JP4284832B2 - 多重モード誘電体共振器装置、フィルタ、デュプレクサおよび通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重モードで動作する誘電体共振器装置、それを用いたフィルタ、デュプレクサおよびこれらを用いた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャビティ内に誘電体コアを配置してなる誘電体共振器は、ＴＥ０１δモードやＴＭ０１δモードが利用されている。このような誘電体コアを用いた誘電体共振器によって複数段の誘電体共振器装置を構成する場合、キャビティ内に複数の誘電体コアを配列することになる。
【０００３】
ところが、このような単一の誘電体コアに生じる単一の共振モードを利用する構造では、共振器を多段化すると全体に大型化し、しかも複数の誘電体コアを高精度に位置決め固定しなければならないため、特性の揃った誘電体フィルタなどの誘電体共振器装置の製造が困難であった。
【０００４】
そこで、本願の出願人は、特開平１１−１４５７０４号にて、単一の誘電体コアを用いながら多重化数を増した誘電体共振器装置に関して出願している。上記出願に係る誘電体共振器装置は、共振空間をｘ，ｙ，ｚの直角座標形で表した場合に、ｘ，ｙ，ｚのそれぞれの軸方向に電界ベクトルが向くＴＭｘ，ＴＭｙ，ＴＭｚモードと、ｘ，ｙ，ｚのそれぞれの軸に垂直な面方向に電界ベクトルがループを描くＴＥｘ，ＴＥｙ，ＴＥｚモードを生じさせて、最大６つのモードを利用できるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記出願に係る多重モード誘電体共振器装置においては、所定の共振モード間を結合させるために、その結合すべき２つの共振モードの電界が集中する部分に溝または孔を設けることによって摂動をかけ、２つの共振モード間でエネルギーの授受を行わせるものであった。しかし、このような構造でＴＭモードとＴＥモードとを結合させる場合、両者の電界が基本的に垂直に交わるため、強い結合が得難い。また、強く結合させるためには、結合用の溝や孔を深く形成する必要があるが、その影響により、各共振モードの電界の分布形状が乱れるため、共振周波数が上昇し、さらにフィルタ特性の調整が困難になるという問題も生じる。
【０００６】
そこで、特願平１１−３３３４０５および特願平１１−３３３４０４にて、多重モード誘電体共振器装置について本願の出願人は出願している。前者の誘電体共振器装置は、使用周波数帯でＴＭモードで共振するＴＭモード用誘電体コア部分と、使用周波数帯で多重のＴＥモードでそれぞれ共振するＴＥモード用誘電体コア部分とによって誘電体コアを構成し、これをキャビティ内に配置したものである。後者の誘電体共振器装置は、上記ＴＭモードとＴＥモードの内部結合を得るために、ＴＥモードの電界が集中する誘電体コアの盛り上がり部をＴＭモードの電界が集中する誘電体コアの板部分に対して非対称に構成したものである。
【０００７】
前者の誘電体共振器装置において、ＴＭモードの共振周波数を主に変化させるためには、コアの板部分の辺寸法を変化させることがＴＭモードの共振周波数を最も大きく変化させる方法であるが、
(1) 同時にＴＥｚモードの周波数も変動する。
【０００８】
(2) 微調整が困難である。
【０００９】
(3) 均等に削らないと内部結合の要因にもなる。
【００１０】
(4) 入出力用のプローブとのギャップが変化すると外部結合Ｑ（Ｑｅ）が変動する。
【００１１】
等の難点が伴う。また、誘電体コアをキャビティ内に支持するサポート部分を切削する方法によってもＴＭモードの共振周波数が変動するが、サポート部分の強度が低下するという問題が生じる。
【００１２】
また、後者の誘電体共振器装置においてＴＭモードとＴＥモードの内部結合を調整する方法として、上記誘電体コアの盛り上がり部を切削する方法が考えられるが、
(1) 大幅な結合係数の変化が望めない。
【００１３】
(2) ２組のＴＭ，ＴＥモードの結合を同時に実現する方法であるため、２組の結合係数が同時に変化してしまう。
【００１４】
という問題が生じる。
【００１５】
この発明の目的は、ＴＥモードとＴＭモードの共振周波数の設計・調整、およびＴＥモードとＴＭモード間の結合量の設計・調整を容易に行えるようにした多重モード誘電体共振器装置、フィルタ、デュプレクサ、およびをこれらを備えた通信装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、少なくとも１つのＴＭモードを使用周波数帯で共振させるＴＭモード用誘電体コア部分と、多重ＴＥモードのそれぞれのＴＥモードを使用周波数帯で共振させるＴＥモード用誘電体コア部分とを備えた誘電体コアを、導電性を有するキャビティ内に配置した多重モード誘電体共振器装置において、ＴＭモードの電界の集中するＴＭモード用誘電体コアの端部にＴＭモードの共振周波数調整用突起を設ける。この構造によりＴＭモードの共振周波数のみを独立して上昇させて、他のモードの共振周波数へ影響を与えないようにする。
【００１７】
また、この発明は、前記ＴＭモード用誘電体コアを板状にするとともに、この板状の面に略垂直な方向に前記突起を突出させる。これにより、突起を切削してＴＭモードの共振周波数を調整する際に、Ｑｅへの影響を抑える。
【００１８】
また、この発明は、前記ＴＭモード用誘電体コアを板状にするとともに、その面に略平行な方向に前記突起を突出させることによって、切削量に対する周波数調整の感度を高める。
【００１９】
また、この発明は、前記ＴＭモード用誘電体コアの板状の面に垂直な方向への前記突起部の突出量を、前記ＴＭモード用誘電体コアの板状の面に対して非対称とする。この構造によりＴＭモードとＴＥモード間の結合量の調整を可能とする。なお、ＴＭモード用誘電体コアの面に平行な所定の中心線に対して対称位置にある突起部の突出量の設計・調整によって、上記中心線の回りに電界ループを描くＴＥモードと、上記中心線に直交する向きに電界が向くＴＭモードとの結合量を定めることができるので、上記中心軸の配置によって、ＴＥモードとＴＭモードの２つの組み合わせについて、結合量を独立して設計・調整することができる。
【００２０】
また、この発明は、上記多重モード誘電体共振器装置における突起を切削して、その突起の突出量を調整することによって、多重モード誘電体共振器装置のＴＭモードの共振周波数の調整、またはＴＭモードとＴＥモードとの結合の調整を行う。
【００２１】
また、この発明は、上記構造の多重モード誘電体共振器装置を用い、所定の共振モードに結合する入出力手段を設けてフィルタまたはデュプレクサを構成する。
【００２２】
更に、この発明は、上記多重モード誘電体共振器装置、フィルタまたはデュプレクサを用いて、高周波回路部において送信信号または受信信号を帯域通過させたり、アンテナ共用器として設けて、通信装置を構成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の構成を図１〜図４を参照して説明する。
図１の（Ａ）は多重モード誘電体共振器装置の基本構成部分の斜視図、（Ｂ）は誘電体コア部分の斜視図である。（Ａ）において２は誘電体コア１０を内部に納めるキャビティであり、誘電体セラミックス製の角筒部材の外側面に導電体膜を形成したものである。このキャビティ２の図における上下の開口面には、導電体膜を形成した誘電体板または金属板を配置して、略直方体形状のシールド空間を構成する。１０は誘電体コアであり、板状を成すＴＭモード用誘電体コア部分１１と、この部分から円柱が階段状に膨出したＴＥモード用誘電体コア部分１２とから成る。ＴＭモード用誘電体コア部分１１の端部には、ＴＭモードの共振周波数を調整するための調整用突起１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを形成している。
【００２４】
なお、この図１ではキャビティ内における誘電体コアの配置構造を明瞭に示すために、誘電体コア１０をキャビティ内に支持する支持体、および外部との間で信号の入出力を行う入出力手段については図示していない。
【００２５】
図２の（Ａ）は図１の（Ａ）に示した多重モード誘電体共振器装置の上面図、図２の（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。図２において、３は誘電体コアのＴＭモード用誘電体コア部分１１の一部とキャビティ２の内壁面との間を連結する支持体であり、誘電体コアより低誘電率材料から成る。
【００２６】
図３は、この多重モード誘電体共振器装置で用いる五つの共振モードの電界分布の例を示している。但し、この図３においては、各モードの形を明瞭に示すために、調整用突起１６ａ〜１６ｄを省略している。ここで（Ａ）はＴＭｘ＋ｙモード、（Ｂ）はＴＭｙ−ｘモードについてそれぞれ示している。このようにＴＭｘ＋ｙモードは、キャビティの外面に形成される一方の導電体膜からそれに対向する他方の導電体膜にかけてｘ＋ｙ軸方向に電界ベクトルが向き、同様にＴＭｙ−ｘモードはｙ−ｘ方向に電界ベクトルが向く。また、図３において（Ｃ）はＴＥｚモード、（Ｄ）はＴＥｙ−ｘモード、（Ｅ）はＴＥｘ＋ｙモードについてそれぞれ示している。ＴＥｚモードは、ｚ軸に垂直な面方向に電界ベクトルがループを描き、ＴＥｙ−ｘモードはｙ−ｘ軸に垂直な面方向に電界ベクトルがループを描き、更にＴＥｘ＋ｙモードはｘ＋ｙ軸に垂直な面に電界ベクトルがループを描く。
【００２７】
なお、ｚ軸方向に電界ベクトルが向くＴＭｚモードも生じるが、板状を成すＴＭモード用誘電体コア部分１１の厚み方向寸法が、他方向の寸法より小さいため、ＴＭｚモードの共振周波数は、他のモードの共振周波数すなわち使用周波数帯より高く離れている。
【００２８】
図４は上記ＴＭｘ＋ｙモードとＴＭｙ−ｘモードについて、それらの電界ベクトルの向きを示している。（Ａ）に示すＴＭｘ＋ｙモードでは、調整用突起１６ａ，１６ｃとキャビティ２の外面に形成した導電体膜との間に生じる静電容量成分が、調整用突起１６ａ，１６ｃの端部を切削して、その突出量を短くすることによって変化し、ＴＭｘ＋ｙモードの共振周波数を上昇方向に向かわせる。同様に、調整用突起１６ｂ，１６ｄを切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｙ−ｘモードの共振周波数を上昇方向に調整する。このとき、調整用突起１６ａ〜１６ｄがＴＭモード用誘電体コアの外形に沿って断面略Ｌ字状に形成され、断面積を小さくしているため、この切削調整の際、切削が容易となる。なお、調整用突起を切削する場合には、電磁界分布のバランスを考慮して、１６ａ，１６ｃまたは１６ｂ，１６ｄをそれぞれ同量切削するのが好ましい。
【００２９】
ところで、誘電体コア１０の中央部は上記ＴＭモードとＴＥモードの各モードの電磁界が共存するため、この部分はＴＭモード用誘電体コア部分１１でもあり、且つＴＥモード用誘電体コア部分１２でもある。仮に、ＴＭモード用誘電体コア部分を正方形板とし、ＴＥモード用誘電体コア部分を球形として、この２つの部分を形式的に完全に分離しようとすれば、図２１の（Ａ）に示すように、板状のＴＭモード用誘電体コア部分１１と２つの半球状のＴＥモード用誘電体コア部分１２ａ，１２ｂとに分けるか、（Ｂ）に示すように、中央部に孔を設けた板状のＴＭモード用誘電体コア部分１１と、その孔に挿入される球状のＴＥモード用誘電体コア部分１２とに分けることになる。しかし、（Ａ）の場合でも、ＴＭモード用誘電体コア部分１１にＴＥモードの電界ベクトルが通り、（Ｂ）の場合でも、ＴＥモード用誘電体コア部分１２にＴＭモードの電界ベクトルが通る。この発明に係るＴＭモード用誘電体コア部分とＴＥモード用誘電体コア部分のそれぞれの一部は、誘電体コアの中央部において、ＴＭモードとＴＥモードに共用するものであることに注意すべきである。
【００３０】
次に、第２の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の構成を図５〜図８を参照して説明する。
図５の（Ａ）は多重モード誘電体共振器装置の基本構成部分の斜視図、（Ｂ）は誘電体コア部分の斜視図である。誘電体コア１１の構成が図１に示した例と異なり、その他は図１に示したものと同様である。
【００３１】
誘電体コア１０は、板状を成すＴＭモード用誘電体コア部分１１と、この部分から円柱が階段状に膨出したＴＥモード用誘電体コア部分１２とから成り、ＴＭモード用誘電体コア部分１１の各辺の中央部に、ＴＭモードの共振周波数を調整するための調整用突起１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを形成している。
【００３２】
図６の（Ａ）は図５の（Ａ）に示した多重モード誘電体共振器装置の上面図、図６の（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。図６において、３は誘電体コアのＴＭモード用誘電体コア部分１１の一部とキャビティ２の内壁面との間を連結する支持体であり、誘電体コアより低誘電率材料から成る。
【００３３】
図７は、この多重モード誘電体共振器装置で用いる五つの共振モードの電界分布の例を示している。但し、この図７においても、各モードの形を明瞭に示すために、調整用突起１７ａ〜１７ｄを省略している。ここで（Ａ）はＴＭｘモード、（Ｂ）はＴＭｙモードについてそれぞれ示している。このようにＴＭｘモードは、キャビティの外面に形成される一方の導電体膜からそれに対向する他方の導電体膜にかけてｘ軸方向に電界ベクトルが向き、同様にＴＭｙモードはｙ方向に電界ベクトルが向く。また、図７において（Ｃ）はＴＥｚモード、（Ｄ）はＴＥｙモード、（Ｅ）はＴＥｘモードについてそれぞれ示している。ＴＥｚモードは、ｚ軸に垂直な面方向に電界ベクトルがループを描き、ＴＥｙモードはｙ軸に垂直な面方向に電界ベクトルがループを描き、更にＴＥｘモードはｘ軸に垂直な面に電界ベクトルがループを描く。
【００３４】
図８は上記ＴＭｘモードとＴＭｙモードについて、それらの電界ベクトルの向きを示している。（Ａ）に示すＴＭｘモードでは、調整用突起１７ａ，１７ｃとキャビティ２の外面に形成した導電体膜との間に生じる静電容量成分が、調整用突起１７ａ，１７ｃの端部を切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｘモードの共振周波数を上昇方向に調整する。同様に、調整用突起１７ｂ，１７ｄの端部を切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｙモードの共振周波数を上昇方向に調整する。
【００３５】
図９は第３の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の誘電体コア部分の斜視図である。
図１に示した例では、ＴＭモード用誘電体コア部分１１の四隅に断面Ｌ字型の調整用突起１６ａ〜１６ｄを形成したが、これらの調整用突起１６ａ〜１６ｄを、図９に示すように、角柱形状にしてもよい。
【００３６】
次に、第４の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の構成を図１０および図１１を参照して説明する。
図１０は誘電体コア部分の斜視図である。この例では、板状を成すＴＭモード用誘電体コア部分１１の四隅に、この板状の面に平行に突出する調整用突起１８ａ〜１８ｄ，１８ａ′〜１８ｄ′を形成している。
【００３７】
図１１はこの誘電体コアをキャビティ内に納めて構成した多重モード誘電体共振器装置の上面図であり、ＴＭｘ＋ｙモードとＴＭｙ−ｘモードについて電界ベクトルの向きを示している。ＴＭｘ＋ｙモードはＴＭモード用誘電体コア部分１１の一方の角部から対向する他方の角部にかけて電界ベクトルが向くので、調整用突起１８ａ，１８ａ′，１８ｃ，１８ｃ′を切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｘ＋ｙモードの共振周波数を上昇方向に調整する。同様に、調整用突起１８ｂ，１８ｂ′，１８ｄ，１８ｄ′を切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｙ−ｘモードの共振周波数を調整する。
【００３８】
尚、ＴＭモード用誘電体コア部分１１の上面に沿って突出する調整用突起１８ａ〜１８ｄと、ＴＭモード用誘電体コア部分の下面の面に沿って突出する調整用突起１８ａ′〜１８ｄ′とに分離しているので、上下２つの調整用突起の間に入出力用プローブ（Ｑｅプローブ）を配置することによって、入出力プローブとＴＭモード用誘電体コアとを接近させて、強く結合させることができる。
【００３９】
図１２および図１３は第５の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の構成を示す図である。
図１２は誘電体コア部分の斜視図、図１３は多重モード誘電体共振器装置の上面図であり、ＴＭｘモードおよびＴＭｙモードについてそれらの電界ベクトルの向きを示している。この例ではＴＭモード誘電体コア部分１１の四辺それぞれの中央部からＴＭモード用誘電体コア部分の面に沿って調整用突起１９ａ〜１９ｄ，１９ａ′〜１９ｄ′を突出させている。
【００４０】
図１３はこの誘電体コアをキャビティ内に納めて構成した多重モード誘電体共振器装置の上面図であり、ＴＭｘモードとＴＭｙモードについて電界ベクトルの向きを示している。ＴＭｘモードはＴＭモード用誘電体コア部分１１の一方の辺から対向する他方の辺に向かって電界ベクトルが向くので、調整用突起１９ａ，１９ａ′，１９ｃ，１９ｃ′を切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｘモードの共振周波数を上昇方向に調整する。同様に、調整用突起１９ｂ，１９ｂ′，１９ｄ，１９ｄ′を切削して、その突出量を短くすることによって、ＴＭｙモードの共振周波数を調整する。
【００４１】
尚、この例でも、ＴＭモード用誘電体コア部分１１の上面に沿って突出する調整用突起１９ａ〜１９ｄと、ＴＭモード用誘電体コア部分の下面の面に沿って突出する調整用突起１９ａ′〜１９ｄ′とに分離しているので、上下２つの調整用突起の間に入出力用プローブを配置することによって、入出力プローブとＴＭモード用誘電体コアとを接近させ、強く結合させることができる。
【００４２】
次に、第１の実施形態で示した多重モード誘電体共振器装置で示した五つの共振モードを順に結合させたフィルタの例を図１４および図１５を参照して説明する。
図１４は、図２の図示方法と同様に、（Ａ）がフィルタの上面図、（Ｂ）が（Ａ）のＢ−Ｂ部分の断面図である。図１４において、５ａ，５ｂはそれぞれ同軸コネクタであり、それらの中心導体にはキャビティ２内に突出するプローブ４ａ，４ｂを取り付けている。１４ａ，１４ａ′はＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとの結合用の溝、１４ｂ，１４ｂ′はＴＥｙ−ｘモードとＴＥｚモードとの結合用の溝である。
【００４３】
図１５は上記結合溝１４ｂ，１４ｂ′の作用を示す図である。但し、ここではＴＥモード用誘電体コア部分を球形として簡略化して示している。図１５の（Ａ）はＴＥｙ−ｘモードとＴＥｚモードの電界ベクトルを斜視図として表したもの、（Ｂ）は（ｙ−ｘ）−ｚ面での断面における上記２つのモードの電界ベクトルを示している。ここで、ＴＥｙ−ｘモードとＴＥｚモードとを足し合わせたモード（ＴＥｙ−ｘ＋ｚモード）を考えると、このモードは（Ｃ）に示すように、ｙ−ｘ＋ｚ軸方向に垂直な面に電界ベクトルがループを描くモードと成る。またＴＥｙ−ｘモードとＴＥｚモードの差のモード（ＴＥｙ−ｘ−ｚモード）の電界ベクトルは、（Ｄ）に示すようにｙ−ｘ−ｚ軸方向に垂直な面にループを描くモードとなる。
【００４４】
結合溝１４ｂ，１４ｂ′はＴＥｙ−ｘ−ｚモードの電界ベクトルのループが通る位置にあるため、ＴＥｙ−ｘ−ｚモードの電界を弱める方向に作用し、この摂動によってＴＥｙ−ｘモードとＴＥｚモードとが結合する。同様に、図１４において結合溝１４ａ，１４ａ′は、ＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとに摂動を与えて、ＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとを結合させる。
【００４５】
図１６はＴＥｘ＋ｙモードとＴＭｙ−ｘモードとの結合の様子を示している。この断面は図１４の（Ｂ）に示したものと同じ面における断面である。図中の曲線で示す矢印はＴＭｙ−ｘモードとＴＥｘ＋ｙモードの電界ベクトルを表している。（Ａ）に示すモードを偶モード、（Ｂ）に示すモードを奇モードとすれば、板状のＴＭモード用誘電体コア部分１１に対するＴＥモード用誘電体コア部分１２の膨出量が上下非対称であるため、ＴＭｙ−ｘモードとＴＥｘ＋ｙモードにおける電界強度の分布に摂動が与えられることになる。これにより両モードの間でエネルギーの授受が行われ、この二つのモードが結合する。
【００４６】
上記ＴＭモード用誘電体コア１１に対するＴＥモード用誘電体コア１２の上下非対称性によるＴＭモードとＴＥモード間の結合は、上記２つのモードにそれぞれ直交するＴＭｘ＋ｙモードとＴＥｙ−ｘモードとの結合にも同様に当てはまる。
【００４７】
上記ＴＭモード用誘電体コア１１に対するＴＥモード用誘電体コア１２の上下非対称性は、ＴＭモード用誘電体コア部分１１から上下方向に突出する調整用突起１６の上下非対称性によっても生じる。したがって、ＴＭモード用誘電体コア部分１１から上下方向への調整用突起１６の突出量の設定によって、ＴＥモードとＴＭモードの電界強度の分布に摂動が与えられる。例えばＴＥモード用誘電体コア１２がＴＭモード用誘電体コアに対して上方にずれている場合、上方の調整用突起１６ｄ，１６ｂの突出量を、下方の調整用突起１６ｄ′，１６ｂ′より短くすれば、ＴＭｙ−ｘモードとＴＥｘ＋ｙモードとの電界強度分布の摂動が小さくなって、上記二つのモード間の結合係数が低下する。逆に、下方の調整用突起１６ｄ′，１６ｂ′の突出量を、上方の調整用突起１６ｄ，１６ｂより短くすれば、ＴＭｙ−ｘモードとＴＥｘ＋ｙモードとの電界強度分布の摂動が大きくなって、上記二つのモード間の結合係数が上昇する。同様に、調整用突起１６ａ，１６ｃの突出量を、下方の調整用突起１６ａ′，１６ｃ′より短くすれば、ＴＭｘ＋ｙモードとＴＥｙ−ｘモードとの結合係数が低下する。逆に、下方の調整用突起１６ａ′，１６ｃ′の突出量を、上方の調整用突起１６ａ，１６ｃより短くすれば、ＴＭｘ＋ｙモードとＴＥｙ−ｘモードとの結合係数が上昇する。
【００４８】
このように調整用突起１６は、既に述べたようにＴＭモードの共振周波数の調整だけでなく、ＴＥモードとＴＭモードとの結合を調整することができる。しかも、ＴＭモード用誘電体コアの四隅に調整用突起を設けることによって、（ＴＭｘ＋ｙモード）−（ＴＥｙ−ｘモード）間の結合と、（ＴＭｙ−ｘモード）−（ＴＥｘ＋ｙモード）間の結合を独立して調整できるようになる。
【００４９】
したがって、ＴＭモード用誘電体コア１１に対するＴＥモード用誘電体コア１２の上下非対称性により、ＴＭｘ＋ｙモードとＴＥｙ−ｘモードとの結合およびＴＥｘ＋ｙモードとＴＭｙ−ｘモードとの結合が生じ、結合溝１４ａ，１４ａ′によりＴＥｙ−ｘモードとＴＥｚモードとの結合が生じ、結合溝１４ｂ，１４ｂ′によりＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとの結合が生じるため、結局、ＴＭｘ＋ｙ→ＴＥｙ−ｘ→ＴＥｚ→ＴＥｘ＋ｙ→ＴＭｙ−ｘの順に、５つの共振器が順に結合した５重モードの共振器として作用する。
【００５０】
図１４においてプローブ４ａは初段の共振器であるＴＭｘ＋ｙモードと電界結合し、プローブ４ｂは終段の共振器であるＴＭｙ−ｘモードと電界結合するため、結局、同軸コネクタ５ａ−５ｂ間が５段の共振器による帯域通過特性を示すフィルタとして機能する。
【００５１】
次に、多重モード誘電体共振器装置に他の共振器を組み合わせて成るフィルタの構成例を図１７を参照して説明する。
図１７の（Ａ）は、上部の蓋を取り除いた状態での上面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。図１７において２０は図１４に示した５重モードの共振器である。また２１，２２はそれぞれ半同軸共振器である。この半同軸共振器２１，２２は、キャビティ内に中心導体８を備え、周波数調整ネジ９の下端部と中心導体８の上端部との間に生じる静電容量と中心導体８の長さ等によって共振周波数を定めている。同軸コネクタ５ａの中心導体とキャビティの内面との間には結合ループ７ａを設けていて、この結合ループによって外部結合をとっている。同様に同軸コネクタ５ｂの中心導体とキャビティの内面との間には結合ループ７ｄを設けていて、この結合ループによって外部結合をとっている。また共振器２０のプローブ４ａ，４ｂには結合ループ７ｂ，７ｃをそれぞれ接続していて、結合ループ７ｂ，７ｃを半同軸共振器２１，２２に対してそれぞれ磁界結合させている。
【００５２】
以上の構成により、初段と終段の共振器と、その間の５段の誘電体共振器とによって、合計７段の共振器から成る帯域通過特性を有するフィルタとして作用することになる。このように初段と終段の共振器を半同軸共振器とし、結合ループにより強い外部結合をとるようにしたため、広帯域特性が容易に得られる。また５重モードの共振器２０によるスプリアスモードが、半同軸共振器２１，２２により抑圧されるため、全体のスプリアス特性が改善される。さらに、外部と直接結合させる必要が無くなることによって、５重モード共振器２０におけるプローブ４ａ，４ｂは小さくてすみ、これにより入出力間の信号の直接パスも少なくなり、直接パスによる特性の劣化も生じない。
【００５３】
なお、図１７に示した例では半同軸共振器を用いたが、同様にして初段と終段に同軸共振器を用いることができ、同様の効果を奏する。
【００５４】
次に、多重モード誘電体共振器装置に他の共振器を組み合わせて成るフィルタの構成例を図１８を参照して説明する。
図１８の（Ａ）は、上部の蓋を取り除いた状態での上面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。図１８において２０は図１４に示した５重モード共振器、２３は３重モード共振器である。１３は３重モード用誘電体コアであり、低誘電率の部材でキャビティの底面から所定高さの位置に支持している。
【００５５】
結合ループ７ａは誘電体コア１３に対して斜め４５度方向のｘ＋ｙ軸にループ面を向けているので、ｘ＋ｙ軸方向に電界ベクトルが向くＴＭｘ＋ｙモードと結合する。また結合ループ７ｂはｙ−ｘ軸方向にループ面を向けているので、ｙ−ｘ軸方向に電界ベクトルが向くＴＭｙ−ｘモードと結合する。また、この誘電体コア１３には、所定深さで４５度方向に延びる結合溝１５ａ，１５ｂを設けていて、１５ａはＴＭｙ−ｘモードとＴＥｚモードの電界ベクトルが重なり合う部分に設けているため、この溝によって両モード電界強度の分布に摂動が与えられて両者が結合する。同様に、結合溝１５ｂはＴＭｘ＋ｙモードとＴＥｚモードの電界ベクトルが重なり合う部分に設けているため、この溝によって両モード電界強度の分布に摂動が与えられて両者が結合する。従って、この誘電体コア１３によってＴＭｘ＋ｙモード→ＴＥｚモード→ＴＭｙ−ｘモードが順に結合して、３段の共振器として作用する。従って、この図１８に示す装置全体が８段の共振器からなる帯域通過特性を示すフィルタとして機能する。
【００５６】
次に、デュプレクサの構成例を図１９を参照して説明する。
図１９において、２０ＴＸ，２０ＲＸはそれぞれ図１４に示したものと同様の５重モード共振器、２３ＴＸ，２３ＲＸはそれぞれ図１８中に示したものと同様の３重モード共振器である。この３重モード共振器２３ＴＸおよび５重モード共振器２０ＴＸによって送信フィルタ部分を構成し、同様に３重モード共振器２３ＲＸおよび５重モード共振器２０ＲＸによって受信フィルタ部分を構成している。
【００５７】
なお、同軸コネクタ５ｂの中心導体に接続している一方の結合ループ７ｂは３重モード共振器２３ＴＸに磁界結合し、他方の結合ループ７ｃは３重モード共振器２３ＲＸに磁界結合し、これによって、送信信号と受信信号とを分岐する。このようにしてアンテナ共用器としてのデュプレクサを構成する。
【００５８】
図２０は上記デュプレクサを用いた通信装置の構成を示すブロック図である。このように、送信フィルタの入力ポートに送信回路、受信フィルタの出力ポートに受信回路をそれぞれ接続し、デュプレクサの入出力ポートにアンテナを接続することによって、通信装置の高周波部を構成する。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、ＴＭモードの電界の集中するＴＭモード用誘電体コアの端部にＴＭモードの共振周波数調整用突起を設けることにより、ＴＭモードの共振周波数のみを独立して上昇させて、他のモードの共振周波数への影響を与えないようにでき、特性の設計または調整が容易となる。また、その突起の突出量を調整することによって、所定の周波数で共振するＴＭモードと、所定の結合量でＴＭモードとＴＥモードとが結合する多重モード誘電体共振器装置が得られる。
【００６０】
また、この発明によれば、ＴＭモード用誘電体コアの板状の面に略垂直な方向に前記突起を突出させることにより、突起を切削してＴＭモードの共振周波数を調整する際に、Ｑｅへの影響が抑えられる。
【００６１】
また、この発明によれば、ＴＭモード用誘電体コア板状の面に略平行な方向に前記突起を突出させることによって、切削量に対する周波数調整の感度を高めることができる。
【００６２】
また、この発明によれば、ＴＭモード用誘電体コアの板状の面に垂直な方向への突起部の突出量をＴＭモード用誘電体コアの板状の面に対して非対称とすることにより、ＴＭモードとＴＥモード間の結合量の調整が可能となる。
【００６３】
また、この発明によれば、上記多重モード誘電体共振器装置を用いた、小型で所定の特性を有するフィルタまたはデュプレクサが得られる。
【００６４】
更に、この発明によれば、上記多重モード誘電体共振器装置、フィルタまたはデュプレクサを用いて、所定の通信特性を示す通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の基本部分の構成を示す斜視図
【図２】同共振器装置の上面図および断面図
【図３】同共振器装置の各モードにおける電界分布を示す図
【図４】同共振器装置の二つのＴＭモードについての電界分布と調整用突起との関係を示す図
【図５】第２の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の基本部分の構成を示す斜視図
【図６】同共振器装置の上面図および断面図
【図７】同共振器装置の各モードにおける電界分布を示す図
【図８】同共振器装置の二つのＴＭモードについての電界分布と調整用突起との関係を示す図
【図９】第３の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の誘電体コア部分の斜視図
【図１０】第４の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の誘電体コア部分の斜視図
【図１１】同共振器装置の二つのＴＭモードについての電界分布と調整用突起との関係を示す図
【図１２】第５の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の誘電体コア部分の斜視図
【図１３】同共振器装置の二つのＴＭモードについての電界分布と調整用突起との関係を示す図
【図１４】第６の実施形態に係る多重モード誘電体共振器装置の上面図および断面図
【図１５】ＴＥモード同士の結合調整の原理を示す図
【図１６】ＴＥモードとＴＭモードとの結合の様子を示す図
【図１７】半同軸共振器と５重モード共振器を用いたフィルタの構成例を示す図
【図１８】３重モード共振器と５重モード共振器を用いたフィルタの構成例を示す図
【図１９】デュプレクサの構成例を示す図
【図２０】通信装置の構成を示すブロック図
【図２１】ＴＭモード用誘電体コア部分とＴＥモード用誘電体コア部分との関係を説明するための図
【符号の説明】
２−キャビティ
３−支持体
４−プローブ
５−同軸コネクタ
６−蓋
７−結合ループ
８−中心導体
９−周波数調整ネジ
１０−誘電体コア
１１−ＴＭモード用誘電体コア部分
１２−ＴＥモード用誘電体コア部分
１３−３重モード用誘電体コア部分
１４−結合溝
１５−結合溝
１６〜１９−調整用突起
２０−５重モード共振器
２１，２２−半同軸共振器
２３−３重モード共振器

Claims (8)

1. 少なくとも１つのＴＭモードを使用周波数帯で共振させるＴＭモード用誘電体コア部分と、多重ＴＥモードのそれぞれのＴＥモードを使用周波数帯で共振させるＴＥモード用誘電体コア部分とを備えた誘電体コアを、導電性を有するキャビティ内に配置して成る誘電体共振器装置において、
   ＴＭモードの電界の集中する前記ＴＭモード用誘電体コアの端部に突起を設けた多重モード誘電体共振器装置。
2. 前記ＴＭモード用誘電体コアを板状にするとともに、この板状の面に略垂直な方向に前記突起を突出させた請求項１に記載の多重モード誘電体共振器装置。
3. 前記ＴＭモード用誘電体コアを板状にするとともに、この板状の面に略平行な方向に前記突起を突出させた請求項１に記載の多重モード誘電体共振器装置。
4. 前記ＴＭモード用誘電体コアの板状の面に垂直な方向への、前記突起部の突出量を前記ＴＭモード用誘電体コアの板状の面に対して非対称とした請求項２に記載の多重モード誘電体共振器装置。
5. 請求項２、３または４のうちいずれかに記載の多重モード誘電体共振器装置における前記突起を切削して、当該突起の突出量を調整することによって、前記ＴＭモードの共振周波数または前記ＴＭモードと前記ＴＥモードとの結合の調整を行う、多重モード誘電体共振器装置の特性調整方法。
6. 請求項１〜４のうちいずれかに記載の多重モード誘電体共振器装置を用いたフィルタ。
7. 請求項１〜４のうちいずれかに記載の多重モード誘電体共振器装置を用いたデュプレクサ。
8. 請求項１〜４のうちいずれかに記載の多重モード誘電体共振器装置、請求項６に記載のフィルタ、または請求項７に記載のデュプレクサを用いた通信装置。

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