WO2016047531A1 - 共振器、フィルタおよび通信装置 - Google Patents

共振器、フィルタおよび通信装置 Download PDF

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WO2016047531A1
WO2016047531A1 PCT/JP2015/076316 JP2015076316W WO2016047531A1 WO 2016047531 A1 WO2016047531 A1 WO 2016047531A1 JP 2015076316 W JP2015076316 W JP 2015076316W WO 2016047531 A1 WO2016047531 A1 WO 2016047531A1
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resonator
conductor
dielectric
columnar body
joined
Prior art date
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PCT/JP2015/076316
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉川　博道
雅史 堀内
克朗 中俣
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
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Priority to JP2016550136A priority patent/JP6267801B2/ja
Priority to EP15844059.4A priority patent/EP3200273B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/04—Coaxial resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/2002—Dielectric waveguide filters
    • H—ELECTRICITY
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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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    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H01P1/2084—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with dielectric resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators

Definitions

  • the present invention relates to a resonator and a filter and a communication device using the resonator.
  • a resonator in which a columnar conductor with one end grounded is accommodated in a shield case is known (see, for example, Patent Document 1). Further, a resonator in which a columnar dielectric is accommodated in a shield case is known (see, for example, Patent Document 2).
  • JP 2011-35792 A Japanese Utility Model Publication No. 63-159904
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 have a problem that the electrical characteristics deteriorate when the size is reduced.
  • the present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object thereof is to provide a small resonator having excellent electrical characteristics, and a filter and a communication device using the resonator. It is to provide.
  • a resonator includes a first conductor located on a first direction side and a second conductor located on a second direction side opposite to the first direction.
  • a shield conductor having a cavity inside, and a dielectric or a conductor, having a columnar shape, being in the cavity, and having an end in the first direction on the first conductor.
  • a columnar body that is joined and has a gap between the end in the second direction and the shield conductor, and in the cavity, and the end in the second direction is joined to the second conductor. And having an interval between the end in the first direction and the shield conductor, and one or more first dielectrics surrounding the columnar body with a space therebetween.
  • Each of the filters according to an embodiment of the present invention has the same structure as the resonator and is arranged in a row so as to be electromagnetically coupled to each other.
  • a plurality of resonators including a first resonator located at the second end and a second resonator located at the other end of the row; and a first terminal electrode electrically or electromagnetically connected to the first resonator; A second terminal electrode electrically or electromagnetically connected to the second resonator.
  • a communication apparatus includes an antenna, a communication circuit, and the filter connected to the antenna and the communication circuit.
  • a small resonator having excellent electrical characteristics can be obtained.
  • a small filter having excellent electrical characteristics can be obtained.
  • a communication apparatus having a small size and good communication quality can be obtained.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG. It is a perspective view showing typically a part of component of the resonator of a 1st embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows typically the other component of the resonator of 1st Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows typically a part of component of the resonator of 2nd Embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows typically the resonator of 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line CD of FIG.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line EF in FIG. 11. It is sectional drawing which shows typically the filter of 6th Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows typically the communication apparatus of 7th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a resonator according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG. 3 and 4 are perspective views schematically showing some of the components of the resonator according to the first embodiment of the present invention.
  • the resonator according to this embodiment includes a shield conductor 10, a columnar body 21, and a first dielectric 12.
  • the shield conductor 10 has a first conductor 13 and a second conductor 14.
  • the shield conductor 10 has a rectangular parallelepiped box shape having a cavity 19 inside, and is connected to a reference potential (referred to as a ground potential or an earth potential).
  • the shield conductor 10 is configured by joining a first conductor 13 located on the ⁇ z direction side and a second conductor 14 located on the + z direction side with a conductive joining member (not shown).
  • the first conductor 13 has a rectangular parallelepiped box shape having an opening on the + z direction side.
  • the second conductor 14 has a rectangular flat plate shape.
  • the first conductor 13 has a through hole 16 and a through hole 17. The through hole 16 and the through hole 17 are used for connection with an external circuit.
  • the first conductor 13 and the second conductor 14 can be formed using various known conductive materials such as metal and non-metal conductive materials.
  • a conductive material mainly composed of an Ag alloy such as Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, a Cu-based, W-based, Mo-based, Pd-based conductive material, or the like. It is desirable to use
  • the conductive bonding member for bonding the first conductor 13 and the second conductor 14 various known conductive bonding members such as solder and a conductive adhesive can be used.
  • the first conductor 13 and the second conductor 14 may be joined using screws or bolts.
  • the inside of the cavity 19 is filled with air, it may be a vacuum or may be filled with a gas other than air.
  • the columnar body 21 is disposed at the center of the cavity 19 and has a columnar shape extending in the + z direction. Further, the end of the columnar body 21 in the ⁇ z direction is joined to the first conductor 13 by a conductive joining member (not shown). There is a gap between the end of the columnar body 21 in the + z direction and the shield conductor 10. That is, the entire ⁇ z-direction surface of the columnar body 21 is joined to the first conductor 13, and there is a gap between the + z-direction surface of the columnar body 21 and the shield conductor 10 (second conductor 14). .
  • the columnar body 21 is made of a conductor, and the resonator of this embodiment functions as a resonator having a resonance mode similar to the TEM mode.
  • the columnar body 21 may be made of a dielectric, and in that case, it functions as a resonator having a resonance mode similar to the TM mode.
  • the columnar body 21 of the present embodiment can be formed using various known conductive materials such as metals and non-metal conductive materials.
  • a conductive material mainly composed of an Ag alloy such as Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, a Cu-based, W-based, Mo-based, Pd-based conductive material, or the like. It is desirable to use
  • the first dielectric 12 is disposed at the center of the cavity 19 and has a cylindrical shape extending in the + z direction.
  • the columnar body 21 is located at the center inside the first dielectric 12.
  • the first dielectric 12 surrounds the columnar body 21 with a space from the columnar body 21.
  • the first dielectric 12 is joined to the second conductor 14 at the end in the + z direction by a conductive joining member (not shown).
  • a conductive joining member not shown.
  • the length of the columnar body 21 in the + z direction is preferably 80% or more of the dimension of the cavity 19 in the + z direction, and more preferably 90% or more of the dimension of the cavity 19 in the + z direction. Further, it is desirable that more than half of the columnar body 21 in the + z direction is surrounded by the first dielectric 12.
  • the ratio of the length in the + z direction of the portion surrounded by the first dielectric 12 in the columnar body 21 to the length in the + z direction of the columnar body 21 is desirably 50% or more, and more desirably 80% or more. 90% or more is more desirable.
  • the size of the cavity 19, the diameter of the columnar body 21, the distance between the columnar body 21 and the first dielectric 12, and the thickness of the first dielectric 12 are the desired size, the resonance frequency of the fundamental mode resonance, and the higher-order mode resonance. Is set as appropriate according to the resonance frequency.
  • a known dielectric material such as dielectric ceramics can be used.
  • a dielectric ceramic material containing BaTiO 3 , Pb 4 Fe 2 Nb 2 O 12 , TiO 2 or the like can be preferably used.
  • a resin such as an epoxy resin may be used.
  • conductive bonding member for bonding the first dielectric 12 and the shield conductor 10 various known conductive bonding members such as a conductive adhesive can be used. Further, for example, a conductor film may be formed on the first dielectric 12, and the conductor film and the shield conductor 10 may be joined using solder or the like. In that case, the conductor film and the solder function as a conductive bonding member.
  • the resonator includes the shield conductor 10, the columnar body 21, and the first dielectric 12.
  • the shield conductor 10 includes a first conductor 13 positioned on the ⁇ z direction side and a second conductor 14 positioned on the + z direction side opposite to the ⁇ z direction, and includes a cavity 19 therein.
  • the columnar body 21 is composed of a conductor, has a columnar shape, is in the cavity 19, has an end in the ⁇ z direction joined to the first conductor 13, and an end in the + z direction and a shield conductor 10 with an interval.
  • the first dielectric 12 is in the cavity 19, the end in the + z direction is joined to the second conductor 14, has a gap between the end in the ⁇ z direction and the shield conductor 10, and the columnar body
  • the columnar body 21 is surrounded by a space 21.
  • the resonator according to the present embodiment having such a configuration functions as a resonator having a resonance mode similar to the TEM mode.
  • the conventional resonator described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to reduce the size. If the entire inside of the shield case is reduced in size by being filled with a dielectric, the resonance frequency of the higher-order mode resonance is greatly reduced, approaching the resonance frequency of the fundamental mode resonance, and the electrical characteristics deteriorate. appear. Further, when a dielectric is disposed between the open end of the columnar conductor and the shield case to reduce the size, there arises a problem that the Q value is greatly reduced and the electrical characteristics are deteriorated.
  • the resonator according to the present embodiment having the above-described configuration can be made smaller than the resonator described in Patent Document 1, and the entire inside of the shield case of the resonator described in Patent Document 1 is filled with a dielectric. It is possible to suppress a decrease in the resonance frequency of higher-order mode resonance than in the case where a dielectric is disposed between the open end of the columnar conductor of the resonator described in Patent Document 1 and the shield case. Can be suppressed. That is, the resonator according to this embodiment has a large difference between the resonance frequency of the fundamental mode resonance and the resonance frequency of the higher-order mode resonance, a high Q value, and excellent electrical characteristics, and is small. That is, the resonator of this embodiment is small and has excellent electrical characteristics.
  • the end of the columnar body 21 in the ⁇ z direction is joined to the first conductor 13 to produce a structure as shown in FIG.
  • the first conductor 13 is positioned so that the columnar body 21 is located inside the first dielectric 12.
  • the second conductor 14 can be manufactured. Therefore, a highly reliable resonator in which the ⁇ z-direction end of the columnar body 21 is securely bonded to the first conductor 13 and the + z-direction end of the first dielectric 12 is securely bonded to the second conductor 14. Can be easily manufactured.
  • the first dielectric 12 has a cylindrical shape. Accordingly, since the first dielectric 12 having a simple shape can surround the columnar body 21 with a space therebetween, the mass productivity is further improved.
  • FIG. 5 is a perspective view similar to FIG. 3 schematically showing some of the components of the resonator according to the second embodiment of the present invention.
  • parts different from those of the first embodiment described above will be described, and the same constituent elements will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
  • the resonator of this embodiment is different from the resonator of the first embodiment in the shape of the first dielectric 12, and the other configuration is the same as that of the resonator of the first embodiment. is there.
  • the first dielectric 12 has a plurality of slits 15. Each slit 15 is formed from the end of the first dielectric 12 in the ⁇ z direction toward the + z direction. Since the resonator of the present embodiment has a plurality of slits 15, it is possible to further suppress a decrease in the resonance frequency of the higher-order mode resonance.
  • the shape and number of the slits 15 can be appropriately set according to desired electrical characteristics, but the slits 15 have a long shape in the length direction (+ z direction) of the first dielectric 12. desirable.
  • the ratio of the dimension of the slit 15 in the + z direction to the dimension of the first dielectric 12 in the + z direction is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a resonator according to the third embodiment of the present invention.
  • 7 is a cross-sectional view taken along line CD of FIG. 8 and 9 are perspective views schematically showing some of the components of the resonator according to the third embodiment of the present invention.
  • parts different from those of the first embodiment described above will be described, and similar constituent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the columnar body 21 is made of a dielectric, and all other structures are the same as those of the first embodiment described above.
  • a known dielectric material such as dielectric ceramics can be used.
  • a dielectric ceramic material containing BaTiO 3 , Pb 4 Fe 2 Nb 2 O 12 , TiO 2 or the like can be preferably used.
  • a resin such as an epoxy resin may be used.
  • the resonator of the present embodiment having such a configuration functions as a resonator having a resonance mode similar to the TM mode because the columnar body 21 is formed of a dielectric. That is, it functions almost the same as a TM mode resonator.
  • the resonance frequency is lowered when a gap is generated between both end faces of the columnar dielectric and the inner surface of the shield case. It was necessary to join both end faces of the columnar dielectric without gaps. For this reason, it is difficult to manufacture, and it is difficult to confirm the bonding state, and it is difficult to manufacture with a high yield.
  • the columnar dielectric in order to facilitate the manufacture, if only one end face of the columnar dielectric is designed to be joined to the shield case, the columnar dielectric must be increased in volume to reduce the resonance frequency. In this case, there is a problem that the resonator becomes larger and the resonance frequency of the higher-order mode resonance is lowered to be close to the resonance frequency of the fundamental mode resonance and the electrical characteristics are deteriorated.
  • the resonator according to the present embodiment having the above-described configuration includes the first dielectric 12 that surrounds the columnar body 21 with an interval from the columnar body 21, so that the decrease in the resonance frequency of the higher-order mode resonance is reduced. While suppressing, the resonance frequency of the fundamental mode resonance can be lowered.
  • the resonator according to the present embodiment has such a configuration, for example, the end of the columnar body 21 in the ⁇ z direction is joined to the first conductor 13 and the first dielectric 12 has the + z direction. After the ends of the first conductor 13 and the second conductor 14 are joined, the first conductor 13 and the second conductor 14 can be joined. Therefore, a resonator in which the end of the columnar body 21 in the ⁇ z direction is securely bonded to the first conductor 13 and the end of the first dielectric 12 in the + z direction is securely bonded to the second conductor 14 can be easily obtained with high yield. Can be manufactured.
  • the first dielectric 12 has a cylindrical shape. Accordingly, since the first dielectric 12 having a simple shape can surround the columnar body 21 with a space therebetween, the mass productivity is further improved.
  • FIG. 10 is a perspective view similar to FIG. 8 schematically showing some of the components of the resonator according to the fourth embodiment of the present invention.
  • parts different from the above-described third embodiment will be described, and the same constituent elements will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
  • the resonator of the present embodiment is different from the resonator of the third embodiment in the shape of the first dielectric 12, and the other configuration is the same as that of the resonator of the third embodiment. is there.
  • the first dielectric 12 has a plurality of slits 15. Each slit 15 is formed from the end of the first dielectric 12 in the ⁇ z direction toward the + z direction. Since the resonator of the present embodiment has a plurality of slits 15, it is possible to further suppress a decrease in the resonance frequency of the higher-order mode resonance.
  • the shape and number of the slits 15 can be appropriately set according to desired electrical characteristics, but the slits 15 have a long shape in the length direction (+ z direction) of the first dielectric 12. desirable.
  • the ratio of the dimension of the slit 15 in the + z direction to the dimension of the first dielectric 12 in the + z direction is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a resonator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view taken along the line EF of FIG.
  • parts different from the above-described third embodiment will be described, and the same constituent elements will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
  • the first conductor 13 has a protruding portion 13p.
  • the protrusion 13p protrudes in the + z direction, and the end of the columnar body 21 in the ⁇ z direction is joined to the end of the protrusion 13p in the + z direction.
  • the length of the columnar body 21 in the + z direction is shortened by the length of the protruding portion 13p in the + z direction.
  • Other configurations are the same as those of the resonator according to the third embodiment.
  • the end in the + z direction of the protrusion 13p is located on the + z direction side of the ⁇ z direction end of the first dielectric 12. That is, the + z-direction end of the protrusion 13 p is located inside the first dielectric 12. Therefore, the entire columnar body 21 is located inside the first dielectric 12.
  • the first conductor 13 has the protruding portion 13p protruding in the + z direction, and the end of the protruding portion 13p in the + z direction is the ⁇ z direction of the first dielectric 12.
  • the ⁇ z direction end of the columnar body 21 is joined to the + z direction end of the protruding portion 13p.
  • the planar shape of the protruding portion 13p (the shape when viewed in plan from the + z direction) may be any shape as long as it fits inside the first dielectric 12. However, when the planar shape of the protruding portion 13p is the same as the planar shape of the columnar body 21 (the shape when viewed in plan from the + z direction), the loss of the resonator can be minimized.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a filter according to a sixth embodiment of the present invention.
  • parts different from those of the first embodiment described above will be described, and similar constituent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the filter of the present embodiment has a first resonator 20a, a second resonator 20b, a first terminal electrode 18a, and a second terminal electrode 18b.
  • the first resonator 20a includes a columnar body 21a, a first dielectric 12a, and a shield conductor 10a.
  • the shield conductor 10a has a cavity 19a and is composed of a first conductor 13a and a second conductor 14a.
  • the first conductor 13a has a through hole 16a and a through hole 17a.
  • the shield conductor 10a is connected to a reference potential (referred to as a ground potential or an earth potential).
  • the second resonator 20b includes a columnar body 21b, a first dielectric body 12b, and a shield conductor 10b.
  • the shield conductor 10b has a cavity 19b and is composed of a first conductor 13b and a second conductor 14b.
  • the first conductor 13b has a through hole 16b and a through hole 17b.
  • the shield conductor 10b is connected to a reference potential (referred to as a ground potential or an earth potential).
  • the columnar body 21a and the columnar body 21b are the same as the columnar body 21 of the first embodiment.
  • the first dielectric 12a and the first dielectric 12b are the same as the first dielectric 12 of the first embodiment.
  • the first conductor 13a and the first conductor 13b are the same as the first conductor 13 of the first embodiment.
  • the second conductor 14a and the second conductor 14b are the same as the second conductor 14 of the first embodiment.
  • the cavity 19a and the cavity 19b are the same as the cavity 19 of the first embodiment.
  • the through-hole 16a and the through-hole 16b are the same as the through-hole 16 of 1st Embodiment, and the through-hole 17a and the through-hole 17b are the same as the through-hole 17 of 1st Embodiment. That is, the first resonator 20a and the second resonator 20b are the same as the resonator of the first embodiment.
  • the first resonator 20a and the second resonator 20b are arranged side by side so as to form a row. Moreover, the 1st conductor 13a and the 1st conductor 13b are joined by the electroconductive joining member, and the 2nd conductor 14a and the 2nd conductor 14b are joined by the electroconductive joining member.
  • the first resonator 20a and the second resonator 20b are disposed so that the through hole 17a and the through hole 16b are connected to each other, and are electromagnetically coupled to each other through the through hole 17a and the through hole 16b.
  • the first terminal electrode 18a has a rod shape bent in an L shape, and is inserted into the cavity 19a of the first resonator 20a through the through hole 16a. One end of the first terminal electrode 18a is located outside the first resonator 20a, and the other end of the first terminal electrode 18a is joined to the first conductor 13a in the cavity 19a.
  • the first terminal electrode 18a has a portion extending in the + z direction, and is electromagnetically connected (electromagnetically coupled) to the first resonator 20a.
  • the second terminal electrode 18b has a rod shape bent in an L shape, and is inserted into the cavity 19b of the second resonator 20b through the through hole 17b. One end of the second terminal electrode 18b is located outside the second resonator 20b, and the other end of the second terminal electrode 18b is joined to the first conductor 13b in the cavity 19b.
  • the second terminal electrode 18b has a portion extending in the + z direction, and is electromagnetically connected (electromagnetically coupled) to the second resonator 20b.
  • the first terminal electrode 18a and the second terminal electrode 18b can be formed using various known conductive materials such as metals and non-metallic conductive materials.
  • a conductive material mainly composed of an Ag alloy such as Ag, Ag—Pd, or Ag—Pt, or a Cu-based, W-based, Mo-based, or Pd-based conductive material is used. It is desirable.
  • the filter of the present embodiment has a plurality of resonators (first resonator 20a and second resonator 20b), the first terminal electrode 18a, and the second terminal electrode 18b.
  • Each of the first resonator 20a and the second resonator 20b has the same structure as the resonator of the first embodiment.
  • the first resonator 20a and the second resonator 20b are arranged in a row so as to be electromagnetically coupled.
  • the first resonator 20a is located at one end of the row, and the second resonator 20b is located at the other end of the row.
  • the first terminal electrode 18a is electrically or electromagnetically connected to the first resonator 20a
  • the second terminal electrode 18b is electrically or electromagnetically connected to the second resonator 20b. Since it has such a configuration, the filter of this embodiment can be downsized, and can realize excellent characteristics in which the insertion loss in the passband is small and the attenuation near the passband is large.
  • FIG. 14 is a block diagram schematically showing a communication device according to the seventh embodiment of this invention.
  • the communication apparatus according to the present embodiment includes an antenna 82, a communication circuit 81, and a filter 80 connected to the antenna 82 and the communication circuit 81.
  • the filter 80 is the filter of the sixth embodiment described above.
  • the antenna 82 and the communication circuit 81 are well-known conventional ones.
  • the communication device according to the present embodiment having such a configuration can be reduced in size because the unnecessary electric signal is removed using the filter of the sixth embodiment that is small and has excellent electrical characteristics, and communication quality is improved. Can be better.
  • the columnar body 21 has a columnar shape
  • the columnar body 21 may have another shape such as a quadrangular columnar shape, a hexagonal columnar shape, or an elliptical columnar shape.
  • the columnar body 21 may have a shape with a non-constant cross-sectional area.
  • the present invention is not limited to this.
  • the slit 15 shown in FIG. 5 may penetrate the first dielectric 12 in the + z direction, and the first dielectric 12 may be divided into four. That is, the plurality of first dielectric bodies 12 may be provided, and the plurality of first dielectric bodies 12 may be disposed so as to surround the columnar body 21.
  • the first resonator 20a and the second resonator 20b have the same structure as the resonator of the first embodiment, but the present invention is not limited to this.
  • the resonator may have the same structure as that of any one of the second to fifth embodiments, or may have another structure.
  • the filter has two resonators (the first resonator 20a and the second resonator 20b) has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the filter may have three or more resonators. In that case, other resonators may be arranged between the first resonator 20a and the second resonator 20b so that all the resonators form a line.
  • the filter 80 is the filter of the sixth embodiment described above, but the present invention is not limited to this. Other filters having similar characteristics may be used.
  • the electrical characteristics of the resonator according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 were calculated by simulation.
  • the dielectric constituting the first dielectric 12 has a relative dielectric constant of 43 and a dielectric loss tangent of 2 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • the electrical conductivity of the first conductor 13, the second conductor 14, and the columnar body 21 was 4.2 ⁇ 10 7 S / m.
  • the dimension in the + x direction and the dimension in the + y direction of the cavity 19 were 51 mm, and the dimension in the + z direction of the cavity 19 was 39 mm.
  • the diameter of the columnar body 21 was 12 mm, and the length of the columnar body 21 (the dimension in the + z direction) was 37 mm.
  • the inner diameter of the first dielectric 12 was 16 mm, the outer diameter of the first dielectric 12 was 18 mm, and the length (the dimension in the + z direction) of the first dielectric 12 was 37 mm.
  • the resonance frequency of the fundamental mode resonance was 757 MHz
  • the Q value of the fundamental mode resonance was 4611
  • the resonance frequency of the highest order mode resonance having the lowest frequency was 3.47 GHz.
  • a resonator of a comparative example having a structure similar to that shown in FIGS. 1 to 4 except that the first dielectric 12 is removed (the through hole 16 and the through hole 17 are omitted).
  • the electrical characteristics of the / 4 wavelength semi-coaxial resonator were calculated by simulation.
  • a cavity inside the shield case corresponding to the shield conductor 10 of FIGS. 1 to 4 (corresponding to the cavity 19 of FIGS. 1 to 4) has a dimension in the + x direction and a dimension in the + y direction of 60 mm, and a dimension in the + z direction. 44 mm.
  • 1 to 4 has a diameter of 25 mm and a thickness (+ z direction) at a + z direction end of a cylinder having a diameter of 16 mm and a length (+ z direction dimension) of 40 mm.
  • the dimension was a shape in which discs of 2 mm were joined, and the end in the -z direction was joined to the shield case and grounded.
  • the physical properties of the conductors constituting the shield case and the internal conductor were the same as in the previous simulation (simulation of the resonator of the first embodiment).
  • the resonance frequency of the fundamental mode resonance was 749 MHz
  • the Q value of the fundamental mode resonance was 4616
  • the resonance frequency of the highest order mode resonance having the lowest frequency was 3.66 GHz.
  • the resonator of the first embodiment can realize excellent electrical characteristics equivalent to those of the resonator of the comparative example, although it is smaller than the resonator of the comparative example. .
  • the electrical characteristics of the resonator of the third embodiment shown in FIGS. 6 to 9 were calculated by simulation.
  • the dielectric constituting the columnar body 21 and the first dielectric 12 has a relative dielectric constant of 43 and a dielectric loss tangent of 1.6 ⁇ 10 ⁇ 4 .
  • the conductivity of the first conductor 13 and the second conductor 14 was 4.64 ⁇ 10 7 S / m.
  • the dimension in the + x direction and the dimension in the + y direction of the cavity 19 was 9.1 mm, and the dimension in the + z direction of the cavity 19 was 8.2 mm.
  • the diameter of the columnar body 21 was 1.6 mm, and the length of the columnar body 21 (the dimension in the + z direction) was 7.7 mm.
  • the inner diameter of the first dielectric 12 was 2.6 mm, the outer diameter of the first dielectric 12 was 5.6 mm, and the length (the dimension in the + z direction) of the first dielectric 12 was 7.7 mm.
  • the resonance frequency of the fundamental mode resonance was 5.91 GHz
  • the Q value of the fundamental mode resonance was 3530
  • the resonance frequency of the highest order mode resonance having the lowest frequency was 7.49 GHz.
  • the electrical characteristics of the resonator of the fourth embodiment having the four slits 15 shown in FIG. 10 were calculated by simulation.
  • the width of the slit 15 was 0.5 mm, and the length of the slit 15 (the dimension in the + z direction) was 6.7 mm. Except for having four slits 15, all were the same as the previous simulation (simulation of the resonator of the third embodiment).
  • the resonance frequency of the fundamental mode resonance was 6.12 GHz
  • the Q value of the fundamental mode resonance was 3568
  • the resonance frequency of the highest order mode resonance having the lowest frequency was 9.04 GHz.
  • the resonator of the third embodiment and the resonator of the fourth embodiment are small in size and have a high Q value of the fundamental mode resonance, the resonance frequency of the fundamental mode resonance, and the higher order mode resonance. It was confirmed that excellent electrical characteristics with a large interval from the resonance frequency can be realized.
  • 10a, 10b shield conductors 12, 12a, 12b: first dielectrics 13, 13a, 13b: first conductor 13p: protrusions 14, 14a, 14b: second conductor 15: slits 16, 16a, 16b, 17 , 17a, 17b: through-hole 18a: first terminal electrode 18b: second terminal electrode 19, 19a, 19b: cavity 20a: first resonator 20b: second resonators 21, 21a, 21b: columnar body 80: filter 81 : Communication circuit 82: Antenna

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Abstract

　【課題】　小型で電気特性が優れた共振器と、それを用いた、フィルタおよび通信装置と、を提供する。　【解決手段】　共振器は、シールド導体１０と、柱状体２１と、第１誘電体１２と、を有している。シールド導体１０は、－ｚ方向側に位置する第１導体１３と、＋ｚ方向側に位置する第２導体１４とを含んで構成されており、内部に空洞１９を有している。柱状体２１は、誘電体または導体によって構成されており、柱状の形状を有し、空洞１９内にあり、－ｚ方向の端が第１導体１３に接合されており、＋ｚ方向の端とシールド導体１０との間に間隔を有している。第１誘電体１２は、空洞１９内にあり、＋ｚ方向の端が第２導体１４に接合されており、－ｚ方向の端とシールド導体１０との間に間隔を有しており、柱状体２１と間隔を開けて柱状体２１を取り囲んでいる。

Description

共振器、フィルタおよび通信装置
　本発明は、共振器と、それを用いた、フィルタおよび通信装置と、に関するものである。
　一方端を接地した柱状導体をシールドケース内に収容した共振器が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。また、柱状誘電体をシールドケース内に収容した共振器が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開２０１１－３５７９２号公報 実開昭６３－１５９９０４号公報
　しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載された従来の共振器は、小型化すると電気特性が悪化するという問題があった。
　本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型で電気特性が優れた共振器と、それを用いた、フィルタおよび通信装置と、を提供することにある。
　本発明の一実施形態に係る共振器は、第１方向側に位置する第１導体と、前記第１方向と反対方向である第２方向側に位置する第２導体と、を含んで構成されており、内部に空洞を有する、シールド導体と、誘電体または導体によって構成されており、柱状の形状を有しており、前記空洞内にあり、前記第１方向の端が前記第１導体に接合されており、前記第２方向の端と前記シールド導体との間に間隔を有している、柱状体と、前記空洞内にあり、前記第２方向の端が前記第２導体に接合されており、前記第１方向の端と前記シールド導体との間に間隔を有しており、前記柱状体と間隔を開けて該柱状体を取り囲む１つ以上の第１誘電体と、を有する。
　本発明の一実施形態に係るフィルタは、各々が前記共振器と同じ構造を有しているとともに、相互に電磁気的に結合するように列を成して配置されており、該列の一方端に位置する第１共振器および前記列の他方端に位置する第２共振器を含む、複数の共振器と、電気的または電磁気的に前記第１共振器に接続される第１端子電極と、電気的または電磁気的に前記第２共振器に接続される第２端子電極と、を有する。
　本発明の一実施形態に係る通信装置は、アンテナと、通信回路と、前記アンテナおよび前記通信回路に接続された前記フィルタと、を有している。
　本発明の一実施形態に係る共振器によれば、小型で電気特性が優れた共振器を得ることができる。本発明の一実施形態に係るフィルタによれば、小型で電気特性が優れたフィルタを得ることができる。本発明の一実施形態に係る通信装置によれば、小型で通信品質が良好な通信装置を得ることができる。
本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。 図１のＡ－Ｂ線断面図である。 本発明の第１実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の共振器の他の構成要素を模式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。 図６のＣ－Ｄ線断面図である。 本発明の第３実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の共振器の他の構成要素を模式的に示す斜視図である。 本発明の第４実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す斜視図である。 本発明の第５実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。 図１１のＥ－Ｆ線断面図である。 本発明の第６実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。 本発明の第７実施形態の通信装置を模式的に示すブロック図である。
　以下、本発明の共振器と、それを用いた、フィルタおよび通信装置と、を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面においては、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸によって方向を示している。
　（第１実施形態）
  図１は、本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＡ－Ｂ線断面図である。図３および図４は、本発明の第１実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す斜視図である。本実施形態の共振器は、図１～図４に示すように、シールド導体１０と、柱状体２１と、第１誘電体１２とを有している。シールド導体１０は、第１導体１３および第２導体１４を有している。
　シールド導体１０は、内部に空洞１９を有する直方体の箱状の形状を有しており、基準電位（グランド電位またはアース電位という）に接続される。また、シールド導体１０は、－ｚ方向側に位置する第１導体１３と、＋ｚ方向側に位置する第２導体１４とが図示せぬ導電性接合部材で接合されて構成されている。第１導体１３は、＋ｚ方向側が開口した直方体の箱状の形状を有している。第２導体１４は、矩形の平板状の形状を有している。また、第１導体１３は、貫通孔１６および貫通孔１７を有している。貫通孔１６および貫通孔１７は、外部回路との接続に利用される。
　第１導体１３および第２導体１４は、金属や非金属導電性材料のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の特性を向上させるためには、例えば、Ａｇ，Ａｇ－Ｐｄ，Ａｇ－Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料や、Ｃｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電材料等を用いることが望ましい。
　第１導体１３と第２導体１４を接合する導電性接合部材としては、半田や導電性接着剤など、種々の既知の導電性接合部材を用いることができる。場合によっては、ネジやボルトを用いて第１導体１３と第２導体１４を接合しても構わない。また、空洞１９内は、空気で満たされているが、真空であっても良く、空気以外の気体で満たされていても構わない。
　柱状体２１は、空洞１９の中央に配置されており、＋ｚ方向に伸びる円柱状の形状を有している。また、柱状体２１は、－ｚ方向の端が第１導体１３に図示せぬ導電性接合部材で接合されている。そして、柱状体２１の＋ｚ方向の端とシールド導体１０との間には隙間がある。すなわち、柱状体２１の－ｚ方向の表面の全体が第１導体１３に接合されており、柱状体２１の＋ｚ方向の表面とシールド導体１０（第２導体１４）との間には隙間がある。
　本実施形態では、柱状体２１は導体で構成されており、本実施形態の共振器は、ＴＥＭモードに類似した共振モードを有する共振器として機能する。なお、柱状体２１を誘電体で構成してもよく、その場合にはＴＭモードに類似した共振モードを有する共振器として機能する。
　本実施形態の柱状体２１は、金属や非金属導電性材料のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の特性を向上させるためには、例えば、Ａｇ，Ａｇ－Ｐｄ，Ａｇ－Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料や、Ｃｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電材料等を用いることが望ましい。
　第１誘電体１２は、空洞１９の中央に配置されており、＋ｚ方向に伸びる円筒状の形状を有している。そして、第１誘電体１２の内側の中央に柱状体２１が位置している。すわなち、第１誘電体１２は、柱状体２１と間隔を開けて柱状体２１を取り囲んでいる。また、第１誘電体１２は、＋ｚ方向の端が第２導体１４に図示せぬ導電性接合部材で接合されている。そして、第１誘電体１２の－ｚ方向の端とシールド導体１０との間には隙間がある。すなわち、第１誘電体１２の＋ｚ方向の表面の全体が第２導体１４に接合されており、第１誘電体１２の－ｚ方向の表面とシールド導体１０（第１導体１３）との間には隙間がある。
　なお、柱状体２１の＋ｚ方向の長さは、空洞１９の＋ｚ方向の寸法の８０％以上であることが望ましく、空洞１９の＋ｚ方向の寸法の９０％以上であることがさらに望ましい。また、柱状体２１の＋ｚ方向における半分以上の部分が第１誘電体１２に囲まれていることが望ましい。なお、柱状体２１の＋ｚ方向の長さに対する、柱状体２１における第１誘電体１２に囲まれている部分の＋ｚ方向の長さの比率は、５０％以上が望ましく、８０％以上が更に望ましく、９０％以上が更に望ましい。空洞１９の大きさ、柱状体２１の直径、柱状体２１と第１誘電体１２との間隔および第１誘電体１２の厚さは、所望するサイズ、基本モード共振の共振周波数および高次モード共振の共振周波数に応じて適宜設定する。
　第１誘電体１２の材質としては、誘電体セラミックス等の既知の誘電体材料を用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２等を含有する誘電体セラミック材料を好適に用いることができる。場合によっては、エポキシ樹脂等の樹脂を用いることもできる。
　第１誘電体１２と、シールド導体１０とを接合する導電性接合部材としては、例えば導電性接着剤のような種々の既知の導電性接合部材を用いることができる。また、例えば、第１誘電体１２に導体膜を形成し、その導体膜とシールド導体１０とを、半田等を用いて接合しても構わない。その場合には、導体膜および半田が導電性接合部材として機能する。
　このように、本実施形態の共振器は、シールド導体１０と、柱状体２１と、第１誘電体１２と、を有している。シールド導体１０は、－ｚ方向側に位置する第１導体１３と、－ｚ方向と反対方向である＋ｚ方向側に位置する第２導体１４とを含んで構成されており、内部に空洞１９を有している。柱状体２１は、導体によって構成されており、柱状の形状を有しており、空洞１９内にあり、－ｚ方向の端が第１導体１３に接合されており、＋ｚ方向の端とシールド導体１０との間に間隔を有している。第１誘電体１２は、空洞１９内にあり、＋ｚ方向の端が第２導体１４に接合されており、－ｚ方向の端とシールド導体１０との間に間隔を有しており、柱状体２１と間隔を開けて柱状体２１を取り囲んでいる。このような構成を有する本実施形態の共振器は、ＴＥＭモードに類似した共振モードを有する共振器として機能する。
　特許文献１に記載されたような従来の共振器は、小型化が困難であるという問題があった。そして、シールドケースの内側の全体に誘電体を充填することによって小型化すると、高次モード共振の共振周波数が大きく低下して基本モード共振の共振周波数に近接し、電気特性が悪化するという問題が発生する。また、柱状導体の開放端とシールドケースとの間に誘電体を配置して小型化すると、Ｑ値が大きく低下して電気特性が悪化するという問題が発生する。
　上述した構成を有する本実施形態の共振器は、特許文献１に記載された共振器よりも小型化でき、特許文献１に記載された共振器のシールドケースの内側全体に誘電体を充填したものよりも高次モード共振の共振周波数の低下を抑制でき、特許文献１に記載された共振器の柱状導体の開放端とシールドケースとの間に誘電体を配置したものよりもＱ値の低下を抑制できる。すなわち、本実施形態の共振器は、基本モード共振の共振周波数と高次モード共振の共振周波数との差が大きく、Ｑ値が高い、優れた電気特性を有しているとともに、小型である。すなわち、本実施形態の共振器は、小型で電気特性が優れている。
　また、上述した構成を有する本実施形態の共振器は、例えば、柱状体２１の－ｚ方向の端を第１導体１３に接合して図４に示すような構造体を作製し、第１誘電体１２の＋ｚ方向の端を第２導体１４に接合して図３に示すような構造体を作製した後に、柱状体２１が第１誘電体１２の内側に位置するように、第１導体１３と第２導体１４とを接合することによって、製造することができる。よって、柱状体２１の－ｚ方向の端が第１導体１３に確実に接合され、第１誘電体１２の＋ｚ方向の端が第２導体１４に確実に接合された、信頼性が高い共振器を、容易に製造することができる。
　また、本実施形態の共振器では、第１誘電体１２が筒状の形状を有している。よって、単純な形状を有する１つの第１誘電体１２によって、間隔を開けて柱状体２１の周囲を取り囲むことができるので、さらに量産性に優れている。
　（第２実施形態）
  図５は、本発明の第２実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す、図３と同様の斜視図である。なお、本実施形態においては、上述した第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。
　本実施形態の共振器は、図５に示すように、第１誘電体１２の形状が第１実施形態の共振器と異なっており、それ以外の構成は第１実施形態の共振器と同じである。本実施形態の共振器では、第１誘電体１２が複数のスリット１５を有している。各々のスリット１５は、第１誘電体１２の－ｚ方向の端から＋ｚ方向に向かって形成されている。本実施形態の共振器は、複数のスリット１５を有しているため、高次モード共振の共振周波数の低下を更に抑制することができる。
　スリット１５の形状および個数は、所望する電気特性に応じて適宜設定することができるが、スリット１５は、第１誘電体１２の長さ方向（＋ｚ方向）に長い形状を有していることが望ましい。また、第１誘電体１２の＋ｚ方向の寸法に対する、スリット１５の＋ｚ方向の寸法の比率は、６０％以上が望ましく、８０％以上が更に望ましい。
　（第３実施形態）
  図６は、本発明の第３実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。図７は、図６のＣ－Ｄ線断面図である。図８および図９は、本発明の第３実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す斜視図である。なお、本実施形態においては、前述した第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。
　本実施形態では、柱状体２１は誘電体で構成されており、それ以外の構成は全て前述した第１実施形態と同じである。
　柱状体２１の材質としては、誘電体セラミックス等の既知の誘電体材料を用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２等を含有する誘電体セラミック材料を好適に用いることができる。場合によっては、エポキシ樹脂等の樹脂を用いることもできる。
　このような構成を有する本実施形態の共振器は、柱状体２１が誘電体で構成されているため、ＴＭモードに類似した共振モードを有する共振器として機能する。すなわち、ＴＭモード共振器と殆ど同様に機能する。
　特許文献２に記載されたような従来のＴＭモード共振器は、柱状誘電体の両端面とシールドケースの内面との間に隙間が生じると共振周波数が低下するため、密閉されたシールドケースの内面に柱状誘電体の両端面を隙間無く接合する必要があった。このため、製造が難しく、接合状態の確認も困難であり、高い歩留まりで製造するのが困難であった。また、製造を容易にするため、柱状誘電体の一方の端面のみがシールドケースに接合されるように設計すると、共振周波数を低下させるために柱状誘電体の体積を大きくする必要があるが、そうした場合には、共振器が大型化すると共に、高次モード共振の共振周波数が低下して基本モード共振の共振周波数に近接し、電気特性が劣化するという問題が生じる。
　上述した構成を有する本実施形態の共振器は、柱状体２１と間隔を開けて柱状体２１を取り囲む第１誘電体１２を有していることから、高次モード共振の共振周波数の低下を小さく抑えつつ、基本モード共振の共振周波数を低下させることができる。
　また、このような構成を有していることから、本実施形態の共振器は、例えば、柱状体２１の－ｚ方向の端を第１導体１３に接合し、第１誘電体１２の＋ｚ方向の端を第２導体１４に接合した後に、第１導体１３と第２導体１４とを接合することによって、製造することができる。よって、柱状体２１の－ｚ方向の端が第１導体１３に確実に接合され、第１誘電体１２の＋ｚ方向の端が第２導体１４に確実に接合された共振器を、歩留まり良く容易に製造することができる。
　また、本実施形態の共振器では、第１誘電体１２が筒状の形状を有している。よって、単純な形状を有する１つの第１誘電体１２によって、間隔を開けて柱状体２１の周囲を取り囲むことができるので、さらに量産性に優れている。
　（第４実施形態）
  図１０は、本発明の第４実施形態の共振器の構成要素の一部を模式的に示す、図８と同様の斜視図である。なお、本実施形態においては、上述した第３実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。
　本実施形態の共振器は、図１０に示すように、第１誘電体１２の形状が第３実施形態の共振器と異なっており、それ以外の構成は第３実施形態の共振器と同じである。本実施形態の共振器では、第１誘電体１２が複数のスリット１５を有している。各々のスリット１５は、第１誘電体１２の－ｚ方向の端から＋ｚ方向に向かって形成されている。本実施形態の共振器は、複数のスリット１５を有しているため、高次モード共振の共振周波数の低下を更に抑制することができる。
　スリット１５の形状および個数は、所望する電気特性に応じて適宜設定することができるが、スリット１５は、第１誘電体１２の長さ方向（＋ｚ方向）に長い形状を有していることが望ましい。また、第１誘電体１２の＋ｚ方向の寸法に対する、スリット１５の＋ｚ方向の寸法の比率は、６０％以上が望ましく、８０％以上が更に望ましい。
　（第５実施形態）
  図１１は、本発明の第５実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。図１２は、図１１のＥ－Ｆ線断面図である。なお、本実施形態においては、上述した第３実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。
　本実施形態の共振器では、図１１および図１２に示すように、第１導体１３が突出部１３ｐを有している。突出部１３ｐは＋ｚ方向へ突出しており、突出部１３ｐの＋ｚ方向の端に、柱状体２１の－ｚ方向の端が接合されている。そして、突出部１３ｐの＋ｚ方向の長さの分だけ、柱状体２１の＋ｚ方向の長さが短くなっている。それ以外の構成は第３実施形態の共振器と同じである。
　突出部１３ｐの＋ｚ方向の端は、第１誘電体１２の－ｚ方向の端よりも＋ｚ方向側に位置している。すなわち、突出部１３ｐの＋ｚ方向の端は、第１誘電体１２の内側に位置している。よって、柱状体２１の全体が、第１誘電体１２の内側に位置している。
　すなわち、本実施形態の共振器では、第１導体１３は、＋ｚ方向へ突出している突出部１３ｐを有しており、突出部１３ｐの＋ｚ方向の端は、第１誘電体１２の－ｚ方向の端よりも＋ｚ方向側に位置しており、柱状体２１の－ｚ方向の端は、突出部１３ｐの＋ｚ方向の端に接合されている。これにより、第３実施形態の共振器と比較して、無負荷Ｑの低下を小さく抑えつつ、基本モード共振の共振周波数を低下させることができ、基本モード共振の共振周波数を等しくした場合には、さらに小型化することができる。なお、この効果は、柱状体２１の全体が第１誘電体１２で囲まれることや、突出部１３ｐの周囲で磁界が強くなることによって得られるのではないかと推測される。
　突出部１３ｐの平面形状（＋ｚ方向から平面視したときの形状）は、第１誘電体１２の内側に納まる大きさであれば、どのような形状であっても構わない。但し、突出部１３ｐの平面形状を、柱状体２１の平面形状（＋ｚ方向から平面視したときの形状）と同じにした場合に、共振器の損失を最も小さくすることができる。
　（第６実施形態）
  図１３は、本発明の第６実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。なお、本実施形態においては、前述した第１実施形態と異なる部分について説明し、同様の構成要素には同様の符号を付して重複する説明を省略する。
　本実施形態のフィルタは、第１共振器２０ａと、第２共振器２０ｂと、第１端子電極１８ａと、第２端子電極１８ｂと、を有している。第１共振器２０ａは、柱状体２１ａと、第１誘電体１２ａと、シールド導体１０ａとで構成されている。シールド導体１０ａは、空洞１９ａを有しており、第１導体１３ａと第２導体１４ａとで構成されている。第１導体１３ａは、貫通孔１６ａおよび貫通孔１７ａを有している。また、シールド導体１０ａは、基準電位（グランド電位またはアース電位という）に接続される。第２共振器２０ｂは、柱状体２１ｂと、第１誘電体１２ｂと、シールド導体１０ｂとで構成されている。シールド導体１０ｂは、空洞１９ｂを有しており、第１導体１３ｂと第２導体１４ｂとで構成されている。第１導体１３ｂは、貫通孔１６ｂおよび貫通孔１７ｂを有している。また、シールド導体１０ｂは、基準電位（グランド電位またはアース電位という）に接続される。
　柱状体２１ａおよび柱状体２１ｂは、第１実施形態の柱状体２１と同じものである。第１誘電体１２ａおよび第１誘電体１２ｂは、第１実施形態の第１誘電体１２と同じものである。第１導体１３ａおよび第１導体１３ｂは、第１実施形態の第１導体１３と同じものである。第２導体１４ａおよび第２導体１４ｂは、第１実施形態の第２導体１４と同じものである。なお、空洞１９ａおよび空洞１９ｂは、第１実施形態の空洞１９と同じである。また、貫通孔１６ａおよび貫通孔１６ｂは、第１実施形態の貫通孔１６と同じであり、貫通孔１７ａおよび貫通孔１７ｂは、第１実施形態の貫通孔１７と同じである。つまり、第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂは、第１実施形態の共振器と同じものである。
　第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂは、列を成すように並べて配置されている。また、第１導体１３ａと第１導体１３ｂとは、導電性接合部材によって接合されており、第２導体１４ａと第２導体１４ｂとは、導電性接合部材によって接合されている。そして、第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂは、貫通孔１７ａと貫通孔１６ｂとが繋がるように配置されており、貫通孔１７ａおよび貫通孔１６ｂを介して互いに電磁気的に結合する。
　第１端子電極１８ａは、Ｌ字型に曲がった棒状の形状を有しており、貫通孔１６ａを介して第１共振器２０ａの空洞１９ａ内に挿入されている。第１端子電極１８ａの一方端は第１共振器２０ａの外部に位置しており、第１端子電極１８ａの他方端は、空洞１９ａ内において第１導体１３ａに接合されている。また、第１端子電極１８ａは、＋ｚ方向に伸びる部分を有しており、第１共振器２０ａに電磁気的に接続される（電磁気的に結合される）。
　第２端子電極１８ｂは、Ｌ字型に曲がった棒状の形状を有しており、貫通孔１７ｂを介して第２共振器２０ｂの空洞１９ｂ内に挿入されている。第２端子電極１８ｂの一方端は第２共振器２０ｂの外部に位置しており、第２端子電極１８ｂの他方端は、空洞１９ｂ内において第１導体１３ｂに接合されている。また、第２端子電極１８ｂは、＋ｚ方向に伸びる部分を有しており、第２共振器２０ｂに電磁気的に接続される（電磁気的に結合される）。
　なお、第１端子電極１８ａおよび第２端子電極１８ｂは、金属や非金属導電性材料のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。フィルタの特性を向上させるためには、例えば、Ａｇ，Ａｇ－Ｐｄ，Ａｇ－Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電材料等を用いることが望ましい。
　このように、本実施形態のフィルタは、複数の共振器（第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂ）と、第１端子電極１８ａと、第２端子電極１８ｂとを有している。第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂの各々は、第１実施形態の共振器と同じ構造を有している。また、第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂは、電磁気的に結合するように列を成して配置されている。第１共振器２０ａは、列の一方端に位置しており、第２共振器２０ｂは、列の他方端に位置している。第１端子電極１８ａは、電気的または電磁気的に第１共振器２０ａに接続され、第２端子電極１８ｂは、電気的または電磁気的に第２共振器２０ｂに接続される。このような構成を有しているため、本実施形態のフィルタは、小型化が可能であるとともに、通過帯域の挿入損失が小さく通過帯域近傍の減衰量が大きい優れた特性を実現できる。
　（第７実施形態）
  図１４は、本発明の第７実施形態の通信装置を模式的に示すブロック図である。本実施形態の通信装置は、アンテナ８２と、通信回路８１と、アンテナ８２および通信回路８１に接続されたフィルタ８０とを有している。フィルタ８０は、前述した第６実施形態のフィルタである。アンテナ８２および通信回路８１は、既知の従来のものである。
　このような構成を有する本実施形態の通信装置は、小型で電気特性が優れた第６実施形態のフィルタを用いて不要な電気信号を除去することから、小型化が可能であり、通信品質を良くすることができる。
　（変形例）
  本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に則して種々の変更および改良が可能である。
　例えば、前述した実施形態においては、柱状体２１が円柱状の形状を有している例を示したが、これに限定されるものではない。柱状体２１は、例えば、４角柱状、６角柱状、楕円柱状など、他の形状を有していても構わない。また、特許文献１に記載された共振器のように、柱状体２１は、断面積が一定でない形状であっても構わない。
　また、前述した実施形態においては、１つの筒状の第１誘電体１２が柱状体２１を取り囲んでいる例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示したスリット１５が＋ｚ方向に第１誘電体１２を貫通し、第１誘電体１２が４つに分割されていても構わない。すなわち、複数の第１誘電体１２を有しており、複数の第１誘電体１２が柱状体２１を取り囲むように配置されていても構わない。
　また、前述した第６実施形態においては、第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂが、第１実施形態の共振器と同じ構造を有する場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第２実施形態～第５実施形態のいずれかの共振器と同じ構造を有していても良く、他の構造を有していても構わない。
　また、前述した第６実施形態においては、フィルタが２つの共振器（第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂ）を有する例を示したが、これに限定されるものではない。フィルタは、３つ以上の共振器を有していても構わない。その場合には、第１共振器２０ａと第２共振器２０ｂの間に、その他の共振器を配置して、全ての共振器が列を成すようにすればよい。
　また、前述した第７実施形態においては、フィルタ８０が、前述した第６実施形態のフィルタである場合を示したが、これに限定されるものではない。同様の特徴を有する他のフィルタであっても構わない。
　初めに、図１～図４に示した第１実施形態の共振器（貫通孔１６および貫通孔１７は省略した）の電気特性をシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、第１誘電体１２を構成する誘電体は、比誘電率を４３とし、誘電正接を２×１０－４とした。第１導体１３、第２導体１４および柱状体２１の導電率は、４．２×１０７Ｓ／ｍとした。空洞１９の＋ｘ方向の寸法および＋ｙ方向の寸法は５１ｍｍとし、空洞１９の＋ｚ方向の寸法は３９ｍｍとした。柱状体２１の直径は１２ｍｍとし、柱状体２１の長さ（＋ｚ方向の寸法）は３７ｍｍとした。第１誘電体１２の内径は１６ｍｍとし、第１誘電体１２の外径は、１８ｍｍとし、第１誘電体１２の長さ（＋ｚ方向の寸法）は３７ｍｍとした。シミュレーションの結果、基本モード共振の共振周波数は７５７ＭＨｚであり、基本モード共振のＱ値は４６１１であり、最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は３．４７ＧＨｚであった。
　次に、図１～図４に示した構造から第１誘電体１２を取り除いたものに類似した構造（貫通孔１６および貫通孔１７は省略した）を有する比較例の共振器（一般的な１／４波長半同軸共振器）の電気特性をシミュレーションによって算出した。図１～図４のシールド導体１０に相当するシールドケースの内側の空洞（図１～図４の空洞１９に相当）は、＋ｘ方向の寸法および＋ｙ方向の寸法を６０ｍｍとし、＋ｚ方向の寸法を４４ｍｍとした。図１～図４の柱状体２１に相当する内部導体は、直径が１６ｍｍで長さ（＋ｚ方向の寸法）が４０ｍｍの円柱の＋ｚ方向の端部に、直径が２５ｍｍで厚さ（＋ｚ方向の寸法）が２ｍｍの円板が接合された形状とし、－ｚ方向の端部がシールドケースに接合されて接地された構造とした。シールドケースおよび内部導体を構成する導体の物性は、先のシミュレーション（第１実施形態の共振器のシミュレーション）と同じとした。シミュレーションの結果、基本モード共振の共振周波数は７４９ＭＨｚであり、基本モード共振のＱ値は４６１６であり、最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は３．６６ＧＨｚであった。
　これらの結果によれば、第１実施形態の共振器は、比較例の共振器よりも小型であるにもかかわらず、比較例の共振器と同等の優れた電気特性を実現できることが確認できた。
　次に、図６～図９に示した第３実施形態の共振器（貫通孔１６および貫通孔１７は省略した）の電気特性をシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、柱状体２１および第１誘電体１２を構成する誘電体は、比誘電率を４３とし、誘電正接を１．６×１０－４とした。第１導体１３および第２導体１４の導電率は４．６４×１０７Ｓ／ｍとした。空洞１９の＋ｘ方向の寸法および＋ｙ方向の寸法は９．１ｍｍとし、空洞１９の＋ｚ方向の寸法は８．２ｍｍとした。柱状体２１の直径は１．６ｍｍとし、柱状体２１の長さ（＋ｚ方向の寸法）は７．７ｍｍとした。第１誘電体１２の内径は２．６ｍｍとし、第１誘電体１２の外径は、５．６ｍｍとし、第１誘電体１２の長さ（＋ｚ方向の寸法）は７．７ｍｍとした。シミュレーションの結果、基本モード共振の共振周波数は５．９１ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は３５３０であり、最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は７．４９ＧＨｚであった。
　次に、図１０に示した４つのスリット１５を有する第４実施形態の共振器の電気特性をシミュレーションで算出した。スリット１５の幅は０．５ｍｍとし、スリット１５の長さ（＋ｚ方向の寸法）は６．７ｍｍとした。４つのスリット１５を有すること以外は、全て先のシミュレーション（第３実施形態の共振器のシミュレーション）と同じとした。シミュレーションの結果、基本モード共振の共振周波数は６．１２ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は３５６８であり、最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は９．０４ＧＨｚであった。
　これらの結果によれば、第３実施形態の共振器および第４実施形態の共振器は、小型であるとともに、基本モード共振のＱ値が高く、基本モード共振の共振周波数と高次モード共振の共振周波数との間隔が大きい、優れた電気特性を実現できることが確認できた。
１０，１０ａ，１０ｂ：シールド導体
１２，１２ａ，１２ｂ：第１誘電体
１３，１３ａ，１３ｂ：第１導体
１３ｐ：突出部
１４，１４ａ，１４ｂ：第２導体
１５：スリット
１６，１６ａ，１６ｂ，１７，１７ａ，１７ｂ：貫通孔
１８ａ：第１端子電極
１８ｂ：第２端子電極
１９，１９ａ，１９ｂ：空洞
２０ａ：第１共振器
２０ｂ：第２共振器
２１，２１ａ，２１ｂ：柱状体
８０：フィルタ
８１：通信回路
８２：アンテナ

Claims (9)

  1. 　第１方向側に位置する第１導体と、前記第１方向と反対方向である第２方向側に位置する第２導体と、を含んで構成されており、内部に空洞を有する、シールド導体と、
    誘電体または導体によって構成されており、柱状の形状を有しており、前記空洞内にあり、前記第１方向の端が前記第１導体に接合されており、前記第２方向の端と前記シールド導体との間に間隔を有している、柱状体と、
    前記空洞内にあり、前記第２方向の端が前記第２導体に接合されており、前記第１方向の端と前記シールド導体との間に間隔を有しており、前記柱状体と間隔を開けて該柱状体を取り囲む１つ以上の第１誘電体と、
    を有することを特徴とする共振器。
  2. 　前記第１誘電体が筒状の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
  3. 　前記第１誘電体が複数のスリットを有していることを特徴とする請求項２に記載の共振器。
  4. 　複数の前記第１誘電体を有しており、該複数の第１誘電体が前記柱状体を取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
  5. 　前記柱状体が導体で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の共振器。
  6. 　前記柱状体が誘電体で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の共振器。
  7. 　前記第１導体は、前記第２方向へ突出している突出部を有しており、
    該突出部の前記第２方向の端は、前記第１誘電体の前記第１方向の端よりも前記第２方向側に位置しており、
    前記柱状体の前記第１方向の端は、前記突出部の前記第２方向の端に接合されている
    ことを特徴とする請求項６に記載の共振器。
  8. 　各々が請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の共振器と同じ構造を有しているとともに、相互に電磁気的に結合するように列を成して配置されており、該列の一方端に位置する第１共振器および前記列の他方端に位置する第２共振器を含む、複数の共振器と、
    電気的または電磁気的に前記第１共振器に接続される第１端子電極と、
    電気的または電磁気的に前記第２共振器に接続される第２端子電極と、
    を有することを特徴とするフィルタ。
  9. 　アンテナと、通信回路と、前記アンテナおよび前記通信回路に接続された請求項８に記載のフィルタと、を有していることを特徴とする通信装置。
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