(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化及び低背化に適し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる誘電体装置を提供すること。【解決手段】共振部Ｑ１の第１の孔４１は、外面２１に開口し、外面２１からその対向する外面２２の方向に向かう。第１の孔４１は、内部に第１の内導体６１を備え、第１の内導体６１が面２１においてギャップｇ１１によって外導体膜３から隔てられている。第２の孔５１は、外面２１と対向していない外面に開口し、誘電体基体１の内部で第１の孔４１に連なり、内部に第２の内導体８１を備える。第２の孔５１は外面２１又は外面２２の方向に偏っている。【選択図】図１
2006140653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基体と、少なくとも一つの共振部とを含む誘電体装置であって、
前記誘電体基体は、外面に導体膜を備えており、
前記共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含んでおり、
前記第１の孔は、
前記誘電体基体に設けられ、一端が前記外面の一面に開口し、前記一面からその対向する外面の方向に向かい、内部に第１の内導体を備えており、
前記第２の孔は、
前記誘電体基体に設けられ、前記一面と対向していない外面に開口し、前記誘電体基体の内部で前記第１の孔に連なり、内部に第２の内導体を備え、
前記第２の内導体は、一端が前記誘電体基体の内部で前記第１の内導体に連なり、他端が前記導体膜に連なり、かつ、開口しており、
前記第２の孔は、前記他端が前記第１の孔の開口する前記一面側、または、前記一面の対向する前記外面側の方向に偏っている、
誘電体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された誘電体装置であって、前記第２の孔は、傾斜孔である誘電体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された誘電体装置であって、
前記第１の孔は、他端部が、前記第２の孔との連接領域から、奥行き方向に突出しており、
前記誘電体基体の外面に備えられた端子を有し、前記端子は、前記誘電体基体を介して、前記第１の孔の前記他端部に備えられた前記第１の内導体と電気的に結合されている、
誘電体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された誘電体装置であって、前記第１の孔は、前記第１の内導体が前記一面においてギャップによって前記導体膜から隔てられている誘電体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された誘電体装置であって、前記共振部は複数であり、前記共振部のそれぞれは、前記誘電体基体を介して、互いに電気的に結合されている誘電体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載された誘電体装置であって、
前記端子は、第１の端子と、第２の端子とを含んでおり、
前記第１の端子は、前記誘電体基体に備えられ、前記共振部の少なくとも一つと電気的に結合し、
前記第２の端子は、前記誘電体基体に備えられ、前記共振部の他の少なくとも一つと電気的に結合している、
誘電体装置。
【請求項７】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第１の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第１の内導体と電気的に結合している誘電体装置。
【請求項８】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第１の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第２の内導体と電気的に結合している装置。
【請求項９】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第２の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第１の内導体と電気的に結合している装置。
【請求項１０】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第２の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第２の内導体と電気的に結合している誘電体装置。
【請求項１１】
請求項５に記載された誘電体装置であって、前記複数の共振部は、ステップ状の凹部を含んでおり、前記凹部は、前記第２の孔が開口する外面に形成され、その内部に複数の前記第２の孔を共通に含む誘電体装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れかに記載された誘電体装置であって、前記第１の孔は、大径部と、小径部とを含み、前記大径部は前記一面に開口し、前記小径部は前記大径部に連なる誘電体装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１０の何れかに記載された誘電体装置であって、前記第２の孔は、大径部と、小径部とを含み、前記大径部は、前記第２の孔が開口する面に開口し、前記小径部は前記大径部に連なる誘電体装置。
【請求項１４】
請求項５に記載された誘電体装置であって、誘電体フィルタである誘電体装置。
【請求項１５】
請求項５に記載された誘電体装置であって、デュプレクサである誘電体装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載された誘電体装置であって、３つ以上の共振部と、第１乃至第３の端子とを含み、前記第１の端子は、前記共振部の少なくとも一つに電気的に結合し、前記第２の端子は、前記共振部の他の少なくとも一つに電気的に結合し、前記第３の端子は、前記共振部の残りの少なくとも一つに電気的に結合されている誘電体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体共振器、これより構成される誘電体フィルタまたはデュプレクサ等の誘電体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の誘電体装置は、準マイクロ波帯、マイクロ波帯、ミリ波帯またはサブミリ波帯等の高周波領域において用いられる。より具体的な適用例としては、衛星通信機器、移動体通信機器、無線通信機器、高周波通信機器またはこれらの通信機器のための基地局等を挙げることができる。
【０００３】
従来、携帯電話等に使用されている共振器や誘電体フィルタは、誘電体基体に１つの貫通孔を設けた共振器部分を、複数組み合わせて構成されており、共振器の長さは、通常、自由空間の波長λの１／４を、誘電体基体を構成する材料の比誘電率の平方根で除した長さである。
【０００４】
誘電体フィルタを構成する場合、複数の共振器を、別途に準備した結合回路で結合させたり、或いは、略直方体に形成された誘電体基体の一面から対向する外面に複数の貫通孔を設け、一面を除く外面と貫通孔内部にメタライズを施し、それぞれの貫通孔を共振器部分とする。
【０００５】
誘電体基体を用いた誘電体フィルタの場合は、共振器部分にキャパシタ等の付加素子を装加したり、メタライズのない一面に導体パターンを形成して、付加要素を構成する。更には誘電体基体そのものに溝や凹部等を設置することにより、電磁界結合分布のバランスを意図的に崩し、電界または磁界により結合させる等の構造が採られている。
【０００６】
しかし、従来の共振器及び誘電体フィルタでは、小型化のために、共振器の長さを短くしたい場合、上述のように、別途負荷容量を構成することが必要であり、また共振器に付加素子を装加する構造では、部品点数が多く、小型化に不向きである。
【０００７】
更に、共振器の一面に導体パターンによりキャパシタ等を形成する構造では、誘電体基体の一面に、複雑で精密な導体パターンを形成する必要があり、小型化及び低背化が進展するにつれて、生産のコストが嵩むとともに、歩留にも悪影響を与える。
【０００８】
上述した問題点を解決する手段として、特許文献１は、共振部において、第１の孔と、第２の孔とを含む孔構造とし、第１の孔の端部に、第２の孔を交差させた新規な誘電体装置を開示している。第１の孔に備えられた第１の内導体及び第２の孔に備えられた第２の内導体を互いに連続させる。
【０００９】
この孔構造によれば、所望の共振周波数を得るのに誘電体基体の長さを短縮し、小型化及び低背化を達成することができる。
【００１０】
しかし、特許文献１は、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性の調整については、十分な開示がない。
【特許文献１】特許第３３２９４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、小型化及び低背化に適した誘電体装置を提供することである。
【００１２】
本発明のもう一つの課題は、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる誘電体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る誘電体装置は、まず、誘電体基体と、少なくとも一つの共振部とを含む。前記誘電体基体は、外面に導体膜を備えている。前記共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含んでいる。前記第１の孔は、前記誘電体基体に設けられ、一端が前記外面の一面に開口し、前記一面からその対向する外面の方向に向かい、内部に第１の内導体を備えている。
【００１４】
前記第２の孔は、前記誘電体基体に設けられ、前記第１の孔の開口する前記一面と対向していない外面に開口し、前記誘電体基体の内部で前記第１の孔に連なり、内部に第２の内導体を備える。前記第２の内導体は一端が前記誘電体基体の内部で前記第１の内導体に連なり、他端が前記導体膜に連なる。
【００１５】
前記第２の孔は、孔中心が、前記第１の孔の開口する前記一面と、その対向する前記外面との間で見た前記誘電体基体の幅方向中心よりも、前記一面又は前記対向する前記外面の方向に偏っている。
【００１６】
上述したように、本発明に係る誘電体装置では、共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含み、第１の孔の開口面とは反対側の他端に、第２の孔を交差させた孔構造が得られる。
【００１７】
この孔構造において、第１の孔に備えられた第１の内導体及び第２の孔に備えられた第２の内導体を互いに連続させる。第１の孔の第１の内導体は、誘電体基体を介して、導体膜と向かい合うから、第１の内導体膜と、導体膜との間には大きな静電容量が発生する。このため、本発明に係る誘電体装置は、第２の孔の軸方向で見た誘電体基体の長さに対して、その電気長より低い周波数で共振する。換言すれば、所望の共振周波数を得るのに誘電体基体の長さを短縮し、小型化及び低背化を達成することができる。
【００１８】
更に、本発明は、その特徴的構成として、第２の孔は、孔中心が、第１の孔の開口する一面と、その対向する外面との間で見た誘電体基体の幅方向中心よりも、第１の孔の開口する一面又は対向する外面の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔の偏位量に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００１９】
本発明に係る装置は、共振器、発振器、誘電体フィルタまたはＤｕｐｌｅｘｅｒ（デュプレクサ、アンテナ共用器とも称される）を広くカバーする装置として用いることができる。この内、共振器として用いる場合は、一つの共振部で済むことがある。誘電体フィルタまたはデュプレクサに用いる場合は、共振部は複数である。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）小型化及び低背化に適した誘電体装置を提供することができる。
（ｂ）通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００２１】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。但し、本発明の技術的範囲がこれらの図示実施例に限定されないことは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明に係る誘電体共振器の斜視図、図２は図１に示した誘電体共振器を背面側から見た斜視図、図３は図１の３−３線に沿った断面図、図４は図３の４−４線に沿った断面図である。図示された誘電共振器は、誘電体基体１と、１つの共振部Ｑ１とを含む。誘電体基体１は、周知の誘電体セラミックスを用いて、外面２１〜２６を有する略六面体状に形成され、外面の１つの開口面２１を除いて、外面２２〜２６の大部分が導体膜３によって覆われている。導体膜３は、一般に、銅または銀等を主成分とし、焼き付け、メッキ等の手段によって形成される。
【００２３】
共振部Ｑ１は、第１の孔４１と、第２の孔５１とを含む。第１の孔４１は、誘電体基体１に設けられ、一端が一面（以下、開口面と称する）２１に開口し、開口面２１からその対向面となる外面（以下、対向面と称する）２２の方向に向かう。第１の孔４１は内部に第１の内導体６１を備える。第１の内導体６１は、導体膜３と同様の材料及び手段によって、電極膜として形成される。これとは異なって、第１の内導体６１は第１の孔４１の一部または全体を埋めるように充填されていてもよい。第１の内部導体６１は、開口面２１において、ギャップｇ１１により、導体膜３から隔てられている。
【００２４】
第２の孔５１も、誘電体基体１に設けられる。第２の孔５１は、一端が面２３に開口し、第２の孔５１は面２３からその対向面である外面２４の方向に向かい、誘電体基体１の内部で第１の孔４１に連なる。
【００２５】
第２の孔５１は、内部に第２の内導体８１を備える。この第２の内導体８１は、面２３に開口する一端が導体膜３に連続し、他端が第１の内導体６１に連続する。第２の内導体８１は、第１の内導体６１と同様の材料及び手段によって形成される。第２の内導体８１は、第２の孔５１の一部または全体を埋めるように、充填されていてもよい。
【００２６】
第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、第１の孔４１の開口する開口面２１と、その対向面２２との間で見た誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に、偏位量ΔＷ１だけ偏っている。第２の孔５１の偏位量ΔＷ１は、得ようとする通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性に応じて設定する。例えば、誘電体基体の幅を１．７ｍｍとし、第２の孔５１径の孔径を０．６ｍｍにした場合を例にとると、偏位量ΔＷ１は、０＜ΔＷ＜０．５５の範囲で選定することができる。
【００２７】
この実施例では、第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が第1の孔４１の孔中心に対してほぼ直交した状態で偏らせてあるが、孔全体を傾斜させ、第２の孔５１の開口位置を、開口面２１又はその対向面の側に偏らせた傾斜孔であってもよい。この態様は、以下に述べる他の実施例においても、同様に採用できる。
【００２８】
図示実施例において、第２の孔５１は、内径Ｄ２の実質的な円形状であり、第１の孔４１は、図１で見て、横方向の内径Ｄ１１が、縦方向の内径Ｄ１２よりも大きい略長方形状の孔形を有する。横方向の内径Ｄ１１は第２の孔５１の内径Ｄ２よりも大きい。従って、第２の孔５１の他端は、第１の孔４１の横幅内で、第１の孔４１に連なることになる。第１の孔４１は、隅部が円弧状であることが好ましい。この図の場合、Ｄ１１＞Ｄ１２で示しているが、Ｄ１１＜Ｄ１２にすることも可能である。この図では、更に、第１の孔４１は、第２の孔５１との連接領域から、距離Ｘ１だけ奥行き方向に突出している（図３参照）。また、第２の孔５１が開口している面２３と、第１の孔４１との距離ｄ０が、第２の孔５１に対向している面２４と第１の孔４１との距離ｄ１より長い（図３参照）。即ち、ｄ０＞ｄ１である。
【００２９】
第１の孔４１の内面に備えられた第１の内導体６１と、対向面２２、外面２４〜２６に設けられた導体膜３との間には、厚みｄ１〜ｄ４の誘電体層７１〜７４が存在する（図３、図４参照）。更に、対向面２２には、導体膜３との間にギャップｇ２１を隔てて、端子１１が備えられている。端子１１は誘電体層７２を介して、第１の内導体６１と静電容量Ｃ０２によって結合している。
【００３０】
上述したように、共振部Ｑ１において、第１の孔４１は、一端が開口面２１に開口し、開口面２１からその対向する対向面２２に向かう。第２の孔５１は、一端が、面２３に開口し、面２３からその対向する外面２４の方向に向かい、他端が誘電体基体１の内部で第１の孔４１に連なる。
【００３１】
この孔構造において、第１の内導体６１及び第２の内導体８１を互いに連続させてあるから、第１の孔４１及び第２の孔５１は、１つの電気回路を構成する。第１の内導体６１は、誘電体層７１〜７４を介して、対向面２２、面２４〜２６上の導体膜３と向き合う。従って、第１の内導体６１と導体膜３との間には、容量性結合が発生する。
【００３２】
第１の孔４１は、複数備えることもできる。この場合、第１の孔４１のそれぞれは、異なる面に開口し、それぞれに備えられた第１の内導体を、誘電体基体１の内部で第２の内導体８１に連続させる。例えば、図１〜図４に示した実施例において、第２の孔５１と交差する方向から、１つまたは複数の第１の孔４１を設けて、第２の孔５１の端部と交差させ、それぞれの内導体を、図１〜図４に示した態様で、第２の内導体８１に連続させる。図１乃至図４の実施例では、六面体状の誘電体基体１を用いているので、開口面２１、対向面２２、及び外面２４〜２６を利用して、上述した第１の孔４１の追加構造を実現できる。
【００３３】
上述したように、第１の孔４１に備えられた第１の内導体６１は、誘電体基体１による誘電体層７１、７３、７４を介して、導体膜３と向かい合うから、第１の内導体膜６１と、導体膜３との間には大きな静電容量Ｃ０１、Ｃ０３、Ｃ０４が発生する（図３及び図４参照）。このため、本発明に係る誘電体装置は、第２の孔５１の軸方向で見た誘電体基体１の長さＬ１に対して、その電気長より低い周波数で共振する。換言すれば、所望の共振周波数を得るのに誘電体基体１の長さＬ１を短縮し、小型化及び低背化を達成することができる。
【００３４】
また、第２の孔５１が開口している面２３と、第１の孔４１との距離ｄ０が、第２の孔５１に対向している面２４と第１の孔４１との距離（厚み）ｄ１より長くなっていて、ｄ０＞ｄ１を満たす実施例の場合、距離（厚み）ｄ１の寸法に応じた静電容量Ｃ０１を取得できる。
【００３５】
次に、実施例に示した誘電体共振器の小型化及び低背化について、具体例を挙げて説明する。図１〜図４に示した構造において、誘電体基体１は、比誘電率εｒ＝９２の誘電体材料を用い、略直方体の形状とした。誘電体基体１の寸法は、面２３で見た平面積が（２ｍｍ×２ｍｍ）、長さＬ１は２．５ｍｍとした。第２の孔５１の孔径Ｄ２は０．５ｍｍとし、第１の孔４１の孔径Ｄ１１は１ｍｍとした。
【００３６】
この共振器をルーズカップリングさせて測定した共振周波数は２．０２ＧＨｚであった。長さＬ１について、従来、共振周波数２．０２ＧＨｚの（１／４）波長共振器では、３．５〜４ｍｍ程度必要であったので、本実施例の場合、３０％程度短縮することができたことになる。
【００３７】
更に、本発明に係る誘電体装置の構造的特徴として、第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、第１の孔４１の開口する開口面２１と、その対向面２２との間で見た幅Ｗ1の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に、偏位量ΔＷ１だけ偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００３８】
図５は誘電体共振器の別の実施例を示す斜視図、図６は図５の断面図である。図において、図１乃至図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明はできるだけ省略する。図５及び図６に示した実施例では、第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、第１の孔４１の開口面２１と、その対向面２２との間で見た誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、対向面２２の方向に偏っている。
【００３９】
図５及び図６に示した実施例に示した誘電体共振器の場合も、小型化及び低背化が可能である。また、第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、第１の孔４１の開口面２１と、その対向面２２との間で見た幅方向中心Ｏ１よりも、対向面２２の方向に偏っているから、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００４０】
図７は本発明に係る誘電体フィルタの実施例を示す斜視図、図８は図７に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図である。これらの図は、２つの共振部Ｑ１、Ｑ２を有する誘電体フィルタの例を示している。共振部Ｑ１、Ｑ２のそれぞれは、誘電体基体１を共用して一体化されている。
【００４１】
共振部Ｑ１は第１の孔４１と、第２の孔５１とを含んでいる。第１の孔４１及び第２の孔５１は、先に図示され、かつ、説明された何れの構造も、採用することができる。第１の孔４１は、一端が開口面２１に開口し、開口面２１から、対向面２２の方向に向かう。第１の孔４１は内部に第１の内導体６１を備える。第１の内部導体６１は、開口面２１において、ギャップｇ１１により、導体膜３から隔てられている。
【００４２】
また、第２の孔５１は、一端が開口面２１と対向しない面２３に開口し、他端が誘電体基体１の内部で第１の孔４１の他端に連なる。第２の孔５１に備えられた第２の内導体８１は、面２３に開口する一端が導体膜３に連続し、他端が誘電体基体１の内部で第１の内導体６１に連続する。
【００４３】
共振部Ｑ２は、共振部Ｑ１と実質的に同一の構造であり、第１の孔４２と、第２の孔５２とを含んでいる。第１の孔４２及び第２の孔５２は、図１〜図６に図示され、かつ、説明された何れかの構造を採用することができる。
【００４４】
図７、図８に示した誘電体フィルタにおいて、共振部Ｑ２は、共振部Ｑ１と同じ構造であるから、その作用、利点については、共振部Ｑ１に関する説明を、共振部Ｑ２についても採用できる。誘電体フィルタ全体としての作用は、更に、共振部Ｑ１と共振部Ｑ２との間の結合を考慮すればよい。
【００４５】
共振部Ｑ１と共振部Ｑ２との間の結合が、容量性結合になるか、誘導性結合になるかは、共振部Ｑ１、Ｑ２を構成する第１の孔４１及び４２の内導体６１と６２の間に形成される容量と、第１の孔４１及び４２の内導体６１、６２と導体膜３の間に形成される容量の相対関係に依る。前者が強い場合、Ｑ１、Ｑ２は容量性結合が支配的に、後者が強い場合は誘導性結合が支配的になる。
【００４６】
第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、第１の孔４１の開口する開口面２１と、その対向面２２との間で見た幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。ΔＷの量が孔５１と孔５２とで異なっていてもよい。
【００４７】
更に、図８を参照すると、誘電体基体１の対向面２２には、入出力端子となる第１の端子１１及び第２の端子１２が備えられている。第１の端子１１は、第１の孔４１と、厚さｄ２１の誘電体層７２を介して対向する位置に設けられ、導体膜３から絶縁ギャップｇ２１によって電気的に絶縁されている。
【００４８】
第２の端子１２は、第１の孔４２と、厚さｄ２２の誘電体層７５を介して対向する位置に設けられ、導体膜３から絶縁ギャップｇ２２によって電気的に絶縁されている。
【００４９】
第１及び第２の端子１１、１２と、第１の孔４１，４２の内導体６１、６２との間には、その間の誘電体層の厚さ、その誘電率及び面積によって定まる結合容量が発生する。第１及び第２の端子１１、１２は、第１の孔４１，４２の内導体６１、６２と重なることは必須ではない。部分的に対向し、または、対向しない位置に設けてあってもよい。また、絶縁ギャップｇ２１、ｇ２２は一つのギャップとして連続させてもよい。
【００５０】
図９は本発明に係る誘電体フィルタの実施例を示す斜視図である。第１の孔４２及び第２の孔５２は、図１〜図８に図示され、かつ、説明された何れかの構造を採用することができる。
【００５１】
第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、対向面２２の方向に、偏位量ΔＷ1だけ偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。ΔＷの量が孔５１と孔５２とで異なっていても良い。
【００５２】
図１０は本発明に係る誘電体フィルタの別の実施例を示す斜視図である。図１０に示した実施例の特徴は、誘電体基体１の面２３に凹部１０１を有することである。凹部１０１の内部には、共振部Ｑ１、Ｑ２を構成する第２の孔５２が含まれている。
【００５３】
図１０の実施例によれば、凹部１０１のディメンション選定により、共振部Ｑ１と共振部Ｑ２との間の結合特性及び各共振周波数を調整することができる。
【００５４】
第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、開口面２１と、その対向面２２との間で見た誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。ΔＷの量が孔５１と孔５２とで異なっていてもよい。
【００５５】
図１１は本発明に係る誘電体フィルタの別の実施例を示す斜視図である。図示実施例において、第１の孔４１は、大径部４１１と、小径部４１２とを含んでいる。大径部４１１は開口面２１に開口し、小径部４１２は大径部４１１の下方に連なる。第１の孔４２も、大径部４２１と、小径部４２２とを含んでおり、大径部４２１は開口面２１に開口し、小径部４２２は大径部４２１の下方に連なる。
【００５６】
図１１に示した実施例の場合、大径部（４１１、４２１）、（５１１、５２１）の孔径選定により、共振部Ｑ１と共振部Ｑ２との間の結合特性及び各共振周波数を調整することができる。
【００５７】
第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００５８】
図１２は３つの共振部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を有する誘電体フィルタを示す斜視図、図１３は図１２に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図である。
【００５９】
共振部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のそれぞれは、誘電体基体１を共用して一体化されている。誘電体基体１は、開口面２１を除いて、面の大部分が導体膜３によって覆われている。
【００６０】
共振部Ｑ１は第１の孔４１と第２の孔５１とを含む。共振部Ｑ２は第１の孔４２と第２の孔５２とを含む。共振部Ｑ３は第１の孔４３と第２の孔５３とを含む。第１の孔４１〜４３及び第２の孔５１〜５３の個別的構造、及び、相対関係は、既に説明した通りである。
【００６１】
実施例において、共振部Ｑ１、Ｑ３の間に位置する共振部Ｑ２は、第１の孔４２の深さが共振部Ｑ１、Ｑ３よりも浅く、且、誘電体層７１の厚みｄ１２が共振部Ｑ１、Ｑ３における誘電体層７１の厚みｄ１１、ｄ１３よりも大きい。従って、共振部Ｑ２の静電容量Ｃ０１は、共振部Ｑ１、Ｑ３の静電容量Ｃ０１よりも小さくなる。
【００６２】
第１の端子１１は、対向面２２において、第１の孔４１に対応する位置に、絶縁ギャップｇ２１によって、導体膜３から電気絶縁した状態で配置されている。
【００６３】
第２の端子１２は、対向面２２において、第３の孔４３と対応する位置に、絶縁ギャップｇ２２によって、導体膜３から電気絶縁した状態で配置されている。
【００６４】
第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００６５】
図１４は３つの共振部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を有する誘電体フィルタの別の実施例を示す斜視図である。第２の孔５１は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、対向面２２の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００６６】
図１５は３つの共振部Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を有する誘電体フィルタの別の実施例を示す斜視図である。図１５に示した実施例の基本的構造は、図１２〜図１４に示した実施例と同様であるが、共振部Ｑ１〜Ｑ３を構成する第１の孔４１〜４３が縦長になっている点で、異なる。第２の孔５１〜５３は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔５１の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００６７】
本発明に係る誘電体装置は、誘電体共振器、誘電体フィルタまたはデュプレクサを広くカバーする装置として用いることができる。この内、誘電体共振器及び誘電体フィルタについては、これまで、図１〜図１５を参照して詳細に説明した。紙面の都合上、これらについての説明は、以上に留めるが、より多くの共振部を備え得ること、及び、図示され、かつ、説明された各実施例の組み合わせが多数存在し得ること等は自明である。
【００６８】
次に、本発明に係る誘電体装置のもう一つの重要な適用例であるデュプレクサについて説明する。
【００６９】
図１６は本発明に係るデュプレクサの斜視図、図１７は図１６に示したデュプレクサを背面側からみた斜視図である。図示されたデュプレクサは６つの共振部Ｑ１〜Ｑ６を有する。共振部Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれは、誘電体基体１を共用して一体化されている。誘電体基体１は、開口面２１となる一面を除いて、面の大部分が導体膜３によって覆われている。
【００７０】
共振部Ｑ１〜Ｑ６の内、共振部Ｑ１は、第１の孔４１と第２の孔５１との組み合わせ、共振部Ｑ２は第１の孔４２と第２の孔５２との組み合わせ、共振部Ｑ３は第１の孔４３と第２の孔５３との組み合わせを、それぞれ含む。共振部Ｑ４は第１の孔４４と第２の孔５４との組み合わせ、共振部Ｑ５は第１の孔４５と第２の孔５５との組み合わせ、共振部Ｑ６は第１の孔４６と第２の孔５６との組み合わせを、それぞれ含む。
【００７１】
第１の孔（４１〜４６）と第２の孔（５１〜５６）の個別的構造、及び、相対関係の詳細は、図１〜図１５を参照して説明した通りである。第１の孔（４１〜４６）は、第１の内導体（６１〜６６）を有し、第２の孔（５１〜５６）は第２の内導体（８１〜８６）を有する。
【００７２】
第２の孔（５１〜５６）は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、開口面２１の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔（５１〜５６）の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。偏位量ΔＷ１は、第２の孔（５１〜５６）のそれぞれにおいて互いに等しくともよいし、互いに異なっていてもよい。或いは、第２の孔（５１〜５６）の一部は、偏位量ΔＷ１が互いに等しく、且、残部とは異なっていてもよい。要するに、第２の孔（５１〜５６）の相互間では、偏位量ΔＷ１は必ずしも一致しなくてもよい。
【００７３】
デュプレクサは、アンテナ共用器として用いられるので、共振部Ｑ１〜Ｑ３、及び、共振部Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方が送信用、他方が受信用となる。送信周波数と受信周波数は互いに異なるので、共振部Ｑ１〜Ｑ３の共振特性と、共振部Ｑ４〜Ｑ６の共振特性とは、互いに異ならせる。
【００７４】
送信側の共振部Ｑ１〜Ｑ３のうち、共振部Ｑ１に含まれる第１の孔４１には、面２２に設けられた第１の端子１１が、誘電体基体１による誘電体層を介して、結合されている。
【００７５】
共振部Ｑ４〜Ｑ６のうち、共振部Ｑ６に含まれる第１の孔４６には、誘電体基体１の面２２設けられた第３の端子１３が、誘電体基体１による誘電体層を介して、結合されている。この場合の容量結合の詳細も、既に説明した通りである。
【００７６】
更に、中間の共振部Ｑ３、Ｑ４の第１の孔４３、４４に対しては、面２４の側において、アンテナ接続用の第２の端子１２が接続される。
【００７７】
第１乃至第３の端子１１〜１３は、対向面２２において、絶縁ギャップｇ２１〜ｇ２３によって導体膜３から電気絶縁した状態で、配置されている。第１乃至第３の端子１１〜１３は実装基板上に面付けするために用いることができる。
【００７８】
共振部Ｑ１〜Ｑ３は、第１の孔４１〜４３が縦長であり、共振部Ｑ４〜Ｑ６の第１の孔４４〜４６は横長である。共振部Ｑ１〜Ｑ３の第１の孔４１〜４３は、共振部Ｑ４〜Ｑ６の第１の孔４４〜４６よりも、導体膜３に対する距離が小さい。従って、共振部Ｑ１〜Ｑ３は、誘導性結合を示し、共振部Ｑ４〜Ｑ６は、容量性結合を示す。
【００７９】
図示は省略するが、デュプレクサについても、誘電体共振器または誘電体フィルタで例示した各種の構造（図１乃至図１５参照）を適用することができることは勿論である。
【００８０】
図１８は本発明に係るデュプレクサの別の実施例を示す斜視図である。図示されたデュプレクサは６つの共振部Ｑ１〜Ｑ６を有する。図において、図１６、図１７に現れた構成部分と相当する部分には、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。
【００８１】
第２の孔（５１〜５６）は、孔中心Ｏ２が、誘電体基体１の幅方向中心Ｏ１よりも、対向面２２の方向に偏っている。この構成によれば、第２の孔（５１〜５６）の偏位量ΔＷ１に応じて、磁界結合及び電界結合の度合を調整し、通過帯域幅、減衰極及び高次モード特性を、簡単、かつ、確実に調整できる。
【００８２】
次に、図１６〜図１８に図示したデュプレクサの周波数特性について、図１９〜図２２の実測データを参照して説明する。図１６〜図１８に図示したデュプレクサにおいて、誘電体基体１は、比誘電率εｒ＝９２の誘電体材料を用い、略直方体の形状とした。誘電体基体１は、幅Ｗ１を１．７ｍｍとした。第２の孔５１〜５６は、孔径Ｄ２が０．６ｍｍの円孔とした。
【００８３】
上記構成において、第２の孔（５１〜５６）の偏位量ΔＷ１=０、即ち、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１にほぼ一致させたサンプル１と、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=+０．２ｍｍだけ対向面２２の方向に偏位させたサンプル２と、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=−０．２ｍｍだけ対向面２２の方向に偏位させたサンプル３を準備した。
【００８４】
図１９は、サンプル１〜３において、共振部Ｑ１〜Ｑ３によって構成されるフィルタ部分（送信側）の周波数減衰特性を示している。図において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとってある。曲線Ｆ１１はサンプル１の特性、曲線Ｆ１２はサンプル２の特性、曲線Ｆ１３はサンプル３の特性をそれぞれ示している。
【００８５】
図１９に示されているように、第２の孔（５１〜５３）の偏位量ΔＷ１=０、即ち、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１にほぼ一致させたサンプル１を基準にして、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=+０．２ｍｍだけ、対向面２２の方向に偏位させた場合、特性Ｆ１１と特性Ｆ１２との対比から明らかなように、通過帯域幅が狭まる方向に調整される。
【００８６】
孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=−０．２ｍｍだけ、対向面２２の方向に偏位させた場合、特性Ｆ１１と特性Ｆ１３との対比から明らかなように、通過帯域幅が更に狭まる方向に調整される。
【００８７】
従って、第２の孔（５１〜５３）の偏位量ΔＷ１に応じて、通過帯域幅が調整できることは明らかである。通過帯域幅の調整作用は、特に、低域側において現れる。
【００８８】
図２０は、サンプル１〜３において、共振部Ｑ１〜Ｑ３によって構成されるフィルタ部分の高次共振モード特性を示している。図において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとってある。曲線Ｆ１１はサンプル１の高次共振モード特性、曲線Ｆ１２はサンプル２の高次共振モード特性、曲線Ｆ１３はサンプル３の高次共振モード特性をそれぞれ示している。
【００８９】
図２０に示されているように、第２の孔（５１〜５３）の偏位量ΔＷ１=０、即ち、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１にほぼ一致させたサンプル１を基準にして、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=+０．２ｍｍだけ、対向面２２の方向に偏位させた場合、特性Ｆ１１と特性Ｆ１２との対比から明らかなように、減衰極が低域側に移行調整される。
【００９０】
孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=−０．２ｍｍだけ、対向面２２の方向に偏位させた場合、特性Ｆ１１と特性Ｆ１３との対比から明らかなように、減衰極が高域側に移行する。
【００９１】
従って、第２の孔（５１〜５３）の偏位量ΔＷ１に応じて、減衰極及び高次共振モードが調整できることは明らかである。
【００９２】
図２１は、サンプル１〜３において、共振部Ｑ４〜Ｑ６によって構成されるフィルタ部分（受信側）の周波数減衰特性を示している。図において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとってある。曲線Ｆ２１はサンプル１の特性、曲線Ｆ２２はサンプル２の特性、曲線Ｆ２３はサンプル３の特性をそれぞれ示している。
【００９３】
図２１に示されているように、第２の孔（５４〜５６）の偏位量ΔＷ１=０、+０．２ｍｍ、−０．２ｍｍに対応して、低域側において、共振周波数が狭まる方向に調整される。
【００９４】
図２２は、サンプル１〜３において、共振部Ｑ４〜Ｑ６によって構成されるフィルタ部分の高次共振モード特性を示している。図において、横軸に周波数（ＭＨｚ）をとり、縦軸に減衰量（ｄＢ）をとってある。曲線Ｆ２１はサンプル１の高次共振モード特性、曲線Ｆ２２はサンプル２の高次共振モード特性、曲線Ｆ２３はサンプル３の高次共振モード特性をそれぞれ示している。
【００９５】
図２２に示されているように、第２の孔（５４〜５６）の偏位量ΔＷ１=０、即ち、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１にほぼ一致させたサンプル１を基準にして、孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=+０．２ｍｍだけ、対向面２２の方向に偏位させた場合、特性Ｆ２１と特性Ｆ２２との対比から明らかなように、減衰極が低域側に移行調整される。
【００９６】
孔中心Ｏ２を幅方向中心Ｏ１から偏位量ΔＷ１=−０．２ｍｍだけ、対向面２２の方向に偏位させた場合、特性Ｆ２１と特性Ｆ２３との対比から明らかなように、減衰極が高域側に移行する。
【００９７】
従って、第２の孔（５４〜５６）の偏位量ΔＷ１に応じて、減衰極が調整できることは明らかである。
【００９８】
本発明は以上の具体例に限定されるものではない。複数の共振部Ｑ１〜Ｑ６を形成する誘電体基体１では、面２３以外の面から形成する第１の孔４１〜４６は必ずしも同一の側面から形成されている必要はない。入出力端子や調整の都合に合わせて適当な側面に設置してもよい。第１の孔４１〜４６の周囲の導体が無い部分は、所望する電気的性能により、導体によって分離されていても、また一体になっていてもよい。第２の孔５１〜５６の隣に形成される他の共振部は、面２３と対向する面２４から形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る誘電体共振器の斜視図である。
【図２】図１に示した誘電体共振器を背面側から見た斜視図である。
【図３】図１の３−３線に沿った断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】本発明に係る誘電体フィルタの別の実施例を示す斜視図である。
【図６】図５の６−６線に沿った拡大断面図である。
【図７】本発明に係る誘電体フィルタの斜視図である。
【図８】図７に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図である。
【図９】本発明に係る誘電体フィルタの別の実施例を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示した誘電体フィルタを背面側から見た斜視図である。
【図１４】本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１５】本発明に係る誘電体フィルタの更に別の実施例を示す斜視図である。
【図１６】本発明に係るデュプレクサの斜視図である。
【図１７】図１６に示したデュプレクサを背面側からみた斜視図である。
【図１８】本発明に係るデュプレクサの別の実施例を示す斜視図である。
【図１９】デュプレクサの周波数減衰特性を示す図である。
【図２０】デュプレクサの高次共振モード特性における周波数減衰特性を示す図である。
【図２１】デュプレクサの周波数減衰特性を示す図である。
【図２２】デュプレクサの高次共振モード特性における周波数減衰特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１        誘電体基体
２１〜２６        面
３        導体膜
４１〜４６        第１の孔
５１〜５６        第２の孔
【図１】
2006140653.tif 000003
【図２】
2006140653.tif 000004
【図３】
2006140653.tif 000005
【図４】
2006140653.tif 000006
【図５】
2006140653.tif 000007
【図６】
2006140653.tif 000008
【図７】
2006140653.tif 000009
【図８】
2006140653.tif 000010
【図９】
2006140653.tif 000011
【図１０】
2006140653.tif 000012
【図１１】
2006140653.tif 000013
【図１２】
2006140653.tif 000014
【図１３】
2006140653.tif 000015
【図１４】
2006140653.tif 000016
【図１５】
2006140653.tif 000017
【図１６】
2006140653.tif 000018
【図１７】
2006140653.tif 000019
【図１８】
2006140653.tif 000020
【図１９】
2006140653.tif 000021
【図２０】
2006140653.tif 000022
【図２１】
2006140653.tif 000023
【図２２】
2006140653.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月14日(2005.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基体と、少なくとも一つの共振部とを含む誘電体装置であって、
前記誘電体基体は、外面に導体膜を備えており、
前記共振部は、第１の孔と、第２の孔とを含んでおり、
前記第１の孔は、
前記誘電体基体に設けられ、一端が前記外面の一面に開口し、前記一面からその対向する外面の方向に向かい、内部に第１の内導体を備えており、
前記第２の孔は、
前記誘電体基体に設けられ、前記一面と対向していない外面に開口し、前記誘電体基体の内部で前記第１の孔に連なり、内部に第２の内導体を備え、
前記第２の内導体は、一端が前記誘電体基体の内部で前記第１の内導体に連なり、他端が前記導体膜に連なり、かつ、開口しており、
前記第２の孔は、前記第１の孔に対して、前記他端を、前記第１の孔の開口する前記一面側、または、前記一面の対向する前記外面側の方向に偏らせてある、
誘電体装置。
【請求項２】
請求項１に記載された誘電体装置であって、前記第２の孔は、傾斜孔である誘電体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された誘電体装置であって、
前記第１の孔は、他端部が、前記第２の孔との連接領域から、奥行き方向に突出しており、
前記誘電体基体の外面に備えられた端子を有し、前記端子は、前記誘電体基体を介して、前記第１の孔の前記他端部に備えられた前記第１の内導体と電気的に結合されている、
誘電体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された誘電体装置であって、前記第１の孔は、前記第１の内導体が前記一面においてギャップによって前記導体膜から隔てられている誘電体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された誘電体装置であって、前記共振部は複数であり、前記共振部のそれぞれは、前記誘電体基体を介して、互いに電気的に結合されている誘電体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載された誘電体装置であって、
前記端子は、第１の端子と、第２の端子とを含んでおり、
前記第１の端子は、前記誘電体基体に備えられ、前記共振部の少なくとも一つと電気的に結合し、
前記第２の端子は、前記誘電体基体に備えられ、前記共振部の他の少なくとも一つと電気的に結合している、
誘電体装置。
【請求項７】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第１の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第１の内導体と電気的に結合している誘電体装置。
【請求項８】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第１の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第２の内導体と電気的に結合している装置。
【請求項９】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第２の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第１の内導体と電気的に結合している装置。
【請求項１０】
請求項６に記載された誘電体装置であって、前記第２の端子は、前記誘電体基体の前記外面に備えられ、前記誘電体基体を介して、前記第２の内導体と電気的に結合している誘電体装置。
【請求項１１】
請求項５に記載された誘電体装置であって、前記複数の共振部は、ステップ状の凹部を含んでおり、前記凹部は、前記第２の孔が開口する外面に形成され、その内部に複数の前記第２の孔を共通に含む誘電体装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０の何れかに記載された誘電体装置であって、前記第１の孔は、大径部と、小径部とを含み、前記大径部は前記一面に開口し、前記小径部は前記大径部に連なる誘電体装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１０の何れかに記載された誘電体装置であって、前記第２の孔は、大径部と、小径部とを含み、前記大径部は、前記第２の孔が開口する面に開口し、前記小径部は前記大径部に連なる誘電体装置。
【請求項１４】
請求項５に記載された誘電体装置であって、誘電体フィルタである誘電体装置。
【請求項１５】
請求項５に記載された誘電体装置であって、デュプレクサである誘電体装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載された誘電体装置であって、３つ以上の共振部と、第１乃至第３の端子とを含み、前記第１の端子は、前記共振部の少なくとも一つに電気的に結合し、前記第２の端子は、前記共振部の他の少なくとも一つに電気的に結合し、前記第３の端子は、前記共振部の残りの少なくとも一つに電気的に結合されている誘電体装置。