JPH118505A - 同軸誘電体共振器及び共振周波数調整方法 - Google Patents

同軸誘電体共振器及び共振周波数調整方法

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JPH118505A
JPH118505A JP15816197A JP15816197A JPH118505A JP H118505 A JPH118505 A JP H118505A JP 15816197 A JP15816197 A JP 15816197A JP 15816197 A JP15816197 A JP 15816197A JP H118505 A JPH118505 A JP H118505A
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JP
Japan
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resonance frequency
conductor pattern
resonator
conductor
dielectric resonator
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JP15816197A
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Koukou Tsunemi
常見甲好
Yutaka Aikawa
相川豊
Masao Igarashi
五十嵐雅夫
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導体を削らずに行う共振周波数調整方法及び
それに適した導体パターンの同軸誘電体共振器を提供す
る。 【構成】 4角柱状チップの誘電体素体1の一方端面を
開放端面2として共通の中心軸を有する内周面3と外周
面4及び他方の短絡端面5に導体パターンを形成した同
軸誘電体共振器10は、前記開放端面2に一端が接する
とともに周囲が導体のない誘電体素体面で囲まれて島と
なった導体パターン7a、7bが外周面に形成されてい
る構成であり、共振周波数調整方法として、この島とな
った導体パターンの周囲の誘電体素体表面8のみを研削
箇所として深さ方向に研削してその誘電体素体1の研削
深さdを制御することにより、導体パターンの形状は当
初のままを維持しつつ共振周波数の調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は同軸誘電体共振器
(高周波誘電体共振器、マイクロ波誘電体セラミックス
とも称する)の共振周波数の調整方法及び該調整に適し
た導体パターン形状を有する同軸誘電体共振器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】誘電体素体の表面と導体で構成される同
軸線路は言うまでもなく分布定数回路であるが、これを
ある寸法で切断すると高周波のエネルギーはこの線路に
閉じ込められて材料特性を反映した共振器となる。これ
を誘電体共振器といい使用する共振モードによりTEモ
ード、TMモード、TEMモード(共振器長Lが1/4
波長)等種々の共振タイプがある。このうちTEMモー
ドの共振器は最も小型化に適したものであり、携帯電話
等の高周波ブロックにおけるアンテナ共用器、バンドパ
スフィルタ、VCOの共振器等に用いられている。
【0003】基本的なTEMモード共振器として一般に
用いられている同軸線路型の誘電体共振器の構造は、同
軸型の誘電体素体の一方端面を開放端面として共通の中
心軸を有する内周面と外周面及び他方端面に導体パター
ン(銀や銅のメタライズ)を形成したものであるが、均
一に製造されたはずの共振器でも個々の共振周波数はば
らついており個々の共振器について共振周波数(f0
の調整が必要となる。
【0004】この共振周波数(f0)の調整は微妙であ
り、従来は共振周波数のばらつきを製造当初より考慮し
て或る程度目標の共振周波数f0に近づけたf0よりも多
少小さい共振周波数に設計された個々の完成品の導体パ
ターンを共振器毎にリュータ等で削り取りながら導体パ
ターンの形状を変化させることで所要のf0に切り上げ
て合わせるという方法で共振周波数の調整が行われてい
た。蓋し、一般には導体パターン及び誘電体素体の一部
研削によって共振周波数は上がるのである。
【0005】例えば、特開平2−186804号公報に
は同軸誘電体共振器の開放端面側から短絡端面側に向か
って外周面の導体を部分的に削り取ることによって共振
周波数を調整する方法が示されている。また、特開平3
−165605号公報にも内周面導体及び/または外周
面導体の開放端面側の端縁部分の一部を削除して共振周
波数を定めた同軸誘電体共振器が開示されている。
【0006】なお、同軸誘電体共振器のセラミックス素
体として使用される材料には電極材料の融点以下で焼成
される必要からBi系材料、複合ペロブスカイト、(Z
rSn)TiO4系、BaO−TiO2系等がある。
【0007】また、電極層材料としては銀、銅が使用さ
れ、一般に金属ペーストの印刷焼成法、メッキ、真空蒸
着、スパッタなどにより形成され、その厚さは5〜20
μm程度である。
【0008】以上詳述した同軸誘電体共振器は小さいも
ので外寸法2mm角、長さL=5mm程度の大きさであ
り、その共振周波数f0はUHF帯(概ね0.8〜2G
Hz)である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の誘電体共振器の共振周波数調整方法では、個々の共
振器の調整で削り取った導体パターン形状が異なるた
め、せっかくf0を合わせ込んでも共振器実装後の周辺
部材や周辺導体パターンの共振器特性への影響度が異な
ってしまい実装後に再度調整が必要となる。
【0010】また、共振器毎に調整量、即ち導体パター
ンの研削形状が異なるため機械・自動化に展開する場合
に測定・制御系が複雑になってしまい機械・自動化が困
難という問題点がある。
【0011】さらに、調整の際の導体パターンの研削に
よって削り取られた導体の屑が共振器表面に付着したり
研削のリュータに付着してその後他の共振器に付着する
ので共振器の信頼性を低下させるという問題点があっ
た。
【0012】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、同軸誘電体共振器、特に4角柱状チップの共振器
について新規な導体パターン形状を提供し、また共振周
波数の調整の際に導体パターンを削除しないで誘電体素
体のみを研削することによって個々の導体パターンの変
化がなく実装後の再調整が不要で且つ調整の機械・自動
化が容易となる共振周波数の調整方法を提供するもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、 (1)誘電体素体表面に導体パターンを形成した同軸誘
電体共振器の共振周波数調整方法において、誘電体素体
表面に導体パターンがない領域を形成するとともに該導
体のない誘電体素体部分のみを研削することにより、共
振周波数の調整を行い、所要の共振周波数を得ることを
特徴とする同軸誘電体共振器の共振周波数調整方法を提
供することにより上記課題を解決する。
【0014】(2)また、角柱状チップの誘電体素体の
一方端面を開放端面として共通の中心軸を有する内周面
と外周面及び他方端面に導体パターンを形成した同軸誘
電体共振器において、前記開放端面に一端が接するとと
もに周囲が導体のない誘電体素体面で囲まれて島となっ
た導体パターンが外周面に形成されていることを特徴と
する同軸誘電体共振器を提供することにより上記課題を
解決する。
【0015】(3)さらに、上記(2)記載の同軸誘電
体共振器の島となった導体パターンの周囲の誘電体素体
表面のみを研削することにより、共振周波数の調整を行
い、所要の共振周波数を得ることを特徴とする同軸誘電
体共振器の共振周波数調整方法を提供することにより上
記課題を解決する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る同軸誘電体共
振器及びその共振周波数調整方法の実施の形態について
図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】図1は本発明に係る同軸誘電体共振器の外
観を示す斜視図である。
【0018】図2は本発明に係る角柱状チップの同軸誘
電体共振器の開放端面を示す正面図である。
【0019】図3は同誘電体共振器の共振周波数調整に
よる制御の結果を示すグラフであり、縦軸に共振周波数
0を横軸に研削深さdを表す。
【0020】図4は本発明に係る同軸誘電体共振器を2
個接合して成るフィルターの斜視図である。
【0021】本発明の同軸誘電体共振器の共振周波数調
整方法は下記手順による。
【0022】第一に、誘電体素体(同軸という条件が満
たされれば形状は問わない)の表面に導体パターンを形
成する際に、誘電体素体表面(外周面)に導体パターン
がない領域を形成する。この導体パターン形成は一度全
体(開放端面を除く外周面と内周面及び短絡側端面であ
る)に導体を形成した後にエッチングやレーザーカット
によって外周面の導体パターンを一部削除するか、もし
くは初めより導体パターンのない部分(誘電体素体が露
出している部分)を外周面に残して導体パターンを形成
する方法(例えばマスキング法による)が考えられる。
【0023】第二に、上記導体パターンの形成された誘
電体素体の外周面の導体パターンのない部分の誘電体素
体のみをレーザーにて深さ方向へ研削する。
【0024】研削はその深さ方向の研削深さdをモニタ
ーして逐次共振周波数を測り所要の共振周波数f0に合
わせ込む調整(共振周波数の切り上げ調整)を行い、所
要の共振周波数を得る。
【0025】上記共振周波数調整方法では、共振器の導
体パターンは導体パターン形成時の当初の形状(設計形
状)と変わらないため、他の部材や導体パターンの影響
は各共振器で一定となる。
【0026】一方、共振器形状及び導体パターンが同じ
共振器から研削深さdを変えることによって異なる所要
の共振周波数の共振器が得られる。即ち、外観上は同じ
寸法形状、導体パターンの共振器から異なる共振周波数
を有する別個の製品が出来る。
【0027】勿論、導体パターンを研削しないので、従
来のように削り取られた導体の屑が共振器表面に付着し
たり研削のリュータに付着してその後他の共振器に付着
することはなく共振器の信頼性を低下させるという問題
は解消されるのである。
【0028】また、共振周波数調整のための研削箇所が
限定されているので、研削の制御が研削深さdを管理す
ることだけで済む。
【0029】この点、従来は導体パターンの研削箇所は
開放端面側とか端縁部分といったある程度の指定がなさ
れているが個々の導体パターンの研削領域はばらついて
しまっているのである。
【0030】次に、上記同軸誘電体共振器は、角柱状チ
ップ特に4角柱状チップの誘電体素体の場合に最も簡単
に導体パターンの研削が容易であり、共振周波数の制御
が行い易い。
【0031】すなわち図1に示されるように、4角柱状
チップの誘電体素体1の一方端面を開放端面2として共
通の中心軸を有する内周面3と外周面4及び他方の短絡
端面5に導体パターンを形成した同軸誘電体共振器10
において、前記開放端面2に一端が接するとともに周囲
が導体のない誘電体素体面で囲まれて島となった導体パ
ターン7a、7bが外周面に形成されている構成とす
る。この場合には島となった導体パターン7a、7bの
周囲の誘電体素体表面8のみを研削箇所として深さ方向
に研削してその誘電体素体1の研削深さdを制御するこ
とにより、導体パターンの形状は当初のままを維持しつ
つ共振周波数f0の切り上げ調整が可能になる。
【0032】そして、レーザーにて研削する場合には研
削深さdの管理が平坦な外面での研削なので円筒形状の
誘電体素体等よりも容易にできるのである。
【0033】上記構造の同軸誘電体共振器10はその共
振周波数f0の調整方法として開放端面側の正面図であ
る図2に示されるように、導体パターンのない誘電体素
地が露出した研削溝領域Kが形成されていて、その研削
溝の誘電体素体の研削深さdと共振周波数f0との関係
は内周半径a、対向する研削部分底面同士の対向距離の
1/2をbとして(dを変化させることはbを変化させ
ることに相当する)、同軸形状であることから円柱関数
(ノイマン関数)で記述することができ、数1の関係式
で表される。
【0034】
【数1】
【0035】ここにλは次式の根である。
【0036】
【数2】
【0037】ここにJnはベッセル関数、Ynはノイマン
関数である。
【0038】実際に、図3のグラフに示されるように、
本発明に係る同軸誘電体共振器10における研削深さd
を、30μmから50μmまで変化させた場合の共振周
波数f0の理論値と実測値はほぼ一致し、1984MH
zから1998MHzにリニアな関係で(Δf0/Δd
=一定)変化した。
【0039】次に、上記構造の同軸誘電体共振器10は
複数個を並列に連結して成る図4のようなフィルタを作
製する場合にその効果が顕著に現れる。
【0040】すなわち所定の共振周波数f0に調整され
て再焼成した後の同一寸法の複数個の同軸誘電体共振器
10、10を相互の開放端面2が面一となるように揃え
るとともに各同軸誘電体共振器の島となった導体パター
ン7a、7a及び外周面4の導体パターンが向き合って
当接するように接合した図4に示されるフィルタ20を
製作したところ特性調整を行わないで設計値どおりのフ
ィルタ特性が得られたのである。換言すれば導体パター
ンの共振周波数f0への影響が無視し得るのである。
【0041】
【発明の効果】本発明に係る同軸誘電体共振器及び共振
周波数調整方法は上記のような構成であることから以下
に記載する優れた効果を有する。
【0042】(1)個々製品の導体パターンの変化がな
く、部材、導体パターンの影響は一定となる。
【0043】(2)共振器形状及び導体パターンの形状
が同じで共振周波数の異なる共振器が得られる。
【0044】(3)共振周波数の調整が研削深さのみの
制御で済むので共振周波数調整の機械・自動化が容易と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る同軸誘電体共振器の外観を示す斜
視図である。
【図2】本発明に係る角柱状チップの同軸誘電体共振器
の開放端面の正面図である。
【図3】同軸誘電体共振器の共振周波数調整による制御
の結果を示すグラフであり、縦軸に共振周波数f0を横
軸に研削深さdを表す。
【図4】本発明に係る同軸誘電体共振器を2個接合して
成るフィルターの斜視図である。
【符号の説明】
1 誘電体素体 2 開放端面 3 内周面 4 外周面 5 短絡端面 7a、7b 島となった導体パターン 8 誘電体素体表面 10 同軸誘電体共振器 20 フィルタ d 研削深さ a 内周半径 b 対向する研削部分底面同士の対向距離の1/2

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体素体表面に導体パターンを形成し
    た同軸誘電体共振器の共振周波数調整方法において、誘
    電体素体表面に導体パターンがない領域を形成するとと
    もに該導体のない誘電体素体部分のみを研削することに
    より、共振周波数の調整を行い、所要の共振周波数を得
    ることを特徴とする同軸誘電体共振器の共振周波数調整
    方法。
  2. 【請求項2】 角柱状チップの誘電体素体の一方端面を
    開放端面として共通の中心軸を有する内周面と外周面及
    び他方端面に導体パターンを形成した同軸誘電体共振器
    において、前記開放端面に一端が接するとともに周囲が
    導体のない誘電体素体面で囲まれて島となった導体パタ
    ーンが外周面に形成されていることを特徴とする同軸誘
    電体共振器。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の同軸誘電体共振器の島と
    なった導体パターンの周囲の誘電体素体表面のみを研削
    することにより、共振周波数の調整を行い、所要の共振
    周波数を得ることを特徴とする同軸誘電体共振器の共振
    周波数調整方法。
JP15816197A 1997-06-16 1997-06-16 同軸誘電体共振器及び共振周波数調整方法 Withdrawn JPH118505A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4654000A (en) * 1979-11-16 1987-03-31 Smith Thomas M Infra-red generators and matrix therefor
DE102018209656A1 (de) 2017-06-16 2018-12-20 Hirose Electric Co., Ltd. Koaxialverbinderanordnung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4654000A (en) * 1979-11-16 1987-03-31 Smith Thomas M Infra-red generators and matrix therefor
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Effective date: 20040907