KR100611486B1 - 유전체 공진기 및 이것을 사용한 통신기 장치 - Google Patents

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KR100611486B1
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히로츠구 아베
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

TE01 δ모드로 공진하는 유전체 공진소자부와, 그 유전체 공진소자부의 바닥면에 대해서 수직방향으로 배치한 돌기부를 일체 성형함과 아울러, 유전체 공진소자부의 바닥면과 일 평면을 이루는 돌기부의 상면의 면적이 돌기부 하면의 면적보다도 커지도록 돌기부의 외주부 측면을 경사시킨다. 이 구조에 의해, 유전체 공진소자부의 자계를 돌기부의 외주부 측면의 경사져 있는 부분과 그 주변으로도 넓혀서, 유전체 공진소자부의 하방(下方) 주변의 자계분포의 퍼짐을 크게 하여, 돌기부로부터 떨어진 위치에 입출력 전극을 배치한 경우에도, 입출력용 전극과 유전체 공진소자부를 충분히 강하게 결합시킨다.
유전체 공진소자부, 돌기부, 입출력용 전극, 캐버티

Description

유전체 공진기 및 이것을 사용한 통신기 장치{Dielectric resonator and communication device using the same}
본 발명은 마이크로파대, 밀리미터파대에 있어서 사용되는 TE01 δ모드 유전체 공진기와, 이것을 사용한 필터, 듀플렉서, 발진기 및 그것들을 구비한 통신기 장치에 관한 것이다.
마이크로파대 혹은 밀리미터파대를 사용한 휴대전화 등의 무선통신 시스템에 있어서는, 거기서 사용하는 필터나 발진기용으로 유전체 공진기가 사용되고 있다. 그 중, 높은 Q이며, 또한 높은 내전력성이 필요한 용도에 TE01 δ모드 유전체 공진기가 사용된다. TE01 δ모드 유전체 공진기는, 원기둥 형상 혹은 각기둥 형상의 유전체 공진소자를 지지체로 지지하는 구조로 되어 있다. 이 공진기를 외부회로와 접속하기 위해서는, 공진기를 실장하는 기판상의 마이크로스트립 선로나, 금속 프로브 등의 입출력용 전극이 필요하다. 여기에서 상기 디바이스의 원하는 전기특성을 얻기 위해서는, 입출력용 전극과 공진기간의 거리 등에 의해 변화하는 외부회로와의 결합량을 원하는 값으로 설정할 필요가 있다. TE01 δ모드 유전체 공진기에 있어서 외부회로와 결합을 얻는 방법으로서 이하와 같은 방법이 제안되고 있다.
특허문헌 1에 있어서는, 마이크로파대 발진기에 사용하는 TE01 δ모드 유전 체 공진기를 부착한 유전체의 지지체를 끼워 넣도록, 마이크로스트립 선로의 입출력용 전극이 배치되어 있다.
또한, 특허문헌 2에 있어서는, 외부회로와의 결합을 강하게 하는 방법으로서, TE01 δ모드 유전체 공진소자가 지지체상에 경사져서 배치된 고주파 발진기가 나타나 있다. 이 방법에 의해, 공진소자가 아래로 기울어 있는 측에 입출력용 전극을 배치한 경우는, 외부회로와의 결합을 강하게 할 수 있다. 또한 지지체로부터 떨어진 위치에 입출력용 전극을 배치할 수 있기 때문에, 지지체를 입출력 전극상에 설치할 우려도 적어져서, 발진특성이 불안정하게 될 가능성을 작게 할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평5-152845호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평2-246403호 공보
TE01 δ모드 유전체 공진기의 자계는, 예를 들면 유전체 공진소자가 원기둥 형상인 경우, 그 원형 상면의 중앙부근으로부터 유전체 공진소자의 상부로, 그리고 유전체 공진소자 가장자리 단부의 외부를 지나서, 원형 하면으로 루프형상으로, 또한 방사상으로 분포하고 있다. 특허문헌 1의 구조에서는, 유전체 공진소자의 자계가 유전체 공진소자의 하방(下方) 주변으로는 충분히 퍼지고 있지 않다. 따라서 유전체 공진소자부와 마이크로스트립 선로를 강하게 결합시키기 위해서는, 지지체 근방까지 마이크로스트립 선로를 가까이 할 필요가 있다. 이것에 의해 강한 외부결합은 얻어지지만, 지지체와 마이크로스트립 선로의 간격이, 지지체의 실장기판에의 실장 정밀도보다도 좁은 경우, 지지체가 마이크로스트립 선로상에 실장될 우려가 있다. 이것에 의해 공진기 특성이 변화하여, 발진기의 발진특성이 불안정하게 된다고 하는 문제가 발생한다.
또한 특허문헌 2의 구조에서는 다음과 같은 문제가 있다. 우선 공진기가 위로 기운 측에서는 강한 외부결합이 얻어지지 않기 때문에, 입출력용 전극을 배치하는 장소에 제한이 생긴다. 또한 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 필터나 발진기 등에서는, 캐버티 내에 공진기를 배치하는 것이 일반적이다. 그러나 위로 기운 측의 공진기 상부의 자계가 캐버티의 상부면에 의한 섭동(攝動)을 받아 공진주파수가 변화한다. 또한 공진기가 기울어 있기 때문에, 발진기의 높이가 높아진다. 더욱이 TE01 δ모드 유전체 공진기의 경우, 공진기 상부로부터 나사 등에 의해 공진주파수의 조정이 행해지고 있다. 그러나 본 특허문헌의 구조에서는 공진기 상면이 기울어 있기 때문에, 공진기 상부의 자계분포가 한결같지 않게 되어, 기울어 있지 않은 경우에 비하여 공진주파수의 조정이 어려워진다.
이상과 같이 상기 2개의 특허문헌에서는, 공진기와 입출력용 전극의 결합을 강하게 할 수 있으나, 실장 정밀도에 의한 특성열화나, 공진기 사용상의 제한이 있다고 하는 문제가 발생해 버린다. 그래서 본 발명은, 입출력용 전극이 공진기로부터 떨어져 있어도 외부회로와 강한 결합이 얻어지며, 공진기의 실장 정밀도에 의한 공진기 특성의 변화도 없는 TE01 δ모드 유전체 공진기와, 이것을 사용한 필터, 듀플렉서, 발진기 등과 그것들을 구비한 통신기 장치를 얻는 것을 목적으로 하였다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 유전체 공진기는, 유전체 공진소자부와, 상기 유전체 공진소자부의 바닥면에 대해서 수직방향으로 배치된 돌기부를 일체 성형하여 이루어지는 유전체 공진기에 있어서, 상기 돌기부는 상기 유전체 공진소자부의 바닥면과 일 평면을 이루는 상면과 상기 상면에 대향하는 하면을 가지며, 상기 돌기부의 상면의 면적은 상기 돌기부 하면의 면적보다도 커지도록 상기 돌기부의 외주부 측면이 경사지고, 또한 상기 유전체 공진소자부에 사용하는 전자계 모드가 TE01 δ모드인 것을 특징으로 하였다.
이 구조에 의해 유전체 공진소자부의 자계가 돌기부의 외주부 측면의 경사져 있는 부분과 그 주변으로도 퍼지기 때문에, 종래 구조보다도 유전체 공진소자부의 하방 주변의 자계분포의 퍼짐을 크게 할 수 있다. 이 효과에 의해 돌기부로부터 떨어진 위치에 입출력 전극을 배치하더라도 입출력용 전극과 충분히 강한 결합이 얻어진다. 이 때문에 입출력용 전극과의 접촉도 없어지므로, 공진기 특성의 변화를 없앨 수 있다.
또한 돌기부의 외주부 측면이 경사져 있지 않은 경우, 유전체 공진소자부와 돌기부의 경계에 직각에 가까운 단차가 생긴다. 이 유전체 공진소자부와 돌기부를 프레스 성형에 의해 일체 성형할 때, 그 경계에서 성형 밀도가 급격하게 변화하여, 안정된 성형을 행할 수 없었다. 그러나 본 발명과 같이 돌기부의 외주부 측면을 경사시킴으로써, 유전체 공진소자부와 돌기부의 경계의 단차가 작아지기 때문에, 성형 밀도의 급격한 변화를 완화할 수 있으며, 안정된 성형을 행할 수 있게 된다. 또한 이 구조에 의해, 성형이 용이하고 저렴한 1축 가압 프레스 성형법(one-axis press molding)도 사용할 수 있게 된다.
다음으로 본 발명에 있어서는, 돌기부의 외주부 측면 전체를 경사시킴으로써, 돌기부와 입출력용 전극의 간격 및 결합 길이가 동일한 경우, 입출력용 전극을 돌기부 주위의 어느 위치에 배치하더라도 동일한 결합량이 얻어지며, 입출력용 전극의 배치 장소의 제한이 없어진다.
또한 본 발명에 있어서는 유전체 공진소자부의 바닥면의 면적을, 돌기부의 상면의 면적보다도 크게 하고 있다. 이 구조로 함으로써, 유전체 공진소자부의 바닥면의 가장자리 단부에 고리형상의 평탄한 부분을 제작할 수 있다. 본 발명의 TE01 δ모드 유전체 공진기는, 유전체 공진기 소자부와 돌기부를 금형을 사용해서 일체 성형에 의해 제작하고 있다. 본 발명과 같이 유전체 공진소자부의 바닥면에 평탄한 부분을 형성함으로써, 성형용 금형에 예리한 부분이 필요없어지며, 금형의 내구성과 내마모성이 향상한다.
또한 본 발명의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 필터 혹은 발진기에 사용한 경우, 원하는 필터 혹은 발진기 특성을 얻기 위해서 외부회로와의 강한 결합이 필요한 경우라도, 실장 정밀도의 영향에 의한 공진기 특성의 변화가 없기 때문에, 원하는 필터 및 발진기 특성을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 필터를 사용해서 듀플렉서를 제작한 경우, 공진기와 송신측 회로, 수신측 회로 및 안테나의 입출력용 전극간에 강한 결합이 필요한 경우라도, 실장 정밀도의 영향에 의한 공진기 특성의 변화가 없기 때문에, 원하는 듀플렉서 특성을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 TE01 δ모드 유전체 공진기나, 그것을 이용한 필터, 듀플렉서, 발진기 등을 적어도 하나 사용한 통신기 장치도 상기 디바이스와 마찬가지로 원하는 특성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 돌기부 하면의 외주부의 임의점으로부터의 거리와, 그 위치에서의 자계 강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 성형공정에 사용하는 금형과 TE01 δ모드 유전체 공진기의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기에 있어서, 그 돌기부 측면의 외주부에 형성한 경사의 형상을 변경했을 때의 실시예의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기에 있어서, 그 돌기부 내부에 오목부와 경사를 형성한 실시예에 있어서의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기에 있어서, 그 내부에 공동(空洞)을 형성한 실시예에 있어서의 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용해서 제작한 필터의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용해서 제작한 듀플렉서의 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용해서 제작한 발진기의 개략 평면도이다.
도 10은 본 발명의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 통신기기의 송수신 회로의 개략 회로도이다.
도 11은 종래 기술에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 개략 단면도이다.
<부호의 설명>
1, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 110 : 유전체 공진기
2 : 유전체 공진소자부 3 : 돌기부
4 : 돌기부 하면의 직경
5 : 돌기부 상면의 직경
6 : 유전체 공진소자부의 바닥면의 직경
7, 31, 41, 51 : 돌기부 외주부에 형성한 경사
8, 63, 73, 82, 83, 111 : 입출력용 전극
9 : 실장용 기판 10, 62, 74 : 캐버티
11 : 돌기부 하면 외주부의 임의점 12 : 자계
13 : 돌기부 외주부의 경사각도
14 : 돌기부 하면 외주부의 임의점으로부터의 거리
이하에 있어서 도면을 참조하면서 본 발명의 제 1 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기(1)의 개략 단면도이다. 도 1에 있어서 유전체 공진소자부(2)는 원기둥 형상이고, 그 바닥면에 수직인 방향이며, 유전체 공진소자부(2)의 바닥면측에 돌기부(3)가 배치되어 있고, 이 돌기부(3)의 단면도 원형으로 되어 있다. 돌기부(3)는 서로 대향하는 상면과 하면을 가지며, 돌기부(3)의 상면은 유전체 공진소자부(2)의 바닥면과 일 평면을 이룬다. 본 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기(1)의 치수는, 유전체 공진소자부(2)의 바닥면의 직경(6)이 5.6mm, 두께가 2.5mm, 돌기부(3)의 상면의 직경(5)이 4mm, 돌기부(3)의 하면의 직경(4)이 3.2mm이며 돌기부(3)의 두께가 1mm이다. 이와 같이 돌기부(3)의 상면의 면적(직경(5))을, 돌기부 하면의 면적(직경(4))보다도 크게 함으로써, 돌기부의 외주부에 경사를 갖게 한 구조로 하고 있다. 또한 유전체 공진소자부(2)의 바닥면적(직경(6))을, 돌기부(3)의 상면의 면적(직경(5))보다도 크게 함으로써, 유전체 공진소자부(2)의 바닥면 가장자리 단부에, 고리형상의 평탄한 부분을 형성하고 있다. 이 유전체 공진기(1)는 Cu배선 등을 사용한 마이크로스트립 선로에 의한 입출력용 전극(8)이 제작된 유리 에폭시 기판 등의 실장기판(9)상에 접착제 등에 의해 접착, 고정되며, 캐버티(10)로 덮여진 구조로 사용된다. 한편 캐버티(10)는 금속제 혹은 세라믹의 표면에 도체를 부여한 도전성 케이스로 이루어진다.
또한 유전체 공진소자부(2)와 돌기부(3)는, 유전체 재료를 사용해서 프레스 성형에 의해 일체 성형한다. 본 실시예에서 사용한 공진기(1)의 유전체 재료는, 티탄산지르코늄－티탄산주석계 화합물이며, 비유전율은 38이다.
본 실시예의 구조에 있어서, 도 1과 같이 TE01 δ모드 유전체 공진기(1)의 돌기부(3) 하면의 외주상의 임의점(11)을 원점으로 하고, 거기서부터 외부로 떨어지는 방향으로 거리(14)를 변화시켰을 때의 자계 강도의 변화를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 그 결과를 도 2에 나타낸다. 한편 TE01 δ모드 유전체 공진기의 자계는, 도 1 중의 12로 나타나는 바와 같은 분포가 되고 있다. 또한 도 2 중에 나타내는 각도는, 도 1에 나타내는 돌기부(3)의 경사각도(13)이다. 이 그래프는 경사각도(13)가 0°일 때, 요컨대 돌기부(3)에 경사가 없을 때의 원점(11)에서의 자계 강도를 기준으로 해서, 거리(14)가 변화했을 때의 자계 강도를 그 기준값과의 비로 나타내고 있다. 한편 돌기부의 경사각도가 0°, 요컨대 경사가 없는 종래 구조의 공진기의 개략 단면도를 도 11에 나타낸다. 그래프 중에는, 도 1에 나타내는 경사각도(13)의 변화에 의한 자계 강도의 변화도 나타내고 있다.
여기에서 경사각도(13)가 0°인 종래 구조에 있어서, 원하는 공진기 특성을 얻기 위해서, 원점(11) 부분에 입출력용 전극(8)을 배치하여, 입출력 회로(8)와의 결합을 강하게 하지 않으면 안되는 경우가 있다. 그러나 이 구조에서는, 돌기부(3)를 실장기판(9)상에 실장하는 경우, 현재의 공진기 실장 정밀도로는 돌기부(3)가 입출력용 전극(8)상에 배치되어, 공진기 특성이 열화할 가능성이 있다. 그러나 도 1과 같은 본 발명의 구조에 있어서는, 예를 들면 돌기부(3)의 경사각도(13)를 20°로 한 경우, 종래 구조에서 원점(11)에 있어서 얻어지고 있었던 자계 강도(그래프 중의 A점)와 동일한 자계 강도가, 원점(11)으로부터 0.35mm 떨어진 위치(그래프 중의 B점)에서 얻어지는 것을 알 수 있다. 요컨대, 종래 구조에 있어서는 돌기부 하면의 외주부에 배치할 필요가 있었던 입출력 전극을, 도 1과 같이 돌기부의 외주측 면에 경사를 갖게 함으로써 돌기부 하면의 외주부로부터 0.35mm 떨어진 위치에 배치할 수 있다. 이것에 의해 현재의 공진기 실장 정밀도로 돌기부(3)를 실장한 경우, 실장위치가 변동했다고 하더라도 돌기부(3)와 입출력 전극(8)의 간격이 0.35mm 떨어져 있다면 돌기부(3)가 입출력 전극(8)상에 실장되는 일은 없으며, 이것에 의해 공진기 특성이 열화하는 일도 없어진다.
또한 도 1에 나타내는 경사각도(13)를 크게 할수록, 동일한 자계 강도가 얻어지는 위치는 원점(11)으로부터 멀어지는 것을 알 수 있다. 이것은 도 1과 같이 돌기부(3)에 경사를 갖게 함으로써, 유전체 공진소자부(2)의 자계가 돌기부(3)의 경사시킨 부분(7)과 그 하방 주변으로 크게 퍼지기 때문이다. 이 결과로부터, 경사각도(13)를 공진기 실장 정밀도에 의한 특성 열화의 문제가 발생하지 않는 20°이상이며, 공진기 구조상의 문제가 발생하지 않는 90°미만의 범위에서 선택함으로써, TE01 δ모드 유전체 공진기의 실장 정밀도에 관계없이 원하는 공진기 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다.
한편 본 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 유전체 재료로서는 공진기의 사양 주파수대 등에 따라, 본 실시예의 재료 이외에 희토류 티탄산바륨계 화합물(rare earth barium titanate compound), 티탄산바륨계 화합물(barium titanate compound), 아연탄탈산바륨계 화합물(zinc barium tantalate compound), 마그네슘탄탈산바륨계 화합물(magnesium barium tantalate compound), 알루미늄산 희토류－티탄산바륨계 화합물(rare earth aluminate-barium titanate compound), 티탄산마그네슘－티탄산칼슘계 화합물(magnesium titanate-calcium titanate compound), 아연니오브산칼슘계 화합물(zinc calcium niobate compound), 코발트아연니오브산바륨계 화합물(cobalt zinc barium niobate compound)로 이루어지는 군(群)에서 선택해도 상관없다. 한편 이 때의 유전체 재료의 비유전율은 20∼130 사이의 임의의 값이다. 또한 유전체 공진소자부(2) 및 돌기부(3)의 형상은 원기둥 형상에 한하는 것이 아니며, 다각기둥 형상이어도 상관없다. 또한 도 1에 나타낸 입출력용 전극은 마이크로스트립 선로이지만, 코플레너(coplanar) 선로 등의 다른 평면형 선로 외에, 금속 프로브 등을 사용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 구조에 있어서는, 유전체 공진소자부(2)의 형상은 종래와 동일하므로, 상부 캐버티에 의한 특성 변화도 없으며, 유전체 공진소자부(2)의 상부로부터의 주파수 조정도 용이하게 행할 수 있다.
이상과 같이, 돌기부 외주부 측면에 경사를 갖게 함으로써, 경사가 없는 종래 구조에 비해서, 자계분포를 돌기부 외주의 경사부분과 그 하방 주변으로 크게 넓힐 수 있다. 이것에 의해, 입출력용 전극이 돌기부로부터 떨어져 있더라도 외부회로와 강한 결합이 얻어지며, 유전체 공진기의 실장 정밀도의 영향에 의한 공진기 특성의 변화가 없는 TE01 δ모드 유전체 공진기를 얻을 수 있다.
도 3은 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 일체 성형에 의해 제작할 때에 사용하는 금형과 성형시의 공진기의 개략 단면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, TE01 δ모드 유전체 공진기(20)를 일체 성형하는 경우의 금형으로서, 다이(die;21), 제 1 펀치(22) 및 제 2 펀치(23)가 필요하다. 본 발명에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기에서는, 도 3과 같이 유전체 공진소자부 바닥면의 가장자리 단부에 고리형상의 평탄한 부분(24)을 형성하고 있다. 이 때문에 각 금형에는 예리한 부분 등의 강도가 약한 부분이 필요없으며, 금형의 내구성이나 내마모성을 향상할 수 있다.
도 4는 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 돌기부 외주부에 형성한 경사의 형상을 변경한 실시예의 개략 단면도이다. 돌기부 외주부의 경사의 형상(31)은 유전체 공진기(30)의 성형의 용이함, 원하는 외부회로와의 결합량 및 유전체 공진기의 실장 정밀도 등을 고려해서 도 4에 나타내는 바와 같은 각종의 형상이 고려된다. 도 4a는 돌기부의 외측으로 원호형상의 경사를 갖게 한 것, 도 4b는 돌기부의 경사를 직선형상으로 한 것, 도 4c는 돌기부의 내부측으로 원호형상의 경사를 갖게 한 것이다. 경사부분 이외의 구조를 모두 동일하게 하고, 입출력 전극을 돌기부 하면의 외주부로부터 모두 동일한 위치에 배치한 경우, 입출력 전극부에서의 자계 강도의 세기는, 도 4a, 도 4b, 도 4c의 순이 되며, 경사부의 형상에 의해 자계 강도를 조정할 수 있다. 또한, 도 4d는 유전체 공진소자부 바닥면의 가장자리 단부에 고리형상의 평탄부(32d)를 제작하고 있다. 이것에 의해, 테이퍼부 하방 주변에서의 자계분포를 넓게 할 수 있으며, 또한 성형용 금형의 내구성과 내마모성을 향상할 수 있다. 또한 도 4e는 유전체 공진소자부 바닥면의 가장자리 단부의 평탄부(32e)와 돌기부(31e)의 경계부를 원호형상으로 하고 있다. 이 구조에 의해 성형용 금형도 원호형상이 되기 때문에, 그 내구성과 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 5는 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 돌기부 내부에 오목부를 형성한 구조이다. 유전체 공진기 제작공정이나 실장공정의 형편상, 및 원하는 공진기 특성을 얻기 위해서, 돌기부 내부에 오목부가 필요한 경우가 있다. 이 경우라도, 도 5a와 같이 돌기부(42a)의 외주부에 경사(41a)를 갖게 함으로써, 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 도 5b와 같이 돌기부(42b)의 내부의 오목부의 측면에도 경사(43b)를 갖게 함으로써, 용이하고 저렴한 성형방법인 1축 가압 프레스에 의한 성형이 더욱 용이해진다.
도 6은 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기의 공진주파수 조정을 위하여, 공진기(50) 내부에 공진기 상면에 수직인 방향으로 조정구멍(52)을 형성한 구조이다. 이것은 나사 등을 조정구멍(52)에 삽입하고, 그 삽입량에 의해 공진주파수를 조정할 목적이다. 이와 같은 구조에 있어서도, 그 돌기부의 외주부 측면에 경사(51)를 갖게 함으로써, 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 필터의 개략 단면도를 나타낸 것이다. 3개의 TE01 δ모드 유전체 공진기(60)가 입출력 단자용 동축 커넥터(61)가 부착된 캐버티(62) 내에 배치해서 구성되어 있다. 동축 커넥터(61)의 선단에는 TE01 δ모드 유전체 공진기(60)와 전자(電磁) 결합하기 위한 입출력용 전극(금속 프로브)(63)이 형성되어 있다. 각 공진기(60)는 돌기부 하면을 캐버티(62)에 접착제 등에 의해 접착해서 고정된다. 또한 각 공진기(60)의 상부에는, 공진주파수를 조정하기 위한 조정나사(64)를 갖는다. 캐버티(62)는 금속제, 혹은 세라믹의 표면에 도체를 부여한 도전성 케이스로 이루어진다. 한편 필터를 구성하는 공진기의 수는, 원하는 필터 특성을 얻기 위하여 3개에 한하는 것은 아니다.
도 8은 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 듀플렉서의 한 실시예에 있어서의 개략 단면도를 나타낸 것이다. 도 8은 수신용 필터(76)를 구성하는 3개와 송신용 필터(77)를 구성하는 2개의 TE01 δ모드 유전체 공진기(70)가 캐버티(74) 내에 배치된 것이다. 도 8 중의 동축 커넥터(71)는 수신용 필터(76) 및 송신용 필터(77)의 입출력 단자용, 동축 커넥터(72)는 송신용과 수신용 필터의 입출력을 공용하는 안테나 입출력 단자용이다. 각각의 동축 커넥터의 선단에는, 공진기(70)와 전자 결합하기 위한 입출력용 전극(금속 프로브)(73)이 부착되어 있다. 각 공진기(70)는 돌기부 하면을 캐버티(74)에 접착제 등에 의해 접착해서 고정된다. 각 공진기(70)의 상부에는, 공진주파수를 조정하기 위한 조정나사(75)를 갖는다. 캐버티(74)는 금속제, 혹은 세라믹의 표면에 도체를 부여한 도전성 케이스로 이루어진다. 한편 필터를 구성하는 공진기의 수는 원하는 필터 특성을 얻기 위하여 상기의 개수에 한하는 것은 아니다.
도 9는 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 발진기의 한 실시예에 있어서의 개략 평면도를 나타낸 것이다. TE01 δ모드 유전체 공진기(80)는 제 1 스터브(82) 및 제 2 스터브(83)의 한 단부와 원하는 공진주파수에서 결합하도록 배치된다. 또한 상기 제 1 스터브(82)와 제 2 스터브(83)의 다른 단부는 각각 이미터 접지되는 트랜지스터(81)의 베이스 단자(88)와 컬렉터 단자(89)에 접속되어 있다. 또한 트랜지스터(81)의 베이스 단자(88)와 컬렉터 단자(89)에는, 각각 베이스 전압공급 배선(84), 컬렉터 전압공급 배선(85)이 접속되며, 컬렉터 단자(89)에는 출력 부하 커패시터(86)를 통하여 발진출력 단자(87)도 접속되어 있다. 한편 상기 베이스 전압공급 배선(84)과 컬렉터 전압공급 배선(85)의 다른 단부는, 직류전원 공급부(86)에 접속되어 있다. 본 실시예에 있어서의 발진회로에서는, 상기 유전체 공진기(80)와 제 1 스터브(82)가 피드백 회로를, 유전체 공진기(80)와 제 2 스터브(83)가 발진측 회로를 구성하고 있다. 트랜지스터(81)의 베이스 단자(88)와 컬렉터 단자(89)에는, 각각 베이스 전압공급 배선(84)과 컬렉터 전압공급 배선(85)을 통해서, 직류전원이 공급된다. 트랜지스터의 컬렉터 단자(89)로부터의 발진출력은 발진출력 단자(85)로부터 꺼내진다.
도 10은 제 1 실시예에 있어서의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용한 통신기기의 송수신 회로의 한 실시예를 나타낸 것이다. 송신측 신호의 처리는 다음과 같이 행해진다. 분주기(分周器;frequency divider)(91)를 통해서 믹서(92)에 입력된 국부발진기(90)의 신호를 사용하여 송신측 신호(93)를 주파수 변환한다. 다음으로 대역통과 필터(94)에 의해, 송신측 신호의 송신주파수 대역 이외의 주파수 성분을 제거한다. 그 후, 증폭기(95)에 의해 증폭되어, 듀플렉서(96)의 송신측 필터(97)를 통하여 안테나(99)로부터 송신측 신호가 송신된다. 또한 수신측 신호의 처리는 다음과 같이 행해진다. 안테나(99)로부터 수신된 수신측 신호는 듀플렉서(96)의 수신측 필터(98)로부터 수신측 회로에 출력된다. 그 신호 중, 수신주파수 대역 이외의 성분은 대역통과 필터(100)에 의해 제거되고, 증폭기(101)에 의해 증폭된다. 그 후, 믹서(102)에서 대역통과 필터(103)로부터 출력되는 국부발진기(90)의 주파수 신호에 의해 수신신호보다도 낮은 주파수로 주파수 변환되고, 중간 주파 신호(104)가 출력된다. 이 회로에 있어서는, 송신용 대역통과 필터(94), 수신용 대역 통과 필터(100) 및 듀플렉서(96)에 상기 실시예에서 나타낸 필터 및 듀플렉서를 사용하였다. 또한 발진기(90)에, 본 발명의 TE01 δ모드 유전체 공진기를 사용하였다.
이상과 같이 본 발명의 유전체 공진기는, 유전체 공진소자부와, 상기 유전체 공진소자부의 바닥면에 대해서 수직방향으로 배치된 돌기부를 일체 성형하여 이루어지는 유전체 공진기에 있어서, 상기 돌기부의 상면의 면적이 상기 돌기부 하면의 면적보다도 커지도록 상기 돌기부의 외주부 측면이 경사지고, 또한 상기 유전체 공진소자부에 사용하는 전자계 모드가 TE01 δ모드인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 입출력용 전극이 돌기부로부터 떨어져 있더라도 외부회로와 강한 결합이 얻어지며, 공진기의 실장 정밀도의 영향에 의한 공진기 특성의 변화가 없다.

Claims (7)

  1. 유전체 공진소자부와, 상기 유전체 공진소자부의 바닥면에 대해서 수직방향으로 배치된 돌기부를 일체 성형하여 이루어지는 유전체 공진기로서,
    상기 돌기부는 상기 유전체 공진소자부의 바닥면과 일 평면을 이루는 상면과 상기 상면에 대향하는 하면을 가지며,
    상기 돌기부의 상면의 면적은 상기 돌기부 하면의 면적보다도 커지도록 상기 돌기부의 외주부 측면이 경사지고, 또한 상기 유전체 공진소자부에 사용하는 전자계 모드가 TE01 δ모드인 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌기부의 외주부 측면 모두가 경사진 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 공진소자부의 바닥면의 면적이 상기 돌기부의 상면의 면적보다도 큰 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
  4. 캐버티;
    상기 캐버티 하부에 형성되는 복수의 유전체 공진기; 및
    상기 캐버티 하부에 형성되며, 상기 복수의 유전체 공진기와 전자(電磁) 결합하는 입출력 전극;을 포함하는 필터로,
    상기 복수의 유전체 공진기는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기인 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 수신용 필터;
    송신용 필터; 및
    상기 수신용 및 송신용 필터의 각 일단에 공통으로 연결되는 안테나 입출력용 단자;를 포함하는 듀플렉서로,
    상기 수신용 및 송신용 필터는 제 4 항에 기재된 필터인 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  6. 트랜지스터;
    상기 트랜지스터의 베이스 단자에 일단부가 접속되는 제1 스터브;
    상기 트랜지스터의 컬렉터 단자에 일단부가 접속되는 제2 스터브; 및
    싱기 제1 스터브 및 제2 스터브의 다른 단부 사이에 배치되는 유전체 공진기;를 포함하는 발진기로서,
    상기 유전체 공진기는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기인 것을 특징으로 하는 발진기.
  7. 안테나;
    상기 안테나에 일단이 접속되며, 송신측 필터와 수신측 필터를 구비하는 듀플렉서; 및
    상기 듀플렉서의 다른 일단에 각각 접속되며, 각각 송신용 대역 통과 필터 및 수신용 대역 통과 필터를 구비하는 송수신부;를 포함하는 통신기 장치로서,
    상기 송신측 필터, 수신측 필터, 송신용 대역 통과 필터 및 수신용 대역 통과 필터는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 통신기 장치.
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