(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するキャビティ内に２つの誘電体柱の交差形状から成る複合誘電体柱を配した誘電体共振器において、
前記キャビティの開口面に平行な面での該キャビティの外壁の断面形状を略一定とし、且つ前記キャビティの外壁に前記２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向にくびれたくびれ部を設け、該くびれ部によって、電界分布の対称軸の異なる２つの擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略同一にしたことを特徴とする３重モード誘電体共振器。
【請求項２】
開口部を有するキャビティ内に２つの誘電体柱の交差形状から成る複合誘電体柱を配した誘電体共振器において、
前記キャビティの開口面に平行な面での該キャビティの外壁の断面形状を略一定とし、且つ前記キャビティの外壁に前記２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向にくびれたくびれ部を設けるとともに、前記複合誘電体柱の中央部に該複合誘電体柱の成す平面に垂直な方向に穴を形成し、該穴と前記くびれ部によって、電界分布の対称軸の異なる２つの擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略同一にしたことを特徴とする３重モード誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はキャビティ内に複合誘電体柱を設けてなる擬似ＴＭモードの誘電体共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の擬似ＴＭ２重モードを利用した誘電体共振器の構造を図７に示す。以下の各図において点塗り潰し部分は電極膜が形成された部分を示す。
【０００３】
図７に示すように、この誘電体共振器は、導波管として機能するキャビティ１内に、２つの誘電体柱２ａ，２ｂの交差形状からなる複合誘電体柱２を一体に設けたものである。キャビティ１および複合誘電体柱２は誘電体セラミックスからなり、キャビティ１の外周面にはＡｇなどの導電体３を形成している。キャビティ１の２つの開口面には導電体板（図示省略）またはこの誘電体共振器を収納する金属ケースを取り付ける。
【０００４】
図７に示した誘電体共振器は、２つの誘電体柱２ａ，２ｂがそれぞれＴＭ１１０モードで共振し、ＴＭ２重モードの誘電体共振器として作用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＴＭ２重モード誘電体共振器では、１つの誘電体共振器で２つの独立した共振器として、または２つの共振器が結合した２段の共振器としてしか用いることができない。そこでたとえば単一の誘電体共振器に３つの共振器を構成するものとして、３つの誘電体柱を互いに直交させた形状の複合誘電体柱をキャビティ内に構成して、３つのＴＭ１１０モードの共振モードを生じさせるようにしたＴＭ３重モード誘電体共振器が提案されている。しかしながら、このような従来のＴＭ３重モード誘電体共振器では、全体の構造が複雑化し、通常の製造方法では製造コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
そこで、本願出願人は、２つの誘電体柱の交差形状からなる複合誘電体柱を設けたもので、しかも３つの共振モードを利用できるようにした誘電体共振器として特願平８−２１３９４号を出願している。
【０００７】
本願発明の目的は、この先に出願した発明の目的と同様に、２つの誘電体柱の交差形状からなる複合誘電体柱を配して、３重モード構成に相当する特性を有する誘電体共振器を得ることにあり、さらにその製造を容易にした３重モード誘電体共振器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、開口部を有するキャビテイ内に２つの誘電体柱の交差形状からなる複合誘電体柱を配した誘電体共振器において、前記複合誘電体柱を成す２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向の長さを短くし、しかも一体成形を容易にするために、請求項１に記載のとおり、前記キャビティの開口面に平行な面での該キャビティの外壁の断面形状を略一定とし、且つ前記キャビティの外壁に前記２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向にくびれたくびれ部を設け、該くびれ部によって、電界分布の対称軸の異なる２つの擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略同一にする。
【０００９】
このようにキャビテイの外壁にくびれ部を設けることによって、複合誘電体柱を成す２つの誘電体柱の軸方向の長さを短縮するようにしたため、電界分布の対称軸の異なる２つの擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数をほぼ同一にすることができ、しかもキャビテイの開口面に平行な面での該キャビテイの外壁の断面形状をほぼ一定としたため、複合誘電体柱およびキャビテイの一体成形の際に、キャビテイの開口方向（開口面に垂直な方向）の１軸方向に成形金型を開枠することが可能となり、成形金型が複雑にならずに、製造コストを著しく低減できるようになる。
【００１０】
また、この発明は請求項２に記載のとおり、前記キャビティの開口面に平行な面での該キャビティの外壁の断面形状を略一定とし、且つ前記キャビティの外壁に前記２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向にくびれたくびれ部を設けるとともに、前記複合誘電体柱の中央部に該複合誘電体柱の成す平面に垂直な方向に穴を形成し、該穴と前記くびれ部によって、電界分布の対称軸の異なる２つの擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略同一にする。
【００１１】
このように複合誘電体柱の中央部に垂直方向に穴を形成することによって、選択的に擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数が上昇する。したがって前記くびれ部を設けることによる選択的な擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数の低下量が少なくても、すなわち前記くびれ部のくびれ方が少なくても、擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略同一にすることができ、設計上の自由度が増す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係る擬似ＴＭ３重モード誘電体共振器の構成を図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
図１の（Ａ）は３重モード誘電体共振器の斜視図、（Ｂ）はその平面図である。この誘電体共振器はキャビテイ１の内部に２つの誘電体柱の交差形状からなる複合誘電体柱２を一体成形により設けたものである。キャビテイ１は図における上下面を開口面とし、その開口面に平行な面での断面形状を一定とし、複合誘電体柱２を成す２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向にくびれたくびれ部５，５，５，５を設けている。また、このキャビテイ１の外周面には導電体３を形成している。図１に示した誘電体共振器を製造する際、図における上下方向に開枠する成形金型を作成すればよく、この１軸方向に開枠する金型によって、キャビテイ１と複合誘電体柱２とを容易に一体成形することができる。
【００１４】
図２は上記３重モード誘電体共振器の各モードの電界分布の例を示す図、図３はこれに対比してくびれ部のない状態における各モードの電界分布の例を示す図である。両図の（Ａ）および（Ｃ）に示すように、それぞれ擬似ＴＭ１１０モードである第１と第３の共振モードは複合誘電体柱の中央部にまで電界が分布するのに対し、（Ｂ）に示すように第２の共振モードである擬似ＴＭ１１１モードは複合誘電体柱の中央部には電界は集中せず、その周囲に分布する。したがってキャビティの壁面に誘電体柱の軸方向にくびれるくびれ部を設ければ、そのくびれ部は擬似ＴＭ１１１モードに対してより大きな影響を与えることになる。このことは、図２および図３に示したように電界分布を４本の矢印で示した場合に、くびれ部５を設ければ擬似ＴＭ１１１モードでは４本とも矢印が短くなるのに対し、擬似ＴＭ１１０モードでは２本のみが大きく短縮されるだけであることから理解できる。このように、くびれ部５は擬似ＴＭ１１０モードより擬似ＴＭ１１１モードに対してより大きく影響を与え、くびれ部５の深さを深くするほど誘電体柱の端面間距離が短くなり、静電容量が増大することにより、擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数が大きく低下する。
【００１５】
図４は図１に示した３重モード誘電体共振器のくびれ部５の深さを変化させた場合の擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードのそれぞれの共振周波数の変化を示す図である。このようにくびれ深さを深くするほど擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数は共に低下するが、擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数の低下度合いが大きいので、ある深さ寸法（同図においては約１３ｍｍ）で擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数が一致する。したがってくびれ部５の深さがこの所定の値となるように予め成形金型を設計しておけばよい。
【００１６】
次に第２の実施形態に係る３重モード誘電体共振器の構成を図５および図６を参照して説明する。
【００１７】
図５は３重モード誘電体共振器の斜視図である。この誘電体共振器はキャビテイ１の内部に２つの誘電体柱の交差形状からなる複合誘電体柱２を一体成形により設けたものである。この複合誘電体柱２の中央部には、その複合誘電体柱２の成す平面に垂直な方向に穴６を形成している。キャビテイ１は図における上下面を開口面とし、その開口面に平行な面での断面形状を一定とし、複合誘電体柱２を成す２つの誘電体柱のそれぞれの軸方向にくびれたくびれ部５，５，５，５を設けている。また、このキャビテイ１の外周面には導電体３を形成している。この誘電体共振器を製造する際、図における上下方向に開枠する成形金型を作成すればよく、１軸方向に開枠する金型によって、キャビテイ１と複合誘電体柱２とを容易に一体成形することができる。
【００１８】
図６は図５に示したくびれ部５の深さによる擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数の変化、および穴６の内径の変化による擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数の変化の傾向をそれぞれ示す図である。（Ａ）は穴６の内径を一定としてくびれ部５の深さを変化させたときの例であり、くびれ深さを深くするほど擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数が大きく低下し、擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数はそれに比べて緩やかに低下する。この傾向は図４に示したものと同様である。同図の（Ｂ）はくびれ部５の深さを一定として穴６の内径を変化させたときの例であり、穴６の内径を大きくするほど擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数が大きく上昇し、これに対し擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数は緩やかに上昇する。このように穴６の内径を大きくするほど擬似ＴＭ１１１モードに比べて擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数が大きく上昇するのは、次のように説明できる。すなわち図２に示したように、擬似ＴＭ１１０モードの電磁界は擬似ＴＭ１１１モードに比べて複合誘電体柱の中央部にまで分布しているため、複合誘電体柱中央部の穴は擬似ＴＭ１１０モードに対してより効果的に作用する。そして、この穴６の内径を広げるほど擬似ＴＭ１１０モードについての誘電体柱の端面間の静電容量が小さくなって、その共振周波数が大きな変化割合で上昇することになる。
【００１９】
したがってこの第２の実施形態によれば、図５に示したくびれ部５によって擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数が低下し、穴６によって擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数が上昇するため、極端に深いくびれ部５を設けることなく、また極端に内径の大きな穴６を設けることなく擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略一致させることができる。
【００２０】
なお、上記穴６は複合誘電体柱およびキャビティの一体成形の際に形成することによって、設計段階で擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの両共振モードの共振周波数を定めるか、複合誘電体柱およびキャビティの一体成形の後にリュータ等の切削工具で削除することによって形成することによって擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数を調整するようにしてもよい。
【００２１】
また、上記穴６は貫通孔であってもよく、また、有底穴であってもよい。有底穴の場合には、その内径と深さによって主に擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数を定める。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、複合誘電体柱を成す２つの誘電体柱の軸方向の長さを短縮するようにしたため、電界分布の対称軸の異なる２つの擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数をほぼ同一にすることができ、しかもキャビテイの開口面に平行な面での該キャビテイの外壁の断面形状をほぼ一定としたため、複合誘電体柱およびキャビテイの一体成形の際に、キャビテイの開口方向（開口面に垂直な方向）の１軸方向に成形金型を開枠することが可能となり、成形金型が複雑にならずに、製造コストを著しく低減できるようになる。
【００２３】
請求項２に係る発明によれば、複合誘電体柱の中央部に垂直方向に穴を形成して、擬似ＴＭ１１０モードの共振周波数を選択的に上昇させるようにしたため、くびれ部のくびれ方が少なくても、擬似ＴＭ１１０モードと擬似ＴＭ１１１モードの共振周波数を略同一にすることができ、設計上の自由度が増し、しかも複合誘電体柱およびキャビテイの一体成形の際に、１軸方向の開枠が可能となり、成形金型が複雑にならずに、製造コストを著しく低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る３重モード誘電体共振器の斜視図および平面図である。
【図２】同誘電体共振器の３つの共振モードにおける電界分布の例を示す図である。
【図３】くびれのない場合の誘電体共振器の３つの共振モードにおける電界分布の例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る３重モード誘電体共振器の壁面くびれ深さに対する２つの共振モードの共振周波数の変化を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る３重モード誘電体共振器の斜視図である。
【図６】同誘電体共振器の壁面くびれ深さおよび穴の内径による２つの共振モードの共振周波数の変化を示す図である。
【図７】従来のＴＭ２重モード誘電体共振器の斜視図である。
【符号の説明】
１−キャビテイ
２−複合誘電体柱
３−導電体
５−くびれ部
６−穴
【図１】
0003577868.tif 000002
【図２】
0003577868.tif 000003
【図３】
0003577868.tif 000004
【図４】
0003577868.tif 000005
【図５】
0003577868.tif 000006
【図６】
0003577868.tif 000007
【図７】
0003577868.tif 000008