(57)【要約】  【課題】従来の誘電体共振器では、Ｑ値特性を低下させずに誘電体共振子と支持台を接合する手段がなかった。  【解決手段】誘電体共振子１を支持台３を介して支持する誘電体共振器用セラミック体であって、上記誘電体共振子１の下面に突起部２を設けるとともに、該突起部２の端面と支持台３の上面とを接合した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体共振子を支持台を介して支持する誘電体共振器用セラミック体であって、上記誘電体共振子の下面に突起部を設けるとともに、該突起部の端面と支持台の上面とを接合したことを特徴とする誘電体共振器用セラミック体。
【請求項２】
上記誘電体共振子の高さに対する突起部の高さが０．２５以上であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体共振器用セラミック体。
【請求項３】
上記誘電体共振子の厚みに対する突起部の厚みが０．５以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の誘電体共振器用セラミック体。
【請求項４】
請求項１〜４の何れかに記載の誘電体共振器用セラミック体を金属ケース内に配置してなることを特徴とする誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体フィルタとして用いられる誘電体共振器に用いられる誘電体共振器用セラミック体および誘電体共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯通信基地局の送受信フィルタや衛星放送受信におけるダウンコンバータのローカルオシレーターとして誘電体共振器が用いられている。
【０００３】
この誘電体共振器の構造としては、図４に示すように、誘電体セラミックスからなる誘電体共振子６は絶縁性セラミックスにより形成した円筒状の支持台７上に、ガラス系あるいは樹脂系接着剤４で接着されて、金属ケース５の中央に配置される（特許文献１参考）。
【０００４】
また、図５に示すように、誘電体セラミックスからなる誘電体共振子６と絶縁性セラミックスにより形成した円筒状の支持台７とを接触した状態で同時焼成を行い、化学反応に接合して、金属ケース５の中央に配置される（特許文献２参考）。
【０００５】
さらに、図６に示すように、誘電体共振子６の下面に凸部を設けることで、誘電体共振子６と支持台７の中心軸を合致させる（特許文献３参照）
そして、この誘電体共振器に特定の信号を入力すると、誘電体共振子６の共振周波数が主に出力信号として出力されることから、誘電体フィルタとして使用され、各種回路に搭載されていた。
【特許文献１】実公平７−５６４８７
【特許文献２】特開平１１−３５５０１６
【特許文献３】実開平６−２６３０６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、図４〜６のような誘電体共振子６を支持台７を介して金属ケース５に配置してなる誘電体共振器を誘電体フィルタとして使用する際、誘電体共振子６と支持台７をガラス系あるいは樹脂系接着剤４で接着する場合、主として誘電体共振子６付近に集中する電磁場付近に電気的ロスが一般的に大きな接着剤４が存在することとなり、Ｑ値を低下させる。また、誘電体共振子６の下面に凸部を設けても、接合部を誘電体共振子１の下面とすると電磁場の集中する付近に接着剤４が存在することになる。さらに、誘電体共振子６と支持台７とを接触した状態で同時焼成を行い、化学反応で接合する場合、２種の異なる材料が同じ適正な焼成温度域を持つことが求められて、使用できる材料が限定される。あるいは適正な焼成温度域の調整のために用いられる焼結助剤が材料本来のＱ値を低下させる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、誘電体共振子を支持台を介して支持する誘電体共振器用セラミック体であって、上記誘電体共振子の下面に突起部を設けるとともに、該突起部の端面と支持台の上面とを接合したことを特徴とする。
【０００８】
また、上記誘電体共振子の高さに対する突起部の高さが０．２５以上であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記誘電体共振子の厚みに対する突起部の厚みが０．５以下であることを特徴とする。
【００１０】
またさらに、上記誘電体共振器用セラミック体を用いてなる誘電体共振器であって、上記誘電体共振器用セラミック体を金属ケース内に配置してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、誘電体共振子の下面に突起部を設けるとともに、該突起部の端面と支持台の上面とを接合したことから、誘電体共振子にある電磁場中心を接合位置を遠ざけることができ、電気的なロスの大きい接着剤によるＱ値低下を軽減できる。
【００１２】
また、上記誘電体共振子の高さに対する突起部の高さが０．２５以上であることから、接合位置によるＱ値低下を１０％以内に抑えることができる。
【００１３】
さらに、上記誘電体共振子の厚みに対する突起部の厚みが０．５以下であることから、誘電体共振子にある電磁場中心が突起部への移行することを軽減してＱ値低下を防ぐことができる。
【００１４】
またさらに、上記誘電体共振器用セラミック体を用いて誘電体共振器を形成したことから、電気的ロスの小さい誘電体フィルタを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１６】
図１は、本発明の誘電体共振器用セラミック体を用いた誘電体共振器の一実施形態を示す断面図である。
【００１７】
本発明の誘電体共振器用セラミック体は、誘電体セラミックスからなり、円筒状、あるいは円柱状等の誘電体共振子１を絶縁性セラミックスからなる支持台３を介して支持してなり、このようにして得られた誘電体共振器用セラミック体を金属ケース５の中央に配置することで誘電体共振器を形成する。
【００１８】
そして、この誘電体共振器に特定の信号を入力すると、共振子１の共振周波数のみが出力信号として出力されることから、誘電体フィルタとして使用される。
【００１９】
ここで、本発明の誘電体共振器用セラミック体は、誘電体共振子１の支持台３側の面である下面に突起部２を設けるとともに、突起部２の端面と支持台３の上面とを接合したことが重要である。
【００２０】
これにより、誘電体共振器用セラミック体を誘電体共振器として用いた際に、突起部２の先端面と支持台３の上面を接合することによりＱ値の低下を防止することができる。
【００２１】
この誘電体共振器用セラミック体を誘電体共振器として用いた際に、使用するＴＥ０１δモードの電磁場は、誘電体共振子１付近を中心に分布している。ここで、誘電体共振子１の下面に設けた厚みの薄い突起部２による電磁場分布の変化は比較的小さく、且つ、突起部２の先端付近で電磁場は弱い。電気的ロスの大きなガラス系、樹脂系接着剤による接合部位を突起部先端とすることで、Ｑ値の低下を低減することができる。
【００２２】
そこで、誘電体共振子１の下端面に突起部２を設けることで、電気的ロスの大きな接着剤４を誘電体共振子１を中心とする電磁場分布より遠い位置とすることができるため、接着剤４の影響を受けることなく全体のＱ値を低下を防止することができる。
【００２３】
また、突起部２の高さｂは、誘電体共振子１の高さａに対して（ｂ／ａ）０．２５以上、突起部２の厚みｄは、誘電体共振子１厚みｃに対して（ｄ／ｃ）０．５以下とすることが好ましい。
【００２４】
誘電体共振子１の高さａに対する突起部２の高さｂの比を０．２５以上とすることにより、誘電体共振子１にある電磁場中心から接合位置を遠ざけてＱ値の低下を１０％以内に抑えることができる。なお、誘電体共振子１の高さａに対する突起部２の高さｂの比が０．５のときＱ値低下が最も低く、上記比１．２５まではＱの低下を５％以内に抑えることができる。
【００２５】
また、誘電体共振子１の厚みｃに対する突起部２の厚みｄの比を０．５以下とすることにより、誘電体共振子１にある電磁場中心が突起部２への移行を軽減してＱ値低下を防ぐことができる。誘電体共振子１の厚みｃに対する突起部２の厚みｄの比を０．５以下ではＱ値は一定となり、上記比０〜０．５が望ましい範囲となる。
【００２６】
なお、上記突起部２の厚みｄは、図１のような円筒状の誘電体共振子１の場合には貫通孔を除く厚みを示し、誘電体共振子１が柱状体からなる場合には突起部２の外径を示し、誘電体共振子１の厚みｃは誘電体共振子１の外径を示す。
【００２７】
また、図２に示す断面図のように、中心に貫通孔を有する誘電体共振子１の場合、突起部２を誘電体共振子１の貫通孔と内径を同じとするように設けるものに限定されず、中央部に設けてもよい。
【００２８】
さらに、図３に示す断面図のように突起部２の外周面と誘電体共振子１の外周面とが連続していてもよい。
【００２９】
なお、上記図１〜図３のように、突起部の位置は誘電体共振子１のどの位置に設けられてもよいが、図１に示す断面図のように筒状の誘電体共振子１、支持台３が筒状体からなる場合には突起部２の内周面と誘電体共振子１の内周面とが連続するように設けることが好ましい。この形状は最も突起部２の外内径が小さくなり、材料コストを低くできるとともに、一軸成形する金型形状が最も単純で量産が高いからである。
【００３０】
ここで、上記誘電体共振子１と支持台２の材質としては、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率１００〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率４３〜４６）、Ｌａ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系誘電体セラミックス（誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率１９〜２１）、サファイヤ（誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（誘電率９〜１０）、フォルステライト（誘電率６〜８）、コージライトセラミックス（誘電率４〜６）等のセラミックスを用いる。
【００３１】
そして、これらの組成の原料粉末をプレス成形等の公知の方法で所定形状に成形し、所定の条件で焼成した後、外径、及び厚みを研磨加工することにより誘電体共振子１と支持台２を得ることができる。
【００３２】
誘電体共振子１の突起部２と支持台３の接合面は算術平均粗さＲａ２μｍ以下にすれば、接合面に接着剤が均一に塗れて接合強度が保たれる。また、誘電体共振子１の突起部２と支持台３はガラス系、エポキシ系等の非導電性接着剤により接合する。
【実施例】
【００３３】
本発明の実施例として図１に示す誘電体共振器を作製した。
【００３４】
誘電体共振子１及び突起部２はＬａ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３８〜４１）で形成し、誘電共振子の外径２８ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚み６ｍｍ、高さは１７ｍｍの筒状体とし、周波数に応じて調整した。さらに、突起部２の肉厚ｄを３ｍｍ、高さｂを０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍのものを作製した。
【００３５】
また、突起部２の高さｂが１０ｍｍについて、突起部２の厚みｄを１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍのものを作製した。
【００３６】
また、支持台３は、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率２０〜２２）で形成し、外径２２ｍｍ、内径１６ｍｍ、高さは突起部２の高さと合わせた支持台の高さが２０ｍｍとなるよう調整した。
【００３７】
なお、誘電体共振子１及び突起部２の端面と支持台３の上面はエポキシ系の接着剤にて接着した。
【００３８】
このようにして得られたそれぞれの試料を用いて、外辺７０ｍｍ、高さ７０ｍｍの金属ケース５の中央部にサンプルを設置し、ネットワークアナライザーによりＱ値を測定した。
【００３９】
結果は表１，２および図７，８に示す通りである。
【表１】
2005244507.tif 000003
【００４０】
表１、図７より、突起部２の厚みｄを３ｍｍとして、突起部の高さｂは０〜２０ｍｍと大きくした場合、つまり、誘電体共振子１の高さａに対する突起部２の高さｂを０、０．２９、０．５９、０．８８、１．１８と大きくした場合、Ｑ値は１９５４３、２１１９５、２２０２７、２１８４３、２１３４２となり、突起部を設けることでＱ値が大きく向上していることが判った。
【００４１】
特に、Ｑ値の測定誤差は３００程度見込まれることから、誘電体共振子１の高さａに対する突起部２の高さｂが０．２５以上とすることで、よりＱ値が大きく向上していることが判った。
【００４２】
さらに、誘電体共振子１の高さａに対する突起部２の高さｂが０．５で最大となっていることが判った。これは、使用するＴＥ０１δモードの電磁場が集中する誘電体共振子１から、電気的ロスの大きい接着剤４の位置を遠ざけたためである。また、突起部２の高さｂ／誘電体共振子の高さａの比が０．５を超えたときにＱ値が若干低下傾向にあるのは、突起部２が金属ケース５の下方面と近づくことによって、導体ロスが発生するためと考えられる。
【表２】
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【００４３】
また、表２、図８より、突起部の高さｂを１０ｍｍとして、突起部の厚みｄを１〜５ｍｍと大きくした場合、つまり、上記誘電体共振子１の厚みｃに対する突起部２の厚みｄを０．１７、０．３３、０．５、０．６７、０．８３と大きくした場合、Ｑ値は、２２２８０、２２２２４、２２０２７、２１０３３、２００２９となり、突起部を設けることでＱ値が大きく向上していることが判った。
【００４４】
特に、誘電体共振子１の厚みｃに対する突起部２の厚みｄを０．５以下とすることでよりＱ値が向上しており、これは、突起部２の厚みｄが薄くなるに従い、突起部２と金属ケースの下方面との間で生じる導体ロスが低減されるためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の誘電体共振器用セラミック体、および誘電体共振器の一実施形態を示す断面図である。
【００４６】
誘電体共振器用を示す一部破断側面図を示す。
【図２】本発明の誘電体共振器用セラミック体、および誘電体共振器の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の誘電体共振器用セラミック体、および誘電体共振器の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の誘電体共振器を示す断面図である。
【図５】従来の誘電体共振器を示す断面図である。
【図６】従来の誘電体共振器を示す一部破断側面図を示す。
【図７】誘電体共振器における突起部の高さｂ／誘電体共振子の高さａの比とＱ値との関係を示すグラフである。
【図８】誘電体共振器における突起部の厚みｄ／誘電体共振子の厚みｃの比とＱ値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１：誘電体共振子
２：突起部
３：支持台
４：接着剤
５：金属ケース
６：誘電体共振子
７：支持台
ａ：誘電体共振子の高さ
ｂ：突起部の高さ
ｃ：誘電体共振子の厚み
ｄ：突起部の厚み
【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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