(57)【要約】誘電体基板（１）の表面（１Ａ）、裏面（１Ｂ）には電極（２），（３）を形成すると共に、これらの電極（２），（３）には、共振器（４）をなす扇形開口（４Ａ），（４Ｂ）を互いに対向した位置に形成する。これにより、共振器（４）は扇形開口（４Ａ），（４Ｂ）の半径と中心角との２つのパラメータを用いてその共振周波数を設定することができ、共振器（４）の設計自由度を高めることができる。
2004079857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料により形成された誘電体基板と、該誘電体基板の両面のうち少なくとも表面に設けられた電極と、該電極に形成された共振器をなす開口とによって構成された誘電体共振器装置において、
前記共振器の開口は、その縁が一つの頂点に対して中心角をもって延びる２辺を有し、前記頂点から離れるに従って拡開して該２辺間に円弧状の電気力線が形成される拡開開口によって形成したことを特徴とする誘電体共振器装置。
【請求項２】
前記拡開開口の少なくとも１つの角隅には、丸みをもった面取り部を形成してなる請求項１に記載の誘電体共振器装置。
【請求項３】
前記誘電体基板の裏面には電極を設け、該裏面の電極には、前記拡開開口と対向した位置に前記拡開開口と略同一形状の開口を設けてなる請求項１または２に記載の誘電体共振器装置。
【請求項４】
前記拡開開口内には１本または複数本の電気力線が形成される構成としてなる請求項１，２または３に記載の誘電体共振器装置。
【請求項５】
誘電体材料により形成された誘電体基板と、該誘電体基板の両面のうち少なくとも表面に設けられた電極と、該電極に形成された複数の開口からなり互いに結合する複数の共振器とによって構成してなる誘電体フィルタにおいて、
前記複数の共振器の開口のうち少なくとも１個の共振器の開口は、その縁が一つの頂点に対して一定の中心角をもって延びる２辺を有し、前記頂点から離れるに従って拡開して該２辺間に円弧状の電気力線が形成される拡開開口によって形成したことを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項６】
前記拡開開口の少なくとも１つの角隅には、丸みをもった面取り部を形成してなる請求項５に記載の誘電体フィルタ。
【請求項７】
前記誘電体基板の裏面には電極を設け、該裏面の電極には、前記拡開開口と対向した位置に前記拡開開口と略同一形状の開口を設けてなる請求項５または６に記載の誘電体フィルタ。
【請求項８】
前記拡開開口内には１本または複数本の電気力線が形成される構成としてなる請求項５，６または７に記載の誘電体フィルタ。
【請求項９】
前記複数の共振器の開口のうち前記拡開開口と隣合う共振器の開口は、それぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置してなる請求項５，６，７または８に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１０】
前記複数の共振器の開口のうち前記拡開開口を除いて少なくとも１個の共振器の開口は、矩形開口によって形成してなる請求項５，６，７，８または９に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１１】
前記複数の共振器の開口のうち前記拡開開口を除いたものは、それぞれの電気力線が互いに平行となる位置に配置してなる請求項５，６，７，８，９または１０に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１２】
前記複数の共振器の開口は全て前記拡開開口によって形成し、該複数の拡開開口は円弧状に配置してなる請求項５，６，７，８または９に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１３】
前記複数の共振器のうち入力側と出力側の共振器の開口はそれぞれ前記拡開開口によって形成し、残余の共振器の開口は該入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間に位置して矩形開口によって形成してなる請求項５，６，７，８または９に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１４】
前記入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間には矩形開口からなる共振器を複数設け、該複数の共振器の矩形開口はそれぞれの電気力線が互いに平行となる位置に配置してなる請求項１３に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１５】
前記複数の共振器のうち入力側と出力側の共振器の開口はそれぞれ矩形開口によって形成し、残余の共振器の開口は該入力側の矩形開口と出力側の矩形開口とに隣接して配置された前記拡開開口によって形成してなる請求項５，６，７，８または９に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１６】
前記入力側の矩形開口と出力側の矩形開口とはそれぞれの電気力線が互いに平行となる位置に配置してなる請求項１５に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１７】
前記複数の共振器のうち入力側と出力側の共振器の開口はそれぞれ前記拡開開口によって形成し、残余の共振器は該入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間に位置して２つのモードで共振可能なデュアルモード共振器によって構成してなる請求項５，６，７，８または９に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１８】
前記誘電体基板は当該誘電体基板の両面からそれぞれ隔てられた２つの導体面を有するケース内に配置してなる請求項５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６または１７に記載の誘電体フィルタ。
【請求項１９】
請求項５ないし１８のいずれかに記載の誘電体フィルタを用いた共用器。
【請求項２０】
請求項５ないし１８のいずれかに記載の誘電体フィルタを用いた高周波通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波（高周波信号）に用いて好適な誘電体共振器装置、誘電体フィルタ、共用器および高周波通信装置に関する。
【背景技術】  一般に、第１の従来技術として、誘電体基板の表面と裏面に導体膜からなる電極を設け、これら両面の電極に誘電体基板を挟んで互いに対向して配置された矩形開口からなる平面誘電体線路共振器（以下、ＰＤＴＬ共振器という）を形成したものが知られている（例えば、特開平１１−４１０８号公報参照）。そして、第１の従来技術では、同一基板に対して２段の共振器を隣接して形成し、これらの共振器を互いに結合させることによって誘電体フィルタを形成していた。
また、第２の従来技術として、同一基板に対して３段以上の共振器（例えば、ＰＤＴＬ共振器、ＴＥ０１０モード共振器等）を１列に並べて形成し、隣合う共振器を互いに結合させることによって誘電体フィルタを形成したものも知られている（例えば、特開２０００−１３１０６号公報参照）。そして、第２の従来技術では、誘電体基板を覆う筐体や誘電体基板の電極には、１段以上離れた共振器間を直接結合（以下、とび結合という）させる有極用結合線路を設け、通過域の低域、高域の両側に減衰極を形成していた。
ところで、上述した第１の従来技術では、誘電体共振器装置として例えば矩形開口を用いてＰＤＴＬ共振器を構成していた。この場合、誘電体基板の厚さ寸法、誘電率、キャビティのサイズが一定の場合、共振周波数は共振器長によって決定される。従って、共振周波数に応じて共振器長が一義に決まるから、無負荷Ｑやスプリアス特性は共振器幅のみで決定されることになり、共振器の設計自由度が低くなるという問題がある。
一方、第２の従来技術では、減衰極を形成する有極用結合線路はその電気長が１８０°以上に設定されるから、有極用結合線路のスプリアス共振が通過帯域の近くに現れ、減衰特性が劣化することがある。
また、有極用結合線路と共振器との間の距離または有極用結合線路の電気長が変わるととび結合の大きさが変わるから、有極用結合線路の位置ずれや寸法ばらつきに応じて減衰極周波数がばらつき、減衰特性が不安定になるという問題もある。
さらに、有極用結合線路の位置ずれ等の影響を少なくするために、有極用結合線路を共振器と同一基板に形成した場合、有極用結合線路は互いにとび結合させる共振器（例えば１段目と３段目）には結合するものの、有極用結合線路とそれ以外の共振器（例えば２段目）との間の結合は十分に小さくする必要がある。このため、誘電体基板が大型化し易いという問題がある。
【発明の開示】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の第１の目的は共振器の設計自由度を高めることができる誘電体共振器装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、スプリアス特性を改善し、減衰特性の安定化と装置全体の小型化が可能な誘電体フィルタを提供すると共に、該誘電体フィルタを用いた共用器および高周波通信装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明は、誘電体材料により形成された誘電体基板と、該誘電体基板の両面のうち少なくとも表面に設けられた電極と、該電極に形成された共振器をなす開口とによって構成してなる誘電体共振器装置において、前記共振器の開口は、その縁が一つの頂点に対して中心角をもって延びる２辺を有し、頂点から離れるに従って拡開して該２辺間に円弧状の電気力線が形成される拡開開口によって形成したことを特徴としている。
このように構成したことにより、拡開開口は頂点を中心として内径側と外径側が短絡され、径方向中心位置が開放された状態で共振する。このとき、拡開開口はその径方向寸法に応じて例えば１／２波長共振器と同様に機能するから、拡開開口の径方向寸法に応じて共振周波数が変化する。一方、拡開開口は頂点から離れるに従って拡開するから、外周側では磁界分布が粗くなるのに対して、内径側では磁界分布が密集する傾向がある。このため、拡開開口の中心角を変化させたときには内径側の磁界分布が大きく変化するから、拡開開口の中心角に応じても共振周波数が変化する。この結果、拡開開口の径方向寸法と中心角との２つのパラメータを用いて共振周波数を設定することができるから、共振器の設計自由度を高めることができる。
また、拡開開口は、例えば、円形開口からなる共振器を中心から径方向に延びる線で切取った扇形状にしてもよく、リング状（ドーナツ状）の開口からなる共振器を中心から径方向に延びる線で切取った円弧状にしてもよく、三角形状等にしてもよい。
本発明では、前記拡開開口の少なくとも１つの角隅には、丸みをもった面取り部を形成している。
これにより、拡開開口の縁部を流れる電流が拡開開口の角隅部分に集中するのを面取り部によって緩和することができるから、無負荷Ｑを向上させることができる。
本発明は、前記誘電体基板の裏面には電極を設け、該裏面の電極には、前記拡開開口と対向した位置に前記拡開開口と略同一形状の開口を設けている。
これにより、誘電体基板の表面だけに拡開開口を設けた場合に比べて、誘電体基板の両面に設けた開口を用いて共振周波数を設定することができ、共振器の設計自由度を高めることができる。また、誘電体基板の表面だけに拡開開口を設けた場合に比べて、拡開開口の縁部に流れる電流を誘電体基板の両面に分散させることができるから、無負荷Ｑを高めることができる。
また、本発明では、拡開開口内には１本または複数本の電気力線が形成することができる。これにより、シングルモードまたはマルチモード（高次のモード）で共振する共振器を構成することができる。
また、本発明は、誘電体材料により形成された誘電体基板と、該誘電体基板の両面のうち少なくとも表面に設けられた電極と、該電極に形成された複数の開口からなり互いに結合する複数の共振器とによって構成してなる誘電体フィルタにおいて、前記複数の共振器の開口のうち少なくとも１個の共振器の開口は、その縁が一つの頂点に対して一定の中心角をもって延びる２辺を有し、頂点から離れるに従って拡開して該２辺間に円弧状の電気力線が形成される拡開開口によって形成したことを特徴としている。
このように構成したことにより、拡開開口はその径方向寸法に応じて例えば１／２波長共振器と同様に機能するから、拡開開口の径方向寸法に応じて共振周波数が変化する。また、拡開開口の内径側では磁界分布が密集する傾向があるから、拡開開口の中心角を変化させることによって、内径側の磁界分布を大きく変化させて共振周波数を変化させることができる。この結果、拡開開口の径方向寸法と中心角との２つのパラメータを用いて共振周波数を設定することができるから、共振器および誘電体フィルタの設計自由度を高めることができる。
また、本発明では、前記拡開開口の少なくとも１つの角隅には、丸みをもった面取り部を形成している。
これにより、拡開開口の縁部を流れる電流が拡開開口の角隅部分に集中するのを面取り部によって緩和することができるから、無負荷Ｑを向上させることができ、誘電体フィルタの損失を低減することができる。
本発明は、前記誘電体基板の裏面には電極を設け、該裏面の電極には、前記拡開開口と対向した位置に前記拡開開口と略同一形状の開口を設けている。
これにより、誘電体基板の表面だけに拡開開口を設けた場合に比べて、誘電体基板の両面に設けた開口を用いて共振周波数を設定することができ、共振器および誘電体フィルタの設計自由度を高めることができる。また、誘電体基板の表面だけに拡開開口を設けた場合に比べて、拡開開口の縁部に流れる電流を誘電体基板の両面に分散させることができるから、無負荷Ｑを高めることができ、誘電体フィルタの損失を低減することができる。
また、本発明では、拡開開口内には１本または複数本の電気力線が形成することができる。これにより、シングルモードまたはマルチモード（高次のモード）で共振する共振器を用いて誘電体フィルタを構成することができる。
本発明では、前記複数の共振器の開口のうち前記拡開開口と隣合う共振器の開口は、それぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置している。
これにより、拡開開口からなる共振器と隣合う共振器とを磁界結合させることができる。また、電極のうち共振器の開口周囲に位置する部分には電気力線の延びる方向に電流が広がるのに対し、隣合う共振器の開口をそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置したから、電流の広がる方向に共振器の開口を配置することができ、電流の広がりを抑制することができる。
本発明では、前記複数の共振器の開口のうち前記拡開開口を除いて少なくとも１個の共振器の開口は、矩形開口によって形成している。
これにより、例えば矩形開口からなる共振器と拡開開口からなる共振器とを結合させ、帯域通過フィルタ等を構成することができる。
本発明では、前記複数の共振器の開口のうち前記拡開開口を除いたものは、それぞれの電気力線が互いに平行となる位置に配置している。
これにより、電気力線が互いに平行となる位置に複数の共振器を配置することができ、これら複数の共振器を互いに磁界結合させることができる。
本発明では、前記複数の共振器の開口は全て前記拡開開口によって形成し、該複数の拡開開口は円弧状に配置する構成としている。
これにより、隣合う拡開開口をそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、隣合う共振器を互いに磁界結合させることができる。また、１個以上離れた共振器を互いに対称となる位置に配置することができるから、これら１個以上離れた共振器をとび結合させることができ、例えば帯域通過フィルタによる通過域の高域側または低域側に減衰極を形成することができる。また、複数の共振器の拡開開口を略Ｃ字状等の円弧状に配置するから、複数の共振器全体を覆う領域内に電流を閉じ込めることができ、電流の広がりを抑制することができる。この結果、誘電体フィルタおよびその周辺装置等を小型化、高集積化することができる。
本発明では、前記複数の共振器のうち入力側と出力側の共振器の開口はそれぞれ前記拡開開口によって形成し、残余の共振器の開口は該入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間に位置して矩形開口によって形成している。
これにより、入力側の拡開開口と矩形開口とをそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、これらの共振器を互いに磁界結合させることができる。また、出力側の拡開開口と矩形開口とをそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、これらの共振器も互いに磁界結合させることができる。このため、入力側の共振器から出力側の共振器に向けて矩形開口からなる中間の共振器を介して信号を伝搬させることができ、例えば帯域通過フィルタ等を形成することができる。
また、入力側の拡開開口と出力側の拡開開口を矩形開口を挟んで互いに逆方向に向けて拡開するように配置することができる。このため、入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間に電流を閉じ込めることができ、電流の広がりを抑えることができる。
本発明では、前記入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間には矩形開口からなる共振器を複数設け、該複数の共振器の矩形開口はそれぞれの電気力線が互いに平行となる位置に配置する構成としている。
これにより、隣合う矩形開口からなる共振器を互いに磁界結合させることができる。また、入力側の拡開開口と各矩形開口とをそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、入力側の共振器と中間に位置する複数の共振器とを互いに磁界結合させることができる。さらに、出力側の拡開開口と各矩形開口とをそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、出力側の共振器と中間に位置する複数の共振器とを互いに磁界結合させることができる。このため、入力側の共振器から出力側の共振器に向けて中間に位置して互いに磁界結合した複数の共振器を介して信号を伝搬させることができ、例えば帯域通過フィルタ等を形成することができる。
また、入力側の共振器と１個以上離れた矩形開口からなる共振器とを磁界結合させることができると共に、出力側の共振器と１個以上離れた矩形開口からなる共振器とを磁界結合させることができる。このため、入力側の共振器を用いたとび結合に加えて、出力側の共振器を用いたとび結合も生じさせることができるから、これらのとび結合によって例えば帯域通過フィルタによる通過域の高域側または低域側に減衰極を形成することができる。
本発明では、前記複数の共振器のうち入力側と出力側の共振器の開口はそれぞれ矩形開口によって形成し、残余の共振器の開口は該入力側の矩形開口と出力側の矩形開口とに隣接して配置された前記拡開開口によって形成している。
これにより、入力側の矩形開口と拡開開口とをそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、これらの共振器を互いに磁界結合させることができる。また、出力側の矩形開口と拡開開口とをそれぞれの電気力線が互いに対向する位置に配置することができ、これらの共振器も互いに磁界結合させることができる。このため、入力側の共振器から出力側の共振器に向けて拡開開口からなる中間の共振器を介して信号を伝搬させることができ、例えば帯域通過フィルタ等を形成することができる。
本発明では、前記入力側の矩形開口と出力側の矩形開口とはそれぞれの電気力線が互いに平行となる位置に配置する構成としている。
これにより、入力側の共振器と出力側の共振器とを磁界結合させることができるから、これら２個の共振器をとび結合させることができ、例えば帯域通過フィルタによる通過域の高域側または低域側に減衰極を形成することができる。
本発明では、前記複数の共振器のうち入力側と出力側の共振器の開口はそれぞれ前記拡開開口によって形成し、残余の共振器は該入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間に位置して２つのモードで共振可能なデュアルモード共振器によって構成している。
これにより、例えばデュアルモード共振器の一方の電気力線と入力側および出力側の共振器の電気力線とを互いに対向させることができると共に、デュアルモード共振器の他方の電気力線と入力側および出力側の共振器の電気力線とを互いに対向させることができる。このため、入力側の共振器から出力側の共振器に向けてデュアルモード共振器を介して信号を伝搬させることができ、例えば帯域通過フィルタ等を形成することができる。
また、入力側の共振器はデュアルモード共振器の２つのモードに対して磁界結合することができると共に、出力側の共振器もデュアルモード共振器の２つのモードに対して磁界結合することができる。このため、入力側の共振器はデュアルモード共振器の一方のモードを越えて他方のモードにとび結合させることができると共に、出力側の共振器はデュアルモード共振器の他方のモードを越えて一方のモードにとび結合させることができる。この結果、これら２つのとび結合によって例えば帯域通過フィルタによる通過域の高域側または低域側に減衰極を形成することができる。
さらに、入力側の拡開開口と出力側の拡開開口をデュアルモード共振器の開口を挟んで互いに逆方向に向けて拡開するように配置することができる。このため、入力側の拡開開口と出力側の拡開開口との間に電流を閉じ込めることができ、電流の広がりを抑えることができる。
本発明では、前記誘電体基板は当該誘電体基板の両面からそれぞれ隔てられた２つの導体面を有するケース内に配置している。
これにより、導体面と誘電体基板の電極との間隔を各共振器の共振周波数信号を減衰させる値に設定することができる。このため、導体面と電極とによって挟まれる空間では電磁波が伝搬されず、共振器の周囲にエネルギを閉じ込めることができるから、共振器の放射損を抑制でき、無負荷Ｑの低下を抑えることができる。
また、本発明による誘電体フィルタを用いて共用器を構成してもよく、高周波通信装置を構成してもよい。
これにより、共用器や高周波通信装置を小型化することができると共に、アイソレーションを高めることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、第１の実施の形態による誘電体共振器装置を示す斜視図である。
図２は、誘電体共振器装置を図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向からみた断面図である。
図３は、共振器を図２中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた断面図である。
図４は、第１の実施の形態の共振器を用いた場合の半径と共振周波数との関係を示す特性線図である。
図５は、比較例による誘電体共振器装置を示す図２と同様位置の断面図である。
図６は、比較例による共振器を図５中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向からみた断面図である。
図７は、比較例の共振器を用いた場合の共振器長と共振周波数との関係を示す特性線図である。
図８は、共振器の開口面積と無負荷Ｑとの関係を示す説明図である。
図９は、共振器の開口面積とスプリアス離調との関係を示す説明図である。
図１０は、第１の変形例による誘電体共振器装置を示す図２と同様位置の断面図である。
図１１は、第２の変形例による誘電体共振器装置を示す図２と同様位置の断面図である。
図１２は、第３の変形例による誘電体共振器装置を示す図２と同様位置の断面図である。
図１３は、第２の実施の形態による誘電体共振器装置を示す図２と同様位置の断面図である。
図１４は、第３の実施の形態による誘電体フィルタを示す斜視図である。
図１５は、誘電体フィルタを図１４中の矢示ＸＶ−ＸＶ方向からみた断面図である。
図１６は、図１５中の３個の共振器等を拡大して示す要部拡大図である。
図１７は、図１６中の共振器のシフト量と結合係数との関係を示す説明図である。
図１８は、第３の実施の形態の誘電体フィルタを用いた場合の周波数と透過係数との関係を示す特性線図である。
図１９は、比較例による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２０は、比較例の誘電体フィルタを用いた場合の周波数と透過係数との関係を示す特性線図である。
図２１は、第４の変形例による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２２は、第５の変形例による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２３は、第４の実施の形態による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２４は、第５の実施の形態による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２５は、第６の実施の形態による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２６は、第７の実施の形態による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２７は、第８の実施の形態による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２８は、第９の実施の形態による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図２９は、第６の変形例による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図３０は、第７の変形例による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図３１は、第８の変形例による誘電体フィルタを示す図１５と同様位置の断面図である。
図３２は、第１０の実施の形態によるアンテナ共用器を示す平面図である。
図３３は、第１０の実施の形態による高周波通信装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態による誘電体共振器装置、誘電体フィルタ、共用器および高周波通信装置を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１ないし図３は第１の実施の形態による誘電体共振器装置を示し、図において、１は略四角形の平板状に形成された誘電体基板で、該誘電体基板１は、誘電体材料として、例えば樹脂材料、セラミックス材料、またはこれらを混合して焼結した複合材料によって形成されている。
２，３は誘電体基板１の表面１Ａ、裏面１Ｂにそれぞれ形成された電極で、該電極２，３は、例えばフォトリソグラフィ技術等を用いて金、銅、銀等の導電性の金属薄膜を両面一緒に高精度にパターニングすることによって形成されている。
４は誘電体基板１の中央側に設けられた扇形の共振器で、該共振器４は、電極２，３にそれぞれ形成された拡開開口としての扇形開口４Ａ，４Ｂによって構成されている。また、これらの扇形開口４Ａ，４Ｂは、半径ｒで中心角θをもった扇形状に形成され、誘電体基板１を挟んで互いに対向する位置に配設されている。
ここで、扇形開口４Ａは、その縁が一つの中心点Ｏ（頂点）に対して中心角θをもって延びる２辺４Ａ１，４Ａ２を有し、中心点Ｏから離れるに従って拡開した扇形状をなしている。同様に、扇形開口４Ｂも、その縁が一つの中心点Ｏ（頂点）に対して一定の中心角θをもって延びる２辺４Ｂ１，４Ｂ２を有し、扇形開口４Ａとほぼ同じ形状をなしている。
そして、共振器４は、共振周波数ｆ０が例えば数十ＧＨｚ程度に設定されている。また、共振器４は、例えばスロット線路、平面誘電体線路、コプレーナ線路等（図示せず）が接続され、該線路を通じて励振されるものである。
５は誘電体基板１を覆う導体ケースで、該導体ケース５は、図１ないし図３に示すように導電性の金属材料を用いて中空の箱形状に形成されている。そして、導体ケース５は、その内部に誘電体基板１を収容し、その高さ方向の中間位置に誘電体基板１を固定している。また、導体ケース５は、誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂと間隔Ｄだけ隔てた導体面５Ａ，５Ｂを有している。そして、間隔Ｄは、共振周波数ｆ０の信号を減衰させるのに必要な値に設定され、例えば遮断周波数が共振周波数ｆ０よりも高くなるようにしている。これにより、導体面５Ａ，５Ｂと電極２，３に挟まれる空間では電磁波が伝搬しなくなるから、扇形開口４Ａ，４Ｂにエネルギを閉じ込めて共振器４の放射損を低下させることができ、無負荷Ｑの低下を抑えることができる。
本実施の形態による誘電体共振器装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について図１ないし図９を参照しつつ説明する。
まず、各種の線路を通じて数十ＧＨｚ程度の高周波の電磁波（高周波信号）を入力する。このとき、共振器４は、中心点Ｏと外周側の円弧状の縁が短絡され、半径方向の中心位置（中間位置）が開放された状態となる。このため、共振器４は、円弧状の電界Ｅ（電気力線Ｅ）と該電界Ｅを取囲む断面環状の磁界Ｈとが形成された状態で共振する（図２参照）。
このとき、共振器４は、扇形開口４Ａ，４Ｂの半径ｒに応じて１／２波長共振器と同様に機能するから、半径ｒに応じて共振周波数ｆ０が変化する。一方、扇形開口４Ａ，４Ｂは中心点Ｏから離れるに従って拡開するから、外周側では磁界分布が粗くなるのに対して、内径側（中心点Ｏの近傍）では磁界分布が密集する傾向がある。このため、扇形開口４Ａ，４Ｂの中心角θを変化させたときには内径側の磁界分布が大きく変化するから、扇形開口４Ａ，４Ｂの中心角θに応じても共振周波数ｆ０が変化する。
そこで、電磁界シミュレータを用いて、中心角θ、半径ｒと共振周波数ｆ０との関係を解析した。その結果を図４に示す。但し、誘電体基板１の比誘電率εｒは例えば２４、誘電体基板１の厚さ寸法ｔは例えば０．３ｍｍにそれぞれ設定している。この結果、図４に示すように、半径ｒが大きくなるに従って共振周波数ｆ０が低下し、中心角θが大きくなるに従って共振周波数ｆ０が上昇することが分かった。
一方、図５および図６に示す比較例のように誘電体基板１の電極２，３に互いに対向する矩形開口２１１Ａ，２１１Ｂをそれぞれ設け、平面誘電体線路共振器２１１（以下、ＰＤＴＬ共振器２１１という）を形成した場合についても、電磁界シミュレータを用いて共振器長Ｌ、共振器幅Ｗと共振周波数ｆ０との関係を解析した。この結果を図７に示す。この結果、ＰＤＴＬ共振器２１１では、共振器幅Ｗを変えても共振周波数ｆ０は殆ど変化せず、共振器長Ｌだけで共振周波数ｆ０が決まることが分かる。
これらの結果より、本実施の形態による誘電体共振器装置では、扇形開口４Ａ，４Ｂの半径ｒと中心角θとの２つのパラメータを用いて共振周波数ｆ０を設定することができるから、ＰＤＴＬ共振器２１１に比べて共振器４の設計自由度を向上できることが確認された。
また、共振器４とＰＤＴＬ共振器２１１について、電磁界シミュレータを用いて開口４Ａ，４Ｂ，２１１Ａ，２１１Ｂの開口面積と無負荷Ｑ（Ｑ０）、スプリアス離調との関係を解析した。この結果を図８、図９に示す。これらの結果から、無負荷Ｑとスプリアス離調は、扇形開口４Ａ，４Ｂからなる共振器４と矩形開口２１１Ａ，２１１ＢからなるＰＤＴＬ共振器２１１とでほぼ同等になることが分かった。
かくして、本実施の形態では、共振器４の扇形開口４Ａ，４Ｂは中心点Ｏに対して中心角θをもって延びる２辺４Ａ１，４Ａ２を有し、該２辺４Ａ１，４Ａ２間には円弧状の電気力線Ｅが形成されると共に、２辺４Ｂ１，４Ｂ２間にも円弧状の電気力線Ｅが形成される構成としたから、扇形開口４Ａ，４Ｂの内径側（中心点Ｏの近傍側）に磁界Ｈを集中させることができる。このため、扇形開口４Ａ，４Ｂの半径ｒと中心角θとの２つのパラメータを用いて共振周波数ｆ０を設定することができる。この結果、共振器４の無負荷Ｑ、スプリアス特性を決定するときの共振器４の構造パラメータの組合せ数を多くすることができ、共振器４の設計自由度を向上させることができる。
また、誘電体基板１の裏面１Ｂの電極３には、表面側の扇形開口４Ａと対向した位置に扇形開口４Ａと略同一形状の扇形開口４Ｂを設けたから、誘電体基板１の表面１Ａだけに扇形開口４Ａを設けた場合に比べて、誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂに設けた扇形開口４Ａ，４Ｂを用いて共振周波数ｆ０を設定することができ、共振器４の設計自由度を高めることができる。さらに、誘電体基板１の表面１Ａだけに扇形開口４Ａを設けた場合に比べて、扇形開口４Ａ，４Ｂの縁部に流れる電流を誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂに分散させることができるから、無負荷Ｑを高めることができる。
なお、前記第１の実施の形態では、共振器４は拡開開口としての扇形開口４Ａ，４Ｂを用いて形成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す第１の変形例による共振器１１のように、リング状（ドーナツ状）の開口からなる共振器を中心から径方向に延びる線で切取った円弧状開口１１Ａ，１１Ｂを用いてもよく、図１１に示す第２の変形例による共振器１２のように、三角形開口１２Ａ，１２Ｂを用いてもよい。
この場合、誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂに形成された円弧状開口１１Ａ，１１Ｂの縁は、中心点Ｏに対して中心角θをもって延びる２辺１１Ａ１，１１Ａ２，１１Ｂ１，１１Ｂ２を有している。同様に、誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂに形成された三角形開口１２Ａ，１２Ｂの縁は、中心点Ｏに対して中心角θをもって延びる２辺１２Ａ１，１２Ａ２，１２Ｂ１，１２Ｂ２を有している。
また、第１の実施の形態では、誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂには電極２，３を設けると共に、該電極２，３に扇形開口４Ａ，４Ｂを設けることによって共振器４を構成した。しかし、本発明はこれに限らず、誘電体基板１の表面１Ａには例えば扇形開口４Ａ等の拡開開口をもった電極２を設け、裏面１Ｂからは電極３を省いて共振器を構成してもよく、誘電体基板１の表面１Ａには例えば扇形開口４Ａ等の拡開開口をもった電極２を設け、裏面１Ｂには全面に亘って接地された電極３を設けることによって共振器を構成してもよい。
また、第１の実施の形態では、扇形開口４Ａ，４Ｂ内に１本の円弧状の電気力線Ｅが形成され、１／２波長共振器と同様に機能する共振器４を構成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す第３の変形例のように、扇形開口１３Ａ，１３Ｂ内に２本の円弧状の電気力線Ｅが形成され、１波長共振器（マルチモードの共振器）と同様に機能する共振器１３を構成してもよい。この場合、誘電体基板１の両面１Ａ，１Ｂに形成された扇形開口１３Ａ，１３Ｂの縁は、中心点Ｏに対して中心角θをもって延びる２辺１３Ａ１，１３Ａ２，１３Ｂ１，１３Ｂ２を有している。
さらに、扇形開口内に３本以上（ｎ本）の円弧状の電気力線が形成される共振器を形成してもよい。この場合、共振器は、ｎ／２波長共振器と同様に機能するものである。
次に、図１３は本発明の第２の実施の形態による誘電体共振器装置を示し、本実施の形態の特徴は、扇形開口の角隅には丸みをもって縁を連続させる面取り部を形成したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
２１は誘電体基板１の中央側に設けられた扇形の共振器で、該共振器２１は、第１の実施の形態による共振器４とほぼ同様に電極２，３にそれぞれ形成された拡開開口としての扇形開口２１Ａ，２１Ｂによって構成され、これらの扇形開口２１Ａ，２１Ｂは誘電体基板１を挟んで互いに対向する位置に配設されている。
また、扇形開口２１Ａは、その縁が中心点Ｏに対して中心角θをもって延びる２辺２１Ａ１，２１Ａ２を有し、中心点Ｏから離れるに従って拡開した扇形形状をなしている。同様に、扇形開口２１Ｂも、その縁が中心点Ｏに対して中心角θをもって延びる２辺２１Ｂ１，２１Ｂ２を有し、扇形開口２１Ａとほぼ同じ形状をなしている。そして、共振器４は、共振周波数ｆ０が例えば数十ＧＨｚ程度に設定されている。
また、扇形開口２１Ａの３つの角隅には丸みをもって縁を連続させる面取り部２２が形成されると共に、扇形開口２１Ｂの３つの角隅にも丸みをもって縁を連続させる面取り部２２が形成されている。
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができるが、扇形開口２１Ａ，２１Ｂの角隅には面取り部２２を設けたから、角隅に電流が集中するのを緩和することができ、電流集中による無負荷Ｑの劣化を抑制することができる。
次に、図１４ないし図１６は本発明の第３の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、誘電体フィルタを扇形開口からなる３個の共振器を隣合う共振器の電気力線を互いに対向するように円弧状に配置したことにある。
３１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ３１は、後述する３個の共振器３５〜３７等によって構成されている。
３２は略四角形の平板状に形成された誘電体基板で、該誘電体基板３２は、誘電体材料として、例えば樹脂材料、セラミックス材料、またはこれらを混合して焼結した複合材料によって形成されている。
３３，３４は誘電体基板３２の表面３２Ａ、裏面３２Ｂにそれぞれ形成された電極で、該電極３３，３４は、例えばフォトリソグラフィ技術等を用いて金、銅、銀等の導電性の金属薄膜を両面一緒に高精度にパターニングすることによって形成されている。
３５〜３７は誘電体基板３２に例えば略Ｃ字状等の円弧状に並んで設けられた扇形の共振器で、該各共振器３５〜３７は、第１の実施の形態による共振器４とほぼ同様に、電極３３，３４に形成された扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂによってそれぞれ構成されている。また、３個の共振器３５〜３７は、図１６に示すように、例えば互いにほぼ同じ大きさで同じ形状に形成され、扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂは、半径ｒで中心角θをもった扇形状に形成されている。
そして、扇形開口３５Ａ，３５Ｂは、その縁が中心点Ｏ１（頂点）に対して中心角θをもって延びる２辺３５Ａ１，３５Ａ２，３５Ｂ１，３５Ｂ２を有し、中心点Ｏ１から離れるに従って拡開している。また、扇形開口３６Ａ，３６Ｂは、その縁が中心点Ｏ２（頂点）に対して中心角θをもって延びる２辺３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ｂ１，３６Ｂ２を有し、中心点Ｏ２から離れるに従って拡開している。さらに、扇形開口３７Ａ，３７Ｂは、その縁が中心点Ｏ３（頂点）に対して中心角θをもって延びる２辺３７Ａ１，３７Ａ２，３７Ｂ１，３７Ｂ２を有し、中心点Ｏ３から離れるに従って拡開している。
また、入力段となる１段目の共振器３５と出力段となる３段目の共振器３７とは、扇形開口３５Ａ，３５Ｂの中心点Ｏ１と扇形開口３７Ａ，３７Ｂの中心点Ｏ３とが間隔Ｇだけ離れた位置に配置されると共に、間隔Ｇを形成する中心領域３８を挟んで互いに対称な蝶形状をなしている。
一方、中間段となる２段目の共振器３６は、共振器３５，３７の間に位置すると共に、中心点Ｏ１，Ｏ３を結ぶ線３９からシフト量Ｓだけ共振器３５，３７に対して離れた位置に配置されている。これにより、３個の共振器３５〜３７は、隣合う共振器３５，３６の電気力線Ｅが互いに対向すると共に、隣合う共振器３６，３７の電気力線Ｅが互いに対向する構成となっている。
そして、隣合う１，２段目の共振器３５，３６は磁界結合すると共に、隣合う２，３段目の共振器３６，３７も磁界結合している。一方、１個以上離れた１，３段目の共振器３５，３７はとび結合している。
４０は共振器３５に接続された入力用線路としての平面誘電体線路（以下、ＰＤＴＬ４０という）で、該ＰＤＴＬ４０は、図１４および図１５に示すように電極２，３に互いに対向して設けられ例えば０．１ｍｍ程度の幅寸法δをもった溝状のスロット４０Ａ，４０Ｂによって形成されている。また、ＰＤＴＬ４０は、例えば共振器３５の外周側で周方向の中央位置に接続されると共に、共振器３５の径方向外側に向けて直線状に延びている。
４１は共振器３７に接続された出力用線路としての平面誘電体線路（以下、ＰＤＴＬ４１という）で、該ＰＤＴＬ４１は、図１４および図１５に示すように、ＰＤＴＬ４０とほぼ同様に電極２，３に互いに対向して設けられ例えば０．１ｍｍ程度の幅寸法δをもった溝状のスロット４１Ａ，４１Ｂによって形成されている。また、ＰＤＴＬ４１は、例えば共振器３７の外周側で周方向の中央位置に接続されると共に、共振器３７の径方向外側に向けて直線状に延びている。
４２は誘電体基板３２を覆う導体ケースで、該導体ケース４２は、導電性の金属材料を用いて中空の箱形状に形成されている。そして、導体ケース４２は、図１４に示すように、その内部に誘電体基板３２を収容し、その高さ方向の中間位置に誘電体基板３２を固定している。また、導体ケース４２は、誘電体基板３２の両面３２Ａ，３２Ｂと間隔Ｄだけ隔てた導体面４２Ａ，４２Ｂを有している。そして、間隔Ｄは、共振周波数ｆ０の信号を減衰させるのに必要な値に設定され、例えば遮断周波数が共振周波数ｆ０よりも高くなるようにしている。
本実施の形態による誘電体フィルタ３１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について図１４ないし図２０を参照しつつ説明する。
まず、ＰＤＴＬ４０に高周波信号を入力すると、この高周波信号は、１段目の共振器３５内に供給される。このとき、１段目の共振器３５はその共振周波数に応じた高周波信号を励振すると共に、隣合う２段目の共振器３６に磁界結合し、共振器３６内にその共振周波数に応じた高周波信号を励振する。また、２段目の共振器３６は隣合う３段目の共振器３７にも磁界結合するから、ＰＤＴＬ４０に入力された高周波信号のうち各共振器３５〜３７の共振周波数に応じた信号だけが出力側の共振器３７に伝搬し、ＰＤＴＬ４１から出力される。これにより、誘電体フィルタ３１は帯域通過フィルタとして動作する。
また、１段目の共振器３５と３段目の共振器３７とは互いにとび結合しているから、例えば通過域の低周波側に減衰極を形成することができる。
ここで、減衰のスペックに合わせて所望の周波数に減衰極を形成するためには、共振器３５，３７間の間隔Ｇまたは共振器３５，３７の中心角θを変えることによって減衰極の周波数を調整する。但し、間隔Ｇまたは中心角θを変えると、共振器３５，３６間の結合や共振器３６，３７間の結合も同時に変わる。このため、共振器３６と共振器３５，３７との距離に対応したシフト量Ｓを変えることによって、共振器３５，３６間の結合および共振器３６，３７間の結合を一定に保持する。
そこで、電磁界シミュレータを用いて、間隔Ｇをパラメータとしてシフト量Ｓを変えたときの結合係数ｋを計算した。この結果を図１７に示す。但し、誘電体基板３２の比誘電率εｒは例えば２４、誘電体基板３２の厚さ寸法ｔは例えば０．３ｍｍ、共振器３５〜３７の半径ｒは例えば０．７ｍｍ、共振器３５〜３７の中心角θは例えば９０°、ＰＤＴＬ４０，４１の幅寸法δは例えば０．１ｍｍにそれぞれ設定している。図１７の結果より、間隔Ｇが大きくなるに従って結合係数ｋが小さくなると共に、シフト量Ｓが大きくなるに従って結合係数ｋが小さくなることが確認できた。
また、同じ条件の下に、電磁界シミュレータを用いて、間隔Ｇを０．１０ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．２４ｍｍに設定したそれぞれの場合について、誘電体フィルタ３１の透過係数Ｓ２１の周波数特性を演算した。この結果を図１８に示す。但し、結合係数ｋが一定となるように、間隔Ｇに対応してシフト量Ｓは０．１５ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．１０ｍｍにそれぞれ設定している。図１８の結果より、誘電体フィルタ３１では、通過域である６０〜６４ＧＨｚの低域側として５９ＧＨｚ付近に減衰極が形成されると共に、間隔Ｇが小さくなるに従って、この減衰極の周波数が通過域に近付くことが分かった。なお、５３ＧＨｚ付近でも透過係数Ｓ２１が高くなるピークが存在するが、このピークは、共振器３５〜３７の径方向に向けて電界が形成されるスプリアスモードによるものである。
一方、図１９に示す比較例の誘電体フィルタ２２１のように、３個の平面誘電体線路共振器２２２〜２２４（以下、ＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４という）を電気力線Ｅが互いに平行となるように配置すると共に、ＰＤＴＬ共振器２２２，２２４の近傍に直線状の平面誘電体線路からなる有極用結合線路２２５を設けた場合についても、電磁界シミュレータを用いて、周波数特性を演算した。この結果を図２０に示す。但し、誘電体フィルタ２２１の通過域の周波数および減衰極の周波数は、本実施の形態による誘電体フィルタ３１とほぼ同じ値になるように設定している。
図２０の結果より、６０〜６２ＧＨｚに通過域が形成されると共に、５９ＧＨｚ付近に減衰極が形成されることが確認できる。しかし、比較例による誘電体フィルタ２２１では、通過域の高周波側である６３．６ＧＨｚ付近にも透過係数Ｓ２１が高くなるピークが存在する。このピークは、有極用結合線路２２５の１波長に応じた共振（スプリアス応答）によるものであり、高域側の減衰特性を劣化させている。
これに対し、本実施の形態による誘電体フィルタ３１は、比較例のように有極用結合線路２２５が存在しないから、有極用結合線路に基づくスプリアス応答をなくすことができ、通過域の高周波側または低周波側での減衰特性を高めることができる。
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に各共振器３５〜３７の半径ｒと中心角θとの２つのパラメータを用いて共振周波数を設定することができるから、各共振器３５〜３７および誘電体フィルタ３１の設計自由度を高めることができる。
また、誘電体基板３２の両面３２Ａ，３２Ｂの電極３３，３４には、互いに対向した扇形開口３５Ａ〜３７Ａと扇形開口３５Ｂ〜３７Ｂを設けたから、扇形開口３５Ａ〜３７Ａだけを設けた場合に比べて、共振器３５〜３７の設計自由度を高めることができると共に、各共振器３５〜３７の縁部で電流集中が生じるのを緩和でき、無負荷Ｑを高めることができる。
特に、本実施の形態では、隣合う共振器３５〜３７はそれぞれの電気力線Ｅが互いに対向する位置に配置したから、隣合う共振器３５〜３７を互いに磁界結合させることができる。
また、電極３３，３４のうち共振器３５〜３７の扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂの周辺の部位には、電気力線Ｅを延長した方向に向けて電流が広がる傾向がある。このため、図１９に示す比較例のように、電気力線Ｅが互いに平行となるようにＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４を配置したときには、各ＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４の両端（図１９中の上，下方向）から電流が広がり、誘電体フィルタ２２１の周囲に配置した他のデバイスに影響を与えてしまうという問題がある。
これに対し、本実施の形態では、隣合う共振器３５〜３７の扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂをそれぞれの電気力線Ｅが互いに対向する位置に配置したから、電流の広がる方向に共振器３５〜３７の扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂを配置することができ、電流の広がりを抑制することができる。この結果、誘電体フィルタ３１の周囲に他のデバイスを配置することができるから、装置全体を高集積化することができる。
また、扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂを円弧状に配置する構成としたから、電気力線が互いに対向する位置に共振器３５〜３７を配置することができ、隣合う共振器３５〜３７を互いに磁界結合させることができる。また、１個以上離れた共振器３５，３７を中心領域３８を挟んで互いに対称となる位置に配置することができるから、これらの共振器３５，３７を互いにとび結合させることができ、通過域の高域側または低域側に減衰極を形成することができる。
また、比較例のように３個のＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４を用いる場合には、各ＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４の共振器長は例えば共振周波数の１／２波長程度の値に設定されるから、３個のＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４は共振周波数の１．５波長以上の長さ寸法をもった長方形の領域内に配置される。さらに、比較例ではＰＤＴＬ共振器２２２〜２２４に隣接して有極用結合線路２２５を配置するから、有極用結合線路２２５を配置する領域も必要になる。
これに対し、本実施の形態では、扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂを円弧状に配置する構成としたから、３個の共振器３５〜３７をほぼ円形状の領域内に収容することができる。このとき、各共振器３５〜３７の半径ｒは例えば共振周波数の１／２波長程度の値に設定されるから、３個の共振器３５〜３７は共振周波数の１波長程度の直径をもった円内に収容することができる。また、本実施の形態では、有極用結合線路を用いることなく共振器３５，３７をとび結合させることができる。
この結果、本実施の形態による誘電体フィルタ３１では、比較例による誘電体フィルタ２２１に比べて、収容面積を例えば７０％程度まで小さくすることができ、誘電体フィルタ３１を小型化することができる。
また、誘電体基板３２を両面３２Ａ，３２Ｂが導体面４２Ａ，４２Ｂと対向した状態で導体ケース４２内に配置したから、間隔Ｄを調整することによって導体面４２Ａ，４２Ｂと電極３３，３４に挟まれる空間で電磁波が伝搬するのを阻止することができる。このため、各共振器３５〜３７にエネルギを閉じ込めて共振器３５〜３７の放射損を低下させることができ、無負荷Ｑの低下を抑えることができる。
なお、前記第３の実施の形態では、３個の共振器３５〜３７は互いに同じ値の半径ｒと中心角θを有するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、３個の共振器は互いに異なる半径と中心角とを有する構成としてもよい。
また、前記第３の実施の形態では、誘電体フィルタ３１は拡開開口としての扇形開口３５Ａ〜３７Ａ，３５Ｂ〜３７Ｂからなる共振器３５〜３７を用いて構成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図２１に示す第４の変形例による誘電体フィルタ５１のように、円弧状開口５２Ａ〜５４Ａ，５２Ｂ〜５４Ｂからなる共振器５２〜５４を用いて構成してもよく、図２２に示す第５の変形例による誘電体フィルタ５５のように、三角形開口５６Ａ〜５８Ａ，５６Ｂ〜５８Ｂからなる共振器５６〜５８を用いて構成してもよい。
次に、図２３は本発明の第４の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、各共振器の扇形開口の角隅には丸みをもって縁を連続させる面取り部を形成したことにある。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
６１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ６１は、後述する３個の共振器６２〜６４等によって構成されている。
６２〜６４は誘電体基板３２に例えば略Ｃ字状等の円弧状に並んで設けられた扇形の共振器で、該各共振器６２〜６４は、第１の実施の形態による共振器４とほぼ同様に、電極３３，３４に形成された扇形開口６２Ａ〜６４Ａ，６２Ｂ〜６４Ｂによってそれぞれ構成されている。そして、共振器６２〜６４は、隣合う共振器６２，６３の電気力線Ｅが対向すると共に、隣合う共振器６３，６４の電気力線Ｅが対向する構成となっている。また、１段目の共振器６２にはＰＤＴＬ４０が接続され、３段目の共振器６４にはＰＤＴＬ４１が接続されている。
６５は各扇形開口６２Ａ〜６４Ａ，６２Ｂ〜６４Ｂの角隅には設けられた面取り部で、該面取り部６５は、各扇形開口６２Ａ〜６４Ａ，６２Ｂ〜６４Ｂの角隅側の縁を丸みをもって連続させている。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、扇形開口６２Ａ〜６４Ａ，６２Ｂ〜６４Ｂの角隅には面取り部６５を設けたから、角隅に電流が集中するのを緩和することができ、各共振器６２〜６４の無負荷Ｑの劣化を抑制することができ、誘電体フィルタ６１の損失を低減することができる。
次に、図２４は本発明の第５の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、入力段の共振器と出力段の共振器はそれぞれ半円形開口によって形成し、これら２個の半円形開口の間には、矩形開口からなるＰＤＴＬ共振器を設けたことにある。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
７１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ７１は、後述する３個の共振器７２〜７４等によって構成されている。
７２は誘電体基板３２に設けられた入力段の共振器で、該共振器７２は、電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された半円形開口７２Ａ，７２Ｂによって構成されている。ここで、半円形開口７２Ａ，７２Ｂは、中心点Ｏに対して中心角θが１８０°となった拡開開口（扇形開口）をなすものである。そして、共振器７２には、ＰＤＴＬ４０が接続されている。
７３は誘電体基板３２に設けられた出力段の共振器で、該共振器７３は、共振器７２とほぼ同様に電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された拡開開口としての半円形開口７３Ａ，７３Ｂによって構成されている。そして、共振器７３には、ＰＤＴＬ４１が接続されている。
また、共振器７２，７３は、後述の共振器７４を挟んで対称となる位置に配置され、共振器７４から離れるに従って半円形開口７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂが拡開している。そして、共振器７２，７３には、円弧状の電気力線Ｅが形成されると共に、共振器７２，７３は互いにとび結合する。
７４は共振器７２，７３の間に設けられた中間段の平面誘電体線路共振器（以下、ＰＤＴＬ共振器７４という）で、該ＰＤＴＬ共振器７４は電極３３，３４に設けられた矩形開口７４Ａ，７４Ｂによって構成されている。そして、ＰＤＴＬ共振器７４は、その電気力線Ｅが隣合う共振器７２，７３の電気力線Ｅと互いに対向する位置に配置されている。これにより、ＰＤＴＬ共振器７４と共振器７２，７３とは互いに磁界結合する。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
次に、図２５は本発明の第６の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、入力段の共振器と出力段の共振器はそれぞれ半円形開口によって形成し、これら２個の半円形開口の間には、矩形開口からなるＰＤＴＬ共振器を２個設けたことにある。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
８１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ８１は、後述する４個の共振器８２〜８５等によって構成されている。
８２は誘電体基板３２に設けられた入力段の共振器で、該共振器８２は、電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された半円形開口８２Ａ，８２Ｂによって構成されている。そして、共振器８２には、ＰＤＴＬ４０が接続されている。
８３は誘電体基板３２に設けられた出力段の共振器で、該共振器８３は、共振器８２とほぼ同様に電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された拡開開口としての半円形開口８３Ａ，８３Ｂによって構成されている。そして、共振器８３には、ＰＤＴＬ４１が接続されている。
また、共振器８２，８３は、後述の共振器８４，８５を挟んで対称となる位置に配置され、共振器８４，８５から離れるに従って半円形開口８２Ａ，８２Ｂ，８３Ａ，８３Ｂが拡開している。そして、共振器８２，８３には、円弧状の電気力線Ｅが形成されるものである。
８４は第１の中間段の共振器となる平面誘電体線路共振器（以下、ＰＤＴＬ共振器８４という）で、該ＰＤＴＬ共振器８４は、共振器８２，８３の間に設けられ、電極３３，３４に設けられた矩形開口８４Ａ，８４Ｂによって構成されている。そして、ＰＤＴＬ共振器８４は、その電気力線Ｅが隣合う入力段の共振器８２の電気力線Ｅと互いに対向する位置に配置されている。また、ＰＤＴＬ共振器８４の電気力線Ｅは、１個離れた出力段の共振器８３の電気力線Ｅとも互いに対向している。これにより、ＰＤＴＬ共振器８４は入力段の共振器８２と磁界結合すると共に、出力段の共振器８３とも磁界結合するものである。
８５は第２の中間段の共振器となる平面誘電体線路共振器（以下、ＰＤＴＬ共振器８５という）で、該ＰＤＴＬ共振器８５は、ＰＤＴＬ共振器８４と同様に共振器８２，８３の間に設けられると共に、電極３３，３４に設けられた矩形開口８５Ａ，８５Ｂによって構成されている。そして、ＰＤＴＬ共振器８５は、その電気力線Ｅが隣合うＰＤＴＬ共振器８４と互いに平行となる位置で、かつ隣合う出力段の共振器８２の電気力線Ｅと互いに対向する位置に配置されている。また、ＰＤＴＬ共振器８５の電気力線Ｅは、１個離れた入力段の共振器８２の電気力線Ｅとも互いに対向している。これにより、ＰＤＴＬ共振器８５は隣合うＰＤＴＬ共振器８４と磁界結合し、隣合う出力段の共振器８３と磁界結合すると共に、入力段の共振器８２とも磁界結合するものである。
そして、入力段の共振器８２と第１の中間段のＰＤＴＬ共振器８４が磁界結合し、第１，第２の中間段のＰＤＴＬ共振器８４，８５が磁界結合すると共に、第２の中間段のＰＤＴＬ共振器８５と出力段の共振器８３が磁界結合するから、これらの共振器８２〜８５を通じて所定帯域内の高周波信号だけを通過させることができる。このため、誘電体フィルタ８１は帯域通過フィルタとして動作する。
また、入力段の共振器８２と第２の中間段のＰＤＴＬ共振器８５が磁界結合によってとび結合すると共に、出力段の共振器８３と第１の中間段のＰＤＴＬ共振器８４が磁界結合によってとび結合するから、通過域の高周波側または低周波側に減衰極を設けることができる。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
次に、図２６は本発明の第７の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、入力段の共振器と出力段の共振器はそれぞれ矩形開口によって形成し、これら２個の共振器を半円形開口からなる共振器を用いて接続したことにある。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
９１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ９１は、後述する３個の共振器９２，９４，９６等によって構成されている。
９２は入力段の共振器をなす平面誘電体線路共振器（以下、ＰＤＴＬ共振器９２という）で、該ＰＤＴＬ共振器９２は、電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された矩形開口９２Ａ，９２Ｂによって構成されている。そして、ＰＤＴＬ共振器９２の一端側には、入力線路としてのコプレーナ線路９３が接続され、ＰＤＴＬ共振器９２の他端側は後述の共振器９６に隣接している。
９４は出力段の共振器をなす平面誘電体線路共振器（以下、ＰＤＴＬ共振器９４という）で、該ＰＤＴＬ共振器９４は、ＰＤＴＬ共振器９２とほぼ同様に、電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された矩形開口９４Ａ，９４Ｂによって構成されている。そして、ＰＤＴＬ共振器９４の一端側には、出力線路としてのコプレーナ線路９５が接続され、ＰＤＴＬ共振器９４の他端側は後述の共振器９６に隣接している。
また、ＰＤＴＬ共振器９２，９４は、互いの電気力線Ｅが平行となる位置に配置されている。これにより、ＰＤＴＬ共振器９２，９４は互いに磁界結合するから、ＰＤＴＬ共振器９２，９４をとび結合させることができ、通過域の片側に減衰極を形成することができる。
９６はＰＤＴＬ共振器９２，９４の他端側に位置する中間段の共振器で、該共振器９６は、電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された半円形開口９６Ａ，９６Ｂによって構成されている。また、共振器９６には円弧状の電気力線Ｅが形成され、共振器９６は、その電気力線Ｅが隣合うＰＤＴＬ共振器９２，９４の電気力線Ｅと互いに対向する位置に配置されている。これにより、共振器９６とＰＤＴＬ共振器９２，９４とは互いに磁界結合する。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
次に、図２７は本発明の第８の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、入力段の共振器と出力段の共振器はそれぞれ中心角θが１８０°以上の扇形開口によって形成し、これら２個の扇形開口の間には、２つのモードで共振するデュアルモード共振器を設けたことにある。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
１０１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ１０１は、後述する３個の共振器１０２〜１０４等によって構成されている。
１０２は誘電体基板３２に設けられた入力段の共振器で、該共振器１０２は、電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された拡開開口としての扇形開口１０２Ａ，１０２Ｂによって構成されている。ここで、扇形開口１０２Ａ，１０２Ｂは、中心点Ｏに対して中心角θが１８０°以上（例えば２７０°程度）となっている。そして、共振器１０２には、ＰＤＴＬ４０が接続されている。
１０３は誘電体基板３２に設けられた出力段の共振器で、該共振器１０３は、共振器１０２とほぼ同様に電極３３，３４に誘電体基板３２を挟んで互いに対向して形成された拡開開口としての扇形開口１０３Ａ，１０３Ｂによって構成されている。そして、共振器１０３には、ＰＤＴＬ４１が接続されている。
また、共振器１０２，１０３は、後述のデュアルモード共振器１０４を挟んで対称となる位置に配置され、デュアルモード共振器１０４から離れるに従って扇形開口１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３Ａ，１０３Ｂが拡開している。そして、共振器１０２，１０３には、円弧状の電気力線Ｅが形成されるものである。
１０４は共振器１０２，１０３に取囲まれた状態で共振器１０２，１０３の間に設けられた中間段のデュアルモード共振器で、該デュアルモード共振器１０４は電極３３，３４に設けられた略正方形開口１０４Ａ，１０４Ｂによって構成されると共に、これらの略正方形開口１０４Ａ，１０４Ｂの２つの角隅には共振周波数を調整するための面取り１０５が設けられている。
ここで、デュアルモード共振器１０４には、２つの共振モードに対応して２つの電気力線Ｅ１，Ｅ２が形成される。そして、デュアルモード共振器１０４は、一方の電気力線Ｅ１が入力段の共振器１０２の電気力線Ｅと互いに対向する位置で、かつ他方の電気力線Ｅ２が出力段の共振器１０３の電気力線Ｅと互いに対向する位置に配置されている。これにより、デュアルモード共振器１０４は、一方のモードが入力段の共振器１０２と磁界結合し、他方のモードが出力段の共振器１０３と磁界結合する。
また、デュアルモード共振器１０４は、その２つのモードが互いに結合するから、入力段の共振器１０２を通過した高周波信号は、デュアルモード共振器１０４を通じて出力段の共振器１０３に出力される。これにより、誘電体フィルタ１０１は帯域通過フィルタを構成している。
また、デュアルモード共振器１０４の電気力線Ｅ１は、１個離れた出力段の共振器１０３の電気力線Ｅと互いに対向する。さらに、デュアルモード共振器１０４の電気力線Ｅ２は、１個離れた入力段の共振器１０２の電気力線Ｅと互いに対向する。このため、デュアルモード共振器１０４の一方のモードは出力段の共振器１０３と磁界結合によってとび結合すると共に、デュアルモード共振器１０４の他方のモードは入力段の共振器１０２と磁界結合によってとび結合する。この結果、通過域の片側に減衰極を構成することができる。
なお、本実施の形態では、デュアルモード共振器１０４は正方形開口の一部に面取りを施すことによって形成したが、例えば円形開口の一部に面取りを施すことによって形成してもよい。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、共振器１０２，１０３を１８０°以上の中心角θをもった扇形開口１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３Ａ，１０３Ｂによって構成すると共に、これらの共振器１０２，１０３を用いてデュアルモード共振器１０４を取囲む構成としたから、共振器１０２，１０３およびデュアルモード共振器１０４から電流が広がるのを確実に抑えることができる。
次に、図２８は本発明の第９の実施の形態による誘電体フィルタを示し、本実施の形態の特徴は、各共振器の扇形開口内には複数本の電気力線を形成したことにある。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
１１１は本実施の形態による誘電体フィルタで、該誘電体フィルタ１１１は、後述する３個の共振器１１２〜１１４等によって構成されている。
１１２〜１１４は誘電体基板３２に例えば略Ｃ字状等の円弧状に並んで設けられた扇形の共振器で、該各共振器１１２〜１１４は、第１の実施の形態による共振器４とほぼ同様に、電極３３，３４に形成された扇形開口１１２Ａ〜１１４Ａ，１１２Ｂ〜１１４Ｂによってそれぞれ構成されている。
ここで、扇形開口１１２Ａ〜１１４Ａ，１１２Ｂ〜１１４Ｂ内に例えば２本の円弧状の電気力線Ｅが形成されている。これにより、各共振器１１２〜１１４は、１波長共振器（マルチモードの共振器）と同様に機能するものである。
そして、共振器１１２〜１１４は、隣合う共振器１１２，１１３の電気力線Ｅが対向すると共に、隣合う共振器１１３，１１４の電気力線Ｅが対向する構成となっている。また、１段目の共振器１１２にはＰＤＴＬ４０が接続され、３段目の共振器１１４にはＰＤＴＬ４１が接続されている。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
また、第９の実施の形態に限らず、図２９に示す第６の変形例のように、第５の実施の形態と同様の誘電体フィルタ７１′を、開口７２Ａ′〜７４Ａ′，７２Ｂ′〜７４Ｂ′内に複数本の電気力線Ｅが形成される共振器７２′〜７４′を用いて形成してもよい。
また、図３０に示す第７の変形例のように、第６の実施の形態と同様の誘電体フィルタ８１′を、開口８２Ａ′〜８５Ａ′，８２Ｂ′〜８５Ｂ′内に複数本の電気力線Ｅが形成される共振器８２′〜８５′を用いて形成してもよい。
さらに、図３１に示す第８の変形例のように、第７の実施の形態と同様の誘電体フィルタ９１′を、開口９２Ａ′，９４Ａ′９６Ａ′，９２Ｂ′，９４Ｂ′９６Ｂ′内に複数本の電気力線Ｅが形成される共振器９２′，９４′，９６′を用いて形成してもよい。
この場合、ＰＤＴＬ共振器９４′，９４′はコプレーナ線路９３，９５に接続されるため、矩形開口９２Ａ′，９２Ｂ′，９４Ａ′，９４Ｂ′内には奇数本（２ｎ−１）の電気力線Ｅが形成されるものである。
同様に、第４，第８の実施の形態による誘電体フィルタ６１，１０１も開口内に複数本の電気力線が形成される共振器を用いて構成してもよい。
次に、図３２および図３３は本発明の第１０の実施の形態によるアンテナ共用器およびこの共用器を用いた高周波通信装置を示している。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
１２１はアンテナ共用器で、該アンテナ共用器１２１は、例えば第３の実施の形態による誘電体フィルタ３１を用いた送信フィルタ１２２、受信フィルタ１２３によって大略構成されている。また、送信フィルタ１２２と受信フィルタ１２３との間は平面誘電体線路１２４（以下、ＰＤＴＬ１２４という）を用いて接続されると共に、ＰＤＴＬ１２４の途中にはアンテナ接続用のコプレーナ線路１２５が接続されている。
そして、図３２および図３３に示すように、送信フィルタ１２２の入力側は平面誘電体線路１２６（以下、ＰＤＴＬ１２６という）を介して送信回路１２７に接続され、受信フィルタ１２３の出力側は平面誘電体線路１２８（以下、ＰＤＴＬ１２８という）を介して受信回路１２９に接続されている。また、コプレーナ線路１２５はアンテナ１３０に接続されている。これにより、共用器１２１、送信回路１２７、受信回路１２９およびアンテナ１３０は、全体として高周波通信装置１３１を構成している。
かくして、本実施の形態でも第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、本発明の誘電体フィルタ３１（フィルタ１２２，１２３）を用いてアンテナ共用器１２１および高周波通信装置１３１を構成したから、フィルタ１２２，１２３が送信回路１２７、受信回路１２９等の他のデバイスに影響を与えることがなく、アイソレーションを高めることができると共に、装置全体を小型、高集積化することができる。
なお、第３ないし第１０の実施の形態では、誘電体基板３２の両面３２Ａ，３２Ｂに開口を有する共振器３５〜３７，５２〜５４，５６〜５８，６２〜６４，７２〜７４，８２〜８５，９２，９４，９６，１０２〜１０４を用いるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば誘電体基板３２の表面３２Ａだけに開口を有し、裏面３２Ｂからは電極３４を省いた共振器を用いてもよく、誘電体基板３２の表面３２Ａだけに開口を有し、裏面３２Ｂには全面に亘って接地された電極３４を設けた共振器を用いてもよい。
【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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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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