JPWO2015087974A1 - 誘電体共振器,誘電体フィルタおよび通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 構造が単純で製造が容易な誘電体共振器と、それを用いた誘電体フィルタおよび通信装置とを提供する。【解決手段】 誘電体50は、表面21,22を有する第1部分51、表面23,24を有する第2部分52を有し、誘電体50を取り囲む導体11は、表面21,22,23,24と対向する内面31,32,33,34を有し、導体12は表面21,内面31間に配置され、導体13は表面22,内面32間に配置され、導体16は表面23,内面33間に配置され、導体17は表面24,内面34間に配置され、誘電体50は、導体12,13で挟まれていない第3部分53と、導体16,17で挟まれていない第4部分54とを有する誘電体共振器とする。【選択図】 図1
Description
本発明は、電気特性の優れた誘電体共振器,誘電体フィルタおよび通信装置に関するものである。
複数の柱が交差した形状を有する誘電体をシールドケース内に収容した多重モード誘電体共振器が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、特許文献1にて提案されたような従来の誘電体共振器では、3重モード共振器を作製する場合には、誘電体の形状を、3本の柱が交差したような形状とする必要があるため、形状が複雑になり製造が困難である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、構造が単純で製造が容易な誘電体共振器と、それを用いた誘電体フィルタおよび通信装置と、を提供することにある。
本発明の誘電体共振器は、誘電体と、第1導体と、第2導体と、第3導体と、第4導体と、第5導体とを有しており、前記誘電体は、第1方向の端部に位置する第1表面と、前記第1方向と反対方向である第2方向の端部に位置する第2表面と、を有する柱状の第1部分と、前記第1方向に垂直な第3方向の端部に位置する第3表面と、前記第3方向と反対方向である第4方向の端部に位置する第4表面と、を有する柱状の第2部分と、を有しており、前記第1部分と前記第2部分とが互いに交差した形状を有しており、前記第1導体は、内部に形成された空洞内に前記誘電体を収容し、間隔を開けて前記誘電体を取り囲むように配置されており、前記第1表面と対向する第1内面と、前記第2表面と対向する第2内面と、前記第3表面と対向する第3内面と、前記第4表面と対向する第4内面と、を有しており、前記第2導体は、前記第1表面に設けられており、前記第1方向の端部が前記第1内面に電気的に接続されており、前記第3導体は、前記第2表面に設けられており、前記第2方向の端部が前記第2内面に電気的に接続されており、前記第4導体は、前記第3表面に設けられており、前記第3方向の端部が前記第3内面に電気的に接続されており、前記第5導体は、前記第4表面に設けられており、前記第4方向の端部が前記第4内面に電気的に接続されており、前記誘電体は、前記第1部分において前記第2導体と前記第3導体とで挟まれていない部分である第3部分と、前記第2部分において前記第4導体と前記第5導体とで挟まれていない部分である第4部分と、を有するものである。
本発明の誘電体フィルタは、前記誘電体共振器と、第10導体と、第11導体とを有しており、前記第10導体は、線状の導体であり、一方端である第1端部と、他方端である第2端部と、を有しており、前記第1端部が前記第2導体または前記第3導体に接続され、前記第2端部が前記第1導体に設けられた第1の貫通孔を介して外部へ露出しており、前記第1部分と電磁気的に結合し、前記第11導体は、線状の導体であり、一方端である第3端部と、他方端である第4端部と、を有しており、前記第3端部が前記第4導体または前記第5導体に接続され、前記第4端部が前記第1導体に設けられた第2の貫通孔を介して外部へ露出しており、前記第2部分と電磁気的に結合するものである。
本発明の通信装置は、アンテナと、通信回路と、前記アンテナと前記通信回路とを接続する前記誘電体フィルタと、を有するものである。
本発明の誘電体共振器によれば、構造が単純で製造が容易な誘電体共振器を得ることができる。本発明の誘電体フィルタによれば、構造が単純で製造が容易な誘電体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、製造が容易な通信装置を得ることができる。
以下、本発明の誘電体共振器と、それを用いた誘電体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。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の誘電体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(A−A’線を含むyz平面に平行な切断面(導体11を+x方向に2等分する切断面)を+x方向から見た図)である。図3は、図1のB−B’線断面図(B−B’線を含むxy平面に平行な切断面(導体11を+z方向に2等分する切断面)を+z方向から見た図)である。図4は、図1のC−C’線断面図(C−C’線を含むxz平面に平行な切断面(導体11を+y方向に2等分する切断面)を+y方向から見た図)である。なお、図1においては、構造をわかりやすくするために、導体11を透視した状態を示している。
図1は、本発明の第1実施形態の誘電体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(A−A’線を含むyz平面に平行な切断面(導体11を+x方向に2等分する切断面)を+x方向から見た図)である。図3は、図1のB−B’線断面図(B−B’線を含むxy平面に平行な切断面(導体11を+z方向に2等分する切断面)を+z方向から見た図)である。図4は、図1のC−C’線断面図(C−C’線を含むxz平面に平行な切断面(導体11を+y方向に2等分する切断面)を+y方向から見た図)である。なお、図1においては、構造をわかりやすくするために、導体11を透視した状態を示している。
本実施形態の誘電体共振器は、図1〜図4に示すように、誘電体50と、導体11と、導体12と、導体13と、導体14と、導体15と、導体16と、導体17と、導体18と、導体19とを有している。
誘電体50は、第1部分51と第2部分52とが互いに交差した形状を有している。第1部分51は、第1方向(+z方向)に伸びる柱状の部分であり、第1方向(+z方向)の端部に位置する表面21と、第1方向と反対方向である第2方向(−z方向)の端部に位置する表面22とを有している。第2部分52は、第1方向に垂直な第3方向(+x方向)に伸びる柱状の部分であり、第3方向(+x方向)の端部に位置する表面23と、第3方向と反対方向である第4方向(−x方向)の端部に位置する表面24とを有している。
誘電体50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る。例えば、BaTiO3,Pb4Fe2Nb2O12,TiO2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。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。なお、本実施形態では、第1部分51および第2部分52が4角柱である場合を示しているが、例えば、6角柱や円柱のような他の形状であっても良い。
導体11は、直方体の箱状の形状を有している。また、導体11は、内部に形成された空洞45内に誘電体50を収容しており、間隔を開けて誘電体50を取り囲むように配置されている。また、導体11は、誘電体50の表面21と対向する内面31と、誘電体50の表面22と対向する内面32と、誘電体50の表面23と対向する内面33と、誘電体50の表面24と対向する内面34とを有している。なお、本実施形態では、導体11の外形が直方体状である場合を示しているが、例えば、球体や十二面体のような他の形状であっても良い。
導体12は、+z方向に伸びる柱状の導体である。また、導体12は、誘電体50の表面21に設けられている。そして、導体12の第1方向(+z方向)の端部が、導体11の内面31に接合または接触することによって、導体11の内面31に電気的に接続されている。
導体13は、+z方向に伸びる柱状の導体である。また、導体13は、誘電体50の表面22に設けられている。そして、導体13の第2方向(−z方向)の端部が、導体11の内面32に接合または接触することによって、導体11の内面32に電気的に接続されている。
導体14は、直方体状の形状を有している。また、導体14は、第1方向および第3方向に垂直な第5方向(+y方向)において導体12と導体11との間に配置されている。導体14の第5方向(+y方向)の端部は、導体11に接合または接触することによって、導体11に電気的に接続されている。導体14の第5方向と反対方向(−y方向)の端部は、導体12に接合または接触することによって、導体12に電気的に接続されている。導体14の第1方向(+z方向)の端部は、導体11の内面31に接合または接触することによって、導体11に電気的に接続されている。
導体15は、直方体状の形状を有している。また、導体15は、第5方向(+y方向)において導体13と導体11との間に配置されている。導体15の第5方向(+y方向)の端部は、導体11に接合または接触することによって、導体11に電気的に接続されている。導体15の第5方向と反対方向(−y方向)の端部は、導体13に接合または接触することによって、導体13に電気的に接続されている。導体15の第2方向(−z方向)の端部は、導体11の内面32に接合または接触することによって、導体11に電気的に接続されている。
導体16は、+x方向に伸びる柱状の導体である。また、導体16は、誘電体50の表面23に設けられている。そして、導体16の第3方向(+x方向)の端部が、導体11の内面33に接合または接触することによって、導体11の内面33に電気的に接続されている。導体16の第4方向(−x方向)の端部が、誘電体50の表面23に接合または接触している。
導体17は、+x方向に伸びる柱状の導体である。また、導体17は、誘電体50表面24に設けられている。そして、導体17の第4方向(−x方向)の端部は、導体11の内面34に接合または接触することによって、導体11の内面34に電気的に接続されている。
導体18は、直方体状の形状を有している。また、導体18は、第1方向および第3方向に垂直な第6方向(−y方向)において、導体16と導体11との間に配置されている。そして、導体18の第6方向(−y方向)の端部は、導体11に接合または接触することによって、導体11に電気的に接続されている。また、導体18の第6方向と反対方向(+y方向)の端部は、導体16に接合または接触することによって、導体16に電気的に接続されている。導体18の第3方向(+x方向)の端部は、導体11の内面33に接合または接触することによって、導体11の内面33に電気的に接続されている。
導体19は、直方体状の形状を有している。また、導体19は、第6方向(−y方向)において、導体17と導体11との間に配置されている。そして、導体19の第6方向(−y方向)の端部は、導体11に接合または接触することによって、導体11に電気的に接続されている。また、導体19の第6方向と反対方向(+y方向)の端部は、導体17に接合または接触することによって、導体17に電気的に接続されている。また、導体19の第4方向(−x方向)の端部は、導体11の内面34に接合または接触することによって、導体11の内面34に電気的に接続されている。
また、誘電体50は、第3部分53と第4部分54とを有している。第3部分53は、第1部分51において導体12と導体13とで挟まれていない部分であり、第1部分51における第5方向と反対方向(−y方向)側に位置している。また、第4部分54は、第2部分52において導体16と導体17とで挟まれていない部分であり、第2部分52における第6方向と反対方向(+y方向側)に位置している。
また、図4に示すように、誘電体50には、溝55が形成されている。溝55は、第1部分51と第2部分52とが交わる部分に形成されており、+y方向の全体に渡って形成されている。このような溝55は、2つの共振モードの縮退を解く機能を有しており、溝55の形状は、所望する特性に応じて適宜調整する。
なお、本実施形態では、導体12,導体13,導体16,導体17が四角柱である場合を示しているが、例えば、6角柱や円柱のような他の形状であっても良い。但し、導体12および導体13は、+z方向に垂直な平面で切断したときの断面形状が、第1部分51における第3部分53以外の部分と同じであることが望ましい。また、導体16および導体17は、+x方向に垂直な平面で切断したときの断面形状が、第2部分52における第4部分54以外の部分と同じであることが望ましい。
また、導体11〜19(導体11、導体12、導体13、導体14、導体15、導体16、導体17、導体18、導体19)が相互に接触している部分については、電気的には接触していればよいが、信頼性上は接合されていることが望ましい。接合する場合には、電気的に導通するように接合する必要があるため、半田や導電性接着剤を用いて接合しても良く、ネジやボルト等を用いて接合しても構わない。また、導体11〜19の全てまたは一部が一体的に形成されていても構わない。また、導体11〜19の全てまたは一部が、複数の構成要素によって形成されていても構わない。なお、図1〜図4では、導体12と導体14とが一体的に形成され、導体13と導体15とが一体的に形成され、導体16と導体18とが一体的に形成され、導体17と導体19とが一体的に形成された場合を示している。
また、導体12,導体13,導体16,導体17の各々と、誘電体50との接触部についても、電気的には接触していればよいが、信頼性上は接合されていることが望ましい。導体12,導体13,導体16,導体17の各々と、誘電体50とは、例えば、導電性接着剤を用いて接合することができる。
また、例えば、誘電体50の表面21に第1の板状導体を焼き付け、誘電体50の表面22に第2の板状導体を焼き付け、誘電体50の表面23に第3の板状導体を焼き付け、誘電体50の表面24に第4の板状導体を焼き付けるとともに、第1の板状導体に第1の柱状導体を半田等で接合し、第2の板状導体に第2の柱状導体を半田等で接合し、第3の板状導体に第3の柱状導体を半田等で接合し、第4の板状導体に第4の柱状導体を半田等で接合するようにしても構わない。その場合には、第1の板状導体と第1の柱状導体との複合体が本実施形態における導体12に該当し、第2の板状導体と第2の柱状導体との複合体が本実施形態における導体13に該当し、第3の板状導体と第3の柱状導体との複合体が本実施形態における導体16に該当し、第4の板状導体と第4の柱状導体との複合体が本実施形態における導体17に該当する。
導体11〜19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が、誘電体共振器の特性を向上させるためには、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。
なお、空洞45内は、空気で満たされているが、真空であっても良く、また、空気以外の気体で満たされていても構わない。
このような構成を有する本実施形態の誘電体共振器は、誘電体50が、第1部分51において導体12と導体13とで挟まれていない部分である第3部分53と、第2部分52において導体16と導体17とで挟まれていない部分である第4部分54とを有している。これにより、第1部分51における導体12と導体13とで挟まれた領域の体積と、第2部分52における導体16と導体17とで挟まれた領域の体積との増加を抑制しつつ、誘電体50の体積を増加させることができる。これにより、第1共振モードおよび第2共振モードにおける共振周波数の低下を抑制しつつ、第3共振モードの共振周波数を低下させることができる。そして、これにより、第3共振モードの共振周波数を、第1共振モードの共振周波数および第2共振モードの共振周波数に近接させて、3重モード共振器として機能させることができる。このようにして、構造が単純で製造が容易な3重モード共振器を得ることができる。なお、第1共振モードおよび第2共振モードは、第1部分51内に+z方向または−z方向に向かう電界が生じるとともに第2部分52内に+x方向または−x方向に向かう電界が生じるモードであり、第3共振モードは、誘電体50内に+y方向または−y方向に向かう電界が生じるモードである。
また、本実施形態の誘電体共振器は、特許文献1に記載されたような導体12〜19を有さない従来の誘電体共振器と比較して、共振周波数が最も低いスプリアスモードの共振周波数を高くすることができるので、基本モードの共振周波数とスプリアスモードの共振周波数との間隔が広い良好な電気特性を有する誘電体共振器を得ることができる。なお、本実施形態の誘電体共振器は、共振周波数が最も低いスプリアスのモードが従来の誘電体共振器と異なっており、共振モードの変化によってこの効果が得られたと考えられる。
また、本実施形態の誘電体共振器は、導体14および導体15を有していることから、導体14および導体15を有さない場合と比較して、基本モード共振におけるQ値を高くすることができる。導体14および導体15を有さない場合には、導体12および導体13をそれぞれ取り囲むように生じる磁界によって、導体12および導体13に電流損失が発生し、この作用によってQ値が低下する。本実施形態の誘電体共振器では、導体14および導体15によって、導体12および導体13をそれぞれ取り囲むように生じる磁界を低減することができるので、導体12,導体13における電流損失が減少してQ値が向上すると推測される。
同様に、本実施形態の誘電体共振器は、導体18および導体19を有していることから、導体18および導体19を有さない場合と比較して、基本モード共振におけるQ値を高くすることができる。導体18および導体19を有さない場合には、導体16および導体17をそれぞれ取り囲むように生じる磁界によって、導体16および導体17に電流損失が発生し、この作用によってQ値が低下する。本実施形態の誘電体共振器では、導体18および導体19によって、導体16および導体17を取り囲むように生じる磁界を低減することができるので、導体16および導体17における電流損失が減少してQ値が向上すると推測される。
なお、図1,図2に示すように、導体14は、導体12よりも第5方向(+y方向)側における導体12と導体11との間であり、且つ第1方向(+z方向)において表面21と内面31との間である領域の全体に渡って存在することが望ましい。また、導体15は、導体13よりも第5方向(+y方向)側における導体13と導体11との間であり、且つ第1方向(+z方向)において表面22と内面32との間である領域の全体に渡って存在することが望ましい。これらにより、導体12および導体13をそれぞれ取り囲むように生じる磁界をさらに低減することができるので、導体12および導体13における電流損失をさらに減少して、Q値をさらに向上させることができる。
また、図1,図3に示すように、導体18は、導体16よりも第6方向(−y方向)側における導体16と導体11との間であり、且つ第3方向(+x方向)において表面23と内面33との間である領域の全体に渡って存在することが望ましい。また、導体19は、導体17よりも第6方向(−y方向)側における導体17と導体11との間であり、且つ第3方向(+x方向)において表面24と内面34との間である領域の全体に渡って存在することが望ましい。これらにより、導体16および導体17をそれぞれ取り囲むように生じる磁界をさらに低減することができるので、導体16および導体17における電流損失をさらに減少して、Q値をさらに向上させることができる。
また、本実施形態の誘電体共振器では、第5方向(+y方向)と第6方向(−y方向)とが互いに反対方向である。すなわち、導体12および導体13に対する導体14および導体15が位置する方向と、導体16および導体17に対する導体18および導体19が位置する方向とが、互いに反対方向である。これにより、電磁界分布の対称性の低下による電気特性の劣化を防止することができるとともに、電磁気的な結合が容易な誘電体共振器を得ることができる。
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態の誘電体フィルタを模式的に示す斜視図である。図6は、図5のD−D’線断面図(D−D’線を含むyz平面に平行な切断面(導体11を+x方向に2等分する切断面)を+x方向から見た図)である。図7は、図5のE−E’線断面図(E−E’線を含むxy平面に平行な切断面(導体11を+z方向に2等分する切断面)を+z方向から見た図)である。図8は、図5のF−F’線断面図(F−F’線を含むxz平面に平行な切断面(導体11を+y方向に2等分する切断面)を+y方向から見た図)である。なお、図5においては、構造をわかりやすくするために、導体11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。本実施形態の誘電体フィルタは、図5〜図8に示すように、前述した第1実施形態の誘電体共振器と、導体61と、導体62とを有している。
図5は、本発明の第2実施形態の誘電体フィルタを模式的に示す斜視図である。図6は、図5のD−D’線断面図(D−D’線を含むyz平面に平行な切断面(導体11を+x方向に2等分する切断面)を+x方向から見た図)である。図7は、図5のE−E’線断面図(E−E’線を含むxy平面に平行な切断面(導体11を+z方向に2等分する切断面)を+z方向から見た図)である。図8は、図5のF−F’線断面図(F−F’線を含むxz平面に平行な切断面(導体11を+y方向に2等分する切断面)を+y方向から見た図)である。なお、図5においては、構造をわかりやすくするために、導体11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。本実施形態の誘電体フィルタは、図5〜図8に示すように、前述した第1実施形態の誘電体共振器と、導体61と、導体62とを有している。
導体61は、線状の導体であり、一方端である端部61aと、他方端である端部61bと、第1部分51に沿って第1方向(+z方向)へ伸びる部分である結合部61cと、を有している。結合部61cは、第1部分51と主に磁界によって結合する部分である。そして、端部61aは、導体12に接続されており、端部61bは、導体11に形成された貫通孔41を介して外部へ露出している。なお、端部61aは、導体12の代わりに導体13に接続されても構わない。このようにして、導体61は、第1部分51と電磁気的に結合する。
導体62は、線状の導体であり、一方端である端部62aと、他方端である端部62bと、第2部分52に沿って第3方向(+x方向)へ伸びる部分である結合部62cと、を有している。結合部62cは、第2部分52と主に磁界によって結合する部分である。そして、端部62aは、導体16に接続されており、端部62bは、導体11に形成された貫通孔42を介して外部へ露出している。なお、端部62aは、導体16の代わりに導体17に接続されても構わない。このようにして、導体62は、第2部分52と電磁気的に結合する。
なお、結合部61cは、+z方向と平行に形成されていることが望ましいが、+z方向の成分を有していれば良く、+z方向に対して傾いていても構わない。同様に、結合部62cは、+x方向と平行に形成されていることが望ましいが、+x方向の成分を有していれば良く、+x方向に対して傾いていても構わない。また、結合部61cおよび結合部62cの位置および長さについては、所望する磁界結合の大きさによって適宜調整することができる。
このような構成を有する本実施形態の誘電体フィルタは、例えば、導体61の端部61bから電気信号が入力されると、誘電体50が共振し、導体62の端部62bから電気信号が出力される。このとき、前述した第1共振モード,第2共振モードおよび第3共振モードの共振周波数を含む周波数帯の信号が選択的に通過するため、バンドパスフィルタとして機能する。
本実施形態の誘電体フィルタは、構造が単純で製造が容易な第1実施形態の誘電体共振器を用いてフィルタを構成している。これにより、構造が単純で製造が容易な誘電体フィルタを得ることができる。また、本実施形態の誘電体フィルタは、基本モードの共振におけるQ値が高く、また、基本モードの共振周波数とスプリアスモードの共振周波数との間隔が広い、良好な電気特性を有する第1実施形態の誘電体共振器を用いてフィルタを構成している。これにより、通過帯域における挿入損失が小さく、通過帯域近傍の減衰量が大きい、優れた電気特性を有する誘電体フィルタを得ることができる。
(第3実施形態)
図9は、本発明の第3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、アンテナ82と、通信回路81と、アンテナ82と通信回路81とを接続する誘電体フィルタ80とを有している。誘電体フィルタ80は、前述した第2実施形態の誘電体フィルタである。アンテナ82および通信回路81は、既知の従来のものである。
図9は、本発明の第3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、アンテナ82と、通信回路81と、アンテナ82と通信回路81とを接続する誘電体フィルタ80とを有している。誘電体フィルタ80は、前述した第2実施形態の誘電体フィルタである。アンテナ82および通信回路81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、構造が単純で製造が容易な第2実施形態の誘電体フィルタを用いて不要な電気信号を除去することから、製造が容易な通信装置を得ることができる。
(第1実施例)
図1〜図4に示した第1実施形態の誘電体共振器の電気特性をシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、誘電体50を構成する誘電体は、比誘電率を60とし、誘電正接を0.00005とした。導体11〜19の導電率は46.4×106S/mとした。導体11の内側の形状(空洞45の外形)は、+x方向の寸法が24mm,+y方向の寸法が24mm,+z方向の寸法が20mmの直方体とし、空洞45の中央に誘電体50を配置した。第1部分51および第2部分52の各々は、直交する3方向の寸法が、3.7mm,5.7mm,10mmの四角柱状とした。誘電体50は、第1部分51および第2部分52が、各々の中央で交差した形状とした。導体12,導体13,導体16および導体17は、直交する3方向の寸法が、3.7mm,3.7mm,5mmの四角柱状とした。導体14,導体15,導体18および導体19は、全て同じ形状とした。その結果、3つの基本モード(第1共振モード,第2共振モードおよび第3共振モード)の共振周波数が、1.956GHz,1.973GHz,2.058GHzであった。また、最も周波数が低いスプリアスモードの共振周波数は、5.035GHzであった。
図1〜図4に示した第1実施形態の誘電体共振器の電気特性をシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、誘電体50を構成する誘電体は、比誘電率を60とし、誘電正接を0.00005とした。導体11〜19の導電率は46.4×106S/mとした。導体11の内側の形状(空洞45の外形)は、+x方向の寸法が24mm,+y方向の寸法が24mm,+z方向の寸法が20mmの直方体とし、空洞45の中央に誘電体50を配置した。第1部分51および第2部分52の各々は、直交する3方向の寸法が、3.7mm,5.7mm,10mmの四角柱状とした。誘電体50は、第1部分51および第2部分52が、各々の中央で交差した形状とした。導体12,導体13,導体16および導体17は、直交する3方向の寸法が、3.7mm,3.7mm,5mmの四角柱状とした。導体14,導体15,導体18および導体19は、全て同じ形状とした。その結果、3つの基本モード(第1共振モード,第2共振モードおよび第3共振モード)の共振周波数が、1.956GHz,1.973GHz,2.058GHzであった。また、最も周波数が低いスプリアスモードの共振周波数は、5.035GHzであった。
また、図10に示す比較例の誘電体共振器の電気特性をシミュレーションによって算出した。比較例の誘電体共振器は、図10に示すように、導体12,導体13,導体14,導体15,導体16,導体17,導体18および導体19を有さない形状とし、誘電体57を、3本の柱状誘電体が各々の中央で交差した形状とした。また、基本モードの共振周波数を第1実施形態の誘電体共振器と略一致させるために、3本の柱状誘電体は、直交する3方向の寸法が6mm,6mm,20mmの四角柱状とした。導体11の内側の形状(空洞45の外形)が、+x方向の寸法が20mm,+y方向の寸法が20mm,+z方向の寸法が20mmの直方体状とした。その結果、3つの基本モードは、共振周波数が、2.044GHz,2.045GHz,2.050GHzであった。また、最も周波数が低いスプリアスモードの共振周波数は、2.546GHzであった。
この結果によれば、第1実施形態の誘電体共振器は、従来の誘電体共振器である比較例の誘電体共振器と比較して、最も周波数が低いスプリアスモードの共振周波数を大幅に高くできており、基本モードの共振周波数とスプリアスモードの共振周波数との間隔を大きく確保できていることがわかる。これにより本発明の有効性が確認できた。
(第2実施例)
また、図5〜図8に示した第2実施形態の誘電体フィルタの電気特性をシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、誘電体50を構成する誘電体は、比誘電率を60とし、誘電正接を0.00005とした。誘電体50の形状は、第1実施例と同じ形状とした。導体11〜19,導体61および導体62の導電率は46.4×106S/mとした。導体11〜19の形状は、第1実施例と同じ形状とした。その結果を図11のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は減衰量を示している。また、実線が伝送特性(S21)を示し、破線が反射特性(S11)を示している。グラフによれば、2GHz付近の通過帯域中に、S11の3つのピークが確認でき、3重モード共振が生じていることがわかる。また、グラフによれば、通過帯域の挿入損失が小さく、且つ通過帯域近傍の減衰量が大きい優れた電気特性が得られていることがわかる。これにより本発明の更なる有効性が確認できた。
また、図5〜図8に示した第2実施形態の誘電体フィルタの電気特性をシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、誘電体50を構成する誘電体は、比誘電率を60とし、誘電正接を0.00005とした。誘電体50の形状は、第1実施例と同じ形状とした。導体11〜19,導体61および導体62の導電率は46.4×106S/mとした。導体11〜19の形状は、第1実施例と同じ形状とした。その結果を図11のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は減衰量を示している。また、実線が伝送特性(S21)を示し、破線が反射特性(S11)を示している。グラフによれば、2GHz付近の通過帯域中に、S11の3つのピークが確認でき、3重モード共振が生じていることがわかる。また、グラフによれば、通過帯域の挿入損失が小さく、且つ通過帯域近傍の減衰量が大きい優れた電気特性が得られていることがわかる。これにより本発明の更なる有効性が確認できた。
11,12,13,14,15,16,17,18,19,61,62:導体
41,42:貫通孔
45:空洞
50,57:誘電体
51:第1部分
52:第2部分
53:第3部分
54:第4部分
80:誘電体フィルタ
81:通信回路
82:アンテナ
41,42:貫通孔
45:空洞
50,57:誘電体
51:第1部分
52:第2部分
53:第3部分
54:第4部分
80:誘電体フィルタ
81:通信回路
82:アンテナ
Claims (6)
- 誘電体と、第1導体と、第2導体と、第3導体と、第4導体と、第5導体とを有しており、
前記誘電体は、
第1方向の端部に位置する第1表面と、前記第1方向と反対方向である第2方向の端部に位置する第2表面と、を有する柱状の第1部分と、
前記第1方向に垂直な第3方向の端部に位置する第3表面と、前記第3方向と反対方向である第4方向の端部に位置する第4表面と、を有する柱状の第2部分と、
を有しており、
前記第1部分と前記第2部分とが互いに交差した形状を有しており、
前記第1導体は、
内部に形成された空洞内に前記誘電体を収容し、間隔を開けて前記誘電体を取り囲むように配置されており、
前記第1表面と対向する第1内面と、前記第2表面と対向する第2内面と、前記第3表面と対向する第3内面と、前記第4表面と対向する第4内面と、を有しており、
前記第2導体は、
前記第1表面に設けられており、前記第1方向の端部が前記第1内面に電気的に接続されており、
前記第3導体は、
前記第2表面に設けられており、前記第2方向の端部が前記第2内面に電気的に接続されており、
前記第4導体は、
前記第3表面に設けられており、前記第3方向の端部が前記第3内面に電気的に接続されており、
前記第5導体は、
前記第4表面に設けられており、前記第4方向の端部が前記第4内面に電気的に接続されており、
前記誘電体は、
前記第1部分において前記第2導体と前記第3導体とで挟まれていない部分である第3部分と、前記第2部分において前記第4導体と前記第5導体とで挟まれていない部分である第4部分と、を有している
ことを特徴とする誘電体共振器。 - 第6導体と、第7導体と、を更に有しており、
前記第6導体は、
前記第1方向および前記第3方向に垂直な第5方向において、前記第2導体と前記第1導体との間に配置されており、
前記第5方向の端部が前記第1導体に電気的に接続されており、前記第5方向と反対方向の端部が前記第2導体に電気的に接続されており、前記第1方向の端部が前記第1内面に電気的に接続されており、
前記第7導体は、
前記第5方向において、前記第3導体と前記第1導体との間に配置されており、
前記第5方向の端部が前記第1導体に電気的に接続されており、前記第5方向と反対方向の端部が前記第3導体に電気的に接続されており、前記第2方向の端部が前記第2内面に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の誘電体共振器。 - 第8導体と、第9導体と、を更に有しており、
前記第8導体は、
前記第1方向および前記第3方向に垂直な第6方向において、前記第4導体と前記第1導体との間に配置されており、
前記第6方向の端部が前記第1導体に電気的に接続されており、前記第6方向と反対方向の端部が前記第4導体に電気的に接続されており、前記第3方向の端部が前記第3内面に電気的に接続されており、
前記第9導体は、
前記第6方向において、前記第5導体と前記第1導体との間に配置されており、
前記第6方向の端部が前記第1導体に電気的に接続されており、前記第6方向と反対方向の端部が前記第5導体に電気的に接続されており、前記第4方向の端部が前記第4内面に電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項2記載の誘電体共振器。 - 前記第5方向と前記第6方向とが互いに反対方向であることを特徴とする請求項3に記載の誘電体共振器。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の誘電体共振器と、第10導体と、第11導体とを有しており、
前記第10導体は、
線状の導体であり、一方端である第1端部と、他方端である第2端部と、を有しており、
前記第1端部が前記第2導体または前記第3導体に接続され、前記第2端部が前記第1導体に設けられた第1の貫通孔を介して外部へ露出しており、前記第1部分と電磁気的に結合し、
前記第11導体は、
線状の導体であり、一方端である第3端部と、他方端である第4端部と、を有しており、
前記第3端部が前記第4導体または前記第5導体に接続され、前記第4端部が前記第1導体に設けられた第2の貫通孔を介して外部へ露出しており、前記第2部分と電磁気的に結合する
ことを特徴とする誘電体フィルタ。 - アンテナと、通信回路と、前記アンテナと前記通信回路とを接続する請求項5に記載の誘電体フィルタと、を有していることを特徴とする通信装置。
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