JP6563776B2 - 共振器、バンドパスフィルタおよび通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、小型で電気特性が優れた共振器と、それを用いた、バンドパスフィルタおよび通信装置と、に関するものである。

小型で電気特性が優れた共振器として、互いに直交する縮退していない２つの共振モードで共振するデュアルモード共振器が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。このようなデュアルモード共振器は、１つの平板状導体が２つの共振モードで共振するため、小型で電気特性が優れた共振器を実現できる。

特許第３１６５４４５号

しかしながら、特許文献１にて提案されたような従来の共振器は、２つの共振モードしか有さないため、広帯域のフィルタを作製する場合には、複数の共振器を用意して互いに結合させる必要があり、大型化してしまうという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型で電気特性が優れた共振器と、それを用いた、バンドパスフィルタおよび通信装置と、を提供することにある。

本発明の共振器は、第１主面と、該第１主面の反対側の第２主面と、前記第１主面および前記第２主面を接続する１つ以上の側面と、を有する誘電体基板と、該誘電体基板の前記第１主面に設けられた第１導体で構成されており、互いに直交する縮退していない第１共振モードおよび第２共振モードを有するデュアルモード共振器と、前記第２主面および前記側面に接するとともに、前記第１主面と間隔を開けて、前記誘電体基板を取り囲み、共振空洞を形成するシールド導体と、間隔を開けて前記第１導体を取り囲むように前記誘電体基板の前記第１主面に設けられており、周縁が前記シールド導体に接続された第２導体と、を有しており、前記共振空洞の内部に生じるＴＭ_０１０モードである第３共振モードと、前記第１共振モードと、前記第２共振モードと、の３つのモードで共振することを特徴とする。

本発明のバンドパスフィルタは、前記共振器と、前記第１共振モードおよび前記第２共振モードに結合する第１結合電極と、前記第１共振モードおよび前記第２共振モードに結合する第２結合電極と、前記第３共振モードに結合する第３結合電極と、前記第３共振モードに結合する第４結合電極と、前記第１結合電極および前記第３結合電極に接続された第１端子と、前記第２結合電極および前記第４結合電極に接続された第２端子と、を有しており、前記第１共振モードと、前記第２共振モードと、前記第３共振モードと、を用いて通過帯域を形成することを特徴とする。

本発明の通信装置は、通信回路と、アンテナと、前記通信回路および前記アンテナに接続された前記バンドパスフィルタと、を有していることを特徴とする。

本発明の共振器によれば、小型で電気特性が優れた共振器を得ることができる。本発明のバンドパスフィルタによれば、小型で電気特性が優れたバンドパスフィルタを得ることができる。本発明の通信装置によれば、小型で高性能な通信装置を得ることができる。

本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第４実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す斜視図である。 図６のＣ−Ｃ線断面図である。 図６のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第４実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す平面図である。 本発明の第５実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す斜視図である。 図１０のＥ−Ｅ線断面図である。 図１０のＦ−Ｆ線断面図である。 本発明の第５実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す平面図である。 本発明の第６実施形態の通信装置を模式的に示すブロック図である。 本発明の第４実施形態のバンドパスフィルタの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の第５実施形態のバンドパスフィルタの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。

以下、本発明の共振器と、それを用いた、バンドパスフィルタおよび通信装置と、を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面においては、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸によって方向を示している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１では、シールド導体２３を透視した状態を示している。本実施形態の共振器は、図１および図２に示すように、誘電体基板１０と、デュアルモード共振器３０と、第２導体２２と、シールド導体２３と、を有している。

誘電体基板１０は、正方形の板状の形状を有しており、＋ｚ方向側に位置する第１主面１１と、−ｚ方向側に位置する第２主面１２と、４つの側面１３とを有している。誘電体基板１０の材質としては、誘電体セラミックス等の既知の誘電体材料を用いることができ、場合によってはエポキシ樹脂等の樹脂を用いることもできる。但し、小型化するためには誘電率が高いことが望ましいため、例えば、ＢａＴｉＯ_３、Ｐｂ_４Ｆｅ_２Ｎｂ_２Ｏ_１２、ＴｉＯ_２等を含有する誘電体セラミック材料を好適に用いることができる。なお、誘電体基板１０の平面形状（誘電体基板１０の厚さ方向（ｚ軸方向）から平面視したときの形状）は、他の多角形状や、円形状、楕円形状など、他の形状であっても構わない。誘電体基板１０の寸法は、所望する電気特性に応じて適宜設定する。

デュアルモード共振器３０は、誘電体基板１０の第１主面１１の中央に配置された第１導体２１で構成されており、第１共振モードおよび第２共振モードで共振する。第１共振
モードおよび第２共振モードは、互いに直交するモードであり、縮退していない。例えば、第１共振モードは、ｘ軸方向の電界を有するモードであり、第２共振モードは、ｙ軸方向の電界を有するモードである。第１導体２１は、円板状の形状を有しており、−ｘ方向に突出した微小な突起２１ａと、＋ｘ方向に突出した微小な突起２１ｂとを有している。そして、突起２１ａおよび突起２１ｂによって、第１共振モードおよび第２共振モードの縮退が解かれている。突起２１ａおよび突起２１ｂの形状寸法は、第１共振モードの共振周波数と第２共振モードの共振周波数とを、どの程度異ならせるかに応じて適宜設定する。なお、突起の代わりに切り欠きを形成することによって縮退を解いても良く、第１導体２１のｘ軸方向の寸法とｙ軸方向の寸法とを異ならせることによって縮退を解いても良く、他の方法によって縮退を解いても構わない。また、第１導体２１の平面形状は、円形状や楕円形状に限定されるものではなく、正方形状や長方形状など他の形状であっても構わない。第１導体２１の寸法は、第１共振モードおよび第２共振モードの共振周波数に応じて適宜設定する。

シールド導体２３は、直方体の箱状の形状を有しており、シールド導体２３で囲まれた共振空洞４１を形成している。シールド導体２３は、誘電体基板１０を取り囲んでおり、共振空洞４１内に誘電体基板１０を収容している。シールド導体２３は、誘電体基板１０の第２主面１２および４つの側面１３に接しており、第１主面１１との間には間隔を有している。すなわち、誘電体基板１０の第１主面１１と、誘電体基板１０の第１主面１１に面する（対向する）シールド導体２３の内面と、の間には空間がある。なお、シールド導体２３は、第１導体２１および第２導体２２との間にも間隔を有している。誘電体基板１０の第１主面１１とシールド導体２３との間の空間は、誘電体基板１０を構成する材料よりも誘電率が小さければ良く、空気等の気体や液体で満たされていても良く、真空であっても構わない。シールド導体２３は、基準電位（グランド電位またはアース電位という）に接続される。なお、シールド導体２３の形状は、直方体状に限定されるものではなく、例えば、円柱状や球体状など他の形状であっても構わない。

第２導体２２は、薄板状の形状を有しており、外縁および内縁の形状が正方形である枠状の平面形状（第２導体２２の厚さ方向（ｚ軸方向）から平面視したときの形状）を有している。第２導体２２は、誘電体基板１０の第１主面１１の周縁部に設けられており、間隔を開けて第１導体２１を取り囲むように設けられている。第２導体２２の外縁はシールド導体２３に接続されている。このような第２導体２２により、ＴＭ_０１０モードの電界を誘電体基板１０の内部にある程度閉じこめることができ、ＴＭ_０１０モードの共振周波数を大幅に低下させることが出来る。なお、シールド導体２３の平面形状は、矩形の枠状（環状）に限定されるものではなく、円環状など他の形状であっても構わない。第２導体２２の面積の増加に従ってＴＭ_０１０モードの共振周波数が低下するため、第２導体２２の寸法は、ＴＭ_０１０モードの共振周波数などに応じて適宜設定する。

なお、第１導体２１、第２導体２２およびシールド導体２３は、金属や非金属導電性材料のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の電気特性を向上させるためには、導電率の高い材料を用いることが望ましく、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料や、Ｃｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系導電材料等を用いることが望ましい。第２導体２２とシールド導体２３とは電気的に導通している。第２導体２２とシールド導体２３とは、半田や導電性接着剤などの種々の既知の導電性接合部材を介して接続しても構わない。

このように、本実施形態の共振器は、誘電体基板１０と、デュアルモード共振器３０と、第２導体２２と、シールド導体２３とを有している。誘電体基板１０は、第１主面１１と、第１主面１１の反対側の第２主面１２と、第１主面１１および第２主面１２を接続する１つ以上の側面１３と、を有している。デュアルモード共振器３０は、誘電体基板１０
の第１主面１１に設けられた第１導体２１で構成されており、互いに直交する縮退していない第１共振モードおよび第２共振モードを有している。シールド導体２３は、第２主面１２および側面１３に接するとともに、第１主面１１と間隔を開けて、誘電体基板１０を取り囲み、共振空洞４１を形成する。第２導体２２は、間隔を開けて第１導体２１を取り囲むように誘電体基板１０の第１主面１１に設けられており、周縁がシールド導体２３に接続されている。このような構成を有する本実施形態の共振器は、小型で単純な構造であるにも関わらず、第１共振モードと、第２共振モードと、共振空洞４１の内部に生じるＴＭ_０１０モードである第３共振モードと、の３つのモードで共振する。すなわち、本実施形態の共振器は、小型で電気特性が優れた共振器である。

また、本実施形態の共振器は、第２導体２２を有していることから、第３共振モードの電界を、誘電体基板１０の内部にある程度閉じこめることが出来る。これにより、第３共振モードの共振周波数を低下させて、第１共振モードおよび第２共振モードの共振周波数に近づけることができる。よって、第１共振モード、第２共振モードおよび第３共振モードの３つの共振を用いて通過帯域を構成する、広帯域なバンドパスフィルタを、本実施形態の共振器を１つ用いることによって構成することができる。

また、本実施形態の共振器は、＋ｚ方向側から平面視したときに、第１導体２１の形状が円形状（微小な突起２１ａおよび突起２１ｂが円形に付加された形状）であり、第２導体２２の内側の形状が矩形状である。これにより、第２導体２２の四隅の部分の形状寸法を変化させることにより、第１導体２１と第２導体２２とが接近している部分の間隔を変えることなく第２導体２２の面積を変化させることができるので、第１共振モードおよび第２共振モードに殆ど影響を与えることなく、第３共振モードの共振周波数を変化させることができる。これにより、設計の容易な共振器を得ることが出来る。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。なお、図３では、シールド導体２３を透視した状態を示している。また、本実施形態においては、上述した第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態の共振器は、図３に示すように、第１導体２１の平面形状（第１導体２１の厚さ方向（ｚ軸方向）から平面視したときの形状）が、正方形状（突起２１ａおよび突起２１ｂが正方形に付加された形状）である。それ以外の構成は、第１実施形態の共振器と同じである。このような構成を有する本実施形態の共振器も、第１実施形態の共振器と同様に機能する。

（第３実施形態）
図４は、発明の第３実施形態の共振器を模式的に示す斜視図である。図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図４では、第２シールド導体２３ｂを透視した状態を示している。また、本実施形態においては、前述した第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態の共振器では、シールド導体２３が、第１シールド導体２３ａおよび第２シールド導体２３ｂによって構成されている。

第１シールド導体２３ａは、誘電体基板１０の第２主面１２および側面１３に設けられて、誘電体基板１０の第２主面１２および側面１３の全体を覆っており、誘電体基板１０の第２主面１２および側面１３に接している。

第２シールド導体２３ｂは、直方体の箱状の形状を有しており、第２シールド導体２３
ｂに囲まれた空間である共振空洞４１を形成している。誘電体基板１０、第１導体２１、第２導体２２および第１シールド導体２３ａは、第２シールド導体２３ｂの内側に配置されており、共振空洞４１内に収容されている。すなわち、第２シールド導体２３ｂは、第１導体２１、第２導体２２および第１シールド導体２３ａを取り囲んでいる。

また、第１シールド導体２３ａにおける誘電体基板１０の第２主面１２に配置された部分の、第２主面１２と反対側の表面（−ｚ方向の表面）は、図示せぬ導電性接合部材を介して第２シールド導体２３ｂに接続されている。誘電体基板１０の第１主面１１、第１導体２１および第２導体２２は、第２シールド導体２３ｂとの間に間隔を有している。

このように、本実施形態の共振器では、シールド導体２３は、誘電体基板１０の第２主面１２および側面１３に接するように設けられた第１シールド導体２３ａと、第１シールド導体２３ａに接続されており、第１主面１１と間隔を開けて誘電体基板１０を取り囲んで共振空洞４１を形成する第２シールド導体２３ｂと、を有している。よって、例えば、誘電体基板１０の第２主面１２および側面１３に導電性ペーストを塗布して硬化（焼結）させることによって第１シールド導体２３ａを構成し、金属製の箱によって第２シールド導体２３ｂを構成することができるので、共振器を容易に製造することができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す斜視図であり、シールド導体２３を透視した状態を示している。図７は、図６のＣ−Ｃ線断面図である。図８は、図６のＤ−Ｄ線断面図である。図９は、本発明の第４実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す平面図であり、−ｚ方向側から見た状態を示している。

なお、本実施形態においては、上述した第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態のバンドパスフィルタは、共振器１と、第１結合電極５１と、第２結合電極５２と、第３結合電極５３と、第４結合電極５４と、第１端子６１と、第２端子６２と、を有している。共振器１は、前述した第１実施形態の共振器と同じ構成を有している。

第１結合電極５１および第２結合電極５２の各々は、平板状の導体で構成されており、誘電体基板１０の第１主面１１に設けられている。第１結合電極５１は、第１導体２１と第２導体２２との間に、第１導体２１および第２導体２２の両方と間隔を開けて設けられている。第２結合電極５２は、第１導体２１と第２導体２２との間に、第１導体２１、第２導体２２および第１結合電極５１と間隔を開けて設けられている。第１結合電極５１と第１導体２１との間隔と、第２結合電極５２と第１導体２１との間隔とは、等しくされている。

第１結合電極５１は、ｚ軸方向から平面視したときに、第１結合電極５１の中央部と第１導体２１の中央部とを結ぶ直線が、第１共振モードの電界および第２共振モードの電界と４５°の角度を成す位置に設けられており、第１共振モード及び第２共振モードと結合する。

第２結合電極５２は、ｚ軸方向から平面視したときに、第２結合電極５２の中央部と第１導体２１の中央部とを結ぶ直線が、第１共振モードの電界および第２共振モードの電界と４５°の角度を成す位置に設けられており、第１共振モードおよび第２共振モードと結合する。

なお、第１結合電極５１および第２結合電極５２の平面形状は、何ら限定されるものではなく、種々の形状であっても構わない。第１結合電極５１および第２結合電極５２の寸
法や、第１結合電極５１および第２結合電極５２と第１導体２１との間隔は、所望する電気特性に応じて適宜設定する。

第１端子６１および第２端子６２の各々は、平板状の導体で構成されており、誘電体基板１０の第２主面１２に設けられている。第１端子６１の周囲および第２端子６２の周囲は、シールド導体２３の非存在領域とされており、第１端子６１および第２端子６２は、シールド導体２３と間隔を開けて配置されている。なお、第１端子６１と第２端子６２との間にもシールド導体２３が設けられている。第１端子６１および第２端子６２は、外部に露出しており、第１端子６１および第２端子６２を介して電気信号が入出力される。

第３結合電極５３は、第１結合電極５１から−ｚ方向へ伸びる柱状の導体で構成されており、第３共振モードに結合する。第３結合電極５３は、誘電体基板１０を貫通して設けられており、一方端が第１結合電極５１に接続されおり、他方端が第１端子６１に接続されている。これにより、第３結合電極５３は、第１結合電極５１と第１端子６１とを導通させる機能も有している。

第４結合電極５４は、第２結合電極５２から−ｚ方向へ伸びる柱状の導体で構成されており、第３共振モードに結合する。第４結合電極５４は、誘電体基板１０を貫通して設けられており、一方端が第２結合電極５２に接続されており、他方端が第２端子６２に接続されている。これにより、第４結合電極５４は、第２結合電極５２と第２端子６２とを導通させる機能も有している。

なお、第３結合電極５３および第４結合電極５４は、誘電体基板１０の第１主面１１から第２主面１２へ向かう方向（ｚ軸方向に対して傾いた方向を含む方向）に伸びる部分を有していればよく、それによって第３共振モードに結合する。第３結合電極５３および第４結合電極５４は、誘電体基板１０の厚み方向に貫通しなくても良く、途中で曲がっていても構わない。

このような構成を有する本実施形態のバンドパスフィルタは、例えば、第１端子６１に電気信号が入力されると、第３結合電極５３および第１結合電極５１を介して、第１共振モード、第２共振モードおよび第３共振モードの３つの共振モードが励振され、第２結合電極５２および第４結合電極５４を介して、第２端子６２から電気信号が出力される。このとき、第１共振モードの共振周波数、第２共振モードの共振周波数および第３共振モードの共振周波数を含む周波数範囲の電気信号が選択的に通過し、バンドパスフィルタとして機能する。

このように、本実施形態のバンドパスフィルタは、前述した第１実施形態の共振器である共振器１と、第１共振モードおよび第２共振モードに結合する第１結合電極５１と、第１共振モードおよび第２共振モードに結合する第２結合電極５２と、第３共振モードに結合する第３結合電極５３と、第３共振モードに結合する第４結合電極５４と、第１結合電極５１および第３結合電極５３に接続された第１端子６１と、第２結合電極５２および第４結合電極５４に接続された第２端子６２と、を有しており、第１共振モードと、第２共振モードと、第３共振モードと、を用いて通過帯域を形成する。よって、本実施形態のバンドパスフィルタは、小型で単純な構造であるにも関わらず、通過帯域を広くすることが出来き、広い周波数範囲の電気信号を通過させることができる。すなわち、本実施形態のバンドパスフィルタは、小型で電気特性が優れたバンドパスフィルタを実現できる。

また、第１結合電極５１は、第１導体２１および第２導体２２の両方と間隔を開けて、誘電体基板１０の第１主面１１における第１導体２１と第２導体２２との間に設けられている。第２結合電極５２は、第１導体２１、第２導体２２および第１結合電極５１と間隔
を開けて、誘電体基板１０の第１主面１１における第１導体２１と第２導体２２との間に設けられている。第３結合電極５３は、一方端が第１結合電極５１に接続され、他方端が第１端子６１に接続されており、誘電体基板１０の第１主面１１から第２主面１２へ向けて伸びた部分を有している。第４結合電極５４は、一方端が第２結合電極５２に接続され、他方端が第２端子６２に接続されており、誘電体基板１０の第１主面１１から第２主面１２へ向けて伸びた部分を有している。このような構成により、第１共振モード、第２共振モードおよび第３共振モードを単純な構造で励振して利用することができるので、構造が単純で設計および製造が容易なバンドパスフィルタを得ることが出来る。

（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す斜視図であり、第２シールド導体２３ｂを透視した状態を示している。図１１は、図１０のＥ−Ｅ線断面図である。図１２は、図１０のＦ−Ｆ線断面図である。図１３は、本発明の第４実施形態のバンドパスフィルタを模式的に示す平面図であり、−ｚ方向側から見た状態を示している。なお、本実施形態においては、上述した第４実施形態と異なる部分について説明し、同用の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、図１０〜図１３に示すように、共振器として、図１および図２に示した第１実施形態の共振器に代えて、図４および図５に示した第３実施形態の共振器を用いている。すなわち、シールド導体２３が、第１シールド導体２３ａおよび第２シールド導体２３ｂによって構成されている。

また、本実施形態では、第２シールド導体２３ｂは、貫通孔２４および貫通孔２５を有している。そして、貫通孔２４を介して第１端子６１が外部に露出しており、貫通孔２５を介して第２端子６２が外部に露出している。また、第１結合電極５１および第２結合電極５２は、正方形状ではなく、５角形状の平面形状を有している。

このような構成を有する本実施形態のバンドパスフィルタも、前述した第４実施形態のバンドパスフィルタと同様に機能する。また、本実施形態のバンドパスフィルタは、第４実施形態のバンドパスフィルタと比較して、容易に製造することができる。

（第６実施形態）
図１４は、本発明の第６実施形態の通信装置を模式的に示すブロック図である。本実施形態の通信装置は、通信回路８１と、アンテナ８２と、通信回路８１およびアンテナ８２に接続されたバンドパスフィルタ８０とを有している。バンドパスフィルタ８０は、前述した第４実施形態のバンドパスフィルタである。通信回路８１およびアンテナ８２は、既知の従来のものである。

このような構成を有する本実施形態の通信装置は、小型で電気特性が優れた第４実施形態のバンドパスフィルタを用いて不要な電気信号を除去することから、小型で電気特性が優れた通信装置を実現することが出来る。なお、本実施形態では、バンドパスフィルタ８０が第４実施形態のバンドパスフィルタである場合を示したが、第５実施形態のバンドパスフィルタでも良く、他の形態のバンドパスフィルタであっても構わない。

（第１実施例）
初めに、図１、図２に示した第１実施形態の共振器の電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、共振空洞４１（シールド導体２３の内側の空間）は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の長さが１０ｍｍで、ｚ軸方向の長さが４ｍｍの直方体状とした。誘電体基板１０は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の長さが１０ｍｍで、ｚ軸方向
の長さが２ｍｍの直方体状とした。そして、第２主面１２および４つの側面１３がシールド導体２３に接触するように、共振空洞４１の内部に誘電体基板１０を配置した。すなわち共振空洞４１の−ｚ方向側の半分を誘電体基板１０が占め、共振空洞４１の＋ｚ方向側の半分は空気が占めるようにした。第１導体２１は、直径が４ｍｍで厚さが０．１ｍｍの円盤に突起２１ａおよび突起２１ｂが付加された形状とした。第２導体２２の厚さは０．１ｍｍとし、第２導体２２の内縁は、１辺の長さが８．１ｍｍの正方形状とした。第１導体２１、第２導体２２およびシールド導体２３の導電率は、４．２×１０^６Ｓ／ｍとし、誘電体基板１０の比誘電率は４０とし、誘電体基板１０の誘電正接は７．５×１０^−５とした。

シミュレーションの結果を表１に示す。第１共振モードの共振周波数は５．７８０ＧＨｚであり、第２共振モードの共振周波数は５．７８１ＧＨｚであり、第３共振モードの共振周波数は５．７９７ＧＨｚであった。また、第１共振モードのＱ値は１４２０であり、第２共振モードのＱ値は１４１９であり、第３共振モードのＱ値は１１９６であった。このシミュレーションにより、第１実施形態の共振器は、小型でありながら、第１共振モード、第２共振モードおよび第３共振モードの３つの共振モードで共振することが確認できた。また、第３共振モードの共振周波数を、第１共振モードおよび第２共振モードの共振周波数に近接させることができることが確認できた。なお、このシミュレーションにおいては、第１共振モードの共振周波数と第２共振モードの共振周波数の差異を大きくすることを意図していないため、突起２１ａおよび突起２１ｂは非常に小さいものとした。

（第２実施例）
次に、図３に示した第２実施形態の共振器の電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、第１導体２１の平面形状は、１辺が３．４ｍｍの正方形状とした。また、第２導体２２の内縁は、１辺の長さが８ｍｍの正方形に突起２１ａおよび突起２１ｂが付加された形状とした。その他の条件は第１実施例と同様とした。

シミュレーションの結果を表２に示す。第１共振モードの共振周波数は５．７２０ＧＨｚであり、第２共振モードの共振周波数は５．７７１ＧＨｚであり、第３共振モードの共振周波数は５．７７９ＧＨｚであった。また、第１共振モードのＱ値は１１７９であり、第２共振モードのＱ値は１３１８であり、第３共振モードのＱ値は１３１８であった。このシミュレーションにより、第２実施形態の共振器も第１実施形態の共振器とほぼ同様の機能を有することが確認できた。

（第３実施例）
次に、図６〜図９に示した第４実施形態のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、第２導体２２の内縁は、１辺の長さが６．２９ｍｍの正方形状とした。第１結合電極５１および第２結合電極５２は、厚
さが０．１ｍｍの板状とし、１辺が１ｍｍの正方形状の平面形状とした。また、第１結合電極５１および第２結合電極５２は、第１導体２１から１．７８ｍｍの間隔を開けて配置した。第３結合電極５３および第４結合電極５４は、直径が０．３ｍｍで長さが２ｍｍの円柱状の形状とした。突起２１ａおよび突起２１ｂの形状も若干変更した。それ以外の条件は、第１実施例と同様にした。

シミュレーションの結果を図１５のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は減衰量を示している。また、伝送特性を実線で示しており、反射特性を破線で示している。良好なフィルタ特性が得られていることが伝送特性から確認できる。また、３つの共振を用いて通過帯域が形成されていることが反射特性から確認できる。なお、本実施例においては、３つの共振モードの共振周波数同士の間隔をそれほど広げずに設計したため通過帯域幅はそれほど広くないが、３つの共振モードの共振周波数同士の間隔を広げる設計とすることにより、通過帯域幅を大きく広げることができることは言うまでもない。

（第４実施例）
次に、図１０〜図１３に示した第５実施形態のバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションにより算出した。このシミュレーションにおいて、第２シールド導体２３ｂの内側の空間（共振空洞４１）の形状は、ｘ軸方向およびｙ軸方向の長さが１１ｍｍでｚ軸方向の長さが４ｍｍの直方体状とした。そして、誘電体基板１０の第２主面１２および側面１３の全体に渡って配置された第１シールド導体２３ａの−ｚ方向側の表面が、第２シールド導体２３ｂの−ｚ方向側の内面の中央に接するように、共振空洞４１内に誘電体基板１０を配置した。第２導体２２の内縁は、１辺の長さが８．３７３ｍｍの正方形状とした。第１導体２１は、直径が３．８４ｍｍで厚さが０．１ｍｍの円盤に突起２１ａおよび突起２１ｂが付加された形状とした。突起２１ａおよび突起２１ｂは、幅を０．５ｍｍとし、突出量を０．１９６ｍｍとした。第１結合電極５１および第２結合電極５２の平面形状は、幅が１ｍｍで長さが２．５８ｍｍの５角形状とした。また、第１結合電極５１および第２結合電極５２は、第１導体２１から０．９５８ｍｍの間隔を開けて配置した。それ以外の条件は、第３実施例と同様にした。

シミュレーションの結果を図１６のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は減衰量を示している。また、伝送特性を実線で示しており、反射特性を破線で示している。良好なフィルタ特性が得られていることが伝送特性から確認できる。また、３つの共振を用いて通過帯域が形成されていることが反射特性から確認できる。なお、本実施例においては、３つの共振モードの共振周波数同士の間隔を広げて設計したため、非常に広い通過帯域幅を実現できている。これら第１実施例〜第４実施例の結果により、本発明の有効性が確認できた。

１０：誘電体基板
１１：第１主面
１２：第２主面
１３：側面
２１：第１導体
２２：第２導体
２３：シールド導体
２３ａ：第１シールド導体
２３ｂ：第２シールド導体
３０：デュアルモード共振器
４１：共振空洞
５１：第１結合電極
５２：第２結合電極
５３：第３結合電極
５４：第４結合電極
６１：第１端子
６２：第２端子
８０：バンドパスフィルタ
８１：通信回路
８２：アンテナ

Claims (6)

1. 第１主面と、該第１主面の反対側の第２主面と、前記第１主面および前記第２主面を接続する１つ以上の側面と、を有する誘電体基板と、
   該誘電体基板の前記第１主面に設けられた第１導体で構成されており、互いに直交する縮退していない第１共振モードおよび第２共振モードを有するデュアルモード共振器と、
   前記第２主面および前記側面に接するとともに、前記第１主面と間隔を開けて、前記誘電体基板を取り囲み、共振空洞を形成するシールド導体と、
   間隔を開けて前記第１導体を取り囲むように前記誘電体基板の前記第１主面に設けられており、周縁が前記シールド導体に接続された第２導体と、
   を有しており、
   前記共振空洞の内部に生じるＴＭ_０１０モードである第３共振モードと、前記第１共振モードと、前記第２共振モードと、の３つのモードで共振することを特徴とする共振器。
2. 平面視したときに、前記第１導体の形状が円形状であり、前記第２導体の内側の形状が矩形状であることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
3. 前記シールド導体は、
   前記誘電体基板の前記第２主面および前記側面に接するように設けられた第１シールド導体と、
   該第１シールド導体に接続されており、前記第１主面と間隔を開けて前記誘電体基板を取り囲んで前記共振空洞を形成する第２シールド導体と、
   を有している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の共振器。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の共振器と、
   前記第１共振モードおよび前記第２共振モードに結合する第１結合電極と、
   前記第１共振モードおよび前記第２共振モードに結合する第２結合電極と、
   前記第３共振モードに結合する第３結合電極と、
   前記第３共振モードに結合する第４結合電極と、
   前記第１結合電極および前記第３結合電極に接続された第１端子と、
   前記第２結合電極および前記第４結合電極に接続された第２端子と、
   を有しており、
   前記第１共振モードと、前記第２共振モードと、前記第３共振モードと、を用いて通過帯域を形成する
   ことを特徴とするバンドパスフィルタ。
5. 前記第１結合電極は、前記第１導体および前記第２導体の両方と間隔を開けて、前記誘電体基板の前記第１主面における前記第１導体と前記第２導体との間に設けられており、前記第２結合電極は、前記第１導体、前記第２導体および前記第１結合電極と間隔を開けて、前記誘電体基板の前記第１主面における前記第１導体と前記第２導体との間に設けられており、
   前記第３結合電極は、一方端が前記第１結合電極に接続され、他方端が前記第１端子に接続されており、前記誘電体基板の前記第１主面から前記第２主面へ向けて伸びた部分を有しており、
   前記第４結合電極は、一方端が前記第２結合電極に接続され、他方端が前記第２端子に接続されており、前記誘電体基板の前記第１主面から前記第２主面へ向けて伸びた部分を有している
   ことを特徴とする請求項４に記載のバンドパスフィルタ。
6. 通信回路と、アンテナと、前記通信回路および前記アンテナに接続された請求項４または請求項５に記載のバンドパスフィルタと、を有していることを特徴とする通信装置。

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