WO2005074069A1 - 高周波モジュール用部品および高周波モジュール - Google Patents

高周波モジュール用部品および高周波モジュール Download PDF

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WO2005074069A1
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Inventor
Tatsuya Fukunaga
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Tdk Corporation
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207Hollow waveguide filters
    • H01P1/208Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H01P1/2088Integrated in a substrate

Definitions

  • the present invention relates to a component for a high-frequency module which is mounted on a substrate to constitute a high-frequency module for electromagnetic waves (high-frequency signals) such as microwaves and millimeter waves, and a component for the high-frequency module. It is related to the high frequency module used
  • a high-frequency module (waveguide-type filter) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-273605 is known as a high-frequency module using this type of high-frequency module component.
  • This waveguide filter includes a housing 20 and a substrate 9 as components for a high-frequency module.
  • the housing 20 is formed as a metal box having a lower surface opened and a plurality of partitions 23 disposed therein.
  • the substrate 9 includes a ground electrode 8 formed to have an area covering an opening on the lower surface of the housing 20, and a signal transmission path 60 connected to one side of the ground electrode 8. Are formed on the surface.
  • the waveguide type filter is configured such that a housing 20 is mounted on a portion of the substrate 9 where the ground electrode 8 is formed.
  • a cavity resonator is formed between the inner surface of the housing 20 and the ground electrode 8, and the signal (TEM mode electromagnetic wave) transmitted through the signal transmission path 60 is transmitted through the signal transmission path.
  • the magnetic field is coupled to the TE mode electromagnetic wave in the cavity resonator.
  • the conventional high-frequency module described above has the following problems. That is, in this high-frequency module, since the signal transmission path 60 and the ground electrode 8 are joined to the surface of the substrate 9 by bonding, the TEM mode electromagnetic wave generated around the signal transmission path 60 at the joint between the two. Is passed through the space above the signal transmission path 60 and the inside of the substrate 9 below the signal transmission path 60. For this reason, the magnetic field density of the electromagnetic wave passing through the inside of the substrate 9 having a large relative permittivity is strong, and the magnetic field density of the electromagnetic wave passing through the space having a small relative permittivity is weak. Magnetic field density deviation between inside and outside Becomes larger.
  • this high-frequency module has a problem that a large loss is caused due to a low efficiency in converting a TEM mode electromagnetic wave into a TE mode electromagnetic wave.
  • the input section is used as an output section of a high-frequency module, the conversion efficiency when converting the electromagnetic wave of the TE mode to the electromagnetic wave of the TEM mode is low, and thus there is a problem that the input loss is similarly large. .
  • the present invention has been made to solve a powerful problem, and it is an object of the present invention to provide a high-frequency module component that can reduce insertion loss when used in a high-frequency module, and a high-frequency module with low insertion loss.
  • the main purpose is to provide.
  • a short-circuiting pillar is provided upright at a peripheral portion on the inner surface of the waveguide-type waveguide recess formed on one surface.
  • the concave portion for a waveguide type waveguide and the concave portion for a blocking waveguide communicating with the concave portion for the waveguide type waveguide are respectively formed on the opposite sides.
  • the short-circuiting column is formed upright at the boundary between the waveguide-type waveguide recess and the cut-off waveguide recess.
  • a short-circuiting pillar be provided upright at the center portion in the width direction of the waveguide-type waveguide recess.
  • the surface is formed by resin molding and at least the entire surface on one side is coated with a conductive material.
  • a high-frequency module according to the present invention is provided so as to be in contact with the above-described high-frequency module component and one surface of the high-frequency module component, and to provide a waveguide at a contact surface with the high-frequency module component.
  • a short-circuiting pillar is erected at the peripheral portion on the inner surface of the concave portion for a waveguide type waveguide formed on one surface, so that, for example, And a TEM mode line on the substrate
  • a high-frequency module with no dielectric around the short-circuit pole by mounting the high-frequency module components so that the concave portion for use is closed by the ground electrode and the tip of the short-circuit pole is short-circuited to the TEM mode line. Can be. Therefore, by passing TEM mode (or TE mode) electromagnetic waves through this short-circuit pole, it can be converted to TE-mode (or TEM mode) electromagnetic waves.
  • the bias of the magnetic field density is reduced. Therefore, a TEM mode electromagnetic wave having a strong magnetic field density and an electromagnetic wave in the waveguide are magnetically coupled. Therefore, mode conversion is efficiently performed between the electromagnetic waves in the TE mode and the electromagnetic waves in the TEM mode. As a result, the insertion loss of the high-frequency module can be reduced.
  • the ground electrode is provided.
  • the high-frequency module components on the substrate with the TEM mode line formed on the surface so that the concave portion for the waveguide waveguide is closed by the ground electrode and the tip of the short-circuit column is short-circuited with the TEM mode line.
  • the cut-off waveguide recess functions as a cut-off waveguide, leakage of electromagnetic waves generated in the guide waveguide surrounded by the guide recess and the ground electrode to the outside. Can be reduced. Therefore, when used in a high-frequency module, the insertion loss of the high-frequency module can be further reduced as compared with a high-frequency module without a cut-off waveguide recess.
  • the recess for the waveguide waveguide is provided.
  • the magnetic field can be magnetically coupled to the TEM mode electromagnetic wave at the location where the magnetic field strength of the TE mode electromagnetic wave generated in the waveguide waveguide surrounded by the ground electrode and the ground electrode is maximized. Therefore, as a result that the TEM mode electromagnetic wave and the TE mode electromagnetic wave can be more magnetically coupled, the insertion loss of the high-frequency module can be further reduced.
  • the component for a high-frequency module of the present invention is formed by resin molding, and at least the entire surface on one side is coated with a conductive material, so that the metal plate Compared to a configuration made by shaving, it can be manufactured simply and inexpensively, and can be significantly reduced in weight.
  • the high-frequency module component and the high-frequency module component are disposed in contact with one surface of the high-frequency module component, and are guided at the contact surface with the high-frequency module component.
  • the provision of the ground electrode for closing the concave portion for the tubular waveguide and the substrate on which the TEM mode line is formed in contact with the tip of the short-circuiting column allow the concave portion for the waveguide to be closed by the ground electrode.
  • the TEM mode (or TE mode) electromagnetic wave By passing the TEM mode (or TE mode) electromagnetic wave through this short-circuit pole, it can be converted into a TE mode or TEM mode electromagnetic wave. At that time, the electromagnetic wave generated around the short-circuit pole can be converted. Since the magnetic field passes through the space having the same permittivity, the bias of the magnetic field density is reduced. Therefore, the TEM mode electromagnetic wave having a strong magnetic field density and the electromagnetic wave in the waveguide are magnetically coupled. Therefore, mode conversion is efficiently performed between the TE mode electromagnetic wave and the TEM mode electromagnetic wave. As a result, the insertion loss of the high-frequency module can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a high-frequency module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the high-frequency module component in FIG. 1 as viewed from the back side.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of a high-frequency module component and a substrate.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation of the high-frequency module.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a modification of the high-frequency module.
  • the high-frequency module 1 includes a high-frequency module component 2 and a substrate 3, and functions as a band-pass filter.
  • the high-frequency module component 2 includes a module component main body 4, two short-circuit pillars 5, 6, and a pair of partition walls 7, 7.
  • the module component main body 4 has a rectangular parallelepiped outer shape and a waveguide-type waveguide recess (hereinafter, referred to as a “waveguide 8) and two cut-off waveguide recesses 9 and 10 are formed on one surface (upper surface in FIG. 3 and lower surface in FIG. 3) 4a at the same depth, respectively.
  • a waveguide-type waveguide recess hereinafter, referred to as a “waveguide 8)
  • two cut-off waveguide recesses 9 and 10 are formed on one surface (upper surface in FIG. 3 and lower surface in FIG. 3) 4a at the same depth, respectively.
  • the waveguide recess 8 is formed between the blocking waveguide recesses 9 and 10 so as to communicate with the blocking waveguide recesses 9 and 10, respectively.
  • each of the cut-off waveguide recesses 9 and 10 is formed in contact with each of the surfaces 4b and 4c located in the longitudinal direction of the module component body 4.
  • Each of the cut-off waveguide concave portions 9 and 10 is formed to have a smaller width in the direction along the surfaces 4b and 4c than the waveguide concave portion 8.
  • a notch 25 is formed by cutting out a part thereof (a portion above the TEM mode line 12) in order to avoid an influence on the TEM mode electromagnetic wave passing through the TEM mode line 12. Is formed.
  • the notch width L1 of the notch 25 is formed narrower than the width L2 between the ground electrodes 11 formed on both sides of the TEM mode line 12 as a coplanar line.
  • a dustproof cover (not shown) made of a non-conductive material (for example, made of resin) is fitted into the notch 25.
  • the short-circuiting column 5 is formed near at least one of the inner surface 8a of the waveguide recess 8 and the inner surface 9a of the blocking waveguide recess 9 near the boundary between the waveguide recess 8 and the blocking waveguide recess 9 ( At the boundary).
  • the short-circuiting column 6 is provided near at least one of the inner surface 8a of the concave portion 8 for the waveguide and the inner surface 10a of the concave portion 10 for the blocking waveguide in the vicinity of the boundary between the concave portion 8 for the waveguide and the concave portion 10 for the blocking waveguide. Part).
  • this high-frequency module 1 as an example, as shown in FIG.
  • each short-circuiting pillar 5, 6 has a force S standing on the inner surface 9a, 10a side of each of the cut-off waveguide recesses 9, 10, respectively.
  • the short-circuit pillars 5 and 6 are erected at the center of each side in the width direction of the waveguide recess 8 in contact with the blocking waveguide recesses 9 and 10.
  • the pair of partition walls 7, 7 are in contact with a pair of inner wall surfaces parallel to the longitudinal direction of the module component body 4 in the waveguide recess 8, respectively, and are formed in this longitudinal direction on the inner surface 8 a of the waveguide recess 8. Each is erected at an intermediate position.
  • the high-frequency module component 2 having the above-described configuration is configured such that the module component main body 4, the short-circuit columns 5, 6 and the partition walls 7, 7 are integrally formed by resin molding.
  • the high-frequency module component 2 is coated with a conductive material over the entire surface on one side.
  • the entire surface of 6, the entire surface of each of the partition walls 7, 7 and one surface 4a are coated with a conductive material.
  • the entire surface of the high-frequency module component 2 is coated with a conductive material.In order to avoid an increase in the amount of conductive material used, only the entire surface on one side of the high-frequency module component 2 is required. Is preferably coated with a conductive material.
  • the high-frequency module component 2 can be manufactured by cutting out a metal plate such as aluminum, and can be manufactured easily and inexpensively. It is preferable to manufacture with.
  • the substrate 3 is formed of, for example, a glass epoxy resin material, and as shown in FIG. 3, a ground electrode 11 and a pair of TEM mode lines 12 and 13 are formed on the respective surfaces (the upper surface in FIG. 3). I have.
  • the outer shape of the ground electrode 11 is defined so as to cover the entire area of the one surface 4a of the module component body 4, and each portion (each end in the longitudinal direction) corresponding to each of the cut-off waveguide recesses 9, 10 is formed.
  • the central portions of the portions l ib and 11c are cut out slightly wider than the cut-off waveguide recesses 9 and 10.
  • Each of the TEM mode lines 12 and 13 is sandwiched between the ground electrodes 11 remaining at both ends of each of the ends l ib and 11c in each of the cut-out portions, and each tip is formed at a central portion of the ground electrode 11. It extends to 1 la and is formed on a coplanar line.
  • the total length of the TEM mode line 12 is defined so that, when the high-frequency module component 2 is mounted on the substrate 3, the tip reaches the portion where the tip end surface of the short-circuit pillar 5 is located.
  • T The entire length of the EM mode line 13 is also defined so that the tip reaches the portion where the tip end surface of the short-circuit pole 6 is located.
  • the high-frequency module 1 is configured by mounting the high-frequency module component 2 on the surface of the substrate 3 on which the ground electrode 11 and the TEM mode lines 12 and 13 are formed. .
  • the waveguide recess 8 of the high-frequency module component 2 is closed by the central portion 11a of the ground electrode 11, and the tip surfaces (tips in the present invention) of the short-circuit posts 5 and 6 and each TEM mode The ends of the lines 12, 13 are short-circuited to each other.
  • the surface of the waveguide recess 8 coated with the conductive material and the region surrounded by the ground electrode 11 are formed as cavities and serve as a waveguide type waveguide A that propagates TE mode electromagnetic waves. Function.
  • the waveguide A has two regions partitioned by a pair of partition walls 7 and 7, and the region on the TEM mode line 12 side of the two regions has a hollow shape.
  • a resonator 21 is formed, and a region on the TEM mode line 13 side forms a cavity-type resonator 22.
  • each of the cut-off waveguide recesses 9 and 10 is formed such that the width in the lateral direction orthogonal to the extending direction of the TEM mode lines 12 and 13 is formed to be narrower than the width of the waveguide recess 8. It functions as a cut-off waveguide for electromagnetic waves propagating in waveguide A.
  • the TEM-mode electromagnetic wave W1 input to the TEM mode line 12 reaches the short-circuit post 5 via the TEM mode line 12, and then the short-circuit post 5 Pass through 5.
  • an annular magnetic field HI is generated around the short-circuit pole 5.
  • the direction of the magnetic field HI on the E plane of the resonator 21 and the direction of the magnetic field H2 of the electromagnetic wave generated in the resonator 21 match. Therefore, the electromagnetic wave W1 in the TEM mode and the electromagnetic wave (magnetic field H2) in the resonator 21 are magnetically coupled.
  • the magnetic field HI does not pass through the inside of the substrate 3 as a dielectric because the short-circuiting pillar 5 is erected on the substrate 3 (since it is raised from the substrate 3). Therefore, the magnetic field HI of the electromagnetic wave W1 generated around the short-circuiting pillar 5 passes through the space having the same dielectric constant, and the bias of the magnetic field density is reduced. Therefore, the TEM mode electromagnetic wave W1 having a strong magnetic field density and the TE mode electromagnetic wave (magnetic field H2) propagating in the resonator (waveguide waveguide) 21 are magnetically coupled. Therefore, the TEM mode power Mode conversion is efficient between the magnetic wave Wl and the TE mode electromagnetic wave (magnetic field H2).
  • the short-circuiting pillar 5 is provided upright at the center of each side in the width direction of the waveguide recess 8 in contact with the cut-off waveguide recess 9, so that it propagates through the resonator 21.
  • the electromagnetic wave W1 (magnetic field HI) in the TEM mode is magnetically coupled with the electromagnetic wave (magnetic field H2) in the resonator 21 in a favorable state.
  • the electromagnetic wave W1 in the TEM mode is efficiently converted into the electromagnetic wave in the TE mode (magnetic field H2).
  • the electromagnetic wave (magnetic field H2) in the resonator 21 is magnetically coupled with the electromagnetic wave (magnetic field H3) in the resonator 22 using the gap formed between the pair of partition walls 7, 7 as an E-plane coupling window. Accordingly, a magnetic field H3 shown in FIG.
  • the direction of the magnetic field H4 of the TEM mode electromagnetic wave W2 generated in the short-circuiting pole 6 is as shown in FIG. Therefore, the direction of the magnetic field H3 of the electromagnetic wave matches the direction of the magnetic field H4 of the electromagnetic wave W2 in the TEM mode. Therefore, the electromagnetic wave (magnetic field H3) in the resonator 22 and the electromagnetic wave W2 in the TEM mode are magnetically coupled.
  • the magnetic field H4 does not pass through the inside of the substrate 3 as a dielectric, because the short-circuiting pillar 6 is erected on the substrate 3 (since it rises from the substrate 3). Therefore, the magnetic field H4 of the electromagnetic wave W2 generated around the short-circuiting column 6 passes through the space having the same dielectric constant, so that the bias of the magnetic field density decreases. Therefore, the electromagnetic wave in the TE mode (magnetic field H3) propagating in the resonator (waveguide waveguide) 22 and the electromagnetic wave W2 in the TEM mode are magnetically coupled well. Therefore, mode conversion is efficiently performed between the electromagnetic wave in the TE mode (magnetic field H2) and the electromagnetic wave W2 in the TEM mode.
  • the TE mode electromagnetic wave (magnetic field H3
  • the electromagnetic wave in the TE mode (magnetic field H3) and the electromagnetic wave W2 in the TEM mode (magnetic field H4) are magnetically coupled at the location where the magnetic field strength of ()) is maximum. Therefore, the electromagnetic wave in the resonator 22 is magnetically coupled with the electromagnetic wave W2 in a favorable state.
  • the high-frequency module 1 functions as a TEM mode input- (TE mode conversion-one TEM mode conversion-one) TEM mode output type filter.
  • the conversion from the TEM mode electromagnetic wave W1 to the TE mode electromagnetic wave (magnetic field H2) is achieved.
  • the magnetic fields Hl and H4 of the electromagnetic waves generated around the short-circuit poles 5 and 6 have the same dielectric constant. Since the light passes through the space, the bias of the magnetic field density is reduced.
  • the electromagnetic wave W1 in the TEM mode and the electromagnetic wave in the TE mode can be satisfactorily magnetically coupled, and the electromagnetic wave in the TE mode (magnetic field H3) and the electromagnetic wave W2 in the TEM mode can be satisfactorily magnetically coupled.
  • mode conversion is efficiently performed between the electromagnetic waves in the TE mode (magnetic fields HI and H2) and the electromagnetic waves Wl and W2 in the TEM mode. As a result, it is possible to configure the high-frequency module 1 with extremely small input loss.
  • each of the cut-off waveguide recesses 9 and 10 is formed corresponding to each of the TEM mode lines 12 and 13, each of the waveguide-type waveguides A
  • Each of the cut-off waveguide recesses 9, 10 can function as a cut-off waveguide for electromagnetic waves (magnetic fields H2, H3), thereby preventing leakage of each electromagnetic wave (magnetic fields H2, H3) to the outside. That can be S.
  • the short-circuit pillars 5 and 6 are erected at the center of each side in the width direction of the waveguide recess 8 in contact with each of the cut-off waveguide recesses 9 and 10, so that the waveguide-type waveguide A is formed.
  • the present invention is not limited to the configuration described above.
  • the high-frequency module 1 in which the cut-off waveguide recesses 9 and 10 are provided on both sides of the waveguide recess 8 only one of the cut-off waveguide recesses 9 and 10 is provided.
  • a configuration in which the concave portions 9 and 10 for blocking waveguides are not provided can be employed.
  • the high-frequency module 31 shown in FIG. 5 is composed of a module component body 34 in which the waveguide recess 8 and the cut-off waveguide recess 10 are provided and the cut-off waveguide recess 9 is not provided.
  • the high frequency module component 32 By using the high frequency module component 32, a cutoff waveguide is formed only on the TEM mode line 13 side.
  • the short-circuiting column 5 on the TEM mode line 12 side is provided upright at the peripheral portion on the inner surface 8a of the concave portion 8 for a waveguide.
  • a part of the surface 4b (the portion above the TEM mode line 12 and near the short-circuit post 5) is cut.
  • a notch 35 is formed.
  • the notch width L1 of the notch 35 is smaller than the width L2 between the ground patterns formed on both sides of the TEM mode line 12 as the coplanar line.
  • a dust cover (not shown) made of a non-conductive material (for example, made of resin) is fitted into the notch 35.
  • the same components as those of the high-frequency module 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the high-frequency module 31 although the cut-off waveguide concave portion 9 is provided, the electromagnetic wave (magnetic field H2) leaks to the outside by a small amount, but the other points are the same as those of the high-frequency module 1.
  • the TEM mode lines 12 and 13 can be formed by the above-described force S, microstrip line, or strip line in the case where the TEM mode lines 12 and 13 are formed by coplanar lines.

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

 挿入損失が少ない高周波モジュールを提供する。導波管型導波路用凹部(8)、および導波管型導波路用凹部(8)に連通する遮断導波路用凹部(9),(10)がそれぞれ形成され、導波管型導波路用凹部(8)および遮断導波路用凹部(9),(10)の境界部分に短絡柱(5),(6)が立設されている高周波モジュール用部品(2)と、高周波モジュール用部品(2)の一方の面(4a)に接して配設され、高周波モジュール用部品(2)との接触面において導波管型導波路用凹部(8)を閉塞するグランド電極(11)、および短絡柱(5),(6)の先端に接触するTEMモード線路(12),(13)が形成された基板(3)とを備えている。                                                                                 

Description

明 細 書
高周波モジュール用部品および高周波モジュール 技術分野
[0001] 本発明は、基板上に実装されることにより、例えばマイクロ波やミリ波などの電磁波( 高周波信号)を対象とする高周波モジュールを構成する高周波モジュール用部品、 およびこの高周波モジュール用部品を用いた高周波モジュールに関するものである
背景技術
[0002] この種の高周波モジュール用部品を用いた高周波モジュールとして、特開 2003— 273605号公報に開示された高周波モジュール (導波管型フィルタ)が知られている 。この導波管型フィルタは、高周波モジュール用部品としての筐体 20および基板 9を 備えて構成されている。筐体 20は、同公報中の図 3に示すように、下面が開口すると 共に、内部に複数の仕切 23が配設された金属製の箱体に構成されている。基板 9は 、同公報中の図 4に示すように、筐体 20の下面における開口部分を覆う広さに形成 されたグランド電極 8と、グランド電極 8の一辺に接続された信号伝送路 60とが表面 に形成されている。また、導波管型フィルタは、同図に示すように、筐体 20が基板 9 におけるグランド電極 8の形成部位に実装されて構成されている。この導波管型フィ ルタでは、筐体 20の内面とグランド電極 8との間に空洞共振器が構成されて、信号伝 送路 60を伝搬した信号 (TEMモードの電磁波)は、信号伝送路 60とグランド電極 8と の接合部分において、空洞共振器内の TEモードの電磁波と磁界結合される。
[0003] ところ力 上述した従来の高周波モジュールには、以下の問題点がある。すなわち 、この高周波モジュールでは、信号伝送路 60とグランド電極 8とを基板 9の表面にお レ、て接合する構成のため、両者の接合部分において信号伝送路 60の周囲に発生 する TEMモードの電磁波に基づく磁界は、信号伝送路 60上方の空間と信号伝送路 60下方の基板 9内とを通過することになる。このため、比誘電率の大きい基板 9の内 部を通過する電磁波の磁界密度は強ぐ比誘電率の小さい空間中を通過する電磁 波の磁界密度は弱くというように、基板 9の内部と空間中とにおける磁界密度の偏り が大きくなる。この場合、磁界密度の小さい空間中を通過する電磁波と空洞共振器 内の電磁波とが結合することにより、 TEMモードの電磁波力 TEモードの電磁波に 変換される。したがって、この高周波モジュールには、 TEMモードの電磁波力ら TE モードの電磁波に変換する際の効率が低いことに起因して、揷入損失が大きいという 問題点がある。なお、この入力部が高周波モジュールの出力部として用いられる場合 、TEモードの電磁波から TEMモードの電磁波に変換する際の変換効率が低いため 、同様にして、揷入損失が大きいという問題点がある。
発明の開示
[0004] 本発明は、力かる問題点を解決すべくなされたものであり、高周波モジュールに用 レ、たときに挿入損失を低減し得る高周波モジュール用部品、および挿入損失が少な い高周波モジュールを提供することを主目的とする。
[0005] 本発明に係る高周波モジュール用部品は、一方の面に形成された導波管型導波 路用凹部の内面における周縁部位に短絡柱が立設されている。
[0006] また、本発明に係る高周波モジュール用部品は、導波管型導波路用凹部と、この 導波管型導波路用凹部に連通する遮断導波路用凹部とがー方の面にそれぞれ形 成され、導波管型導波路用凹部と遮断導波路用凹部との境界部分に短絡柱が立設 されている。
[0007] この場合、導波管型導波路用凹部における幅方向の中央部分に短絡柱を立設す るのが好ましい。
[0008] また、樹脂成形によって形成し、少なくとも一方の面側の表面全域を導電材料でコ 一ティングするのが好ましい。
[0009] また、本発明に係る高周波モジュールは、上記の高周波モジュール用部品と、高 周波モジュール用部品の一方の面に接して配設され、この高周波モジュール用部品 との接触面において導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド電極、および短絡柱 の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを備えている。
[0010] 本発明に係る高周波モジュール用部品によれば、一方の面に形成された導波管型 導波路用凹部の内面における周縁部位に短絡柱を立設したことにより、例えば、ダラ ンド電極および TEMモード線路を表面に形成した基板に対して、導波管型導波路 用凹部がグランド電極によって閉塞され、かつ短絡柱の先端が TEMモード線路と短 絡するように高周波モジュール用部品を装着することで、短絡柱の周囲に誘電体の 存在しない高周波モジュールを作製することができる。したがって、この短絡柱に TE Mモード(または TEモード)の電磁波を通過させることで、 TEモード(または TEMモ ード)の電磁波に変換することができ、その際に、短絡柱の周囲に発生する電磁波の 磁界は、同じ誘電率の空間内を通過するため、磁界密度の偏りが小さくなる。このた め、強い磁界密度の TEMモードの電磁波と導波管型導波路内の電磁波とが磁界結 合する。したがって、 TEモードの電磁波と TEMモードの電磁波との間で効率よくモ ード変換される。この結果、高周波モジュールの揷入損失を低減することができる。
[0011] また、本発明に係る高周波モジュール用部品によれば、導波管型導波路用凹部と 遮断導波路用凹部との境界部分に短絡柱を立設したことにより、例えば、グランド電 極および TEMモード線路を表面に形成した基板に対して、導波管型導波路用凹部 がグランド電極によって閉塞され、かつ短絡柱の先端が TEMモード線路と短絡する ように高周波モジュール用部品を装着することで、上記した高周波モジュール用部 品と同様の作用効果を奏することができる。カロえて、遮断導波路用凹部が遮断導波 路として機能するため、導波管型導波路用凹部とグランド電極とで囲まれた導波管 型導波路内に発生する電磁波の外部への漏洩を低減させることができる。したがつ て、高周波モジュールに用いたときに、遮断導波路用凹部が設けられていない高周 波モジュールと比較して、その高周波モジュールの挿入損失をさらに低減することが できる。
[0012] また、本発明に係る高周波モジュール用部品によれば、導波管型導波路用凹部に おける幅方向の中央部分に短絡柱を立設したことにより、導波管型導波路用凹部と グランド電極とで囲まれた導波管型導波路内に発生する TEモードの電磁波の磁界 強度が最大となる部位で TEMモードの電磁波と磁気的に結合させることができる。し たがって、 TEMモードの電磁波と TEモードの電磁波とを一層良好に磁界結合させ ること力 Sできる結果、高周波モジュールの揷入損失を一層低減することができる。
[0013] また、本発明に係る高周波モジュール用部品によれば、樹脂成形によって形成し、 少なくとも一方の面側の表面全域を導電材料でコーティングしたことにより、金属板か ら削り出しで作製する構成と比較して、簡易かつ安価に製造することができ、しかも大 幅に軽量ィ匕することができる。
[0014] また、本発明に係る高周波モジュールによれば、上記の高周波モジュール用部品 と、高周波モジュール用部品の一方の面に接して配設され、高周波モジュール用部 品との接触面において導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド電極、および短絡 柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを備えたことにより、導波 管型導波路用凹部がグランド電極によって閉塞され、かつ短絡柱の先端が TEMモ ード線路と短絡するように高周波モジュール用部品を装着することで、短絡柱の周囲 に誘電体の存在しない高周波モジュールを作製することができる。したがって、この 短絡柱に TEMモード(または TEモード)の電磁波を通過させることで、 TEモードほ たは TEMモード)の電磁波に変換することができ、その際に、短絡柱の周囲に発生 する電磁波の磁界は、同じ誘電率の空間内を通過するため、磁界密度の偏りが小さ くなる。このため、強い磁界密度の TEMモードの電磁波と導波管型導波路内の電磁 波とが磁界結合する。したがって、 TEモードの電磁波と TEMモードの電磁波との間 で効率よくモード変換される。この結果、高周波モジュールの挿入損失を低減するこ とができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の一実施の形態における高周波モジュールの構成を示す斜視図である
[図 2]図 1における高周波モジュール用部品の裏面側から見た斜視図である。
[図 3]高周波モジュール用部品および基板の構成を示す分解斜視図である。
[図 4]高周波モジュールの動作を説明するための説明図である。
[図 5]高周波モジュールの変形例の構成を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、添付図面を参照して、本発明に係る高周波モジュール用部品およびこの高 周波モジュール用部品を用いた高周波モジュールの最良な形態について説明する
[0017] 最初に、本発明に係る高周波モジュール用部品および高周波モジュールの構成に ついて、図面を参照して説明する。
[0018] 高周波モジュール 1は、図 1に示すように、高周波モジュール用部品 2および基板 3 を備えて構成され、バンドパスフィルタとして機能する。高周波モジュール用部品 2は 、図 2に示すように、モジュール用部品本体 4、 2つの短絡柱 5, 6および一対の仕切 壁 7, 7を備えている。モジュール用部品本体 4は、同図に示すように、外形が直方体 状に形成されると共に、平面視形状がそれぞれ長方形に規定された導波管型導波 路用凹部(以下、「導波路用凹部」ともいう) 8および 2つの遮断導波路用凹部 9, 10 が同一深さで一方の面(同図中の上面、図 3中の下面) 4a側にそれぞれ形成されて いる。この場合、導波路用凹部 8は、遮断導波路用凹部 9, 10の間において、各遮 断導波路用凹部 9, 10にそれぞれ連通するように形成されている。また、一例として、 各遮断導波路用凹部 9, 10は、モジュール用部品本体 4の長手方向に位置する各 面 4b, 4cに接して形成されている。また、各遮断導波路用凹部 9, 10は、面 4b, 4c に沿った方向の横幅が導波路用凹部 8よりも幅狭に形成されている。さらに、各面 4b , 4c側には、 TEMモード線路 12を通過する TEMモードの電磁波に対する影響を 回避するために、その一部 (TEMモード線路 12の上方部位)を切り欠いた切欠部 2 5が形成されている。この場合、切欠部 25の切欠幅 L1は、コプレーナ線路としての T EMモード線路 12の両側に形成されてレ、るグランド電極 11 , 11間の幅 L2よりも狭く 形成されている。また、切欠部 25の部位には、非導電材料製 (例えば樹脂製)の防 塵蓋(図示せず)が嵌め込まれてレ、る。
[0019] 短絡柱 5は、導波路用凹部 8の内面 8aおよび遮断導波路用凹部 9の内面 9aの少 なくとも一方における導波路用凹部 8と遮断導波路用凹部 9との境界線近傍 (境界部 分)に立設されている。一方、短絡柱 6は、導波路用凹部 8の内面 8aおよび遮断導波 路用凹部 10の内面 10aの少なくとも一方における導波路用凹部 8と遮断導波路用凹 部 10との境界線近傍 (境界部分)に立設されている。この高周波モジュール 1では、 一例として、図 2に示すように、各短絡柱 5, 6は、各遮断導波路用凹部 9, 10の内面 9a, 10a側にそれぞれ立設されている力 S、上述した境界線を跨ぐようにしてその一部 が導波路用凹部 8の内面 8a側に位置するようにそれぞれ立設されてレ、てもよレ、し、 各境界線を越えて導波路用凹部 8の内面 8a側に位置するようにそれぞれ立設されて いてもよい。また、各短絡柱 5, 6は、導波路用凹部 8における各遮断導波路用凹部 9 , 10と接する幅方向の各辺の中央部分に立設されている。一対の仕切壁 7, 7は、導 波路用凹部 8におけるモジュール用部品本体 4の長手方向と平行な一対の内壁面 にそれぞれ接した状態で、導波路用凹部 8の内面 8aにおけるこの長手方向の中間 位置にそれぞれ立設されている。以上のような構成を有する高周波モジュール用部 品 2は、モジュール用部品本体 4、各短絡柱 5, 6および各仕切壁 7, 7が樹脂成形に よって一体的に形成されて構成されている。また、高周波モジュール用部品 2は、一 方の面側の表面全域が導電材料でコーティングされている。すなわち、内面 8aを含 む導波路用凹部 8の表面全域、内面 9aを含む遮断導波路用凹部 9の表面全域、内 面 10aを含む遮断導波路用凹部 10の表面全域、各短絡柱 5, 6の表面全域、各仕 切壁 7, 7の表面全域および一方の面 4aが導電材料でコーティングされている。なお 、高周波モジュール用部品 2の表面全域を導電材料でコーティングする構成を採用 することもできる力 導電材料の使用量増加を避けるためには、高周波モジュール用 部品 2の一方の面側の表面全域のみを導電材料でコーティングするのが好ましい。 また、高周波モジュール用部品 2は、アルミニウムなどの金属板から削り出して作製 することもできる力 簡易かつ安価に製造でき、し力も大幅な軽量化も図れるという点 で、上述したように、樹脂成形で製造するのが好ましい。
基板 3は、例えば、ガラスエポキシ系樹脂材料で形成されると共に、図 3に示すよう に、グランド電極 11および一対の TEMモード線路 12, 13がそれぞれ表面(同図中 の上面)に形成されている。グランド電極 11は、その外形がモジュール用部品本体 4 の一方の面 4a全域を包含する広さに規定されると共に、各遮断導波路用凹部 9, 10 に対応する各部位 (長手方向の各端部 l ib, 11cにおける中央部分)が各遮断導波 路用凹部 9, 10よりも若干広めに切り欠かれている。各 TEMモード線路 12, 13は、 この切り欠かれた各部位内において、各端部 l ib, 11cの両端部に残存するグランド 電極 11に挟まれ、かつ各々の先端がグランド電極 11の中央部分 1 laに向けて延出 して形成されてコプレーナ線路に形成されている。また、 TEMモード線路 12は、高 周波モジュール用部品 2を基板 3に実装した状態において、短絡柱 5の先端面が位 置する部位にその先端が達するように、その全長が規定されている。同様にして、 T EMモード線路 13も、短絡柱 6の先端面が位置する部位にその先端が達するように、 その全長が規定されている。
[0021] また、高周波モジュール 1は、図 1に示すように、基板 3におけるグランド電極 11お よび各 TEMモード線路 12, 13の形成面に高周波モジュール用部品 2を実装して構 成されている。この実装状態では、高周波モジュール用部品 2の導波路用凹部 8がグ ランド電極 11の中央部分 11aによって閉塞されると共に、各短絡柱 5, 6の先端面( 本発明における先端)と各 TEMモード線路 12, 13の先端部分とが互いに短絡する 。この構成により、導電材料でコーティングされた導波路用凹部 8の表面およびグラン ド電極 11で囲まれた領域は、空洞に形成されて、 TEモードの電磁波を伝搬する導 波管型導波路 Aとして機能する。また、この導波管型導波路 Aは、一対の仕切壁 7, 7で区画された 2つの領域を内部に備え、この 2つの領域のうちの TEMモード線路 1 2側の領域が空洞型の共振器 21を構成し、 TEMモード線路 13側の領域が空洞型 の共振器 22を構成する。また、各遮断導波路用凹部 9, 10は、 TEMモード線路 12 , 13の延在方向と直交する横方向の幅が導波路用凹部 8の横幅よりも幅狭に形成さ れることにより、導波管型導波路 A内を伝搬する電磁波に対する遮断導波路として機 能する。
[0022] 次に、高周波モジュール 1の動作について、図 4を参照して説明する。
[0023] この高周波モジュール 1では、同図に示すように、 TEMモード線路 12に入力され た TEMモードの電磁波 W1は、 TEMモード線路 12を経由して短絡柱 5に達し、次 いで、短絡柱 5内を通過する。そして、その際に、短絡柱 5の周囲に環状の磁界 HI を発生させる。この場合、共振器 21の E面において磁界 HIの方向と共振器 21に発 生する電磁波の磁界 H2の方向とがー致する。したがって、 TEMモードの電磁波 W 1と共振器 21内の電磁波(磁界 H2)とが磁界結合する。この際に、短絡柱 5が基板 3 に立設されてレ、るため(基板 3から起立してレ、るため)、磁界 HIは誘電体としての基 板 3内を通過しない。したがって、短絡柱 5の周囲に発生する電磁波 W1の磁界 HI は、同じ誘電率の空間内を通過するため、磁界密度の偏りが小さくなる。このため、 強い磁界密度の TEMモードの電磁波 W1と共振器(導波管型導波路) 21内を伝搬 する TEモードの電磁波(磁界 H2)とが磁界結合する。したがって、 TEMモードの電 磁波 Wlと TEモードの電磁波(磁界 H2)との間で効率よくモード変換される。この結 果、高周波モジュール 1の挿入損失が低減される。また、この高周波モジュール 1で は、導波路用凹部 8における遮断導波路用凹部 9と接する幅方向の各一辺の中央部 分に短絡柱 5が立設されているため、共振器 21内を伝搬する TEモードの電磁波(磁 界 H2)の磁界強度が最大となる部位で TEMモードの電磁波 W1と磁界結合する。し たがって、 TEMモードの電磁波 W1 (磁界 HI)は、共振器 21内の電磁波(磁界 H2) と良好な状態で磁界結合する。つまり、 TEMモードの電磁波 W1 (磁界 HI)が TEモ ードの電磁波(磁界 H2)に効率よく変換される。
次いで、共振器 21内の電磁波(磁界 H2)は、一対の仕切壁 7, 7間に形成された 隙間を E面結合窓として、共振器 22内の電磁波(磁界 H3)と磁界結合することによつ て共振器 22内に図 4に示す磁界 H3が発生する。一方、短絡柱 6に発生する TEMモ ードの電磁波 W2の磁界 H4の方向は同図に示す方向となる。このため、電磁波の磁 界 H3の方向と TEMモードの電磁波 W2の磁界 H4の方向とがー致する。したがって 、共振器 22内の電磁波(磁界 H3)と TEMモードの電磁波 W2とが磁界結合する。こ の際に、短絡柱 6が基板 3に立設されているため(基板 3から起立しているため)、磁 界 H4は誘電体としての基板 3内を通過しない。したがって、短絡柱 6の周囲に発生 する電磁波 W2の磁界 H4は、同じ誘電率の空間内を通過するため、磁界密度の偏り が小さくなる。このため、共振器 (導波管型導波路) 22内を伝搬する TEモードの電磁 波(磁界 H3)と TEMモードの電磁波 W2とが良好に磁界結合する。したがって、 TE モードの電磁波(磁界 H2)と TEMモードの電磁波 W2との間で効率よくモード変換さ れる。この結果、高周波モジュール 1の挿入損失が低減される。また、導波路用凹部 8における遮断導波路用凹部 10と接する幅方向の各一辺の中央部分に短絡柱 6が 立設されているため、共振器 22内を伝搬する TEモードの電磁波(磁界 H3)の磁界 強度が最大となる部位で TEモードの電磁波(磁界 H3)と TEMモードの電磁波 W2 ( 磁界 H4)とが磁界結合する。したがって、共振器 22内の電磁波は電磁波 W2と良好 な状態で磁界結合する。つまり、 TEモードの電磁波(磁界 H3)が TEMモードの電磁 波 W2 (磁界 H4)に効率よく変換される。この後、 TEMモードの電磁波 W2は、短絡 柱 6を通過して TEMモード線路 13に達し、この TEMモード線路 13を介して出力さ れる。以上のようにして、この高周波モジュール 1は、 TEMモード入力- (TEモード 変換一 TEMモード変換一) TEMモード出力型のフィルタとして機能する。
[0025] このように、この高周波モジュール 1によれば、基板 3から起立する短絡柱 5, 6を備 えて構成したことにより、 TEMモードの電磁波 W1から TEモードの電磁波(磁界 H2) への変換の際、および TEモードの電磁波(磁界 H3)力、ら TEMモードの電磁波 W2 への変換の際に、短絡柱 5, 6の周囲に発生する電磁波の磁界 Hl, H4は、同じ誘 電率の空間内を通過するため、磁界密度の偏りが小さくなる。このため、 TEMモード の電磁波 W1と TEモードの電磁波(磁界 HI)とを良好に磁界結合させることができる と共に、 TEモードの電磁波(磁界 H3)と TEMモードの電磁波 W2とを良好に磁界結 合させることができる。したがって、 TEモードの電磁波(磁界 HI , H2)と TEMモード の電磁波 Wl , W2との間で効率よくモード変換される。この結果、揷入損失の極めて 小さい高周波モジュール 1を構成することができる。
[0026] また、この高周波モジュール 1によれば、各 TEMモード線路 12, 13に対応させて 各遮断導波路用凹部 9, 10を形成したことにより、導波管型導波路 Aを伝搬する各 電磁波(磁界 H2, H3)に対する遮断導波路として各遮断導波路用凹部 9, 10をそ れぞれ機能させることができる結果、各電磁波(磁界 H2, H3)の外部への漏洩を防 止すること力 Sできる。また、導波路用凹部 8における各遮断導波路用凹部 9, 10と接 する幅方向の各一辺の中央部分に各短絡柱 5, 6を立設したことにより、導波管型導 波路 A内を伝搬する TEモードの各電磁波(磁界 H2, H3)の磁界強度が最大となる 部位で TEMモードの電磁波 Wl, W2とそれぞれ磁界結合させることができる。した がって、 TEMモードの電磁波 W1と TEモードの電磁波(磁界 H2)との磁界結合、お よび TEモードの電磁波(磁界 H3)と TEMモードの電磁波 W2とを一層良好に磁界 結合させることができる。この結果、高周波モジュール 1の揷入損失を一層低減する こと力 Sできる。
[0027] なお、本発明は、上記した構成に限定されなレ、。例えば、導波路用凹部 8の両側に 各遮断導波路用凹部 9, 10を配設した高周波モジュール 1について上記したが、各 遮断導波路用凹部 9, 10のうちのいずれか一方のみを配設する構成を採用すること ができるし、遮断導波路用凹部 9, 10を設けない構成を採用することもできる。一例と して、図 5に示す高周波モジュール 31では、導波路用凹部 8および遮断導波路用凹 部 10を配設して遮断導波路用凹部 9を配設していないモジュール用部品本体 34で 構成された高周波モジュール用部品 32を用レ、て、 TEMモード線路 13側にのみ遮 断導波路が形成されている。この場合、 TEMモード線路 12側の短絡柱 5は、導波路 用凹部 8の内面 8aにおける周縁部位に立設されている。また、面 4bには、 TEMモー ド線路 12を通過する TEMモードの電磁波に対する影響を回避するために、その一 部 (TEMモード線路 12の上方部位であって短絡柱 5の近傍部位)を切り欠いた切欠 部 35が形成されている。この場合、切欠部 35の切欠幅 L1は、コプレーナ線路として の TEMモード線路 12の両側に形成されているグランドパターン間の幅 L2よりも狭く 形成されている。また、切欠部 35の部位には、非導電材料製 (例えば樹脂製)の防 塵蓋(図示せず)が嵌め込まれている。なお、同図において高周波モジュール 1と同 一の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。この高周波モ ジュール 31によれば、遮断導波路用凹部 9が設けられてレ、なレ、分だけ電磁波(磁界 H2)が外部に漏洩するものの、それ以外の点に関しては、高周波モジュール 1と同 様の作用効果を奏することができる。また、高周波モジュール 1 , 31として、各 TEM モード線路 12, 13をコプレーナ線路で形成した例について上記した力 S、マイクロスト リップ線路やストリップ線路で形成することもできる。

Claims

請求の範囲
[1] 一方の面に形成された導波管型導波路用凹部の内面における周縁部位に短絡柱 が立設されている高周波モジュール用部品。
[2] 導波管型導波路用凹部と、前記導波管型導波路用凹部に連通する遮断導波路用 凹部とがー方の面にそれぞれ形成され、
前記導波管型導波路用凹部と前記遮断導波路用凹部との境界部分に短絡柱が立 設されている高周波モジュール用部品。
[3] 前記短絡柱は、前記導波管型導波路用凹部における幅方向の中央部分に立設さ れている請求の範囲第 1項記載の高周波モジュール用部品。
[4] 樹脂成形によって形成されると共に少なくとも前記一方の面側の表面全域が導電 材料でコーティングされている請求の範囲第 1項記載の高周波モジュール用部品。
[5] 樹脂成形によって形成されると共に少なくとも前記一方の面側の表面全域が導電 材料でコーティングされている請求の範囲第 2項記載の高周波モジュール用部品。
[6] 樹脂成形によって形成されると共に少なくとも前記一方の面側の表面全域が導電 材料でコーティングされている請求の範囲第 3項記載の高周波モジュール用部品。
[7] 請求の範囲第 1項記載の高周波モジュール用部品と、
前記高周波モジュール用部品の前記一方の面に接して配設され、前記高周波モ ジュール用部品との接触面において前記導波管型導波路用凹部を閉塞するグラン ド電極、および前記短絡柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板と を備えている高周波モジュール。
[8] 請求の範囲第 2項記載の高周波モジュール用部品と、
前記高周波モジュール用部品の前記一方の面に接して配設され、この高周波モジ ユール用部品との接触面において前記導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド 電極、および前記短絡柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを 備えている高周波モジュール。
[9] 請求の範囲第 3項記載の高周波モジュール用部品と、
前記高周波モジュール用部品の前記一方の面に接して配設され、この高周波モジ ユール用部品との接触面において前記導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド 電極、および前記短絡柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを 備えている高周波モジュール。
[10] 請求の範囲第 4項記載の高周波モジュール用部品と、
前記高周波モジュール用部品の前記一方の面に接して配設され、この高周波モジ ユール用部品との接触面において前記導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド 電極、および前記短絡柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを 備えている高周波モジュール。
[11] 請求の範囲第 5項記載の高周波モジュール用部品と、
前記高周波モジュール用部品の前記一方の面に接して配設され、この高周波モジ ユール用部品との接触面において前記導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド 電極、および前記短絡柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを 備えている高周波モジュール。
[12] 請求の範囲第 6項記載の高周波モジュール用部品と、
前記高周波モジュール用部品の前記一方の面に接して配設され、この高周波モジ ユール用部品との接触面において前記導波管型導波路用凹部を閉塞するグランド 電極、および前記短絡柱の先端に接触する TEMモード線路が形成された基板とを 備えている高周波モジュール。
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