(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の誘電体共振子を円筒状の支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器において、
上記誘電体共振子の下端面に、上記支持台の内径よりも小さな外径を有する凸部を設け、該凸部を支持台内径部に挿入した誘電体共振器であって、
上記支持台の内径と凸部の外径の差を１．２ｍｍ以下、
上記凸部の高さを０．１ｍｍ以上、
上記支持台の外径と内径の差を４ｍｍ以上、
上記誘電体共振子と支持台の接合面である下端面、上端面を算術平均粗さＲａ２μｍ以下、
上記支持台の内径に対する誘電体共振子の外径の比を１．７以下とした
ことを特徴とする誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯通信基地局用の周波数フィルタとして誘電体共振器が用いられている。従来、誘電体共振器の構造としては、図３，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４を絶縁性セラミックスにより形成した円筒状の支持台５を介して金属ケース３の中央に配置したものであった。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４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、各種回路に搭載されていた。
【０００３】
一般に誘電体共振子４と支持台５の固定は図４に示すように、誘電体共振子４に形成された凹部４ａに支持台５が挿入され、位置合わせされるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図３，４のような誘電体共振子４を支持台５を介して金属ケース３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、使用するTEモードの共振周波数付近にスプリアスが存在する場合、帯域通過フィルタの特性を著しく悪化するという課題があった。
【０００５】
そこで、誘電体共振子４の近くに導体のピンを立てて、スプリアスを抑制する方法（特開平６−６１７０７号公報参照）があった。しかし、導体ピンの部品点数が増え、ピンによるＱ値の低下が生じるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点に鑑みて本発明は、円筒状の誘電体共振子を円筒状の支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器において、
上記誘電体共振子の下端面に、上記支持台の内径よりも小さな外径を有する凸部を設け、該凸部を支持台内径部に挿入した誘電体共振器であって、上記支持台の内径と凸部の外径の差を１．２ｍｍ以下、上記凸部の高さを０．１ｍｍ以上、上記支持台の外径と内径の差を４ｍｍ以上、上記誘電体共振子と支持台の接合面である下端面、上端面を算術平均粗さＲａ２μｍ以下、上記支持台の内径に対する誘電体共振子の外径の比を１．７以下としたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【０００９】
図１，２に示すように、本発明の誘電体共振器は、誘電体セラミックスからなる円筒状の誘電体共振子１を、絶縁性セラミックスにより形成した円筒状の支持台２を介して金属ケース３の中央に配置してある。
【００１０】
このとき、誘電体共振子１の下端面に凸部１ａを設け、この凸部１ａを支持台２の内径部に挿入し、誘電体共振子１の周辺部の下端面１ｂと支持台２の上端面２ａを当接させてある。さらに、支持台２の内径ｃに対する誘電体共振子１の外径ｄの比を小さくすることによりスプリアスを遠ざけることができ、凸部１ａを支持台２の内径部に挿入することにより、位置決め精度が向上してＱ値低下を防止することができる。
【００１１】
問題となるスプリアスの電磁場は、誘電体共振子１の外径ｄ及び内径ａの円周上に分布しており、誘電体共振子１の内径ａ側が最も強くなっている。ここで、支持台２の内径ｃを誘電体共振子１の外径ｄに近づけると、即ち、支持台２の内径ｃに対する誘電体共振子１の外径ｄの比を小さくすると、支持台２がスプリアスの電磁場に与える影響が弱くなり、スプリアスの周波数が高くなる。一方、使用するTEモードの電磁場分布は誘電体共振子１に集中しているため、その周波数はほとんど変化しない。結果として、TEモードの周波数からスプリアスの周波数を遠ざけることができるのである。
【００１２】
また、図３，４のような従来の誘電体共振子４では、支持台５の外内径を大きくすると、誘電体共振子４の周辺部の肉厚ｉが薄くなって、工程中の取り扱い時にカケを生じやすくなり、カケが発生すると誘電体共振子４の周波数、Ｑ値が変化してしまう。
そこで本発明では、誘電体共振子１の下端面に凸部１ａを設けて支持台２の内径部に挿入して支持することにより、Ｑ値の低下、不安定化に繋がる誘電体共振子１と支持台２の位置ずれを防止することができる。
その際、位置ずれが０．６ｍｍ以下であれば、Ｑ値低下を防止できることから、支持台２の内径ｃと凸部１ａの外径ｂの差は１．２ｍｍ以下にすることが重要である。
【００１３】
また凸部１ａの高さｈについては、０．１ｍｍ以上とすることが重要であり、支持台２が凸部１ａに乗り上げることを防止でき、正確に位置決めすることができる。
【００１４】
さらに支持台２の内径ｃに対する誘電体共振子１の外径ｄの比、即ちｄ／ｃを１．７以下にすることが重要であり、スプリアスを５０ＭＨｚ以上遠ざけることができる。
【００１５】
また支持台２の外径ｅと支持台２の内径ｃの差を４ｍｍ以上とすることが重要であり、粉末成形体の密度差が抑えられ、焼成後の磁器変形を防ぐことができる。
【００１６】
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）、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。
【００１７】
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。
【００１８】
誘電体共振子１と支持台２の接合面である下端面１ｂ、上端面２ａは算術平均粗さＲａ２μｍ以下にすることが重要であり、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と支持台２はエポキシ系等の非導電性接着剤により接合する。
【００１９】
【実施例】
本発明実施例として図１に示す誘電体共振器を作成した。
【００２０】
誘電体共振子１はＢａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３４〜３６）で形成し、外径ｄ ６７．５ｍｍ、内径ａ ２０ｍｍ、高さｆ ２５ｍｍのものを作成した。さらに凸部１ａの外径ｂは支持台２の内径ｃより０．１ｍｍだけ小さくなるように調整し、凸部１ａの高さｈは２ｍｍとした。また、支持台２はＢａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３４〜３６）で形成し、外径ｅ ３０ｍｍ、内径ｃ ２０ｍｍ、高さｇ ２５ｍｍを基準品として、さらに外径ｅと内径ｃの差が１０ｍｍとなるように種々の内径、外径のものを作成した。なお、高さは平面研削盤にて研磨加工を行った。誘電体共振子１，支持台２はエポキシ系の接着剤にて接着した。
【００２１】
このようにして得られたそれぞれの試料を用いて、外径１００ｍｍ、高さ７５ｍｍの金属ケース４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。
【００２２】
結果は表１および図５に示す通りである。
【００２３】
表１と図５より、支持台２の内径ｃを基準２０ｍｍから、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと大きくした場合、つまり誘電体共振子１の外径ｄ／支持台２の内径ｃが２．３、１．７、１．４と小さくなった場合、スプリアスの周波数が使用するTEモードの共振周波数から１４ＭＨｚ、６５ＭＨｚ、１２５ＭＨｚと正の方向に移動していることが分かる。このとき、使用するTEモードの共振周波数はほとんど変化してなく、スプリアスの周波数だけを遠ざけることができている。これは、スプリアスの電磁場分布が誘電体共振子１の内径軸付近に集中しており、誘電体共振子１の凸部１ａの外径ｂ及び支持台２の内径ｃを大きくすることにより、その電磁場分布を弱めることができるからである。
【００２４】
また、一般的にスプリアスを５０ＭＨｚ以上遠ざける必要があるため、誘電体共振子１の外径ｄ／支持台２の内径ｃは１．７以下とすることが重要である。
このとき支持台２の外径ｅは５０ｍｍかそれより大きくなることから、従来の誘電体共振子４の形状では、誘電体共振子４の周辺部の肉厚ｉが薄くなりカケが発生してしまうが、本発明では、誘電体共振子１に凸部１ａを設けて、誘電体共振子１と支持台２との位置決めを行っていることにより、Ｑｕの低下率は２％以内に抑えることができている。
【００２５】
【表１】
0003842675.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、円筒状の誘電体共振子を円筒状の支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器において、上記誘電体共振子の下端面に、上記支持台の内径よりも小さな外径を有する凸部を設け、該凸部を支持台内径部に挿入して、さらに、上記支持台の内径に対する誘電体共振子の外径の比を１．７以下とすることにより、製造コストや使用する周波数、Ｑ値特性を変えることなく、スプリアスの周波数のみを遠ざけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体共振器を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示す誘電体共振器の誘電体共振子と支持台の接合部の拡大断面図である。
【図３】従来の誘電体共振器を示す一部破断側面図である。
【図４】図３に示す誘電体共振器の誘電体共振子と支持台の接合部の拡大断面図である。
【図５】本発明の誘電体共振器における、共振子の外径／凸部径の比と、スプリアスの周波数とＴＥモードの共振周波数の差との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：誘電体共振子
１ａ：凸部
１ｂ：下端面
２：支持台
２ａ：上端面
３：金属ケース
４：誘電体共振子
４ａ：凹部
５：支持台
ａ：誘電体共振子の内径
ｂ：凸部の外径
ｃ：支持台の内径
ｄ：誘電体共振子の外径
ｅ：支持台の外径
ｆ：誘電体共振子の高さ
ｇ：支持台の高さ
ｈ：凸部の高さ
ｉ：誘電体共振子の周辺部の肉厚
【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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