KR100338593B1 - 다중 모드 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체필터, 합성기, 분배기 및 통신 장치 - Google Patents

다중 모드 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체필터, 합성기, 분배기 및 통신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 소형이고, 또한, 복수단의 공진기로 이루어진 유전체 공진기 장치 및 Q0가 높은 다중 모드의 유전체 공진기 장치를 제공한다. TM01δ-x, -y, -z, TE01δ-x, -y, -z 등의 복수의 모드에서 공진하는 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동(cavity)의 중앙부에 배치하고, 이것의 복수의 공진 모드를 이용한다.

Description

다중 모드 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체 필터, 합성기, 분배기 및 통신 장치{Multi-mode Dielectric Resonance Devices, Dielectric Filter, Composite Dielectric Filter, Synthesizer, Distributor, and Communication Equipment}
유전체 내의 전자파(electromagnetic wave)가 유전체와 공기와의 경계에서 전반사를 반복하면서, 본래의 위치에 동위상으로 돌아오는 것에 의해 공진하는 유전체 공진기는, 소형이고 무부하 Q(Q0)가 높은 공진기로서 이용된다. 상기 모드에는, 단면이 원형 또는 직사각형인 유전체 막대를, 그 유전체 막대를 전파(propaga-tion)하는 TE 모드 또는 TM 모드의 s·λg/2(λg은 관(guide)내 파장, s는 정수)의 길이로 절단한 경우에 얻어지는 TE 모드 또는 TM 모드가 있다. 또한, 단면의 모드가 TM01 모드에서 상기 s=1인 경우, TM01δ 모드의 공진기가 얻어지고, 단면의 모드가 TE01 모드에서 s=1인 경우, TE01δ 모드의 유전체 공진기가 얻어진다.
이들 유전체 공진기는, 도 26에 도시된 바와 같이, 유전체 공진기의 공진파주파수를 차단하는 원형 도파관 또는 직사각형 도파관을 공동(cavity)으로 하고, 그 내부에 원기둥 모양의 TM01δ 모드의 유전체 코어(core) 또는 TE01δ 모드의 유전체 코어를 배치한다.
도 27은 상기 2개의 모드의 유전체 공진기에서의 전자계 분포를 도시한 도이다. 여기서 실선은 전계(electric field), 파선은 자계(magentic field)를 각각 도시하고 있다.
이와 같은 유전체 코어를 이용한 유전체 공진기에 의해서 복수단의 유전체 공진기 장치를 구성하는 경우, 공동 내에 복수의 유전체 코어를 배열하게 된다. 도 26에 도시된 예에서는, (A)의 TM01δ 모드의 유전체 코어를 그 축방향으로 배열하거나, (B)의 TE01δ 모드의 유전체 코어를 동일 평면에 따라 배치하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 유전체 공진기 장치에 있어서는, 공진기를 다단화 하기 위하여, 복수의 유전체 코어를 고정밀도로 위치 결정하여 고정해야만 한다. 이 때문에, 특성이 일치하는 유전체 공진기 장치를 얻기 어렵다고 하는 문제가 있다.
또한, 기둥 모양 또는 십자형의 유전체 코어를 공동 내에 일체적으로 형성한 TM 모드의 유전체 공진기도 종래부터 이용되고 있다. 이러한 타입(type)의 유전체 공진기 장치는, 한정된 공간 내에 TM 모드를 다중할 수 있기 때문에, 소형이고 다단의 유전체 공진기 장치가 얻어지지만, 유전체 코어의 전자계 에너지의 집중도가 낮고, 공동에 형성된 도전체 막에 실전류가 흐르기 때문에, 일반적으로 TE 모드의 유전체 공진기 만큼의 높은 Q0가 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
본 발명은, 전자 부품에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다중 모드로 동작하는 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체 필터, 합성기, 분배기, 및 이들을 이용한 통신 장치에 관한 것이다.
도 1은, 제 1실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 기본 부분의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는, 상기 공진기 장치의 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 단면도이다.
도 3은, 상기 공진기 장치의 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 단면도이다.
도 4는 상기 공진기 장치의 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 단면도이다.
도 5는, 제 2실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 기본 부분의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 6은, 상기 공진기 장치의 제조 공정의 일예를 도시하는 도이다.
도 7은, 상기 공진기 장치의 각 부의 크기를 변화시킨 경우에 각 모드의 공진 주파수의 변화를 도시하는 도이다.
도 8은, 상기 공진기 장치의 각 부의 크기를 변화시킨 경우에 각 모드의 공진 주파수의 변화를 도시하는 도이다.
도 9는, 제 3실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 유전체 코어부분의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 10은, 상기 공진기 장치의 홈(groove) 깊이의 변화에 대한 각 모드의 공진 주파수의 변화를 도시하는 도이다.
도 11은, 제 4 내지 제 6의 실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 각 공진 모드 사이의 결합 수단을 설명하는데 사용하는 유전체 코어 부분의 사시도이다.
도 12는, 제 4실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치에 있어서의 2개의 TM 모드를 결합한 경우의 전자계 분포의 예를 도시하는 도이다.
도 13은, 상기 공진기 장치에 있어서의 2개의 공진 모드의 자계 분포의 예를 도시하는 사시도이다.
도 14는, 상기 공진기 장치에 있어서의 2개의 모드의 결합용 홀(hole)의 구성을 도시하는 도이다.
도 15는, 제 5실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치에 있어서의 전자계 분포 및 결합 조정용 홀의 구성을 도시하는 도이다.
도 16은, 제 6실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치에 있어서의 각 모드의 전자계 분포를 도시하는 도이다.
도 17은, 도 16에 있어서의 a-a 부분의 단면에서의 2개의 모드의 전자계 분포를 도시하는 도이다.
도 18은, 도 16에 있어서의 첫째단 및 둘째단의 공진 모드 사이의 결합 조정용 홈의 구성을 도시하는 도이다.
도 19는, 도 16에 있어서의 b-b 부분의 단면에서의 전계 분포를 도시하는 도이다.
도 20은, 도 16에 있어서 둘째단 및 셋째단의 공진 모드를 결합하기 위한 홈의 구성을 도시하는 도이다.
도 21은, 도 16에 있어서 a-a 부분의 단면에서의 전계 분포를 도시하는 도이다.
도 22는, 도 16에 있어서 셋째단 및 넷째단의 공진 모드 사이의 결합 조정용 홈의 구성을 도시하는 도이다.
도 23은, 도 16에 있어서의 b-b 부분의 단면에서의 전계 분포를 도시하는 도이다.
도 24는, 도 16에 있어서의 넷째단 및 다섯째단의 공진 모드 사이의 결합 조정용 홈의 구성을 도시하는 도이다.
도 25는, 제 7실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 26은, 종래의 유전체 공진기 장치의 구성예를 도시하는 일부 파단(破斷) 사시도이다.
도 27은, 종래의 단일(single) 모드의 유전체 공진기에 있어서의 전자계 분포의 예를 도시하는 도이다.
도 28은, 제 8실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 기본 부분의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 29는, 상기 공진기 장치의 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 단면도이다.
도 30은, 상기 공진기 장치의 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 단면도이다.
도 31은, 상기 공진기 장치의 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 단면도이다.
도 32는, 상기 공진기 장치의 유전체 코어의 두께와 각 모드의 공진 주파수와의 관계를 도시하는 도이다.
도 33은, 유전체 필터의 구성을 도시하는 도이다.
도 34는, 다른 유전체 필터의 구성을 도시하는 도이다.
도 35는, 송수 공용기(transmission-reception shearing device)의 구성을 도시하는 도이다.
도 36은, 통신 장치의 구성을 도시하는 도이다.
본 발명의 목적은, 소형이고, 또한, 복수단의 공진기로 이루어진 유전체 공진기 장치를 제공하고, Q0이 높은 다중 모드의 유전체 공진기 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 상기 다중 모드 유전체 공진기를 이용한 유전체 필터, 복합 유전체 필터, 합성기, 분배기, 및 통신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다중 모드 유전체 공진기 장치는, 청구항 1항에 기재된 바와 같이, 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동의 실질적으로 중앙부에 배치하고, 상기 유전체 코어의 x, y,z의 직각 좌표의 y-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-x 모드, 및 x-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-y 모드를 생성한다. 또한, 청구항 2항에 기재된 바와 같이, y-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-x 모드, x-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-y 모드, 및 x-y면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-z 모드를 생성한다. 이와 같이 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동의 실질적으로 중앙에 배치하도록 했기 때문에, TM 모드이면서 유전체 코어의 전자계 에너지의 집중도가 높아지고, 공동에 흐르는 실전류가 미소하게 되기 때문에, Q0를 높게 할 수 있다. 또한, 단일의 유전체 코어 및 공동이면서, 2개 또는 3개의 TM 모드를 이용할 수 있고, 전체적으로 소형화를 이룰 수 있다.
본 발명의 다중 모드 유전체 공진기 장치는, 청구항 3항에 기재된 바와 같이, 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동의 실질적으로 중앙부에 배치하고, 상기 유전체 코어의 x,y,z의 직각 좌표의 y-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-x 모드, 및 x-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-y 모드를 생성한다. 또한, 청구항 4항에 기재된 바와 같이, y-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-x 모드, x-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-y 모드, 및 x-y면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-z 모드를 생성한다. 이와 같이 TE 모드이면서 2중 또는 3중으로 다중화할 수 있고, 전체적으로 소형화를 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 다중 모드 유전체 공진기 장치는, 청구항 5항에 기재된 바와 같이, 상기 2중 또는 3중의 TM 모드 및 2중 또는 3중의 TE 모드를 단일의 유전체 코어 및 공동에 의하여 생성한다. 이것에 의해, TM 모드 및 TE 모드의 양 모드를 이용한 유전체 공진기가 얻어지고, 또한 4중 이상의 다중 모드의 유전체 공진기 장치가 되기 때문에, 전체적으로 더욱 소형화를 이룰 수 있다.
다중화된 상기 각 공진 모드를 서로 결합하지 않고 독립하여 이용하면, 예를 들면, 대역 방지 필터, 합성기, 분배기 등, 복수의 공진기에 의한 회로를, 단일의 유전체 코어를 사용하여 소형으로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다중 모드 유전체 공진기 장치는, 청구항 6항에 기재된 바와 같이, 청구항 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치의 각 모드 중 소정의 모드들을 결합하고, 공진기를 다단화한다. 이것에 의해, 복수의 유전체 공진기를 다단 접속한 공진기 장치가 구성되고, 예를 들면, 대역 통과형 필터 특성을 갖는 유전체 공진기 장치가 얻어진다. 또한, 복수의 공진 모드 중, 몇개를 순차 결합하고, 다른 공진 모드를 독립한 공진기로서 사용하면, 예를 들면, 대역 통과 필터 및 대역 방지 필터를 조합한 필터를 구성하는 것도 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 청구항 7항에 기재된 바와 같이, 상기 다중 모드 유전체 공진기 장치의 소정의 모드에 결합하는 외부 결합 수단을 형성하여 유전체 필터를 구성한다.
또한, 본 발명은, 청구항 8항에 기재된 바와 같이, 상기 유전체 필터를 복수 사용하여 3개 이상의 포트를 갖는 복합 유전체 필터를 구성한다.
또한, 본 발명은, 청구항 9항에 기재된 바와 같이, 상기 다중 모드 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 각각 독립적으로 외부 결합하는 독립 외부 결합 수단; 및 상기 다중 모드 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 공통으로 외부 결합하는 공통 외부 결합 수단;을 포함하고, 상기 공통 외부 결합 수단을 출력 포트, 상기 복수의 독립 외부 결합 수단을 입력 포트로 하여 합성기를 구성한다.
또한, 본 발명은, 청구항 10항에 기재된 바와 같이, 상기 다중 모드 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 각각 독립적으로 외부 결합하는 독립 외부 결합 수단; 및 상기 다중 모드 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 공통으로 외부 결합하는 공통 외부 결합 수단;을 포함하고, 상기 공통 외부 결합 수단을 입력 포트, 상기 복수의 독립 외부 결합 수단을 출력 포트로 하여 분배기를 구성한다.
또한, 본 발명은, 청구항 11항에 기재된 바와 같이, 상기 복합 유전체 필터, 합성기, 분배기를 고주파부에 이용하여 통신 장치를 구성한다.
본 발명의 제 1실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 구성을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1은 다중 모드 유전체 공진기 장치의 기본 구성 부분의 사시도이다. 도 1에 있어서, 1은 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어, 2는 각통 모양(angle pipe-shaped)의 공동, 3은 유전체 코어 1을 공동 2의 실질적으로 중앙부에 지지하기 위한 지지체이다. 공동 2의 외부면에는 도전체 막을 형성하고 있고, 2개의 개구면에는 도전체 막을 형성한 유전체 판 또는 금속 판을 배치하여 실질적으로 평행 육면체 모양의 실드(shield) 공간을 구성한다. 또한, 필요에 따라서, 공동 2의 개구면에 다른 공동의 개구면을 대향하게 하고, 소정의 공진 모드의 전자계를 결합하여 다단화를 이룬다.
도 1에 도시된 지지체 3은, 통상, 유전체 코어 1의 유전율보다 비유전율이 낮은 세라믹 재료를 사용하고, 유전체 코어 1과 공동 2의 내벽면 사이에 각각 배치하고 소성하여 일체화 한다.
도 1에 도시된 유전체 코어 1에 의한 공진 모드를 도 2 내지 도 4에 도시한다. 이들 도에 있어서, x,y,z는 도 1에 도시된 3차원 방향의 좌표축이고, 도 2 내지 도 4는 2차원의 각 면에 있어서의 단면도를 각각 도시하고 있다. 도 2 내지 도 4에 있어서의 실선 화살표는 전계 벡터, 파선 화살표는 자계 벡터, "·" 기호 및 "×" 기호는 전계 또는 자계의 방향을 도시하고 있다. 또한, 도 2 내지 도 4는 x,y,z의 3방향의 TM01δ 모드, 동일한 3방향의 TE01δ 모드의 합계 6개의 공진 모드에 대해서만 도시하고 있다. 실제로는 이들의 고차의 공진 모드도 존재하지만, 통상은 이들의 기본 모드를 사용한다.
다음으로, 제 2실형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 구성을 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 5는 다중 모드 유전체 공진기 장치의 기본 구성 부분의 사시도이다. 도 5에 있어서, 1은 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어, 2는 각통 모양의 공동, 3은 유전체 코어 1을 공동 2의 실질적으로 중앙부에 지지하기 위한 지지부이다. 공동 2의 외주면에는 도전체 막을 형성하고 있다. 이러한 예는 공동의 내벽면의 네면에 각각 2개씩 지지체 3을 형성하고 있다. 그 이외의 구성은 제 1실시형태의 경우와 동일하다.
도 6은 도 5에 도시된 다중 모드 유전체 공진기 장치의 제조 공정의 일예를 도시하는 도이다. 먼저, (A)에 도시된 바와 같이, 유전체 코어 1을 공동 2에 대하여 연결 부분 1'에 의해 연결한 상태이고, 동시에 일체로 성형(mold)한다. 이런 경우 성형 금형은 각통 모양의 공동 2의 개구면에서부터 축방향으로 개방하게 된다. 이어서, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 연결부 1'의 부근에, 유전체 코어 1의 각각의 코너 부분에 상당하는 부분에 지지체 3을 페이스트 상태의 글라스(glass) 글레이즈(glaze)로 임시 접착한다. 또한, 공동 2의 외주면에 Ag 페이스트를 도포하고, 그 다음, 전극 막을 굽는(bake) 동시에, 지지체 3을 유전체 코어 1 및 공동 2의 내벽면에 구워 붙인다(글라스 글레이즈로 접합한다). 그 다음, 연결부 1' 부분을 긁어냄(scraped)으로써, 도 6의 (C)에 도시된 바와 같이, 유전체 코어 1을 공동 2의 중앙부에 장착한 구조가 된다. 여기서, 유전체 코어 1 및 공동 2로서는 εr=37, tanδ=1/20,000의 ZrO2-SnO2-TiO2계의 유전체 세라믹 재료를 사용하고, 지지체로서는 εr=6, tanδ=1/2,000의 2MgO-SiO2계의 저유전율 세라믹 재료를 사용한다. 양자는 선 팽창(line expansion) 계수가 비슷하고, 유전체 코어의 발열 및 환경 온도의 변화에 대하여도 지지체와 유전체 코어 또는 공동 사이의 접합면에 과대한 응력 (stress)이 가해지는 일이 없다.
또한, 위에서 설명한 실시형태는 하나의 지지체를 사용한 예를 도시했지만, 지지체를 유전체 코어 또는 공동과 함께 일체로 성형하도록 하여도 바람직하고, 지지체, 유전체 코어 및 공동을 모두 일체로 성형하도록 하여도 바람직하다.
도 7은 도 5에 도시된 유전체 코어의 z축방향의 두께 및 지지체 3의 단면적을 변화시킨 경우의 TE01δ-x, TE01δ-y 및 TE01δ-z의 각 모드의 공진 주파수의 변화를 도시하는 도이다. 이와 같이, 유전체 코어의 z축방향의 두께를 증가시킬수록, TE01δ-x, TE01δ-y 모드의 공진 주파수가 보다 크게 저하되고, 또한 지지체의 단면적을 크게 할수록, TE01δ-z 모드의 공진 주파수가 보다 크게 저하된다. 이들의 관계를 이용하여, 유전체 코어 1의 z축방향의 두께 및 지지체 3의 단면적을 적당히 설계함으로써, TE01δ-x, TE01δ-y, TE01δ-z의 3개의 모드의 공진 주파수를 일치하게 할 수 있다. 이에 의해, 소정의 공진 모드 사이를 결합하면, 다단화를 이룰 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 공동 2의 벽 두께, 유전체 코어 1의 z축방향의 두께, 및 지지체 3의 단면적을 변화시킨 경우에, 상기 3개의 TM 모드에 대한 공진 주파수 변화를 도시하는 도이다. 공동의 벽 두께를 두껍게 한 경우, TM01δ-x, TM01δ-y 모드의 공진 주파수는 TM01δ-z 모드의 공진 주파수 보다 크게 저하되고, 유전체 코어의 z축방향의 두께를 두껍게 하면, TM01δ-z 모드의 공진 주파수가 TM01δ-x, TM01δ-y 모드의 공진 주파수보다 크게 저하된다. 또한 지지체의 단면적을 크게 하면, TM01δ-x, TM01δ-y 모드의 공진 주파수가 TM01δ0-z 모드의 공진 주파수 보다 크게 저하된다. 이러한 관계를 이용하여, 예를 들면, 도에서의 p1 또는 p2로 도시되는 특성점에서 3개의 모드의 공진 주파수를 일치하게 할 수 있다.
도 9는 제 3실시형태에 따른 다중 모드 유전체 공진기 장치의 유전체 코어 부분의 구성을 도시하는 사시도이다. 이미 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, TE01δ 모드는, 전계 성분이 유전체 코어를 8분할하는 각 단면 부근에 집중하는 것에 반하여, TM01δ 모드는, 그와 같은 일이 생기지 않기 때문에, 도 9에 도시된 바와 같이, 유전체 코어에 그 각 면의 중앙에서 교차하는 십자형의 홈 g를 각각 형성함으로써, TE01δ 모드의 공진 주파수를 선택적으로 높아지게 할 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 홈 g의 깊이와 양 모드의 공진 주파수의 변화의 관계를 도시하는 도이다. 홈을 형성하지 않은 경우에는, 일반적으로, TE01δ 모드의 공진 주파수는 TM01δ의 공진 주파수 보다 낮은 값을 나타내지만, 홈 g을 형성한 경우, 그 깊이를 깊게 할수록 TE01δ 모드의 공진 주파수가 상승하고, 어떤 부분에서 TM01δ 모드의 공진 주파수와 일치한다. 또한, 홈 깊이를 일정하게 하여 홈 폭을 넓히도록 한 경우에도, 그 홈 폭을 넓힐수록, TE01δ 모드의 공진 주파수를 선택적으로 상승하게 할 수 있다. 유전체 코어, 공동, 지지체의 각 크기 및 각 부의 비유전율 등에 의해서, 상기 홈이 없는 상태에서, TE01δ 모드의 공진 주파수가 TM01δ 모드의 공진 주파수보다 낮은 경우, 이와 같이 하여, 유전체 코어에 홈을 형성함으로써, TE01δ 모드의 공진 주파수와 TM01δ 모드의 공진 주파수를 일치하게 할 수 있다. 또한, 양 모드의 공진 주파수를 일치하게 하고, 또한, 양 모드 사이를 결합하면, 다단화를 이룰 수 있다.
다음으로, TM01δ 모드들을 결합한 다중 모드 유전체 공진기 장치의 구성을도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한다.
도 11은 유전체 코어 부분의 사시도이고, 도에서 h0 내지 h4는 소정의 모드 사이의 결합 계수를 조정하는 경우에 사용하는 홀이다.
도 12는 각 모드에 있어서의 전자계 분포를 도시하는 도이다. 여기서, 실선의 화살표는 전계, 파선은 자계를 도시한다. (A)는 결합해야 할 2개의 주 모드 TM01δ-(x-y) 모드 및 TM01δ-(x+y) 모드의 전자계 분포를 각각 도시하는 도이다. (B)는 그 결합 모드인 기(odd) 모드 및 우(even) 모드의 전자계 분포를 각각 도시하는 도이고, 이러한 예에서, 기 모드는 TM01δ-y 모드, 우 모드는 TM01δ-x 모드로 나타낸다.
도 13은 상기 2개의 주 모드의 자계 분포를 도시하는 사시도이다. 이 2개의 모드의 결합 계수 k12는, 기 모드의 공진 주파수를 fo, 우 모드의 공진 주파수를 fe로 하여 다음 식으로 표현된다.
k12 ∝ 2(fo - fe) / (fo + fe)
따라서, fo와 fe의 차를 갖게 함으로써, 주 모드인 TM01δ-(x-y)와 TM01δ-(x+y) 모드를 결합한다. 따라서, fo와 fe의 차를 갖게 하기 위하여, 도 14에 도시된 바와 같이, 유전체 코어의 중앙부의 홀 hO를 y축방향으로 넓힌다. 다시 말하면, TM01δ-y의 전계의 방향에 평행하고, TM01δ-x의 전계의 방향에 수직한 방향으로 늘어난 홈을 형성함으로써, fe 〉fo의 관계가 된다. 또한, 반대로, 홀 ho를 x축방향으로 늘어난 홀이 되게 함으로써, fe〈 fo의 관계가 된다. 어느 경우에도 fo와 fe에 따른 결합 계수에서 결합을 할 수 있다.
위에서 설명한 예는, TM01δ-(x-y) 모드 및 TM01δ-(x+y) 모드를 주 모드로 하고, TM01δ-y 모드 및 TM01δ-x 모드를 결합 모드로 했지만, 반대로 TM01δ-y 모드 및 TM01δ-x 모드를 주 모드로 하고, TM01δ-(x-y) 모드 및 TM01δ-(x+y) 모드를 결합 모드로 하여도 바람직하다. 그 경우, 도 14에 도시된 홀 ho 의 내경(inner diameter)을 대각선 방향으로 넓히면 바람직하다.
도 15는 TM 모드와 TE 모드를 결합하고, 3개의 모드를 순차 결합한 예를 를 도시하는 도이다. 유전체 코어의 구성은 도 11에 도시된 것과 동일하다. 도 15에 있어서, (A)는 TM01δ-(x-y), TE01δ-z, TM01δ-(x+y)의 3개의 모드에서의 전자계 분포를 각각 도시하는 도이고, 실선의 화살표는 전계, 파선은 자계를 각각 도시하고 있다. (B)는 상기 TE 모드와 다른 2개의 TM 모드 사이의 결합 관계를 도시하는 도이다. (B)의 좌측에 도시된 도는 (A)에서의 TM01δ-(x-y) 모드의 전계 분포 및 TE01δ-z 모드의 전계 분포를 겹쳐서 표시한 것이고, A점 및 B점에서의 전계의 세기의 균형(balance)을 흩트림으로써, TM01δ-(x-y) 모드에서부터 TE01δ-z 모드로 에너지가 이동한다. 따라서, 도 15의 (C)의 좌측에 도시된 도와 같이, 예를 들면, h2의 내경을 넓히고, 홀 h1과 차를 갖게 함으로써 결합 계수 k12를 조정한다.
유사하게, 도 15의 (B)의 우측에 도시된 도는 TE01δ-z 모드 및 TM01δ-(x+y)에서의 전계 분포를 겹쳐서 도시한 도이다. 이러한 경우, C점 및 D점의 전계의 세기의 균형을 흩트림으로써, TE01δ-z 모드에서부터 TM01δ-(x+y) 모드로 에너지가 이동한다. 따라서, 도 15의 (C)의 우측에 도시된 도와 같이, 예를 들면, 홀 h4의 내경을 넓히고, 홀 h3과 차를 갖게 함으로써 결합 계수 k23을 조정한다.
도 16은 5개의 공진 모드를 순차 결합하여 5단의 공진기로서 작용하게 하는 예를 도시한 도이다. 유전체 코어의 구성은 도 11에 도시된 것과 동일하다. 도 16에 있어서, 실선은 전계, 파선 은자계의 분포를 각각 도시하고 있다.
먼저, TM01δ-(x-y)와 TE01δ-(x+y)를 결합한 경우에 대하여 설명한다. 도 17은 도 16에 있어서의 a-a 부분의 단면에서의 상기 2개의 모드의 전자계 분포를 도시하는 도이다. (B)는 그 2개의 전계 분포를 겹처서 도시한 것이다. 이와 같이, a-a 단면에서의 TM01δ-(x-y) 및 TE01δ-(x+y)의 전계의 세기의 균형을 흩트림으로써, TM01δ-(x-y)에서부터 TE01δ-(x+y)로 에너지가 이동한다. 따라서, 도 18에 도시된 바와 같이, a-a 단면에 있어서, 상면 및 하면에서 홀의 크기를 다르게 한다.도 18에 도시된 예는 유전체 코어 1의 상면에 (x+y)축방향으로 늘어난 홈 g를 형성한다.
다음으로, 도 16에 도시된 TE01δ-(x+y)와 TE01δ-z 모드와의 결합에 대하여 설명한다. 도 19의 (A)는 유전체 코어의 b-b 부분의 단면에 있어서의 상기 2개의 모드의 전계 분포를 도시하는 도이다. 또한, (B)는 그 결합 모드인 우 모드 및 기 모드의 전계 분포를 도시하는 도이다. 상기 2개의 모드를 결합한 경우, 이러한 우 모드의 공진 주파수 fe와 기 모드의 공진 주파수 fo의 차를 갖게 하면 바람직하다. 그것을 위하여, 도 20에 도시된 바와 같이, b-b 부분의 단면에서의 대각선 방향의 대칭성을 흩트린다. 이러한 예에서는, 홀 h2의 상면 개구부 부근 및 홀 h1의 하면 개구부 부근에 홈 g를 각각 형성한다. 이것에 의해, 도 19의 (B)에 도시된 우 모드의 공진 주파수 fe가 기 모드의 공진 주파수 fo보다 높게 되고, 그 차에 따른 결합계수에서 TE01δ-(x+y)와 TE01δ-z 모드가 결합하게 된다.
다음으로, 도 16에 도시된 셋째단 및 넷째단의 결합, 다시 말하면, TE01δ-z 모드와 TE01δ-(x-y)와의 결합을 설명한다. 도 21은 유전체 코어의 a-a 부분의 단면에서의 상기 2개의 모드의 전계 분포를 도시하는 도이다. 또한, (B)는 그 결합 모드인 우 모드 및 기 모드의 전계 분포를 도시하는 도이다. 상기 2개의 모드를 결합한 경우, 이러한 우 모드의 공진 주파수 fe와 기 모드의 공진 주파수 fo의 차를 갖게 하면 바람직하다. 그것을 위하여, 도 22에 도시된 바와 같이, a-a 부분의 단면에서의 대각선 방향의 대칭성을 흩트린다. 이러한 예에서는, 홀 h3의 상면 개구부 부근 및 홀 h4의 하면 개구부 부근에 홈 g를 각각 형성한다. 이것에 의해, 도 21의 (B)에 도시된 기 모드의 공진 주파수 fo가 우 모드의 공진 주파수 fe보다 높게 되고, 그 차에 따른 결합 계수에서 TE01δ-z 모드와 TE01δ-(x-y)가 결합하게 된다.
다음으로, 도 16에 도시된 TE01δ-(x-y)와 TM01δ-(x+y)를 결합한 경우에 대하여 설명한다. 도 23의 (A)는 도 16에 있어서의 b-b 부분의 단면에서의 상기 2개의 모드의 전자계 분포를 도시하는 도이다. (B)는 그 2개의 전계 분포를 겹처서 도시한 것이다. 이와 같이, b-b 단면에서의 TE01δ-(x-y)와 TM01δ-(x+y)의 전계의 세기의 균형을 흩트림으로써, TE01δ-(x-y)에서부터 TM01δ-(x+y)로 에너지가 이동한다. 따라서, 도 24에 도시된 바와 같이, b-b 단면에 있어서, 상면 및 하면에서 홀의 크기를 다르게 한다. 도 24에 도시되는 예에서는, 유전체 코어 1의 상면에 (x-y)축방향으로 늘어난 홈 g를 형성한다.
상기 실시형태는 유전체 코어의 각 공진 모드와 외부 회로와의 결합 수단에 대해서는 도시하지 않지만, 예를 들면, 결합 루프(loop)를 사용하는 경우, 다음에 설명하는 바와 같이, 결합해야 하는 모드의 자계가 지나가는 방향으로 결합 루프를 배치함으로써 외부 결합을 얻으면 바람직하다.
이상에서 도시한 예에서는, 복수의 공진 모드를 순차 결합했지만, 각 공진 모드 사이를 결합하지 않고, 독립하여 사용하는 예를 도 25를 참조하여 다음에 설명한다.
도 25에 있어서, 이점쇄선은 공동이고, 이러한 공동 내에 유전체 코어 1을 배치하고 있다. 유전체 코어 1의 지지 구조에 대하여는 생락하고 있다. 도 25의 (A)는 대역 방지 필터를 구성하는 예이다. 4a,4b,4c는 각각 결합 루프이고, 결합 루프 4a는 y-z 면에 평행한 면의 자계(TM01δ-x 모드의 자계)에 결합하고, 결합 루프 4b는 x-z면에 평행한 면의 자계(TM01δ-y 모드의 자계)에 결합하며, 결합 루프 4c는 x-y면에 평행한 면의 자계(TM01δ-z 모드의 자계)에 결합한다. 이들 결합 루프 4a,4b,4c의 각각의 일단은 접지되어 있고, 결합 루프 4a와 4b의 타단들 및 4b와 4c의 타단들을, λ/4 또는 그 기수배(odd-number times)의 전기 길이를 갖는 전송 선로 5,5를 통하여 각각 접속하고 있다. 또한, 결합 루프 4a,4c의 타단을 신호의 입출력단으로 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 3개의 공진기 중 인접하는 공진기가 π/2의 위상차를 갖고 선로에 접속된 대역 방지 필터를 얻는다.
또한, 유사하게, 결합 루프를 통하여, 또한, 필요에 따라서 전송 선로를 통하여 소정의 공진 모드 사이를 결합하여, 대역 통과 필터를 구성하여도 바람직하다.
도 25의 (B)는 합성기 또는 분배기를 구성하는 예이다. 여기서, 4a,4b,4c,4d는 각각 결합 루프이고, 결합 루프 4a는 y-z면에 평행한 면의 자계(TM01δ-x 모드의 자계)에 결합하고, 결합 루프 4b는 x-z면에 평행한 면의 자계(TM01δ-y 모드의 자계)에 결합하며, 결합 루프 4c는 x-y면에 형행한 면의 자계(TM01δ-z 모드의 자계)에 결합한다. 또한, 결합 루프 4d는 그 루프면이 y-z면, x-z면, x-y면 중 어느 면에 대하여도 기울어져 있고, 상기 3개의 모드의 자계에 각각 결합한다. 이들 결합 루프의 각각의 일단은 접지되어 있고, 타단은 신호 입력단 또는 출력단으로 하고 있다. 다시 말하면, 합성기로서 사용되는 경우는, 결합 루프 4a,4b,4c로부터 신호를 입력하고, 결합 루프 4d로부터 신호를 출력한다. 또한 분배기로서 사용되는 경우는, 결합 루프 4d로부터 신호를 입력하고, 결합 루프 4a,4b,4c로부터 신호를 출력한다. 이것에 의해, 3입력 1출력의 합성기 또는 1입력 3출력의 분배기를 얻는다.
위에서 설명한 예에서는 3개의 공진 모드를 독립하여 이용했지만, 4개 이상의 모드를 이용하여도 바람직하다. 또한 복수의 공진 모드 중에서, 몇 개를 순차 결합하여 대역 통과 필터를 구성하고, 다른 공진 모드를 독립하여, 예를 들면, 대역 방지 필터를 구성하면, 대역 통과 필터 및 대역 방지 필터를 조합한 복합 필터를 구성는 것도 가능하게 된다.
다음으로, 3중 모드의 유전체 공진기 장치의 예를 도 28 내지 도 32를 참조하여 설명한다.
도 28은 3중 모드의 유전체 공진기 장치의 기본 구성 부분의 사시도이다. 도 28에 있어서, 1은, 2변이 실질적으로 동일 길이이고 다른 한변이 2변의 길이보다 짧은, 정사각형 판 모양의 유전체 코어, 2는 각통 모양의 공동, 3은 유전체 코어 1을 공동 2의 실질적으로 중앙부에 지지하기 위한 지지체이다. 공동 2의 외주면에는 도전체 막을 형성하고 있고, 2개의 개구면에는 도전체 막을 형성한 유전체 판 또는 금속 판을 배치하여 실질적으로 평행 육면체 모양의 실드 공간을 구성한다. 또한, 필요에 따라서 공동의 개구면에 다른 공동의 개구면을 대향하게 하고, 소정의 공진 모드의 전자계를 결합하여 다단화를 이룬다.
도 28에 도시된 지지체 3은, 유전체 코어 1보다 저유전율의 세라믹 재료를 사용하며, 유전체 코어 1와 공동 2의 내벽면과의 사이에 각각 배치하고 소성하여 일체화한다.
도 28에 도시된 유전체 코어 1에 따른 공진 모드를 도 29 내지 도 31에 나타낸다. 이들 도에 있어서, x,y,z는 도 28에 도시된 3차원 방향의 좌표축이고, 도 29 내지 도 31에서는 2차원의 각 면에서의 단면도를 각각 도시하고 있다. 도 29 내지 도 31에 있어서의 파선의 화살표는 전계 벡터, 파선의 화살표는 자계 벡터, “·” 기호 및 “×”기호는 전계 또는 자계의 방향을 도시하고 있다. 또한, 도 29 내지 도 31에서는 y방향의 TE01δ 모드(TE01δ-y), x방향의 TM01δ 모드(TM01δ-x), z방향의 TM01δ 모드(TM01δ-z)에 대하여 도시하고 있다.
도 32는 유전체 코어의 두께와 6개의 모드의 공진 주파수와의 관계를 도시하고 있다. (A)의 종축은 공진 주파수, (B)의 종축은 TM01δ-x 모드를 기준으로 한공진 주파수비를 취하여 나타내고 있다. 또한, (A),(B)에 있어서, 횡축은 유전체 코어의 두께를 편평률(偏平率)에 따라서 나타낸 것이다. 또한, TE01δ-z 모드와 TE01δ-x 모드는 대칭이기 때문에, TE01δ-z 모드를 나타내는 △ 표시는 TE01δ-x 모드를 나타내는 ▲ 표시에 겹쳐져 있다. 유사하게, TM01δ-z 모드와 TM01δ-x 모드는 대칭이기 때문에, TM01δ-z 모드를 나타내는 ○ 표시는 TM01δ-x 모드를 나타내는 ● 표시에 겹쳐져 있다.
이와 같이, 유전체 코어의 두께를 얇게 할수록(편평률을 작게 할수록), TE01δ-y 모드, TM01δ-x 모드, TM01δ-z 모드의 공진 주파수와; TM01δ-y 모드, TE01δ-x 모드, TE01δ-z 모드의 공진 주파수와의 차가 크게 된다.
이러한 실시형태에서는 상기의 관계를 이용하여 유전체 코어의 두께 크기를 설정하여, TE01δ-y, TM01δ-x, TM01δ-z의 3개의 모드를 사용한다. 다른 TM01δ-y, TE01δ-x, TE01δ-z의 각 모드의 주파수는 상기 3개의 모드의 주파수로부터 멀게 하여 영향을 받지 않도록 하고 있다.
다음으로, 상기 3중 모드의 유전체 공진기 장치를 사용한 유전체 필터의 예를 도 33을 참조하여 설명한다. 도 33에 있어서, 1a,1d는 각 기둥 모양의 유전체 코어이고, TM 1중 모드의 유전체 공진기로서 사용된다. 1b,1c는 2변이 실질적으로 동일 길이며, 다른 1변이 2변의 길이보다 짧은 정사각형 판 모양의 유전체 코어이고, 상기 3중 모드의 유전체 공진기로서 사용된다. 이러한 3중 모드는, 도 15에 도시된 바와 같이, TM01δ-(x-y) 모드, TE01δ-z 모드, TM01δ-(x+y) 모드의 3개의 모드이다.
4a 내지 4e는 각각 결합 루프이다. 결합 루프 4a의 일단은 공동 2에 접속되고, 타단은, 예를 들면, 동축 커넥터(미도시)의 중심 도체에 접속되어 있다. 유전체 코어 1a에 의한 TM 1중 모드의 자계(자력선)이 결합 루프 4a의 루프면을 지나는 방향으로 결합 루프 4a를 배치함으로써, 결합 루프 4a는 유전체 코어 1a에 의한 TM 1중 모드에 대하여 자계 결합한다. 결합 루프 4b의 한편 단부 부근은 유전체 코어 1a의 TM 1중 모드에 자계 결합하는 방향으로 늘어져 있고, 다른쪽의 단부 부근은 유전체 코어 1b의 TM01δ-(x-y) 모드에 자계 결합하는 방향으로 늘어져 있다. 또한, 결합 루프 4b의 양단을 공동 2에 접속하고 있다. 결합 루프 4c의 한편 단부 부근은 유전체 코어 1b의 TM01δ-(x+y) 모드에 자계 결합하는 방향으로 늘어져 있고, 다른쪽 단부은 유전체 코어 1c의 TM01δ-(x-y) 모드에 자계 결합하는 방향으로 늘어져 있다. 또한, 결합 루프 4c의 양단을 공동 2에 접속하고 있다. 또한, 결합 루프 4d의 한편 단부는 유전체 코어 1c의 TM01δ-(x+y) 모드에 자계 결합하는 방향으로 늘어져 있고, 다른쪽 단부는유전체 코어 1d에 의한 TM 1중 모드의 전자계에 대하여 자계 결합하는 방향으로 늘어져 있다. 또한, 결합 루프 4d의 양단을 공동 2에 접속하고 있다. 결합 루프 4e는 유전체 코어 1d에 의한 TM 1중 모드에 대하여 자계 결합하는 방향으로 배치되어 있고, 한쪽의 단부를 공동 2에 접속하며, 다른쪽 단부를 동축 커넥터(미도시)의 중심 도체에 접속하고 있다.
유전체 코어 1b에 의한 3중 모드의 유전체 공진기 및 유전체 코어 1c에 의한 3중 모드의 유전체 공진기에는 결합 조정용 홀 h2,h4를 각각 형성하고 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 결합 조정용 홀 h2에 의해 TM01δ-(x-y)에서부터 TE01δ-z모드로 에너지가 이동하도록 하고, 결합 조정용 홀 h4에 의해 TE01δ-z 모드에서부터 TM01δ-(x+y) 모드로 에너지가 이동하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 유전체 코어 1b,1c는 각각 3단의 공진기가 종속 접속된 공진기 회로를 구성한다. 따라서, 전체로서 1+3+3+1의 8단의 공진기를 종속 접속하여 이루어지는 유전체 필터로서 작용한다.
다음으로, 상기 3중 모드의 유전체 공진기 장치를 사용한 다른 유전체 필터의 예를 도 34를 참조하여 설명한다. 도 33에 도시된 예에서는, 인접하는 유전체 코어에 의한 각각의 공진 모드에 결합하는 결합 루프를 형성했지만, 각 유전체 공진기 장치를 유전체 코어 마다에 독립하여 형성하여도 바람직하다. 도 34에 있어서, 6a,6b,6c,6d는 각각 유전체 공진기 장치이고, 이들은, 도 33에 도시된 각 유전체 코어에 의한 공진기를 각각 분리한 것에 상당한다. 다만, 각 유전체 공진기 장치에 형성되는 2개의 결합 루프가 서로 간섭하지 않도록, 가능한 떨어진 위치에 배치되어 있다. 4a,4b1,4b2,4c1,4c2,4d1,4d2,4e는 각각 결합 루프이고, 각각의 결합 루프의 일단을 공동 내에 접지하며, 타단을 동축 케이블의 중심 도체에 납땜 또는 코킹(caulking)에 의하여 접속하고 있다. 또한, 동축 케이블의 외도체는 공동에 납땜 등에 의하여 접속되어 있다. 또한, 유전체 공진기 6d에 대하여는, 도면이 번잡하게 되지 않도록, 결합 루프 4d2를 도시하는 도면과 결합 루프 4e를 도시하는 도면으로 분리하여 나타내고 있다.
결합 루프 4a,4b1은 유전체 코어 1a에 각각 결합되고, 결합 루프 4b2는 유전체 코어 1b의 TM01δ-(x-z)에 결합되며, 결합 루프 4c1은 유전체 코어 1b의 TM01δ-(x+z)에 결합된다. 유사하게, 결합 루프 4c2는 유전체 코어 1c의 TM01δ(x-z)에 결합되고, 결합 루프 4d1은 유전체 코어 1c의 TM01δ-(x+z)에 결합되며, 결합 루프 4d2,4e는 유전체 코어 1d에 각각 결합된다.
따라서, 결합 루프 4b1,4b2 사이를 동축 케이블로 접속하고, 결합 루프 4c1, 4c2 사이를 동축 케이블로 접속하며, 또한, 결합 루프 4d1,4d2 사이를 동축 케이블로 접속함으로써, 전체로서 도 34에 도시된 것과 유사하게, 1+3+3+1의 8단의 공진기를 종속 접속하여 이루어지는 유전체 필터로서 작용한다.
다음으로, 송수 공용기(transmission-reception shearing device)의 구성예를 도 35에 도시한다. 여기서, 송신 필터 및 수신 필터는 상기 유전체 필터의 구성으로 이루어지는 대역 통과 필터이고, 송신 필터는 송신 신호의 주파수를, 수신 필터는 수신 신호의 주파수를 통과시킨다. 송신 필터의 출력 포트와 수신 필터의 입력 포트와의 접속 위치는, 그 접속점에서부터 송신 필터의 최종단의 공진기의 등가적인 단락면까지의 전기 길이가, 수신 신호의 주파수의 파장에 1/4파장의 기수배가 되고, 또한, 상기 접속점에서부터 수신 필터의 최초단의 공진기의 등가적인 단락면까지의 전기 길이가 송신 신호의 주파수의 파장에 1/4파장의 기수배가 되는 관계로 되어 있다. 이것에 의해, 송신 신호 및 수신 신호를 확실하게 분기시킨다.
이와 같이, 공통으로 사용하는 포트와 개별의 포트와의 사이에 복수의 유전체 필터를 형성함으로써, 유사하게, 다이플렉서(diplexer) 또는 멀티플렉서(multi-plexer)를 구성할 수 있다.
도 36은 상기 송수 공용기(듀플렉서;duplexer)를 사용한 통신 장치의 구성을도시하는 블록도이다. 이와 같이, 송신 필터의 입력 포트에 송신 회로, 수신 필터의 출력 포트에 수신 회로를 각각 접속하고, 듀플렉서의 입출력 포트에 안테나를 접속함으로써 ,통신 장치의 고주파부를 구성한다.
또한, 그외에 상기 다이플렉서, 멀티플렉서, 합성기, 분배기 등의 회로 소자를 다중 모드 유전체 공진기 장치로 구성하고, 이들 회로 소자를 사용하여 통신 장치를 구성함으로써, 소형이며 고효율인 통신 장치를 얻을 수 있다.
상기 설명에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 청구항 1항, 2항에 기재된 발명에 따르면, 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를, 실질적으로 평행 육면체 모양의 공동의 실질적으로 중앙부에 배치하도록 했기 때문에, TM 모드이면서 유전체 코어로의 전자계 에너지의 집중도가 높아지고, 공동에 흐르는 실전류가 미소하게 되며, Qo를 높게 할 수 있다. 또한, 단일의 유전체 코어 및 공동이면서, 2개 또는 3개의 TM 모드를 이용할 수 있고, 전체적으로 소형화를 이룰 수 있다.
청구항 3항, 4항에 기재된 발명에 따르면, TE 모드이면서 2중 또는 3중으로 다중화할 수 있고, 전체적으로 소형화를 이룰 수 있다.
청구항 5항에 기재된 발명에 따르면, TM 모드 및 TE 모드의 양 모드를 사용한 유전체 공진기 장치가 얻어지고, 또한 4중 이상의 다중 모드의 유전체 공진기 장치가 되기 때문에, 전체적으로 더욱 소형화를 이룰 수 있다.
예를 들면, 다중화된 상기의 각 공진 모드를 서로 결합하지 않고 독립하여 사용하면, 대역 방지 필터, 합성기, 분배기 등, 복수의 공진기에 의한 회로를 단일의 유전체 코어를 사용하여 소형으로 구성할 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 복수의 유전체 공진기를 다단 접속한 공진기 장치가 구성되고, 대역 통과형 필터 특성을 갖는 소형의 유전체 공진기 장치가 얻어진다. 또한, 복수의 공진 모드 중 몇개를 순차 결합하고, 다른 공진 모드를 독립한 공진기로서 사용하면, 예를 들면, 대역 통과 필터 및 대역 방지 필터를 조합한 필터를 구성하는 것도 가능하게 된다.
청구항 7항에 기재된 발명에 따르면, Q가 높은 필터 특성을 갖고 또한 소형의 유전체 필터가 얻어진다.
청구항 8항에 기재된 발명에 따르면, 소형이고 저손실인 복합 유전체 필터가 얻어진다.
청구항 9항에 기재된 발명에 따르면, 소형이고 저손실인 합성기가 얻어진다.
청구항 10항에 기재된 발명에 따르면, 소형이고 저손실인 분배기가 얻어진다.
청구항 11항에 기재된 발명에 따르면, 소형이고 고효율인 통신 장치가 얻어진다.
상기 기재로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 모드로 동작하는 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체 필터, 합성기, 분배기, 및 이들을 사용한 통신 장치는, 광범위의 전자 장치, 예를 들면, 이동체 통신 시스템의 기지국에 사용된다.

Claims (11)

  1. 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어(core)를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동(cavity)의 실질적으로 중앙부에 배치하고, 상기 유전체 코어의 x, y,z의 직각 좌표의 y-z면에 평행한 면에서 자계(magnetic field)가 회전하는 TM01δ-x 모드, 및 x-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-y 모드를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 유전체 공진기 장치.
  2. 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동의 실질적으로 중앙부에 배치하고, 상기 유전체 코어의 x,y,z의 직각 좌표의 y-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-x 모드, x-z면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-y 모드, 및 x-y면에 평행한 면에서 자계가 회전하는 TM01δ-z 모드를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 유전체 공진기 장치.
  3. 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동의 실질적으로 중앙부에 배치하고, 상기 유전체 코어의 x,y,z의 직각 좌표의 y-z면에 평행한 면에서 전계(electric field)가 회전하는 TE01δ-x 모드, 및 x-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-y 모드를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 유전체 공진기 장치.
  4. 실질적으로 평행 육면체 모양의 유전체 코어를 실질적으로 평행 육면체 모양인 공동의 실질적으로 중앙부에 배치하고, 상기 유전체 코어의 x,y,z의 직각 좌표의 y-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-x 모드, x-z면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-y 모드, 및 x-y면에 평행한 면에서 전계가 회전하는 TE01δ-z 모드를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 유전체 공진기 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 각 모드 및 제 3항 또는 제 4항에 기재된 각 모드를 단일의 유전체 코어 및 공동에 의하여 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 유전체 공진기 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치의 각 모드 중 소정의 모드들을 결합하고, 공진기를 다단화한 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치; 및 상기 유전체 공진기 장치의 소정의 모드에 외부 결합하는 외부 결합 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  8. 공통으로 이용하는 단일 또는 복수의 포트와 개별적으로(individually) 이용하는 복수의 포트와의 사이에 제 7항에 기재된 유전체 필터를 각각 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 유전체 필터.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치; 상기 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 각각 독립적으로 외부 결합하는 독립 외부 결합 수단; 상기 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 공통으로 외부 결합하는 공통 외부 결합 수단;을 포함하고, 상기 공통 외부 결합 수단을 출력 포트, 상기 복수의 독립 외부 결합 수단을 입력 포트로 하는 것을 특징으로 하는 합성기.
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치; 상기 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 각각 독립적으로 외부 결합하는 독립 외부 결합 수단; 상기 유전체 공진기 장치의 복수의 소정의 모드에 공통으로 외부 결합하는 공통 외부 결합 수단;을 포함하고, 상기 공통 외부 결합 수단을 입력 포트, 상기 복수의 독립 외부 결합 수단을 출력 포트로 하는 것을 특징으로 하는 분배기,
  11. 제 8항에 기재된 복합 유전체 필터, 제 9항에 기재된 합성기, 또는 제 10항에 기재된 분배기를 고주파부에 형성한 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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