WO2013047850A1 - マルチモード共振器、マルチモードフィルタ及び無線通信装置 - Google Patents

マルチモード共振器、マルチモードフィルタ及び無線通信装置 Download PDF

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WO2013047850A1
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multimode resonator
multimode
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石崎　俊雄
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学校法人 龍谷大学
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    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2053—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities the coaxial cavity resonators being disposed parall to each other
    • H—ELECTRICITY
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators

Definitions

  • the present invention relates to a multimode resonator in which a plurality of resonance modes are degenerated, a multimode filter using the multimode resonator, and a wireless communication apparatus using the multimode filter.
  • wireless communication devices that perform wireless communication using high-frequency signals such as microwaves have been used in many places such as mobile phone base stations.
  • these wireless communication devices incorporate a high-frequency filter having a multistage configuration in which a plurality of resonators that resonate at the resonance frequency are coupled.
  • the high-frequency filter has an N-stage configuration, typically, N resonators that resonate in one mode are coupled in order.
  • a multi-mode resonator in which the resonance frequency is substantially the same and a plurality of resonance modes are degenerated is proposed so that the high-frequency filter can be reduced in size by forming fewer than N resonators. Has been.
  • Patent Document 1 describes a multimode resonator in which four resonance modes are degenerated.
  • 18 to 21 show the configuration and electric field distribution of the multimode resonator 101 similar to that described in Patent Document 1.
  • FIG. 18 to 21 in order to show the members inside the outer conductor 102, the portion of the outer conductor 102 in front of these members is shown transparently.
  • the electric field is indicated by a solid arrow.
  • the magnetic field is distributed around the electric field.
  • the multimode resonator 101 includes a box-shaped outer conductor (cavity) 102 provided with a dielectric core 105 having a high dielectric constant having a special shape (substantially octagonal prism shape).
  • a dielectric core 105 having a high dielectric constant having a special shape (substantially octagonal prism shape).
  • an electromagnetic field whose wavelength is shortened by the wavelength shortening effect due to the high dielectric constant is unevenly distributed and resonates.
  • the three resonance modes of two TM modes (TM01 ⁇ x mode, TM01 ⁇ y mode) and one TE mode (TE01 ⁇ mode) are degenerated.
  • the two TM modes are modes in which the electric field runs in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and the electromagnetic field resonates with a half wavelength.
  • the TE mode is a mode in which the electric field runs in the circumferential direction around the central axis of the dielectric core 105 and the electromagnetic field resonates with one
  • a columnar center conductor 103 whose one end is short-circuited to the outer conductor 102 is inserted into a center hole formed in the center axis of the dielectric core 105. It has been added. With this configuration, a resonance mode of a so-called semi-coaxial resonator can be obtained. As shown in FIG. 21, the resonance mode of the semi-coaxial resonator is such that the electric field runs radially from the central conductor 103 toward the outer conductor 102 and the electromagnetic field is distributed along the central conductor 103 at a quarter wavelength. It is a TEM mode that resonates.
  • the resonance frequency of the TEM mode is such that, for example, the outer diameter of the center conductor 103 is different so that the gap distance from the center conductor 103 to the outer conductor 102 is shorter on the short-circuit end 103a side than the open end 103b side of the center conductor 103.
  • the resonance frequencies of the two TM modes and the TE mode are aligned.
  • the configuration of the multi-mode resonator 101 can reduce as many as four resonance modes.
  • the dielectric core 105 acting as a dielectric resonator is an essential member, and the cost for creating the dielectric core 105 having desired characteristics is very high.
  • the multimode resonator 101 cannot be said to have high utilization efficiency of the space occupied by the multimode resonator 101 because the TEM mode and other modes do not share an electromagnetic field in many places. .
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is to degenerate at least three resonance modes, and does not necessarily require a dielectric member, and the utilization efficiency of the occupied space is improved.
  • a multimode resonator is a multimode resonator in which at least three resonance modes are degenerated, and both ends of a cylindrical peripheral wall portion are connected to the first end.
  • a box-shaped outer conductor closed by an end portion and a second end portion, a columnar first conductor disposed inside the outer conductor, one end short-circuited to the first end portion of the outer conductor and the other end opened And a central conductor.
  • the three resonance modes have two TE modes that resonate with a half wavelength at both ends of the outer conductor and a quarter wavelength around the first central conductor.
  • a resonating TEM mode is preferably used.
  • the multimode resonator further includes a columnar second central conductor disposed inside the outer conductor, one end of which is short-circuited to the second end of the outer conductor and the other end is opened. , At least four resonance modes are degenerated. In this case, preferably, one of the four resonance modes is a TEM mode which resonates with a quarter wavelength around the second central conductor.
  • the lengths of the first central conductor and the second central conductor in the longitudinal direction are substantially the same.
  • the first center conductor and the second center conductor are connected by a thin lead wire of the conductor.
  • an inductance component of the lead wire forms a parallel resonance circuit with a capacitance between the first center conductor and the second center conductor, and the parallel is made at the resonance frequency of the two TEM modes. Resonate the resonant circuit.
  • a plurality of convex portions extending from the inner wall toward the center and extending in the longitudinal direction are formed on the inner wall of the peripheral wall portion of the outer conductor.
  • the number of the convex portions formed is four.
  • the internal space of the outer conductor is filled with air or formed of a dielectric having a high dielectric constant.
  • a multimode filter according to a preferred embodiment of the present invention has a configuration using one multimode resonator or a multistage configuration using a plurality of multimode resonators.
  • a wireless communication apparatus incorporates the multimode filter described above.
  • the outer conductor and the first center conductor configured as described above, at least three resonance modes are degenerated, and a dielectric member such as a dielectric core is not necessarily required.
  • a multimode resonator with high utilization efficiency can be provided, and furthermore, by further including the second center conductor, at least four resonance modes can be degenerated.
  • FIG. 1 shows a configuration of a multimode resonator 1 according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view in the longitudinal direction, (b) is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at a position GG, (C) is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at the position AA (and BB). It is sectional drawing of the longitudinal direction which shows the modification of a structure of the multimode resonator 1 same as the above.
  • FIG. 2 schematically shows the electric field distribution of one TE mode of the multimode resonator 1 as described above, where (a) is a cross-sectional view in the longitudinal direction, and (b) is orthogonal to the longitudinal direction at the position GG.
  • FIG. 2 schematically shows another TE mode electric field distribution of the multimode resonator 1, wherein (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a longitudinal direction at a position GG.
  • An orthogonal cross-sectional view, (c) is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at the position AA (and BB).
  • FIG. 2 schematically shows an electric field distribution of one TEM mode of the multimode resonator 1, wherein (a) is a sectional view in the longitudinal direction, and (b) is orthogonal to the longitudinal direction at the position AA.
  • FIG. 2 schematically shows another TEM mode electric field distribution of the multimode resonator 1, wherein (a) is a sectional view in the longitudinal direction, and (b) is a longitudinal direction at the position AA.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at the position BB. It is a block diagram which shows the example of a radio
  • FIG. 6 shows a configuration of a multimode resonator 5 according to still another embodiment of the present invention, where (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a position along AA (and BB). It is sectional drawing orthogonal to the longitudinal direction.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at the position AA (and BB) showing a modification of the configuration of the multimode resonator 5 of the above. It is sectional drawing of the longitudinal direction which shows another modification of a structure of the multimode resonator 5 same as the above.
  • FIG. 2 schematically shows an electric field distribution of one TE mode of the multimode resonator 5 according to the embodiment, in which (a) is a cross-sectional view in the longitudinal direction, and (b) is a position of AA (and BB). It is sectional drawing orthogonal to the longitudinal direction in.
  • FIG. 3 schematically shows another TE mode electric field distribution of the multimode resonator 5 according to the first embodiment, in which (a) is a cross-sectional view in the longitudinal direction, and (b) is a view taken along line AA (and BB). It is sectional drawing orthogonal to the longitudinal direction in a position.
  • FIG. 3 schematically shows another TE mode electric field distribution of the multimode resonator 5 according to the first embodiment, in which (a) is a cross-sectional view in the longitudinal direction, and (b) is a view taken along line AA (and BB). It is sectional drawing orthogonal to the longitudinal direction in a position.
  • FIG. 2 schematically shows the electric field distribution of one TEM mode of the multimode resonator 5 as described above, where (a) is a sectional view in the longitudinal direction, and (b) is orthogonal to the longitudinal direction at the position AA.
  • (C) is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at the position BB.
  • FIG. 2 schematically shows another TEM mode electric field distribution of the multimode resonator 5, wherein (a) is a sectional view in the longitudinal direction, and (b) is a longitudinal direction at the position AA.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction at the position BB.
  • the structure of the conventional multimode resonator 101 and the electric field distribution of another TM mode are shown, (a) is an external view in the longitudinal direction, and (b) is an external view orthogonal to the longitudinal direction.
  • the structure of the conventional multimode resonator 101 and the electric field distribution of TE mode are shown, Comprising: (a) is an external view in a longitudinal direction, (b) is an external view orthogonal to a longitudinal direction.
  • the structure of the conventional multimode resonator 101 and the electric field distribution of TEM mode are shown, Comprising: (a) is an external view in a longitudinal direction, (b) is an external view orthogonal to a longitudinal direction.
  • the multimode resonator 1 includes an outer conductor 2, a first center conductor 3, and a second center conductor 4.
  • the multimode resonator 1 is used in a high frequency region such as a microwave.
  • the outer conductor 2 is made of a metal material, and has a box shape in which both ends of the cylindrical peripheral wall 2c are closed by the first end 2a and the second end 2b.
  • the peripheral wall 2c is cylindrical.
  • the first center conductor 3 and the second center conductor 4 are made of a metal material and are disposed symmetrically inside the outer conductor 2.
  • the first center conductor 3 has one end 3a short-circuited to the first end 2a of the outer conductor 2 and the other end 3b open.
  • the second center conductor 4 has one end 4a short-circuited to the first end 2b of the outer conductor 2 and the other end 4b open. Therefore, the other end 3b of the first center conductor 3 and the other end 4b of the second center conductor 4 are opposed to each other via a longitudinal gap Sg having a predetermined distance.
  • first central conductor 3 and the second central conductor 4 are arranged so that their central axes substantially coincide with each other and also with the central axis of the external conductor 2.
  • first center conductor 3 and the second center conductor 4 are cylindrical.
  • first central conductor 3 and the second central conductor 4 may be columnar having hollow portions 3d and 4d, that is, bottomed cylindrical. In this case, as shown in FIG. 2, only the other ends 3 b and 4 b may have end faces, and the one ends 3 a and 4 a may open toward the outside of the external conductor 2.
  • the multimode resonator 1 can have four resonance modes.
  • specific resonance modes that is, two TE modes (first TE mode and second TE mode) and two TEM modes (first TEM mode and second TEM mode) will be described.
  • the electromagnetic field is generated in the internal space S that is a portion other than the first central conductor 3 and the second central conductor 4 in the outer conductor 2, and the electric field generated in the internal space S is indicated by a solid arrow in the figure. Is shown.
  • the magnetic field is distributed around the electric field.
  • the longitudinal direction of the multimode resonator 1 is the Z-axis direction
  • the first direction in the direction orthogonal thereto is the X-axis direction
  • the second direction that is orthogonal to the first direction and the second direction is orthogonal to the first direction.
  • the description will be made on the Y-axis direction.
  • the electric field is distributed around the first direction (X-axis direction), and the electromagnetic field is at both ends 2a and 2b of the outer conductor 2. It is distributed continuously between the two ends 2a and 2b and resonates with a half wavelength. More specifically, in the first TE mode, as shown in FIG. 3B, an electric field is present in the cross section GG at the center of the gap Sg between the first center conductor 3 and the second center conductor 4. It runs across the X-axis direction and crosses between the opposing portions of the peripheral wall 2c of the outer conductor 2.
  • This electric field is substantially the same as the so-called TE111 mode in which the electric field runs in the X-axis direction of the cylindrical cavity resonator (the resonator in which the first central conductor 3 and the second central conductor 4 are not provided). Yes. Then, following this electric field, as shown in FIG. 3C, the cross-section AA at the Z-axis position where the first central conductor 3 exists and the Z-axis position where the second central conductor 4 exists. In section BB in FIG. 2, an electric field substantially similar to the electric field in section GG is generated around the first central conductor 3 or the second central conductor 4.
  • the electric field is distributed around the second direction (Y-axis direction), and the electromagnetic field is at both ends 2a, 2b of the outer conductor 2. It is distributed continuously between the two ends 2a and 2b and resonates with a half wavelength. More specifically, in the second TE mode, as shown in FIG. 4B, an electric field is present in the cross section GG at the center of the gap Sg between the first center conductor 3 and the second center conductor 4. The outer conductor 2 crosses by running in the Y-axis direction between opposing portions of the peripheral wall 2c. This electric field is substantially the same as the so-called TE111 mode in which the electric field runs in the Y-axis direction of the cylindrical cavity resonator.
  • the electric field is generated between the first central conductor 3 and the peripheral wall 2 c of the outer conductor 2, and the second central conductor 4.
  • This is a TEM mode that runs radially between the peripheral wall portions 2 c of the outer conductor 2.
  • the electromagnetic field is at the position of one end 3a of the first center conductor 3 (position of the first end 2a of the outer conductor 2) and the other end of the first center conductor 3. It is distributed continuously between the positions 3b and resonates around the first central conductor 3 with a quarter wavelength.
  • the electric field becomes maximum near the position of the other end 3 b of the first center conductor 3, and the magnetic field becomes maximum near the one end 3 a of the first center conductor 3.
  • the electromagnetic field is generated between the position of one end 4a of the second central conductor 4 (the position of the second end 2b of the external conductor 2) and the second central conductor 4. It is distributed continuously between the positions of the other end 4b and resonates around the second central conductor 4 with a quarter wavelength.
  • the electric field becomes maximum near the position of the other end 4 b of the second center conductor 4, and the magnetic field becomes maximum near the one end 4 a of the second center conductor 4.
  • the first TEM mode includes an electric field direction between the first central conductor 3 and the peripheral wall portion 2c of the outer conductor 2, and an electric field direction between the second central conductor 4 and the peripheral wall portion 2c of the outer conductor 2.
  • the second TEM mode includes the direction of the electric field between the first central conductor 3 and the peripheral wall 2c of the outer conductor 2, and the direction of the electric field between the second central conductor 4 and the peripheral wall 2c of the outer conductor 2. Is the opposite direction.
  • the electromagnetic field around the first center conductor 3 and the electromagnetic field around the second center conductor 4 interfere with each other according to the distance Sg between the first center conductor 3 and the second center conductor 4.
  • the resonance frequency of the first TEM mode and the second TEM mode is slightly affected by the interference. 5 and 6, the electric field generated in the gap Sg between the first center conductor 3 and the second center conductor 4 is indicated by a broken line.
  • the resonance frequencies of the four resonance modes are such that the length M1 between the two end portions 2a and 2b of the outer conductor 2 is almost a half wavelength for the first TE mode and the second TE mode.
  • the first TEM mode and the second TEM mode are frequencies at which the length M2 of the first center conductor 3 and the length M3 of the second center conductor 4 are approximately a quarter wavelength. is there. Further, since the wavelengths of the first TE mode and the second TE mode are substantially the same as the in-tube wavelength of the cylindrical cavity resonator, even at the same frequency, the wavelengths of the first TEM mode and the second TEM mode are higher. Longer in principle.
  • the wavelengths of the first TE mode and the second TE mode can be adjusted by the diameter M4 of the peripheral wall 2c of the outer conductor 2. Therefore, basically, the length M2 of the first center conductor 3 and the length M3 of the second center conductor 4 are determined according to the value of the resonance frequency, and between the both end portions 2a, 2b of the outer conductor 2. By determining the length M1 and the diameter M4 of the peripheral wall 2c, it is possible to make the four resonance modes degenerate by making the resonance frequency substantially the same.
  • the use efficiency of the space occupied by the multimode resonator 1 is high from that point.
  • the dielectric member as shown in the background art is not necessarily required.
  • an input / output terminal, a frequency adjusting member, or the like can be attached to an appropriate portion of the outer conductor 2.
  • the input / output terminal is connected to the multimode resonator 1 to input / output a signal.
  • an electrode coupled to the first center conductor 3 or the second center conductor 4 is connected to the inner side.
  • the frequency adjusting member adjusts the frequency of each resonance mode.
  • the multimode resonator 1 in which the four resonance modes are degenerated can be used as a multimode filter by coupling the resonance modes to each other.
  • a known coupling adjusting member such as a coupling adjusting screw is attached to an appropriate portion of the outer conductor 2 so that the electromagnetic field distribution is asymmetrical to cause perturbation, thereby allowing the coupling to occur.
  • the multimode filter may be configured to use one multimode resonator 1 or a multistage configuration using a plurality of multimode resonators 1 according to desired characteristics.
  • this multi-mode filter it is possible to reduce the size of the wireless communication device at low cost. For example, as shown in FIG.
  • a transmission filter 12 and a reception filter 13 connected together with an antenna 11 are replaced with multimode filters having different resonance frequencies. Then, it will be miniaturized at a very low cost.
  • the simulation results performed by the inventors of the present invention for the multimode resonator 1 are as follows.
  • the length M1 between both ends 2a and 2b of the outer conductor 2 is 167.6 mm
  • the length M2 of the first center conductor 3 and the length M3 of the second center conductor 4 are both 15 mm
  • the peripheral wall portion of the outer conductor 2 The diameter M4 of 2c was 100 mm.
  • the diameter M5 of the first center conductor 3 and the second center conductor 4 was 50 mm.
  • the resonance frequency was 2.02 GHz in the first TE mode and the second TE mode, 2.04 GHz in the first TEM mode, and 2.00 GHz in the second TEM mode. Therefore, this multimode resonator 1 has four resonance modes degenerated, and can be used as a multimode filter by coupling them together.
  • the multimode resonator 1 ′ is obtained by deforming the multimode resonator 1 to degenerate three resonance modes. As shown in FIG. 8, the multimode resonator 1 ′ is configured such that the length M2 of the first center conductor 3 and the length M3 of the second center conductor 4 of the multimode resonator 1 are different from each other. Only the resonance mode of the mode is degenerated, and the resonance frequency of the resonance mode of the other TEM mode is separated so as not to degenerate. Therefore, in the multimode resonator 1 ′, the three resonance modes are degenerated.
  • the simulation results performed by the inventors of the present invention for the multimode resonator 1 ′ are as follows.
  • the length M1 between both ends 2a and 2b of the outer conductor 2 is 88 mm
  • the length M2 of the first center conductor 3 is 16.2 mm
  • the length M3 of the second center conductor 4 is 37.5 mm
  • the outer conductor 2 The diameter M4 of the peripheral wall portion 2c was 120 mm.
  • the diameter M5 of the first center conductor 3 and the second center conductor 4 was 64 mm.
  • the resonance frequency was 2.00 GHz in all of the first TE mode, the second TE mode, and the first TEM mode.
  • the multimode resonator 1 has three resonance modes degenerated, and can be used as a multimode filter by coupling them together.
  • the resonant frequency of the second TEM mode was 1.15 GHz.
  • the multimode resonator 5 is obtained by modifying the multimode resonator 1 to degenerate at least four resonance modes. As shown in FIG. 9, the multimode resonator 5 includes an outer conductor 6, a first center conductor 7, and a second center conductor 8.
  • the outer conductor 6 is made of a metal material like the outer conductor 2 described above, and has a box shape in which both ends of the cylindrical peripheral wall portion 6c are closed by the first end portion 6a and the second end portion 6b.
  • the peripheral wall 6c is cylindrical.
  • a plurality of convex portions 6ca extending toward the center and extending in the longitudinal direction are formed on the inner wall of the peripheral wall portion 6c of the outer conductor 6, a plurality of convex portions 6ca extending toward the center and extending in the longitudinal direction are formed.
  • the length in the radial direction toward the center of the convex portion 6ca (the height of the convex portion 6ca) (M6 in FIG. 9B) is the tip of the convex portion 6ca, the first central conductor 7 and the second central conductor 8. It has such a length as to have a predetermined gap between them.
  • the length of the gap is usually set to one fifth or less of the length of the gap Sg between the first center conductor and the second center conductor described later. Is good.
  • convex portions 6ca are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction as shown in the figure. In some cases, an even number greater than four may be formed.
  • the cross section of the convex portion 6ca can be rectangular or trapezoidal.
  • the convex portion 6ca is formed by joining a plate member made of a metal material to the inner wall of the cylindrical peripheral wall portion 6c and integrating the outer conductor 6 as shown in FIG. It may be formed by being recessed.
  • the first center conductor 7 and the second center conductor 8 are made of a metal material and symmetrically inside the outer conductor 6, similarly to the first center conductor 3 and the second center conductor 4. It is arranged.
  • the first center conductor 7 has one end 7 a short-circuited to the first end 6 a of the outer conductor 6 and the other end 7 b opened.
  • the second center conductor 8 has one end 8a short-circuited to the first end 6b of the outer conductor 6 and the other end 8b open. Therefore, the other end 7b of the first center conductor 7 and the other end 8b of the second center conductor 8 are opposed to each other via a longitudinal gap Sg having a predetermined distance.
  • first center conductor 7 and the second center conductor 8 are substantially the same.
  • first central conductor 7 and the second central conductor 8 are arranged so that their central axes substantially coincide with each other and also with the central axis of the external conductor 6.
  • first central conductor 7 and the second central conductor 8 are cylindrical.
  • the first center conductor 7 and the second center conductor 8 may be columnar having hollow portions 7d and 8d, that is, bottomed cylindrical. In this case, as shown in FIG. 11, only the other ends 7 b and 8 b may have end faces, and the one ends 7 a and 8 a may open toward the outside of the external conductor 6.
  • the first center conductor 7 and the second center conductor 8 are connected by a thin conductor lead wire 9.
  • the multimode resonator 5 can have four resonance modes.
  • specific resonance modes that is, two TE modes (first TE mode and second TE mode) and two TEM modes (first TEM mode and second TEM mode) will be described. This will be described with reference to FIGS.
  • the electromagnetic field is generated in the internal space S that is a portion other than the first central conductor 7 and the second central conductor 8 in the external conductor 6, and the electric field generated in the internal space S in FIG. Is shown. Although not shown, the magnetic field is distributed around the electric field.
  • the longitudinal direction of the multimode resonator 5 is the Z-axis direction
  • the first direction in the direction orthogonal thereto is the X-axis direction
  • the second direction that is orthogonal to the first direction is orthogonal to the first direction.
  • the description will be made on the Y-axis direction.
  • the electric field runs in the first direction (X-axis direction) between the tip of the convex portion 6ca and the first center conductor 7 or the second center conductor 8. Distributed in the center, the electromagnetic field resonates between the both end portions 6a and 6b of the outer conductor 6 with a half wavelength.
  • the electric field runs in the second direction (Y-axis direction) between the tip of the convex portion 6 ca and the first center conductor 7 or the second center conductor 8.
  • the electromagnetic field resonates between the both end portions 6a and 6b of the outer conductor 6 with a half wavelength.
  • the electric field is generated between the first central conductor 7 and the peripheral wall 6 c of the outer conductor 6, and the second central conductor 8.
  • This is a TEM mode that runs radially between the peripheral wall portions 6 c of the outer conductor 6.
  • the electromagnetic field is at the position of one end 7a of the first central conductor 7 (position of the first end 6a of the external conductor 6) and the other end of the first central conductor 7. It is distributed continuously between the positions 7b and resonates around the first central conductor 7 with a quarter wavelength.
  • the electric field is maximized near the position of the other end 7 b of the first center conductor 7, and the magnetic field is maximized near the end 7 a of the first center conductor 7.
  • the electromagnetic field is generated between the position of one end 8a of the second central conductor 8 (the position of the second end 6b of the external conductor 6) and the second central conductor 8. It is distributed continuously between the positions of the other end 8b and resonates around the second central conductor 8 with a quarter wavelength.
  • the electric field is maximized near the position of the other end 8 b of the second center conductor 8, and the magnetic field is maximized near the end 8 a of the second center conductor 8. Further, in these two TEM modes, the electric field in the peripheral wall portion 6c other than the convex portion 6ca hardly occurs or is extremely small.
  • the first TEM mode includes the direction of the electric field between the first central conductor 7 and the peripheral wall portion 6c of the outer conductor 6, and the direction of the electric field between the second central conductor 8 and the peripheral wall portion 6c of the outer conductor 6. Are in the same direction.
  • the direction of the electric field between the first central conductor 7 and the peripheral wall 6c of the outer conductor 6 and the direction of the electric field between the second central conductor 8 and the peripheral wall 6c of the outer conductor 6 are Is the opposite direction.
  • the first center conductor 7 and the second center conductor 8 facing each other have a large coupling due to the capacitance unless the distance between the gaps Sg is long. Then, the electromagnetic field around the first center conductor 7 and the electromagnetic field around the second center conductor 8 interfere according to the distance Sg between the first center conductor 7 and the second center conductor 8. However, the resonance frequency of the first TEM mode and the second TEM mode is easily affected by the interference. As will be described later, this interference can be extremely reduced by the lead wire 9.
  • the resonance frequency of such four resonance modes is such that the length M1 between the both end portions 6a and 6b of the outer conductor 6 is almost a half wavelength in the first TE mode and the second TE mode.
  • the length M2 of the first center conductor 7 and the length M3 of the second center conductor 8 are approximately a quarter wavelength. Is the frequency. Since the wavelengths of the first TE mode and the second TE mode are substantially the same as the in-tube wavelength of the cylindrical cavity resonator, even the same frequency is more fundamental than the wavelengths of the first TEM mode and the second TEM mode.
  • the resonance frequencies of the first TE mode and the second TE mode are higher than the resonance frequencies of the first TEM mode and the second TEM mode.
  • the resonance frequencies of the first TE mode and the second TE mode and the resonance frequencies of the first TEM mode and the second TEM mode can be made closer to each other by the convex portion 6ca as described later.
  • the multi-mode resonator 5 is similar to the multi-mode resonator 1 described above, a plurality of resonance modes share an electromagnetic field at any location in the internal space S.
  • the utilization efficiency of the space occupied by the resonator 5 is high, and the dielectric member as shown in the background art is not necessarily required.
  • the lead wire 9 and the convex portion 6ca of the external conductor 6 make the resonance frequencies of the four resonance modes substantially coincide with each other to facilitate multi-mode reduction by degenerating the four resonance modes.
  • the length M1 between both ends 6a and 6b of the outer conductor 6 is 112 mm
  • the length M2 of the first center conductor 7 and the length M3 of the second center conductor 8 are 37.5 mm
  • the diameter M4 of the peripheral wall 6c of the outer conductor 6 was 100 mm.
  • the diameter M5 of the first center conductor 7 and the second center conductor 8 was 49 mm.
  • the lead wire 9 is split (separated) by the resonance frequency of the first TEM mode and the second TEM mode due to the coupling by the capacitance between the first center conductor 7 and the second center conductor 8. ) To suppress the phenomenon.
  • the lead wire 9 has an inductance component having an inductance value L approximately represented by the equation (1), where a is a length and b is a diameter.
  • This inductance component forms a parallel resonance circuit with the capacitance between the first center conductor 7 and the second center conductor 8, and when it resonates, it is between the first center conductor 7 and the second center conductor 8. Then, the electric field coupling is canceled, and the interference between the electromagnetic field around the first center conductor 7 and the electromagnetic field around the second center conductor 8 is extremely reduced. Therefore, the resonance frequency of the first TEM mode and the second TEM mode can be made to substantially coincide with each other by causing the parallel resonance circuit to resonate at the resonance frequency of the first TEM mode and the second TEM mode. Note that the frequency at which the parallel resonance circuit resonates is adjusted, for example, by changing the diameter of the lead wire 9 to control the inductance value.
  • the lead wire 9 can cancel the influence of the coupling due to the capacitance between the first center conductor 7 and the second center conductor 8, so that the resonance frequencies of the first TEM mode and the second TEM mode are eliminated.
  • the distance of the gap Sg between the first center conductor 7 and the second center conductor 8 can be shortened.
  • the first center conductor 7 and the second center conductor 7 can be shortened. It can be made shorter than any length of the two central conductors 8.
  • FIG. 16A shows simulation results showing changes in the resonance frequency of the first TEM mode and the second TEM mode when the inductance value is changed by changing the diameter of the lead wire 9. .
  • the resonance frequency changes depending on the diameter of the lead wire 9, and the resonance frequency of the first TEM mode and the resonance frequency of the second TEM mode coincide with each other in the vicinity of the diameter of 0.4 mm. I understand that.
  • this simulation is performed in the state which does not provide the convex part 6ca.
  • the convex portion 6ca lowers the resonance frequencies of the first TE mode and the second TE mode that are higher than the resonance frequencies of the first TEM mode and the second TEM mode. That is, the convex portion 6ca which is a part of the outer conductor 6 forms a capacitive coupling between the first center conductor 7 and the second center conductor 8, and the equivalent circumferential length of the outer conductor 6 is long. This is because the cut-off frequency decreases.
  • the resonance frequencies of the first TE mode and the second TE mode are made closer to the resonance frequencies of the first TEM mode and the second TEM mode. be able to.
  • FIG. 16B shows a simulation result showing changes in the resonance frequency of each of the four resonance modes when the height M6 of the convex portion 6ca is changed.
  • the resonance frequency of the first TE mode and the second TE mode decreases as the height M6 of the convex portion 6ca is increased.
  • the tendency for the convex part 6ca to raise the resonant frequency of a 1st TEM mode and a 2nd TEM mode was also seen, so that the height M6 was increased.
  • the lead wire 9 has a diameter of 0.4 mm.
  • Table 1 shows a simulation result in which the resonance frequencies of the four resonance modes are substantially matched by the lead wire 9 and the convex portion 6ca.
  • the diameter of the lead wire 9 was 0.2 mm
  • the height M6 of the convex portion 6ca was 25 mm.
  • the resonance frequencies of the first TEM mode, the second TEM mode, the first TE mode, and the second TE mode are substantially the same, and a multimode resonator in which four resonance modes are degenerated is possible. It is.
  • the third TE mode and the fourth TE mode are in the vicinity of the resonance frequencies of the four resonance modes as shown in Table 2. Appears with a resonance frequency.
  • the electric field is distributed around the electric field running in the first direction (X-axis direction), and the direction of the electric field at the Z-axis position where the first central conductor 7 exists and the second central conductor 8. The direction of the electric field at the Z-axis position where is present is opposite.
  • the electric field is distributed around the second direction (Y-axis direction) and the direction of the electric field at the Z-axis position where the first central conductor 7 exists and the second central conductor 8.
  • the direction of the electric field at the Z-axis position where is present is opposite.
  • the third TE mode and the fourth TE mode appear because the electric field is canceled between the first center conductor 7 and the second center conductor 8 by the lead wire 9 even in the TE mode. Because it is in.
  • the resonance frequencies of the third TE mode and the fourth TE mode are slightly separated from the resonance frequencies of the above four resonance modes, but can be made multimode for a broadband microwave filter. Including these, a multimode resonator in which six resonance modes are degenerated is possible.
  • the multimode resonator 5 has been described above. Note that the lead wire 9 and the convex portion 6ca make the resonance frequencies of at least four resonance modes substantially coincide with each other to facilitate multi-mode reduction by degenerating those resonance modes. It is also possible to use these means or to combine with other means.
  • the multi-mode resonator according to the embodiment of the present invention has been described above.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications within the scope of the matters described in the claims. Design changes are possible.
  • the outer conductor 2 of the multimode resonator 1 is not limited to a cylindrical shape, and may be a rectangular tube shape, and the first central conductor 3 and the second central conductor 4 are not limited to a cylindrical shape, A columnar shape or a stepped shape in which large and small diameter columns are stacked is also possible.
  • the multimode resonator 1 does not require a dielectric member, and air fills the internal space S.
  • the internal space S is made of a high dielectric such as ceramic. It can also be formed with a dielectric S 'with a rate.
  • the outer conductor 2, the first center conductor 3, and the second center conductor 4 can also be formed by simultaneously forming a film around the dielectric S '.
  • the dielectric S ′ is used, the wavelength of the electromagnetic field is shortened due to the wavelength shortening effect due to the high dielectric constant, and the multimode resonator 1 can be further downsized. The same applies to the multimode resonator 1 ′ and the multimode resonator 5.
  • Multimode resonator 2 External conductor 2a, 6a First end 2b, 6b of outer conductor Second end 2c, 6c of outer conductor Peripheral wall portion 3, 7 of first outer conductor Conductor 3a, 7a One end of the first central conductor 3b, 7b The other end of the first central conductor 4, 8 Second central conductor 4a, 8a One end of the second central conductor 4b, 8b Other than the second central conductor End 6ca Projection of peripheral wall of outer conductor 9 Lead wire S Internal space Sg Gap between first center conductor and second center conductor

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Abstract

　４個の共振モードを縮退させたもので、誘電体の部材を必ずしも必要とせず、かつ、占有空間の利用効率が高いマルチモード共振器を提供する。このマルチモード共振器１は、４個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器であって、筒状の周壁部２ｃの両端を第１端部２ａ及び第２端部２ｂにより閉塞した箱状の外部導体２と、外部導体２の内部に配され、一端３ａが外部導体２の第１端部２ａに短絡されて他端３ｂが開放された柱状の第１の中心導体３と、外部導体２の内部に配され、一端４ａが外部導体２の第２端部２ｂに短絡されて他端４ｂが開放された柱状の第２の中心導体４と、を備えてなる。

Description

マルチモード共振器、マルチモードフィルタ及び無線通信装置
　本発明は、複数の共振モードを縮退させたマルチモード共振器、そのマルチモード共振器を用いたマルチモードフィルタ、及び、そのマルチモードフィルタを用いた無線通信装置に関する。
　近年、携帯電話基地局などの多くの場所で、マイクロ波などの高周波信号で無線通信を行う無線通信装置が使用されている。これらの無線通信装置には、所望の共振周波数を中心とした帯域の電磁界を得るために、その共振周波数で共振する共振器を複数結合させて多段構成にした高周波フィルタが組み込まれている。高周波フィルタがＮ段構成の場合は、典型的には、１個のモードで共振する共振器が順にＮ個結合したものが用いられる。これに対し、高周波フィルタをＮ個よりも少ない個数の共振器で構成して小型化できるように、共振周波数を略同一にして複数の共振モードを縮退させたマルチモード共振器を用いるものが提案されている。
　例えば、特許文献１には、４個もの共振モードを縮退させたマルチモード共振器が記載されている。図１８～図２１は、特許文献１に記載されたものと同様のマルチモード共振器１０１の構成及び電界分布を示すものである。図１８～図２１では、外部導体１０２の内部の部材を示すために、それらの部材よりも手前の外部導体１０２の部分は透過して示している。また、電界を実線の矢印で示している。磁界は、図示を省略しているが、電界に対しそれを周回するように分布する。
　このマルチモード共振器１０１は、箱状の外部導体（キャビティ）１０２の中に、特殊形状（略八角柱形状）の高誘電率の誘電体コア１０５が設けられている。誘電体コア１０５の中には、高誘電率による波長短縮効果によって波長が短くなった電磁界が偏在して共振する。ここでは、２つのＴＭモード（ＴＭ０１δｘモード、ＴＭ０１δｙモード）と１つのＴＥモード（ＴＥ０１δモード）の３個の共振モードが縮退する。２つのＴＭモードは、図１８と図１９に示すように、電界がそれぞれＸ軸方向とＹ軸方向に走り、電磁界が２分の１波長でもって共振するモードである。ＴＥモードは、図２０に示すように、電界が誘電体コア１０５の中心軸周りの円周方向に走り、電磁界が１波長でもって共振するモードである。
　そして、更に、共振モードの数を１つ増加させるために、一端が外部導体１０２に短絡した柱状の中心導体１０３が、誘電体コア１０５の中心軸に形成された中央孔に挿通するようにして付加されている。この構成により、いわゆる半同軸共振器の共振モードが得られる。半同軸共振器の共振モードは、図２１に示すように、電界が中心導体１０３から外部導体１０２に向けて放射状に走り、電磁界が中心導体１０３に沿って分布して４分の１波長でもって共振するＴＥＭモードである。このＴＥＭモードの共振周波数は、中心導体１０３から外部導体１０２までの間隙距離について、中心導体１０３の開放端１０３ｂ側に比べて短絡端１０３ａ側が短くなるように、例えば中心導体１０３の外径を異ならせるようにして、上記の２つのＴＭモード及びＴＥモードの共振周波数に揃えられている。
特開２００４－３４９９８１号公報
　このように、特許文献１ではマルチモード共振器１０１の構成により、４個もの共振モードを縮退させることができるとしている。しかし、このマルチモード共振器１０１は、誘電体共振器として働く誘電体コア１０５が必須の部材であり、所望の特性の誘電体コア１０５を作りあげるためのコストは非常に大きい。また、マルチモード共振器１０１は、ＴＥＭモードと他のモードとは多くの場所で電磁界を共有していないという点から、マルチモード共振器１０１が占有する空間の利用効率が高いとは言えない。
　本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、少なくとも３個の共振モードを縮退させたもので、誘電体の部材を必ずしも必要とせず、かつ、占有空間の利用効率が高いマルチモード共振器を提供することにあり、また、そのマルチモード共振器を用いた高周波フィルタであるマルチモードフィルタ、及びそのマルチモードフィルタを用いて低コストで小型化した無線通信装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の好ましい実施形態に係るマルチモード共振器は、少なくとも３個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器であって、筒状の周壁部の両端を第１端部及び第２端部により閉塞した箱状の外部導体と、前記外部導体の内部に配され、一端が前記外部導体の第１端部に短絡されて他端が開放された柱状の第１の中心導体と、を備えてなる。
　好ましくは、前記３個の共振モードは、前記外部導体の両端部で２分の１波長でもって共振する２個のＴＥモードと、前記第１の中心導体の周囲で４分の１波長でもって共振するＴＥＭモードと、から成る。
　好ましくは、前記マルチモード共振器は、前記外部導体の内部に配され、一端が前記外部導体の前記第２端部に短絡されて他端が開放された柱状の第２の中心導体を更に備え、少なくとも４個の共振モードを縮退させている。この場合、好ましくは、前記４個の共振モードの一つは、前記第２の中心導体の周囲で４分の１波長でもって共振するＴＥＭモードである。
　好ましくは、前記第１の中心導体と前記第２の中心導体の長手方向の長さは、略同一である。
　好ましくは、前記第１の中心導体と前記第２の中心導体の間は、導体の細いリード線で接続されている。この場合、好ましくは、前記リード線のインダクタンス成分が前記第１の中心導体と前記第２の中心導体の間の容量と並列共振回路を構成し、前記２個のＴＥＭモードの共振周波数で前記並列共振回路を共振させる。
　好ましくは、前記外部導体の周壁部の内壁には、内壁から中心に向かい、かつ長手方向に延びる凸部が複数形成されている。この場合、好ましくは、前記形成された凸部は、４個である。
　好ましくは、前記外部導体の内部空間は、空気が満たされているか、または、高誘電率の誘電体で形成されている。
　本発明の好ましい実施形態に係るマルチモードフィルタは、上記のマルチモード共振器を１個用いた構成又は複数用いた多段構成にしている。
　本発明の好ましい実施形態に係る無線通信装置は、上記のマルチモードフィルタを組み込んでいる。
　本発明によれば、上記構成の外部導体と第１の中心導体を備えることにより、少なくとも３個の共振モードを縮退させ、誘電体コアのような誘電体の部材を必ずしも必要とせず占有空間の利用効率が高いマルチモード共振器を提供でき、更には、第２の中心導体を更に備えることにより、少なくとも４個の共振モードを縮退させることができる。また、そのマルチモード共振器を用いることによりマルチモードフィルタ、及びそのマルチモードフィルタを用いることにより低コストで小型化した無線通信装置を提供することが可能になる。
本発明の実施形態に係るマルチモード共振器１の構成を示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＧ－Ｇの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器１の構成の変形例を示す長手方向の断面図である。 同上のマルチモード共振器１の一つのＴＥモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＧ－Ｇの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器１のもう一つのＴＥモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＧ－Ｇの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器１の一つのＴＥＭモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＢ－Ｂの位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器１のもう一つのＴＥＭモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＢ－Ｂの位置での長手方向に直交する断面図である。 無線通信装置の例を示すブロック図である。 本発明の別の実施形態に係るマルチモード共振器１’を示す長手方向の断面図である。 本発明の更に別の実施形態に係るマルチモード共振器５の構成を示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器５の構成の変形例を示すＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器５の構成の別の変形例を示す長手方向の断面図である。 同上のマルチモード共振器５の一つのＴＥモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器５のもう一つのＴＥモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａ（及びＢ－Ｂ）の位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器５の一つのＴＥＭモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＢ－Ｂの位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器５のもう一つのＴＥＭモードの電界分布を模式的に示すものであって、（ａ）は長手方向の断面図、（ｂ）はＡ－Ａの位置での長手方向に直交する断面図、（ｃ）はＢ－Ｂの位置での長手方向に直交する断面図である。 同上のマルチモード共振器５についてのシミュレーション結果であって、（ａ）は２個のＴＥＭモードの共振周波数のリード線の直径に対する依存性、（ｂ）は各共振モードの共振周波数の凸部６ｃａの高さに対する依存性を示すものである。 本発明の実施形態に係るマルチモード共振器１の構成の別の変形例を示す長手方向の断面図である。 従来のマルチモード共振器１０１の構成及び一つのＴＭモードの電界分布を示すものであって、（ａ）は長手方向の外観図、（ｂ）は長手方向に直交する外観図である。 従来のマルチモード共振器１０１の構成及びもう一つのＴＭモードの電界分布を示すものであって、（ａ）は長手方向の外観図、（ｂ）は長手方向に直交する外観図である。 従来のマルチモード共振器１０１の構成及びＴＥモードの電界分布を示すものであって、（ａ）は長手方向の外観図、（ｂ）は長手方向に直交する外観図である。 従来のマルチモード共振器１０１の構成及びＴＥＭモードの電界分布を示すものであって、（ａ）は長手方向の外観図、（ｂ）は長手方向に直交する外観図である。
　以下、本発明を実施するための好ましい形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係るマルチモード共振器１は、図１に示すように、外部導体２と第１の中心導体３と第２の中心導体４とから構成されている。また、このマルチモード共振器１は、マイクロ波などの高周波の領域で用いられるものである。
　外部導体２は、金属材料製であり、筒状の周壁部２ｃの両端を第１端部２ａ及び第２端部２ｂにより閉塞した箱状のものである。本実施形態では、周壁部２ｃは円筒状のものとしている。
　第１の中心導体３と第２の中心導体４は、金属材料製であり、外部導体２の内部に対称的に配されている。第１の中心導体３は、一端３ａが外部導体２の第１端部２ａに短絡されて他端３ｂが開放されている。第２の中心導体４は、一端４ａが外部導体２の第１端部２ｂに短絡されて他端４ｂが開放されている。よって、第１の中心導体３の他端３ｂと第２の中心導体４の他端４ｂとは、所定の距離を有する長手方向の間隙Ｓｇを介して対向している。通常、第１の中心導体３と第２の中心導体４は、それらの中心軸が略一致し、外部導体２の中心軸とも略一致するようにして配される。また、本実施形態では、第１の中心導体３と第２の中心導体４は円柱状のものとしている。
　なお、第１の中心導体３と第２の中心導体４とは、中空部３ｄ、４ｄを有する柱状、すなわち、有底筒状のものにしてもよい。この場合、図２に示すように、他端３ｂ、４ｂのみに端面を有し、一端３ａ、４ａ側が外部導体２の外方に向かって開口するようにしてもよい。
　以上の構成により、マルチモード共振器１は４個の共振モードを有することができる。以下、具体的な共振モード、すなわち、２個のＴＥモード（第１のＴＥモード、第２のＴＥモード）と２個のＴＥＭモード（第１のＴＥＭモード、第２のＴＥＭモード）について、図３～図６を用いて説明する。なお、電磁界は、外部導体２の内部のうち第１の中心導体３と第２の中心導体４以外の部分である内部空間Ｓに生じ、図においては内部空間Ｓに生じる電界を実線の矢印で示している。また、磁界は、図示を省略しているが、電界に対しそれを周回するように分布する。また、マルチモード共振器１の長手方向をＺ軸方向、それと直交する方向における第１方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、かつ、第１方向に直交する方向である第２方向をＹ軸方向として説明する。
　第１のＴＥモードは、図３（ａ）に示すように、電界が第１方向（Ｘ軸方向）に走るものを中心に分布し、また、電磁界が外部導体２の両端部２ａ、２ｂ間に連続して分布し、かつ、両端部２ａ、２ｂ間で２分の１波長でもって共振する。より詳細には、第１のＴＥモードは、図３（ｂ）に示すように、第１の中心導体３と第２の中心導体４の間隙Ｓｇの中央部の断面Ｇ―Ｇでは、電界が外部導体２の周壁部２ｃの対向する部分の間をＸ軸方向に走って横断している。この電界は、円筒空洞共振器（第１の中心導体３と第２の中心導体４が設けられていない状態の共振器）の、Ｘ軸方向に電界が走るいわゆるＴＥ１１１モードと略同一になっている。そして、この電界に連続して、図３（ｃ）に示すように、第１の中心導体３が存在するＺ軸位置での断面Ａ－Ａ及び第２の中心導体４が存在するＺ軸位置での断面Ｂ―Ｂでは、第１の中心導体３又は第２の中心導体４の周囲に断面Ｇ―Ｇの電界とほぼ同様な電界が生じている。
　第２のＴＥモードは、図４（ａ）に示すように、電界が第２方向（Ｙ軸方向）に走るものを中心に分布し、また、電磁界が外部導体２の両端部２ａ、２ｂ間に連続して分布し、かつ、両端部２ａ、２ｂ間で２分の１波長でもって共振する。より詳細には、第２のＴＥモードは、図４（ｂ）に示すように、第１の中心導体３と第２の中心導体４の間隙Ｓｇの中央部の断面Ｇ―Ｇでは、電界が外部導体２の周壁部２ｃの対向する部分の間をＹ軸方向に走って横断している。この電界は、円筒空洞共振器の、Ｙ軸方向に電界が走るいわゆるＴＥ１１１モードと略同一になっている。そして、この電界に連続して、図４（ｃ）に示すように、第１の中心導体３が存在するＺ軸位置での断面Ａ－Ａ及び第２の中心導体４が存在するＺ軸位置での断面Ｂ―Ｂでは、第１の中心導体３又は第２の中心導体４の周囲に断面Ｇ―Ｇの電界とほぼ同様な電界が生じている。
　第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードは、図５及び図６に示すように、電界が第１の中心導体３と外部導体２の周壁部２ｃの間、及び第２の中心導体４と外部導体２の周壁部２ｃの間を放射状に走るＴＥＭモードである。第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードは、電磁界が第１の中心導体３の一端３ａの位置（外部導体２の第１端部２ａの位置）と第１の中心導体３の他端３ｂの位置の間に連続して分布し、かつ、第１の中心導体３の周囲で４分の１波長でもって共振する。電界は、第１の中心導体３の他端３ｂの位置近傍で最大になり、磁界は第１の中心導体３の一端３ａの近傍で最大になる。また、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードは、電磁界が第２の中心導体４の一端４ａの位置（外部導体２の第２端部２ｂの位置）と第２の中心導体４の他端４ｂの位置の間に連続して分布し、かつ、第２の中心導体４の周囲で４分の１波長でもって共振する。電界は、第２の中心導体４の他端４ｂの位置近傍で最大になり、磁界は第２の中心導体４の一端４ａの近傍で最大になる。
　第１のＴＥＭモードは、第１の中心導体３と外部導体２の周壁部２ｃの間の電界の方向と、第２の中心導体４と外部導体２の周壁部２ｃの間の電界の方向とが同じ向きになるものである。第２のＴＥＭモードは、第１の中心導体３と外部導体２の周壁部２ｃの間の電界の方向と、第２の中心導体４と外部導体２の周壁部２ｃの間の電界の方向とが逆向きになるものである。第１の中心導体３の周囲の電磁界と第２の中心導体４の周囲の電磁界とは、第１の中心導体３と第２の中心導体４の間隙Ｓｇの距離に応じて干渉し合い、その干渉により、僅かではあるが、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数は影響を受ける。なお、図５及び図６では、第１の中心導体３と第２の中心導体４の間隙Ｓｇに生じる電界を破線で示している。
　このような４個の共振モードの共振周波数は、第１のＴＥモードと第２のＴＥモードについては、外部導体２の両端部２ａ、２ｂ間の長さＭ１がほぼ２分の１波長になる周波数であり、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードについては、第１の中心導体３の長さＭ２及び第２の中心導体４の長さＭ３がほぼ４分の１波長になる周波数である。また、第１のＴＥモードと第２のＴＥモードの波長は、円筒空洞共振器の管内波長とほぼ同じであるから、同じ周波数でも、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの波長よりも原理的に長くなる。第１のＴＥモードと第２のＴＥモードの波長は、外部導体２の周壁部２ｃの直径Ｍ４により調整も可能である。よって、基本的には、共振周波数の値に応じて、第１の中心導体３の長さＭ２と第２の中心導体４の長さＭ３を決め、外部導体２の両端部２ａ、２ｂ間の長さＭ１と周壁部２ｃの直径Ｍ４を決めることにより、共振周波数を略同一にして４個の共振モードを縮退させることが可能である。
　また、内部空間Ｓのどの場所においても、複数の共振モードが電磁界を共有しているので、その点から、マルチモード共振器１が占有する空間の利用効率が高い。また、上記の背景技術で示したような誘電体の部材を必ずしも必要としない。
　なお、外部導体２の適切な箇所に、入出力端子や周波数調整用部材などを取り付けることができる。入出力端子は、マルチモード共振器１と結合して信号の入出力を行うものであり、例えば、第１の中心導体３又は第２の中心導体４と結合する電極が内部側に接続される。周波数調整用部材は、各々の共振モードの周波数を調整するものである。これらの入出力端子や周波数調整用部材は、様々な公知の技術を適宜利用することができる。
　このように４個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器１は、各々の共振モードを互いに結合させることによりマルチモードフィルタとして用いることができる。この場合、結合調整用ねじなど公知の結合調整用部材を外部導体２の適切な箇所に取り付けるなどして、電磁界分布を非対称にして摂動を生じさせることによって、互いに結合させることができる。このマルチモードフィルタは、所望の特性に応じて、マルチモード共振器１を１個用いた構成又は複数個用いた多段構成にすればよい。また、このマルチモードフィルタを組み込んで、無線通信装置を低コストで小型化することが可能になる。例えば、図７に示すように、携帯電話基地局などの無線通信装置の送受共用器１０において、アンテナ１１にともに接続される送信用フィルタ１２と受信用フィルタ１３を共振周波数が異なるマルチモードフィルタとすれば、非常に低コストで小型化されたものとなる。
　マルチモード共振器１について本願発明者が行ったシミュレーション結果は以下の通りである。外部導体２の両端部２ａ、２ｂ間の長さＭ１を１６７．６ｍｍ、第１の中心導体３の長さＭ２と第２の中心導体４の長さＭ３をともに１５ｍｍ、外部導体２の周壁部２ｃの直径Ｍ４を１００ｍｍとした。また、第１の中心導体３と第２の中心導体４の直径Ｍ５を５０ｍｍとした。その結果、共振周波数は、第１のＴＥモードと第２のＴＥモードは２．０２ＧＨｚ、第１のＴＥＭモードでは２．０４ＧＨｚ、第２のＴＥＭモードでは２．００ＧＨｚであった。従って、このマルチモード共振器１は、４個の共振モードが縮退しており、互いに結合させることによりマルチモードフィルタとして用いることが可能である。
　次に、本発明の別の実施形態に係るマルチモード共振器１’について説明する。このマルチモード共振器１’は、マルチモード共振器１を変形して３個の共振モードを縮退させたものである。マルチモード共振器１’は、図８に示すように、マルチモード共振器１の第１の中心導体３の長さＭ２と第２の中心導体４の長さＭ３を異ならせて、一方のＴＥＭモードの共振モードのみを縮退させ、他方のＴＥＭモードの共振モードの共振周波数は離して縮退させないようにしている。よって、マルチモード共振器１’は、３個の共振モードが縮退する。
　マルチモード共振器１’について本願発明者が行ったシミュレーション結果は以下の通りである。外部導体２の両端部２ａ、２ｂ間の長さＭ１を８８ｍｍ、第１の中心導体３の長さＭ２を１６．２ｍｍ、第２の中心導体４の長さＭ３を３７．５ｍｍ、外部導体２の周壁部２ｃの直径Ｍ４を１２０ｍｍとした。また、第１の中心導体３と第２の中心導体４の直径Ｍ５を６４ｍｍとした。その結果、共振周波数は、第１のＴＥモードと第２のＴＥモードと第１のＴＥＭモードは全て２．００ＧＨｚであった。従って、このマルチモード共振器１は、３個の共振モードが縮退しており、互いに結合させることによりマルチモードフィルタとして用いることが可能である。なお、第２のＴＥＭモードの共振周波数は、１．１５ＧＨｚであった。
　また、３個の共振モードを縮退させる場合、第１の中心導体３と第２の中心導体４の一方を省略することも場合によっては可能である。
　次に、本発明の更に別の実施形態に係るマルチモード共振器５について説明する。このマルチモード共振器５は、マルチモード共振器１を変形して少なくとも４個の共振モードを縮退させたものである。マルチモード共振器５は、図９に示すように、外部導体６と第１の中心導体７と第２の中心導体８とから構成されている。
　外部導体６は、上記の外部導体２と同様に、金属材料製であり、筒状の周壁部６ｃの両端を第１端部６ａ及び第２端部６ｂにより閉塞した箱状のものである。本実施形態では、周壁部６ｃは円筒状のものとしている。
　外部導体６の周壁部６ｃの内壁には、中心に向かい、かつ長手方向に延びる凸部６ｃａが複数形成されている。凸部６ｃａの中心に向かう径方向の長さ（凸部６ｃａの高さ）（図９（ｂ）におけるＭ６）は、凸部６ｃａの先端と第１の中心導体７及び第２の中心導体８との間に所定の空隙を有するような長さである。凸部６ｃａが奏する効果のためには、この空隙の長さは、通常、後述する第１の中心導体と第２の中心導体の間の間隙Ｓｇの長さの５分の１以下とするのがよい。
　凸部６ｃａは、例えば、図示するように周方向に略等間隔に４個形成される。場合によっては、４個よりも多い偶数個形成されてもよい。凸部６ｃａの断面は、長方形状や台形状などが可能である。凸部６ｃａは、図９に示すように金属材料製の板状部材を円筒形の周壁部６ｃの内壁に接合して一体化しても、また、図１０に示すように外部導体６を内方に凹ませて形成してもよい。
　第１の中心導体７と第２の中心導体８は、それぞれ上記の第１の中心導体３と第２の中心導体４と同様に、金属材料製であり、外部導体６の内部に対称的に配されている。第１の中心導体７は、一端７ａが外部導体６の第１端部６ａに短絡されて他端７ｂが開放されている。第２の中心導体８は、一端８ａが外部導体６の第１端部６ｂに短絡されて他端８ｂが開放されている。よって、第１の中心導体７の他端７ｂと第２の中心導体８の他端８ｂとは、所定の距離を有する長手方向の間隙Ｓｇを介して対向している。第１の中心導体７と第２の中心導体８の長手方向の長さ（図９（ａ）におけるＭ２とＭ３）は、略同一になっている。また、通常、第１の中心導体７と第２の中心導体８は、それらの中心軸が略一致し、外部導体６の中心軸とも略一致するようにして配される。また、本実施形態では、第１の中心導体７と第２の中心導体８は円柱状のものとしている。
　なお、第１の中心導体７と第２の中心導体８とは、中空部７ｄ、８ｄを有する柱状、すなわち、有底筒状のものにしてもよい。この場合、図１１に示すように、他端７ｂ、８ｂのみに端面を有し、一端７ａ、８ａ側が外部導体６の外方に向かって開口するようにしてもよい。
　第１の中心導体７と第２の中心導体８の間は、導体の細いリード線９で接続している。
　以上の構成により、マルチモード共振器５は４個の共振モードを有することができる。以下、具体的な共振モード、すなわち、２個のＴＥモード（第１のＴＥモード、第２のＴＥモード）と２個のＴＥＭモード（第１のＴＥＭモード、第２のＴＥＭモード）について、図１２～図１５を用いて説明する。なお、電磁界は、外部導体６の内部のうち第１の中心導体７と第２の中心導体８以外の部分である内部空間Ｓに生じ、図においては内部空間Ｓに生じる電界を実線の矢印で示している。また、磁界は、図示を省略しているが、電界に対しそれを周回するように分布する。また、マルチモード共振器５の長手方向をＺ軸方向、それと直交する方向における第１方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、かつ、第１方向に直交する方向である第２方向をＹ軸方向として説明する。
　第１のＴＥモードは、図１２に示すように、電界が凸部６ｃａの先端と第１の中心導体７又は第２の中心導体８の間を第１方向（Ｘ軸方向）に走るものを中心に分布し、電磁界が外部導体６の両端部６ａ、６ｂ間で２分の１波長でもって共振する。第２のＴＥモードは、図１３に示すように、電界が凸部６ｃａの先端と第１の中心導体７又は第２の中心導体８の間を第２方向（Ｙ軸方向）に走るものを中心に分布し、電磁界が外部導体６の両端部６ａ、６ｂ間で２分の１波長でもって共振する。これらの２個のＴＥモードは、外部導体６が構成する円筒空洞共振器の、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に電界が走るいわゆるＴＥ１１１モードに種別することができる。
　また、これらの２個のＴＥモードは、凸部６ｃａ以外の周壁部６ｃにおける電界は、ほとんど発生しないか或いは極めて小さい。また、これらの２個のＴＥモードは、第１の中心導体７と第２の中心導体８との間隙Ｓｇの位置では、後述するリード線９により電界が打ち消されることで、凸部６ｃａにおいても電界はほとんど発生しないか或いは極めて小さくなっている。
　第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードは、図１４及び図１５に示すように、電界が第１の中心導体７と外部導体６の周壁部６ｃの間、及び第２の中心導体８と外部導体６の周壁部６ｃの間を放射状に走るＴＥＭモードである。第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードは、電磁界が第１の中心導体７の一端７ａの位置（外部導体６の第１端部６ａの位置）と第１の中心導体７の他端７ｂの位置の間に連続して分布し、かつ、第１の中心導体７の周囲で４分の１波長でもって共振する。電界は、第１の中心導体７の他端７ｂの位置近傍で最大になり、磁界は第１の中心導体７の一端７ａの近傍で最大になる。また、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードは、電磁界が第２の中心導体８の一端８ａの位置（外部導体６の第２端部６ｂの位置）と第２の中心導体８の他端８ｂの位置の間に連続して分布し、かつ、第２の中心導体８の周囲で４分の１波長でもって共振する。電界は、第２の中心導体８の他端８ｂの位置近傍で最大になり、磁界は第２の中心導体８の一端８ａの近傍で最大になる。また、これらの２個のＴＥＭモードは、凸部６ｃａ以外の周壁部６ｃにおける電界は、ほとんど発生しないか或いは極めて小さい。
　第１のＴＥＭモードは、第１の中心導体７と外部導体６の周壁部６ｃの間の電界の方向と、第２の中心導体８と外部導体６の周壁部６ｃの間の電界の方向とが同じ向きになるものである。第２のＴＥＭモードは、第１の中心導体７と外部導体６の周壁部６ｃの間の電界の方向と、第２の中心導体８と外部導体６の周壁部６ｃの間の電界の方向とが逆向きになるものである。
　対向している第１の中心導体７と第２の中心導体８は、それらの間隙Ｓｇの距離が長くないと、容量による結合が大きいものとなる。そうすると、第１の中心導体７の周囲の電磁界と第２の中心導体８の周囲の電磁界とは、第１の中心導体７と第２の中心導体８の間隙Ｓｇの距離に応じて干渉し合い、その干渉により、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数は影響を受け易い。この干渉は、後述するように、リード線９によって極めて少なくすることができる。
　また、このような４個の共振モードの共振周波数は、第１のＴＥモードと第２のＴＥモードについては、外部導体６の両端部６ａ、６ｂ間の長さＭ１がほぼ２分の１波長になる周波数であり、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードについては、第１の中心導体７の長さＭ２及び第２の中心導体８の長さＭ３がほぼ４分の１波長になる周波数である。第１のＴＥモードと第２のＴＥモードの波長は、円筒空洞共振器の管内波長とほぼ同じであるから、同じ周波数でも、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの波長よりも原理的に長くなり、よって、通常、第１のＴＥモード及び第２のＴＥモードの共振周波数は、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数よりも高くなる。第１のＴＥモード及び第２のＴＥモードの共振周波数と第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数は、後述するように、凸部６ｃａによって近づけることができる。
　このようなマルチモード共振器５は、上記のマルチモード共振器１と同様に、内部空間Ｓのどの場所においても、複数の共振モードが電磁界を共有しているので、その点から、マルチモード共振器５が占有する空間の利用効率が高く、また、上記の背景技術で示したような誘電体の部材を必ずしも必要としない。
　次に、リード線９と外部導体６の凸部６ｃａの作用について、本願発明者が行ったシミュレーション結果を参照しつつ、詳述する。リード線９と凸部６ｃａは、４個の共振モードの共振周波数を略一致させて、４個の共振モードを縮退させたマルチモード化を容易にするものである。
　なお、シミュレーション条件としては、外部導体６の両端部６ａ、６ｂ間の長さＭ１を１１２ｍｍ、第１の中心導体７の長さＭ２と第２の中心導体８の長さＭ３を３７．５ｍｍ、外部導体６の周壁部６ｃの直径Ｍ４を１００ｍｍとした。また、第１の中心導体７と第２の中心導体８の直径Ｍ５を４９ｍｍとした。
　先ず、リード線９の作用について説明する。このリード線９は、第１の中心導体７と第２の中心導体８の間の容量による結合により、第１のＴＥＭモードと第２のＴＥＭモードの共振周波数が影響を受けてスプリットする（離れる）現象を抑制するものである。
　リード線９は、長さをａ、直径をｂとすると、近似的に式（１）で示すインダクタンス値Ｌのインダクタンス成分を持つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　このインダクタンス成分が第１の中心導体７と第２の中心導体８の間の容量と並列共振回路を構成し、それが共振をすると、第１の中心導体７と第２の中心導体８の間では、電界結合が打ち消され、第１の中心導体７の周囲の電磁界と第２の中心導体８の周囲の電磁界の間の干渉が極めて少なくなる。よって、第１のＴＥＭモードと第２のＴＥＭモードの共振周波数でこの並列共振回路を共振させることで、第１のＴＥＭモードと第２のＴＥＭモードの共振周波数を略一致させることができる。なお、この並列共振回路が共振する周波数は、例えば、リード線９の直径を変えてインダクタンス値を制御することにより調整する。
　このようにリード線９により、第１の中心導体７と第２の中心導体８の間の容量による結合の影響を打ち消すことができるので、第１のＴＥＭモードと第２のＴＥＭモードの共振周波数を略一致させることができるとともに、第１の中心導体７と第２の中心導体８の間の間隙Ｓｇの距離も短くでき、例えば、このシミュレーション条件のように、第１の中心導体７と第２の中心導体８のいずれの長さよりも短くできる。
　図１６（ａ）に示すのは、リード線９の直径を変化させてインダクタンス値を変化させたときの、第１のＴＥＭモードと第２のＴＥＭモードの共振周波数の変化を示すシミュレーション結果である。図によると、リード線９の直径に依存して共振周波数が変化し、直径が０．４ｍｍの近傍で、第１のＴＥＭモードの共振周波数と第２のＴＥＭモードの共振周波数が一致していることがわかる。なお、このシミュレーションは、凸部６ｃａを設けていない状態で行っている。
　次に、外部導体６の凸部６ｃａの作用について説明する。
　凸部６ｃａは、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数よりも高いところに有る第１のＴＥモード及び第２のＴＥモードの共振周波数を降下させるものである。それは、外部導体６の一部である凸部６ｃａが第１の中心導体７及び第２の中心導体８との間に容量結合を形成するとともに、外部導体６の等価的な円周長が長くなって遮断周波数が低下することによる。第１のＴＥモード及び第２のＴＥモードの共振周波数を下げることにより、第１のＴＥモード及び第２のＴＥモードの共振周波数と第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数を近づけることができる。
　図１６（ｂ）に示すのは、凸部６ｃａの高さＭ６を変化させたときの、４個の各共振モードの共振周波数の変化を示すシミュレーション結果である。図によると、凸部６ｃａの高さＭ６を増加させる程、第１のＴＥモード及び第２のＴＥモードの共振周波数が降下していることが分かる。また、凸部６ｃａは、その高さＭ６を増加させる程、第１のＴＥＭモード及び第２のＴＥＭモードの共振周波数を上げる傾向もみられた。なお、このシミュレーションは、リード線９の直径は、０．４ｍｍとした。
　次に、リード線９と凸部６ｃａにより、４個の共振モードの共振周波数を略一致させたシミュレーション結果を表１に示す。ここでは、リード線９の直径を０．２ｍｍとし、凸部６ｃａの高さＭ６を２５ｍｍとした。第１のＴＥＭモード、第２のＴＥＭモード、第１のＴＥモード、及び第２のＴＥモードの各共振周波数が略一致しており、４個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器が可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、この４個の共振モードの共振周波数が略一致している状態において、表２に示すような、第３のＴＥモード及び第４のＴＥモードがこの４個の共振モードの共振周波数の近傍に共振周波数を有して出現している。第３のＴＥモードは、電界が第１方向（Ｘ軸方向）に走るものを中心に分布し、第１の中心導体７が存在するＺ軸位置での電界の方向と第２の中心導体８が存在するＺ軸位置での電界の方向とが逆向きとなっているものである。第４のＴＥモードは、電界が第２方向（Ｙ軸方向）に走るものを中心に分布し、第１の中心導体７が存在するＺ軸位置での電界の方向と第２の中心導体８が存在するＺ軸位置での電界の方向とが逆向きとなっているものである。第３のＴＥモード及び第４のＴＥモードが出現しているのは、リード線９によって、第１の中心導体７と第２の中心導体８の間で、ＴＥモードにおいても電界が打ち消される傾向にあるためである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　このシミュレーション結果では、第３のＴＥモード及び第４のＴＥモードの共振周波数は、上記の４個の共振モードの共振周波数から若干離れているが、広帯域のマイクロ波フィルタ用としてはマルチモード化でき、これらも含めると６個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器が可能である。
　そして更に、この６個の共振モードの近傍に、表３に示すように、詳細は省略するが、断面の寸法で共振周波数が決まっているように見える共振モードが２個出現している。これらも、広帯域のマイクロ波フィルタ用としてはマルチモード化でき、これらも含めると８個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器が可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　以上、マルチモード共振器５について説明した。なお、リード線９と凸部６ｃａは、少なくとも４個の共振モードの共振周波数を略一致させて、それらの共振モードを縮退させたマルチモード化を容易にするものであるが、場合によっては他の手段を用いたり、他の手段と組み合わせたりすることも可能である。
　以上、本発明の実施形態に係るマルチモード共振器について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、請求の範囲に記載する事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、マルチモード共振器１の外部導体２は、円筒状に限らず角筒状なども可能であり、また、第１の中心導体３と第２の中心導体４は円柱状に限らず、角柱状や大小の直径の柱を重ねた段付き形状なども可能である。マルチモード共振器１’及びマルチモード共振器５についても同様である。
　また、マルチモード共振器１は誘電体の部材を必要とするものではなく、内部空間Ｓを満たしているのは空気であるが、図１７に示すように、内部空間Ｓをセラミックなどの高誘電率の誘電体Ｓ’で形成することもできる。この場合、外部導体２、第１の中心導体３、第２の中心導体４は、誘電体Ｓ’の周囲に同時に成膜することによって形成することも可能である。誘電体Ｓ’を用いると、高誘電率による波長短縮効果によって電磁界の波長が短くなり、マルチモード共振器１の更なる小型化が可能になる。マルチモード共振器１’及びマルチモード共振器５についても同様である。
　１、１’、５　　マルチモード共振器
　２、６　　外部導体
　２ａ、６ａ　外部導体の第１端部
　２ｂ、６ｂ　外部導体の第２端部
　２ｃ、６ｃ　外部導体の周壁部
　３、７　　第１の中心導体
　３ａ、７ａ　第１の中心導体の一端
　３ｂ、７ｂ　第１の中心導体の他端
　４、８　　第２の中心導体
　４ａ、８ａ　第２の中心導体の一端
　４ｂ、８ｂ　第２の中心導体の他端
　６ｃａ　外部導体の周壁部の凸部
　９　　リード線
　Ｓ　　内部空間
　Ｓｇ　第１の中心導体と第２の中心導体の間の間隙

Claims (13)

  1. 　少なくとも３個の共振モードを縮退させたマルチモード共振器であって、
    　筒状の周壁部の両端を第１端部及び第２端部により閉塞した箱状の外部導体と、
    　前記外部導体の内部に配され、一端が前記外部導体の第１端部に短絡されて他端が開放された柱状の第１の中心導体と、
    を備えてなることを特徴とするマルチモード共振器。
  2. 　請求項１に記載のマルチモード共振器において、
    　前記３個の共振モードは、
    　前記外部導体の両端部で２分の１波長でもって共振する２個のＴＥモードと、
    　前記第１の中心導体の周囲で４分の１波長でもって共振するＴＥＭモードと、
    から成ることを特徴とするマルチモード共振器。
  3. 　請求項１又は２に記載のマルチモード共振器において、
    　前記外部導体の内部に配され、一端が前記外部導体の前記第２端部に短絡されて他端が開放された柱状の第２の中心導体を更に備え、
    　少なくとも４個の共振モードを縮退させたことを特徴とするマルチモード共振器。
  4. 　請求項３に記載のマルチモード共振器において、
    　前記４個の共振モードの一つは、
    　前記第２の中心導体の周囲で４分の１波長でもって共振するＴＥＭモードであることを特徴とするマルチモード共振器。
  5. 　請求項３又は４に記載のマルチモード共振器において、
    　前記第１の中心導体と前記第２の中心導体の長手方向の長さは、略同一であることを特徴とするマルチモード共振器。
  6. 　請求項３～５のいずれか１項に記載のマルチモード共振器において、
    　前記第１の中心導体と前記第２の中心導体の間を、導体の細いリード線で接続したことを特徴とするマルチモード共振器。
  7. 　請求項６に記載のマルチモード共振器において、
    　前記リード線のインダクタンス成分が前記第１の中心導体と前記第２の中心導体の間の容量と並列共振回路を構成し、前記２個のＴＥＭモードの共振周波数で前記並列共振回路を共振させることを特徴とするマルチモード共振器。
  8. 　請求項３～７のいずれか１項に記載のマルチモード共振器において、
    　前記外部導体の周壁部の内壁に、内壁から中心に向かい、かつ長手方向に延びる凸部を複数形成したことを特徴とするマルチモード共振器。
  9. 　請求項８に記載のマルチモード共振器において、
    　前記形成された凸部は、４個であることを特徴とするマルチモード共振器。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載のマルチモード共振器において、
    　前記外部導体の内部空間は、空気が満たされていることを特徴とするマルチモード共振器。
  11. 　請求項１～９のいずれか１項に記載のマルチモード共振器において、
    　前記外部導体の内部空間は、高誘電率の誘電体で形成されていることを特徴とするマルチモード共振器。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載のマルチモード共振器を１個用いた構成又は複数用いた多段構成にしたことを特徴とするマルチモードフィルタ。
  13. 　請求項１２に記載のマルチモードフィルタを組み込んでいることを特徴とする無線通信装置。
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