(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体板の第１主面に一部を電極非形成部として電極を形成し、第２主面に第１主面の電極非形成部に対向する部分を電極非形成部として電極を形成して、前記誘電体板における前記電極非形成部を誘電体共振器として構成するとともに、該誘電体共振器を直線上に複数並置し、これらの誘電体共振器のうち所定の誘電体共振器に結合する線路状の少なくとも２つの結合部材と前記直線との成す角度をスプリアスモードでないメインモードで、隣接する誘電体共振器同士が結合し、且つ、前記２つの結合部材の一方の結合部材が結合し得る前記誘電体共振器のスプリアスモードと、他方の結合部材が結合し得る前記誘電体共振器のスプリアスモードとが誘電体共振器同士の隣接によっては結合しない関係に定めたことを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項２】
誘電体板の第１主面に一部を電極非形成部として電極を形成し、第２主面に第１主面の電極非形成部に対向する部分を電極非形成部として電極を形成して、前記誘電体板における前記電極非形成部を誘電体共振器として構成するとともに、スプリアスモードでないメインモードで、隣接する誘電体共振器同士が結合し、且つ、順に隣接する３つの誘電体共振器について、中央の誘電体共振器と対をなす誘電体共振器同士で結合し得る該誘電体共振器のスプリアスモードと、前記中央の誘電体共振器と他の対をなす誘電体共振器同士で結合し得る該誘電体共振器のスプリアスモードとが、前記３つの誘電体共振器の隣接によっては結合しない関係となるように、該３つの誘電体共振器のうち隣接する誘電体共振器同士の中心を結ぶ直線同士のなす角度を定めたことを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載に誘電体フィルタを、送信フィルタと受信フィルタの一方または両方に用い、前記送信フィルタを送信信号入力ポートと入出力ポートとの間に設け、前記受信フィルタを受信信号出力ポートと前記入出力ポートとの間に設けたことを特徴とする送受共用器。
【請求項４】
請求項３に記載の送受共用器の送信信号入力ポートに送信回路を接続し、前記送受共用器の受信信号出力ポートに受信回路を接続し、前記送受共用器の入出力ポートにアンテナ装置を接続して成る通信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯やミリ波帯で使用される誘電体フィルタ、送受共用器および通信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の移動体通信システムの拡大および扱う情報量の大容量化に伴って使用周波数帯域がマイクロ波帯からミリ波帯へ拡大されようとしている。このような高周波帯域においても所定の特性が容易に得られる誘電体共振器として本願出願人は特願平７−６２６２５号を出願している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記出願に係る誘電体共振器は、基本的に誘電体板の両主面に、一部を電極非形成部とする電極を形成することによって、誘電体板における電極非形成部を誘電体共振器として作用させるものである。
【０００４】
ここで、複数の誘電体共振器を誘電体板に形成して誘電体フィルタを構成した例を図１０に示す。同図の（Ａ）は誘電体フィルタの上面の導体板部分を取り除いた状態での図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。同図において３は誘電体板であり、その第１主面に電極非形成部４ａ，４ｂを有する電極１を形成し、電極非形成部４ａ，４ｂに対向する電極非形成部５ａ，５ｂを有する電極２を第２主面に形成する。これらの電極非形成部で挟まれる誘電体板部分がＴＥ０１０モードの誘電体共振器として作用することになる。キャビティ８には同軸コネクタ１０，１１を形成して、中心導体からプローブ６，７を突出させ、それぞれの誘電体共振器と結合させる。また、２つの誘電体共振器は磁界結合させる。
【０００５】
ところが図１０に示したような誘電体フィルタにおいては、次に述べるようなスプリアスレスポンスが問題となる場合が生じる。
【０００６】
図１０に示した誘電体フィルタの阻止域減衰特性は図１１に示すようになる。同図において（ａ）はＨＥ１１０モード、（ｂ）はＨＥ２１０モード、（ｃ）はＨＥ３１０モード、（ｄ）はＴＥ１１０モードであり、（ｅ）がＴＥ０１０モードの応答である。このように、メインのレスポンスであるＴＥ０１０モード以外に不要なスプリアスレスポンスがいくつも現れる。これらのスプリアスレスポンスが、所定の減衰レベルが必要とされる周波数に重なった場合、その減衰レベルの要求を満たさなくなる場合がある。
【０００７】
ここで上記各種共振モードの電磁界分布の例を図１２に示す。同図において実線は電気力線、破線は磁力線であり、これらによって電磁界分布を示している。また各図において上部は平面図、下部は誘電体板の断面方向で見た図である。
【０００８】
図１３は隣接する２つの誘電体共振器間の各モードにおける結合の様子を示す図である。このようにいずれのモードにおいても、隣接する誘電体共振器同士が近接する部分で磁界結合する。
【０００９】
この発明の目的はスプリアスモードを抑圧して、阻止域減衰特性を改善した誘電体フィルタおよびそれを用いた送受共用器と通信機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の誘電体フィルタは、誘電体板の第１主面に一部を電極非形成部として電極を形成し、第２主面に第１主面の電極非形成部に対向する部分を電極非形成部として電極を形成して、前記誘電体板における前記電極非形成部を誘電体共振器として構成するとともに、スプリアスモードでないメインモードで、隣接する誘電体共振器同士が結合し、且つ、順に隣接する３つの誘電体共振器について、中央の誘電体共振器と対をなす誘電体共振器同士で結合し得る該誘電体共振器のスプリアスモードと、前記中央の誘電体共振器と他の対をなす誘電体共振器同士で結合し得る該誘電体共振器のスプリアスモードとが、前記３つの誘電体共振器の隣接によっては結合しない関係となるように、該３つの誘電体共振器のうち隣接する誘電体共振器同士の中心を結ぶ直線同士のなす角度を定める。
【００１１】
この構造により、並置された誘電体共振器同士で結合するスプリアスモードであっても、そのスプリアスモードが誘電体共振器が並置された直線に対して所定の角度を成す線路状の結合部材と殆ど結合しないモードである場合、そのスプリアスモードの応答は抑圧されることになる。たとえば誘電体共振器が並置された直線に対して線路状の結合部材を平行に配置した場合、ＨＥ１１０モード等のスプリアスモードの応答が抑圧される。これに対し、ＴＥ０１０モードのように、結合部材と誘電体共振器との成す角度に依存されずに結合できるモードをメインモードとすれば、メインモードでの誘電体共振器と結合部材との結合およびメインモードでの隣接する誘電体共振器同士の結合には支障を来さない。
【００１２】
前記誘電体共振器のうち所定の誘電体共振器に結合する結合部材のうち他の線路状の結合部材は、前記誘電体共振器の並置方向の直線に対して垂直に配置してもよい。
【００１３】
また、上記角度に応じて所定のスプリアスモードとの結合を避けることができるので、その角度を適宜選ぶことによって、スプリアスモードを選択的に抑圧することができる。
【００１４】
また、この発明の誘電体フィルタは、誘電体板の第１主面に一部を電極非形成部として電極を形成し、第２主面に第１主面の電極非形成部に対向する部分を電極非形成部として電極を形成して、前記誘電体板における前記電極非形成部を誘電体共振器として構成するとともに、スプリアスモードでないメインモードで、隣接する誘電体共振器同士が結合し、且つ、順に隣接する３つの誘電体共振器について、中央の誘電体共振器と対をなす誘電体共振器同士で結合し得る該誘電体共振器のスプリアスモードと、前記中央の誘電体共振器と他の対をなす誘電体共振器同士で結合し得る該誘電体共振器のスプリアスモードとが、前記３つの誘電体共振器の隣接によっては結合しない関係となるように、該３つの誘電体共振器のうち隣接する誘電体共振器同士の中心を結ぶ直線同士のなす角度を定める。この構造により、隣接する２つの誘電体共振器同士でスプリアスモードが結合する場合でも、更にその隣の誘電体共振器は上記スプリアスモードの伝搬方向と異なった角度の位置にあるため、その角度に応じて所定のスプリアスモードとの結合を避けることができ、スプリアスモードを選択的に抑圧することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図１および図２を参照して説明する。
【００１６】
図１の（Ａ）は誘電体フィルタの上面の導体板部分を取り除いた状態での図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。同図において３は誘電体板であり、その第１主面に電極非形成部４ａ，４ｂ，４ｃを有する電極１を形成していて、電極非形成部４ａ，４ｂ，４ｃに対向する電極非形成部５ａ，５ｂ，５ｂを有する電極２を第２主面に形成している。これらの電極非形成部で挟まれる誘電体板部分がＴＥ０１０モードの誘電体共振器として作用する。キャビティ８には同軸コネクタ１０，１１を取り付けていて、中心導体からプローブ６，７を突出させている。このプローブ６，７はそれぞれ上記誘電体共振器の並置方向の直線に対し平行に配置している。電極非形成部４ａ，５ａ部分の誘電体共振器ＲａはＴＥ０１０モードおよびその他のスプリアスモードで共振可能な状態にあり、プローブ６はそれらのモードと結合する。また、電極非形成部４ｃ，５ｃ部分の誘電体共振器ＲｃもＴＥ０１０モードおよびその他のスプリアスモードで共振可能な状態にあり、プローブ７はそれらのモードと結合する。しかし、特定のスプリアスモードは隣接する共振器間（Ｒａ−Ｒｂ間およびＲｂ−Ｒｃ間）で殆ど結合しない。
【００１７】
図２はその様子を示す図である。図１に示した３つの誘電体共振器のうち初段の共振器（たとえばプローブ６と結合する誘電体共振器Ｒａ）はプローブ６と結合して、同図に示すＨＥ１１０モードでも共振するが、初段の共振器Ｒａと２段目の共振器Ｒｂ間、２段目の共振器Ｒｂと終段の共振器Ｒｃ間は図２に示すように磁界結合しにくい位置関係となる。そのため、プローブ６，７間でＨＥ１１０モードの信号は伝搬されずに、ＨＥ１１０モードのスプリアスが効果的に抑圧される。これに対してメインモードであるＴＥ０１０モードは図１２の（ｅ）および図１３の（ｅ）に示したように、プローブと誘電体共振器との成す角度に依存されずに、隣接する誘電体共振器同士が結合する。
【００１８】
図３は第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図である。図１に示したものと異なり、プローブ７が、３つの誘電体共振器の並置方向の直線に対し垂直な関係となるように配置している。その他の構成は図１に示したものと同様である。同軸コネクタ１１を入力ポート、同軸コネクタ１０を出力ポートとした場合、電極非形成部４ｃ，５ｃ部分の誘電体共振器ＲｃはＴＥ０１０モードで励振されるとともに、たとえばＨＥ１１０モードでも励振されることになる。この２つのモードは誘電体共振器Ｒｃ→Ｒｂ→Ｒａへ順次伝搬される。しかしプローブ６はＴＥ０１０モードと結合するが、ＨＥ１１０モードについては磁界分布の向きがプローブ６とほぼ平行な関係となるので殆ど結合しない。その結果、ＨＥ１１０モードのレスポンスは抑圧されることになる。
【００１９】
図４は第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図である。第１・第２の実施形態と異なり、プローブ６，７を３つの誘電体共振器の並置方向の直線に対して所定の傾斜角θ１，θ２をもって傾斜させている。この角度θ１，θ２を所定値に設定することによって特定のスプリアスモードの結合を抑える。たとえばθ１，θ２を４５°に設定すれば、隣接する誘電体共振器同士がＨＥ２１０モードで結合する場合でのそのＨＥ２１０モードとプローブ６，７との角度関係は、最も結合し難くなる関係となる。このことによりＨＥ２１０モードの伝搬を阻止して、ＨＥ２１０モードのスプリアスを抑圧することができる。また、θ１，θ２を３０°にすれば、同様にしてＨＥ３１０モードのスプリアスを抑圧することができる。さらに、θ１とθ２のどちらかを４５°にすればＨＥ２１０モードのスプリアスを抑圧することができ、どちらかを３０°にすればＨＥ３１０モードのスプリアスが抑圧することができる。したがって、θ１＝４５°、θ２＝３０°とした場合、またはθ１＝３０°、θ２＝４５°にした場合には、ＨＥ２１０モードとＨＥ３１０モードの両モードのスプリアスを抑圧することができる。
【００２０】
次に第４の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を図５〜図７を参照して説明する。
【００２１】
第１〜第３の実施形態では、３つの誘電体共振器を直線上に並置したが、この例では隣接する誘電体共振器同士の中心を結ぶ直線が同一直線上に重ならないように、各誘電体共振器を配置している。図５に示す例は、誘電体共振器ＲａとＲｂを結ぶ直線と、プローブ６に対して垂直な線との成す角度を４５°にし、同様に誘電体共振器ＲｂとＲｃを結ぶ直線と、プローブ７に対して垂直な線との成す角度を４５°にしている。同図の（Ｂ）はＨＥ２１０モードの結合の様子を示している。誘電体共振器Ｒａ，Ｒｃとプローブ６，７とはメインモードであるＴＥ０１０モード以外にＨＥ２１０モードの結合も可能であるが、誘電体共振器Ｒａ−Ｒｂ間およびＲｂ−Ｒｃ間においては上記ＨＥ２１０モードが結合し難い位置関係となるため、ＨＥ２１０モードのスプリアスを抑圧することができる。
【００２２】
図６に示す例では、誘電体共振器ＲａとＲｂを結ぶ直線と、プローブ６に対して垂直な線との成す角度を３０°にし、同様に誘電体共振器ＲｂとＲｃを結ぶ直線と、プローブ７に対して垂直な線との成す角度を３０°にしている。同図の（Ｂ）はＨＥ３１０モードの結合の様子を示している。誘電体共振器Ｒａ，Ｒｃとプローブ６，７とはメインモードであるＴＥ０１０モード以外にＨＥ３１０モードの結合も可能であるが、誘電体共振器Ｒａ−Ｒｂ間およびＲｂ−Ｒｃ間においては上記ＨＥ３１０モードが結合しにくい位置関係となるため、ＨＥ３１０モードのスプリアスを抑圧することができる。
【００２３】
さらに図７に示す例では、誘電体共振器ＲａとＲｂを結ぶ直線と、プローブ６に対して垂直な線との成す角度を４５°にし、誘電体共振器ＲｂとＲｃを結ぶ直線と、プローブ７に対して垂直な線との成す角度を３０°にしている。誘電体共振器Ｒａ，Ｒｃとプローブ６，７とはメインモードであるＴＥ０１０モード以外にＨＥ２１０モードやＨＥ３１０モードの結合も可能であるが、誘電体共振器Ｒａ−Ｒｂ間においては上記ＨＥ２１０モードが結合しにくい位置関係となり、Ｒｂ−Ｒｃ間においては上記ＨＥ３１０モードが結合しにくい位置関係となるため、ＨＥ２１０モードとＨＥ３１０モードのスプリアスを同時に抑圧することができる。
【００２４】
次に第５の実施形態である送受共用器の構成を図８を参照して説明する。
【００２５】
図８は上面の導体板を取り除いた状態での平面図である。全体の基本的な構成は、先に示した２ポートの誘電体フィルタと同様である。誘電体板の上面には４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅで示す５つの電極非形成部を有する電極１を形成していて、誘電体板の下面には電極非形成部４ａ〜４ｅにそれぞれ対向する部分を電極非形成部とする電極を形成している。この構成により５つのＴＥ０１０モードの誘電体共振器を単一の誘電体板に構成している。キャビティ８には同軸コネクタ１０，１１，１２を取りつけていて、それぞれの中心導体からプローブ６，７，１６，１７を突出させている。ただし、プローブ７，１６は同軸コネクタ１１の中心導体から所定箇所で分岐させた形状としている。
【００２６】
この構造により、同軸コネクタ１０を受信信号出力ポート、同軸コネクタ１２を送信信号入力ポート、同軸コネクタ１１を入出力ポートとして用い、電極非形成部４ａ，４ｂ，４ｃ部分に構成される３つの誘電体共振器部分を３段の共振器からなる受信フィルタとして用い、また電極非形成部４ｄ，４ｅ部分に構成される２つの誘電体共振器部分を２段の共振器からなる送信フィルタとして用いる。
【００２７】
上記受信フィルタの初段の誘電体共振器の等価的短絡面からプローブ７，１６の分岐点までの電気長は、送信周波数の波長で１／４波長の奇数倍となるようにし、送信フィルタの終段の誘電体共振器の等価的短絡面からプローブ７，１６の分岐点までの電気長は、受信周波数の波長で１／４波長の奇数倍となるようにしている。これにより、送信信号と受信信号の分岐を行う。
【００２８】
以上の構成によって受信フィルタと送信フィルタのいずれにおいてもＨＥ１１０モードが抑圧された帯域通過フィルタ特性を持たせることができる。
【００２９】
図９は上記送受共用器をアンテナ共用器として用いた通信機の実施形態に係る図である。ここで、４６ａは上記受信フィルタ、４６ｂは上記送信フィルタであり、４６部分がアンテナ共用器を構成している。同図に示すように、アンテナ共用器４６の受信信号出力ポート４６ｃに受信回路４７を、送信信号入力ポート４６ｄに送信回路４８をそれぞれ接続し、入出力ポート４６ｅにアンテナ４９を接続することによって、全体として通信機５０を構成している。
【００３０】
このように分岐特性に優れたアンテナ共用器を用いることによって、小型で高効率な通信機が構成できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体板に複数の誘電体共振器を設けて成る誘電体フィルタにおいて、隣接する誘電体共振器を介してのスプリアスモードの伝搬が抑えられ、スプリアスレスポンスが抑圧される。これにより、誘電体フィルタの阻止域減衰特性が改善され、減衰特性に優れた誘電体フィルタ、分岐特性に優れた送受共用器および高効率な通信機が得られる。
【００３２】
また、この発明によれば、所定のスプリアスモードを選択的に抑圧することができ、スプリアスモードによる影響を効果的に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図２】第１の実施形態に係るスプリアスモードの伝搬の様子を示す図
【図３】第２の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図４】第３の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図
【図５】第４の実施形態に係る誘電体フィルタの各段の誘電体共振器の配置例を示す図
【図６】誘電体フィルタの各段の誘電体共振器の他の配置例を示す図
【図７】誘電体フィルタの各段の誘電体共振器の他の配置例を示す図
【図８】第５の実施形態に係る送受共用器の構成を示す図
【図９】通信機の構成例を示すブロック図
【図１０】従来の誘電体フィルタの構成例を示す図
【図１１】同誘電体フィルタの阻止域減衰特性を示す図
【図１２】各種共振モードの電磁界分布の例を示す図
【図１３】各種共振モードの結合の様子を示す図
【符号の説明】
１，２−電極
３−誘電体板
４，５−電極非形成部
６，７−プローブ
８−キャビティ
１０，１１，１２−同軸コネクタ
１６，１７−プローブ
【図１】
0003624688.tif 000002
【図２】
0003624688.tif 000003
【図３】
0003624688.tif 000004
【図４】
0003624688.tif 000005
【図５】
0003624688.tif 000006
【図６】
0003624688.tif 000007
【図７】
0003624688.tif 000008
【図８】
0003624688.tif 000009
【図９】
0003624688.tif 000010
【図１０】
0003624688.tif 000011
【図１１】
0003624688.tif 000012
【図１２】
0003624688.tif 000013
【図１３】
0003624688.tif 000014