁が例えば、基板２０の第１、第２の導体層と同じ材量の導体で覆われるものを利用する。なお、導通スルーホール１０は、導体が充填されていても構わない。そして、複数の導通スルーホール１０は、第１の環状線に沿って形成される。実施の形態１では、第１の環状線は、円形の形状とした。また、図１では、第１の環状線については明示していないが、導通スルーホール１０が形成されている領域の内側に沿って規定されているものである。
非導通スルーホール１１は、基板２０を貫通し、側壁が非導体によって覆われる又は誘電体層が露出するスルーホールである。実施の形態１では、非導通スルーホール１１は、側壁が基板２０の誘電体層が露出するように形成されるものを利用する。なお、非導通スルーホール１１は、側壁が非導体の部材で覆われていても良い。そして、複数の非導通スルーホール１１は、第１の環状線の内側に規定される第２の環状線に沿って形成される。実施の形態１では、第２の環状線は、円形の形状とした。つまり、第１の環状線と第２の環状線は相似形状を有する。また、図１では、第２の環状線については明示していないが非導通スルーホール１１が形成されている領域の内側に沿って規定されているものである。
続いて、図２に実施の形態１にかかる誘電体共振器１の上面図を示す。図２に示すように、誘電体共振器１では、複数の導通スルーホール１０が形成される第１の環状線の内径をφ２、複数の非導通スルーホール１１が形成される第２の環状線の内径をφ１とした場合、２つの環状線の関係がφ１＜φ２となる。
続いて、図３に実施の形態１にかかる誘電体共振器１の断面図を示す。図３に示す例は、図２に示した誘電体共振器１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示すものである。図３に示すように、誘電体共振器１の基板２０は、第１の導体層２１、第２の導体層２２、誘電体層２３を有する。第１の導体層２１は、基板２０の表面側に形成される。第２の導体層２２は基板２０の裏面側に形成される。誘電体層２３は、第１の導体層２１及び第２の導体層２２に挟まれる領域に設けられる。
そして、導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１は、基板２０を貫通するように形成される。ここで、実施の形態１では、導通スルーホール１０の側壁は、第１の導体層２１及び第２の導体層２２と同じ素材の部材で覆われている。これにより、第１の導体層２１と第２の導体層２２は導通するホール１０を介して電気的に接続される状態となる。また、非導通スルーホール１１の側壁は、誘電体層２３が露出する状態となっている。
実施の形態１にかかる誘電体共振器１では、上記構成によって共振器を形成することで、第１の導体層２１及び第２の導体層２２により形成される電極の大きさが制限されない。また、実施の形態１にかかる誘電体共振器１では、第１の環状線に沿って導通スルーホール１０を複数設けることで、信号を導通スルーホール１０で囲まれる領域に閉じ込めることができる。そして、実施の形態１では、導通スルーホール１０で囲まれる領域内に形成された複数の非導通スルーホール１１で囲まれる領域を共振器として機能させることができる。
実施の形態１にかかる誘電体共振器１では、マイクロストリップ配線及びマイクロストリップ配線に接続される結合アンテナを介して共振器への信号の入出力を行う。そこで、マイクロストリップ配線及び結合アンテナの配置について以下で説明する。図４に実施の形態１にかかる誘電体共振器１のマイクロストリップ配線及び結合アンテナの配置例を示す上面図を示す。
マイクロストリップ配線は、基板２０の内部配線、又は、基板２０の表面に設けられる表面配線として形成することができる。そこで、図４では、入力側のマイクロストリップ配線３０を内部配線で形成し、出力側のマイクロストリップ配線３１を表面配線で形成した例を示した。
続いて、図４に示した上面図のＶ−Ｖ線に沿った実施の形態１にかかる誘電体共振器１の断面図を図５に示す。図５に示すように、マイクロストリップ配線３０は、誘電体層２３内に形成される。このマイクロストリップ配線３０は、導通スルーホール１０が形成される第１の領域の外側から、導通スルーホール１０が形成される第１の領域と非導通スルーホール１１が形成される第２の領域との間の第３の領域まで延在するように形成される。そして、マイクロストリップ配線３０の端部近傍に結合アンテナ３２が設けられる。結合アンテナ３２は、棒状の形状であって、導体で形成されるものである。結合アンテナ３２は、マイクロストリップ配線３０と接続される。また、結合アンテナ３２と、非導通スルーホール１１との間の距離ｄ１の大きさによって結合アンテナ３２と共振器との結合係数が決定される。
また、マイクロストリップ配線３１は、基板２０の表面に形成される。このマイクロストリップ配線３１は、導通スルーホール１０が形成される第１の領域と非導通スルーホール１１が形成される第２の領域との間の第３の領域から、導通スルーホール１０が形成される第１の領域の外側、まで延在するように形成される。そして、マイクロストリップ配線３１の端部近傍に結合アンテナ３３が設けられる。結合アンテナ３３は、棒状の形状であって、導体で形成されるものである。結合アンテナ３３は、マイクロストリップ配線３１と接続される。また、結合アンテナ３３と、非導通スルーホール１１との間の距離ｄ２の大きさによって結合アンテナ３３と共振器との結合係数が決定される。
続いて、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の特性について説明する。ここでは、第１の環状線の内径φ２を２９ｍｍ、第２の環状線の内径φ１を１７ｍｍ、導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の内径を１．５ｍｍ、基板２０を一辺の長さが４０ｍｍの正方形とした場合の誘電体共振器１の特性について説明する。
なお、第２の環状線の内径φ１を大きくすることで共振周波数を低くすることができ、内径φ１を小さくすることで共振周波数を高くすることができる。また、内径φ１と内径φ２との差を大きくすることでＱ値を大きくすることができる。つまり、内径φ１と内径φ２との差を大きくすることで、基本モード（例えば、基本波）に対する高次モード（例えば、２次以上の高調波）との差を大きくすることができる。
図６に基板２０の誘電体層２３の厚さ（以下、基板厚と称す）を変化させた場合の無負荷Ｑ値の変動を示すグラフを示す。図６に示すように、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、基板厚が厚くなるほどＱ値を高めることができる。
図７に基板２０の基板厚を変化させた場合の基本波の周波数ｆ１と二次高調波の周波数ｆ２の変動を示すグラフを示す。図７に示すように、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、基板厚を厚くするほど基本波の周波数ｆ１と二次高調波の周波数ｆ２との共振周波数を高めることができるが、この周波数は一定の周波数に対して漸近するような変化となる。図７に示す例では、基板厚を２ｍｍ以上にしても共振周波数の変化は小さくなる。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、電極の大きさに制限がない誘電体共振器を実現することができる。また、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、共振器の大きさが導通スルーホール１０の配置位置を決定する第１の環状線の内径により規定される。つまり、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いることで、１つの基板２０に複数の共振器を設けても、複数の共振器を共通の電極で動作させることが可能になる。また、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いることで、１つの基板２０内で複数の共振器を多段接続することで誘電体フィルタ或いは誘電体デュプレクサを構成することができる。
また、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、基板２０に導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１を設けることで形成されるため、小さな体積で共振器を実現することができる。また、図６及び図７に示すように、実施の形態１にかかる誘電体共振器１は、薄い基板厚で共振器を実現できるため、共振器の薄型化を実現することができる。
実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の第１の環状線と第２の環状線の別の形態について説明する。そこで、図８に実施の形態２にかかる誘電体共振器２の斜視図を示す。また、図９に実施の形態２にかかる誘電体共振器２の上面図を示す。
実施の形態２では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の第１の環状線と第２の環状線の別の形態について説明する。そこで、図８に実施の形態２にかかる誘電体共振器２の斜視図を示す。また、図９に実施の形態２にかかる誘電体共振器２の上面図を示す。
図８及び図９に示すように、実施の形態２にかかる誘電体共振器２は、複数の導通スルーホール１０が形成される第１の領域の内径を規定する第１の環状線、及び、複数の非導通スルーホール１１が形成される第２の領域の内径を規定する第２の環状線が多角形の形状（図８、９に示す例では、四角形）を有する。なお、第１の環状線及び第２の環状線の形状は、多角形であれば良く、例えば六角形或いは八角形であっても良い。
実施の形態２にかかる誘電体共振器２では、第１の環状線及び第２の環状線の形状が多角形であるが、第２の環状線の内径φ１の大きさにより共振周波数を設定し、第１の環状線の内径φ２の大きさにより共振器のＱ値を調節することができる。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の第１、第２の環状線の形状は、円形に限られず多角形であっても、実施の形態１にかかる誘電体共振器１と同様な誘電体共振器を実現することができることがわかる。
実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１０に実施の形態３にかかる誘電体共振器３の斜視図を示す。また、図１１に実施の形態３にかかる誘電体共振器３の上面図を示す。
実施の形態３では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１０に実施の形態３にかかる誘電体共振器３の斜視図を示す。また、図１１に実施の形態３にかかる誘電体共振器３の上面図を示す。
図１０及び図１１に示すように、実施の形態３にかかる誘電体共振器３は、導通スルーホール１０の一部が複数のスルーホールが連結されたスリット状に形成される。また、実施の形態３にかかる誘電体共振器３は、非導通スルーホール１１に関しても、一部が複数の非導通スルーホールが連結されたスリット状に形成される。ここで、誘電体共振器３においても、導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１は複数のスルーホールに分割されている必要がある。これは、共振部として機能する非導通スルーホールで囲まれた領域が、導通スルーホール１０の外側の領域とを連続した電極及び誘電体としなければ１つの基板２０において共振器を多段構成とすることが出来ないためである。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の形状は、一部がスリット形状であっても、実施の形態１にかかる誘電体共振器１と同様な誘電体共振器を実現することができることがわかる。
実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１２に実施の形態４にかかる誘電体共振器４の斜視図を示す。また、図１３に実施の形態４にかかる誘電体共振器４の上面図を示す。
実施の形態４では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１２に実施の形態４にかかる誘電体共振器４の斜視図を示す。また、図１３に実施の形態４にかかる誘電体共振器４の上面図を示す。
図１２及び図１３に示すように、実施の形態４にかかる誘電体共振器４は、導通スルーホール１０の一部が複数のスルーホールが連結されたスリット状に形成される。また、実施の形態４にかかる誘電体共振器４は、スリット状に形成された導通スルーホールと扇形に形成された非導通スルーホールとを有する。誘電体共振器４では、複数の非導通スルーホールで囲まれる領域を規定する第２の環状線は円形の形状となる。誘電体共振器４においても、導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１は複数のスルーホールに分割されている必要がある。これは、共振部として機能する非導通スルーホールで囲まれた領域が、導通スルーホール１０の外側の領域とを連続した電極及び誘電体としなければ１つの基板２０において共振器を多段構成とすることが出来ないためである。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の形状は、一部がスリット形状又は扇形であっても、実施の形態１にかかる誘電体共振器１と同様な誘電体共振器を実現することができることがわかる。
実施の形態５
実施の形態５では、実施の形態２にかかる誘電体共振器２の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１４に実施の形態５にかかる誘電体共振器５の斜視図を示す。また、図１５に実施の形態５にかかる誘電体共振器５の上面図を示す。
実施の形態５では、実施の形態２にかかる誘電体共振器２の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１４に実施の形態５にかかる誘電体共振器５の斜視図を示す。また、図１５に実施の形態５にかかる誘電体共振器５の上面図を示す。
図１４及び図１５に示すように、実施の形態５にかかる誘電体共振器５は、導通スルーホール１０の一部が複数のスルーホールが連結されたスリット状に形成される。また、実施の形態５にかかる誘電体共振器５は、非導通スルーホール１１に関しても、一部が複数の非導通スルーホールが連結されたスリット状に形成される。ここで、誘電体共振器５においても、導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１は複数のスルーホールに分割されている必要がある。これは、共振部として機能する非導通スルーホールで囲まれた領域が、導通スルーホール１０の外側の領域とを連続した電極及び誘電体としなければ１つの基板２０において共振器を多段構成とすることが出来ないためである。
上記説明より、実施の形態２にかかる誘電体共振器２の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の形状は、一部がスリット形状であっても、実施の形態２にかかる誘電体共振器２と同様な誘電体共振器を実現することができることがわかる。
実施の形態６
実施の形態６では、実施の形態２にかかる誘電体共振器２の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１６に実施の形態６にかかる誘電体共振器６の斜視図を示す。また、図１７に実施の形態６にかかる誘電体共振器６の上面図を示す。
実施の形態６では、実施の形態２にかかる誘電体共振器２の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の別の形態について説明する。そこで、図１６に実施の形態６にかかる誘電体共振器６の斜視図を示す。また、図１７に実施の形態６にかかる誘電体共振器６の上面図を示す。
図１６及び図１７に示すように、実施の形態６にかかる誘電体共振器６は、導通スルーホール１０の一部が複数のスルーホールが連結されたスリット状に形成される。また、実施の形態６にかかる誘電体共振器６は、スリット状に形成された導通スルーホールとＬ字型に形成された非導通スルーホールとを有する。誘電体共振器６では、複数の非導通スルーホールで囲まれる領域を規定する第２の環状線は多角形（例えば、四角形）の形状となる。誘電体共振器６においても、導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１は複数のスルーホールに分割されている必要がある。これは、共振部として機能する非導通スルーホールで囲まれた領域が、導通スルーホール１０の外側の領域とを連続した電極及び誘電体としなければ１つの基板２０において共振器を多段構成とすることが出来ないためである。
上記説明より、実施の形態６にかかる誘電体共振器６の導通スルーホール１０及び非導通スルーホール１１の形状は、一部がスリット形状又はＬ字型であっても、実施の形態２にかかる誘電体共振器２と同様な誘電体共振器を実現することができることがわかる。
実施の形態７
実施の形態７では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を利用した誘電体フィルタ７について説明する。そこで、図１８に実施の形態７にかかる誘電体フィルタ７の斜視図を示し、図１９に誘電体フィルタ７の上面図を示す。
実施の形態７では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を利用した誘電体フィルタ７について説明する。そこで、図１８に実施の形態７にかかる誘電体フィルタ７の斜視図を示し、図１９に誘電体フィルタ７の上面図を示す。
図１８に示すように、実施の形態７にかかる誘電体フィルタ７は、１つの基板２０に、１組の複数の導通スルーホール１０と複数の非導通スルーホール１１とにより形成される共振部が複数個形成される。また、誘電体フィルタ７は、共振部が多段接続される。
図１９では、共振部に４０ａ〜４０ｆの符号を付した。実施の形態７にかかる誘電体フィルタ７は、共振部４０ａ〜４０ｆのうち隣り合う第１の共振部と第２の共振部が対向する領域の一部に導通スルーホールが形成されない開口部を有する。そして、誘電体フィルタ７は、第１の共振部の開口部と第２の共振部の開口部とを接続し、第１の環状線の幅よりも狭い幅で配置される第１、第２の接続線に沿って複数の導通スルーホールが形成される接続部４１ａ〜４１ｅを有する。図１９に示す例では、共振部４０ａ、４０ｂとの間を接続部４１ａが接続する。共振部４０ｂ、４０ｃとの間を接続部４１ｂが接続する。共振部４０ｃ、４０ｄとの間を接続部４１ｃが接続する。共振部４０ｄ、４０ｅとの間を接続部４１ｄが接続する。共振部４０ｅ、４０ｆとの間を接続部４１ｅが接続する。
図１９に示す例では、誘電体フィルタ７は、共振部４０ａから信号が入力され、共振部４０ｆから信号を出力する。また、誘電体フィルタ７では接続部４１ａ〜４１ｅの幅及び長さを調節することにより共振部間の結合係数を調節することができる。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いることで１つの基板２０に複数の共振器を配置し、かつ、複数の共振器を多段接続して誘電体フィルタを構成することができる。これは、実施の形態１にかかる誘電体共振器１が電極に大きさの制限がなく、複数の共振器に対して同一の電極を用いることができるためである。実施の形態７にかかる誘電体フィルタ７によれば、１つの基板２０上に誘電体フィルタを構成できるため、誘電体フィルタの小面積化及び薄型化を実現することができる。
実施の形態８
実施の形態８では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を利用した誘電体デュプレクサ８について説明する。そこで、図２０に実施の形態８にかかる誘電体デュプレクサ８の斜視図を示し、図２１に誘電体デュプレクサ８の上面図を示す。
実施の形態８では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を利用した誘電体デュプレクサ８について説明する。そこで、図２０に実施の形態８にかかる誘電体デュプレクサ８の斜視図を示し、図２１に誘電体デュプレクサ８の上面図を示す。
図２０に示すように、実施の形態８にかかる誘電体デュプレクサ８は、１つの基板２０に、２組の誘電体フィルタが形成される。そして、２組の誘電体フィルタは、それぞれ１組の複数の導通スルーホール１０と複数の非導通スルーホール１１とにより形成される共振部が複数個形成される。また、誘電体フィルタは、それぞれ共振部が多段接続される。
また、図２１に示すように、実施の形態８にかかる誘電体デュプレクサ８は、共振部４２ａ〜４２ｄにより第１の誘電体フィルタ（例えば、送信用誘電体フィルタ）を構成し、共振部４４ａ〜４４ｄにより第２の誘電体フィルタ（例えば、受信用誘電体フィルタ）を構成する。また、送信用誘電体フィルタ及び受信用誘電体フィルタは、それぞれ複数の共振部のうち隣り合う第１の共振部と第２の共振部が、対向する領域の一部に導通スルーホールが形成されない開口部を有する。そして、誘電体フィルタ７は、第１の共振部の開口部と第２の共振部の開口部とを接続し、第１の環状線の幅よりも狭い幅で配置される第１、第２の接続線に沿って複数の導通スルーホールが形成される接続部を有する。図２１に示す例では、共振部４２ａ、４２ｂとの間を接続部４３ａが接続する。共振部４２ｂ、４２ｃとの間を接続部４３ｂが接続する。共振部４２ｃ、４２ｄとの間を接続部４３ｃが接続する。共振部４４ａ、４４ｂとの間を接続部４５ａが接続する。共振部４４ｂ、４４ｃとの間を接続部４５ｂが接続する。共振部４４ｃ、４４ｄとの間を接続部４５ｃが接続する。
また、図２１に示すように、誘電体デュプレクサ８は、複数の誘電体フィルタにおいて、一端に配置される共振部が１つのマイクロストリップ配線に接続される結合アンテナをそれぞれ有し、他端に配置される共振部が異なるマイクロストリップ配線に接続される結合アンテナをそれぞれ有する。なお、図２１では、結合アンテナについては明示していないが、共振部４２ａが送信入力信号ＩＮ１を伝達する結合アンテナ及びマイクロストリップ配線を有し、共振部４２ｄが送信出力信号ＯＵＴ１を伝達する結合アンテナ及びマイクロストリップ配線を有する。また、共振部４４ａが受信入力信号ＩＮ２を伝達する結合アンテナ及びマイクロストリップ配線を有し、共振部４４ｄが受信出力信号ＯＵＴ２を伝達する結合アンテナ及びマイクロストリップ配線を有する。そして、共振部４２ｄの結合アンテナ及び共振部４４ａの結合アンテナが接続されるマイクロストリップ配線は、送信出力信号ＯＵＴ１及び受信入力信号ＩＮ１により共有される。
また、誘電体デュプレクサ８では、接続部４３ａ〜４３ｃ、４５ａ〜４５ｃの幅及び長さを調節することにより共振部間の結合係数を調節することができる。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いることで１つの基板２０に複数の共振器を配置し、かつ、複数の共振器を多段接続して複数の誘電体フィルタを構成することができる。これは、実施の形態１にかかる誘電体共振器１が電極に大きさの制限がなく、複数の共振器に対して同一の電極を用いることができるためである。実施の形態８にかかる誘電体デュプレクサ８によれば、１つの基板２０上に誘電体デュプレクサを構成できるため、誘電体デュプレクサの小面積化及び薄型化を実現することができる。
実施の形態９
実施の形態９では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いて無線信号を送信する送信機のバンドパスフィルタを構成する例について説明する。そこで、実施の形態９にかかる送信機のブロック図を図２２に示す。なお、送信機は、マイクロストリップ配線に接続され、所定の機能を発揮する機能回路の一例を示したものである。実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いて構成されるフィルタ回路を利用する回路であれば本発明を利用可能である。
実施の形態９では、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いて無線信号を送信する送信機のバンドパスフィルタを構成する例について説明する。そこで、実施の形態９にかかる送信機のブロック図を図２２に示す。なお、送信機は、マイクロストリップ配線に接続され、所定の機能を発揮する機能回路の一例を示したものである。実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いて構成されるフィルタ回路を利用する回路であれば本発明を利用可能である。
図２２に示すように、実施の形態９にかかる送信機は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）５０、信号形式変換回路５１、アッテネータ５２、５５、５７、発振器５３、ミキサ５４、プリアンプ５６、パワーアンプ５８、アイソレータ５９、バンドパスフィルタ６０を有する。
図２２に示す送信機は、ＤＡＣ５０を用いてデジタル信号によりＩ信号及びＱ信号をアナログ信号に変換する。このとき、ＤＡＣ５０の出力信号は差動信号となっているため、信号形式変換回路５１は、この差動信号をシングルエンド信号に変換する。そして、アッテネータ５２で信号を減衰させた後、ミキサ５４において発振器５３で生成されるローカル信号を用いて送信信号を変調する。この変調信号はアッテネータ５５において減衰処理された後にプリアンプ５６により増幅される。プリアンプ５６によって増幅された信号は、アッテネータ５７で減衰された後にパワーアンプ５８で増幅された後に送信信号となる。そして、送信信号は、アイソレータ５９、バンドパスフィルタ６０及びアンテナ（不図示）を介して送信される。なお、アイソレータ５９は、アンテナにより受信された受信信号が送信機側に漏れることを防止するものである。また、バンドパスフィルタ６０は、送信信号のノイズを除去するものである。また、図２２に示すように、送信機を構成する各素子は、マイクロストリップ配線ＭＳＬにより接続される。
実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いることで、このバンドパスフィルタ６０を含む送信機を１つの基板上に形成することが可能になる。そこで、実施の形態９にかかる送信機９の斜視図を図２３に示す。図２３に示すように、実施の形態９にかかる送信機９は、第１の基板Ｌ１にバンドパスフィルタ６０を除く送信機の回路が形成される。また、実施の形態９にかかる送信機９は、第１の基板Ｌ１が積層される第２の基板Ｌ２にバンドパスフィルタ６０が形成される。また、第１の基板Ｌ１と第２の基板Ｌ２との間には、第２の基板Ｌ２の表面を覆うように導体層ＬＧが形成される。なお、図２３に示す例では、バンドパスフィルタ６０を除く送信機の回路が形成される第１の基板と、バンドパスフィルタ６０が形成される第２の基板とを積層した例を示したが、バンドパスフィルタ６０を含む送信機を１層の基板に形成することも可能である。
続いて、第２の基板Ｌ２の構造を示す実施の形態９にかかる送信機９の斜視図を図２４に示す。図２４に示すように、実施の形態９にかかる送信機９では、第２の基板Ｌ２に複数の共振部が接続部により接続されるバンドパスフィルタ６０が形成される。また、図２４に示すように、第１の基板Ｌ１のマイクロストリップ配線とバンドパスフィルタ６０とは、第１の基板Ｌ１を貫通し、第２の基板Ｌ２のバンドパスフィルタ６０の初段の共振部に達するように形成される結合アンテナＣａｎｔが形成される。また、図２４に示すように、第２の基板Ｌ２の表面には、第２の基板Ｌ２を覆うように導体層ＬＧが形成される。
上記説明より、実施の形態１にかかる誘電体共振器１を用いることで、送信機９を多層化された基板に形成することができる。これにより、実施の形態９にかかる送信機９は小型化及び薄型化が可能になる。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１３年１月２４日に出願された日本出願特願２０１３−０１１２９７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１〜６ 誘電体共振器
７ 誘電体フィルタ
８ 誘電体デュプレクサ
９ 送信機
１０ 導通スルーホール
１１ 非導通スルーホール
２０ 基板
２１、２２ 導体層
２３ 誘電体層
３０、３１ マイクロストリップ配線
３２、３３ 結合アンテナ
４０、４２、４４ 共振部
４１、４３、４５ 接続部
５０ ＤＡＣ
５１ 信号形式変換回路
５２ アッテネータ
５３ 発振器
５４ ミキサ
５５ アッテネータ
５６ プリアンプ
５７ アッテネータ
５８ パワーアンプ
５９ アイソレータ
６０ バンドパスフィルタ
Ｃａｎｔ 結合アンテナ
７ 誘電体フィルタ
８ 誘電体デュプレクサ
９ 送信機
１０ 導通スルーホール
１１ 非導通スルーホール
２０ 基板
２１、２２ 導体層
２３ 誘電体層
３０、３１ マイクロストリップ配線
３２、３３ 結合アンテナ
４０、４２、４４ 共振部
４１、４３、４５ 接続部
５０ ＤＡＣ
５１ 信号形式変換回路
５２ アッテネータ
５３ 発振器
５４ ミキサ
５５ アッテネータ
５６ プリアンプ
５７ アッテネータ
５８ パワーアンプ
５９ アイソレータ
６０ バンドパスフィルタ
Ｃａｎｔ 結合アンテナ
Claims (8)
- 第１の導体層と第２の導体層と前記第１の導体層と前記第２の導体層との間に形成される誘電体層とを含む基板と、
前記基板を貫通し、第１の環状線に沿って形成され、少なくとも側壁が導体によって覆われる複数の導通スルーホールと、
前記基板を貫通し、前記第１の環状線の内側に規定される第２の環状線に沿って形成され、側壁が非導体によって覆われる又は前記誘電体層が露出する複数の非導通スルーホールと、
を有する誘電体共振器。 - 前記第１、第２の環状線は、相似形状を有する請求項１に記載の誘電体共振器。
- 前記第１、第２の環状線は、円形又は多角形の形状を有する請求項１又は２に記載の誘電体共振器。
- 前記導通スルーホールが形成される第１の領域と前記非導通スルーホールが形成される第２の領域との間の第３の領域に形成され、信号を伝達するマイクロストリップ配線に接続される結合アンテナを有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の誘電体共振器。
- 前記基板には、信号を伝達するマイクロストリップ配線に接続され、所定の機能を発揮する機能回路が接続される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の誘電体共振器。
- 前記基板は、積層される第１の基板と第２の基板とを有し、
前記第１の基板には前記機能回路が配置され、
前記第２の基板には、前記複数の導通スルーホールと前記複数の非導通スルーホールとにより形成される共振部が形成される請求項５に記載の誘電体共振器。 - 前記基板に請求項１乃至６のいずれか１項に記載の誘電体共振器により形成される共振部が複数個形成され、
複数の前記共振部のうち隣り合う第１の共振部と第２の共振部は、対向する領域の一部に前記導通スルーホールが形成されない開口部を有し、
前記第１の共振部の開口部と前記第２の共振部の開口部とを接続し、前記第１の環状線の幅よりも狭い幅で配置される第１、第２の接続線に沿って複数の導通スルーホールが形成される接続部を有する誘電体フィルタ。 - 前記基板に請求項７に記載の誘電体フィルタが複数個形成され、
複数の前記誘電体フィルタは、一端に配置される前記共振部が１つのマイクロストリップ配線に接続される結合アンテナをそれぞれ有し、他端に配置される共振部が異なるマイクロストリップ配線に接続される結合アンテナをそれぞれ有する誘電体デュプレクサ。
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