(57)【要約】【課題】  誘電体コアを用いて複数の共振モードを多重化し、半同軸共振器や空胴共振器だけを用いたものに比べて大幅に小型・軽量化した共振器、フィルタ、デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置を構成する。【解決手段】  略平行に対向する第１・第２の２つの端面間を貫通する貫通孔２を有する筒状をなす誘電体コア３と、下端部をキャビティ１に導通させ且つ誘電体コア３の貫通孔２に挿通させた棒状の中心導体４を備える。誘電体コア３は、ｘ＋ｙ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ＋ｙモードと、ｘ−ｙ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ−ｙモードと、ｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１ｚモードを発生させ、さらに中心導体４とキャビティ１とにより準ＴＥＭモードを発生させ、４重モードの共振器装置として作用させる。【選択図】  図１１
2005159597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、
前記誘電体コアの第１の端面は前記キャビティの内面に接していて、前記貫通孔の内径は、第１の端面側が第２の端面側よりも大きいことを特徴とする共振器装置。
【請求項２】
略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、
前記誘電体コアの第１の端面は前記キャビティの内面に接していて、前記誘電体コアの外径は、第２の端面側が第１の端面側よりも大きいことを特徴とする共振器装置。
【請求項３】
略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、
前記誘電体コアの第１の端面は前記キャビティの内面に接していて、前記貫通孔の内径は、前記誘電体コアの貫通孔の貫通方向での前記キャビティの略中央部において第１の端面側より小さいことを特徴とする共振器装置。
【請求項４】
略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、
前記誘電体コアの第１の端面は前記キャビティの内面に接していて、前記誘電体コアの外径は、前記誘電体コアの貫通孔の貫通方向での前記キャビティの略中央部において第１の端面側より大きいことを特徴とする共振器装置。
【請求項５】
前記キャビティと前記誘電体コアとによって、前記貫通孔の貫通方向をｚ軸にとり、該ｚ軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸をｘ軸とｙ軸にとり、（ｘ＋ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ＋ｙモードと、（ｘ−ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ−ｙモードと、ｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｚモードとを発生させ、
前記誘電体コアのＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードとＴＥ０１δｚモードとの結合である偶モードと奇モードの共振周波数に差が生じる位置に誘電体コアの非対称部を設けて、ＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードとＴＥ０１δｚモードとを結合させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の共振器装置。
【請求項６】
少なくとも一端が前記キャビティに導通し、且つ前記誘電体コアの貫通孔に挿通された棒状の中心導体を前記キャビティ内に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の共振器装置。
【請求項７】
前記キャビティと前記誘電体コアとによって、前記貫通孔の貫通方向をｚ軸にとり、該ｚ軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸をｘ軸とｙ軸にとり、（ｘ＋ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ＋ｙモードと、（ｘ−ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ−ｙモードと、ｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｚモードとを発生させ、前記キャビティと前記中心導体とによって準ＴＥＭモードを発生させ、
前記誘電体コアのＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードの主たる電界ベクトルが回る面方向に準ＴＥＭモードの主たる電界ベクトルの強度分布を偏位させるように前記キャビティに対する前記中心導体の位置、前記誘電体コアの位置、または前記誘電体コアの形状を定めて、ＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードと準ＴＥＭモードとを結合させたことを特徴とする請求項６に記載の共振器装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれかに記載の共振器装置と、該共振器装置に結合する外部結合手段とを備えたフィルタ。
【請求項９】
請求項８に記載のフィルタを２組設け、第１のフィルタの一方の入出力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの一方の入出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２のフィルタの他方の入出力ポートを共用のアンテナポートとしてなるデュプレクサ。
【請求項１０】
請求項８に記載のフィルタまたは請求項９に記載のデュプレクサを設けて成る通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の共振モードを多重化した共振器装置、フィルタ、デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波帯において比較的大電力を扱う共振器装置として、空胴共振器や半同軸共振器が用いられていた。半同軸共振器はＱが比較的高く、空胴共振器に比べて小型になるので、フィルタなどを構成する際の小型化に有効であった。
【０００３】
また、本願の出願人は、導電性を有するキャビティ内に誘電体コアと中心導体を設けて共振モードを多重化した共振器装置について出願している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１７７３１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、例えば携帯電話などの、セルラー方式の移動体通信システムにおいては、マイクロセル化に伴って、基地局に設けるフィルタには益々小型化が要求されるようになっている。
【０００５】
特許文献１に開示した装置は、上記半同軸共振器や空胴共振器だけを用いたものに比べて、共振器を多段化する場合にフィルタ全体のサイズを小型化できるという優れた特徴を備えている。
【０００６】
この発明の目的は、特許文献１に示した複数の共振モードの多重化による共振器装置とは異なった複数の共振モードを多重化して、容易に小型化できるようにした共振器、フィルタ、デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の共振器装置は、略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、誘電体コアの第１の端面をキャビティの内面に接するようにし、誘電体コアの貫通孔の内径が第１の端面側より第２の端面側を大きくなるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明の共振器装置は、略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、誘電体コアの第１の端面をキャビティの内面に接するようにし、誘電体コアの外径が第１の端面側より第２の端面側で大きくなるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また、この発明の共振器装置は、略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、誘電体コアの第１の端面をキャビティの内面に接するようにし、誘電体コアの貫通孔の内径が誘電体コアの貫通孔の貫通方向でのキャビティの略中央部で第１の端面側より小さくなるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
また、この発明の共振器装置は、略平行に対向する第１・第２の二つの端面間を貫通する貫通孔を有して筒状を成す誘電体コアと、導電性を有して前記誘電体コアを収容するキャビティとを備え、誘電体コアの第１の端面をキャビティの内面に接するようにし、誘電体コアの外径が誘電体コアの貫通孔の貫通方向でのキャビティの略中央部で第１の端面側より大きくなるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
また、この発明の共振器装置は、前記キャビティと前記誘電体コアとによって、誘電体コアの貫通孔の貫通方向をｚ軸にとり、該ｚ軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸をｘ軸とｙ軸にとり、（ｘ＋ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ＋ｙモードと、（ｘ−ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ−ｙモードと、ｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｚモードとを発生させ、誘電体コアのＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードの主たる電界ベクトルが回る領域とＴＥ０１δｚモードの主たる電界ベクトルが回る領域の重なる位置に誘電体コアの非対称部を設けて、ＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードとＴＥ０１δｚモードとを結合させたことを特徴としている。
【００１２】
また、この発明の共振器装置は、少なくとも一端が前記キャビティに導通し、且つ前記誘電体コアの貫通孔に挿通された棒状の中心導体を前記キャビティ内に備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、この発明の共振器装置は、前記キャビティと前記誘電体コアとによって、誘電体コアの貫通孔の貫通方向をｚ軸にとり、該ｚ軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸をｘ軸とｙ軸にとり、（ｘ＋ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ＋ｙモードと、（ｘ−ｙ）軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｘ−ｙモードと、ｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥ０１δｚモードとを発生させ、前記キャビティと前記中心導体とによって準ＴＥＭモードを発生させ、誘電体コアのＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードの主たる電界ベクトルが回る面方向に準ＴＥＭモードの主たる電界ベクトルの強度分布を偏位させるようにキャビティに対する中心導体の位置、誘電体コアの位置、または誘電体コアの形状を定めて、ＴＥ０１δｘ＋ｙモードまたはＴＥ０１δｘ−ｙモードと準ＴＥＭモードとを結合させたことを特徴としている。
【００１４】
また、この発明のフィルタは、上記のいずれかに記載の共振器装置と、該共振器装置に結合する外部結合手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、この発明のデュプレクサは、上記フィルタを２組設け、第１のフィルタの一方の入出力ポートを送信信号入力ポートとし、第２のフィルタの一方の入出力ポートを受信信号出力ポートとし、第１と第２のフィルタの他方の入出力ポートを共用のアンテナポートとしたことを特徴としている。
【００１６】
また、この発明の通信装置は、上記フィルタまたはデュプレクサを設けて構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、１つのキャビティ内に共振器装置を多重化することができ、所定の段数を要する共振器装置、その共振器装置を備えたフィルタまたはデュプレクサを構成する際に全体の小型化が図れる。
【００１８】
また、この発明によれば、誘電体コアは、その誘電体コアの直交する３つの面に電界が回る３重化されたＴＥモード共振器として作用するので、キャビティの寸法を小さくして共振器装置を小型化できる。さらに、誘電体コア内に共振エネルギーが集中するため、キャビティ等による導体損失が低減でき、Ｑの高い共振器装置、低挿入損失のフィルタ・デュプレクサを構成できる。
【００１９】
また、この発明によれば、キャビティ内に中心導体を誘電体コアとともに設けることによって１つのキャビティ内に４つの共振器を構成することになるため、さらに小型化を図ることができる。
【００２０】
また、この発明によれば、小型且つ低挿入損失のフィルタまたはデュプレクサを用いたことにより、全体に小型で低損失・高利得な通信装置を容易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１の実施形態に係る共振器装置の構成を図１〜図３を参照して説明する。図１は共振器装置の斜視図である。この共振器装置はキャビティ１と誘電体コア３とによって構成している。キャビティ１は略直方体（六面体）形状をなしている。但し、ここではキャビティの内面の立体形状をフレームで表している。誘電体コア３はキャビティ１の内底面の略中央に配置している。
【００２２】
図２は図１に示した共振器装置のキャビティ１および誘電体コア３の中央部を通る縦断面図である。
誘電体コア３は図における第１の端面（この第１の端面は、図示した向きで底面であるので、以下「底面」という。）と、第２の端面（図示した向きで上面であるので、以下「上面」という。）の２つの端面間を貫通する貫通孔２を有していて、全体に筒状を成している。キャビティ１は導電性を有する金属体からなり、その内壁面が直方体形状（六面体形状）を成している。
【００２３】
図２に示すように、貫通孔２の内径は、底面側Ｓａの内径ＩＤａを上面側Ｓｂの内径ＩＤｂよりも大きくしている。誘電体コア３の第１面はキャビティ１の内底面の中央に接していて、誘電体コア３の上面側Ｓｂがキャビティ１の高さ方向の略中央に位置するように構成している。
【００２４】
この誘電体コアは、使用周波数帯域に応じて比誘電率εｒ＝２０〜１３０程度の任意の誘電体材料によって作成する。具体的には、チタン酸ジルコニウム−チタン酸錫系化合物、チタン酸バリウム系化合物、亜鉛タンタル酸バリウム系化合物、マグネシウムタンタル酸バリウム系化合物、アルミニウム酸希土類−チタン酸カルシウム系化合物、チタン酸マグネシウムーチタン酸カルシウム系化合物などが用いられる。
【００２５】
図３はこの共振器で利用する３つの共振モードについて示している。ここで実線の矢印は電界ベクトル、破線の矢印は磁界ベクトルを表している。誘電体コア３の貫通孔２の貫通方向をｚ軸とし、ｚ軸に直交し且つ互いに直交する２つの軸をｘ軸とｙ軸としている。さらにこの例では、キャビティ１の２つの面に沿った方向にｘ軸とｙ軸をとっている。但し、ここで示す３つの共振モードのいずれもキャビティ１の形状には殆ど依存しないので、上記ｘ軸とｙ軸をキャビティ１の２つの面に沿った方向にとる必要はない。また、キャビティ１が六面体形状である必要もない。
【００２６】
図３の（Ａ）は（ｘ＋ｙ）軸方向に直交する面内に電界ベクトルが回る共振モードについて示している。ここでキャビティ１の底面は電気壁として作用する。この共振モードを、電界ベクトルが回るループの中心から半径方向の電界分布の山の数をｒ、回転方向の電界分布の山の数をθ、電界ベクトルが回る面に垂直な方向の電界分布の山の数をｈ、電界ベクトルが回る面に垂直な方向の座標軸をｃで表したとき、ＴＥθｒｈｃモードと呼称するものとすると、ＴＥ０１δｘ＋ｙモードということができる。すなわちｘ＋ｙ軸に垂直な面で考えたとき、回転方向には電界分布の山が生じず、半径方向に電界分布の山が１つ生じ、その面に垂直な方向には１に満たない電界分布の山が生じている。（この１未満の値をδで表す）。以下、このＴＥ０１δｘ＋ｙモードを単にＴＥｘ＋ｙモードいう。
【００２７】
図３の（Ｂ）は（ｘ−ｙ）軸方向に直交する面内に電界ベクトルが回る共振モードについて示している。この場合もキャビティ１の底面は電気壁として作用する。この共振モードはＴＥ０１δｘ−ｙモードということができる。以下、このＴＥ０１δｘ−ｙモードを単にＴＥｘ−ｙモードいう。
また図３の（Ｃ）はｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回る共振モードである。したがって、この共振モードはＴＥ０１δｚモードということができる。以下、このＴＥ０１δｚモードを単にＴＥｚモードいう。
【００２８】
図３に示したように、ＴＥｚモードの電磁界エネルギーはキャビティ１のｚ軸方向の中央部すなわちキャビティ１の内底面から離れた誘電体コア３の上部に集中する。これに対し、ＴＥｘ＋ｙモードとＴＥｘ−ｙモードは、それらの電界ベクトルのループ面が誘電体コア３を斜め方向に傾いているため、ＴＥｚモードに比べて電界ベクトルが描くループが大きい。そのため、誘電体コア３の内径および外径がｚ軸方向に一定（単調）であれば、ＴＥｚモードの共振周波数はＴＥｘ＋ｙモードおよびＴＥｘ−ｙモードより高くなる。そこで、誘電体コア３の底面側より上面側の内径を小さくしてＴＥｘ＋ｙモードおよびＴＥｘ−ｙモードの共振周波数を相対的に上昇させている。
【００２９】
この第１の実施形態では、誘電体コア３としてｚ軸またはｚ軸に平行な軸を対称軸とする回転対称形としたので、ＴＥｘ＋ｙモードとＴＥｘ−ｙモードの向き（それらの電界ベクトルのループ面の方向）は無数の方向に採ることができる。しかし、実際にはこのＴＥｘ＋ｙモードとＴＥｘ−ｙモードとを利用する外部結合手段の位置によって、それらの向きは定まる。すなわち外部結合手段と結合する位置に電磁界が分布するようにＴＥｘ＋ｙモードとＴＥｘ−ｙモードが生じることになる。
このようにして３重モードの共振器として作用する共振器装置が得られる。
【００３０】
次に第２の実施形態に係る共振器装置について図４〜図６を参照して説明する。
図４の（Ａ），（Ｃ）はこの共振器装置の斜視図、（Ｂ），（Ｄ）はその上面図である。図１・図２に示した第１の実施形態に係る共振器装置と異なり、この第２の実施形態では誘電体コア３の底面側Ｓａより上面側Ｓｂの外径を大きくしている。貫通孔２の内径については第１の実施形態の場合と同様である。このように、誘電体コア３の底面側Ｓａより上面側Ｓｂの外径を大きくすることによって、ＴＥｚモードの共振周波数を相対的に低下させ、ＴＥｘ＋ｙモードおよびＴＥｘ−ｙモードの共振周波数と略同一の共振周波数を得ている。
【００３１】
図４に示すように、誘電体コア３の上面側Ｓｂの側面の一部にはｚ軸方向に延びる溝状の切欠部６を形成している。この切欠部６は（ｘ＋ｙ）軸およびｚ軸を含む平面に沿ってｚ軸方向に延びるように形成している。
図４の（Ｅ）はＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードの結合モードである偶モードと奇モードの電界ベクトルについて示している。ここで、Ｅｅは偶モードの電界ベクトル、Ｅｏは奇モードの電界ベクトルを示している。上記切欠部６は偶モードの電界ループ途中には殆ど入らず、奇モードの電界ループ途中に入る。そのため、偶モードと奇モードの共振周波数に差が生じて、ＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとが結合することになる。
【００３２】
図５は上記溝状に延びる切欠部６の長さと、上記２つのモード（ＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモード）の結合係数との関係を示している。図４に示した例では誘電体コア３の上面側Ｓｂの全長にわたって切欠部６を形成しているが、切欠部６の誘電体コア３の上面からの長さを変化させた場合、その長さを長くする程、ＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとの結合係数を高めることができる。
【００３３】
図６はＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとの結合を図る他の例を示している。
いずれも共振器装置の上面図である。（Ａ）では、（ｘ＋ｙ）軸とｚ軸を含む平面内でｚ軸方向に延びる結合用孔５を誘電体コア３に形成している。（Ｂ）の例では、図４に示した切欠部６の形状を平面状にしたものである。すなわち誘電体コア３の側面の一部を面取りしたような形状にしている。このような切欠部または結合用孔を設けても同様の作用でＴＥｚモードとＴＥｘ＋ｙモードとを結合させることができる。
【００３４】
図７および図８は第３の実施形態に係る共振器装置について示している。第１・第２の実施形態では、誘電体コア３に設けた貫通孔２の内径を底面側Ｓａと上面側Ｓｂとでステップ状に変化させたが、これを図７の（Ａ）に示すように、ｚ軸の位置に応じて内径を次第に変化させたテーパ形状にしてもよい。また、誘電体コア３は円筒形状に限らず、図７の（Ｂ）に示すように、たとえば外径が直方体形状で、内部にｚ軸方向に延びる貫通孔２を有する角筒形状としてもよい。
【００３５】
また、図１・図２に示した例では誘電体コア３の貫通孔２の内径を底面Ｓａ側と上面Ｓｂ側の２つの領域でその内径を変えるようにしたが、たとえば図８の（Ａ）に示すように誘電体コア３を底面側Ｓａ、上面側Ｓｂおよびｚ軸方向（誘電体コアの貫通孔の貫通方向）でのキャビティの略中央部Ｓｃの３つの領域で構成し、貫通孔２の中央部Ｓｃの内径ＩＤｃを底面側Ｓａの内径ＩＤａより小さく構成してもよい。
【００３６】
同様に、図８の（Ｂ）に示すように、誘電体コア３を底面側Ｓａ、上面側Ｓｂおよびｚ軸方向でのキャビティの略中央部Ｓｃの３つの領域で構成し、中央部Ｓｃの外径ＯＤｃを底面側Ｓａの外径ＯＤａより大きく形成してもよい。
【００３７】
次に第４の実施形態に係る共振器装置について図９〜図１１を参照して説明する。
図９は共振器装置の斜視図、図１０は図９に示した共振器装置の縦断面図である。この共振器装置はキャビティ１と、キャビティ１の内底面の中央に取り付けた中心導体４と、誘電体コア３とによって構成している。キャビティ１は略直方体（六面体）形状をなしている。但し、ここではキャビティの内面の立体形状をフレームで表している。誘電体コア３はキャビティ１の内底面の中央に配置し、その貫通孔２に中心導体４を挿通させている。この例では誘電体コア３の貫通孔２と中心導体４とを同軸上に配置している。
【００３８】
図１０に示すように、誘電体コア３の底面側Ｓａの内径ＩＤａは上面側Ｓｂの内径ＩＤｂより大きくし、底面側Ｓａの外径ＯＤａは上面側Ｓｂの外径ＯＤｂより小さくしている。
【００３９】
図１１はこの共振器装置で用いる４つの共振モードについて示している。実線の矢印は電界ベクトル、破線の矢印は磁界ベクトルをそれぞれ模式的に表している。（Ａ）は（ｘ＋ｙ）方向に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥｘ＋ｙモード、（Ｂ）は（ｘ−ｙ）方向に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥｘ−ｙモードについて示している。また（Ｃ）はｚ軸に直交する面内に電界ベクトルが回るＴＥｚモードについて示している。これら３つの共振モードは第１〜第３の実施形態の場合と同様である。図１１の（Ｄ）は主として中心導体４とキャビティ１とによる半同軸共振器のモード（以下、準ＴＥＭモードという）について示している。
【００４０】
この準ＴＥＭモードは、中心導体からキャビティの内壁面への放射方向に電界ベクトルが向き、中心導体を中心としてその周回方向に磁界ベクトルがループを描く。通常の半同軸共振器とは異なり、誘電体コア３が装荷された準ＴＥＭモードである。
なお、この例では中心導体４の頂部を開放しているが、その両端をキャビティ１の内面に短絡してもよい。また、中心導体４はキャビティ１とは別体として、これをキャビティ１にネジ留めまたは半田付け等で固定してもよい。また、この中心導体４もキャビティ１と同様に、金属材料の鋳造または切削加工により構成するか、セラミックや樹脂の表面に導体膜を形成することによって構成してもよい。
【００４１】
次に第５の実施形態に係る共振器装置について、図１２〜図１４を参照して説明する。
図１２はＴＥｘ＋ｙモードと準ＴＥＭモードとを結合させる場合の構造について示している。（Ａ），（Ｃ）は共振器装置の斜視図、（Ｂ），（Ｄ）はその上面図である。この例では中心導体４を誘電体コア３のｚ軸方向を向く中心軸よりｙ−ｘ方向に偏位させている。そのため準ＴＥＭモードの主たる電界ベクトルの強度分布がｙ−ｘ方向に偏位する。この偏位方向はＴＥｘ＋ｙモードの誘電体コア３の上面側での電界ベクトルの向きと一致しているので両モードの電界エネルギーの授受が行われ、両モードが結合することになる。
【００４２】
図１３は上記中心導体４の偏位量に対するＴＥｘ＋ｙモードと準ＴＥＭモードとの結合係数との関係を示している。このように中心導体４の偏位量を大きくする程、両モードの結合係数は増すので、所望の結合係数が得られるように中心導体４をキャビティ１内で偏位させればよい。
【００４３】
図１４は上記２つの共振モード同士を結合させるための他の構造について示している。（Ａ）の例では誘電体コア３に設ける貫通孔２の中心を誘電体コア３の中心より偏位させている。この形状により、中心導体４の周囲に存在する誘電体コア３の誘電体部分の分布を偏位させて、準ＴＥＭモードの電界分布を所定の向きに（この例ではｘ−ｙ方向）偏位させ、ＴＥｘ＋ｙモードと結合させることができる。
【００４４】
また図１４の（Ｂ）に示す例では、中心導体４および誘電体コア３のキャビティ１に対する位置をｘ−ｙ方向に偏位させている。この場合にも準ＴＥＭモードの電界ベクトルは中心導体４からキャビティ１の内壁面の放射方向へ分布するとともにｘ−ｙ方向に偏位するので、準ＴＥＭモードとＴＥｘ＋ｙモードと結合させることができる。
【００４５】
このように、誘電体コアのＴＥ０１δｘ＋ｙモードの主たる電界ベクトルが回る面方向に準ＴＥＭモードの主たる電界ベクトルの強度分布を偏位させるようにキャビティ１に対する中心導体４の位置、誘電体コア３の位置、または誘電体コア３の形状を定めて、ＴＥ０１δｘ＋ｙモードと準ＴＥＭモードとを結合させる。
【００４６】
上述の例はＴＥ０１δｘ＋ｙモードと準ＴＥＭモードとを結合させる場合について示したが、ＴＥ０１δｘ−ｙモードと準ＴＥＭモードとを結合させる場合についても同様である。
なお、これまでに示した例では誘電体コアの貫通孔２の内径を円形としたが、これを楕円形状や長円形状としてもよい。
【００４７】
次に、第６の実施形態に係る共振器装置について、図１５〜図１９を参照して説明する。この共振器装置は図９・図１０に示したように、キャビティ１、誘電体コア３、および中心導体４を備えている。図１５〜図１９をは、この共振器装置の各部の寸法と、各モードの共振周波数ｆｏおよび無負荷Ｑ（Ｑｏ）との関係を示している。但し、これらの図において、前記準ＴＥＭモードを単にＴＥＭと表している。
【００４８】
図１５は誘電体コア３の高さ（コア高さ）を変化させた時のｆｏ，Ｑｏの変化について示している。共振器装置のその他の各部の寸法は（Ｃ）に示すとおりである。但しこの（Ｃ）に示す誘電体コア３内部の寸法は図１０を参照すると、ＩＤａ＝１２ｍｍ、ＩＤｂ＝５ｍｍ、ＳＨ＝５０ｍｍ、としている。また、誘電体コア３は比誘電率εｒ＝８０の希土類チタン酸バリウム系化合物からなっている。
【００４９】
図１５の（Ａ）に示すようにコア高さが高くなる程、ＴＥｚモードと準ＴＥＭモードのｆｏは低下するが、ＴＥｘ＋ｙモードとＴＥｘ−ｙモードのｆｏは略一定である。また（Ｂ）に示すように、コア高さが変化しても４つの共振モードのＱｏは殆ど変化しない。
【００５０】
図１６は誘電体コア３の直径（コア直径）を変化させた時のｆｏ，Ｑｏの変化について示している。コア直径以外の各部の寸法は（Ｃ）に示すとおりである。但しこの（Ｃ）に示す誘電体コア３内部の寸法は図１０を参照すると、ＩＤａ＝１２ｍｍ、ＩＤｂ＝５ｍｍ、ＳＨ＝５０ｍｍ、としている。
【００５１】
図１６の（Ａ）に示すようにコア直径を大きくする程、ＴＥｘ＋ｙモード，ＴＥｘ−ｙモード，ＴＥｚモードのｆｏは同様の傾向で低下する。準ＴＥＭモードのｆｏはそれより少ない変化率で低下する。また（Ｂ）に示すようにコア直径が変化しても４つの共振モードのＱｏはいずれも殆ど変化しない。
【００５２】
図１７はキャビティ１の底面のｘ軸方向の辺とｙ軸方向の辺の寸法（キャビティ辺寸法）を変化させた時のｆｏ，Ｑｏの変化について示している。キャビティ辺寸法以外の各部の寸法は（Ｃ）に示すとおりである。但しこの（Ｃ）に示す誘電体コア３内部の寸法は図１０を参照すると、ＩＤａ＝１２ｍｍ、ＩＤｂ＝５ｍｍ、ＳＨ＝５０ｍｍ、としている。
【００５３】
図１７の（Ａ）に示すようにキャビティ辺寸法が大きくなるに伴ってＴＥｘ＋ｙモード，ＴＥｘ−ｙモードおよびＴＥｚモードのｆｏは略同様の傾向で低下するが、準ＴＥＭモードのｆｏは殆ど変化しない。また（Ｂ）に示すように、キャビティ辺寸法が変化しても４つの共振モードのＱｏはいずれも殆ど変化しない。
【００５４】
図１８は誘電体コア３の上面側の直径（コア上部直径）を変化させた時のｆｏ，Ｑｏの変化について示している。コア上部直径以外の各部の寸法は（Ｃ）に示すとおりである。
【００５５】
但しこの（Ｃ）に示す誘電体コア３内部の寸法は図１０を参照すると、ＩＤａ＝１２ｍｍ、ＩＤｂ＝５ｍｍ、ＳＨ＝５０ｍｍ、としている。
【００５６】
図１８の（Ａ）に示すように、コア上部直径を下部の直径３２ｍｍより大きくするに伴ってＴＥｚモードのｆｏは大きく低下するが、ＴＥｘ＋ｙモード，ＴＥｘ−ｙモードのｆｏは殆ど変化しない。また準ＴＥＭモードのｆｏについてはＴＥｚモードのｆｏより緩やかに低下する。また（Ｂ）に示すように、コア上部直径の増大に伴って準ＴＥＭモードのＱｏは上昇する。その他の共振モードのＱｏは略一定である。
【００５７】
図１９は中心導体４の高さ寸法（中心導体高さ）を変化させたときのｆｏ，Ｑｏの関係を示している。中心導体高さ以外の寸法は（Ｃ）に示すとおりである。但しこの（Ｃ）に示す誘電体コア３内部の寸法は図１０を参照すると、ＩＤａ＝１２ｍｍ、ＩＤｂ＝５ｍｍとしている。
【００５８】
図１９の（Ａ）に示すように、中心導体高さを高くする程、準ＴＥＭモードのｆｏは低下し、その他の共振モードのｆｏは殆ど変化しない。また（Ｂ）に示すように中心導体高さを高くする程、準ＴＥＭモードのＱｏは僅かに低下傾向を示し、その他の共振モードのＱｏは殆ど変化しない。
【００５９】
図１９の（Ａ）に示すように、中心導体高さＳＨを４３ｍｍとし、その他の各部の寸法を（Ｃ）に示したとおりとすることによって、４つの共振モードの共振周波数を略一致させることができ、４重モードの共振器装置として用いることができる。また４つの共振モードについて高いＱｏを得ることができる。
【００６０】
図２０は第７の実施形態に係る共振器装置について示している。これまでに示した各実施形態では、誘電体コア３の底面側の外径寸法と上面側の外径寸法とをステップ状に変化させたが、図２０の（Ａ）に示すように、ｚ軸方向に沿って外径が次第に変化するテーパ形状にしてもよい。
【００６１】
また図２０の（Ｂ）に示すように誘電体コア３の平面形状（ｚ軸に垂直な面での断面形状）は矩形であってもよい。
【００６２】
次に第８の実施形態に係るフィルタについて図２１を用いて説明する。
図２１の（Ａ）はフィルタの上面図、（Ｂ）はその正面図である。但し、導電性を有するキャビティ１はその内面の形状のみを表すためにフレームとして図示している。キャビティ１、誘電体コア３および中心導体４の構造および配置については図９・図１０に示したものと基本的に同様である。但し誘電体コア３の上面側には（ｘ＋ｙ）軸およびｚ軸を含む平面に沿ってｚ軸方向に延びる溝状の切欠部６と、（ｙ−ｘ）軸およびｚ軸を含む平面に沿ってｚ軸方向に延びる溝状の切欠部７とを形成している。さらに中心導体４は誘電体コア３のｚ軸方向を向く中心軸からｙ−ｘ方向に偏位させている。キャビティ１の外面（外部）には同軸コネクタ８ａ，８ｂを設けている。（実際にはキャビティ１に厚みがあるが、図ではその厚みを省略している。）また、同軸コネクタ８ａの中心導体に導通するプローブ１０をｘ軸方向に突出させ、その先端部に中心導体４に近接する先端導体１１を設けている。この先端導体１１と中心導体４との間に生じる容量によってプローブ１０は準ＴＥＭモードと電界結合する。
【００６３】
同軸コネクタ８ｂの中心導体とキャビティ１の内壁面との間には金属による結合ループ９を設けている。この結合ループ９のループ面は（ｘ＋ｙ）軸およびｚ軸を含む平面に平行である。したがって（ｘ−ｙ）軸方向に垂直な面に電界ベクトルが回るＴＥｘ−ｙモードの磁界と結合する。なお、準ＴＥＭモードの磁界エネルギーは中心導体４の先端部に比べて根元部に集中しているので、中心導体４の先端部寄りに設けている結合ループ９は準ＴＥＭモードの磁界と殆ど結合しない。
【００６４】
また切欠部６を設けたことにより、すでに説明したようにＴＥｘ＋ｙモードとＴＥｚモードとが結合する。同様に切欠部６とは９０°異なった位置に切欠部７を設けたことにより、ＴＥｘ−ｙモードとＴＥｚモードとが結合する。さらに、中心導体４を誘電体コア３の中心（およびキャビティ１の中心）から（ｙ−ｘ）軸方向に偏位させたことにより、ＴＥｘ＋ｙモードと準ＴＥＭモードとが結合する。
【００６５】
結局、同軸コネクタ８ａ（先端導体１１）→準ＴＥＭモード→ＴＥｘ＋ｙモード→ＴＥｚ→ＴＥｘ−ｙ→同軸コネクタ８ｂ（結合ループ９）の経路で順次結合し、４段の共振器が順に結合した構成となる。このようにして４段の共振器を備えた帯域通過特性を示すフィルタとして用いることができる。
【００６６】
次に第９の実施形態であるフィルタについて図２２を参照して説明する。
このフィルタは図２１に示したフィルタユニットを２組配置して構成したものである。（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその正面図である。この場合もキャビティ１はフレームで示している。フィルタユニット１００ａは図２１に示したものと基本的に同様である。但し結合ループ９ａの端部には同軸コネクタを取りつけていない。もう１つのフィルタユニット１００ｂは１００ａと略鏡対称形に構成している。この結合ループ９ｂの端部はフィルタユニット１００ａの結合ループ９ａの端部と導通させている。またプローブ１０ｂの端部は同軸コネクタ８ｂの中心導体に接続している。
【００６７】
フィルタユニット１００ａ，１００ｂはそれぞれ４段の共振器からなるので、この２２に示すフィルタは８段の共振器が順に結合した帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
【００６８】
図２３は第１０の実施形態に係るフィルタの構成を示す図である。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。このフィルタはフィルタユニット１０１ａ，１００ａ、１００ｂ，１０１ｂを備えている。フィルタユニット１０１ａは中心導体１２ａをキャビティ１の内部に設けた半同軸共振器を構成している。中心導体１２ａには同軸コネクタ８ａの中心導体から延びて中心導体１２ａの所定位置に接続した結合ループ用導体１３ａを設けている。この結合ループ用導体１３ａと中心導体１２ａの根元部とで結合ループを構成している。また、中心導体１２ａの先端部付近には先端導体１１ｃを設けたプローブ１０ａを配置している。この先端導体１１ｃは中心導体１２ａとキャビティ１とによる半同軸共振器と電界結合する。もう一方のフィルタユニット１０１ｂについても同様である。フィルタユニット１００ａ，１００ｂの構成は図２２に示したものと同様である。但し、プローブ１０ａはフィルタユニット１００ａのプローブに導通させていて、フィルタユニット１００ｂのプローブ１０ｂはフィルタユニット１０１ｂのプローブに導通させている。
【００６９】
このようにして、１＋４＋４＋１＝１０段の共振器が順に結合した帯域通過特性を示すフィルタとして作用する。
このように初段と終段の共振器を半同軸共振器とし、結合ループにより強い外部結合をとるようにしたため、広帯域特性が容易に得られる。またフィルタユニット１００ａ，１００ｂの４重モードの共振器によるスプリアスモードが、フィルタユニット１０１ａ，１０１ｂの半同軸共振器により抑圧されるため、全体のスプリアス特性が改善される。さらに、４重モードの共振器を外部回路と直接結合させる必要が無いので、入出力部のプローブの先端導体１１ａ，１１ｂは小さくてすむ。
【００７０】
次に第１１の実施形態として通信装置の構成を図２４を基に説明する。
図２４は上記フィルタを備えたデュプレクサおよび通信装置の構成を示すブロック図である。送信フィルタと受信フィルタとによって、アンテナ共用器としてのデュプレクサを構成している。そして、デュプレクサの送信信号入力ポートに送信回路、受信信号出力ポートに受信回路をそれぞれ接続し、デュプレクサの入出力ポートにアンテナを接続することによって、通信装置の高周波部を構成している。
【００７１】
このように、共振器の段数が多く、且つ小型のフィルタを備えたことにより小型のデュプレクサを構成することができる。また、小型のデュプレクサを備えたことにより小型軽量の通信装置が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の実施形態に係る共振器装置の構成を示す図
【図２】同共振器装置の断面図
【図３】同共振器装置の３つの共振モードの電磁界分布を示す図
【図４】第２の実施形態に係る共振器装置における２つの共振モードの結合の仕方について示す図
【図５】図４に示す切欠部の溝長さと結合係数との関係を示す図
【図６】他の結合構造を示す図
【図７】第３の実施形態に係る共振器装置の構成を示す図
【図８】さらに別の構造を備えた共振器装置の断面図
【図９】第４の実施形態に係る共振器装置の構成を示す図
【図１０】同共振器装置の断面図
【図１１】同共振器装置で用いる４つの共振モードの電磁界分布を示す図
【図１２】第５の実施形態に係る２つの共振モードの結合の仕方を示す図
【図１３】図１２に示した中心導体偏位量に対する結合係数の関係を示す図
【図１４】他の結合構造を示す図
【図１５】第６の実施形態に係る共振器装置の誘電体コアの高さ寸法に対する無負荷Ｑと共振周波数の関係を示す図
【図１６】誘電体コアの直径に対する無負荷Ｑと共振周波数の関係を示す図
【図１７】キャビティ辺寸法に対する無負荷Ｑと共振周波数の関係を示す図
【図１８】コア上部直径に対する無負荷Ｑと共振周波数の関係を示す図
【図１９】中心導体の高さ寸法に対する無負荷Ｑと共振周波数の関係を示す図
【図２０】第７の実施形態に係る共振器装置の構成を示す図
【図２１】第８の実施形態に係るフィルタの構成を示す図
【図２２】第９の実施形態に係るフィルタの構成を示す図
【図２３】第１０の実施形態に係るフィルタの構成を示す図
【図２４】第１１の実施形態に係るデュプレクサおよび通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７３】
１−キャビティ
２−貫通孔
３−誘電体コア
４−中心導体
５−結合用穴
６，７−切欠部
８−同軸コネクタ
９−結合ループ
１０−プローブ
１１−先端導体
１２−中心導体
１３−結合ループ用導体
１００，１０１−フィルタユニット
Ｓａ−底面（第１端面）側
Ｓｂ−上面（第２端面）側
【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】
2005159597.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005159597.tif 000017
【図１６】
2005159597.tif 000018
【図１７】
2005159597.tif 000019
【図１８】
2005159597.tif 000020
【図１９】
2005159597.tif 000021
【図２０】
2005159597.tif 000022
【図２１】
2005159597.tif 000023
【図２２】
2005159597.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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