(57)【要約】【解決手段】誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する構造は、誘電共振器の比較的高いＱ値を維持する。誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造は、誘電共振器、金属壁及び誘電基板面上に実装されたマイクロストリップ導体を有する。誘電共振器は、マイクロストリップ導体付近に配置される。誘電共振器は、固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振するよう構成され、金属壁は、仮想誘電共振器を概念的に形成する鏡として構成される。電磁波がマイクロストリップ伝送線に伝送されると、誘電共振器がハイブリッド電磁モードで共振するよう励起されるので、誘電共振器の高いＱ値を維持しながらマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器間の電磁場結合を可能にする。
2004535719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地平面と、
該接地平面上に配置された誘電基板と、
該誘電基板の一表面上に実装され、固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振するよう構成された誘電共振器と、
前記誘電基板表面にほぼ直交して実装され、仮想誘電共振器を概念的に形成する鏡として構成される壁と、
前記誘電基板表面上に実装され、電磁波の伝送時に磁場を生成するよう構成されたマイクロストリップ伝送線を形成するマイクロストリップ導体とを具備する誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造であって、
前記壁は、前記誘電共振器から所定距離をおいて実装され、前記固有非放射ハイブリッド電磁モードを励起し、
前記誘電共振器は、マイクロストリップ伝送線付近で前記誘電基板表面上に実装され、前記誘電共振器の高いＱ値を維持しながら、前記誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線間に電磁場結合を可能にすることを特徴とする誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項２】
前記誘電共振器は、前記固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振するよう構成され、前記誘電共振器の内部に少なくとも１つの垂直磁気（ＴＭ）複数極を生成することを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項３】
前記壁は、接地された金属壁からなることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項４】
前記誘電共振器は、前記固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振するよう構成され、前記誘電共振器の内部に少なくとも１つの横電気（ＴＥ）複数極を生成することを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項５】
前記壁は磁気壁からなることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項６】
前記マイクロストリップ導体は、前記誘電共振器及び前記壁間の前記誘電基板表面上に実装されていることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項７】
前記誘電共振器は、前記マイクロストリップ導体及び前記壁間の前記誘電基板表面上に実装されていることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項８】
前記誘電共振器の無負荷Ｑ値が約２００００〜３０００００の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項９】
前記誘電共振器の無負荷Ｑ値が約２００００〜３００００の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項１０】
前記誘電共振器の負荷Ｑ値が約３０００〜４０００の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項１１】
前記誘電共振器は管状誘電共振器からなることを特徴とする請求項１記載の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造。
【請求項１２】
マイクロストリップ伝送線に誘電共振器を結合する方法であって、
接地平面上に配置された誘電基板を設ける工程と、
（１）前記誘電共振器がマイクロストリップ導体の付近に位置し、（２）前記マイクロストリップ導体、前記誘電基板及び前記接地平面の組合せが前記マイクロストリップ伝送線を形成し、（３）垂直な壁が、前記誘電共振器から所定距離をおいて位置し、前記誘電共振器に固有非放射ハイブリッド電磁モードを励起するように、前記誘電基板の一表面に前記誘電共振器、前記垂直な壁及び前記マイクロストリップ導体を実装する工程と、
電磁波を伝送する前記マイクロストリップ伝送線により、第１電磁場を生成する工程と、
前記固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振する前記誘電共振器により、第２電磁場を生成する工程とを具備し、
前記誘電共振器の高いＱ値を維持しながら、前記第１電磁場は前記第２電磁場に結合されることを特徴とするマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１３】
前記第２電磁場生成工程は、前記固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振する前記誘電共振器により前記第２電磁場を形成して前記誘電共振器の内部に少なくとも１つの垂直磁気（ＴＭ）複数極を生成する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１４】
前記実装工程は、前記誘電基板表面上に、接地された金属壁からなる前記壁を実装する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１５】
前記第２電磁場生成工程は、前記固有非放射ハイブリッド電磁モードで共振する前記誘電共振器により前記第２電磁場を形成して前記誘電共振器の内部に少なくとも１つの横電気（ＴＥ）複数極を生成する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１６】
前記実装工程は、前記誘電基板表面上に磁気壁からなる前記壁を実装する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１７】
前記実装工程は、前記誘電共振器及び前記壁間の前記誘電基板表面上に前記マイクロストリップ導体を実装する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１８】
前記実装工程は、前記マイクロストリップ導体及び前記壁間の前記誘電基板表面上に前記誘電共振器を実装する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項１９】
前記第２電磁場生成工程は、前記誘電共振器の無負荷Ｑ値を約２００００〜３０００００の範囲内に維持する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【請求項２０】
前記第２電磁場生成工程は、前記誘電共振器の負荷Ｑ値を約３０００〜４０００の範囲内に維持する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のマイクロストリップ伝送線及び誘電共振器結合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には誘電共振器を伝送線に結合する構造に関し、より特定すると、誘電共振器の非常に高いＱ値が維持される、誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電共振器は、その比較的高いクォリティファクタ（Ｑ）値及び良好な周波数安定性のため、マイクロ波発振器及びフィルタ等のマイクロ波回路に使用されることが多い。マイクロ波回路の用途で誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する従来の構造において、誘電共振器は、隣接するマイクロストリップ導体付近の誘電基板上に実装される。さらに、誘電基板は、マイクロストリップ導体、誘電基板及び接地平面の組合せがマイクロストリップ伝送線を形成するように、接地平面上に配置される。
【０００３】
従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造において、誘電共振器は、横電気（ＴＥ）モード又は垂直磁気（ＴＭ）モードのいずれかで共振するよう構成されるのが代表的である。例えば、筒状誘電共振器がＴＥモードで共振するよう構成されると、筒状誘電共振器の端面は、隣接するマイクロストリップ導体付近の誘電基板上に実装され、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線間の磁場結合を可能にする。或いは、筒状誘電共振器は、ＴＭモードで共振するよう構成されると、隣接するマイクロストリップ導体付近の側面の誘電基板上に実装され、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線間の所望の磁場結合を可能にする。
【０００４】
また、誘電共振器、隣接するマイクロストリップ伝送線及び誘電基板は、例えば金属製エンクロージャにより遮蔽され、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線から放射される電磁場、及び隣接する電気回路と結合する不要電磁場の一方又は双方により生ずる散逸損失を防止するのが代表的である。
【特許文献１】
特開昭６３−１７６００２号公報
【特許文献２】
特開昭６３−２８０５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線結合構造の欠点の一つは、この構造での誘電共振器のＱ値が減少することが多いことである。例えば、誘電共振器のＱ値は、マイクロストリップ伝送線と結合する実質的な電磁場、及び接地平面又はシールドと結合する不要電磁場の一方又は双方により、誘電共振器のＱ値が減少するおそれがある。この結果、誘電共振器の周波数安定性が低下するので、誘電共振器が含まれるマイクロ波回路の周波数安定性が対応して低下するおそれがある。
【０００６】
従って、マイクロ波回路用途で使用され得る、誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する構造を有することが望ましい。このような誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造により、誘電共振器が比較的高いＱ値を維持することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、誘電共振器の比較的高いＱ値を維持する、誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する構造が提供される。本明細書に開示された発明の利点は、誘電共振器を固有非放射ハイブリッド電磁モード（ＨＥＭ）で共振させて電磁場の分布を最適化することによってＱ値の低下を招く散逸損失を最小にする誘電共振器を構成することにより達成される。
【０００８】
第１実施形態において、誘電共振器、接地された金属壁、及びマイクロストリップ導体は、隣接する誘電共振器及び金属壁の間にマイクロストリップ導体が位置するように、誘電基板の一表面上に実装される。さらに、誘電基板は、マイクロストリップ導体、誘電基板及び接地平面の組合せがマイクロストリップ伝送線を形成するように、接地平面上に配置される。
【０００９】
誘電共振器は、所定の第１ＨＥＭモードで共振し、共振する誘電共振器の内部で少なくとも１個の横電気（ＴＭ）複数極（すなわち、双極、４極、８極等）を生成するよう構成され、金属壁は、その反対側に仮想（image）誘電共振器を概念的に形成する鏡として構成される。さらに、誘電共振器は、マイクロストリップ導体の極めて近く又はマイクロストリップ導体に接触して、誘電基板表面上に実装され、金属壁は、誘電共振器から所定距離をおいて実装され、所定の第１ＨＥＭモードを全強度（すなわち、より高いＱ）で励起する。従って、電磁波がマイクロストリップ伝送線上を伝送されると、隣接する誘電共振器が所定の第１ＨＥＭモードで共振するよう励起されるので、マイクロストリップ伝送線及び誘電共振器間にある程度の磁場結合を可能にする。
【００１０】
第２実施形態において、誘電共振器、接地された金属壁、及びマイクロストリップ導体は、隣接するマイクロストリップ導体及び金属壁間に誘電共振器が位置するように、誘電基板表面上に実装される。さらに、誘電共振器は、マイクロストリップ導体の極めて近く又はマイクロストリップ導体に接触して実装され、金属壁は、誘電共振器から上述の所定距離をおいて実装される。従って、電磁波がマイクロストリップ伝送線上を伝送されると、隣接する誘電共振器が所定の第１ＨＥＭモードで共振するよう励起され、誘電共振器の内部で少なくとも１個のＴＭ複数極を生成し、マイクロストリップ伝送線及び誘電共振器の間にある程度の磁場結合を可能にする。
【００１１】
誘電共振器を固有非放射ＨＥＭモードで共振するよう構成し、誘電共振器の内部でＴＭ複数極を生成し、且つ接地された金属壁を、仮想誘電共振器を概念的に形成する鏡として構成することにより、誘電共振器に関する電磁場が異なる複数の場所に閉じ込められる。特に、電場は誘電共振器及び仮想誘電共振器間の領域内で誘電共振器の殆ど外部全体に閉じ込められ、磁場は誘電共振器の殆ど内部全体に閉じ込められる。この結果、散逸損失が約０に減少するので、誘電共振器の非常に高いＱ値を維持することができる。さらに、この構造においては、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線間に緩い結合が達成される。この結果、誘電共振器は、無負荷及び負荷の両構造において非常に高いＱ値を維持する。
【００１２】
第３実施形態において、誘電共振器、磁気壁及びマイクロストリップ導体は、隣接する誘電共振器及び磁気壁間にマイクロストリップ導体が位置するように、誘電基板表面上に実装される。誘電共振器は、所定の第２ＨＥＭモードで共振するよう構成され、誘電共振器の内部で少なくとも１つの横電気（ＴＥ）複数極（すなわち、双極、４極、８極等）を生成し、磁気壁は鏡として構成される。さらに、誘電共振器は、マイクロストリップ導体付近であるがマイクロストリップ導体には接触しないで誘電基板上に実装され、磁気壁は誘電共振器から所定距離をおいて実装され、所定の第２ＨＥＭモードを全強度（すなわち、より高いＱ）で励起する。従って、電磁波がマイクロストリップ伝送線上を伝送されると、隣接する誘電共振器が所定の第２ＨＥＭモードで共振するよう励起され、マイクロストリップ伝送線及び誘電共振器間に比較的強い磁場結合を可能にする。
【００１３】
第４実施形態において、誘電共振器、磁気壁及びマイクロストリップ導体は、隣接するマイクロフィルム導体及び磁気壁間に誘電共振器が位置するように、誘電基板表面上に実装される。さらに、誘電共振器は、マイクロストリップ導体付近であるがマイクロストリップ導体には接触しないで実装され、磁気壁は誘電共振器から上述の所定距離をおいて実装されて所定の第２ＨＥＭモードで励起し、誘電共振器の内部で少なくとも１つのＴＥ複数極を生成する。従って、この第４実施形態において、電磁波がマイクロストリップ伝送線上を伝送されると、隣接する誘電共振器が所定の第２ＨＥＭモードで共振するよう励起され、マイクロストリップ伝送線及び誘電共振器間に比較的強い磁場結合を可能にする。
【００１４】
誘電共振器を固有非放射ＨＥＭモードで共振するよう構成し、誘電共振器の内部でＴＥ複数極を生成し、且つ接地された金属壁を、仮想誘電共振器を概念的に形成する鏡として構成することにより、誘電共振器の高いＱ値を維持しながら、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線間に比較的強い結合が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の他の特徴、機能及び側面は、以下の説明から明らかになる。以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【００１６】
誘電共振器の非常に高いＱ値が維持される、誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する構造を開示する。本明細書に開示された誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造において、誘電共振器は、固有非放射ハイブリッド電磁モード（ＨＥＭ）で共振するよう構成されて電磁場の分布を最適化するので、Ｑ値の減少を招く散逸損失を最小にする。
【００１７】
図１（ａ）は、マイクロ波回路用途に使用可能な、誘電共振器をマイクロストリップ伝送線に結合する従来の構造１００の斜視図である。この従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造１００において、誘電共振器１１０及びマイクロストリップ導体１０８は、隣接するマイクロストリップ導体１０８付近に誘電共振器１１０が位置するように、誘電基板１０４の表面上に実装される。誘電共振器１１０は筒状をなし、筒状誘電共振器１１０の端面は誘電基板表面上に実装されていることに留意されたい。
【００１８】
誘電基板１０４上に実装された誘電共振器１１０及びマイクロストリップ伝送線１０８を有する誘電基板１０４は、接地された金属製エンクロージャ１０２内に配置されてエンクロージャ１０２により遮蔽され、散逸損失を最小にする。さらに、誘電基板１０４は、接地平面として構成された、接地された金属製エンクロージャ１０２の一部１０６上に配置される。従って、マイクロストリップ導体１０８、誘電基板１０４及び接地平面１０６の組合せは、マイクロストリップ伝送線（参照番号なし）を形成する。
【００１９】
例えば、誘電共振器１１０は、方位対称の横電気（ＴＥ）モードで共振するよう構成されてもよい。ＴＥモードに関する電場は代表的には、電場が相対的に弱いか零である誘電共振器１１０の中心近傍を除き、誘電共振器１１０の中心を通る平面内で且つｘ−ｙ平面に平行な（「赤道面」としても知られる）誘電共振器１１０の内部で最も強い。さらに、ＴＥモードに関する磁場は、電場に直交し、代表的には（子午線としても知られる）ｚ軸を含む平面内で誘電共振器１１０の中心で最も強い。
【００２０】
マイクロストリップ導体１０８を具備するマイクロストリップ伝送線は、ｚ軸を含む（すなわち、接地平面１０６に直交する）平面内でマイクロストリップ伝送線の内部で最も強いのが代表的である電場と、電場に直交しでマイクロストリップ伝送線の外側で最も強いのが代表的である磁場とを有する。
【００２１】
図１（ｂ）は、従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造１００の正面図であり、誘電共振器１１０及びマイクロストリップ導体１０８の電磁場が示されている。上述したように、ＴＥモードに関する電場は赤道面内の誘電共振器１１０の内部で最も強く、ＴＥモードに関する磁場は電場に直交し子午線平面内で誘電共振器１１０の中心で最も強い。従って、図１（ｂ）は、赤道面内で誘電共振器１１０の内部の電場線１０５の一部と、電場線１０５に直交し子午線面内の誘電共振器１１０の中心近傍を通る磁場線１０７ａ，１０７ｂとを示す。図１（ｂ）に示されるように、磁場線１０７ａ，１０７ｂは、誘電共振器１１０のほぼ中心から誘電共振器１１０の外側に対称的に放射する。
【００２２】
図１（ｂ）はさらに、マイクロストリップ伝送線の内部で接地平面１０６に直交する方向の電場線１０１と、電場線１０１にほぼ直交しマイクロストリップ導体１０８を包囲する磁場線１０３とを示す。図１（ｂ）に示されるように、誘電共振器１１０の磁場線１０７ｂは、マイクロストリップ伝送線の磁場線１０３と効果的に連結する。従って、従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造１００において、誘電共振器１１０及びマイクロストリップ伝送線のそれぞれの磁場構造により、誘電共振器１１０及び隣接するマイクロストリップ伝送線間の実質的な磁場結合を可能にする。
【００２３】
従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造１００において、誘電共振器１１０のＱ値は減少することに留意されたい。誘電共振器のＱ値は、本明細書では、誘電共振器から損失すなわち散逸するエネルギーと誘電共振器の蓄えられたエネルギーとの比として定義される。
【００２４】
例えば、誘電共振器１１０のＱ値は、接地平面１０６に極めて接近しているために減少し、誘電共振器１１０及び接地平面１０６間の実質的な磁場又は電場結合のため、散逸損失を生ずる。本明細書で誘電共振器のＱ値は、誘電共振器から散逸するエネルギーと誘電共振器の蓄えられたエネルギーとの比として定義されるので、誘電共振器１１０及び接地平面１０６間の実質的な磁場又は電場結合は、エネルギー散逸の増加及び誘電共振器１１０のＱ値の対応する減少となる。
【００２５】
本明細書において、誘電共振器の「無負荷」Ｑ値は誘電共振器の固有Ｑ値と定義され、誘電共振器の「負荷」Ｑ値は、誘電共振器が電気回路に組み込まれた後の誘電共振器のＱ値として定義されることにさらに留意されたい。図１（ｂ）に示された電気回路構造において誘電共振器１１０及び隣接するマイクロストリップ伝送線（及び接地平面１０６）間に実質的な磁場又は電場結合があるので、エネルギー散逸及びエネルギー放射の増加により、誘電共振器１１０の負荷Ｑ値は、対応する無負荷Ｑ値よりも著しく小さくなってしまう。例えば、（ＴＥモードで作動している）従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造１００において、誘電共振器１１０の負荷Ｑ値は約250以下であるのに対し、対応する無負荷Ｑ値は約10000である。
【００２６】
図２（ａ）は、本発明に従った、マイクロ波回路用途に使用可能な誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００の一実施形態の斜視図である。図示の実施形態において、誘電共振器２１０、接地された金属壁２１２及びマイクロストリップ導体２０８が、隣接する誘電共振器２１０及び金属壁２１２の間にマイクロストリップ導体２０８が位置するように、誘電基板２０４上に実装される。
【００２７】
図２（ａ）において、誘電共振器２１０は筒形状として図示され、筒状誘電共振器２１０の端面は誘電基板２０４の表面に実装されていることに留意されたい。しかし、誘電共振器２１０は別の形態をとってもよく、図２（ａ）に示された方向性とは異なる方向性で誘電基板に実装されてもよい。さらに、金属壁２１２は、金、銀又は他の適当な金属から形成されてもよい。
【００２８】
誘電基板２０４上に実装された誘電共振器２１０、金属壁２１２及びマイクロストリップ導体２０８を有する誘電基板２０４は、接地平面２０６上に配置される。さらに、マイクロストリップ導体２０８、誘電基板２０４及び接地平面２０６の組合せは、マイクロストリップ伝送線（参照番号なし）を形成する。
【００２９】
誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００において、誘電共振器２１０は固有非放射ＨＥＭモードで共振するよう構成される。図示の実施形態において、誘電共振器２１０は、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードで共振して複数のＴＭ−ＴＭ相互作用を提供するよう構成されるので、共振する誘電共振器２１０の内部でＴＭ複数極（すなわち、双極、４極、８極等）を生成する。さらに、金属壁２１２は、その反対側に共振する誘電共振器２１０のイメージを概念的に形成するための鏡として構成される。また、誘電共振器２１０は、マイクロストリップ導体２０８の極めて近く又はマイクロストリップ導体２０８に接触して、誘電基板表面上に実装され、金属壁２１２は、誘電共振器２１０から所定距離をおいて実装され、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードを全強度（すなわち、より高いＱ）で励起する。従って、電磁波がマイクロストリップ伝送線上を伝送されると、隣接する誘電共振器２１０がハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードで共振するよう励起され、マイクロストリップ伝送線及び誘電共振器２１０間にある程度の磁場結合を可能にする。
【００３０】
誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００において、誘電共振器２１０は好ましくは、より効率的な電磁場結合を可能にするよう比較的小さい寸法を有することに留意すべきである。また、本構造におけるハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードに関する電磁場は、以下でさらに説明するように、異なる場所に実質的に閉じ込められていることに留意されたい。
【００３１】
図２（ｂ）は、誘電共振器２１０ａ及びマイクロストリップ導体２０８の電磁場の代表が図示されている、誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００の正面図である。上述したように、接地された金属壁２１２は、金属壁２１２の反対側に、共振する誘電共振器２１０のイメージを概念的に形成する鏡として作用する。従って、図２（ｂ）は、金属壁２１２の一側に誘電共振器２１０ａを、金属壁２１２の反対側に誘電共振器２１０ａのイメージ２１０ｂを示す。
【００３２】
また、上述したように、誘電共振器２１０ａの電磁場は、異なる場所に実質的に閉じ込められている。特に、誘電共振器２１０ａの（電場線２０５ａに代表される）電場の比較的小さい部分が子午線平面内の誘電共振器２１０ａの中心近傍を通る一方、誘電共振器２１０ａの残りの電場は誘電共振器２１０ａの外側に集中する。図示の実施形態において、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モード及びその倍化に関する電場は、誘電共振器２１０ａ及びそのイメージ（仮想誘電共振器）２１０ｂ間の領域で最も強い。
【００３３】
同様に、（仮想（image）電場線２０５ｂに代表される）仮想電場の比較的小さい部分が子午線平面内の仮想誘電共振器２１０ｂの中心近傍を通る一方、誘電共振器２１０ａの残りの電場は仮想誘電共振器２１０ｂの外側に集中する。
【００３４】
また、誘電共振器２１０ａの磁場は、誘電共振器２１０ａの殆ど内部全体に閉じ込められる。図示の実施形態において、（磁場線２０７ａの部分に代表される）ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードに関する磁場は、電場に直交し、磁場が比較的弱い誘電共振器２１０ａの中心近傍を除き、誘電共振器２１０ａの赤道面内で最も強い。
【００３５】
同様に、（仮想磁場線の部分２０７ｂに代表される）仮想磁場は、仮想誘電共振器２１０ｂの殆ど内部全体に閉じ込められる。従って、仮想磁場は、仮想電場に直交し、磁場が比較的弱い仮想誘電共振器２１０ｂの中心近傍を除き、仮想誘電共振器２１０ｂの赤道面内で最も強い。
【００３６】
本明細書で説明される仮想誘電共振器及び関連する仮想電磁場は、概念的なものに過ぎず、実際に存在するものではないことに留意されたい。ここでは、概念的な仮想誘電共振器２１０ｂ及び概念的な仮想電磁場２０５ｂ、２０７ｂが使用され、本明細書に開示された発明の電磁場相互作用の分析を簡単にする。
【００３７】
図２（ｂ）は、マイクロストリップ伝送線の内部で接地平面２０６に直交する方向の（電場線２０１に代表される）電場と、電場にほぼ直行しマイクロストリップ導体２０８を包囲する（磁場線２０３に代表される）磁場とをさらに示す。
【００３８】
ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードに関する磁場が誘電共振器２１０ａの殆ど内部全体に且つ誘電共振器２１０ａの赤道面内に閉じ込められるので、磁場放射並びに誘電共振器２１０ａ及びマイクロストリップ伝送線（及び接地平面２０６）間の磁場結合による散逸損失は、約０に減少する。このハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードにおいて共振する誘電共振器２１０ａの透磁率の仮想部は約０に等しくなることに留意されたい。このことは、誘電共振器２１０ａの内部の磁気損失が約０であることを意味する。
【００３９】
さらに、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードに関する電場及び仮想電場がそれぞれ誘電共振器２１０ａ及び仮想誘電共振器２１０ｂの殆ど外部全体に集中しているので、誘電共振器２１０ａ及び仮想誘電共振器２１０ｂに関する電場ダイポールは互いに効果的に打ち消しあう。この結果、電場放射による散逸損失も約０に減少する。
【００４０】
誘電共振器２１０ａの殆ど内部全体に磁場を閉じ込め、誘電共振器２１０ａの殆ど外部全体に電場を集中して放射を最小にすることにより、及び誘電共振器２１０ａ及びマイクロストリップ伝送線間にＴＭ−ＴＭ倍化の比較的緩い結合を提供することにより、誘電共振器２１０ａの非常に高いＱ値を維持することができる。この結合構造においてエネルギー散逸が実質的に減少するので、誘電基板２０４上に実装された誘電共振器２１０及びマイクロストリップ導体２０８（図２（ａ）参照）を有する誘電基板２０４は、例えば接地された金属エンクロージャにより遮蔽される必要がない。
【００４１】
また、図２（ｂ）に示された電気回路構造において誘電共振器２１０ａがマイクロストリップ伝送線に緩く結合されているので、誘電共振器２１０ａは、負荷及び無負荷の双方の構造において非常に高いＱ値を維持する。例えば、負荷構造でのＱ値は約３０００〜４０００の範囲内であり、無負荷構造でのＱ値は約２００００〜３０００００の範囲内である。
【００４２】
図２（ｃ）は、誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００（図２（ｂ）参照）の別の実施形態２００ａの断面図であり、誘電共振器２１０ａは管状誘電共振器２１４ａに置換されている。この別の実施形態において、管状誘電共振器２１４ａは、エネルギー散逸をさらに低減してより高いＱ値を維持する。
【００４３】
誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００ａにおいて、管状誘電共振器２１４ａは、その中心が除去されて孔２１６ａを形成する筒状プラグを有することに留意されたい。さらに、管状誘電共振器２１４ａは、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードで共振するよう構成され、共振する誘電共振器２１４ａの内部にＴＭ複数極（すなわち双極、４極、８極等）を生成し、金属壁２１２は、鏡として構成されて壁２１２の反対側に仮想誘電共振器２１４ａを形成する。従って、図２（ｃ）は、金属壁２１２の一側の管状誘電共振器２１４ａと、壁２１２の反対側の仮想管状誘電共振器２１４ｂとを示す。
【００４４】
（磁場線２２７ａ及び仮想磁場線２２７ｂの部分により代表される）ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードに関する磁場及び仮想磁場は、磁場が比較的弱い誘電共振器２１４ａ及び仮想誘電共振器２１４ｂのそれぞれの中心近傍を除き、管状誘電共振器２１４ａ及び仮想管状誘電共振器２１４ｂそれぞれの赤道面の内部で最も強い。さらに、（電場線２２５ａ及び仮想電場線２２５ｂの部分により代表される）ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードに関する電場及び仮想電場の比較的小さい部分は、誘電共振器２１４ａ及び仮想誘電共振器２１４ｂのそれぞれの中心近傍でそれぞれの子午線面の内部を通る一方、最も強い電場及び仮想電場は、それぞれ誘電共振器２１４ａ及び仮想誘電共振器２１４ｂの外側に集中する。
【００４５】
筒状プラグが管状誘電共振器２１４ａの中心から除去され孔２１６ａを形成する場合であっても、磁場は依然として誘電共振器２１４ａの殆ど内部全体に閉じ込められ、（仮想電場ダイポールと効果的に打ち消しあう）電場ダイポールは依然として誘電共振器２１４ａの殆ど外部全体に集中する。その結果、電磁放射並びにマイクロストリップ伝送線（及び接地平面２０６）と結合する実質的な磁場による散逸損失は約０に減少し、管状誘電共振器２１４ａのより高いＱ値が維持される。また、管状誘電共振器２１４ａは、図２（ｃ）に示される電気回路構造のマイクロストリップ伝送線に緩く結合されるので、負荷及び無負荷の双方の構造においてより高いＱ値を維持する。
【００４６】
図３は、誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造２００（図２（ｂ）参照）のさらに別の実施形態３００の正面図であり、誘電共振器３１０ａは、隣接するマイクロストリップ導体３０８及び接地された金属壁３１２間に配置される。誘電共振器２１０ａ（図２（ｂ）参照）のように、誘電共振器３１０ａは、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードで共振するよう構成され、共振する誘電共振器３１０ａの内部でＴＭ複数極（すなわち双極、４極、８極等）を生成し、金属壁３１２は、壁３１２の反対側に仮想誘電共振器３１０ｂを形成する鏡として構成される。
【００４７】
さらに、誘電共振器３１０ａは、マイクロストリップ導体３０８付近又はマイクロストリップ導体３０８に接触して誘電基板面に実装され、磁気壁３１２は、誘電共振器３１０ａから所定距離をおいて実装され、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードを全強度（すなわち、より高いＱ）で励起する。従って、マイクロストリップ導体３０８を有するマイクロストリップ伝送線上を電磁場が伝送されると、隣接する誘電共振器３１０ａは、ハイブリッドＴＭ−ＴＭ非対称モードで共振するよう励起され、マイクロストリップ伝送線及び誘電共振器３１０ａ間にある程度の磁場結合を可能にする。
【００４８】
上述の複数の実施形態を説明したが、他の実施形態又は変形も可能であることが理解されよう。例えば、誘電共振器２１０（図２（ａ）参照）は、共振する誘電共振器２１０の内部にＴＭ複数極（すなわち、双極、４極、８極等）を生成するよう構成され、金属壁２１２（図２（ａ）参照）は、壁２１２の反対側に仮想誘電共振器２１０を形成する鏡として構成されたと説明した。
【００４９】
しかし、ＴＥ−ＴＥ相互作用を有するように誘電共振器を構成し、これにより誘電共振器の内部にＴＥ複数極を生成することにより、類似の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造を形成することができることを理解されたい。さらに、鏡は、壁の反対側に仮想誘電共振器を概念的に形成する磁気壁からなるよういしてもよい。また、誘電共振器は、（境界条件を破らないように）マイクロストリップ導体付近であるがマイクロストリップ導体には接触しないで誘電基板表面上に実装してもよく、磁気壁は、誘電共振器から所定距離をおいて実装され、誘電共振器の内部にＴＥ複数極を生成するＴＥモードを全強度（すなわち、より高いＱ）で励起してもよい。磁気壁は、マイクロストリップ導体及び隣接する誘電共振器の一方の側に誘電共振器から所定距離をおいて実装されてもよいことに留意されたい。
【００５０】
従って、この類似の結合構造において、誘電共振器により生成される磁場は、誘電共振器のほぼ中心から誘電共振器の外部に非対称方法で放射し、マイクロストリップ伝送線により生成される磁場はマイクロストリップ伝送線を包囲する。それ故、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線のそれぞれの磁場構造は、誘電共振器の高いＱ値を依然として維持しながら、誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線間に比較的強い結合を提供するよう適合する。
【００５１】
本明細書に開示された本発明の概念から逸脱することなく、上述の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造の変形、変更が可能であることは、当業者には理解されよう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によることを例外として、限定して見るべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造を示し、（ａ）斜視図、（ｂ）誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線に関する電磁場の代表が図示された正面図である。
【図２】本発明に従った誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造を示し、（ａ）斜視図、（ｃ）誘電共振器、仮想誘電共振器及びマイクロストリップ伝送線に関する電磁場の代表が図示された正面図、（ｃ）誘電共振器が管状誘電共振器に置換された、（ａ）に示された誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造とは別の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造の第２実施形態の断面図である。
【図３】鏡が誘電共振器の反対側に配置された、図２（ａ）に示された誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造とは別の誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造の第３実施形態の正面図である。
【符号の説明】
【００５３】
２００，２００ａ，３００  誘電共振器・マイクロストリップ伝送線結合構造
２０４，３０４  誘電基板
２０６，３０６  接地平面
２０８，３０８  マイクロストリップ導体
２１０，２１０ａ，２１４ａ，３１０ａ  誘電共振器
２１２，３１２  壁
【図１】
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【図２】
2004535719.tif 000004
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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