(57)【要約】  共振器は、シールド筐体（１０）と、第１共振素子（１１）と、第２共振素子（１２）とを有する。シールド筐体（１０）は、−Ｚ方向側に位置する第１導体部（１３）と、＋Ｚ方向側に位置する第２導体部（１４）とを含んで構成され、内部に空洞（１９）を有する。第１共振素子（１１）は、柱状の形状を有し、空洞（１９）内に配設され、−Ｚ方向の端が第１導体部（１３）に接合され、＋Ｚ方向の端とシールド筐体（１０）との間に間隔を有する。第２共振素子（１２）は、空洞（１９）内に位置し、＋Ｚ方向の端が第２導体部（１４）に接合され、−Ｚ方向の端とシールド筐体（１０）との間に間隔を有し、第１共振素子（１１）と間隔をあけて第１共振素子（１１）を取り囲む筒状誘電体である。
2020054663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向側に位置する第１導体部と、前記第１方向と反対方向である第２方向側に位置する第２導体部とを含み、内部に空洞を有するシールド筐体と、
柱状の形状を有しており、前記空洞内に位置し、前記第１方向の端が前記第１導体部に接合され、前記第２方向の端と前記シールド筐体との間に間隔を有する柱状の第１共振素子と、
前記空洞内に位置し、前記第２方向の端が前記第２導体部に接合され、前記第１方向の端と前記シールド筐体との間に間隔を有し、前記第１共振素子と間隔をあけて該第１共振素子を取り囲む筒状誘電体の第２共振素子と、
前記第２共振素子の内壁面に位置する、導体から成る内壁被覆層と、を有する共振器。
【請求項２】
前記第２共振素子の前記第１方向の端に、導体から成る端壁被覆層を有する請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記第２共振素子の外壁面に、導体から成る外壁被覆層を有する請求項１または２に記載の共振器。
【請求項４】
前記第１導体部と前記第２共振素子の前記第１方向の端との間に位置し、誘電体から成る支持部を有する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の共振器。
【請求項５】
前記第２導体部と前記第１共振素子の前記第２方向の端との間に位置し、誘電体から成る押さえ部を有する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の共振器。
【請求項６】
前記第１導体部に設けられ、導体から成り、前記第１共振素子に対する前記第１方向または前記第２方向の重なり量を変化させて、周波数を調整するための周波数調整具を有する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の共振器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の共振器と、
前記第１共振器に電気的または電磁気的に接続される第１端子部と、
電気的または電磁気的に前記第２共振器に接続される第２端子部と、を有するフィルタ。
【請求項８】
アンテナと、通信回路と、前記アンテナおよび前記通信回路に接続された請求項７に記載のフィルタと、を含む通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器、それを用いたフィルタおよび通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方端を接地した柱状導体をシールドケース内に収容した共振器が知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。また、柱状誘電体をシールドケース内に収容した共振器が知られている（たとえば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３５７９２号公報
【特許文献２】実開昭６３−１５９９０４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の共振器は、第１方向側に位置する第１導体部と、前記第１方向と反対方向である第２方向側に位置する第２導体部とを含み、内部に空洞を有するシールド筐体と、
柱状の形状を有しており、前記空洞内に位置し、前記第１方向の端が前記第１導体部に接合され、前記第２方向の端と前記シールド筐体との間に間隔を有する柱状の第１共振素子と、
前記空洞内に位置し、前記第２方向の端が前記第２導体部に接合され、前記第１方向の端と前記シールド筐体との間に間隔を有し、前記第１共振素子と間隔をあけて該第１共振素子を取り囲む筒状誘電体の第２共振素子と、
前記第２共振素子の内壁面に位置する、導体から成る内壁被覆層と、を有する。
【０００５】
本開示のフィルタは、前記共振器と、
前記第１共振器に電気的または電磁気的に接続される第１端子部と、
電気的または電磁気的に前記第２共振器に接続される第２端子部と、を有する。
【０００６】
本開示の通信装置は、アンテナと、通信回路と、前記アンテナおよび前記通信回路に接続された前記フィルタと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の共振器によれば、小型で電気特性が優れた共振器を得ることができる。本開示のフィルタによれば、小型で電気特性が優れたフィルタを得ることができる。本開示の通信装置によれば、小型で通信品質に優れた通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
【図１】本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
【図３】第１実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを示す斜視図である。
【図４Ａ】第１実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルの解析結果である電界分布を示す図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の共振器の数値解析モデルの解析結果である磁界分布を示す図である。
【図５Ａ】第２共振素子１２から内壁被覆層３および端壁被覆層４を取り除いた被覆導体のない共振器を模擬した比較例１の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの電界分布を示す図である。
【図５Ｂ】比較例１の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの磁界分布を示す図である。
【図６Ａ】第２共振素子１２の誘電体を空気とし、内面に内壁被覆層３を有する共振器を模擬した比較例２の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの電界分布を示す図である。
【図６Ｂ】比較例２の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの磁界分布を示す図である。
【図７Ａ】第２共振素子１２の誘電体を金属とし、内壁被覆層３および端壁被覆層４を取り除いた共振器を模擬した比較例３の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの電界分布を示す図である。
【図７Ｂ】比較例３の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの磁界分布を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図９Ａ】第２実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを用いた解析結果である電界分布を示す図である。
【図９Ｂ】第２実施形態の共振器の数値解析モデルを用いた解析結果である磁界分布を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１２】第４実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを用いた解析結果の磁界分布を示す図である。
【図１３】本発明の第５実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１４】第５実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを用いた解析結果の磁界分布を示す図である。
【図１５】本発明の第６実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１７】本発明の第８実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１８】本発明の第９実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図２０Ａ】周波数調整具９が設けられていない共振器の模式化した断面図である。
【図２０Ｂ】周波数調整具９を第２導体部１４から空洞１９内へ２ｍｍだけ突出させた状態を示す図である。
【図２０Ｃ】周波数調整具９を第２導体部１４から空洞１９内へ４ｍｍだけ突出させた状態を示す図である。
【図２１】本発明の第１１実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図２２】本発明に係るフィルタの一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２３】図２２に示されるフィルタの断面図である。
【図２４】フィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図２５】本発明に係る通信装置の一実施形態を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る共振器、フィルタおよび通信装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。なお、以下の説明において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸座標系を想定して述べる。
【００１１】
本実施形態の共振器は、シールド筐体１０と、第１共振素子１１と、第２共振素子１２とを含む。シールド筐体１０は、第１導体部１３および第２導体部１４を有している。第１共振素子１１は、金属および非金属導電性物質などの既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の特性を向上させるためには、たとえば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金を主成分とする導電性材料、あるいはＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電性材料などを用いることができる。
【００１２】
シールド筐体１０は、内部に空洞１９を有する直方体状の箱体の形状を有しており、基準電位に接続される。基準電位は、グランド電位、アース電位または接地電位とも呼ばれる電位をいう。シールド筐体１０は、第１方向である−Ｚ方向（図１では下方）側に位置する第１導体部１３と、第２方向である＋Ｚ方向（図１では上方）側に位置する第２導体部１４とが、導電性接合材によって接合されて構成される。第１導体部１３は、４つの側壁部と底部とによって構成され、＋Ｚ方向側が開口した直方体の箱状の形状を成す。第２導体部１４は、矩形の平板状の形状を成す。また、第１導体部１３の対向する２つ側壁部には、外部回路との接続に利用される貫通孔１６および貫通孔１７が形成される。
【００１３】
第１導体部１３および第２導体部１４は、金属および非金属導電性物質のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の特性を向上させるためには、たとえば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金を主成分とする導電性材料、またはＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系もしくはＰｄ系の導電性材料などを用いることができる。
【００１４】
第１導体部１３と第２導体部１４とを接合する導電性接合材としては、半田や導電性接着剤など、種々の既知の導電性接合材を用いることができる。場合によっては、ねじまたはボルトによって第１導体部１３と第２導体部１４とを締結して接合してもよい。また、空洞１９内は、空気で満たされているが、真空であってもよく、空気以外の気体、たとえば不活性ガスで満たされていてもよい。
【００１５】
第１共振素子１１は、図２に示す平面視において、空洞１９の中央に配置されており、±Ｚ方向に延びる円柱状の形状を有している。また、第１共振素子１１は、第１方向である−Ｚ方向の端が第１導体部１３に導電性接合材によって接合されている。そして、第１共振素子１１の第２方向である＋Ｚ方向の端とシールド筐体１０の第２導電部１４との間には、間隔δ１がある。すなわち、第１共振素子１１の−Ｚ方向の表面の全体が第１導体部１３の底部に接合されており、第１共振素子１１の＋Ｚ方向の表面とシールド筐体１０の第２導体部１４との間は、間隔δ１によって離間している。
【００１６】
本実施形態では、第１共振素子１１は導体によって構成されており、本実施形態の共振器は、ＴＥＭモードに類似した共振モードを有する共振器として機能する。
【００１７】
本実施形態の第１共振素子１１は、金属や非金属導電性物質のような既知の種々の導電性材料を用いて形成することができる。共振器の特性を向上させるためには、たとえば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金を主成分とする導電性材料、またはＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電性材料などを適宜選択して用いることができる。なお、第１共振素子１１は、柱状の誘電体または絶縁体の表面に導電体層を有するものであってもよい。第１共振素子１１の材質としては、エポキシ樹脂などの樹脂に導体層を皮膜して用いることもできる。
【００１８】
第２共振素子１２は、空洞１９の中央に第１共振素子１１と同一軸線上に配置されており、±Ｚ方向に延びる円筒状の形状を有している。そして、第２共振素子１２の内側の中央に第１共振素子１１が位置している。すわなち、第２共振素子１２は、第１共振素子１１と一半径線方向に間隔δ２をあけて第１共振素子１１を取り囲んでいる。また、第２共振素子１２は、第２方向である＋Ｚ方向の端が第２導体部１４に導電性接合材によって接合されている。そして、第２共振素子１２の−Ｚ方向の端とシールド筐体１０との間には間隔δ３がある。すなわち、第２共振素子１２の＋Ｚ方向の表面の全体が第２導体部１４に接合されており、第２共振素子１２の−Ｚ方向の表面とシールド筐体１０の第１導体部１３との間は、間隔δ３によって離間している。
【００１９】
第１共振素子１１の＋Ｚ方向の長さは、空洞１９の＋Ｚ方向の寸法の８０％以上であってもよく、空洞１９の＋Ｚ方向の寸法の９０％以上であってもよい。また、第１共振素子１１の±Ｚ方向における半分以上の部分が第２共振素子１２に囲まれていてもよい。。第１共振素子１１の＋Ｚ方向の長さに対する、第１共振素子１１における第２共振素子１２に囲まれている部分の＋Ｚ方向の長さの比率は、５０％以上であってもよい。さらに電気特性を向上するという観点からは、上記比率は８０％以上であってもよく、９０％以上とすれば、さらに電気特性が向上する。この理由としては、本共振モードの原理として、第１共振素子１１と第２共振素子１２の偶奇モードの結合を利用しているためである。この場合、＋Ｚ方向の長さの比率が長いほど偶奇モードの結合が強くなり、偶奇モードの共振周波数が離れる。このとき、第２共振素子１２の誘電体の体積により、より周波数を下げることができる。さらに第２共振素子１２の誘電体を調整することで、第１共振素子１１への磁界の集中を緩和させ、第２共振素子１２へ磁界を広げることでＱ値を向上させることができる。このため、＋Ｚ方向の長さの比率は、ある程度長いことが重要である。空洞１９の大きさ、第１共振素子１１の直径、第１共振素子１１と第２共振素子１２との間隔δ２および第２共振素子１２の厚さは、所望するサイズ、基本モード共振の共振周波数および高次モード共振の共振周波数に応じて適宜設定される。
【００２０】
第２共振素子１２の材質としては、誘電体セラミックスなどの既知の誘電体材料を用いることができる。たとえば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２などを含有する誘電体セラミック材料を好適に用いることができる。場合によっては、エポキシ樹脂などの樹脂を用いることもできる。第２共振素子１２とシールド筐体１０とを接合する導電性接合材としては、たとえば導電性接着剤のような種々の既知の導電性接合材を用いることができる。
【００２１】
このような第２共振素子１２は、内壁面に形成された、導体から成る内壁被覆層３と、第１方向である−Ｚ方向の端に形成された、導体から成る端壁被覆層４と、第２方向である＋Ｚ方向の端に形成された、導体から成る接合端被覆層５とを有する。これらの内壁被覆層３、端壁被覆層４および接合端被覆層５は、第１共振素子１１と同様な材料、すなわちＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金を主成分とする導電性材料、またはＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系の導電性材料などを適宜選択して用いることができ、メタライズ処理によって、たとえば厚さ５〜２０μｍの導電膜として形成される。最低限度の膜厚としては、使用する周波数における表皮効果の厚みよりも厚い必要がある。接合端被覆層５とシールド筐体１０とは、半田などを用いて接合してもよい。この場合には、接合端被覆層５および半田が、導電性接合材として機能する。
【００２２】
このような本実施形態の共振器は、シールド筐体１０と、第１共振素子１１と、第２共振素子１２と、を有している。シールド筐体１０は、−Ｚ方向側に位置する第１導体部１３と、−Ｚ方向と反対方向である＋Ｚ方向側に位置する第２導体部１４とを含んで構成されており、内部に空洞１９を有している。第１共振素子１１は、導体によって構成されており、柱状の形状を有しており、空洞１９内にあり、−Ｚ方向の端が第１導体部１３に接合されており、＋Ｚ方向の端とシールド筐体１０との間に間隔を有している。第２共振素子１２は、空洞１９内にあり、＋Ｚ方向の端が第２導体部１４に接合されており、−Ｚ方向の端とシールド筐体１０との間に間隔を有しており、第１共振素子１１と間隔をあけて第１共振素子１１を取り囲んでいる。このような構成を有する本実施形態の共振器は、ＴＥＭモードに類似した共振モードを有する共振器として機能する。
【００２３】
前述の特許文献１などに記載される従来技術の共振器は、小型化が困難であるという問題がある。そして、シールドケースの内側の全体に誘電体を充填することによって小型化すると、高次モード共振の共振周波数が大きく低下して基本モード共振の共振周波数に近接し、電気特性が悪化するという問題がある。また、第１共振素子としての柱状導体の開放端とシールドケースとの間に誘電体を配置して小型化すると、Ｑ値が大きく低下して電気特性が悪化するという問題がある。
【００２４】
このような従来技術の共振器に対し、前述の本実施形態の共振器は、特許文献１などの従来技術の共振器よりも小型化することができ、特許文献１などの従来技術の共振器のシールドケースの内側全体に誘電体を充填したものよりも高次モード共振の共振周波数の低下を抑制でき、さらに特許文献１などの従来技術の共振器の柱状導体の開放端とシールドケースとの間に誘電体を配置したものよりも、Ｑ値の低下を抑制することができる。すなわち、本実施形態の共振器は、基本モード共振の共振周波数と高次モード共振の共振周波数との差が大きく、Ｑ値が高い、優れた電気特性を有しているとともに小型である。すなわち、本実施形態の共振器は、小型で電気特性が優れている。
【００２５】
また、上述した構成を有する本実施形態の共振器は、たとえば、以下のようにして作製することができる。まず、第１共振素子１１の−Ｚ方向の端を第１導体部１３に接合した構造体を作製する。また、第２共振素子１２の＋Ｚ方向の端を第２導体部１４に接合した構造体を作製する。そして、第１共振素子１１が第２共振素子１２の内側に位置するように、上記の第１導体部１３と第２導体部１４とを接合することによって、本実施形態の共振器を製造することができる。よって、第１共振素子１１の−Ｚ方向の端が第１導体部１３に確実に接合され、第２共振素子１２の＋Ｚ方向の端が第２導体部１４に確実に接合された、信頼性が高い共振器を、容易に製造することができる。
【００２６】
また、本実施形態の共振器では、第２共振素子１２が筒状の形状を有している。よって、単純な形状を有する１つの第２共振素子１２によって、間隔をあけて第１共振素子１１の周囲を取り囲むことができるので、さらに量産性に優れている。
【００２７】
図３は第１実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを示す斜視図であり、図４Ａは第１実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルの解析結果である電界分布を示す図であり、図４Ｂは第１実施形態の共振器の数値解析モデルの解析結果である磁界分布を示す図である。なお、本件発明者は、図１および図２に示される第１実施形態の共振器の電気的特性および磁気的特性を、コンピュータを用いた数値解析によってシミュレーションするに際して、共振器の貫通孔１６，１７は省略して解析処理を行った。
【００２８】
数値解析モデルにおいて、第２共振素子１２を構成する誘電体は、比誘電率を４３とし、誘電正接を３×１０−５とした。第１導体部１３、第２導体部１４および第１共振素子１１の導電率は、４．２×１０７Ｓ／ｍとした。空洞１９の＋Ｘ方向の寸法および＋Ｙ方向の寸法は３８ｍｍとし、空洞１９の＋Ｚ方向の寸法は２０ｍｍとした。第１共振素子１１の直径は９ｍｍとし、第１共振素子１１の長さ（＋Ｚ方向の寸法）は１９ｍｍとした。第２共振素子１２の内径は１１ｍｍとし、第２共振素子１２の外径は、２０ｍｍとし、第２共振素子１２の長さ（＋Ｚ方向の寸法）は１９ｍｍとした。この数値解析モデルでは、内壁被覆層３および端壁被覆層４を備えるが、外壁被覆層６は備えない構成とした。内壁被覆層３および端壁被覆層４の厚さは、１０μｍとした。
【００２９】
シミュレーションの結果、基本モード共振の共振周波数は６７０ＭＨｚであり、基本モード共振のＱ値は２９５２であった。最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は２．７４ＧＨｚであり、高次モード共振の共振周波数は２．９５ＧＨｚであった。ここで、この高次モードは、誘電体によるモードであり、本原理による偶奇モードの片割れではない。本開示の構造では、誘電体の体積が少ないため、一般的な誘電体共振器よりも高次モードが高いことが解析から分かる。
【００３０】
図５Ａは第２共振素子１２から内壁被覆層３および端壁被覆層４を取り除いた被覆導体のない共振器を模擬した比較例１の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの電界分布を示す図であり、図５Ｂは比較例１の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの磁界分布を示す図である。比較例１の共振器の数値解析モデルにおいて、共振器の各寸法および各物性は、第１実施形態の共振器と同一とし、第２共振素子１２から内壁被覆層３および端壁被覆層４を取り除いた構成を想定した数値解析モデルによって数値解析を行った。
【００３１】
比較例１で数値解析を行った結果、基本モード共振の共振周波数は１．０５ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は３８２８であった。高次モード共振の共振周波数は２．６３ＧＨｚであり、最も低い周波数の高次モード共振のＱ値は２６１２であった。
【００３２】
これらの結果によれば、比較例１の共振器は、磁界分布としては従来の１／４波長半同軸共振器と同等であるが、電界分布については、基本モード共振および高次モード共振のいずれの共振周波数も下がっているが、第１実施形態の共振器の共振周波数よりも高いことが確認された。当然、周波数を下げるためには、共振器のサイズを大きくする必要がある。
【００３３】
図６Ａは第２共振素子１２の誘電体を空気とし、内面に内壁被覆層３を有する共振器を模擬した比較例２の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの電界分布を示す図であり、図６Ｂは比較例２の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの磁界分布を示す図である。比較例２の共振器の数値解析モデルにおいて、共振器の各寸法は、第１実施形態の共振器と同一とし、第２共振素子１２から端壁被覆層４を除いた構成を想定した数値解析モデルによって数値解析を行った。
【００３４】
比較例２の数値解析の結果、基本モード共振の共振周波数は０．８１ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は３２０６であった。最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は７．８８ＧＨｚであり、高次モード共振のＱ値は４２４４であった。
【００３５】
これらの結果によれば、比較例２の共振器は、金属間で磁界分布が高いが、基本的には第１実施形態の共振器の磁界分布の特徴を保持し、基本モード共振および高次モード共振のいずれの共振周波数も高くなることが確認された。
【００３６】
図７Ａは第２共振素子１２の誘電体を金属とし、内壁被覆層３および端壁被覆層４を取り除いた共振器を模擬した比較例３の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの電界分布を示す図であり、図７Ｂは比較例３の共振器の数値解析モデルによって電界・磁界特性を数値解析したときの磁界分布を示す図である。比較例３の共振器の数値解析モデルにおいて、第２共振素子１２の誘電体を金属として端壁被覆層４を除き、それ以外は第１実施形態の共振器の数値解析モデルと同一とした構成を想定して、電界・磁界特性を算出する数値解析を行った。
【００３７】
比較例３の数値解析の結果、基本モード共振の共振周波数は０．９５ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は１９０２であった。最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は６，７４ＧＨｚであり、高次モード共振のＱ値は１４５９であった。
【００３８】
これらの結果によれば、比較例３の共振器は、導体間の磁界が高くなり、導体の周りの磁界が無くなるためにＱ値が低下し、基本モード共振および高次モード共振のいずれの共振周波数も高くなることが確認された。
【００３９】
（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、前述の第１実施形態の共振器の第２共振素子１２において、内壁被覆層３は有するが、端壁被覆層４をなくした点で相違し、その他の構成は同様である。
【００４０】
図９Ａは第２実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを用いた解析結果である電界分布を示す図であり、図９Ｂは第２実施形態の共振器の数値解析モデルを用いた解析結果である磁界分布を示す図である。第２実施形態の共振器の数値解析の結果、基本モード共振の共振周波数は０．７２ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は２９８７であった。最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は２．９２ＧＨｚであり、高次モード共振のＱ値は２０７１であった。
【００４１】
これらの結果によれば、電界分布においては、第２共振素子１２の第１方向である−Ｚ方向の端の電界強度が高くなって低周波化し、磁界分布においては、−Ｚ方向の端の磁界強度が低く、特に第１共振素子１１と内壁被覆層３との間の導体間の磁界強度が低くなって高Ｑ値化し、Ｑ値が高くなることが確認された。
【００４２】
（第３実施形態）
図１０は本発明の第３実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、前述の第１実施形態の共振器の第２共振素子１２において、内壁被覆層３、端壁被覆層４、接合端被覆層５に加えて、−Ｚ方向の端から＋Ｚ方向に向かって全長の約半分の位置までを覆う外壁被覆層６を有し、その他の構成は同様である。
【００４３】
（第４実施形態）
図１１は本発明の第４実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、前述の第３実施形態の共振器に類似した構成を有するが、外壁被覆層６が＋Ｚ方向側へずれた位置に設けられる点で相違する。
【００４４】
図１２は第４実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを用いた解析結果の磁界分布を示す図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。第４実施形態の共振器の数値解析の結果、基本モード共振の共振周波数は０．６８ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は２８２４であった。最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は１．０１ＧＨｚであり、高次モード共振のＱ値は２７８であった。
【００４５】
これらの結果によれば、第４実施形態の共振器は、第３実施形態の共振器に比べて、より低周波化しており、大きなＱ値の低下はないことが確認された。
【００４６】
（第５実施形態）
図１３は本発明の第５実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、前述の第４実施形態の共振器に類似した構成を有するが、内壁被覆層３、端壁被覆層４、接合端被覆層５に加えて、＋Ｚ方向の端から−Ｚ方向に向かって全長の約半分の位置までを覆う外壁被覆層６を有し、その他の構成は同様である。
【００４７】
図１４は第５実施形態の共振器を模擬した数値解析モデルを用いた解析結果の磁界分布を示す図である。第５実施形態の共振器の数値解析の結果、基本モード共振の共振周波数は０．６４ＧＨｚであり、基本モード共振のＱ値は２１１５であった。最も周波数が低い高次モード共振の共振周波数は１．４７ＧＨｚであり、高次モード共振のＱ値は１１２８であった。
【００４８】
これらの結果によれば、第５実施形態の共振器は、第４実施形態の共振器に比べて、より低周波化、低Ｑ値化しているが、大きなＱ値の低下はないことが確認された。
【００４９】
（第６実施形態）
図１５は本発明の第６実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、第１方向である−Ｚ方向側に位置する第１導体部１３と、−Ｚ方向と反対方向である＋Ｚ方向側に位置する第２導体部１４とを含み、内部に空洞１９を有するシールド筐体１０と、誘電体または導体によって構成され、柱状の形状を有しており、空洞１９内に位置し、−Ｚ方向の端が第１導体部１３に接合され、＋Ｚ方向の端とシールド筐体１０との間に間隔δ１を有する第１共振素子１１と、空洞１９内に位置し、＋Ｚ方向の端が第２導体部１４に接合され、−Ｚ方向の端とシールド筐体１０との間に間隔δ３を有し、第１共振素子１１と間隔δ２をあけて第１共振素子１１を取り囲む第２共振素子１２と、を備える。
【００５０】
第２共振素子１２は、内壁面に導体から成る内壁被覆層３を有し、−Ｚ方向の端に導体から成る端壁被覆層４を有し、＋Ｚ方向の端に導体から成る接合端被覆層５を有する。間隔δ３をあけて離間する第１導体部１３と第２共振素子１２の−Ｚ方向の端との間には、低誘電率の誘電体から成る支持部７が設けられる。支持部７は、短円筒状であってもよく、複数の個片が等角度で間隔をあけて配設されてもよい。
【００５１】
このような支持部７を設けることによって、第２共振素子１２を圧着させ導通を取ることが可能である。このとき、支持部７の材料は、ポリテトラフルオロエチレンなど低損失かつ多少の変形可能なものであってもよい。
【００５２】
（第７実施形態）
図１６は本発明の第７実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態の共振器は、前述の第６実施形態と類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。シールド筐体１０と、第１共振素子１１および第２共振素子１２を備え、さらに第２導体部１４と第１共振素子１１の＋Ｚ方向の端との間に、誘電体から成る押さえ部８が設けられる。押さえ部８は、たとえば短円柱状の個片によって実現されてもよい。
【００５３】
このような押さえ部８を設けることによって、さらに共振周波数を下げることが可能である。押さえ部８の材料は、セラミックスやポリテトラフルオロエチレンなど低損失なものであってもよい。
【００５４】
（第８実施形態）
図１７は本発明の第８実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態の共振器は、前述の第６実施形態の共振器と類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、シールド筐体１０、第１共振素子１１および第２共振素子１２を備え、さらに第２共振素子１２の＋Ｚ方向の端の接合端被覆層５と第２導体部１４との間には、接合端被覆層５の一部を成す半田が流れ込む半田溜まりとなる環状の凹溝部２３が設けられる。また、逆にシールド筐体１０側に凹溝部があってもよい。
【００５５】
このような凹溝部２３を設けることによって、半田が導体被膜の外側へはみ出し、導体の面積を変えてしまうことを防ぐことができる。同様の効果は、一般的には導体被膜の上に接続部以外の場所にオーバーコートガラスを付けることでも得られる。
【００５６】
（第９実施形態）
図１８は本発明の第９実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態の共振器は、前述の第６実施形態と類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、シールド筐体１０、第１共振素子１１および第２共振素子１２を備え、さらに第２導体部１４に設けられ、導体から成り、第１共振素子１１に対する−Ｚ方向または＋Ｚ方向の重なり量を変化させて、周波数を調整するための周波数調整具９が設けられる。第１共振素子１１は、＋Ｚ方向に開放した有底筒状に形成され、中央の孔に周波数調整具９が移動自在に遊嵌合している。第１共振素子１１の底部は、ねじ部材２４によって第１導体部１３に固定される。
【００５７】
このような周波数調整具９は、たとえば金属製のボルトによって実現される。周波数調整具９を第２導体部１４に対して螺進／螺退させることによって、共振周波数を調整することができる。
【００５８】
（第１０実施形態）
図１９は本発明の第１０実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、第１方向である−Ｚ方向側に位置する第１導体部１３と、−Ｚ方向と反対方向である＋Ｚ方向側に位置する第２導体部１４とを含み、内部に空洞１９を有するシールド筐体１０と、誘電体または導体によって構成され、柱状の形状を有しており、空洞１９内に位置し、−Ｚ方向の端が第１導体部１３に接合される第１共振素子１１ａと、空洞１９内に位置し、＋Ｚ方向の端が第１導体部１４に接合され、−Ｚ方向の端とシールド筐体１０の第１導体部１３との間に間隔δ３を有し、第１共振素子１１と間隔δ２をあけて第１共振素子１１を取り囲む第２共振素子１２とを備える。
【００５９】
さらに本実施形態の共振器は、第２導体部１４に設けられ、導体から成る周波数調整具９ａが設けられる。第１共振素子１１ａは、＋Ｚ方向に開放した有底筒状に形成され、中央の孔に周波数調整具９ａが移動自在に遊嵌合している。第１共振素子１１ａは、第１導体部１３を−Ｚ方向および＋Ｚ方向に平行な厚み方向に貫通して螺合されており、周波数調整具９ａとの重なり量を変化させ、共振周波数を調整することができる。
【００６０】
図２０Ａ〜図２０Ｃは周波数調整具による周波数の変化量を説明するための図であり、図２０Ａは周波数調整具９が設けられていない共振器の模式化した断面図であり、図２０Ｂは周波数調整具９を第２導体部１４から空洞１９内へ２ｍｍだけ突出させた状態を示し、図２０Ｃは周波数調整具９を第２導体部１４から空洞１９内へ４ｍｍだけ突出させた状態を示す。
【００６１】
このように周波数調整具９の空洞１９内への突出量を変化させたとき、突出量が２ｍｍの場合、共振周波数の変化量は０．００７ＧＨｚであり、突出量が４ｍｍの場合、共振周波数の変化量は０．０１４ＧＨｚであった。これによって、周波数調整具９の空洞１９内における露出量に応じて共振周波数を調整できることが確認された。
【００６２】
（第１１実施形態）
図２１は本発明の第１１実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の共振器は、第２共振素子１２の＋Ｚ方向の端と第２導体部１４との間に、導体である金属から成る台座部２５が設けられる。
【００６３】
このような構成によって、事前に誘電体が台座部２５と接続することが可能である。筐体の大きさに対して十分小さい台座部２５を用いることで、半田接続時の加熱を容易に行うことができる。
【００６４】
（フィルタ）
図２２は本発明に係るフィルタの一実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２３は図２２に示されるフィルタの断面図である。本実施形態のフィルタは、複数の共振器としての第１および第２共振器２０ａ，２０ｂと、第１端子部１８ａと、第２端子部１８ｂとを含んで構成される。第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂは、前述した図１〜図２１に示される共振器と同じ構造を有している。また、第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂは、電磁気的に結合するように列を成して配置されている。第１共振器２０ａは、列の一方端に位置しており、第２共振器２０ｂは、列の他方端に位置している。第１端子部２８ａは、電磁気的に第１共振器２０ａに接続され、第２端子部２８ｂは、電磁気的に第２共振器２０ｂに接続される。このような構成を有しているため、本実施形態のフィルタは、小型化が可能であるとともに、通過帯域の挿入損失が小さく通過帯域近傍の減衰量が大きい優れた特性を実現できる。
【００６５】
図２４は、第１および第２共振器２０ａ，２０ｂとして、上記第２実施形態の共振器を用いた場合のフィルタの周波数特性を示すグラフである。グラフより、透過特性Ｓ２１は、７２５ＭＨｚにおいて、通過しており、また、反射特性Ｓ１１も−２０ｄＢ以下と良好なフィルタ特性が得られており、本開示の共振器を用いてフィルタが構成できることが示された。
【００６６】
（通信装置）
図２５は本発明に係る通信装置の一実施形態を模式的に示すブロック図である。本実施形態の通信装置は、アンテナ８２と、通信回路８１と、アンテナ８２および通信回路８１に接続されたフィルタ８０とを有している。フィルタ８０は、前述した一実施形態のフィルタである。アンテナ８２および通信回路８１は、既知の従来のものである。
【００６７】
このような構成を有する本実施形態の通信装置は、小型で電気特性が優れた前述のフィルタを用いて不要な電気信号を除去することから、小型化が可能であり、通信品質を良くすることができる。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に則して種々の変更および改良が可能である。
【００６９】
たとえば、前述した実施形態においては、第１共振素子１１が円柱状の形状を有している例を示したが、これに限定されるものではない。第１共振素子１１は、たとえば、４角柱状、６角柱状、楕円柱状など、他の形状を有していても構わない。また、特許文献１に記載された共振器のように、第１共振素子１１は、断面積が一定でない形状であっても構わない。
【００７０】
また、前述した実施形態においては、１つの筒状の第２共振素子１２が第１共振素子１１を取り囲んでいる例を示したが、これに限定されるものではない。たとえば、スリットが＋Ｚ方向に第２共振素子１２を貫通し、第２共振素子１２が４つに分割されていても構わない。すなわち、複数の第２共振素子１２を有しており、複数の第２共振素子１２が柱状体２１を取り囲むように配置されていても構わない。
【００７１】
また、前述した一実施形態のフィルタにおいては、第１共振器２０ａおよび第２共振器２０ｂが、第２実施形態の共振器と同じ構造を有する場合を示したが、これに限定されるものではない。たとえば、第１実施形態または第３実施形態〜第１３実施形態のいずれかの共振器と同じ構造を有していてもよく、他の構造を有していても構わない。
【００７２】
また、前述の実施形態においては、フィルタが２つの共振器２０ａ，２０ｂを有する例を示したが、これに限定されるものではない。フィルタは、３つ以上の共振器を有していても構わない。その場合には、第１共振器２０ａと第２共振器２０ｂとの間に、その他の共振器を配置して、全ての共振器が電磁結合するように構成されてもよい。また、通常のフィルタ設計のように共振器間以外の飛び越し結合を作ることで、減衰極を構成してもよい。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００７３】
３  内壁被覆層
４  端壁被覆層
５  接合端被覆層
６  外壁被覆層
７  支持部
８  押さえ部
９  周波数調整具
１０  シールド筐体
１１  第１共振素子
１２  第２共振素子
１３  第１導体部
１４  第２導体部
１８ａ  第１端子部
１８ｂ  第２端子部
１９  空洞
２０ａ  第１共振器
２０ｂ  第２共振器
【図１】
2020054663.tif 000003
【図２】
2020054663.tif 000004
【図３】
2020054663.tif 000005
【図４Ａ】
2020054663.tif 000006
【図４Ｂ】
2020054663.tif 000007
【図５Ａ】
2020054663.tif 000008
【図５Ｂ】
2020054663.tif 000009
【図６Ａ】
2020054663.tif 000010
【図６Ｂ】
2020054663.tif 000011
【図７Ａ】
2020054663.tif 000012
【図７Ｂ】
2020054663.tif 000013
【図８】
2020054663.tif 000014
【図９Ａ】
2020054663.tif 000015
【図９Ｂ】
2020054663.tif 000016
【図１０】
2020054663.tif 000017
【図１１】
2020054663.tif 000018
【図１２】
2020054663.tif 000019
【図１３】
2020054663.tif 000020
【図１４】
2020054663.tif 000021
【図１５】
2020054663.tif 000022
【図１６】
2020054663.tif 000023
【図１７】
2020054663.tif 000024
【図１８】
2020054663.tif 000025
【図１９】
2020054663.tif 000026
【図２０Ａ】
2020054663.tif 000027
【図２０Ｂ】
2020054663.tif 000028
【図２０Ｃ】
2020054663.tif 000029
【図２１】
2020054663.tif 000030
【図２２】
2020054663.tif 000031
【図２３】
2020054663.tif 000032
【図２４】
2020054663.tif 000033
【図２５】
2020054663.tif 000034
【国際調査報告】
2020054663.tif 000035
2020054663.tif 000036
2020054663.tif 000037
2020054663.tif 000038