(57)【要約】  【課題】共振周波数の設計精度を大きく改善でき、簡易な構造をとる誘電体共振器を提供する。  【解決手段】誘電体板１と、当該誘電体板１の両面に、誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板６，２と、電極板２から所定の間隔を置いて導体板４を支持するために取り付けられた側面支持部材５ａ，５ｂとを備え、前記片側の電極板２には、矩形スロット３が形成されている。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体板と、当該誘電体板の両面に、当該誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板と、そのいずれか片側の電極板から所定の間隔を置いて導体板を支持するために、当該片側の電極板に取り付けられた側面支持部材と、前記導体板とを備え、
前記側面支持部材が取り付けられた片側の電極板には、矩形スロットが形成されていることを特徴とする誘電体共振器。
【請求項２】
前記矩形スロットの縦横の寸法は、それぞれ高周波信号の伝搬波長の半波長の整数倍である請求項１記載の誘電体共振器。
【請求項３】
前記矩形スロットを略正方形の形状にした請求項１又は請求項２記載の誘電体共振器。
【請求項４】
前記側面支持部材は、遮蔽導体で形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項５】
前記側面支持部材は、誘電体で形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項６】
前記電極板と導体板とで形成される空間の高さは、前記電極板と導体板で挟まれた高周波信号の導波領域において、共振する高周波信号の伝搬を減衰させる遮断伝送モードとなるように設定されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項７】
前記矩形スロットの周囲の一部又は全部に、前記誘電体基板を貫通するビアホール導体を所定の間隔を置いて複数個設けた請求項１から請求項６のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項８】
前記両電極板で挟まれた誘電体の領域における誘電体基板の厚み及び比誘電率は、前記電極板と電極板で挟まれた高周波信号の導波領域において、共振する高周波信号の伝搬を減衰させる遮断伝送モードとなるように設定されている請求項１から請求項７のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項９】
第１の誘電体板と、当該第１の誘電体板の両面に、当該誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板と、そのいずれか片側の電極板に接触した状態で配置された第２の誘電体板と、当該第２の誘電体板の他面に当該第２の誘電体板に接触した状態で配置された導体板とを備え、
前記片側の電極板には、矩形スロットが形成されていることを特徴とする誘電体共振器。
【請求項１０】
前記矩形スロットの縦横の寸法は、それぞれ高周波信号の伝搬波長の半波長の整数倍である請求項９記載の誘電体共振器。
【請求項１１】
前記矩形スロットを略正方形の形状にした請求項９又は請求項１０記載の誘電体共振器。
【請求項１２】
前記矩形スロットの周囲の一部又は全部に、前記第１及び／又は第２の誘電体基板を貫通するビアホール導体を所定の間隔を置いて複数個設けた請求項９から請求項１１のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項１３】
前記第１の誘電体基板の厚み及び比誘電率は、前記電極板と電極板で挟まれた高周波信号の導波領域において、共振する高周波信号を減衰させる遮断伝送モードとなるような値に設定されている請求項９から請求項１２のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項１４】
前記第２の誘電体基板の厚み及び比誘電率は、前記電極板と導体板で挟まれた高周波信号の導波領域において、共振する当該高周波信号を減衰させる遮断伝送モードとなるような値に設定されている請求項９から請求項１３のいずれかに記載の誘電体共振器。
【請求項１５】
誘電体板と、当該誘電体板の両面に、当該誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板と、そのいずれか片側の電極板から所定の間隔を置いて導体板を支持するために、当該片側の電極板に取り付けられた側面支持部材と、前記導体板とを備え、
前記側面支持部材が取り付けられた片側の電極板には、矩形スロットが形成され、
前記電極板と導体板とで形成される空間に、高周波信号を入力する入力電極と、高周波信号を出力する出力電極とを設けたことを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項１６】
第１の誘電体板と、当該第１の誘電体板の両面に、当該誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板と、そのいずれか片側の電極板に接触した状態で配置された第２の誘電体板と、当該第２の誘電体板の他面に当該第２の誘電体板に接触した状態で配置された導体板とを備え、
前記片側の電極板には、矩形スロットが形成され、
前記電極板と導体板で挟まれた第２の誘電体基板に、高周波信号を入力する入力電極と、高周波信号を出力する出力電極とを設けたことを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項１７】
前記矩形スロットを略正方形の形状にした請求項１５又は請求項１６記載の誘電体フィルタ。
【請求項１８】
前記矩形スロットを複数備えた請求項１５又は請求項１６記載の誘電体フィルタ。
【請求項１９】
前記入力電極又は出力電極の、少なくとも一方又は両方は、コープレナ線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、又は非放射性の線路で形成されている請求項１５から請求項１８のいずれかに記載の誘電体フィルタ。
【請求項２０】
前記請求項１から請求項１４のいずれかに記載の誘電体共振器と高周波デバイスとを組み合わせたことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２１】
前記請求項１５から請求項１９のいずれかに記載の誘電体フィルタと高周波デバイスとを組み合わせたことを特徴とする高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてミリ波帯で好適に利用される誘電体共振器及び誘電体フィルタ並びにこの誘電体フィルタを用いた高周波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波帯において無線ＬＡＮなどの通信システムが検討されており、それに用いる受動素子の研究も盛んに行われている。
ミリ波帯における受動素子の課題は、小型化、低コスト化である。低コスト化に対して問題となっているのは、小さな寸法に対する量産可能な加工精度である。通常、マイクロ波帯で大量生産している技術をミリ波へ応用しようとすると部品が小さくなりすぎるため、量産可能な加工精度では、寸法のばらつきが大きくなってしまう。このため、部品の単価が高いという結果となってしまっていた。
【０００３】
１９９９年、ミリ波帯に利用される誘電体共振器として、誘電体基板に多角形状の開口を設けた誘電体共振器が提案された（特許文献１参照）。この誘電体共振器は、図１０に示されるように、２枚の金属導体１２，１２で囲まれた空間の中央部に誘電体基板１１が配置されている。金属導体１２，１２の上部及び下部には、間隔をおいて導体板１６，１６が配置されている。金属導体１２，１２には、誘電体の一部が露出するように矩形状のスロット１３ａ，１３ｂが設けられている。
【０００４】
特許文献１では、この構造にした利点として、スロットの作製にフォトリソグラフィ技術を使うことが可能となり、その結果、寸法の加工精度の問題を解決している。この誘電体共振器はミリ波帯用のフィルタに利用されている。
【特許文献１】特開平11-4108号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記誘電体共振器を用いてフィルタを設計する場合、上下のスロットの軸ずれが起こると、共振周波数が設計値から外れる可能性がある。この共振周波数の変化がフィルタを作製するときの設計誤差となる。
前記誘電体共振器をミリ波帯へ用いるためには、スロットの直径を小さくする必要があるが、スロットが小さくなればなるほど、上下のスロットの軸ずれに対する共振周波数の設計値からのずれが大きくなると予想される。
【０００６】
本発明は、スロットの軸ずれがないような構造をとることで共振周波数の設計精度を大きく向上できる誘電体共振器及び誘電体フィルタ並びにこの誘電体フィルタを用いた高周波モジュールを提供することを目的とする。
また、本発明は、製造工程を簡略化でき、低コスト化できる誘電体共振器及び誘電体フィルタ並びにこの誘電体フィルタを用いた高周波モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明者は、導体板で挟まれた共振空間の中心部ではなく、導体板に誘電体基板を寄せて配置し、その上から電極を被せ、この電極に矩形のスロットを形成して、前記誘電体基板が一部露出するようにして誘電体共振器を構成した。
すなわち、本発明の誘電体共振器は、誘電体板と、当該誘電体板の両面に、誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板と、そのいずれか片側の電極板から所定の間隔を置いて導体板を支持するために、当該片側の電極板に取り付けられた側面支持部材と、前記導体板とを備え、前記側面支持部材が取り付けられた片側の電極板には、矩形スロットが形成されているものである。
【０００８】
この構成によれば、本発明の誘電体共振器は、従来の誘電体共振器に比べて、スロットが１つでよいので、その軸ずれを考慮しなくて良いように構造を簡略化できる。したがって、従来より容易に誘電体共振器の製作が可能となる。しかも、一方の電極板に誘電体板が接触しているので、誘電体板に入り込む電界強度が弱く、電界のエネルギーが小さい。このため、従来の誘電体共振器に比べて、周波数を高く設計でき、ミリ波帯の誘電体共振器として適している。周波数が同じであれば、従来の誘電体共振器に比べて大きくできるので、製造時の加工誤差に対する要求が緩和され、誘電体共振器の製造が容易になる。また、寸法の加工精度が同じであれば、共振周波数の精度が従来よりもよくなるので、特性の揃った歩留まりの良い誘電体共振器を製作することができる。
【０００９】
このため、本発明の誘電体共振器を用いることで、特にミリ波帯において、低コスト、小型化、高性能化が期待できる誘電体フィルタ及び高周波モジュールを実現することができる。
また、本発明の誘電体共振器は、前記スロットが矩形であるので、縦横２つの共振モードを有する誘電体共振器となる。
【００１０】
前記矩形スロットの縦横の寸法は、それぞれ高周波信号の伝搬波長の半波長の整数倍であることが好ましい。こうすれば、容易に共振する構造を作ることができる。
前記矩形スロットを略正方形の形状にした場合、縦横２つの共振モードは、１つの共振モードに縮退する。したがって、例えば縦モードに信号を入力し、横モードから信号を取り出すような誘電体フィルタが簡単な構成で実現できる。
【００１１】
前記側面支持部材は、導体であっても誘電体であってもよい。導体の場合は、電磁波を容易に空間の中に閉じこめることできる。
前記電極板と導体板とで形成される空間の高さは、前記電極板と導体板で挟まれた導波領域において、共振する高周波信号の伝搬を減衰させる遮断伝送モードとなるように設定することが望ましい。こうすれば、電磁波が側面から漏れ出すのを防ぐことができる。
【００１２】
前記矩形スロットの周囲の一部又は全部に、前記誘電体基板を貫通するビアホール導体を所定の間隔を置いて複数個設けることとすれば、前記電極板と電極板で挟まれた誘電体基板の導波領域において、電磁波を閉じこめることができ、電磁波が側面から漏れ出すのを防ぐことができる。
前記両電極板で挟まれた誘電体の領域における誘電体基板の厚み及び比誘電率は、前記電極板と電極板で挟まれた高周波信号の導波領域において、共振する高周波信号の伝搬を減衰させる遮断伝送モードとなるように設定されていることが好ましい。こうすれば、遮蔽導体を設けなくても、電磁波が誘電体基板の側面から漏れ出すのを防ぐことができる。
【００１３】
本発明の誘電体共振器は、第１の誘電体板と、当該第１の誘電体板の両面に、当該誘電体板に接触した状態でそれぞれ配置された電極板と、そのいずれか片側の電極板に接触した状態で配置された第２の誘電体板と、当該第２の誘電体板の他面に当該第２の誘電体板に接触した状態で配置された導体板とを備え、前記片側の電極板には、矩形スロットが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構造の誘電体共振器は、電極板と導体板とで形成される空間を、第２の誘電体板に置き換えている。第２の誘電体板を用いたこの構造であっても、スロットが１つでよいので、その軸ずれを考慮しなくて良いように構造を簡略化できる。したがって、従来より容易に誘電体共振器の製作ができる。特に、電極板と導体板とで形成される空間に第２の誘電体板を介在させているので、電極板、第１の誘電体板、電極板、第２の誘電体板、導体板をモノリシックに積み重ねた構造とすることができ、製作がさらに容易になり、量産に向いている。
【００１５】
前記矩形スロットの周囲の一部又は全部に、前記第１及び／又は第２の誘電体基板を貫通するビアホール導体を所定の間隔を置いて複数個設けた構造とすれば、電磁波が誘電体共振器の側面から漏れ出すのを防ぐことができる。
（２）また、本発明の誘電体フィルタは、前記誘電体共振器の電極板と導体板とで形成される空間又は第２の誘電体基板に、高周波信号を入力する入力電極と、高周波信号を出力する出力電極とを設けたことを特徴とする。
【００１６】
この構成のフィルタによれば、前記誘電体共振器の特徴を利用した誘電体フィルタの製作ができる。
前記矩形スロットを略正方形の形状にした場合、矩形スロットを複数設けなくても、縦横２つの共振モードは、１つの共振モードに縮退する。そこで、例えば縦モードに信号を入力し、横モードから信号を取り出すような誘電体フィルタが簡単な構成で実現できる。
【００１７】
前記矩形スロットを複数備えた場合は、横に並んだ、互いに結合した誘電体共振器が複数できるので、いずれかの誘電体共振器に高周波信号を入力し、いずれかの誘電体共振器から高周波信号を出力する誘電体フィルタを構成することができる。そして複数の誘電体共振器の共振周波数をそれぞれ設定することにより、所望の周波数特性を持つ誘電体フィルタが実現できる。また、複数の矩形スロットは、同じ電極板に横並びで形成されるので、誘電体フィルタの高さを低くすることができる。
【００１８】
前記入力電極又は出力電極の、少なくとも一方又は両方は、コープレナ線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、又は非放射性の線路で形成することができる。
（３）前記誘電体フィルタを高周波モジュールに搭載することにより、低コスト、小型で性能の優れたミリ波レーダ、無線ＬＡＮ、ホットスポット、アドホック無線システム用の高周波モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の誘電体共振器の構造を示すための斜視図、図１（ｂ）は断面図である。
誘電体共振器は、平面状の上部電極６の下に一定厚みＨ１の誘電体基板１を、誘電体基板１が上部電極６の下面に接触した状態で配置している。誘電体基板１の下には、幅Ｗ・長さＬの矩形スロット３が形成された下部電極２を、下部電極２が誘電体基板１の下面に接触した状態で設置している。
【００２０】
さらに、下部電極２にそれぞれ直方体状の側面支持部材５ａ，５ｂを取り付け、側面支持部材５ａ，５ｂの下面に平面状の導体板４を取り付けている。下部電極２、導体板４、側面支持部材５ａ，５ｂにより囲まれた空間をＳで表す。
これらの上部電極６、誘電体基板１、下部電極２、矩形スロット３及び空間Ｓにより構成される空間、特に矩形スロット３近傍の空間において、誘電体共振器を構成している。
【００２１】
前記矩形スロット３の寸法Ｌ，Ｗが互いに異なる場合、この誘電体共振器は、縦横２つの共振モードを有する。縦モードの共振周波数は寸法Ｌに依存し、横モードの共振周波数は寸法Ｗに依存する。前記矩形スロット３の寸法Ｌ又はＷは、共振させようとする高周波信号の伝搬波長の半波長の整数倍とする。
前記矩形スロットを略正方形の形状にした場合、縦横２つの共振モードは、１つの共振モードに縮退する。したがって、例えば縦モードに信号を入力し、横モードから信号を取り出すような誘電体フィルタが簡単な構成で実現できる（後述）。
【００２２】
空間Ｓの高さＨ２は、高周波信号の共振する周波数において、空間Ｓを電磁波がｚ方向に伝搬する場合に、このｚ方向の伝搬モードが遮断領域となるような高さに選ぶ必要がある。具体的には、遮断周波数ｆcと表記することにすると、共振周波数ｆが、
ｆ＜ｆc
となるような条件で共振器を使用する必要がある。これは、導体３，４間の空間Ｓ内の電磁波が側面から漏れ出すのを防ぐためである。なお、共振周波数ｆcは、
ｆc＝１／２・Ｈ２√（με0）
で表される（μは透磁率、ε0は空気の誘電率である）。
【００２３】
前記側面支持部材５ａ，５ｂは、導体でも誘電体でもよい。側面支持部材５ａ，５ｂが導体であれば、誘電体共振器内の電磁波を側面から簡単にシールドできるので、好ましい。
側面支持部材５ａ，５ｂが誘電体である場合、シールド効果がないが、前述したように、空間Ｓの高さＨ２が、空間Ｓから電磁波が側面に漏れ出さないような高さに設定されているので、誘電体であっても問題はない。
【００２４】
なお、図１では、空間Ｓは、＋ｚ方向及びーｚ方向の端面が開いているが、この端面に、さらに側面支持部材を設置してもよい。この場合も、側面支持部材は、導体でも誘電体でもよい。側面支持部材が導体であれば、誘電体共振器内の電磁波を側面から簡単にシールドできるので好ましい。側面支持部材が誘電体である場合シールド効果がないので、前述したように、空間Ｓの高さＨ２を、空間Ｓから電磁波が側面に漏れ出さないような高さに設定しておく必要がある。
【００２５】
以上をまとめると、（１）側面支持部材が、空間Ｓを、＋ｚ方向、ーｚ方向、＋ｘ方向、ーｘ方向の四端面から取り囲み、かつ、すべての側面支持部材が導体である場合、空間Ｓの高さＨ２に制限はなく、電磁波が側面に漏れ出さないような高さに設定しておかなくてもよい。（２）空間Ｓのいずれかの端面が開いている場合、又はいずれかの側面支持部材が誘電体からなる場合は、空間Ｓの高さＨ２は、電磁波が側面に漏れ出さないような高さに設定しておく必要がある。
【００２６】
一方、誘電体基板１は、上部導体６と下部電極２とで挟み込まれた平行平板の構造となっているが、誘電体基板１の側面から横方向ｘ，ｚに電波が漏れ出さないためには、平行平板の遮断周波数ｆc′を超えない周波数領域で設計を行う必要がある。すなわち、
ｆ＜ｆc′
という設定にする。
【００２７】
従来のマイクロ波帯では、あまり考慮する必要がなかったが、ミリ波帯では波長が短いので、誘電体基板１の厚みＨ１が厚く、比誘電率εが高い試料では、遮断周波数ｆc′を超える場合も生じる。平行平板の遮断周波数ｆc′は、次式で表される（μは透磁率）。
ｆc′＝１／２・Ｈ１√（μεε0）
したがって、誘電体基板１の厚みＨ１、比誘電率εは、使用する周波数が遮断周波数ｆc′を超えないように選ぶ必要がある。
【００２８】
なお、誘電体基板１の周囲にビアホール導体を埋め込むことにより、誘電体基板１の側面を遮蔽してもよい。図２（ａ）は、前記誘電体基板１の周囲を貫通するビアホール導体５ｃを所定の間隔を置いて複数個埋め込んだ状態を示す斜視図であり、図２（ｂ）は同断面図である。この構造であれば、ビアホール導体５ｃの遮蔽によって、誘電体基板１の側面から横方向ｘ，ｚに電波が漏れ出さないようにすることができるので、誘電体基板１の厚みＨ１、比誘電率εが前記式を満たすように考慮する必要がない。ビアホール導体は、誘電体基板に形成した貫通孔にメッキ処理するか、導体ペーストを充填するかして形成する。
【００２９】
ところで、この誘電体共振器の、矩形スロット３付近の内部電界は、上部電極６、導体板４の表面でそれぞれゼロになり、それから離れるに従って増大する。このため、上部電極６に接して配置された誘電体基板１に蓄積される電界エネルギーは、誘電体基板１を上部電極６から離して設置している場合と比べて小さくなる。このため、同じ条件（誘電体厚みＨ１、比誘電率ε、空間Ｓの高さＨ２等）で設計した場合、本発明の誘電体共振器の誘電体共振器は、従来の誘電体共振器（図７）に比べて周波数を高く設計でき、ミリ波帯の誘電体共振器として適している。周波数が同じであれば、従来の誘電体共振器に比べて高さＨ１、Ｈ２、矩形スロットの大きさＷ、Ｌを大きくできる利点がある。
【００３０】
この結果、誘電体共振器製造時の加工誤差に対する要求が緩和され、誘電体共振器の製造が容易になる。また、寸法の加工精度が同じであれば、共振周波数の精度が従来よりもよくなるので、特性の揃った歩留まりの良い誘電体共振器を製作することができる。
図３は、本発明の誘電体共振器のさらに他の構造を示す断面図である。
この誘電体共振器は、平面状の電極６の下に一定厚みの第２の誘電体基板１ｂ（以下単に「誘電体基板１ｂ」という）を、誘電体基板１ｂが電極６の下面に接触した状態で配置し、誘電体基板１ｂの下に、スロット３が形成された電極２を、電極２が誘電体基板１ｂの下面に接触した状態で設置している。
【００３１】
さらに、電極３の下面に一定厚みの第１の誘電体基板１ａ（以下単に「誘電体基板１ａ」という）を設置し、その下に平面状の導体板４を取り付けている。誘電体基板１ｂは、必ずしも誘電体基板１ａと比誘電率が同じである必要はない。
これらの電極６、誘電体基板１ｂ、電極２、誘電体基板１ａ、スロット３、導体板４により誘電体共振器を構成している。
【００３２】
なお、図２を用いて説明したように、誘電体基板１ａ及び／又は誘電体基板１ｂの周囲にビアホール導体を埋め込んで、側面をシールドする構造としてもよい。
この構造によれば、誘電体基板１ａ，１ｂを積層することで一体に成形できるという利点がある。その製造方法については、後に説明する。
誘電体基板１ａは、導体４と電極２とで挟み込まれた平行平板の構造となっているが、誘電体基板１ａの側面方向に電波が漏れ出さないためには、平行平板の遮断周波数を超えない周波数領域で設計を行う必要がある。
【００３３】
誘電体基板１ｂも、電極２，６で挟み込まれた平行平板の構造となっているが、誘電体基板１ｂの側面方向に電波が漏れ出さないためには、誘電体基板１ａの場合と同様、平行平板の遮断周波数を超えない周波数領域で設計を行う必要がある。
なお、誘電体基板の側面をシールドする構造とした場合は、電波はこのシールドにより外へ漏れ出さないので、前述したような平行平板の遮断周波数を超えない周波数領域を用いる必要はない。
【００３４】
図４（ａ）は、本発明の誘電体フィルタの構造を示す斜視図、図４（ｂ）は断面図である。
この誘電体フィルタは、下部電極２に、２つの矩形スロット３ａ，３ｂを形成することにより、２つの誘電体共振器を作り、空間Ｓ内のそれぞれの誘電体共振器の近傍に、入力電極となるマイクロストリップ線路７ａと、出力電極となるマイクロストリップ線路７ｂとを配置している。
【００３５】
前記入力電極又は出力電極は、コープレナ線路、ストリップ線路などを用いてもよい。
この誘電体フィルタを実用化する場合、２つの誘電体共振器が同じ共振周波数を持つように揃える必要があるが、特にミリ波帯へ応用する場合、２つの矩形スロット３ａ，３ｂの設計値からの誤差に対する共振周波数のばらつきが、従来の誘電体共振器（図７）よりも緩和される。したがって、寸法の加工精度が同じであれば、共振周波数の精度が従来よりも改善され、特性の揃った歩留まりの良い誘電体フィルタを製作することができる。
【００３６】
図５（ａ）は、本発明の誘電体フィルタの他の構造を示す斜視図、図５（ｂ）は断面図である。入出力電極の図示は省略している。
この図５の構造を、図１の構造と比較すると、下部電極２に形成されたスロット３の形状が、図１の構造が長方形となっているのに対して、正方形であるところが相違する。このように、正方形のスロット３を設けることによって、縦横の２つの共振モードが縮退して、単一周波数の２重共振モードが励起される。したがって、共振モード間でモード結合が起こりやすくなるので、このモード結合を利用して、例えば、高周波信号を縦モードで入力し、横モードで取り出す、単一のスロットを持った誘電体フィルタを製作することができる。
【００３７】
入力電極と、出力電極との配置は、図示していないが、一方が縦モードに対応する配置、他方が横モードに対応する配置となるようにする。例えば、入力電極と出力電極との対向角度が９０°になるようにする。
図６は、本発明の誘電体フィルタの他の構造例を示す縦断面図である。入出力電極の図示は省略している。
【００３８】
この図６において、下部導体４上に誘電体基板１ａを配置し、誘電体基板１ａに、開口部３ｃが形成された導体２ａを設置している。また、上部導体６に誘電体基板１ｂを配置し、誘電体基板１ｂに、開口部３ｄが形成された導体２ｂを設置している。導体２ａ，２ｂは支持部材５ａ，５ｂにより支持されている。支持部材５ａ，５ｂは、導体でも誘電体でもよい。誘電体であるときはそれ自体遮蔽効果がないので、空間Ｓの高さＨ２を、使用する周波数において、上下導体２ａ，２ｂ間を電磁波が横方向に伝搬する場合に伝搬モードが遮断領域となるような高さに選ぶ必要がある。誘電体基板１ａ、誘電体基板１ｂの厚さについても、電磁波が誘電体基板１ａ又は誘電体基板１ｂを横方向に伝搬する場合に伝搬モードが遮断領域となるような厚さに選ぶ必要がある。
【００３９】
二つの開口部３ｃ，３ｄの少なくとも一部は、対向して配置される。この図６の誘電体フィルタは、縦に並べられた誘電体共振器の結合を利用した構造であり、図４の構造に比べて、誘電体フィルタの横幅を小さくすることができる。また、二つの開口部３ｃ，３ｄは、従来の図７の構造のように厳密に重なっている必要はなく、多少の寸法のずれが許容される点でも、優れている。  
【００４０】
以上の構造の誘電体共振器を製造するときは、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの有機系誘電体基板に対して、銅箔などの導体によって導体パターンを形成し、積層して熱硬化させるか、又は、セラミック材料などの無機系誘電体基板に種々の導体パターンを形成し、これらを積層後同時に焼成したものが用いられる。
特に、セラミック材料を用いれば、セラミック誘電体の比誘電率は通常５から２５と、樹脂基板に比べて高いので、誘電体層を薄くでき、素子の小型化に有効である。
【００４１】
とりわけ、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能なセラミック材料を用いると、導体パターンを低抵抗の銅、銀などによって形成することができるので望ましい。
本発明の誘電体共振器は、特にミリ波帯において最も効果があり、低コストかつ小型化が期待できる。        
つぎに、前記誘電体共振器と各種高周波デバイスとを組み合わせた高周波モジュールについて説明する。
【００４２】
図７は、ミリ波帯高周波モジュールの構成の一例を示すブロック図である。高周波モジュールは、アンテナ端子ＡＮＴに接続され、送信系と受信系とを切り替えるフィルタからなるデュープレクサ２１と、デュープレクサ２１から出力される受信信号を増幅するための低雑音増幅器２２と、デュープレクサ２１に接続され、所定の送信通過帯域の送信信号を増幅する高周波増幅回路２３とを多層基板に実装してなるものである。
【００４３】
本発明の誘電体共振器を使ってフィルタ素子を構成し、このフィルタ素子をデュープレクサ２１に組み込むことにより、高周波モジュールの低コスト化や小型化に有効となる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【実施例】
【００４４】
図１に示した誘電体共振器を想定して、アンソフト社製有限要素法ソフトＨＦＳＳを用いて、電磁界解析を行った。
計算条件は、誘電体基板１の厚さＨ１を１．５mm，比誘電率を２．５とする。空間Ｓの厚さＨ２＝１．０ｍｍ、下部電極２に設けられた矩形スロットの幅Ｗ＝２．２２ｍｍ、長さＬ＝４．６０ｍｍとした。下部電極２の厚さは、Ｈ１やＨ２に比べて無視できるほど薄く、誘電体共振器の全厚さは２．５ｍｍとなる。電極の導電率は銅の値、５８×１０６Ｓ／ｍとした。方向ｘ及び方向ｚの終端面は開放端としている。
【００４５】
励振は、図８に示すように、空間Ｓに設けた入力ストリップライン７ａ，出力ストリップライン７ｂにより行った。
この構造における電界分布を図８にＥで示す。これより、誘電体共振器は、半波長共振器として動作していることが確認できる。
５０ＧＨｚから５１ＧＨｚにかけて周波数掃引を行い、Ｓパラメータの伝送特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１を算出した。この計算結果を図９に示す。この結果から、共振周波数は、５０．４ＧＨｚであることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は本発明の誘電体共振器の構造の一例を示すための斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の誘電体共振器の他の構造例を示すための斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の誘電体共振器のさらに他の構造例を示すための断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の誘電体フィルタの構造の一例を示すための斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の誘電体フィルタの他の構造例を示す斜視図、図５（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の誘電体フィルタのさらに他の構造例を示す断面図である。
【図７】ミリ波帯高周波モジュールの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の誘電体共振器の矩形スロットにおける電界Ｅの分布を示す平面図である。
【図９】入力側の反射損失Ｓ１１、入出力間の透過損失Ｓ２１を示すグラフである。
【図１０】従来の誘電体共振器の構造図の一例を示す斜視図及び断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１ａ，１ｂ  誘電体基板
２，２ａ，２ｂ  電極板
３，３ａ，３ｂ  矩形スロット
４  導体
５ａ，５ｂ  支持部材
６  電極板
７ａ，７ｂ  入出力電極 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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