WO1999012224A1 - Dispositifs a resonance dielectriques multimodes, filtre dielectrique, filtre dielectrique composite, synthetiseur, distributeur et equipement de communication - Google Patents

Dispositifs a resonance dielectriques multimodes, filtre dielectrique, filtre dielectrique composite, synthetiseur, distributeur et equipement de communication Download PDF

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dielectric
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modes
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Jun Hattori
Norihiro Tanaka
Shin Abe
Toru Kurisu
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports

Definitions

  • the present invention relates to electronic components, and more particularly to a multimode dielectric resonator device, a dielectric filter, a composite dielectric filter, a combiner, a distributor, and a communication device.
  • the present invention relates to an operating dielectric resonator device, a dielectric filter, a composite dielectric filter, a synthesizer, a distributor, and a communication device using the same.
  • a dielectric resonator that resonates by returning to its original position in phase while repeating total reflection at the boundary between the dielectric and air is a small, no-load Q ( It is used as a resonator having a high Qo).
  • the mode includes a dielectric rod with a circular or rectangular cross section, and the length of s'Ag / 2 ( ⁇ g is the guide wavelength and s is an integer) of TE mode or TM mode propagating through the dielectric rod.
  • ⁇ g is the guide wavelength and s is an integer
  • TM mode is obtained when cutting with.
  • these dielectric resonators use a circular or rectangular waveguide that cuts off the resonance frequency of the dielectric resonator as a cavity, and a cylindrical TM 0 16 A mode dielectric core or a TE01d mode dielectric core is disposed.
  • FIG. 27 is a diagram showing an electromagnetic field distribution in the dielectric resonator of the above two modes.
  • the solid line shows the electric field
  • the broken line shows the magnetic field.
  • a dielectric resonator device having such a dielectric core When a dielectric resonator device having such a dielectric core is used to form a dielectric resonator device having a plurality of stages, a plurality of dielectric cores are arranged in a cavity.
  • the dielectric core of the TM0 15 mode of (A) is arranged in the axial direction, or the dielectric core of the TE0 15 mode of (B) is arranged along the same plane. Will be placed.
  • a plurality of dielectric cores must be positioned and fixed with high precision in order to increase the number of resonators. Therefore, there was a problem that it was difficult to obtain a dielectric resonator device having uniform characteristics.
  • a TM mode dielectric resonator having a columnar or cross-shaped dielectric core integrally provided in a cavity has also been used.
  • the TM mode can be multiplexed in a limited space, so that a small and multi-stage dielectric resonator device can be obtained.
  • the electromagnetic energy to the dielectric core is obtained.
  • Qo which is generally as high as that of a TE mode dielectric resonator, cannot be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a dielectric resonator device having a small size and a plurality of resonators, and a multimode dielectric resonator device having a high Qo. .
  • Another object of the present invention is to provide a dielectric filter, a composite dielectric filter, a combiner, a distributor, and a communication device using the above-described multimode dielectric resonator.
  • the substantially rectangular parallelepiped dielectric core is disposed substantially at the center of the substantially rectangular cavity, and the x and y of the dielectric core are arranged as described in claim 1.
  • the TM 0 1 mode in which the magnetic field rotates in a plane parallel to the y-z plane and the TM O 1 in which the magnetic field rotates in a plane parallel to the X-z plane (5-O mode and parallel to the X-y plane)
  • the magnetic field turns on a complex surface, which generates a TM O 1 (5-z mode.
  • the substantially rectangular parallelepiped dielectric core is arranged at the approximate center of the substantially rectangular cavity.
  • the concentration of electromagnetic field energy on the dielectric core increases, and the actual current flowing through the cavity becomes small, so that Q0 can be increased.
  • two or three TM modes can be used, and the overall size can be reduced.
  • the substantially rectangular parallelepiped dielectric core is disposed substantially at the center of the substantially rectangular cavity, and the x, y TE 0 1 5-x mode in which the electric field turns in a plane parallel to the y-z plane and TE 0 1 (5-y mode in which the electric field turns in a plane parallel to the X-z plane
  • the TE 0 1 ⁇ -X mode in which the electric field rotates in a plane parallel to the y-z plane
  • the TE 0 1 5- in which the electric field rotates in a plane parallel to the X — ⁇ plane
  • This generates the y mode and the TEO ld-z mode in which the electric field rotates in a plane parallel to the X-y plane, thus enabling the double or triple multiplexing even though the TE mode is used.
  • the overall size can be reduced.
  • the multi-mode dielectric resonator device of the present invention combines the double or triple TM mode and the double or triple TE mode with a single dielectric core and Caused by cavities.
  • a dielectric resonator device using both the TM mode and the TE mode can be obtained.
  • the dielectric resonator device is a multi-mode dielectric resonator having four or more layers, the overall size is further reduced. Can be achieved.
  • a circuit composed of multiple resonators such as a band-stop filter, a combiner, and a distributor, can be miniaturized using a single dielectric core.
  • the multimode dielectric resonator device of the present invention is configured such that predetermined modes among each mode of the dielectric resonator device according to any one of claims 1 to 5 are used. Coupled to make the resonator multiple stages. As a result, a resonator device in which a plurality of dielectric resonators are connected in multiple stages is formed. For example, a dielectric resonator device having a band-pass filter characteristic is obtained. Also, if several of the resonance modes are sequentially coupled and the other resonance modes are used as independent resonators, for example, a combination of a bandpass filter and a bandstop filter can be used. It is also possible to configure.
  • an external coupling means for coupling to a predetermined mode of the multi-mode dielectric resonator device is provided to constitute the dielectric filter.
  • a composite dielectric filter having three or more ports is configured by using a plurality of the dielectric filters.
  • independent external coupling means for externally coupling independently to a plurality of predetermined modes of the multi-mode dielectric resonator device, and the multi-mode dielectric resonator
  • Common external coupling means for externally coupling in common to a plurality of predetermined modes of the apparatus, wherein the common external coupling means is an output port, and the plurality of independent external coupling means is an input port to constitute a synthesizer.
  • independent external coupling means for externally coupling independently to a plurality of predetermined modes of the multi-mode dielectric resonator device
  • Common external coupling means for externally coupling in common to a plurality of predetermined modes of the dielectric resonator device, the common external coupling means being an input port, and the plurality of independent external coupling means being provided.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a basic part of a multiple-mode dielectric resonator device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electromagnetic field distribution in each mode of the resonator device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electromagnetic field distribution in each mode of the resonator device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electromagnetic field distribution in each mode of the resonator device.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a basic part of the multimode dielectric resonator device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the resonator device.
  • FIG. 7 is a diagram showing a change in resonance frequency in each mode when the dimensions of each part of the resonator device are changed.
  • FIG. 8 is a diagram showing a change in the resonance frequency of each mode when the size of each part of the resonator device is changed.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a dielectric core portion of the multimode dielectric resonator device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing changes in the resonance frequency of each mode with respect to changes in the groove depth of the resonator device.
  • FIG. 11 is a perspective view of a dielectric core portion used for describing a coupling means between respective resonance modes of the multimode dielectric resonator device according to the fourth to sixth embodiments.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an electromagnetic field distribution when two TM modes are coupled in the multimode dielectric resonator device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an example of a magnetic field distribution of two resonance modes in the resonator device.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a coupling hole for two modes in the resonator device.
  • FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the electromagnetic field distribution and the coupling adjustment holes in the multi-mode dielectric resonator device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing the electromagnetic field distribution of each mode in the multimode dielectric resonator device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing the electromagnetic field distribution of the two modes in the cross section taken along the line aa in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a coupling adjustment groove between the first and second resonance modes in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing an electric field distribution in a section taken along the line bb in FIG.
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a groove for coupling the second and third resonance modes in FIG.
  • FIG. 21 is a diagram showing an electric field distribution in a cross section taken along a line aa in FIG.
  • FIG. 22 is a diagram showing the configuration of the coupling adjustment groove between the third and fourth resonance modes in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram showing an electric field distribution in a section taken along the line bb in FIG.
  • FIG. 24 is a diagram showing the configuration of the coupling adjustment groove between the fourth and fifth resonance modes in FIG.
  • FIG. 25 is a perspective view showing a configuration example of a main part of the multimode dielectric resonator device according to the seventh embodiment.
  • FIG. 26 is a partially cutaway perspective view showing a configuration example of a conventional dielectric resonator device.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of an electromagnetic field distribution in a conventional single-mode dielectric resonator.
  • FIG. 28 is a perspective view showing a configuration of a basic portion of a multiple-mode dielectric resonator device according to an eighth embodiment.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing an electromagnetic field distribution in each mode of the resonator device.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view showing an electromagnetic field distribution in each mode of the resonator device.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing an electromagnetic field distribution in each mode of the resonator device.
  • FIG. 32 is a view showing the relationship between the thickness of the dielectric core of the resonator device and the resonance frequency of each mode.
  • FIG. 33 is a diagram showing a configuration of the dielectric filter.
  • FIG. 34 is a diagram showing a configuration of another dielectric filter.
  • FIG. 35 is a diagram showing the configuration of the duplexer.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating the configuration of the communication device.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The configuration of a multimode dielectric resonator device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a perspective view of the basic components of a multi-mode dielectric resonator device.
  • 1 is a substantially rectangular parallelepiped dielectric core
  • 2 is a rectangular cylindrical cavity
  • 3 is a support for supporting the dielectric core 1 at a substantially central portion of the cavity 2.
  • a conductor film is formed on the outer peripheral surface of the cavity 2, and a dielectric plate or a metal plate on which the conductor film is formed is arranged on the two opening surfaces to form a substantially rectangular parallelepiped shield space.
  • the opening surface of the other cavity is made to face the opening surface of the cavity 2, and an electromagnetic field of a predetermined resonance mode is coupled to achieve multistage.
  • the support 3 shown in FIG. 1 is usually made of a ceramic material having a relative permittivity lower than that of the dielectric core 1, and is placed between the dielectric core 1 and the inner wall surface of the cavity 2. Place and fire and integrate.
  • FIGS. 2 to 4 show the resonance modes of the dielectric core 1 shown in Fig. 1.
  • X, y, and z are coordinate axes in the three-dimensional direction shown in FIG. 1
  • FIGS. 2 to 4 show cross-sectional views on each two-dimensional plane. 2 to 4
  • solid arrows indicate electric field vectors
  • dashed arrows indicate magnetic field vectors
  • “ ⁇ ” and “X” symbols indicate the direction of the electric or magnetic field.
  • FIGS. 2 to 4 show only the total of six resonance modes, ie, the TM01 mode in three directions x, y, and z, and the mode 015 mode in three directions. In practice, these higher-order resonance modes also exist, but usually these basic modes are used.
  • FIG. 5 is a perspective view of the basic components of the multimode dielectric resonator device.
  • 1 is a substantially rectangular parallelepiped dielectric core
  • 2 is a rectangular cylindrical cavity
  • 3 is a support for supporting the dielectric core 1 at a substantially central portion of the cavity 2.
  • a conductor film is formed on the outer peripheral surface of the cavity 2.
  • two supports 3 are provided on each of the four inner wall surfaces of the cavity.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a manufacturing process of the multimode dielectric resonator device shown in FIG.
  • the dielectric core 1 is connected to the cavity 2 at the connection portion 1 ′ and is integrally formed at the same time.
  • the molding die is axially opened from the opening surface of the rectangular cylindrical cavity 2.
  • the support 3 is placed in the vicinity of the connecting portion 1 ′, at a position corresponding to each corner of the dielectric core 1. Temporarily bond with pasted glass glaze.
  • an Ag paste is applied to the outer peripheral surface of the cavity 2, and then the support 3 is burned to the dielectric core 1 and the inner wall surface of the cavity 2 simultaneously with the baking of the electrode film (joined with a glass glaze).
  • the support may be integrally formed with a dielectric core or a cavity, and the support, the dielectric core, and the cavity may be integrally formed. You may do so.
  • FIG. 7 shows ⁇ ⁇ 0 1 ⁇ -X, ⁇ ⁇ 0 1 y and ⁇ E 0 15-when the thickness of the dielectric core 1 in the ⁇ -axis direction and the cross-sectional area of the support 3 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a change in resonance frequency of each mode of z.
  • the resonance frequency of the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -x, ⁇ 1 0 1 ⁇ -y mode further decreases, and the cross-sectional area of the support increases.
  • the resonance frequency of the ⁇ ⁇ 0 1 (5- ⁇ mode is greatly reduced.
  • the relationship between the thickness of the dielectric core 1 in the ⁇ -axis direction and the cross-sectional area of the support 3 is By appropriately designing, the resonance frequencies of the three modes of ⁇ ⁇ 0 1 ⁇ - ⁇ , ⁇ ⁇ 0 1 ⁇ -y, TE 0 1 (5- ⁇ ⁇ ⁇ can be matched. If the resonance modes are coupled, multi-stages can be achieved.
  • FIG. 7 is a diagram showing changes in the resonance frequency of the three TM modes when the thickness in the direction and the cross-sectional area of the support 3 are changed.
  • the resonance frequency of TM01 (5-x, TM01 (5-y mode is much lower than the resonance frequency of TM01 (5-z mode)
  • the dielectric core When the thickness in the z-axis direction is increased, the resonance frequency of the TM 01 (5-z mode is much lower than the resonance frequency of the TM 01 ⁇ -, TM 01 (5-y mode.
  • the resonance frequency of the TM 0 1 (5-X, TM 0 1 (5-y mode is much lower than the resonance frequency of the TMO 1 (-z mode.
  • the resonance frequencies of the three modes can be matched at the characteristic point indicated by p1 or p2.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a dielectric core portion of the multimode dielectric resonator device according to the third embodiment.
  • the resonance frequency of the TE015 mode can be selectively increased by providing a cross-shaped groove g intersecting at the center of each surface in the dielectric core as shown in Fig. 9.
  • Fig. 10 is a diagram showing the relationship between the depth of the groove g and the change in the resonance frequency in both modes shown in Fig. 9.
  • TE 0 1 In the case where no groove is provided, generally, TE 0 1 ⁇ 5 mode
  • the resonance frequency of the TE0c5 mode is lower than the TM015 mode resonance frequency, but when the groove g is provided, the resonance frequency of the TE01c5 mode increases as the depth increases.
  • TM 0 1 coincidedes with the resonance frequency of 5 modes.
  • the groove width is increased while the groove depth is kept constant. Even in this case, as the groove width is increased, the TE 0 1 (5 mode resonance frequency can be selectively increased.
  • the resonance frequency of the TE015 mode is lower than the TM01 (resonance frequency of the five modes) without the groove, the groove is formed in the dielectric core in this manner.
  • the resonance frequency of the TE016 mode and the resonance frequency of the TM015 mode can be matched. Then, if the resonance frequencies of both modes are made to coincide with each other and the two modes are connected, it is possible to achieve multi-stage.
  • FIG. 11 is a perspective view of a dielectric core portion, and h0 to h4 in the figure are holes used for adjusting a coupling coefficient between predetermined modes.
  • FIG. 12 is a diagram showing the electromagnetic field distribution in each mode.
  • a solid arrow indicates an electric field
  • a broken line indicates a magnetic field.
  • (A) is a diagram showing the electromagnetic field distribution of the two main modes to be coupled, T M0 15-(X-y) mode and T M 0 15-(x + y) mode, respectively.
  • (B) is a diagram showing the electromagnetic field distributions of the coupled mode, the mode and the even mode, respectively.
  • the odd mode is TM01c5-y mode
  • the even mode is TM01 ( It can be expressed as 5-X mode.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the magnetic field distribution of the above two main modes.
  • the coupling coefficient k 12 of these two modes is represented by the following equation, where the resonance frequency of the mode is f o and the resonance frequency of the even mode is f e. k 1 2 oc 2 (f o-f e) / (f o + f e)
  • the main modes TM 0 1 (5-(X-y) mode and TM 0 1 ⁇ 5-(x + y) mode are combined.
  • the hole h0 at the center of the dielectric core is expanded in the y-axis direction as shown in Fig. 14. That is, TM01 (parallel to the direction of the 5-y electric field, TMO
  • TMO By forming a groove extending in the direction perpendicular to the direction of the 16-x electric field, the relationship of fe> fo is established, and conversely, by defining the hole ho as a hole extending in the X-axis direction, fe ⁇ f The relationship is 0.
  • coupling can be achieved with a coupling coefficient corresponding to fo and fe.
  • the TM016- (xy) mode and the TM01 ⁇ - (x + y) mode Mode as the main mode
  • TMO 15-y mode and ⁇ ⁇ 1 5- ⁇ mode as the coupling mode
  • ⁇ 0 1 5-y mode and x 0 15-x mode as the main mode
  • the TM 0 15-(xy) mode and the TM O l (5- (x + y) mode may be combined.
  • the inner diameter of the hole ho shown in FIG. 14 can be expanded diagonally. I just need.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example in which the TM mode and the TE mode are combined, and the three modes are sequentially combined.
  • the configuration of the dielectric core is the same as that shown in FIG. In Fig. 15, (A) shows the electromagnetic field distribution in three modes, TM01 ⁇ - (xy), TE01 ⁇ - ⁇ , and TMO1 (5- (x + y)). (B) shows the coupling relationship between the TE mode and the other two TM modes, and the solid arrow shows the electric field and the broken line shows the magnetic field. The figure shows the electric field distribution of the TM 01 ⁇ 5-(X-y) mode and the electric field distribution of the TE 01 ⁇ 5-z mode in (A) superimposed.
  • the energy is transferred from the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -(X-y) mode to the TE 0 16-z mode by disturbing the balance of the electric field strength at the point, so the figure shown on the left side of (C) in the same figure
  • the coupling coefficient k12 is adjusted by increasing the inner diameter of the hole h2 to make a difference from the hole h1.
  • the diagram on the right side of (B) in Fig. 15 is a diagram in which the electric field distribution in the TE01 (-Z mode and the TM015- (x + y) mode is superimposed.
  • C The energy shifts from TE 0 l (5-z mode) to TMO 1 c5- (x + y) mode by breaking the balance of the electric field strength at points D and D. Therefore, (C) in the figure
  • the coupling coefficient k 23 is adjusted by, for example, increasing the inner diameter of the hole h4 to make a difference from the hole h3.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example in which five resonance modes are sequentially coupled to function as a five-stage resonator.
  • the configuration of the dielectric core is the same as that shown in FIG. In FIG. 16, the solid line shows the distribution of the electric field, and the broken line shows the distribution of the magnetic field.
  • TM O 1 (5- (x ⁇ y) and TE 0 1 (5 ⁇ (x + y) are combined.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line a—a in FIG.
  • (B) shows the two electric field distributions superimposed on each other, and shows TM 0 1 (5- (x- y) and TE 0 1 S-(x + y) by disturbing the balance of the electric field strength, the TM 0 1 (5- (x-y) to TE 0 1 ⁇ 5- (x + y) Therefore, the size of the hole is different between the upper surface and the lower surface in the cross section aa as shown in Fig. 18.
  • (x + y) Provide a groove g extending in the axial direction.
  • FIG. 19 shows b—b of the dielectric core. It is a diagram showing electric field distributions of the above two modes in a cross section of a portion, and (B) is a diagram showing electric field distributions of an even mode and a mode, which are coupled modes.
  • the difference between the even-mode resonance frequency e and the odd-mode resonance frequency fo may be made different from each other, thereby breaking the diagonal symmetry in the cross section of the portion b--b as shown in FIG.
  • grooves g are formed near the upper opening of the hole h2 and near the lower opening of the hole h1, respectively, whereby the even mode shown in FIG.
  • the resonance frequency fe becomes higher than the resonance frequency f0 in the quad mode, and the coupling In T E 0 1 5-a (x + y) and T E 0 1 (5- z mode will bind.
  • FIG. 21 shows the dielectric core. It is a figure which shows the electric field distribution of the said two modes in the cross section of the aa part of Fig. 7.
  • B is a figure which shows the electric field distribution of the even mode and the odd mode which are the coupling modes.
  • the groove g is formed near the upper opening of the hole h3 and near the lower opening of the hole h4.
  • the resonance frequency f 0 in the odd mode shown in (B) of FIG. 21 becomes higher than the resonance frequency fe in the even mode, and TE 0 15 ⁇ z
  • the mode and TE 0 16-(xy) are combined.
  • the coupling means between each resonance mode of the dielectric core and the external circuit is not shown, but when a coupling loop is used, for example, the magnetic field of the mode to be coupled is excessive as described below.
  • the external coupling may be obtained by arranging the coupling loops in different directions.
  • the two-dot chain line indicates the cavity, and the dielectric core 1 is arranged in the cavity.
  • the support structure of the dielectric core 1 is omitted.
  • (A) in the figure is an example of constructing a band stop filter.
  • 4 a, 4 b, and 4 c are coupling loops, respectively.
  • the coupling loop 4 a couples to a magnetic field (TM 0 1 (magnetic field of the -x mode)) in a plane parallel to the y_z plane, and the coupling loop 4 b X — Magnetic field in a plane parallel to the z plane (TM 0 1 ⁇ -
  • the coupling loop 4c couples to the magnetic field in the plane parallel to the X-y plane (TM015-z-mode magnetic field).
  • each of these coupling loops 4 a, 4 b, 4 c is grounded, and the other ends of coupling loops 4 a and 4 b and the other ends of 4 b and 4 c are inserted into each other. They are respectively connected via transmission lines 5 and 5 having an electrical length of 4 or an odd multiple thereof.
  • the other ends of the coupling loops 4a and 4c are signal input / output terminals.
  • a band-pass filter may be formed by coupling predetermined resonance modes via a coupling loop and, if necessary, via a transmission line.
  • FIG. 25 is an example of configuring a combiner or distributor.
  • 4a, 4b, 4c, and 4d are coupling loops, respectively, and coupling loop 4a is coupled to a magnetic field (TMOI d-x mode magnetic field) in a plane parallel to the y-z plane.
  • the coupling loop 4 b couples to the magnetic field of the plane parallel to the X—z plane (the TM O 16-y mode magnetic field)
  • the coupling loop 4 c couples to the magnetic field of the plane parallel to the X—y plane (TM 0 1 6-z mode magnetic field).
  • the coupled loop 4 d has its loop plane inclined with respect to any of the y-z plane, X-z plane, and X-y plane, Join.
  • each of these coupling loops is grounded, and the other end is a signal input terminal or an output terminal. That is, when used as a synthesizer, signals are input from the coupling loops 4a, 4b, and 4c, and signals are output from the coupling loop 4d. When used as a distributor, a signal is input from the coupling loop 4d, and signals are output from the coupling loops 4a, 4b, and 4c. Thus, a three-input one-output combiner or a one-input three-output distributor is obtained.
  • three resonance modes are used independently, but four or more modes may be used. Also, of the multiple resonance modes, Are combined sequentially to form a band-pass filter, and the other resonance modes are made independent to form a band-stop filter, for example, to form a composite filter combining the band-pass filter and the band-stop filter. It is also possible.
  • FIG. 28 is a perspective view of the basic components of the triple mode dielectric resonator device.
  • 1 is a square plate-shaped dielectric core having two sides of substantially the same length and the other side shorter than the length of the two sides
  • 2 is a rectangular cylindrical cavity
  • 3 is a dielectric core 1.
  • a conductor film is formed on the outer peripheral surface of the cavity 2, and a dielectric plate or a metal plate on which the conductor film is formed is arranged on the two opening surfaces to form a substantially rectangular parallelepiped shield space.
  • the opening surface of the other cavity is made to face the opening surface of the cavity 2, and an electromagnetic field of a predetermined resonance mode is coupled to achieve multi-stage.
  • the support 3 shown in FIG. 28 is made of a ceramic material having a dielectric constant lower than that of the dielectric core 1, and is disposed between the dielectric core 1 and the inner wall surface of the cavity 2 to be integrally fired.
  • Fig. 29-31 shows the resonance mode of the dielectric core 1 shown in Fig. 28.
  • X,, and z are coordinate axes in the three-dimensional direction shown in FIG. 28, and FIGS. 29 to 31 show cross-sectional views on each two-dimensional plane.
  • solid arrows indicate electric field vectors
  • dashed arrows indicate magnetic field vectors
  • “ ⁇ ” symbols and “X” symbols indicate directions of electric or magnetic fields.
  • TE 0 1 (5 mode (TE 0 1 (5)) in the y direction
  • TM 0 15 mode (TM 0 16-x) in the x direction TM 0 1
  • the figure shows the 15 mode (TM01 ⁇ - ⁇ ).
  • Figure 32 shows the relationship between the thickness of the dielectric core and the resonance frequencies of the six modes.
  • the vertical axis of ( ⁇ ) is the resonance frequency, and the vertical axis of ( ⁇ ) is ⁇ 0 It represents the resonance frequency ratio based on the 15-x mode.
  • the horizontal axis represents the thickness of the dielectric core in terms of flatness.
  • the TEO l d-z mode and the TE 0 16-X mode are symmetrical, so the TE 01 (5-mark indicating the 5-Z mode overlaps the TE 01 (5-mark indicating the 5-X mode)
  • TM 0 1 (5-z mode and TM 0 13-X mode are symmetrical, so the mark indicating TM 0 1 ⁇ 5-Z mode indicates TM 0 1 ⁇ 5-X mode. It overlaps the hata mark that represents.
  • the resonance frequencies of the TM015-y mode, TE01 1-x mode, and TE015-z mode increase.
  • the thickness of the dielectric core is set using the above relationship, and three modes of ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -y, TM 0 1 ⁇ 5-x, and TM 0 15-z are used. .
  • the frequencies of the other T M 0 1 0-y and T E 0 1 (5-x, T E 0 15-z modes are kept away from the frequencies of the above three modes so as not to be affected.
  • l a and I d denote prismatic dielectric cores, which are used as T M single mode dielectric resonators.
  • lb and 1c are square plate-shaped dielectric cores whose two sides are approximately the same length and the other side is shorter than the length of the two sides, and are used as the above-mentioned triple mode dielectric resonator.
  • this triple mode has the TM01 1- (X-y) mode, the TE01S-z mode, and the TM01 (5- (x + y) mode. There are three modes.
  • connection loops One end of the coupling loop 4a is connected to the cavity 2, and the other end is connected to, for example, the center conductor of a coaxial connector (not shown).
  • the magnetic field (line of magnetic force) of TM single mode by the dielectric core 1a is coupled in a direction passing through the loop surface of the coupling loop 4a.
  • the coupling loop 4a is magnetically coupled to the TM single mode by the dielectric core 1a.
  • the vicinity of one end of the coupling loop 4 extends in the direction of magnetic field coupling to the TM single mode of the dielectric core 1a, and the vicinity of the other end thereof is TM 0 1 ⁇ ⁇ of the dielectric core 1b.
  • both ends of the coupling loop 4 b are connected to the cavity 2.
  • the vicinity of one end of the coupling loop 4c extends in the direction for magnetically coupling to the TM015- (x + y) mode of the dielectric core 1b, and the other end thereof corresponds to the TM of the dielectric core 1c.
  • 0 1 Extends in the direction of magnetic field coupling to the ⁇ - (xy) mode. Then, both ends of the coupling loop 4 c are connected to the cavity 2.
  • one end of the coupling loop 4 d extends in a direction for magnetically coupling to the TM 01 ⁇ -(x + y) mode of the dielectric core 1 c, and the other end is formed by the dielectric core 1 d.
  • TM Extends in the direction of magnetic field coupling to the single mode electromagnetic field. Then, both ends of the coupling loop 4 d are connected to the cavity 2.
  • Coupling loop 4e is arranged in the direction of magnetic field coupling to TM single mode by dielectric core 1d. One end is connected to cavity 2 and the other end is coaxial connector (not shown). ) Is connected to the center conductor.
  • Holes h2 and h4 for adjusting the coupling are formed in the triple-mode dielectric resonator with the dielectric core lb and the triple-mode dielectric resonator with the dielectric core 1c. I have. As shown in Fig. 15, the energy is transferred from the TM01 (5- (X-y) mode to the TE01-z mode by the coupling adjustment hole h2. The energy is transferred from the TEO mode to the TM 0 1 ⁇ -(x + y) mode by the hole h 4. As a result, the dielectric cores lb and 1c each have a three-stage resonator. A cascaded resonator circuit is configured, so that it functions as a dielectric filter consisting of eight cascaded resonators of 1 + 3 + 3 + 1 as a whole.
  • each dielectric resonator device may be provided independently for each dielectric core.
  • reference numerals 6a, 6b, 6c, and 6d denote dielectric resonator devices, each of which corresponds to a resonator obtained by separating each of the dielectric cores shown in FIG. 33. I do. However, they are arranged as far apart as possible so that the two coupling loops provided in each dielectric resonator device do not interfere with each other.
  • connection loops are connection loops, and one end of each connection loop is grounded in the cavity. The other end is connected to the center conductor of the coaxial cable by soldering or caulking. The outer conductor of the coaxial cable is connected to the cavity by soldering or the like.
  • the dielectric resonator 6d is separately illustrated in a diagram illustrating the coupling loop 4d2 and a diagram illustrating the coupling loop 4e so as not to complicate the diagram.
  • the coupling loops 4a and 4b1 are respectively coupled to the dielectric core 1a, and the coupling loop 4b2 is coupled to the TM015- (x-z) of the dielectric core 1b, and the coupling loop is formed.
  • 4 c 1 couples to TM 0 1 S ⁇ (x + z) of dielectric core 1 b.
  • coupling loop 4 c 2 couples to TM 0 1 (5-(X-z) of dielectric core 1 c
  • coupling loop 4 d 1 couples TM 0 1 (5-(x + z)
  • the coupling loops 4 d 2 and 4 e are respectively coupled to the dielectric core 1 d.
  • the coupling loops 4 b 1 and 4 b 2 are connected by a coaxial cable
  • the coupling loops 4 c 1 and 4 c 2 are connected by a coaxial cable
  • the coupling loops 4 d 1 and 4 d 2 are coaxial cables.
  • Fig. 34 it acts as a dielectric filter formed by cascading eight stages of 1 + 3 + 3 + 1 resonators.
  • Fig. 35 shows a configuration example of a duplexer.
  • the transmission filter and the reception filter are band-pass filters composed of the above-described dielectric filter
  • the transmission filter indicates the frequency of the transmission signal
  • the reception filter indicates the frequency of the transmission signal. Pass the frequency of the received signal.
  • connection position between the output port of the transmission filter and the input port of the reception filter is determined by the electrical length from the connection point to the equivalent short-circuit plane of the last resonator of the transmission filter.
  • the electrical length from the connection point to the equivalent short-circuit plane of the resonator at the first stage of the reception filter is 1/4 at the wavelength of the transmission signal frequency.
  • the relationship is an odd multiple of / 4 wavelength.
  • a diplexer or a multiplexer can be similarly formed.
  • Figure 36 is a block diagram showing the configuration of a communication device using the duplexer.
  • circuit elements such as the diplexer, the multiplexer, the combiner, and the distributor are configured by a multi-mode dielectric resonator device, and the communication device is configured by using these circuit elements, thereby achieving a small size.
  • a highly efficient communication device can be obtained.
  • the substantially rectangular parallelepiped dielectric core is arranged at a substantially central portion of the substantially rectangular cavity, so that the mode is the TM mode.
  • the concentration of the electromagnetic field energy on the dielectric core increases, and the actual current flowing through the cavity becomes small, so that Qo can be increased.
  • two or three TM modes can be used with a single dielectric core and cavity, and the overall size can be reduced.
  • double or triple multiplexing can be performed even in the TE mode, and the overall size can be reduced.
  • a dielectric resonator device using both the TM mode and the TE mode can be obtained. Therefore, the overall size can be further reduced.
  • a circuit composed of multiple resonators such as a band-stop filter, a combiner, and a distributor can be formed using a single dielectric core. It can be made small.
  • a resonator device in which a plurality of dielectric resonators are connected in multiple stages is configured, and a small-sized dielectric resonator device having a band-pass filter characteristic is obtained. Also, if several of the resonance modes are sequentially coupled and the other resonance modes are used as independent resonators, for example, a filter combining a bandpass filter and a band rejection filter is formed. It is also possible.
  • a small and low-loss composite dielectric filter can be obtained.
  • a small and low-loss combiner can be obtained.
  • a small and low-loss distributor can be obtained.
  • a compact and highly efficient communication device can be obtained.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY As is clear from the above description, a dielectric resonator device, a dielectric filter, a composite dielectric filter, a combiner, Dividers and communication devices using them are used in a wide range of electronic devices, for example, base stations of mobile communication systems.

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Description

明細書 多重モー ド誘電体共振器装置、 誘電体フィル夕、 複合誘電体フ ィル 夕、 合成器、 分配器および通信装置 技術分野 この発明は、 電子部品に関し、 特に詳細には、 多重モードで動作 する誘電体共振器装置、 誘電体フ ィ ル夕、 複合誘電体フィル夕、 合 成器、 分配器、 およびこれらを用いた通信装置に関する。 景技術 誘電体内の電磁波が誘電体と空気との境界で全反射を繰り返しな がら、 元の位置に同位相で戻って く ることにより共振する誘電体共 振器は、 小型で無負荷 Q ( Q o ) の高い共振器として用いられる。 そのモードには、 断面が円形や矩形の誘電体棒を、 その誘電体棒を 伝搬する T Eモードや T Mモー ドの s ' A g / 2 ( λ gは管内波長、 sは整数） の長さで切断した時に得られる T Eモードや T Mモー ド がある。 そして、 断面のモードが T M 0 1モー ドで上記 s = lの場 合、 T M 0 1 (5モードの共振器が得られ、 断面のモードが T E 0 1 モードで s = 1の場合、 T E 0 1 モードの誘電体共振器が得られ る。
これらの誘電体共振器は図 2 6に示すように、 誘電体共振器の共 振周波数を遮断する円形導波管または矩形導波管をキヤビティ とし て、 その中に円柱形状の T M 0 1 6モ一ドの誘電体コアまたは T E 0 1 dモ一ドの誘電体コアを配置する。
図 2 7は上記 2つのモードの誘電体共振器における電磁界分布を 示す図である。 ここで実線は電界、 破線は磁界をそれそれ示してい る。
このような誘電体コアを用いた誘電体共振器によって複数段の誘 電体共振器装置を構成する場合、 キヤビィティ内に複数の誘電体コ ァを配列することになる。 図 2 6に示した例では、 （ A ) の T M 0 1 5モードの誘電体コアをその軸方向に配列するか、 （B ) の T E 0 1 5モードの誘電体コアを同一平面に沿って配置することになる。 ところが、 このような従来の誘電体共振器装置においては、 共振 器を多段化するために、 複数の誘電体コアを高精度に位置決め固定 しなければならない。 そのため、 特性のそろった誘電体共振器装置 を得難いという問題があった。
なお、 柱状や十字型の誘電体コアをキヤビティ内に一体的に設け た T Mモードの誘電体共振器も従来より用いられている。 このタイ プの誘電体共振器装置では、 限られた空間内に T Mモードを多重化 することができるため、 小型で多段の誘電体共振器装置が得られる が、 誘電体コアへの電磁界ェネルギの集中度が低く、 キヤビティ に 設けた導電体膜に実電流が流れるため、 一般に T Eモードの誘電体 共振器ほどの高い Q oが得られないという問題があった。 発明の開示 この発明の目的は、 小型で且つ複数段の共振器からなる誘電体共 振器装置を提供すること、 および Q oの高い多重モードの誘電体共 振器装置を提供することにある。
また、 この発明の目的は、 上記多重モード誘電体共振器を用いた 誘電体フィル夕、 複合誘電体フィルタ、 合成器、 分配器、 および通 信装置を提供することにある。
この発明の多重モード誘電体共振器装置は、 請求項 1 に記載のと おり、 略直方体形状の誘電体コアを略直方体形状のキヤビティの略 中央部に配置し、 前記誘電体コアの x， y , zの直角座標で y — z 面に平行な面で磁界が回る TM O l (5-xモードと、 X— z面に平行 な面で磁界が回る T M 0 1 (5 -yモー ドを生じさせる。 また、 請求項 2に記載のとおり、 y— z面に平行な面で磁界が回る T M 0 1 モードと、 X — z面に平行な面で磁界が回る TM O 1 (5 -yモードと、 X— y面に平行な面で磁界が回る TM O 1 (5- zモードとを生じさ せる。 このように略直方体形状の誘電体コアを、 略直方体形状のキ ャビティの略中央部に配置するようにしたため、 TMモードであり ながら誘電体コアへの電磁界エネルギの集中度が高ま り、 キヤビテ ィ に流れる実電流が微小となるため、 Q 0を高くすることができる。 しかも、 単一の誘電体コアおよびキヤビティでありながら、 2つま たは 3つの T Mモードを利用することができ、 全体に小型化を図る ことができる。
この発明の多重モード誘電体共振器装置は、 請求項 3に記載のと おり、 略直方体形状の誘電体コアを略直方体形状のキヤビティの略 中央部に配置し、 前記誘電体コアの x， y , zの直角座標で y— z 面に平行な面で電界が回る T E 0 1 5-xモードと、 X — z面に平行 な面で電界が回る T E 0 1 (5- yモー ドを生じさせる。 また、 請求項 4に記載のとおり、 y— z面に平行な面で電界が回る T E 0 1 δ -X モードと、 X — ζ面に平行な面で電界が回る T E 0 1 5- yモ一ドと、 X — y面に平行な面で電界が回る T E O l d- zモードとを生じさ せる。 このように T Eモードでありながら 2重または 3重に多重化 することができ、 全体に小型化を図ることができる。
また、 この発明の多重モード誘電体共振器装置は、 請求項 5に記 載のとおり、 前記 2重または 3重の TMモードと 2重または 3重の T Eモードとを単一の誘電体コアおよびキヤビティで生じさせる。 このことにより TMモ一ドと T Eモ一ドの両モードを用いた誘電体 共振器装置が得られ、 また 4重以上の多重モードの誘電体共振器装 置となるため、 全体にさらに小型化を図ることができる。
多重化された上記の各共振モードを互いに結合させずに独立させ て用いれば、 たとえば帯域阻止フ ィル夕、 合成器、 分配器など、 複 数の共振器による回路を単一の誘電体コアを用いて小型に構成する ことができる。
さらに、 この発明の多重モード誘電体共振器装置は請求項 6に記 載のとおり、 請求項 1 〜 5のうちいずれかに記載の誘電体共振器装 置の各モードのうち所定のモード同士を結合させて、 共振器を多段 化する。 これにより複数の誘電体共振器を多段接続した共振器装置 が構成され、 たとえば帯域通過型フィル夕特性を有する誘電体共振 器装置が得られる。 また、 複数の共振モー ドのうち、 幾つかを順次 結合させ、 他の共振モー ドを独立した共振器として用いれば、 たと えば帯域通過フィル夕と帯域阻止フィル夕を組み合わせたフ ィ ル夕 を構成することも可能となる。
また、 この発明では、 請求項 7に記載のとおり、 前記多重モー ド 誘電体共振器装置の所定のモードに結合する外部結合手段を設けて 誘電体フィル夕を構成する。
また、 この発明では、 請求項 8に記載のとおり、 前記誘電体フ ィ ル夕を複数用いて 3つ以上のポートを有する複合誘電体フィル夕を 構成する。
また、 この発明では、 請求項 9に記載のとおり、 前記多重モー ド 誘電体共振器装置の複数の所定のモードにそれそれ独立に外部結合 する独立外部結合手段と、 前記多重モード誘電体共振器装置の複数 の所定のモー ドに共通に外部結合する共通外部結合手段とを備え、 該共通外部結合手段を出力ポート、 前記複数の独立外部結合手段を 入力ポートとして合成器を構成する。
また、 この発明では、 請求項 1 0に記載のとおり、 前記多重モ一 ド誘電体共振器装置の複数の所定のモードにそれそれ独立に外部結 合する独立外部結合手段と、 前記多重モ一ド誘電体共振器装置の複 数の所定のモードに共通に外部結合する共通外部結合手段とを備え、 該共通外部結合手段を入力ポート、 前記複数の独立外部結合手段を 出力ポートとして分配器を構成する。
さらに、 この発明では、 請求項 1 1 に記載のとおり、 上記複合誘 電体フィル夕、 合成器、 分配器を高周波部に用いて通信装置を構成 する。 図面の簡単な説明 図 1は、第 1の実施形態に係る多重モ一ド誘電体共振器装置の基本 部分の構成を示す斜視図である。
図 2は、同共振器装置の各モー ドにおける電磁界分布を示す断面図 である。
図 3は、同共振器装置の各モー ドにおける電磁界分布を示す断面図 である。
図 4は、同共振器装置の各モードにおける電磁界分布を示す断面図 である。
図 5は、第 2の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の基本 部分の構成を示す斜視図である。
図 6は、 同共振器装置の製造工程の一例を示す図である。
図 7は、同共振器装置の各部の寸法を変化させた時の各モードの共 振周波数の変化を示す図である。
図 8は、同共振器装置の各部の寸法を変化させた時の各モードの共 振周波数の変化を示す図である。
図 9は、第 3の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の誘電 体コア部分の構成を示す斜視図である。
図 1 0は、同共振器装置の溝深さの変化に対する各モードの共振周 波数の変化を示す図である。
図 1 1は、第 4〜 6の実施形態に係る多重モー ド誘電体共振器装置 の各共振モード間の結合手段の説明に用いる誘電体コァ部分の斜視 図である。 図 1 2は、第 4の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置にお ける 2つの T Mモ一ドを結合させる場合の電磁界分布の例を示す図 である。
図 1 3は、同共振器装置における 2つの共振モードの磁界分布の例 を示す斜視図である。
図 1 4は、同共振器装置における 2つのモ一ドの結合用孔の構成を 示す図である。
図 1 5は、第 5の実施形態に係る多重モ一ド誘電体共振器装置にお ける電磁界分布および結合調整用孔の構成を示す図である。
図 1 6は、第 6の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置にお ける各モードの電磁界分布を示す図である。
図 1 7は、図 1 6における a— a部分の断面における 2つのモード の電磁界分布を示す図である。
図 1 8は、図 1 6における 1段目と 2段目の共振モード間の結合調 整用溝の構成を示す図である。
図 1 9は、図 1 6における b— b部分の断面における電界分布を示 す図である。
図 2 0は、図 1 6における 2段目と 3段目の共振モー ドを結合させ るための溝の構成を示す図である。
図 2 1は、図 1 6における a— a部分の断面における電界分布を示 す図である。
図 2 2は、図 1 6における 3段目と 4段目の共振モ一ド間の結合調 整用溝の構成を示す図である。
図 2 3は、図 1 6における b— b部分の断面における電界分布を示 す図である。
図 2 4は、図 1 6における 4段目と 5段目の共振モード間の結合調 整用溝の構成を示す図である。
図 2 5は、第 7の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の主 要部の構成例を示す斜視図である。 図 2 6は、 従来の誘電体共振器装置の構成例を示す一部破断斜視 図である。
図 2 7は、従来のシングルモードの誘電体共振器における電磁界分 布の例を示す図である。
図 2 8は、第 8の実施形態に係る多重モ一ド誘電体共振器装置の基 本部分の構成を示す斜視図である。
図 2 9は、同共振器装置の各モー ドにおける電磁界分布を示す断面 図である。
図 3 0は、同共振器装置の各モ一ドにおける電磁界分布を示す断面 図である。
図 3 1は、同共振器装置の各モードにおける電磁界分布を示す断面 図である。
図 3 2は、同共振器装置の誘電体コアの厚みと各モ一ドの共振周波 数との関係を示す図である。
図 3 3は、 誘電体フ ィ ル夕の構成を示す図である。
図 3 4は、 他の誘電体フィルタの構成を示す図である。
図 3 5は、 送受共用器の構成を示す図である。
図 3 6は、 通信装置の構成を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 この発明の第 1の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の 構成を図 1〜図 4を参照して説明する。
図 1は多重モ一ド誘電体共振器装置の基本構成部分の斜視図であ る。 同図において 1は略直方体形状の誘電体コア、 2は角筒形状の キヤビティ、 3は誘電体コア 1をキヤビティ 2の略中央部に支持す るための支持体である。 キヤビティ 2の外周面には導電体膜を形成 していて、 2つの開口面には導電体膜を形成した誘電体板または金 属板を配置して略直方体形状のシールド空間を構成する。 また、 必 要に応じてキヤビティ 2の開口面に他のキヤビティの開口面を対向 させ、 所定の共振モードの電磁界を結合させて多段化を図る。
図 1に示した支持体 3は、 通常、 誘電体コア 1の誘電率より比誘 電率が低いセラ ミ ック材料を用い、 誘電体コァ 1 とキヤビティ 2の 内壁面との間にそれそれ配置して焼成一体化する。
図 1 に示した誘電体コア 1 による共振モードを図 2〜4に示す。 これらの図において X , y , zは図 1に示した 3次元方向の座標軸 であり、 図 2〜図 4では 2次元の各面における断面図をそれそれ示 している。 図 2〜図 4における実線の矢印は電界べク トル、 破線の 矢印は磁界べク トル、 " · " 記号および " X " 記号は電界または磁 界の方向を示している。 なお、 図 2〜図 4では x， y , zの 3方向 の T M 0 1 άモード、 同じく 3方向の Τ Ε 0 1 5モードの合計 6つ の共振モードについてのみ示している。 実際にはこれらの高次の共 振モードも存在するが、 通常はこれらの基本モ一ドを用いる。
次に、 第 2の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の構成 を図 5〜図 8を参照して説明する。
図 5は多重モー ド誘電体共振器装置の基本構成部分の斜視図であ る。 同図において 1は略直方体形状の誘電体コア、 2は角筒形状の キヤビティ、 3は誘電体コア 1 をキヤビティ 2の略中央部に支持す るための支持体である。 キヤビティ 2の外周面には導電体膜を形成 している。 この例ではキヤビティの内壁面の四面にそれそれ 2つず つ支持体 3を設けている。 その他の構成は第 1の実施形態の場合と 同様である。
図 6は図 5に示した多重モード誘電体共振器装置の製造工程の一 例を示す図である。 まず （Α ) に示すように誘電体コア 1をキヤビ ティ 2に対して連結部分 1 ' で連結した状態で同時に一体成形する。 このとき成形金型は、 角筒形状のキヤビティ 2の開口面から軸方向 に開枠させる。 続いて同図の （Β ) に示すように連結部 1 ' の近傍 に、 誘電体コア 1の各々のコーナ部分に相当する箇所に支持体 3を ペース ト状態のガラスグレーズで仮接着する。 またキヤビティ 2の 外周面に A gペース トを塗布し、 その後、 電極膜の焼付けと同時に 支持体 3を誘電体コア 1およびキヤビティ 2の内壁面に焼き付ける (ガラスグレーズで接合させる。 ） その後、 連結部 1 ' 部分を削り 取ることによって、 同図の （C) に示すように、 誘電体コア 1をキ ャビティ 2の中央部に装荷した構造とする。 ここで誘電体コア 1お よびキヤビティ 2としては、 £ r = 37、 t a η 5 = 1/ 20, 000 の Ζ r 02 - S η 02 - T i 02 系の誘電体セラ ミ ツク材料を用い、 支持体 3としては £ r = 6、 t Ά η δ =1/ 2，000の 21 0— 31 02 系の低誘電率セラ ミ ック材料を用いる。 両者は線膨張係数が近 似しており、 誘電体コアの発熱および環境温度の変化に対しても支 持体と誘電体コアまたはキヤビティ との間の接合面に過大な応力が 加わることがない。
なお、 上述した実施形態では単体の支持体を用いた例を示したが、 支持体を誘電体コアまたはキヤビティ と共に一体成形するようにし てもよく、 支持体、 誘電体コアおよびキヤビティ を全て一体成形す るようにしてもよい。
図 7は図 5に示した誘電体コァ 1の ζ軸方向の厚みおよび支持体 3の断面積を変化させた時の Τ Ε 0 1 δ -X, Τ Ε 0 1 yおよび Τ E 0 15- zの各モードの共振周波数の変化を示す図である。 このよ うに誘電体コアの z軸方向の厚みを増す程、 Τ Ε Ο Ι δ- x， Τ Ε 0 1 ά-yモードの共振周波数がよ り大きく低下し、 また支持体の断面 積を大きくする程、 Τ Ε 0 1 (5- ζモ一ドの共振周波数がより大きく 低下する。 これらの関係を利用して、 誘電体コア 1の ζ軸方向の厚 みと支持体 3の断面積を適宜設計することによって、 Τ Ε 0 1 δ -χ, Τ Ε 0 1 δ -y, T E 0 1 (5-ζの 3つのモ一ドの共振周波数を一致さ せることができる。 これにより、 所定の共振モード間を結合させれ ば、 多段化を図ることができる。
図 8は図 5に示したキヤビティ 2の壁厚、 誘電体コァ 1の z軸方 向の厚み、 および支持体 3の断面積を変化させた時の、 上記 3つの TMモ一ドについての共振周波数の変化を示す図である。 キヤビテ ィの壁厚のみを厚く した場合、 TM 0 1 (5-x， TM 0 1 (5-yモード の共振周波数は TM 0 1 (5-zモードの共振周波数より大きく低下 し、 誘電体コアの z軸方向の厚みを厚くすると、 TM 0 1 (5-zモ一 ドの共振周波数が TM 0 1 δ- , TM 0 1 (5-yモードの共振周波数 よ り大きく低下する。 また支持体の断面積を大きくすると、 TM 0 1 (5 - X, T M 0 1 (5 - yモードの共振周波数が T M O 1 ( -zモードの 共振周波数より大きく低下する。 この関係を利用して例えば図中の p 1または p 2で示す特性点で 3つのモー ドの共振周波数を一致さ せることができる。
図 9は第 3の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の誘電 体コァ部分の構成を示す斜視図である。 既に図 2〜図 4を参照して 説明したように、 T E 0 1 ( モードでは、 電界成分が誘電体コアを 8分割する各断面付近に集中するのに対し、 T M 0 1 (5モードでは そのようなことがないため、 図 9に示したように誘電体コァにその 各面の中央で交差する十字型の溝 gをそれそれ設けることによって、 T E 0 15モードの共振周波数を選択的に高めることができる。 図 1 0は図 9に示した溝 gの深さと両モー ドの共振周波数の変化 の関係を示す図である。 溝を設けない場合には一般に T E 0 1 <5モ 一ドの共振周波数は TM 0 1 5モ一 ドの共振周波数より低い値を示 すが、 溝 gを設けた場合、 その深さを深くするほど T E 0 1 c5モー ドの共振周波数が上昇し、 あるところで TM 0 1 (5モードの共振周 波数と一致する。 なお、 溝深さを一定として、 溝幅を広げるように した場合でも、 その溝幅を広げる程、 T E 0 1 (5モードの共振周波 数を選択的に上昇させることができる。 誘電体コア、 キヤビティ、 支持体の各寸法および各部の比誘電率等によって、 上記溝のない状 態で、 T E 0 1 5モードの共振周波数が TM 0 1 (5モードの共振周 波数より低い場合、 このようにして、 誘電体コアに溝を形成するこ とによって、 T E 0 1 6モ一ドの共振周波数と T M 0 1 5モードの 共振周波数とを一致させることができる。 そして両モ一ドの共振周 波数を一致させ、 且つ両モ一ド間を結合させれば多段化を図ること ができる。
さて、 次に TM 0 1 ( モード同士を結合させた多重モード誘電体 共振器装置の構成を図 1 1〜図 1 4を参照して説明する。
図 1 1は誘電体コア部分の斜視図であり、 図中の h 0〜h 4は所 定のモ一ド間の結合係数を調整する際に用いる孔である。
図 1 2は各モードにおける電磁界分布を示す図である。 ここで実 線の矢印は電界、 破線は磁界を示す。 （A) は結合すべき 2つの主 モード T M 0 1 5 - (X- y)モードと T M 0 1 5 - (x+y)モードの電磁界 分布をそれそれ示す図である。 （ B ) はその結合モードであるォヅ ドモードとイーブンモードの電磁界分布をそれそれ示す図であり、 この例ではォッ ドモー ドは T M 0 1 c5 -yモード、 イーブンモードは T M 0 1 (5- Xモードと表せる。
図 1 3は上記 2つの主モー ドの磁界分布を示す斜視図である。 こ の 2つのモー ドの結合係数 k 1 2は、 ォヅ ドモードの共振周波数を f o、 イーブンモードの共振周波数を f e として次式で表される。 k 1 2 oc 2 ( f o - f e ) / ( f o + f e )
したがって f o と f eに差をもたせることにより、 主モードであ る T M 0 1 (5 - (X- y)モードと T M 0 1 <5 -(x+y)モードとを結合させ る。 そこで、 f o と f eに差をもたせるために、 図 1 4に示すよう に誘電体コアの中央部の孔 h 0を y軸方向に広げる。 すなわち T M 0 1 (5- yの電界の向きに平行で、 T M O 1 6 -xの電界の向きに垂直 な方向に延びる溝を形成することにより、 f e > f oの関係とする。 また、 逆に孔 h oを X軸方向に延びる孔とすることにより、 f e < f 0の関係とする。 いずれの場合でも f oと f eに応じた結合係数 で結合をとることができる。
上述の例では、 T M 0 1 6 -(x-y)モードと T M 0 1 δ -(x+y)モ一 ドを主モードとし、 TM O 15- yモードと ΤΜ Ο 1 (5-χモードを結 合モードとしたが、逆に ΤΜ 0 1 (5- yモードと ΤΜ 0 15- xモード を主モードとし、 TM 0 1 5 -（x-y)モードと TM O l (5-(x+y)モ一 ドを結合モードとしてもよい。 その場合、 図 1 4に示した孔 h oの 内径を対角線方向に広げればよい。
図 1 5は TMモードと T Eモードとを結合させ、 3つのモードを 順次結合させる例を示す図である。 誘電体コアの構成は図 1 1に示 したものと同様である。 図 1 5において （ A) は TM 0 1 δ -(x-y), T E 0 1 δ -ζ, TM O 1 (5- (x+y)の 3つのモードにおける電磁界分 布をそれそれ示す図であり、 実線の矢印は電界、 破線は磁界をそれ それ示している。 （B ) は上記 T Eモードと他の 2つの T Mモード との間の結合関係を示す図である。 （B ) の左側に示す図は （A) における T M 0 1 <5 - (X- y)モードの電界分布と T E 0 1 <5- zモ一 ドの電界分布とを重ねて表したものであり、 A点と B点での電界の 強さのバランスを崩すことによって、 ΤΜ Ο Ι ά - (X- y)モードから T E 0 1 6- zモードへエネルギが移る。 したがって同図の （ C) の 左側に示す図のように、 たとえば孔 h 2の内径を広げて孔 h 1 と差 をもたせることによつて結合係数 k 1 2を調整する。
同様に図 1 5の （ B ) の右側に示す図は T E 0 1 ( -Zモードと T M 0 15- (x+y)モー ドにおける電界分布を重ねて示した図である。 この場合、 C点と D点の電界の強さのバランスを崩すことによって、 T E 0 l (5-zモードから TM O 1 c5-(x+y)モードへェネルギが移 る。 したがって同図の （ C) の右側に示す図のように、 たとえば孔 h 4の内径を広げて孔 h 3と差をもたせることによって結合係数 k 2 3を調整する。
図 1 6は 5つの共振モ一ドを順次結合させて 5段の共振器として 作用させる例を示す図である。 誘電体コアの構成は図 1 1に示した ものと同様である。 図 1 6において実線は電界、 破線は磁界の分布 をそれそれ示している。 まず TM O 1 (5- (x- y)と T E 0 1 (5 -(x+y)とを結合させる場合に ついて考える。 図 1 7は図 1 6における a— a部分の断面における 上記 2つのモードの電磁界分布を示す図である。 （B ) はその 2つ の電界分布を重ねて示したものである。 このように a— a断面にお ける T M 0 1 (5-(x- y)と T E 0 1 S -(x+y)の電界の強さのバランス を崩すことによって、 T M 0 1 (5-(x- y)から T E 0 1 <5-(x+y)へェ ネルギが移る。 したがって図 1 8に示すように、 a— a断面におい て上面と下面とで孔の大きさを異ならせる。 同図に示す例では、 誘 電体コア 1の上面に （x + y) 軸方向に延びる溝 gを設ける。
次に、 図 1 6に示した T E 0 1 (5 - ( x+y )と T E 0 1 ό -zモー ドと の結合について考える。 図 1 9の （A) は誘電体コアの b— b部分 の断面における上記 2つのモードの電界分布を示す図である。 また ( B ) はその結合モードであるイーブンモードとォヅ ドモードの電 界分布を示す図である。 上記 2つのモー ドを結合させる場合、 この イーブンモー ドの共振周波数: e とォッ ドモードの共振周波数 f o に差をもたせればよい。 そのために図 2 0に示すように b— b部分 の断面における対角線方向の対称性を崩す。 この例では、 孔 h 2の 上面開口部付近と孔 h 1の下面開口部付近に溝 gをそれそれ形成す る。 このことによ り図 1 9の （ B ) に示したイーブンモー ドの共振 周波数 f eがォッ ドモー ドの共振周波数 f 0より高くなり、 その差 に応じた結合係数で T E 0 1 5- (x+y)と T E 0 1 (5- zモードとが 結合することになる。
次に、図 1 6に示した 3段目と 4段目の結合すなわち T E 0 1 6- zモードと T E 0 1 (5 -(x-y)との結合を考える。 図 2 1は誘電体コ ァの a— a部分の断面における上記 2つのモ一ドの電界分布を示す 図である。 また （ B ) はその結合モードであるイーブンモードとォ ッ ドモ一ドの電界分布を示す図である。 上記 2つのモードを結合さ せる場合、 このイーブンモードの共振周波数 f e とォッ ドモードの 共振周波数 f oに差をもたせればよい。 そのために図 2 2に示すよ うに a— a部分の断面における対角線方向の対称性を崩す。 この例 では、 孔 h 3の上面開口部付近と孔 h 4の下面開口部付近に溝 gを それそれ形成する。 このことにより図 2 1の （B ) に示したォッ ド モードの共振周波数 f 0がイーブンモードの共振周波数: f eよ り高 くなり、 その差に応じた結合係数で T E 0 1 5- zモードと T E 0 1 6 -(x-y)とが結合することになる。
次に、 図 1 6に示した T E 0 1 (5-(x-y)と TM 0 13-(x+y)とを 結合させる場合について考える。 図 2 3の （A) は図 1 6における b— b部分の断面における上記 2つのモードの電磁界分布を示す図 である。 （B ) はその 2つの電界分布を重ねて示したものである。 このように b— b断面における T E 0 1 - (X- y)と T M 0 1 δ - (χ+ y)の電界の強さのバランスを崩すことによって、 T E 0 1 (5- (X- y) から TM 0 1 (5-(x+y)へエネルギが移る。 したがって図 2 4に示す ように、 b— b断面において上面と下面とで孔の大きさを異ならせ る。 同図に示す例では、 誘電体コア 1の上面に （X — y ) 軸方向に 延びる溝 gを設ける。
上記の実施形態では誘電体コアの各共振モー ドと外部回路との結合 手段については図示していないが、 たとえば結合ループを用いる場 合、 次に述べるように結合させるべきモー ドの磁界が過る方向に結 合ループを配置することによつて外部結合をとればよい。
以上に示した例では、 複数の共振モードを順次結合させたが、 各 共振モード間を結合させずに、 独立させて使用する例を図 2 5を参 照して次に示す。
図 2 5において二点鎖線はキヤビティであり、 このキヤビティ内 に誘電体コア 1を配置している。 誘電体コア 1の支持構造について は省略している。 同図の （A) は帯域阻止フィル夕を構成する例で ある。 4 a , 4 b， 4 cはそれそれ結合ループであり、 結合ループ 4 aは y_ z面に平行な面の磁界 （TM 0 1 ( -xモードの磁界） に 結合し、 結合ループ 4 bは X — z面に平行な面の磁界（ T M 0 1 δ- yモードの磁界） に結合し、 結合ループ 4 cは X — y面に平行な面 の磁界 （ TM 0 1 5- zモードの磁界） に結合する。 これらの結合ル —プ 4 a , 4 b， 4 cのそれそれの一端は接地していて、 結合ルー プ 4 aと 4 bの他端同士および 4 bと 4 cの他端同士を入 /4また はその奇数倍の電気長を有する伝送線路 5 , 5を介してそれそれ接 続している。 そして結合ループ 4 a , 4 cの他端を信号の入出力端 としている。 この構成により、 3つの共振器のうち隣接する共振器 が 7Γ/ 2の位相差をもつて線路に接続された帯域阻止フィル夕を得 る。
なお、 同様にして、 結合ループを介して、 および必要に応じて伝 送線路を介して所定の共振モード間を結合させて、 帯域通過フィル 夕を構成してもよい。
図 2 5の （B ) は合成器または分配器を構成する例である。 ここ で 4 a， 4 b， 4 c , 4 dはそれそれ結合ループであり、 結合ル一 プ 4 aは y— z面に平行な面の磁界 （ TM O I d- xモードの磁界） に結合し、 結合ループ 4 bは X — z面に平行な面の磁界 （ TM O 1 6- yモードの磁界） に結合し、 結合ループ 4 cは X — y面に平行な 面の磁界 （ TM 0 1 6- zモードの磁界） に結合する。 そして結合ル ープ 4 dは、 そのループ面が y — z面、 X — z面、 X — y面のいず れの面に対しても傾いていて、 上記 3つのモードの磁界にそれそれ 結合する。 これらの結合ループのそれぞれの一端は接地していて、 他端は信号入力端または出力端としている。 すなわち合成器として 用いる場合は、 結合ループ 4 a， 4 b , 4 cから信号を入力し、 結 合ループ 4 dから信号を出力する。 また分配器として用いる場合は、 結合ループ 4 dから信号を入力し、 結合ループ 4 a， 4 b , 4 cか ら信号を出力する。 これにより、 3入力 1出力の合成器または 1入 力 3出力の分配器を得る。
上述の例では 3つの共振モ一ドを独立させて利用したが、 4っ以 上のモードを利用してもよい。 また複数の共振モードのうち、 幾つ かを順次結合させて帯域通過フィル夕を構成し、 他の共振モードを 独立させてたとえば帯域阻止フィル夕を構成すれば、 帯域通過フィ ル夕と帯域阻止フィル夕を組み合わせた複合フィル夕を構成するこ とも可能となる。
次に、 3重モ一ドの誘電体共振器装置の例を図 2 8〜図 3 2を参 照して説明する。
図 2 8は 3重モードの誘電体共振器装置の基本構成部分の斜視図 である。 同図において 1は、 2辺が略同一長さで他の 1辺が 2辺の 長さより短い、 正方形板状の誘電体コア、 2は角筒形状のキヤビテ ィ、 3は誘電体コア 1をキヤビティ 2の略中央部に支持するための 支持体である。 キヤビティ 2の外周面には導電体膜を形成していて、 2つの開口面には導電体膜を形成した誘電体板または金属板を配置 して略直方体形状のシール ド空間を構成する。 また、 必要に応じて キヤビティ 2の開口面に他のキヤビティの開口面を対向させ、 所定 の共振モードの電磁界を結合させて多段化を図る。
図 2 8に示した支持体 3は、 誘電体コァ 1より低誘電率のセラ ミ ック材料を用い、 誘電体コア 1 とキヤビティ 2の内壁面との間にそ れそれ配置して焼成一体化する。
図 2 8に示した誘電体コア 1による共振モー ドを図 2 9 - 3 1に 示す。 これらの図において X , , zは図 2 8に示した 3次元方向 の座標軸であり、 図 2 9〜図 3 1では 2次元の各面における断面図 をそれそれ示している。 図 2 9〜図 3 1における実線の矢印は電界 べク トル、 破線の矢印は磁界べク トル、 " · " 記号および " X " 記 号は電界または磁界の方向を示している。 なお、 図 2 9〜図 3 1で は y方向の T E 0 1 (5モード （ T E 0 1 (5 ） 、 x方向の TM 0 1 5モード （ TM 0 1 6-x) 、 z方向の TM 0 1 5モード （ TM 0 1 δ -ζ) について示している。
図 3 2は誘電体コアの厚みと 6つのモードの共振周波数との関係 を示している。 （Α) の縦軸は共振周波数、 （Β ) の縦軸は ΤΜ 0 15- xモードを基準とした共振周波数比をとつて表している。また、 ( A) , (B ) において、 横軸は誘電体コアの厚みを偏平率によつ て表したものである。 なお、 T E O l d- zモードと T E 0 16-X モードは対称であるため、 T E 0 1 (5 -Zモードを表す△マークは T E 0 1 (5- Xモードを表す▲マークに重なっている。 同様に、 T M 0 1 (5- zモードと TM 0 1 3- Xモ一ドは対称であるため、 TM 0 1 <5 -Zモードを表す〇マークは TM 0 1 <5- Xモードを表す秦マークに 重なっている。
このように、 誘電体コアの厚みを薄くする （偏平率を小さくする） 程、 T E O l cS- yモー ド、 TM O l cS- Xモード、 T M 0 1 (5-zモ 一ドの共振周波数と、 TM 0 1 5- yモード、 T E 0 1 ά- xモード、 T E 0 1 5- zモー ドの共振周波数との差が大きくなる。
この実施形態では上記の関係を利用して誘電体コアの厚み寸法を 設定し、 Τ Ε Ο Ι ά- y、 TM 0 1 <5- x、 TM 0 1 5- zの 3つのモー ドを用いる。 他の T M 0 1 ά- y、 T E 0 1 (5-x、 T E 0 15- zの各 モードの周波数は上記 3つのモードの周波数から遠ざけて影響を受 けないようにしている。
次に、 上記 3重モー ドの誘電体共振器装置を用いた誘電体フィル 夕の例を図 3 3を参照して説明する。 図 3 3において、 l a , I d は角柱状の誘電体コアであり、 T M 1重モードの誘電体共振器とし て用いる。 l b， 1 cは 2辺が略同一長さで他の 1辺が 2辺の長さ より短い正方形板状の誘電体コアであり、 上記 3重モードの誘電体 共振器として用いる。 この 3重モードは図 1 5に示したとおり、 T M 0 1 ά - (X- y)モー ド、 T E 0 1 S - zモー ド、 T M 0 1 (5 - (x+y)モ ―ドの 3つのモードである。
4 a〜4 eはそれそれ結合ループである。 結合ループ 4 aの一端 はキヤビティ 2に接続し、 他端はたとえば同軸コネクタ （不図示） の中心導体に接続している。 誘電体コア 1 aによる T M 1重モード の磁界 （磁力線） が結合ループ 4 aのループ面を過る向きに結合ル —プ 4 aを配置することによって、 結合ループ 4 aは誘電体コア 1 aによる TM 1重モードに対して磁界結合する。 結合ループ 4わの 一方の端部付近は誘電体コア 1 aの T M 1重モ一ドに磁界結合する 向きに延びていて、他方の端部付近は誘電体コア 1 bの T M 0 1 δ - (X- y)モードに磁界結合する向きに延びている。そして、 結合ループ 4 bの両端をキヤビティ 2に接続している。 結合ループ 4 cの一方 の端部付近は誘電体コア 1 bの TM 0 1 5- (x+y)モードに磁界結合 する向きに延びていて、他方の端部は誘電体コア 1 cの T M 0 1 δ - (x-y)モードに磁界結合する向きに延びている。 そして、 結合ループ 4 cの両端をキヤビティ 2に接続している。 さらに、 結合ループ 4 dの一方の端部は誘電体コア 1 cの T M 0 1 ά - (x+y)モードに磁界 結合する向きに延びていて、 他方の端部は誘電体コァ 1 dによる T M 1重モー ドの電磁界に対して磁界結合する向きに延びている。 そ して、 結合ループ 4 dの両端をキヤビティ 2に接続している。 結合 ループ 4 eは誘電体コア 1 dによる TM 1重モードに対して磁界結 合する向きに配置していて、 一方の端部をキヤビティ 2に接続し、 他方の端部を同軸コネクタ （不図示） の中心導体に接続している。 誘電体コア l bによる 3重モ一 ドの誘電体共振器および誘電体コ ァ 1 cによる 3重モ一 ドの誘電体共振器には結合調整用孔 h 2， h 4をそれそれ形成している。 図 1 5に示したように、 結合調整用孔 h 2により T M 0 1 (5- (X- y)モ一ドから T E 0 1 ό -zモードへェ ネルギ一が移るようにし、 結合調整用孔 h 4により T E O モ ードから T M 0 1 δ -(x+y)モ一 ドへエネルギーが移るようにしてい る。 これにより、 誘電体コア l b， 1 cはそれそれ 3段の共振器が 縦続接続された共振器回路を構成する。 したがって、 全体として 1 + 3 + 3 + 1で 8段の共振器を縦続接続して成る誘電体フィル夕と して作用する。
次に、 上記 3重モードの誘電体共振器装置を用いた他の誘電体フ ィル夕の例を図 3 4を参照して説明する。 図 3 3に示した例では、 隣接する誘電体コアによるそれそれの共振モードに結合する結合ル ープを設けたが、 各誘電体共振器装置を誘電体コア毎に独立して設 けてもよい。 図 34において、 6 a , 6 b， 6 c , 6 dはそれそれ 誘電体共振器装置であり、 これらは、 図 3 3に示した各誘電体コア による共振器をそれそれ分離したものに相当する。 但し、 各誘電体 共振器装置に設ける 2つの結合ループが互いに干渉しないように、 なるべく離れた位置に配置している。 4 a， 4 b 1 , 4 b 2 , 4 c 1 , 4 c 2 , 4 d 1 , 4 d 2 , 4 eはそれそれ結合ループであり、 それそれの結合ループの一端をキヤビティ内に接地し、 他端を同軸 ケーブルの中心導体に半田付けまたはカシメによって接続している。 また、 同軸ケーブルの外導体はキヤビティ に半田付け等によって接 続している。 なお、 誘電体共振器 6 dについては、 図が煩雑になら ないように、 結合ループ 4 d 2を示す図と結合ループ 4 eを示す図 とに分離して表している。
結合ループ 4 a， 4 b 1は誘電体コァ 1 aにそれそれ結合し、 結 合ループ 4 b 2は誘電体コア 1 bの TM 0 1 5-(x- z)に結合し、 結 合ループ 4 c 1は誘電体コア 1 bの T M 0 1 S - (x+z)に結合する。 同様に、 結合ループ 4 c 2は誘電体コァ 1 cの T M 0 1 (5 - (X- z)に 結合し、 結合ループ 4 d 1は誘電体コァ 1 cの T M 0 1 (5 - (x+z)に 結合し、 結合ループ 4 d 2 , 4 eは誘電体コア 1 dにそれそれ結合 する。
したがって、 結合ループ 4 b 1， 4 b 2間を同軸ケーブルで接続 し、 結合ループ 4 c 1， 4 c 2間を同軸ケーブルで接続し、 さらに 結合ループ 4 d 1 , 4 d 2間を同軸ケーブルで接続することによつ て、 全体として図 3 4に示したものと同様に、 1 + 3 + 3 + 1で 8 段の共振器を縦続接続して成る誘電体フィル夕として作用する。 次に、 送受共用器の構成例を図 3 5に示す。 ここで送信フィルタ と受信フィルタは上記誘電体フィル夕の構成から成る帯域通過フィ ル夕であり、 送信フィル夕は送信信号の周波数を、 受信フィル夕は 受信信号の周波数を通過させる。 送信フ ィル夕の出力ポートと受信 フィル夕の入力ポート との接続位置は、 その接続点から、 送信フ ィ ル夕の最終段の共振器の等価的な短絡面までの電気長が、 受信信号 の周波数の波長で 1 / 4波長の奇数倍となり、 且つ上記接続点から、 受信フィル夕の初段の共振器の等価的な短絡面までの電気長が、 送 信信号の周波数の波長で 1 / 4波長の奇数倍となる関係としている。 これにより、 送信信号と受信信号とを確実に分岐させる。
このように、 共通に用いるポー卜と個別のポート との間に複数の 誘電体フィル夕を設けることによって、 同様にしてダイプレクサや マルチプレクサを構成することができる。
図 3 6は上記送受共用器 （デュプレクサ） を用いた通信装置の構 成を示すブロ ック図である。 このように、 送信フ ィル夕の入力ポー トに送信回路、 受信フ ィ ル夕の出力ポートに受信回路をそれそれ接 続し、 デュプレクサの入出力ポートにアンテナを接続することによ つて、 通信装置の高周波部を構成する。
なお、 その他に上記ダイプレクサ、 マルチプレクサ、 合成器、 分 配器等の回路素子を多重モード誘電体共振器装置で構成して、 これ らの回路素子を用いて通信装置を構成することによ り、 小型で高効 率な通信装置を得ることができる。
上記説明から明らかな通り、 請求項 1 , 2に記載の発明によれば、 略直方体形状の誘電体コァを、 略直方体形状のキヤ ビティの略中央 部に配置するようにしたため、 T Mモードでありながら誘電体コア への電磁界ェネルギの集中度が高ま り、 キヤビティ に流れる実電流 が微小となり、 Q oを高くすることができる。 しかも、 単一の誘電 体コアおよびキヤビティでありながら、 2つまたは 3つの T Mモー ドを利用することができ、 全体に小型化を図ることができる。
請求項 3 , 4に記載の発明によれば、 T Eモードでありながら 2 重または 3重に多重化することができ、 全体に小型化を図ることが できる。 請求項 5に記載の発明によれば、 T Mモ一ドと T Eモードの両モ 一ドを用いた誘電体共振器装置が得られ、 また 4重以上の多重モー ドの誘電体共振器装置となるため、 全体にさらに小型化を図ること ができる。
たとえば、 多重化された上記の各共振モードを互いに結合させず に独立させて用いれば、 帯域阻止フィルタ、 合成器、 分配器など、 複数の共振器による回路を単一の誘電体コアを用いて小型に構成す ることができる。
請求項 6に記載の発明によれば、 複数の誘電体共振器を多段接続 した共振器装置が構成され、 帯域通過型フィル夕特性を有する小型 の誘電体共振器装置が得られる。 また、 複数の共振モー ドのうち、 幾つかを順次結合させ、 他の共振モードを独立した共振器として用 いれば、 たとえば帯域通過フィル夕と帯域阻止フィル夕を組み合わ せたフィル夕を構成することも可能となる。
請求項 7に記載の発明によれば、 Qの高いフィル夕特性を有し且 つ小型の誘電体フ ィル夕が得られる。
請求項 8に記載の発明によれば、 小型で低損失な複合誘電体フィ ル夕が得られる。
請求項 9に記載の発明によれば、 小型で低損失な合成器が得られ る。
請求項 1 0に記載の発明によれば、 小型で低損失な分配器が得ら れる。
請求項 1 1 に記載の発明によれば、 小型で高効率な通信装置が得 られる。 産業上の利用の可能性 上記記載より明らかなように、本発明による多重モー ドで動作する 誘電体共振器装置、 誘電体フィルタ、 複合誘電体フィルタ、 合成器、 分配器、 およびこれらを用いた通信装置は、 広範囲の電子装置、 例 えば、 移動体通信システムの基地局に用いられる。

Claims

請求の範囲
1. 略直方体形状の誘電体コアを略直方体形状のキヤビティの 略中央部に配置し、 前記誘電体コアの x， y , zの直角座標で y— z面に平行な面で磁界が回る TM 0 1 6 -Xモードと、 X — z面に平 行な面で磁界が回る TM 0 1 (5 -yモードを生じさせる多重モード 誘電体共振器装置。
2. 略直方体形状の誘電体コアを略直方体形状のキヤビティの 略中央部に配置し、 前記誘電体コアの x， , zの直角座標で y— z面に平行な面で磁界が回る TM 0 1 5- Xモードと、 X — z面に平 行な面で磁界が回る T M 0 1 (5 -yモー ドと、 X — y面に平行な面で 磁界が回る TM 0 1 (5 -Zモードとを生じさせる多重モード誘電体 共振器装置。
3. 略直方体形状の誘電体コアを略直方体形状のキヤビティの 略中央部に配置し、 前記誘電体コアの x， y , zの直角座標で y— z面に平行な面で電界が回る T E O I S- Xモードと、 X— z面に平 行な面で電界が回る T E O 1 (5- yモードを生じさせる多重モード 誘電体共振器装置。
4. 略直方体形状の誘電体コァを略直方体形状のキヤビティの 略中央部に配置し、 前記誘電体コアの x， y , zの直角座標で y— z面に平行な面で電界が回る T E O l (5-xモードと、 X— z面に平 行な面で電界が回る T E 0 1 (5- yモー ドと、 X — y面に平行な面で 電界が回る T E O l (5-zモードとを生じさせる多重モー ド誘電体 共振器装置。
5. 請求項 1または請求項 2に記載の各モードと請求項 3また は請求項 4に記載の各モ一ドとを単一の誘電体コアおよびキヤビテ ィで生じさせた多重モード誘電体共振器装置。
6. 請求項 1 ~ 5のうちいずれかに記載の誘電体共振器装置の 各モードのうち所定のモード同士を結合させて、 共振器を多段化し た誘電体共振器装置。
7 . 請求項 1 〜 6のうちいずれかに記載の誘電体共振器装置と、 該誘電体共振器装置の所定のモードに外部結合する外部結合手段と を備えて成る誘電体フィル夕。
8 . 共通に用いる単一または複数のポー トと個別に用いる複数 のポートとの間に請求項 7に記載の誘電体フィル夕をそれそれ設け て成る複合誘電体フィル夕。
9 . 請求項 1 〜 6のうちいずれかに記載の誘電体共振器装置と、 該誘電体共振器装置の複数の所定のモードにそれそれ独立に外部結 合する独立外部結合手段と、 前記誘電体共振器装置の複数の所定の モードに共通に外部結合する共通外部結合手段とを備え、 該共通外 部結合手段を出力ポー ト、 前記複数の独立外部結合手段を入力ポー ト とする合成器。
1 0 . 請求項 1 〜 6のうちいずれかに記載の誘電体共振器装置と、 該誘電体共振器装置の複数の所定のモードにそれそれ独立に外部結 合する独立外部結合手段と、 前記誘電体共振器装置の複数の所定の モ一ドに共通に外部結合する共通外部結合手段とを備え、 該共通外 部結合手段を入力ポー ト、 前記複数の独立外部結合手段を出力ポー ト とする分配器。
1 1 . 請求項 8 に記載の複合誘電体フ ィ ル夕、 請求項 9 に記載の 合成器、 または請求項 1 0に記載の分配器を高周波部に設けた通信 装置。
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