KR20040081036A

KR20040081036A - 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체 필터 및통신장치

Info

Publication number: KR20040081036A
Application number: KR1020040015455A
Authority: KR
Inventors: 안도마사미치; 후지노히로유키; 츠츠미무네노리
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2004-09-20
Also published as: CN1531136A; KR100570523B1; EP1458051A1; US20040178864A1; JP3985790B2; JP2004297774A; US7138891B2; US20060028299A1; CN1298077C

Abstract

본 발명은 캐버티내에 유전체 코어를 용이하게 지지할 수 있도록 하여 비용 상승 요인을 배제하고, 또한 전계 벡터가 지지체를 통과하는 TM모드의 공진 주파수의 저하에 의한 문제를 해소한 유전체 공진기 장치, 그것을 구비한 유전체 필터, 복합 유전체 필터 및 통신 장치를 제공한다.

지지판(3)의 외형을 이 지지판(3)에 접하는 유전체 코어(10)의 바닥면보다 넓게 하는 동시에, 지지판(3)의 주변 부분에서 지지기둥(2)을 개재하여 캐버티(1)의 안바닥면에 장착한다. 이에 의해 캐버티(1)의 안바닥면과 지지판(3)과의 사이에 공기층 A를 형성하고, 지지판(3)의 면에 수직 방향으로 전계 벡터가 향하는 TMz모드의 공진 주파수를 상승시켜, 이용할 TE01δ 다중 모드의 공진 주파수로부터 크게 떨어뜨린다.

Description

유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 복합 유전체 필터 및 통신장치{Dielectric resonator device, dielectric filter, composite dielectric filter, and communication apparatus}

이 발명은 다중 모드에서 동작하는 유전체 공진기 장치, 그것을 구비한 유전체 필터, 복합 유전체 필터 및 통신장치에 관한 것이다.

종래, 캐버티내에 유전체 코어를 배치하고, 복수의 공진 모드를 이용하도록 한 다중 모드 유전체 공진기 장치가 특허문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1에서는, 실질적으로 직방체 형상의 캐버티내의 중앙부에 실질적으로 직방체 형상의 유전체 코어를 배치시키기 위해서, 캐버티와 일체적으로 형성한 임시지지 부재가 장착된 유전체 코어에 저유전율의 지지대를 유리 글레이즈(glass glazing)에 의해 부착하여 소성한 후, 임시지지 부재를 제거하는 방법이 나타나 있다. 또한, 유전체 코어를 캐버티의 중앙부에 지지체를 개재해서 지지하도록 한 구조도 나타나 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허 공개공보 평11-145704호

그런데 임시지지 부재를 형성하는 방법에 의해 캐버티내에 유전체 코어를 지지하는 전자의 구조에서는, 다음과 같은 문제가 있었다.

(1)제조공정이 다방면에 걸쳐 번잡하다.

(2)유전체 코어, 캐버티, 및 후에 부가하는 모든 지지부재는 그 치수 정밀도를 높게 할 필요가 있다.

(3)유전체 코어 및 캐버티의 성형용 금형이 복잡해진다.

이들의 요인에 의해 유전체 공진기가 비용이 상승하는 문제가 있었다.

또한, 지지체를 개재해서 유전체 코어를 소정 높이로 들어 올리도록 하여 캐버티내에 배치하는 후자의 구조에서는, 지지체와 유전체 코어의 접착면을 수직으로 전계가 관통하는 방향의 실효 유전율이, 유전체인 지지체가 존재하는 만큼 높아지고, 그것에 따라 지지체와 유전체 코어의 접착면을 수직으로 전계가 관통하는 공진 모드(TM모드)의 공진 주파수가 저하한다. 이 TM모드가 불필요한 공진 모드인 경우에는, 그 밖의 이용하는 공진 모드에 의한 예를 들어 필터의 감쇠특성에 악영향을 준다. 또한 상기 TM모드를 이용할 경우라도, 지지체의 존재에 의한 공진 주파수의 저하분을 예측한 설계를 필요로 하므로, 설계상의 자유도가 저하한다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 이 발명의 목적은 상술한 비용 상승 요인을 배제하고, 또한 TM모드의 공진 주파수의 저하에 의한 문제를 해소한 유전체 공진기 장치, 그것을 구비한 유전체 필터, 복합 유전체 필터 및 통신장치를 제공하는데 있다.

도 1은 제1의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 동유전체 공진기 장치에 있어서의 유전체 코어와 지지판과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 3은 다른 구조를 구비한 유전체 코어와 지지판과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4는 공기층의 유무에 따른 유전체 필터의 통과특성을 나타내는 도면이다.

도 5는 제2의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치에 있어서의 지지판의 구조를 나타내는 도면이다.

도 6은 다른 구조를 가지는 유전체 코어를 이용했을 경우의 예를 나타내는 도면이다.

도 7은 지지판의 개구 유무 및 공기층 유무에 따른 유전체 필터의 통과특성의 변화를 나타내는 도면이다.

도 8은 제3의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 9는 제4의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치에서 이용하는 지지판에 대한 유전체 코어의 장착 구조를 나타내는 도면이다.

도 10은 제5의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 11은 동유전체 공진기 장치의 TMz모드에 대한 등가회로도이다.

도 12는 도체선 유무에 따른 유전체 필터의 통과특성의 변화를 나타내는 도면이다.

도 13은 제6의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 14는 제7의 실시형태에 따른 유전체 필터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 15는 제8의 실시형태에 따른 통신장치의 구성을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

1: 캐버티 2: 지지기둥

3: 지지판 4,4x,4y,4z: 도체선

5: 나사 6: 너트

10: 유전체 코어 11: 중심도체

12: 동축 커넥터 A: 공기층

H: 구멍(구멍 또는 카운터보어) W,W′-창문

VH: 세로 구멍 XH, YH, ZH: 구멍

1p: 지지기둥 부분

①이 발명은 유전체 코어를 캐버티내에 배치해서 이루어지는 유전체 공진기 장치에 있어서, 유전체 코어를 지지하는 지지판에 유전체 코어를 장착하는 동시에, 상기 유전체 코어와 캐버티의 내면과의 사이에 공기층을 개재시켜서, 상기 지지판을 캐버티에 장착한 것을 특징으로 하고 있다.

②또한, 이 발명은 ①의 유전체 공진기 장치에 있어서, 지지판의 외형을 상기 지지판에 접하는 상기 유전체 코어의 바닥면보다 넓게 하는 동시에, 상기 지지판을 해당 지지판의 상기 유전체 코어의 바닥면이 접하지 않는 주변부분에서 지지기둥을 개재하여 캐버티의 내면에 장착한 것을 특징으로 하고 있다.

③또한, 이 발명은 ①, ②의 유전체 공진기 장치에 있어서, 지지판의 유전체 코어 바닥면에 대향하는 위치에 구멍을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

④또한, 이 발명은 ①∼③의 유전체 공진기 장치에 있어서, 캐버티의 서로 평행하게 대향하는 면끼리를 유전체 코어의 실질적으로 중앙을 관통하는 도체선을 개재해서 접속한 것을 특징으로 하고 있다.

⑤또한, 이 발명은 유전체 코어를 캐버티내에 배치해서 이루어지는 유전체 공진기 장치에 있어서, 캐버티의 서로 평행하게 대향하는 면끼리를 유전체 코어의 실질적으로 중앙을 관통하는 도체선을 개재해서 접속한 것을 특징으로 하고 있다.

⑥또한, 이 발명은 ①∼⑤의 유전체 공진기 장치와, 그것에 외부결합하는 외부결합 수단을 구비해서 유전체 필터를 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

⑦또한, 이 발명은 ⑥의 유전체 필터를 2세트 이상 구비하는 동시에, 각각의 유전체 필터의 한쪽의 외부결합 수단을 공용해서 복합 유전체 필터를 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

예를 들어, 유전체 필터를 2세트 구비하는 듀플렉서의 경우에는, 한쪽의 필터를 송신 필터, 다른 한쪽의 필터를 수신 필터, 공용한 외부결합 수단을 안테나 포트로서 이용함으로써, 송수 공용기로서 작용시킨다.

⑧또한, 이 발명은 ⑥의 유전체 필터 또는 ⑦의 복합 유전체 필터를 고주파 회로부에 구비해서 통신장치를 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

<발명의 실시형태>

제1의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치에 대해서 도 1∼도 4를 기초로 설명한다.

도 1은 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성을 나타내는 분해사시도 및 단면도이다. 이 예에서는, 유전체 코어(10)를 캐버티(1)의 내부에 배치해서 유전체 공진기 장치를 구성하고 있다. 유전체 코어(10)의 외형은 실질적으로 입방체 형상을 이루고 있다. 이 유전체 코어(10)는 지지판(3)에 접합하고 있다.

도 2는 그 유전체 코어(10)와 지지판(3)의 구조를 나타내는 도면이다. (A)는 접합 전의 상태, (B)는 접합 후의 상태를 나타내고 있다.

이 지지판(3)으로서는 저유전율이고 유전체 코어(10)와 선팽창계수가 비슷한 세라믹판을 이용한다. 유전체 코어(10)는 지지판(3)에 대하여 접착제에 의해 접착하거나, 유리 글레이즈의 베이킹에 의해 접합한다.

캐버티(1)는 금속의 성형체이며, 그 내외면에 은 전극 등의 도체막을 형성하고 있다. 캐버티(1)의 안바닥면에는 4개의 지지기둥(2)을 배치하고, 이 지지기둥(2)을 개재해서 지지판(3)을 지지하도록 하고 있다.

도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 지지판(3)의 네 구석 및 지지기둥(2)에는 각각 관통 구멍을 형성하고 있다. 또한 지지판(3)의 관통 구멍 형성부의 상부에는 너트를 접착고정하고 있다. 조립시에, 캐버티(1)의 바닥면에서부터 나사(5)를 삽입하고, 너트(6)에 나사식 결합시켜 조임으로써, 지지판(3)을 지지기둥(2)을 개재해서 캐버티(1) 안바닥면에 장착한다. 이러한 구조에 의해, 지지판(3)과 캐버티(1)의 안바닥면과의 사이에 공기층 A를 형성한다.

게다가, 도 1에 나타낸 예에서는, 캐버티의 바닥면에서 나사(5)를 삽입하도록 하였지만, 지지기둥(2)에 나사(5)가 나사식 결합하는 나사 구멍을 형성하고, 캐버티의 윗쪽(내부측)에서부터 나사(5)를 삽입하도록 하여도 좋다. 다시 말해, 일체 성형 등에 의해 캐버티(1)에 지지기둥(2)을 일체로 형성하고, 또한 그 지지기둥(2)에 나사(5)가 나사식 결합하는 나사 구멍을 형성해 두고, 나사(5)를 지지판(3)의 윗쪽에서부터 통과시켜 지지기둥의 나사 구멍에 나사식 결합시키고 조임으로써, 지지판(3)을 지지기둥(2)을 개재해서 캐버티(1) 안바닥면에 장착하도록 하여도 좋다.

여기에서, 각도 φ, 반경 r, 높이 z의 원주 좌표계의 형식 TEφrz로 TE모드의 공진 모드를 표현하면, 도 1·도 2에 나타낸 유전체 코어(10)에는, 서로 직교하는 3개의 TE01δ모드가 생긴다. 다시 말해, X축 방향에 수직인 면에 전계가 순환하는 TE01δx모드, y축 방향에 수직인 면에 전계가 순환하는 TE01δy모드, z축 방향에 수직인 면에 전계가 순환하는 TE01δz모드의 3개의 공진 모드가 생긴다. 이들 3개의 TE01δ공진 모드 중에서, 2개의 공진 모드끼리를, 유전체 코어(10)에 구멍이나 홈을 형성하는 등에 의해 순서대로 결합시켜서, 등가적으로 3개의 공진기가 순서대로 결합하여 이루어지는 유전체 필터를 구성한다. 또한, 동시에, 직각 좌표계의 형식 TMxyz로 TM모드의 공진 모드를 표현하면, 공진 모드에 의한 전계가 지지판(3)을 수직으로(z방향으로) 관통하는 TM11δz모드(이하, 단지 "TMz모드"라고함)도 생긴다.

도 1의 (B)에 있어서, 도중의 화살표는 TMz모드의 전계 벡터를 나타내고 있다. 이와 같이 TMz모드의 전계는 공기층 A의 두께 방향을 관통하도록 통과한다. 따라서 TMz모드의 전계 벡터는 그 대부분이 공기층 A를 통과하게 되므로, TMz모드의 전계가 영향을 미치는 부분에서의 실효 유전율이 저하하고, TMz모드의 공진 주파수가 상승한다.

도 1·도 2에 나타낸 구조에서는, 실질적으로 입방체 형상의 유전체 코어를 이용하였지만, 이것을 도 3에 나타낸 바와 같이 직교하는 2개의 사각형 판이 일체가 된 단면 십자형의 유전체 코어(10)로 하여도 좋다. 도 3에 나타낸 예에서는, 유전체 코어(10) 중에서, x-y평면에 펼쳐지는 부분에서 TE01δz모드가 생기고, y-z평면에 펼쳐지는 부분에서 TE01δx모드가 생긴다. 그리고, 2개의 판 형상 부분이 교차한 부위에 상당하는 부분에 홈 g을 형성함으로써, 상기 2개의 공진 모드끼리를 결합시켜, TE01δ이중 모드의 공진기로서 작용시킨다.

도 4는 상기 공기층의 유무에 의한 TMz모드의 공진 주파수 변위 효과를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 유전체 코어의 형상으로서 도 3에 나타낸 것을 이용해서 구성한 유전체 필터의 통과특성을 나타내고 있다. 세로축은 감쇠량을 데시벨로 나타내고 있어, 1눈금이 10㏈이며, 상단이 0㏈이다. 또 가로축은 주파수를 리니어 스케일로 나타내고 있어, 좌단이 1800 [㎒], 우단이 2400 [㎒]이다.

도 4의 (A)는 도 1에 나타낸 지지기둥(2)을 형성하지 않고, 즉 공기층을 개재시키지 않고 지지판(3)을 캐버티(1)의 안바닥면에 직접 장착한 경우의 특성이다.도 4의 (B)는 상기 공기층을 3.0 [㎜]라고 하였을 때의 특성이다. P0은 TE01δ이중 모드의 공진 피크, P1은 TMz모드의 공진 피크이다. 공기층이 존재하지 않을 경우, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 P0이 나타나 있는 사용 주파수 대역 1900∼1940 [㎒]의 근방인 2080 [㎒] 부근에 TMz모드의 공진 피크 P1이 나타난다. 그러나 공기층을 형성함으로써, 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, TMz모드의 공진 피크 P1은 2280 [㎒] 부근으로 시프트하고, P0에서부터 고역측으로 크게 떨어진다. 이것에 의해, TE01δ이중 모드를 이용하는 주파수 대역에의 악영향을 회피할 수 있다. 예를 들어, TE01δ이중 모드의 공진 피크의 고역측의 감쇠특성을 개선할 수 있다.

다음으로, 제2의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치 및 유전체 필터에 대해서 도 5∼도 7을 기초로 설명한다.

제1의 실시형태에서는, 지지판(3)을 지지기둥(2)을 개재해서 캐버티(1)의 안바닥면에 장착함으로써, 지지판(3)과 캐버티(1)의 안바닥면과의 사이에 공기층 A를 형성하였지만, 이 제2의 실시형태에서는 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 지지판(3)에 구멍(H)을 형성한다. 도 5의 (B)은 지지판(3)에 유전체 코어(10)를 접합한 상태를 나타내고 있다. 구멍(H)은 지지판(3)에 대하여 유전체 코어(10)를 접합하는 부위에 형성해 둔다. 이 구멍(H)은 관통 구멍 또는 카운터보어(counterbore)라고 한다. 이 구멍(H)은 도 5에서는 하나만 형성하였지만, 복수 부위에 형성하여도 좋다.

도 5에 나타낸 유전체 코어(10)를 접합한 지지판(3)을 캐버티내에 장착할 경우, 지지판(3)을 캐버티의 안바닥면에 직접 배치한 상태로 장착하거나, 도 1에 나타낸 바와 같이, 지지기둥(2)을 개재해서 장착한다.

도 6은 도 3에 나타낸 것과 동일한 유전체 코어(10)를 이용한 경우에 대해서 나타내고 있다. 이 경우도, 유전체 코어(10)가 접합되는 지지판(3)의 부분에 구멍(H)을 형성해 둔다. 이 구멍(H)은 유전체 코어(10)의 지지판(3)에 대한 접합면에서 부분적으로 비어져 나올 정도로 크게 형성하여도 좋다. TMz모드의 전계는 유전체 코어(10)의 특히 y-z평면에 펼쳐지는 판 형상 부분에 집중하므로, 그 바닥면 부분에 구멍(H)이 존재함으로써, TMz모드의 전계 벡터가 통과하는 부분의 실효 유전율이 크게 저하해서 TMz모드의 공진 주파수가 상승한다.

도 7은 지지판(3)에 형성한 구멍(H)의 유무에 의한 TMz모드의 공진 주파수 변위 효과를 나타내고 있다. 여기에서 도 7의 (A)는, 지지판(3)에 구멍(H)을 형성하지 않고 지지판(3)을 캐버티(1)의 안바닥면에 직접 장착한 경우의 특성이고, 도 7의 (B)는, 구멍(H)을 형성한 지지판(3)을 캐버티(1)의 안바닥면에 장착한 경우의 특성이다. 더욱이 도 7의 (C)는, 지지판(3)을 제1의 실시형태에 나타낸 지지기둥(2)을 개재해서 캐버티(1)의 안바닥면에 장착한 경우의 특성에 대해서 나타내고 있다. 여기에서는, 유전체 코어의 형상으로서 도 6에 나타낸 것을 이용해서 구성한 유전체 필터의 통과특성을 나타내고 있다. 가로축 및 세로축의 스케일은 도 4에 나타낸 것과 동일하다.

이와 같이 지지판(3)에 구멍(H)을 형성함으로써, TMz모드의 공진 피크 P1은 2080 [㎒] 부근에서 2230 [㎒] 부근까지 상승하고, 더욱이 지지판(3)을 지지기둥(2)으로 들뜨게 해서 공기층을 형성함으로써 TMz모드의 공진 피크는 2340[㎒] 부근에까지 상승한다. 이와 같이 하여, TMz모드의 공진 피크는 사용 주파수 대역 1900∼1940 [㎒] 부근에서 고역측으로 크게 떨어져, TE01δ이중 모드의 공진 피크의 고역측의 감쇠특성을 개선할 수 있다.

도 8은 제3의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성을 나타내고 있다. 유전체 코어(10)는 도 3 또는 도 6에 나타낸 것과 동일하다. 캐버티(1)의 안바닥면에는, 지지판(3)의 네 구석부분에 상당하는 위치에 지지기둥 부분(1p)을 일체로 형성하고 있다. 지지판(3)의 네 구석에는 나사(5)를 통과하는 구멍을 형성하고 있어, 캐버티(1)의 내면측에서 나사(5)에 의해 지지판(3)을 캐버티(1)의 지지기둥 부분(1p)에 나사 멈춤 고정하고 있다. 캐버티(1)의 상부 개구면에는 그 후, 커버를 장착한다.

이러한 구조에 의해서도 지지판(3)과 캐버티(1)의 안바닥면과의 사이에 공기층 A를 형성할 수 있다. 한편, 캐버티(1)의 안바닥면에 지지기둥 부분(1p)을 돌출시키는 것이 아니라, 공기층 A에 상당하는 부위에 오목부를 형성함으로써, 필요한 공기층 A를 형성하도록 하여도 좋다.

도 9는 제4의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치에 이용하는 유전체 코어 및 지지판의 구조를 나타내고 있다.

도 9에 있어서 (A), (B)는 유전체 코어(10)로서 도 3 또는 도 6에 나타낸 단면 십자 형상의 유전체 코어를 이용한 예이며, (A)는 상면도, (B)는 정면도이다. 또한 도 9의 (C), (D)는 유전체 코어(10)로서 도 1, 도 2, 도 5에 나타낸 것과 동일하게, 실질적으로 입방체 형상의 유전체 코어를 이용한 예이며, (C)는 그 상면도, (D)는 정면도이다.

이 예에서는, 유전체 코어(10)의 상면에서 본 외형 형상은 실질적으로 정방형이 되지만, 그 정방형이 지지판(3)에 대하여 45°회전시킨 관계가 되도록, 지지판(3)에 대하여 유전체 코어(10)를 접합시킨다. 이것에 의해, 상부에서 보았을 때 지지판의 네 구석부분이 돌출하게 되고, 나사(5)를 이용해서 지지판(3)을 캐버티의 안바닥면에 장착할 때, 나사 멈춤을 위한 드라이버 등에 유전체 코어(10)가 간섭하지 않으므로, 캐버티의 내면측에서 용이하게 나사 멈춤이 가능하게 된다.

다음으로, 제5의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치 및 유전체 필터에 대해서 도 10∼도 12를 기초로 설명한다.

도 10은 유전체 공진기 장치의 사시도이다. 여기에서, 실질적으로 입방체 형상의 유전체 코어(10)를 접합한 지지판(3)을 캐버티(1)의 안바닥면에 장착하고 있다. 단지, 도 1 등에 나타낸 것과 달리, 유전체 코어(10) 및 지지판(3)의 중앙부에는 z축 방향에 관통하는 세로 구멍(VH)을 형성하고 있다. 그리고, 이 세로 구멍(VH)을 관통해서 캐버티(1)의 안바닥면과 천정면의 사이를 도체선(4)으로 전기적으로 접속하고 있다.

이 도체선(4)은 TE01δx모드의 전계가 순환하는 면을 따라 확장, 또한 마찬가지로 TE01δy모드의 전계가 순환하는 면을 따라 확장하지만, 모두 회전하는 전계 벡터의 중앙을 통과하기 때문에, 그 작용은 중성이며, TE01δx모드 및 TE01δy모드에는 영향을 주지 않는다. 또한, TE01δz모드의 전계가 순환하는 면에 대하여 수직이므로, TE01δz모드에 대하여도 영향을 주지 않는다.

또한, 지지판(3)은 도 1에 나타낸 바와 같이 지지기둥(2)을 개재해서 캐버티(1)의 안바닥면에서 들뜨게 하여도 좋다.

도 11은 이 유전체 공진기 장치의 TMz모드에 대한 등가회로도이다. 도체선(4)이 없는 상태에서는 도 11의 (A)와 같이 나타난다. 여기에서 C는 유전체 코어(10)가 개재하는 캐버티의 안바닥면과 천정면의 사이의 커패시턴스 성분, L은 캐버티(1)의 도체에 의한 인덕턴스 성분을 집중정수 회로적으로 나타내고 있다. 이러한 병렬 공진회로에 의해 TMz모드의 공진 주파수가 정해진다. 그런데 도 10에 나타낸 바와 같이, 유전체 코어(10)를 관통해서 캐버티(1)의 안바닥면과 천정면의 사이를 도체선(4)으로 접속(단락)하면, 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 커패시턴스 C′에 대하여 병렬로 인덕턴스 LS를 접속되게 된다. 여기서 LS는 도체선(4)에 의한 인덕턴스 성분이다. 이와 같이, 도체선(4)을 형성하면, (A)에 나타낸 커패시턴스 C가 작아져서 커패시턴스 C′가 간신히 남게 된다. 그 때문에 TMz모드의 공진 주파수는 크게 상승하게 된다.

도 12는 상기 도체선(4)의 유무에 의한 효과를 나타내고 있다. 여기에서 (A)는 도체선이 없는 경우, (B)는 도체선(4)을 형성한 경우에 대해서 나타내고 있다. 가로축은 주파수를 리니어 스케일로 나타내고 있고, 좌단이 1800 [㎒], 우단이 2800 [㎒]이다. 세로축은 도 4·도 7의 경우와 동일하게, 감쇠량을 데시벨로 나타내고 있어, 1눈금이 10㏈이며, 상단이 0㏈이다.

도체선(4)을 형성하지 않으면, 도 12의 (A)에 나타낸 바와 같이 P0이 나타나 있는 사용 주파수대역 1920∼2000 [㎒]의 근방인 2220 [㎒] 부근에 TMz모드의 공진피크 P1이 나타나지만, 도체선(4)을 형성하면, 도 12의 (B)에 나타낸 바와 같이 TMz모드의 공진 피크 P1은 2710 [㎒] 부근에까지 상승하고, TE01δ이중 모드의 공진 피크 P0에서부터 고역으로 크게 떨어진다. 그 결과, TE01δ이중 모드의 공진 피크의 고역측의 감쇠특성을 개선할 수 있다.

다음으로, 제6의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치에 대해서 도 13을 기초로 설명한다.

도 13은 유전체 공진기 장치의 사시도이다. 여기에서, 실질적으로 입방체 형상의 유전체 코어(10)를 접합한 지지판(3)은 캐버티(1)의 안바닥면에 장착하고 있다. 유전체 코어(10) 및 지지판(3)의 중앙부에는 z축 방향으로 관통하는 구멍(ZH)을 형성하고 있다. 그리고, 이 구멍(ZH)을 관통해서 캐버티(1)의 안바닥면과 천정면의 사이를 도체선(4z)으로 전기적으로 접속하고 있다. 도 10에 나타낸 유전체 공진기 장치와 달리, 유전체 코어(10)의 중앙부에 y축 방향으로 관통하는 구멍(YH)을 형성하고 있다. 또한, 유전체 코어(10)의 중앙부에 X축 방향으로 관통하는 구멍(XH)을 형성하고 있다. 그리고, 구멍(YH)을 관통해서 캐버티(1)의 도 13에 있어서의 왼쪽 전방의 면과 오른쪽 후방의 면 사이를 도체선(4y)으로 전기적으로 접속하고 있다. 더욱이, 구멍(XH)을 관통해서 캐버티(1)의 도 13에 있어서의 오른쪽 전방의 면과 왼쪽 후방의 면 사이를 도체선(4x)으로 전기적으로 접속하고 있다.

구멍(XH, YH, ZH)을 통과하는 도체선(4x, 4y, 4z)은 유전체 코어(1)의 내부(중앙부)에서 서로 접촉해서 도통 상태이어도 좋고, 서로 떨어져서 비도통 상태이어도 좋다.

이와 같이, y방향과 x방향에 대해서도, 캐버티(1)의 서로 평행하게 대향하는 면끼리를 유전체 코어(10)의 실질적으로 중앙을 관통하는 도체선을 개재해서 접속함으로써, TMz모드뿐만 아니라, TMy모드와 TMx모드에 대해서도 그들의 공진 주파수가 크게 상승하게 된다. 그 결과, TMz모드의 영향뿐만 아니라, TMy모드와 TMx모드의 영향도 받지 않고, TE01δ이중 모드의 공진 피크의 고역측의 감쇠특성을 더욱 개선할 수 있다.

다음으로, 제7의 실시형태에 따른 유전체 필터에 대하여 도 14를 기초로 설명한다.

여기에서, 캐버티(1)는 공진기(R1, R23, R45, R6)의 4개의 공진기를 형성하는 영역을 구비하고 있다. 한편, 도면 중 상부의 커버는 제거한 상태로 나타내고 있다. 공진기(R23)는 도 3에 나타낸 것과 실질적으로 동일한 유전체 코어를 이용해서 각각 2단의 공진기를 구성하고 있다. 단지, 유전체 코어의 x-y면에 평행한 판 형상 부분은 그 네 구석을 잘라 떨어뜨린 팔각형 판 형상으로 하고 있다. 이 구조에 의해, 유전체 코어가 간섭하는 경우 없이, 캐버티(1)의 내면측에서 나사(5)를 장착할 수 있게 된다. 공진기(R45)에 대해서도 공진기(R23)와 동일하다.

R1, R6은 각각 반동축 공진기이며, 캐버티(1)의 안바닥면에서 소정 높이의 중심도체(11)를 형성하고 있다. 캐버티(1)의 외측면에는 동축 커넥터(12)를 장착하고 있고, 각각의 중심도체를 공진기(R1, R6)의 중심도체(11)에 접속하고 있다.

캐버티(1)의 각 공진기의 사이에는 창문(W, W′)을 형성하고 있다. 공진기(R1)의 반동축 공진 모드는 그것에 인접하는 공진기(R23)의 TE01δy모드와결합하고, 공진기(R23)와 공진기(R45)는 각각의 TE01δz모드끼리가 결합하고, 공진기(R45)의 TE01δy모드와 공진기(R6)의 반동축 공진 모드가 결합한다. R23, R45는 각각의 TE01δy모드와 TE01δz모드가 결합하므로, 결국 2개의 동축 커넥터(12-12)의 사이에 6단의 공진기가 순서대로 결합하게 되어, 대역통과특성을 구비한 필터를 얻을 수 있다.

다음으로, 제8의 실시형태에 따른 복합 유전체 필터 및 통신장치의 구성을 도 15에 나타낸다.

여기에서, 듀플렉서는 송신 필터와 수신 필터로 구성되어 있다. 이 송신 필터와 수신 필터는, 모두 전술한 구성의 유전체 필터이다. 송신 필터의 출력 포트와 수신 필터의 입력 포트의 사이는, 송신신호가 수신 필터측으로 들어가지 않도록, 또한, 수신신호가 송신 필터측으로 들어가지 않도록, 위상 조정을 행하고 있다. 이 듀플렉서의 송신신호 입력 포트에는 송신회로를, 수신신호 출력 포트에는 수신회로를 각각 접속하고 있다. 또한, 안테나 포트에는 안테나를 접속하고 있다. 이와 같이 하여, 이 발명에 따른 유전체 공진기를 구비한 통신장치를 구성한다.

①이 발명에 따르면, 유전체 코어를 지지판을 개재해서 간접적으로 캐버티내에 지지하므로, 유전체 코어를 미리 캐버티와 함께 일체 성형한 후에 가공하는 방법에 비하여 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 지지판을 수직으로 관통하는 전계에 대한 실효 유전율이 낮아지므로, 그 전계를 생기게 하는 TM모드의 공진 주파수의 저하를 억제할 수 있다.

②또한, 이 발명에 따르면, 지지판의 외형을 상기 지지판에 접하는 상기 유전체 코어의 바닥면보다 넓게 하는 동시에, 상기 지지판을 해당 지지판의 주변부분에서 지지기둥을 개재하여 캐버티의 내면에 장착함으로써, 캐버티의 내면에 대한 지지판의 장착이 간단해지고, 지지판과 캐버티 내면과의 사이에 공기층을 가지는 구조를 용이하게 얻을 수 있다.

③또한, 이 발명에 따르면, 지지판의 유전체 코어 바닥면에 대향하는 위치에 구멍을 형성함으로써, 지지판을 캐버티의 내면에 직접 장착할 경우라도, 유전체 코어와 캐버티 내면과의 사이에 공기층을 용이하게 형성할 수 있고, 지지판을 지지기둥을 개재해서 캐버티의 내면에 장착할 경우에는, 유전체 코어와 캐버티 내면과의 사이의 공기층을 보다 크게 형성할 수 있다.

④또한, 이 발명에 따르면, 캐버티의 서로 평행하게 대향하는 면끼리를 유전체 코어의 실질적으로 중앙을 관통하는 도체선을 개재해서 접속함으로써, 지지판과 유전체 코어와의 접착면을 수직으로 관통하는 전계 벡터를 생기게 하는 TM모드에 대하여, 상기 도체선이 등가적인 LC 병렬 공진회로의 양단을 단락하게 되고, 상기 TM모드의 공진 주파수를 사용 주파수 대역으로부터 크게 떨어뜨릴 수 있다.

⑤또한, 이 발명에 따르면, 상기의 유전체 공진기 장치와, 그것에 외부결합하는 외부결합 수단을 구비하고, 차단영역의 감쇠량을 크게 확보한 대역통과 특성을 가지는 유전체 필터 및 복합 유전체 필터를 얻을 수 있다.

⑥또한, 이 발명에 따르면, 상기 유전체 필터 또는 복합 유전체 필터를 고주파 회로부에 구비하여, 저비용의 통신장치를 구성할 수 있다.

Claims

유전체 코어를 캐버티내에 배치해서 이루어지는 유전체 공진기 장치로서,

유전체 코어를 지지하는 지지판에 유전체 코어를 장착하는 동시에, 상기 유전체 코어와 캐버티의 내면과의 사이에 공기층을 개재시켜서, 상기 지지판을 캐버티에 장착한 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
제 1항에 있어서, 상기 지지판의 외형을 상기 지지판에 접하는 상기 유전체 코어의 바닥면보다 넓게 하는 동시에, 상기 지지판을 당해 지지판의 상기 유전체 코어의 바닥면이 접하지 않는 주변부분에서 지지기둥을 개재해서 캐버티의 내면에 장착한 유전체 공진기 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 지지판의 상기 유전체 코어의 바닥면에 대향하는 위치에 구멍을 형성한 유전체 공진기 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 캐버티의 서로 평행하게 대향하는 면끼리를 상기 유전체 코어의 실질적으로 중앙을 관통하는 도체선을 개재해서 접속한 유전체 공진기 장치.
유전체 코어를 캐버티내에 배치해서 이루어지는 유전체 공진기 장치로서,

캐버티의 서로 평행하게 대향하는 면끼리를 유전체 코어의 실질적으로 중앙을 관통하는 도체선을 개재해서 접속한 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기와, 상기 유전체 공진기에 외부결합하는 외부결합 수단을 구비해서 이루어지는 유전체 필터.
제 6항에 기재된 유전체 필터를 2세트 이상 구비하는 동시에, 각각의 유전체 필터의 한쪽의 외부결합 수단을 공용한 복합 유전체 필터.
제 6항에 기재된 유전체 필터를 고주파 회로부에 구비한 통신장치.
제 7항에 기재된 복합 유전체 필터를 고주파 회로부에 구비한 통신장치.