JP2005073242A - Supporting method for dielectric resonator, dielectric filter, and dielectric resonant element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話などの移動体通信基地局や、放送電波送信局などに使用される誘電体共振器、誘電体フィルタ、およびそれらに用いられる誘電体共振素子の支持方法に関する。 The present invention relates to a dielectric resonator used in a mobile communication base station such as a mobile phone, a broadcast radio wave transmission station, and the like, a dielectric filter, and a method for supporting a dielectric resonant element used in the dielectric resonator.
近年、携帯電話システムでは、高感度の送受信性能や、良好な通話品質が必須となっており、基地局のフィルタには信号成分を殆ど劣化させない低損失な通過特性かつ、不要な妨害波成分を確実に除去できる急峻な減衰特性が要求されている。さらに高性能な電気特性と共に小型化の要求も高まってきている。このような要求を満たすフィルタとしては、Q値の高いTMモード誘電体共振器を用いたTMモード誘電体フィルタが挙げられる。 In recent years, mobile phone systems have required high-sensitivity transmission / reception performance and good call quality, and the base station filter has low-loss pass characteristics that hardly degrade signal components and unnecessary interference wave components. A steep attenuation characteristic that can be reliably removed is required. In addition, there is an increasing demand for downsizing along with high performance electrical characteristics. An example of a filter that satisfies this requirement is a TM mode dielectric filter using a TM mode dielectric resonator having a high Q value.
以下に図面を参照しながら、従来の誘電体共振器及びそれらを用いた誘電体フィルタの一例について説明する。図9(a)は従来のTMモード誘電体共振器の断面図、図9(b)は図9(a)のB−B’面で上方から見た従来のTMモード誘電体共振器の断面図、図10は従来の誘電体共振器の電磁界分布を示すものである。701a、701bは入出力端子、702a、702bは入出力プローブ、703は誘電体共振素子、704は金属製の筐体、705は金属カバー、706は接続ねじ、707は周波数調整ねじ、801は電気力線、802は磁力線である。入出力端子701a、701bの中心導体に入出力プローブ702a、702bが半田づけ等で接続されている。
Hereinafter, an example of a conventional dielectric resonator and a dielectric filter using them will be described with reference to the drawings. 9A is a cross-sectional view of a conventional TM mode dielectric resonator, and FIG. 9B is a cross section of the conventional TM mode dielectric resonator as viewed from above on the BB ′ plane of FIG. 9A. 10 and 10 show the electromagnetic field distribution of a conventional dielectric resonator. 701a and 701b are input / output terminals, 702a and 702b are input / output probes, 703 is a dielectric resonance element, 704 is a metal casing, 705 is a metal cover, 706 is a connection screw, 707 is a frequency adjusting screw, and 801 is an electric A line of force, 802 is a line of magnetic force. Input /
誘電体共振素子703は円筒形状であり、筐体704のほぼ中央に位置するように配置され、誘電体共振素子703の上部平坦面709および下部平坦面712は筐体704の底面710と金属カバー705で挟持されている。誘電体共振素子703の下部平坦面712と筐体704の底面710との間の接続、及び誘電体共振素子703の上部平坦面709と金属カバー705との間での接続の密接度を高める為と、筐体704と金属カバー705との接続を確実にしてこの部分を流れる電流の不連続を低減するために、接続ねじ706により筐体704と金属カバー705とが固定されている。
The dielectric
円筒形状の誘電体共振素子703には内孔711が設けられており、電気力線801が集中するこの内孔711に筐体704と接続された周波数調整ねじ707を挿入することにより、誘電体共振器の共振周波数を変化させている。入出力端子701aに入力された信号は、入出力プローブ702aと誘電体共振素子703との間の電磁界結合及び誘電体共振素子703と入出力プローブ702bとの間の電磁界結合を介して入出力端子701bから出力され、これによりこの誘電体共振器はTM010モード誘電体共振器として動作する(例えば、特許文献1、特許文献2、および特許文献3参照。)。
しかしながら上記のような構成では、周囲温度が変化した場合、誘電体共振素子703と金属製の筐体704との線膨張係数の違いから、これらの間に隙間が生じていた。このため、共振周波数やQ値に著しい変化がもたらされてしまい、安定した共振器及びフィルタの実現が困難になっていた。そこで、誘電体共振素子703と金属製の筐体704との線膨張係数の差を吸収するために、筐体704を誘電体共振素子703と同じ誘電体材料で構成し、内壁に導電膜を配する構成が提案されている(上記特許文献1および3参照。)。しかし、筐体704を誘電体共振素子703と同じ誘電体材料で構成すると製作難度が高く製作コストが高くなっていた。
However, in the configuration as described above, when the ambient temperature changes, a gap is generated between the dielectric
また内壁に設置された導電膜は導電率が比較的高い材料を使用しても、そのコンダクタンスは金属製の筐体704のコンダクタンスよりも小さく、上記導電膜を流れる電流による損失が共振器の性能に与える影響が著しいことから共振器の性能を表すQ値が低くなっていた。このため、高性能な誘電体共振器及びフィルタの実現が困難であるという問題点を有していた。
Even if a conductive material installed on the inner wall uses a material having a relatively high conductivity, the conductance is smaller than the conductance of the
本発明は上記問題点に鑑み、温度変化が生じても安定して動作する誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体共振素子の支持方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a dielectric resonator, a dielectric filter, and a method for supporting a dielectric resonant element that operate stably even when a temperature change occurs.
上記課題を解決するために、第1の本発明は、開口部を有する金属製の筐体と、
前記開口部を覆う金属製のカバーと、
前記筐体の底部にその一方が当接する、対向する平坦面を有する誘電体共振素子と、を備え、
前記カバーおよび前記底部の少なくともいずれかは、前記誘電体共振素子を支持し、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に追随するように前記いずれかの平坦面を付勢力をもって押す弾性部を有しており、
前記弾性部が及ぼす付勢力は、前記いずれかの平坦面またはその縁部が接する前記カバーの一部または前記底部の一部が反ることにより得られる、誘電体共振器である。
In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention includes a metal housing having an opening,
A metal cover covering the opening;
A dielectric resonant element having a flat surface opposed to one of the bottoms of the casing,
At least one of the cover and the bottom portion has an elastic portion that supports the dielectric resonant element and pushes one of the flat surfaces with a biasing force so as to follow expansion and contraction of the dielectric resonant element due to a temperature change. And
The urging force exerted by the elastic part is a dielectric resonator obtained by warping a part of the cover or a part of the bottom part in contact with any one of the flat surfaces or the edge thereof.
第2の本発明は、前記平坦面の他方またはその縁部は、導電性膜により覆われている、第1の本発明の誘電体共振器である。 The second aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the first aspect of the present invention, wherein the other flat surface or the edge thereof is covered with a conductive film.
第3の本発明は、前記導電性膜は、メタライズ処理により形成されている、第2の本発明の誘電体共振器である。 The third aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the second aspect of the present invention, wherein the conductive film is formed by a metallization process.
第4の本発明は、前記弾性部および前記他方の平坦面の縁部は線接触している、第2の本発明の誘電体共振器である。 The fourth aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the second aspect of the present invention, wherein the elastic portion and the edge portion of the other flat surface are in line contact.
第5の本発明は、前記カバーに前記他方の平坦面の大きさを超えない大きさを有する穴が形成されており、
前記穴を塞ぐように前記他方の平坦面またはその縁部が前記穴の周囲部に当接されており、
温度変化による前記誘電体共振素子の軸方向の相対的膨張に従って、前記カバーの穴の周囲部が反ることにより前記付勢力が増加する、第1の本発明の誘電体共振器である。
According to a fifth aspect of the present invention, a hole having a size not exceeding the size of the other flat surface is formed in the cover.
The other flat surface or its edge is in contact with the periphery of the hole so as to close the hole,
In the dielectric resonator according to the first aspect of the present invention, the biasing force is increased by warping a peripheral portion of the hole of the cover in accordance with a relative expansion in the axial direction of the dielectric resonator element due to a temperature change.
第6の本発明は、前記穴の周囲部の肉厚は、前記カバーの他の部分の肉厚よりも小さい、第5の本発明の誘電体共振器である。 The sixth aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the fifth aspect of the present invention, wherein the thickness of the peripheral part of the hole is smaller than the thickness of the other part of the cover.
第7の本発明は、前記穴の周囲部は、前記平坦面の他方が接する方から前記カバーにザグリ加工することにより形成されている、第6の本発明の誘電体共振器である。 A seventh aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the sixth aspect of the present invention, wherein the peripheral portion of the hole is formed by counterboring the cover from the side in contact with the other flat surface.
第8の本発明は、前記穴を覆うように、前記カバーにさらに別のカバーが設けられている、第5の本発明の誘電体共振器である。 The eighth aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the fifth aspect of the present invention, wherein another cover is provided on the cover so as to cover the hole.
第9の本発明は、前記穴の周囲部と前記カバーの他の部分とは、前記筐体の内部にエッジが形成されないように丸み付けがなされて接続されている、第6の本発明の誘電体共振器である。 According to a ninth aspect of the present invention, the peripheral portion of the hole and the other part of the cover are connected by being rounded so that no edge is formed inside the casing. It is a dielectric resonator.
第10の本発明は、開口部を有する金属性の筐体と、
前記開口部を覆うカバーと、
前記筐体の底部にその一方が連結されている、対向する平坦面を有する誘電体共振素子と、を備え、
前記カバーおよび前記底部の少なくともいずれかの少なくとも一部は、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に対応する展性を有しており、前記他方の平坦面は前記カバーに連結されている誘電体共振器である。
A tenth aspect of the present invention is a metallic housing having an opening,
A cover covering the opening;
A dielectric resonant element having one opposing flat surface, one of which is connected to the bottom of the housing,
At least a part of at least one of the cover and the bottom has malleability corresponding to expansion and contraction of the dielectric resonant element due to a temperature change, and the other flat surface is a dielectric connected to the cover. It is a body resonator.
第11の本発明は、前記カバーには、前記他方の平坦面の大きさを超える大きさを有する凹部が形成され、前記凹部を覆って、導電性で展性を有する薄膜が張られており、
前記誘電体共振素子の前記他方の平坦面に隣接する側部の一部には導電性膜が形成されており、
前記導電性膜が前記薄膜に半田または導電性接着剤により接合されている、第10の本発明の誘電体共振器である。
In an eleventh aspect of the present invention, the cover is formed with a recess having a size exceeding the size of the other flat surface, and a conductive and malleable thin film is stretched over the recess. ,
A conductive film is formed on a part of the side part adjacent to the other flat surface of the dielectric resonant element,
The dielectric resonator according to a tenth aspect of the present invention, wherein the conductive film is bonded to the thin film with solder or a conductive adhesive.
第12の本発明は、前記導電性膜は、メタライズ処理により形成されている、第11の本発明の誘電体共振器である。 A twelfth aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the eleventh aspect of the present invention, wherein the conductive film is formed by a metallization process.
第13の本発明は、前記カバーに前記他方の平坦面の大きさと実質上同じ大きさを有する穴が形成されており、
前記誘電体共振素子の前記他方の平坦面および前記他方の平坦面に隣接する側部の一部には導電性膜が形成されており、
前記導電性膜が前記穴の周囲部に半田または導電性接着剤により接合されている、第10の本発明の誘電体共振器である。
In a thirteenth aspect of the present invention, a hole having substantially the same size as the size of the other flat surface is formed in the cover.
A conductive film is formed on the other flat surface of the dielectric resonator element and a part of the side portion adjacent to the other flat surface,
The dielectric resonator according to the tenth aspect of the present invention, wherein the conductive film is joined to the periphery of the hole by solder or a conductive adhesive.
第14の本発明は、前記穴の周囲部の肉厚は、前記カバーの他の部分の肉厚よりも小さい、第13の本発明の誘電体共振器である。 The fourteenth aspect of the present invention is the dielectric resonator according to the thirteenth aspect of the present invention, wherein the thickness of the peripheral portion of the hole is smaller than the thickness of the other part of the cover.
第15の本発明は、第1の本発明の誘電体共振器、または第10の本発明の誘電体共振器が複数段接続されている、誘電体フィルタである。 The fifteenth aspect of the present invention is a dielectric filter in which the dielectric resonator of the first aspect of the present invention or the dielectric resonator of the tenth aspect of the present invention is connected in a plurality of stages.
第16の本発明は、開口部を有する金属製の筐体の底部に、対向する平坦面を有する誘電体共振素子の一方の平坦面を当接する工程と、
前記開口部を覆う金属製のカバーおよび前記底部の少なくともいずれかが、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に追随するように前記いずれかの平坦面もしくはその縁部を付勢力をもって押す工程と、を備える誘電体共振素子の支持方法であって、
前記付勢力は、前記他方の平坦面またはその縁部が接する前記カバーの一部が反ることにより得られる、誘電体共振素子の支持方法である。
The sixteenth aspect of the present invention includes a step of abutting one flat surface of a dielectric resonator element having a flat surface facing the bottom of a metal housing having an opening;
Pressing at least one of the flat surfaces or the edge thereof with a biasing force so that at least one of the metal cover covering the opening and the bottom follows the expansion and contraction of the dielectric resonance element due to temperature change; A method for supporting a dielectric resonant element comprising:
The biasing force is a method for supporting a dielectric resonance element, which is obtained by warping a part of the cover that is in contact with the other flat surface or an edge thereof.
第17の本発明は、開口部を有する金属性の筐体の底部に、対向する平坦面を有する誘電体共振素子の一方の平坦面を連結する工程と、
前記他方の平坦面を、前記開口部を覆うカバーに連結する工程と、を備える誘電体共振素子の支持方法であって、
前記金属製の筐体の底部および前記カバーの少なくともいずれかの少なくとも一部は、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に対応する展性を有している、誘電体共振素子の支持方法である。
The seventeenth aspect of the present invention is a process of connecting one flat surface of a dielectric resonator element having an opposing flat surface to the bottom of a metallic casing having an opening;
Connecting the other flat surface to a cover that covers the opening, and a method for supporting a dielectric resonance element,
At least a part of at least one of the bottom of the metal housing and the cover has a malleability corresponding to expansion and contraction of the dielectric resonant element due to a temperature change. is there.
本発明によれば、温度変化が生じても安定して動作する誘電体共振器、誘電体フィルタ、誘電体共振素子の支持方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a dielectric resonator, a dielectric filter, and a method for supporting a dielectric resonant element that operate stably even when a temperature change occurs.
(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態1の誘電体共振器について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a dielectric resonator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の実施の形態1におけるTMモード誘電体共振器の断面図、図1(b)はその上面図であり、図2は本発明の実施の形態1における誘電体共振器に用いられる誘電体共振素子103の、本発明の導電性膜に一例として対応するメタライズ面108の断面拡大図を示すものである。図1(a)、図1(b)、および図2において、101a、101bは入出力端子、102(a)、102(b)は入出力プローブ、103は誘電体共振素子、104は金属筐体、105は金属カバー、106は接続ねじ、107は周波数調整ねじ、108はメタライズ面、201は肉厚部、202は肉薄部である。また、誘電体共振素子103は、その上部に、本発明の平坦面の他方に一例として対応する上部平坦面109と、その下部に上部平坦面109に対向して配置されている、本発明の平坦面の一方に一例として対応する下部平坦面112とを有する。金属カバー105に肉薄部202を設ける為には、肉厚部201と肉薄部202との厚みの差の分だけ肉厚部201の厚みの板の上部からザグリ加工を行う。
1A is a cross-sectional view of a TM mode dielectric resonator according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a top view thereof, and FIG. 2 is a dielectric according to the first embodiment of the present invention. The cross-sectional enlarged view of the metallized
金属筐体105の材料としては、例えば、銅(線膨張係数:16.5ppm/℃)、アルミニウム(23.1ppm/℃)、銀(18.9ppm/℃)、真鍮(17.5ppm/℃)、鉄(11.8ppm/℃)、リン青銅(17ppm/℃)が使用される。また、誘電体共振素子103の材料としては、その線膨張係数が例えば、3〜15程度のものが使用される。
Examples of the material of the
入出力端子101a、101bの中心導体に入出力プローブ102a、102bが半田づけ等で接続されている。誘電体共振素子103は、例えば円柱形状であり、図2のように上部平坦面109および下部平坦面112には、金、銀、銅などの高い導電率を有する金属でメタライズ処理が施されている。また、誘電体共振素子103の側面においても、上部平坦面109および下部平坦面112にそれぞれ接続される一部の側面領域においても同様のメタライズ処理が施されている。
Input /
TMモード共振器においては、TMモードの特徴から金属筐体104の内壁に流れる電流が共振器の性能を表すQに大きく影響する。この点から、金属筐体104の材質には銅やアルミに銀メッキを施したものが使用され。金属筐体104の底面110の中心には誘電体共振素子103の平坦面より若干大きい程度のザグリが設けられる。誘電体共振素子103はこのザグリに嵌合され、金属筐体104の中央に位置するように配置される。このように誘電体共振素子103を金属筐体104に配置し、その上から金属カバー105を被せ、金属筐体104と金属カバー105とを接続ねじ106で接続する。
In the TM mode resonator, the current flowing through the inner wall of the
誘電体共振素子103の高さは、金属筐体104の上端枠部よりわずかに突出するように設定する。この高さは、使用が想定される温度範囲において上記の突出が維持されるように設定する。これにより接続ねじ106で金属筐体104と金属カバー105とを螺合することにより、上記の突出した長さに応じて金属カバー105の肉薄部202が反る。すなわち、このように肉薄部202が反ることにより肉薄部202は誘電体共振素子103の上部平坦面109を付勢力をもって押している。
The height of the dielectric
また金属カバー105の肉薄部202の反りの量を調整し、この付勢力を調整するために金属カバー105には肉薄部202に隣接して肉厚部201を設けている。肉薄部202に前記反りを生じたさせたときに金属の歪みの逃がす為に、金属カバー105中央部には誘電体共振素子103の外径より小径の穴120が形成されている。このように肉薄部202(穴120の周囲の誘電体共振素子103が当接する部分)が、または肉薄部202と肉厚部201(上記穴120の周囲部以外の部分)が協働して本発明の弾性部を形成し、誘電体共振素子103の伸縮に追随するように上部平坦面109を付勢力をもって押している。典型的には、誘電体共振素子103の膨張係数よりも金属筐体104の膨張係数が大きいため、周囲温度が低下したときには、誘電体共振素子103にはその軸方向の相対的な膨張に従って、弾性部からさらに大きな付勢力が加えられる。しかし、誘電体共振素子103の膨張係数よりも金属筐体104の膨張係数の方が小さい場合も考えられ、その場合は、周囲温度の上昇に従って、誘電体共振素子103に大きな弾性力が加えられる。
Further, in order to adjust the amount of warping of the
金属カバー105とメタライズ面108とを接続する電流経路はメタライズ面108の外周部分(縁部)のみとなる。すなわち、金属カバー105とメタライズ面108とは、線接触しており、周囲温度が変化してもこの線接触は維持されるため、電気的特性に問題が生じず好ましい。すなわち、もし、金属カバー105とメタライズ面108とが面接触しているとすると、周囲温度が変化したときに、メタライズ面108が剥離し、電気的特性に変化が生じてしまう。図4(a)は、金属カバー105とメタライズ面108とが面接触してる状態を示す模式図であり、図4(b)は、図4(a)の状態で周囲温度が変化した場合の上記の面接触の状態を示す模式図である。周囲温度が変化すると、誘電体共振素子103が例えば膨張するため、金属カバー105には、それに伴って図4(b)の点線で示すように、メタライズ面108の上方で変形しようとする力が加わる。この力が加わることにより、メタライズ面108は、誘電体共振素子103から剥離しやすくなる。
The current path connecting the
また誘電体共振素子103には非貫通の内孔111が設けられている。電界が集中するこの内孔111に金属筐体104と接続された周波数調整ねじ107を挿入することにより、誘電体共振器の共振周波数を変化させることができる。入出力端子101aに入力された信号は、入出力プローブ102aと誘電体共振素子103と間の電磁界結合及び誘電体共振素子103と入出力プローブ102bとの間の電磁界結合を介して入出力端子101bから出力され。このような動作により、本実施の形態の誘電体共振器は、TM010モード誘電体共振器として動作する。
The dielectric
一般的に高周波デバイスをはじめ誘電体共振器には温度安定性が求められる。本発明の誘電体共振器においては誘電体共振素子103の上部平坦面109および下部平坦面112にはそれぞれメタライズ処理がされている。このため、周囲温度が変化してもグランド電極として作用するメタライズ面108と誘電体共振素子103の上部平坦面109との間、およびメタライズ面108と下部平坦面112との間にギャップが生じることがない。また、誘電体共振素子103と金属筐体104との線膨張係数には相違があるため、周囲温度が変化すると、誘電体共振素子103は金属筐体104に対してその軸方向へ例えば伸張する。しかし、その伸張分は金属カバー105の肉薄部202の反りにより吸収されるため、温度変化を伴っても常に安定した特性を得ることが可能である。
Generally, temperature stability is required for dielectric resonators including high frequency devices. In the dielectric resonator of the present invention, the upper
TMモード誘電体共振器では誘電体共振素子103の上部平坦面109、下部平坦面112とグランド電極との接触が非常に重要であり、ここに隙間が生じることにより共振周波数やQ値も大きく変動してしまう。またTM010モードの波数ベクトルは半径方向成分しか存在せず、誘電体共振器の共振周波数は誘電体共振素子103の高さに依存しない。従って、本発明の実施の形態1の誘電体共振器においては、誘電体共振素子103の上部平坦面109、下部平坦面112と、グランド電極との接触を常に安定に獲得する方法として、誘電体共振素子103の半径方向ではなくその高さ方向に特徴をもたせることにより、誘電体共振器の共振周波数の安定化を可能としている。
In the TM mode dielectric resonator, the contact between the upper
このように本実施の形態の誘電体共振器によれば、金属カバー105に形成された弾性部の付勢力により誘電体共振素子103のメタライズ面108の外周部と金属カバー105を如何なる温度条件下においても常に接触させることができる。従って電流経路が途切れることなく、温度特性が良好で信頼性の高い誘電体共振器及び誘電体フィルタを実現することができる。
As described above, according to the dielectric resonator of the present embodiment, the
なお、本発明実施の形態では、誘電体共振素子103と金属筐体104との線膨張係数の相違を吸収する構造を、誘電体共振素子103の上部に設けるとした。この理由は誘電体共振素子103の下部には周波数調整ねじ107があるためである。従って、誘電体共振素子103と金属筐体104との線膨張係数の相違を吸収する構造を、誘電体共振素子103の下部に配置し、周波数調整ねじ107を誘電体共振素子103の上部に配置しても同様な効果が得られることは言うまでもない。その場合、金属カバー105の一部が反るのではなく、底面110(底部)の一部が反ることにより、誘電体共振素子103の下部平坦面112に付勢力を及ぼす構成であってもよい。
In the embodiment of the present invention, a structure that absorbs the difference in linear expansion coefficient between the dielectric
また、金属カバー105には穴が設けられているとして説明したが、このような穴が無くても、肉薄部202がまたは肉薄部202と肉厚部201とが協働して本発明の弾性部を形成し、誘電体共振素子103の伸縮に追随するように上部平坦面109または下部平坦面112を付勢力をもって押している構成であれば、上記と同様の効果を得ることができる。
Although the
また、上記では、金属カバー105とメタライズ面108は線接触が好ましいとしたが、面接触であっても、メタライズ面108が剥離しやすいという問題以外は、同様の効果を得ることができる。なお、その場合、金属カバー105とメタライズ面108との接触面積が変化する場合もあり得る。例えば、図5(a)に示すように、周囲温度が高い場合は、金属カバー105とメタライズ面108との接触面積が小さいが、図5(b)に示すように、周囲温度が低くなった場合、金属カバー105とメタライズ面108とがより大きい面積で接触する。このような場合も、周囲温度の変化により、金属カバー105の少なくとも一部が反ることにより、金属カバー105が誘電体共振素子103の平坦面を付勢するのであれば、上記と同様の効果があるといえる。
In the above description, the
また、肉薄部202は金属カバー105に設けたが、金属筐体104に配設しても同様の効果が得られる。
Further, although the
また、金属カバー105に肉薄部202を設ける為、肉厚部201と肉薄部202との厚みの差の分だけ肉厚部201の厚みの板の上部からザグリ加工を行うとしたが、図3(a)、図3(b)のように図1(a)、図1(b)の金属カバー105を上下逆にし、前記ザグリ部分を金属筐体104の内部に向ける構成であってもよい。そのようにすれば、金属筐体104の高さが肉厚部201と肉薄部202の厚みの差の分だけ低くなり、誘電体共振器全体の低背化が図れる。またその際、図2に示す肉厚部201と肉薄部202とが接続される部分の突起203が筐体内に存在すると、電流集中により誘電体共振器のQ値が劣化する要因なとる。このため、図3(a)、図3(b)のようにこの突起203に丸みを持たせて丸部303を形成することにより誘電体共振器のQ値を劣化させることなくその低背化が可能となる。
Further, in order to provide the
また、金属カバー105に肉厚部201を設けず全て肉薄部202の厚みで構成しても、弾性に違いはあっても、同様に反りを生じる。従って、如何なる温度下においても誘電体共振素子103に付勢力をかけ続けることにより安定した特性の誘電体共振器を得ることが上記の場合と同様に可能である。
Even if the
また、図1(a)、図1(b)、図2の説明では、金属カバー105の穴120からメタライズ面108が露出しているが、図3(a)、図3(b)のように金属カバー105の上に更に金属または非金属製のカバー301をカバー接続ねじ302で取り付けることことも可能である。これにより、電気的特性が変化することなく、誘電体共振素子103のメタライズ面108の剥離防止効果を向上させると同時に、誘電体共振器の機構強度の向上が期待される。
Further, in the description of FIGS. 1A, 1B, and 2, the metallized
また、誘電体共振素子103には非貫通の内孔111が設けられていると説明したが、これを貫通孔にしても同様に周波数調整ねじ107で誘電体共振器の共振周波数を変化させることができる。その場合、誘電体共振素子103の製作コストを安くすることが可能である。またこのような構成に上記カバー301を取り付けることにより電気的特性安定度を増すことが可能となる。
In addition, it has been described that the dielectric
また、下部平坦面112のメタライズ面108を取り除いた構成としても、温度変化により高さ方向に誘電体共振素子103及び金属筐体104が伸縮する際に下部平坦面112と金属筐体104との間に隙間が生じることはない。従って、このような構成でも安定した温度特性を有し、更には金属筐体104のコンダクタンスよりも低いコンダクタンスを有するメタライズ面108には電流が流れにくいことから誘電体共振器のQ値が向上する。
Further, even if the metallized
また、誘電体共振素子103は円柱状としたが、角柱状としても同様にTMモード誘電体共振器として動作する。
In addition, although the dielectric
また、誘電体共振素子103は、高さ方向に設置している場合を説明したが、誘電体共振素子103の周囲温度の変化による伸縮を吸収できる構造があれば、誘電体共振素子103の設置方向はどのような設置方向であってもよい。
(実施の形態2)
以下本発明の実施の形態2の誘電体共振器について、図面を参照しながら説明する。
Further, the case where the dielectric
(Embodiment 2)
Hereinafter, a dielectric resonator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図6は本発明の実施の形態2におけるTMモード誘電体共振器の断面を示すものである。ただし実施の形態1と同一部分の説明は省略する。図6において、401は本発明の薄膜に一例として対応する銅箔、402は半田、403はカバーである。 FIG. 6 shows a cross section of a TM mode dielectric resonator according to the second embodiment of the present invention. However, the description of the same part as Embodiment 1 is omitted. In FIG. 6, 401 is a copper foil corresponding to the thin film of the present invention as an example, 402 is solder, and 403 is a cover.
図6のように誘電体共振素子103の下端のメタライズ面108と金属筐体104の底面110を半田402で電気的に接続する。銅箔401を誘電体共振素子103の上端に配し、銅箔401と誘電体共振素子103の上端のメタライズ面108を半田402で電気的に接続する。銅箔401と金属筐体104とはカバー403の上から接続ねじ106で確実に接続する。これにより高さ方向の誘電体共振素子103と金属筐体104の線膨張係数の違いは銅箔401のたわみ(すなわち、展性)で吸収することが可能となる。すなわち、周囲温度が変化して誘電体共振素子103が伸縮しても、銅箔401が上方または下方にたわむことにより、誘電体共振素子103の上部平坦面109と銅箔401との間の連結を維持することができる。従って、誘電体共振素子103と上側のメタライズ面108との間に隙間が生じないので、共振周波数及びQ値に著しい影響はなく、またヒートサイクル試験にも耐え得て信頼性が高い。
As shown in FIG. 6, the metallized
なおグランド電極における電流経路は、金属筐体104と銅箔401の内面であるため、カバー403には接地電流は流れない。従って、カバー403は金属、非金属など材質を問わない。ただし、温度や衝撃等で変形しない程度の堅牢性は必要である。
Since the current path in the ground electrode is the inner surface of the
また、半田402の代わりに導電性の接着剤や銀ペーストなどが使用されても同様の効果があるのは言うまでもない。
It goes without saying that the same effect can be obtained even when a conductive adhesive or silver paste is used instead of the
また、銅箔401とメタライズ面108との接続し易さを考慮し、銅箔401の中央に誘電体共振素子103の外径より小さい穴を設け、半田402で銅箔401とメタライズ面108とを接続しても電流経路は異ならないため、上記同様の効果が得られる。また、この場合、さらに半田付け作業難度が軽減されることが期待される。
Further, considering the ease of connection between the
また、カバー403は金属筐体104と銅箔401とを確実に接続させるためにあり、カバー403の中央部は穴があいていても同様に安定した特性が得られる。またこの穴に周波数調整ねじ107を挿入してもよい。
Further, the
また、カバー403に設けられたザグリ部404の径は金属筐体104の内寸より小さく、誘電体共振素子103の外径より大きければどのような大きさの径でも同じ効果が得られる。
In addition, the same effect can be obtained with any size as long as the diameter of the
また、本実施の形態において、銅箔401の代わりに薄い鉄板に導電率がよい銀メッキを施したものを使用しても同様の効果がある。
(実施の形態3)
以下本発明の実施の形態3の誘電体共振器について、図面を参照しながら説明する。
In the present embodiment, the same effect can be obtained by using a thin iron plate with silver plating having good conductivity instead of the
(Embodiment 3)
Hereinafter, a dielectric resonator according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図7は、本発明の実施の形態3におけるTMモード誘電体共振器の断面を示すものであり、実施の形態1及び2と同じ部分の説明は省略する。 FIG. 7 shows a cross section of the TM mode dielectric resonator according to the third embodiment of the present invention, and the description of the same parts as those in the first and second embodiments is omitted.
図7のように金属カバー501に肉薄部522を設け、誘電体共振素子103の下端のメタライズ面108と金属筐体104の底面110とを半田402で電気的に接続し、誘電体共振素子103の上端のメタライズ面108と金属カバー501の肉薄部522とを半田402を用い電気的に接続する。
As shown in FIG. 7, the
このような構成の誘電体共振器においても、実施の形態2の誘電体共振器と同様、高さ方向での金属筐体104と誘電体共振素子103との間の伸縮の差を吸収することが可能である。
Also in the dielectric resonator having such a configuration, the difference in expansion and contraction between the
なお金属カバー501の肉薄部522と半田づけされるのは、誘電体共振素子103の上部平坦面109に設けられたメタライズ面108であっても、誘電体共振素子103の側面に伸びたメタライズ面108であってもよい。
(実施の形態4)
以下本発明の実施の形態1の誘電体共振器を使用した誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。
Note that even if the metallized
(Embodiment 4)
Hereinafter, a dielectric filter using the dielectric resonator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図8(a)は、本発明の誘電体フィルタの断面であり、図8(b)は図8(a)のA−A’面を上方から見た断面を示すものであり、実施の形態1と同一部分の説明は省略する。図8(a)、図8(b)において、601a、601bは入出力端子、602a、602bは入出力プローブ603、603a、603b、603c、603dは誘電体共振素子、604は金属筐体、605は金属カバー、606は接続ねじ、607a、607b、607c、607dは周波数調整ねじ、608はメタライズ面、609a、609b、609cは段間結合調整ねじ、610は仕切り壁である。
FIG. 8A is a cross section of the dielectric filter of the present invention, and FIG. 8B shows a cross section of the AA ′ plane of FIG. 8A as viewed from above. The description of the same part as 1 is omitted. 8A and 8B,
入出力端子601a、601bは、金属筐体604の側方に位置する。入出力端子601a、601bの中心導体に接続される入出力プローブ602a、602bは、中心導体と同一方向に板状で伸長し、誘電体共振素子603に近接した位置で90度折れ曲がり、金属筐体604の底面910とねじまたは半田づけ等で電気的に接続される。この入出力プローブ602a、602bの板の厚みや幅、および入出力プローブ602a、602bと誘電体共振素子603a、603dとの距離により入出力結合が決定される。誘電体共振素子603a〜603dは、それぞれの間隔及び仕切り壁610の長さにより段間結合が決定され。段間結合調整ねじ609a〜609cでそれぞれこれらの段間結合が微調整される。周波数調整ねじ607a〜607dにより各誘電体共振素子603a〜603dの共振周波数が調整される。入出力結合、段間結合、誘電体共振器の共振周波数のそれぞれが適宜調整されることにより、4段のバンドパスフィルタ特性を有する誘電体フィルタが実現する。
The input /
以上のように本実施の形態によれば、フィルタの温度を変化させたときにおいても安定した特性が実現し、且つヒートサイクルにも耐え得る信頼性の高い誘電体フィルタを得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a highly reliable dielectric filter that achieves stable characteristics even when the temperature of the filter is changed and can withstand a heat cycle.
なお本実施の形態の誘電体フィルタには実施の形態1の誘電体共振器を4段用いる構成としたが、実施の形態2もしくは3の誘電体共振器を用いても同様の効果が得られる。 Although the dielectric filter of the present embodiment is configured to use the four stages of the dielectric resonator of the first embodiment, the same effect can be obtained even if the dielectric resonator of the second or third embodiment is used. .
また本発明の誘電体フィルタは4段に限らず複数段のフィルタとして安定した特性を得ることができる。 Further, the dielectric filter of the present invention is not limited to four stages, and can obtain stable characteristics as a multistage filter.
実施の形態1の誘電体共振器において、誘電体共振素子103として、その共振周波数が2GHz帯にあり、比誘電率が約40、外径9mm、高さ32.0mmの円柱形状のものを使用した。誘電体共振素子103の上部平坦面109および下部平坦面112には、厚さ約10〜40μmの金のメタライズ処理を施した。また、上部平坦面109および下部平坦面112からそれぞれ側面にかけて0.3〜1mm程度の領域においても同様のメタライズ処理を施した。
In the dielectric resonator according to the first embodiment, a cylindrical resonator having a resonant frequency in the 2 GHz band, a relative dielectric constant of about 40, an outer diameter of 9 mm, and a height of 32.0 mm is used as the
金属筐体104の材料としては銅に銀メッキを施したものを使用し、金属筐体104の底面110の中心には9.2mmで、深さ0.3mmのザグリを設けた。誘電体共振素子103をこのザグリに嵌合し、金属筐体104の中央に位置するように配置した。金属筐体104の上端面から深さ0.3mmのザグリ底面までの距離を31.7mmとした。誘電体共振素子103の高さは32.0mmであるため、誘電体共振素子103が金属筐体104の上端枠部より0.3mm突出する。接続ねじ106で金属筐体104と金属カバー105を螺合することにより、0.3mmの突出分だけ金属カバー105の肉薄部202が反る構成となった。このような誘電体共振器について、−40〜80℃の温度変化を多数繰り返すヒートサイクル試験をした結果、実施の形態1の誘電体共振器は、このような温度変化にも耐え得る信頼性の高いものであることがわかった。
As the material of the
実施の形態2の誘電体共振器において、誘電体共振素子103は実施例1と同一のものを使用し、銅箔401として厚み0.05mmのものを使用した。その結果、周囲温度が変化して誘電体共振素子103が伸縮しても、誘電体共振素子103と上側のメタライズ面108間に隙間は生じず、共振周波数及びQ値に著しい影響がないことがわかった。また、実施の形態2の誘電体共振器は、ヒートサイクル試験にも耐え得る信頼性の高いものであることもわかった。
In the dielectric resonator according to the second embodiment, the same
なお上記実施例における寸法は周波数が2GHz帯で共振する誘電体共振器のサイズ、および材料を用いているが、これは本発明の一例に過ぎず、共振周波数を変えることによりこれらの寸法や材料が変更されても同様の効果が得られることは言うまでもない。 The dimensions in the above embodiment use the size and material of a dielectric resonator that resonates at a frequency of 2 GHz. However, this is only an example of the present invention, and these dimensions and materials can be changed by changing the resonance frequency. It goes without saying that the same effect can be obtained even if the change is made.
また、以上までの説明において、各誘電体共振素子の温度による伸縮とは、各金属筐体に比べて相対的に伸縮することを意味する。従って、各誘電体共振素子が温度変化により縮まっていても各金属筐体に比して相対的に伸びている場合もある。また逆に、各誘電体共振素子が温度変化により伸びていても、各金属筐体に比して相対的に縮んでいる場合もある。これらのような場合でも、本発明は上記の説明における同様の動作をする限り同様の効果を得ることができる。 In the above description, expansion / contraction due to temperature of each dielectric resonance element means expansion / contraction relative to each metal casing. Therefore, even if each dielectric resonance element is contracted due to a temperature change, it may be relatively extended as compared with each metal casing. On the other hand, even if each dielectric resonant element is elongated due to a temperature change, it may be relatively contracted as compared with each metal casing. Even in these cases, the present invention can obtain the same effect as long as the same operation in the above description is performed.
本発明にかかる誘電体共振器、または誘電体共振素子の支持方法によれば、温度変化が生じても安定した動作が可能であり、携帯電話などの移動体通信基地局や、放送電波送信局などに使用される誘電体共振器、誘電体フィルタ等として有用である。 According to the dielectric resonator or the method for supporting a dielectric resonator element according to the present invention, a stable operation is possible even when a temperature change occurs, and a mobile communication base station such as a mobile phone or a broadcast radio wave transmitting station. It is useful as a dielectric resonator, a dielectric filter, etc. used for the above.
101 入出力端子
102 入出力プローブ
103 誘電体共振素子
104 金属筐体
105 金属カバー
106 接続ねじ
107 周波数調整ねじ
108 メタライズ面
201 肉厚部
202 肉薄部
301 カバー
302 カバー接続ねじ
303 丸部
401 銅箔
402 半田
403 カバー
501 金属カバー
601 入出力端子
602 入出力プローブ
603 誘電体共振素子
604 金属筐体
605 金属カバー
606 接続ねじ
607 周波数調整ねじ
608 メタライズ面
609 段間結合調整ねじ
610 仕切り壁
701 入出力端子
702 入出力プローブ
703 誘電体共振素子
704 金属筐体
705 金属カバー
706 接続ねじ
707 周波数調整ねじ
801 電気力線
802 磁力線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Input / output terminal 102 Input /
Claims (17)
前記開口部を覆う金属製のカバーと、
前記筐体の底部にその一方が当接する、対向する平坦面を有する誘電体共振素子と、を備え、
前記カバーおよび前記底部の少なくともいずれかは、前記誘電体共振素子を支持し、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に追随するように前記いずれかの平坦面を付勢力をもって押す弾性部を有しており、
前記弾性部が及ぼす付勢力は、前記いずれかの平坦面またはその縁部が接する前記カバーの一部または前記底部の一部が反ることにより得られる、誘電体共振器。 A metal housing having an opening;
A metal cover covering the opening;
A dielectric resonant element having a flat surface opposed to one of the bottoms of the casing,
At least one of the cover and the bottom has an elastic portion that supports the dielectric resonant element and pushes one of the flat surfaces with a biasing force so as to follow expansion and contraction of the dielectric resonant element due to a temperature change. And
The biasing force exerted by the elastic part is a dielectric resonator obtained by warping a part of the cover or a part of the bottom part in contact with any one of the flat surfaces or an edge thereof.
前記穴を塞ぐように前記他方の平坦面またはその縁部が前記穴の周囲部に当接されており、
温度変化による前記誘電体共振素子の軸方向の相対的膨張に従って、前記カバーの穴の周囲部が反ることにより前記付勢力が増加する、請求項1に記載の誘電体共振器。 A hole having a size not exceeding the size of the other flat surface is formed in the cover,
The other flat surface or its edge is in contact with the periphery of the hole so as to close the hole,
2. The dielectric resonator according to claim 1, wherein the biasing force is increased by warping a peripheral portion of the hole of the cover in accordance with a relative expansion in the axial direction of the dielectric resonant element due to a temperature change.
前記開口部を覆うカバーと、
前記筐体の底部にその一方が連結されている、対向する平坦面を有する誘電体共振素子と、を備え、
前記カバーおよび前記底部の少なくともいずれかの少なくとも一部は、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に対応する展性を有しており、前記他方の平坦面は前記カバーに連結されている誘電体共振器。 A metallic housing having an opening;
A cover covering the opening;
A dielectric resonant element having one opposing flat surface, one of which is connected to the bottom of the housing,
At least a part of at least one of the cover and the bottom has malleability corresponding to expansion and contraction of the dielectric resonant element due to a temperature change, and the other flat surface is a dielectric connected to the cover. Body resonator.
前記誘電体共振素子の前記他方の平坦面に隣接する側部の一部には導電性膜が形成されており、
前記導電性膜が前記薄膜に半田または導電性接着剤により接合されている、請求項10に記載の誘電体共振器。 In the cover, a recess having a size exceeding the size of the other flat surface is formed, and a conductive and malleable thin film is stretched over the recess.
A conductive film is formed on a part of the side part adjacent to the other flat surface of the dielectric resonant element,
The dielectric resonator according to claim 10, wherein the conductive film is bonded to the thin film by solder or a conductive adhesive.
前記誘電体共振素子の前記他方の平坦面および前記他方の平坦面に隣接する側部の一部には導電性膜が形成されており、
前記導電性膜が前記穴の周囲部に半田または導電性接着剤により接合されている、請求項10に記載の誘電体共振器。 A hole having substantially the same size as that of the other flat surface is formed in the cover;
A conductive film is formed on the other flat surface of the dielectric resonator element and a part of the side portion adjacent to the other flat surface,
The dielectric resonator according to claim 10, wherein the conductive film is bonded to a peripheral portion of the hole with solder or a conductive adhesive.
前記開口部を覆う金属製のカバーおよび前記底部の少なくともいずれかが、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に追随するように前記いずれかの平坦面もしくはその縁部を付勢力をもって押す工程と、を備える誘電体共振素子の支持方法であって、
前記付勢力は、前記他方の平坦面またはその縁部が接する前記カバーの一部が反ることにより得られる、誘電体共振素子の支持方法。 Contacting one flat surface of a dielectric resonant element having a flat surface facing the bottom of a metal casing having an opening; and
Pressing at least one of the flat surfaces or the edge thereof with a biasing force so that at least one of the metal cover covering the opening and the bottom follows the expansion and contraction of the dielectric resonance element due to temperature change; A method for supporting a dielectric resonant element comprising:
The method of supporting a dielectric resonance element, wherein the biasing force is obtained by warping a part of the cover that is in contact with the other flat surface or an edge thereof.
前記他方の平坦面を、前記開口部を覆うカバーに連結する工程と、を備える誘電体共振素子の支持方法であって、
前記金属製の筐体の底部および前記カバーの少なくともいずれかの少なくとも一部は、温度変化による前記誘電体共振素子の伸縮に対応する展性を有している、誘電体共振素子の支持方法。 Connecting one flat surface of a dielectric resonator element having an opposing flat surface to the bottom of a metallic casing having an opening;
Connecting the other flat surface to a cover that covers the opening, and a method for supporting a dielectric resonance element,
At least a part of at least one of the bottom of the metal casing and the cover has malleability corresponding to expansion and contraction of the dielectric resonant element due to a temperature change.
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