JPH0637521A - 共振器構造および高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高いＱ値を有し、製造が簡単で、同調させや
すく、かつ薄型の共振器構造を提供する。 【構成】 本共振器構造は２つの誘電性部材１，２から
構成される。第１の部材１の上部表面上に、表面全体を
横切って延びかつ導電剤で被覆された溝７が設けられ、
この被覆部は少くとも一端部においてアース面として機
能する導電性被覆部と接続され、その結果溝７が伝送線
路共振器を形成する。第２の部材２の上部表面には表面
の中央を走る導電性ストリップ９が設けられ、ストリッ
プ９が伝送線路共振器を形成する。部材１，２はその上
部表面を互いに向き合わせて配置され、かつ部材１，２
は、溝７とストリップ９とが互いに向き合って平行に位
置するように互いに取り付けられ、それにより溝７とス
トリップ９とが一緒に共振器を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共振器が２つのアース
面間の絶縁材中に設けられた共振器構造と、前記共振器
が設けられたフィルタ装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性ストリップが絶縁材上に設けら
れ、前記ストリップの長さが半波長または４分の１波長
であり、それにより、ストリップの両端部が接地される
か、またはストリップの一方の端部のみが接地されると
共に他方の端部が開放されるようにした共振器が公知で
ある。絶縁材は通常、ストリップを担持する表面の反対
側の表面が金属化されかつアース面を形成するような回
路基板である。また、ストリップが設けられた表面のス
トリップの周りの部分も金属化され得るため、その結
果、狭い非導電性の領域がストリップと金属化された表
面との間に残される。この構造は、マイクロストリップ
構造として、当業において公知である。ストリップはセ
ラミックビットのような回路基板から離れた別個の部材
上に設置されることができ、前記ビットは回路基板上に
装着可能である。この構造の利点は、高品質の電気特性
が備えられた基板をストリップ線路ベース用として使用
することができるということ、そして、回路基板材料と
して、より扱いやすく且つより低コストであり且つ省電
力の電気特性を持つ材料を使用することができるという
ことである。

【０００３】絶縁層およびアース面が共振器ストリップ
の両側に設けられる場合、ストリップ線路共振器には問
題が残る。特殊なストリップ線路共振器が米国特許明細
書第４，７８５，２７１号に記載されている。そこに開
示されている共振器構造は、中央に共振器を備えた２つ
の誘電性基板から成り、その共振器の断面は楕円形また
は矩形をなす。この構造は、フライス加工や他の方法
で、基板の非導電性の表面上に溝を形成するようにして
作り出された。この溝の断面は楕円形曲線または矩形を
なす。そのままの領域が溝の両端部間に残り、基板表面
のエッジ、即ち溝は表面全体を横切って延びてはいな
い。この溝は導電層で被覆され、溝の所与の位置におい
て、溝を形成する平面表面上のストリップ線路が接続さ
れており、前記ストリップ線路の一端部は表面のエッジ
上にある。前記ストリップ線路は信号の入力線路とし
て、あるいは出力信号用の線路として役立つ。このよう
な基板片の２つが適切な接着剤で溝を埋めることによっ
て、および相互に向き合せて溝を配置することによって
接続される場合、中央導電体がストリップ線路ではな
く、例えば楕円形の断面を持つ管であるようなストリッ
プ線路共振器が生成される。この中央導電体の管状構造
はインピーダンスを下げる。なぜならば、従来のストリ
ップ線路の鋭いエッジによって引き起される電流密度の
局所的増加が省かれるためである。

【０００４】本出願と同時に出願され、参照されること
によって本出願に組み込まれる、フィンランド国特許出
願第９２２１０１号は、ストリップ線路共振器を開示し
ている。この共振器では、導電性ストリップが誘電性の
基板表面の平面内に沈められ、基板上に作られた溝の表
面を導電材で被覆することによって、導電性ストリップ
自体が生成された。この溝が設けられた表面は例外とし
て、基板の他の表面は導電性材料で被覆され、アース面
として作用する。この溝は、基板のエッジからエッジま
で表面全体を横切って延びている。

【０００５】前記フィンランド国特許出願による共振器
を図１に示す。この共振器は誘電性材料、好ましくはセ
ラミック材料からなるロッド状の部材から構成され、こ
の部材の断面は端面３に見られるように矩形をなす。こ
の部材は上部表面、下部表面、および側部表面を有す
る。溝７が上部表面上に形成され、この溝７は端部３か
ら反対側の端部まで上部表面全体を通して表面の長い方
の辺と平行に延びており、溝７は上部表面を二つの表面
部分５および６に分割する。上部表面部分５および６を
除くすべての表面は導電性材料、例えば銀と銅の混合物
で被覆される。また、これらの表面は被覆されないまま
残されてもよく、この構造の周りに他の導電層（例えば
金属製ハウジング）が使用されることができる。また、
溝７の表面も同じ工程で被覆された。溝の被覆は、端面
の被覆部と接続された少なくとも一方のエッジ８におい
て施される。表面３が被覆された場合、狭い被覆されて
いない領域１１が溝の反対側の端部に生成されることが
でき、その結果溝の被覆部と端部３の被覆部との間に導
電性の接続は存在しない。溝の被覆部はまた、端面３の
被覆部に直接接続されることもできる。また端面３は被
覆されなくてもよく、その結果領域１１の識別が不要に
なる。斯くして溝７は、４分の１波長あるいは半波長の
伝送線路共振器を形成する。この波長の長さは、端部の
被覆部に、溝の一方の端部のみが接続されるか、あるい
は溝の両方の端部が接続されるかに依存する。

【０００６】溝付きセラミック部材は、乾式成形、押出
成形、あるいは射出成形など、当業に公知の任意の工程
で作られることができる。また、溝が切られた１枚のプ
レートを使用してもよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ストリップ線路共振器
の不都合な点は、サンドイッチ構造のために、共振器の
電気特性を同調させる能力が極めて乏しいということで
ある。他方では、同軸共振器のＱ値と同様にストリップ
線路共振器のＱ値は良好である。対照的に、マイクロス
トリップ構造での同調は容易であるが、品質因子、即ち
Ｑ値はいくつかの応用例においては不十分である。前記
フィンランド国出願で開示されている溝共振器では、マ
イクロストリップ共振器より良好なＱ値を得ることがで
きるということは真である。しかし、ある応用例に対し
てはさらに高いＱ値を持ち、製造が簡単で、同調させる
のが容易で、かつ例えば同軸共振器よりも薄く作ること
ができる共振器が要求される。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１に
記載の２つの誘電部材から構成された共振器構造によっ
て解決される。前記共振器は、第１の部材の上部表面上
に表面全体を横切って延びる溝が設けられ、この溝が導
電材料で被覆され、前記被覆部は少なくとも一端部にお
いて側部表面の導電層に接続され、それにより溝が伝送
線路共振器を形成し、他方の部材の上部表面に、その表
面の中央に延在する導電性ストリップが設けられ、その
結果、前記ストリップが伝送線路共振器を形成すること
を特徴とする。両部材の上部表面は、互いに向き合うよ
うに配置され、また、溝とストリップとが互いに平行を
なすように相互に取り付けられる。

【０００９】上述のような共振器構造を作ることによっ
て、高い値を持つ共振器が得られる。例えば、構造の寸
法が４×４×１５mmであり、かつ共振周波数が９００MH
z である場合には、セラミック材料を使用することによ
って無負荷時のＱ値として３３０が得られる。なお、セ
ラミック材料の誘電率は３５である。各半体（各部材）
に対して別々にＱ値を測定した場合、溝付き共振器の値
は２８５になり、ストリップ線路共振器の値は２４５に
なる。比較して述べると、等しい寸法を持つ同軸共振器
のＱ値は４１０である。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明をより
詳細に説明する。本共振器構造は、溝７が設けられた第
１の部材１と、第２の部材２との二つの誘電部材（これ
らの誘電部材は好ましくはセラミック材料からなる）か
ら構成される。前記第１の部材１は、図１の説明と関連
して既に上に説明されているので、ここでは前記説明を
参照する。

【００１１】この構造の第２の部材２（図１（ｂ）参
照）は誘電性の部材であり、第２部材２の一つの平坦な
表面上には表面を横切って延びるストリップ線路９が設
けられる。第２部材２の形状および寸法は、第１部材１
と同じであることが望ましいが、同じであることが不可
欠というわけではない。これら二つの部材の誘電率は、
異なっていても等しくてもよい。第２部材２の底部表面
と、少なくとも両側部表面（ストリップ線路９と平行を
なす表面（可視表面４′））、および可能性としては１
端面または両端面（可視表面３′）とは、良導電性を持
つ材料で被覆され、アース面として使用される。ストリ
ップが第２部材２の上部表面を、等しい大きさの２つの
表面５′および６′に分割するようにストリップが配置
されることが好ましい。このストリップの一端部または
両端部は、第２部材２の被覆部に接続されている。この
ようにして前記端部は短絡されるか、または開放され、
斯くして４分の１波長または半波長の伝送線路共振器が
構成される。被覆されていない上部表面部分５′および
６′上に、共振器の共振周波数および帯域幅に影響を与
え得る様々な導体線路および導体パターンが設けられる
ことができる。上述のタイプのストリップ線路共振器の
構造は当業においては公知である。

【００１２】溝７およびストリップ９が設けられた被覆
されていない表面が互いに向かい合わせてセットされか
つ同じ方向に整列されるように、図１（ａ）および図１
（ｂ）に示す各共振器が連結されると、図２に示す本発
明の共振器構造が得られる。これら二つの表面は互いに
密接に向き合わせて配置されることができ、またはこれ
ら二つの表面間に狭い間隙が残されるができる。ここ
で、例えば、ターミナルピンが両表面を分離するために
使用されることができ、これらのピンの内の１つが参照
符号１０によって表わされる。また、これらのピンを使
って、信号を共振器に送信したり、共振器から発信した
りすることができる。両表面間の間隙を制御するため
に、いくつかの従来技術手段が存在するが、それらの手
段自体は本発明の範囲内に含まれない。また、湿気が前
記間隙における電気特性を劣化させることがあり得ない
ように、実際問題として、この間隙を埋めることが好ま
しい。この充填は、適切な接着剤で間隙全体を埋めるこ
とによって行なうことができ、接着剤はまた両部材を互
いに結合させる。あるいは、この構造が完全にカプセル
化されることができ、または結合剤が間隙に使用される
ことができる。カプセル化する場合、金属材料によるカ
プセル化がアース面として作用するので、両部材の被覆
が省略されることができる。両部材が互いに絶縁される
ことが所望される場合、絶縁接着剤が間隙に使用され、
帯状の形態のこの接着剤は両部材を互いに結合する。

【００１３】上述のように、共振器に結合されかつ共振
器の電気特性に影響を与えるように、当業において公知
の様々な導体パターンが、互いに向き合っている各部材
の表面上に配置されることができる。導体パターンは適
切なマスクによって生成される。電気特性は、図１
（ａ）および（ｂ）に示す各共振器の共振周波数の選択
によって大きく影響され得る。これらの共振周波数を変
えることによって、たいていの異なる種類の共振器を実
現することができる。例えば、ストリップ９が短く形成
され、かつ溝１から絶縁されることができる。それによ
り、ストリップの共振周波数が溝の共振周波数の調波と
なるように選択されることができ、それによりまた、同
一のフィルタを用いて調波が減衰されることができる。
溝またはストリップのいずれかが切替可能に形成される
ことができ、その結果、その一端部は非絶縁の表面上に
配置された半導体スイッチによって、アース面につなげ
たり、アース面から切ったり切換えられることができ
る。これにより、もう一つの共振器は、必要に応じて半
波長共振器または４分の１波長共振器に切換えられるこ
とができる。しかしながら、ストリップおよび溝の双方
の共振周波数を等しいサイズに形成することが好まし
い。

【００１４】図３は、本発明による共振器が設けられた
３回路フィルタを示す。このフィルタは２つの誘電部材
３１および３２から成り、部材３１の表面上には、間隔
を隔てて平行に配置された溝３６，３７および３８が形
成される。それぞれ、間隔を隔てて平行に配置されたス
トリップ３３，３４および３５が部材３２の表面上に設
けられる。導体パターンおよびストリップ（図示しな
い）が、共振器に結合するために両部材の表面上に配置
される。両部材は互いに向き合せて配置され、その結
果、溝およびストリップが平行をなすように整合され、
個々の共振器に関して上述したように互いに結合され
る。

【００１５】図４は、フィルタを構成するためのもう１
つの手順を示す。複数の誘電部材が上下に積み重ねら
れ、その結果ストリップ線路共振器と溝共振器の組合わ
せが各間隙内に形成される。これらの部材は相互に密接
して配置されることができ、あるいは図示されるように
これらの部材間に間隙が残されることができる。最端部
材の厚さは中央の部材の厚さの半分である。側部表面４
１，４２，４３および４４、ならびに、それらと反対側
の各部材の側部表面（図中、不可視）は、導電剤で被覆
されている。同様に、表面４５および４６も被覆されて
いる。これらの部材の端面は、その全体または一部を被
覆されることができる。これらの部材は間隙を延びる帯
で結合されることができる。参考として、前記帯の内の
１つが参照符号４５によって表わされる。この帯が導電
材料で作られている場合、この構造の側面は導電層で完
全に覆われている。また、端面の間隙も被覆されること
ができる。斯くしてこのようなフィルタが設けられ、こ
のフィルタでは各間隙毎に伝送線路共振器が生成され
る。この伝送線路共振器の特性はストリップおよび溝の
寸法によって、またストリップおよび溝が４分の１波長
共振器であるか又は半波長共振器であるかという点によ
って決定される。これらの共振器は誘電材を介して互い
に結合されている。部材、溝、およびストリップの寸法
を適切に定めることによって、および間隙の表面上に適
切な導体パターンを配置することによって、所望の特性
を備えたフィルタ装置が構成されることができる。

【００１６】特許請求の範囲に記載された範囲内にとど
まりつつ、本発明による共振器構造およびフィルタがい
くつかの方法で実現されることができる。この共振器へ
の接続が当業において公知の任意の方法で実施されるこ
とができる。側面が完全に、または部分的にのみ被覆さ
れることができる。この代わりに、導電性ハウジングが
この構造の周りに使用されることができる。フィルタは
２つ以上の誘電部材から構成されることができ、これら
の部材の誘電率は異なっていてもよい。正方形断面を持
つロッド状の誘電部材が使用されることができ、この部
材の各側面には溝共振器またはストリップ線路共振器が
形成される。複数のこのような部材は、側面が互いに向
き合うように配置されることができ、その結果、端部か
ら見ると、各間隔に共振器が設けられたモザイクパター
ンが生成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】共振器を構成する二つの半体を示す図であっ
て、（ａ）は溝が設けられた共振器の第１の半体を示
し、（ｂ）はストリップ線路が設けられた共振器の他方
の半体を示している。

【図２】組み立てられた構造を示す図である。

【図３】フィルタの実施例の斜視図である。

【図４】フィルタの第２の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１…第１の部材 ２…第２の部材 ７…溝 ９…ストリップ（ストリップ線路） ３１…第１の部材 ３２…第２の部材 ３３，３４，３５…ストリップ ３６，３７，３８…溝

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部表面と下部表面とを備えた誘電材料
   からなる第１の部材（１）および第２の部材（２）を具
   備し、該部材が、アース面として機能する導電層により
   少くとも部分的にカプセル化されている共振器構造にお
   いて、 第１部材（１）の上部表面に溝（７）が設けられ、該溝
   が表面全体を横切って延びており、かつ導電性材料で被
   覆され、前記溝の被覆部が少くとも一端部において前記
   導電層と接続され、それにより前記溝（７）が伝送線路
   共振器を形成するようにし、 第２部材の上部表面に、表面の中央を延びる導電性スト
   リップ（９）が設けられ、前記ストリップが伝送線路共
   振器を形成し、 部材（１，２）は上部表面を互いに向き合わせて配置さ
   れ、かつ部材（１，２）は、溝（７）とストリップ
   （９）とが互いに平行に配置されるように互いに取り付
   けられることを特徴とする共振器構造。
2. 【請求項２】 前記溝の一端部に、狭い被覆されない領
   域（１１）が前記溝の被覆部と側面（３）の導電層との
   間に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の共
   振器構造。
3. 【請求項３】 溝（７）の被覆部が両端部において導電
   層に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の共
   振器構造。
4. 【請求項４】 溝（７）の断面が半円形であることを特
   徴とする、請求項１に記載の共振器構造。
5. 【請求項５】 導電性ストリップ（９）が第２誘電部材
   の上部表面全体を横切って延びていることを特徴とす
   る、請求項１に記載の共振器構造。
6. 【請求項６】 第１部材（１）の共振器の共振周波数と
   第２部材の共振器の共振周波数とがほぼ等しいことを特
   徴とする、請求項１に記載の共振器構造。
7. 【請求項７】 前記両部材が、上部表面間に間隙が残さ
   れるように互いに取り付けられていることを特徴とす
   る、先行する請求項のいずれか一項に記載の共振器構
   造。
8. 【請求項８】 上部表面と下部表面とを備えた誘電性物
   質からなる第１の部材（３１）および第２の部材（３
   ２）から構成され、該部材が、アース面として機能する
   導電層により少くとも部分的にカプセル化されている高
   周波フィルタにおいて、 第１部材（３１）の上部表面に複数の溝（３６，３７，
   ３８）が設けられ、該溝は表面を横切って延びておりか
   つ導電剤で被覆され、該溝の被覆部が少くとも一端部に
   おいてアース面として機能する前記導電層に接続され、
   それにより伝送線路共振器が各溝内に生成されるように
   し、 第２部材の上部表面に、間隔を隔てて平行に配置された
   複数の導電性ストリップ（３３，３４，３５）が設けら
   れ、伝送線路共振器が該各ストリップに形成され、 部材（３１，３２）は該部材の上部表面を互いに向き合
   わせて配置され、かつ部材（３１，３２）は、前記溝と
   前記ストリップとが夫々互いに平行に配置されるように
   互いに取り付けられることを特徴とする高周波フィル
   タ。
9. 【請求項９】 第１誘電部材は、矩形断面を有する複数
   の別々の部材から好ましくは構成され、該複数の部材の
   各々には一つの表面上に少くとも一つの溝が設けられ、
   該複数の部材は、溝が同一平面内に位置するように側面
   において互いに取り付けられることを特徴とする、請求
   項８に記載の高周波フィルタ。
10. 【請求項１０】 第２誘電部材は、好ましくは矩形断面
    を有する複数の別々の部材から構成され、該複数の部材
    の各々には一つの表面上に少くとも一つの導電性ストリ
    ップが設けられ、該複数の部材は、ストリップが同一平
    面内に位置するように側面において互いに取り付けられ
    ることを特徴とする、請求項８に記載の高周波フィル
    タ。
11. 【請求項１１】 誘電物質からなる第１の縁部材および
    第２の縁部材と、少くとも一つの誘電性の中央部材とを
    具備し、各部材の少くとも二つの相対する表面が平行な
    平坦表面である高周波構造において、 該部材が平坦表面を互いに向き合わせて配置されて、中
    央部材が第１縁部材と第２縁部材間に位置するように
    し、 相対する平坦表面に、導電剤で被覆されかつ表面を横切
    って延びる溝が設けられ、該溝が伝送線路共振器を形成
    し、第２の平坦表面上に、伝送線路共振器を形成する導
    電性ストリップが配置され、 該部材は、溝とストリップとが夫々互いに向き合って平
    行方向に配置されるように、配置されかつ互いに取り付
    けられることを特徴とする高周波構造。
12. 【請求項１２】 前記溝が平坦表面全体を横切って延び
    ており、前記表面を等しい大きさの二つの表面部分に分
    割することを特徴とする、請求項１１に記載の高周波フ
    ィルタ。
13. 【請求項１３】 前記導電性ストリップが平坦表面全体
    を横切って延びており、前記表面を等しい大きさの二つ
    の表面部分に分割することを特徴とする、請求項１１に
    記載の高周波フィルタ。
14. 【請求項１４】 前記部材が、該部材間の相対する平坦
    表面間に間隙が存在するように互いに取り付けられてい
    ることを特徴とする、請求項１１から１３までのいずれ
    か一項に記載の高周波フィルタ。