JPH10242720A - 誘電体共振器および誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁界リークを低減させ、またＱｏの劣化の
少ない誘電体共振器およびそれを用いた誘電体フィルタ
を提供する。 【解決手段】 誘電体板１の表面に電極を形成するとと
もに、電界成分の方向に平行な面に穴６を形成して、共
振周波数を設定する。 【効果】 電界成分に平行な面に電極の開口部が形成さ
れることになるため電磁界リークが小さくなり、また元
々電流密度の小さな領域に電極の無い部分が設けられる
だけであるためＱｏの劣化が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は主にマイクロ波帯
やミリ波帯で用いられる誘電体共振器および誘電体フィ
ルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえば比較的高電力を扱う
マイクロ波帯の誘電体共振器として、誘電体板または誘
電体柱の表面に電極を形成したＴＭモードの誘電体共振
器が用いられている。このＴＭモードの誘電体共振器
は、小型で且つ高い無負荷Ｑ（Ｑｏ）が得られるため、
たとえば移動体通信用セルラーシステムの基地局等にお
ける通信機器のフィルタとして用いられる。

【０００３】このような誘電体板または誘電体柱の表面
に電極を形成したＴＭモードの誘電体共振器を用いてフ
ィルタ等を構成する場合、他の形式の誘電体共振器を用
いる場合と同様に、単に誘電体板や誘電体柱の比誘電率
および寸法を設計しても、材料定数のばらつきや成形精
度の影響によって、設計通りの共振周波数は得難い。そ
のため、通常共振周波数の微調整が必要となる。また、
誘電体板または誘電体柱の材料定数や寸法のばらつきが
十分に抑えられるとしても、同一の金型を用いて共振周
波数の異なった誘電体共振器を得ようとすれば、その特
性に応じて表面の電極パターンを異ならせることにな
る。

【０００４】そこで、このようなＴＭモードの誘電体共
振器の共振周波数を調整または設定する方法として、た
とえば図２０に示すように、電界成分に垂直な平面部の
電極を部分的に削除する方法が考えられる。すなわち図
２０において（Ａ）は電極部分削除前の状態を示す斜視
図であり、誘電体板の外面（六面）に電極を形成するこ
とによって、図中に矢印で示すように、図における上下
の平面部に垂直な方向に電界成分をもつＴＭモードの誘
電体共振器として作用するが、（Ｂ）に示すように、平
面部の電極の電界の集中している部分を削除して電極非
形成部７を設ければ、電界に摂動を与えて共振周波数を
変化させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ＴＭモードの誘電体共振器において、電界成分に垂直な
面に電極非形成部を設ければ、その部分に電界エネルギ
が集中しているため電磁界のリークが生じやすく、また
電極を流れる実電流の電流密度が高い部分を削除するこ
とになるため、その近辺での電流密度が上昇し、全体の
導体損が増大し、Ｑｏが劣化することになる。

【０００６】また本願出願人は、誘電体部分と電極膜と
の境界部分での表皮効果による電流密度の増大を回避し
てＱｏを高めるため、電界成分に垂直な面の電極を、薄
膜電極層と薄膜誘電体層とを交互に積層してなる薄膜多
層電極としたものを特願平０８−３３１３１６号で出願
しているが、このような薄膜多層電極を設けた誘電体共
振器において、図２０に示したように電極の部分削除を
行えば、薄膜電極層同士が層間で短絡するおそれがあ
り、電流密度の低減による低損失動作に支障をきたすこ
とになる。

【０００７】この発明の目的は、上述した電磁界リーク
の問題を解消し、またＱｏの劣化の少ない誘電体共振器
およびそれを用いた誘電体フィルタを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、それぞれ多
角形または円形の互いに略平行な２つの平面部と、この
２つの平面部に略垂直な面とを有する誘電体板または誘
電体柱の表面に電極を形成し、前記平面部に垂直な方向
に電界成分をもつ１つまたは２つ以上のモードで共振す
る誘電体共振器において、電磁界リークを抑え、電流密
度の増大を抑え、また薄膜多層電極を形成した場合の層
間短絡の問題を回避しつつ共振周波数を設定するため
に、請求項１に記載のとおり、前記平面部の電極を、薄
膜電極層と薄膜誘電体層とを交互に積層するとともに各
薄膜電極層の周辺部を短絡させてなる薄膜多層電極と
し、前記誘電体板または誘電体柱の前記平面部に略垂直
な面に穴を形成する。この穴によって、誘電体板または
誘電体柱が部分的に比誘電率の低い物質（空気）に置き
換えられることになるので、所定共振モードにおける共
振器の実効的静電容量が減少し、共振周波数が上昇方向
に変化する。これにより所定共振モードの共振周波数が
定められる。または結合モードの共振周波数が上昇方向
に変化し、所定の２つの共振モード間の結合度が定めら
れる。

【０００９】また、この発明の誘電体共振器は請求項２
に記載のとおり、前記誘電体板または誘電体柱の前記平
面部に略垂直な面に部分的な電極非形成部を設けて所定
共振モードの共振周波数または所定の２つの共振モード
間の結合度を定める。このように電極非形成部を設ける
ことによって電流経路の面積が小さくなり、共振器の実
効的インダクタンスが増大し、共振周波数は低下方向に
変化する。これにより所定共振モードの共振周波数が定
められる。または結合モードの共振周波数が低下方向に
変化し、所定の２つの共振モード間の結合度が定められ
る。

【００１０】請求項１および２に記載の誘電体共振器に
よれば、電界成分に平行な面に電極の開口部が形成され
ることになるため電磁界リークが小さくなる。また元々
電流密度の小さな領域に電極の無い部分が設けられるこ
とになるためＱｏの劣化が少なくなる。また、平行な２
つの平面部の電極が薄膜多層電極であるため、誘電体部
分と電極膜との境界部分での表皮効果による電流密度の
増大が回避されＱｏが高まるが、上記穴または電極非形
成部は平面部の薄膜多層電極に無関係であるため、上記
穴または電極非形成部が薄膜多層電極を用いることによ
る上記Ｑｏの向上作用に影響を与えることがない。

【００１１】また、この発明は、請求項１または２に記
載の誘電体共振器を、それぞれの平面部を対向させて複
数個積層し、誘電体共振器間を結合させた誘電体フィル
タであって、電磁界リークを抑え、電流密度の増大を抑
え、また薄膜多層電極を形成した場合の層間短絡の問題
を回避しつつフィルタ特性を定めるために、請求項３に
記載のとおり、前記誘電体板または誘電体柱の前記誘電
体共振器の平面部に略垂直な面に穴を形成してフィルタ
特性を定めるか、または請求項４に記載のとおり、前記
誘電体板または誘電体柱の前記誘電体共振器の平面部に
略垂直な面に部分的な電極非形成部を設けてフィルタ特
性を設定する。このように誘電体共振器の電界成分に平
行な面に穴を設けたり、電極非形成部を設けることによ
って、その誘電体共振器による電磁界リークの防止およ
びＱｏの低下を防止することができ、電磁界リークが少
なく、また挿入損失の低い誘電体フィルタが得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
誘電体共振器の構成を図１〜図５を参照して説明する。

【００１３】図１の（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は電磁
界分布を示す図、（Ｃ）は電極部分を流れる電流分布を
示す図である。（Ａ）において２は六面体形状をなす誘
電体板の図における上下面に形成した薄膜多層電極、５
は残る四面に形成した単層電極である。

【００１４】（Ｂ）において誘電体共振器内の実線の矢
印は主要部分の電界方向および強度を表し、破線の矢印
は磁界分布を表す。このように誘電体共振器１０の厚み
方向に電界が分布し、それに垂直な面方向に磁界が分布
することになり、磁界の平面方向にｘ軸とｙ軸をとり、
これにそれぞれ垂直な方向にｚ軸をとると、この誘電体
共振器はＴＭ１１０モードと表すことができる。このよ
うに電磁界分布が生じるため、同図の（Ｃ）に示すよう
に、上面の薄膜多層電極２には中央から四方へ広がる方
向または四方から中央へ集まる方向に電流が流れ、単層
電極５には図における上下方向に電流が流れることにな
る。

【００１５】図２は図１に示した誘電体共振器の断面図
およびその部分拡大図である。同図において３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄはそれぞれ薄膜電極層、４ａ，４ｂ，４
ｃはそれぞれ薄膜誘電体層であり、両者の交互の積層に
よって薄膜多層電極２を構成している。この薄膜多層電
極はたとえばＣｕをスパッタリングして薄膜電極層を形
成し、誘電体板１より低誘電率の材料をスパッタリング
して薄膜誘電体層を形成する、という処理を所定回数繰
り返すことによって形成する。また側面の単層電極はＣ
ｕのメッキにより形成する。この側面の電極は薄膜多層
電極の形成後に設けることによって、薄膜多層電極の周
辺部を短絡する。

【００１６】図３は図２に示した各薄膜電極層に流れる
電流の様子を示す図である。同図の（Ｂ）に示すように
各薄膜誘電体層４ａ，４ｂ，４ｃはそれらの上下に存在
する薄膜電極層とともにそれぞれ極めて薄い誘電体共振
器を構成し、それぞれの共振周波数を誘電体板１による
誘電体共振器の共振周波数にほぼ等しくすることによっ
て、上下面の薄膜電極層に流れる電流の向き（位相）が
揃うことになる。これにより（Ａ）に示すように、誘電
体共振器の電流ｉａは薄膜電極層３ａを流れ、薄膜誘電
体層４ａによる共振器の電流ｉｂは薄膜電極層３ａおよ
び３ｂを流れる。同様に薄膜誘電体層４ｂによる誘電体
共振器の電流ｉｃは薄膜電極層３ｂおよび３ｃを流れ、
誘電体層４ｃによる誘電体共振器の電流ｉｄは薄膜電極
層３ｃおよび３ｄを流れる。したがって薄膜電極層３ａ
に流れる合成電流はｉａ−ｉｂ、薄膜電極層３ｂに流れ
る合成電流はｉｂ−ｉｃ、薄膜電極層３ｃに流れる合成
電流はｉｃ−ｉｄとなる。図中の白抜きの矢印はこれら
の合成電流の向きおよび大きさを模式的に表している。
このようにして、誘電体板１の表面部分における電流集
中が緩和され、表層にまで電流が分散されることにな
る。

【００１７】上記誘電体板としては、たとえばその比誘
電率が約４０の誘電体セラミクスを用い、各薄膜電極層
としては、比誘電率が４０より低い誘電体を用いること
によって、各薄膜電極層による誘電体共振器の共振周波
数を誘電体板１による誘電体共振器の共振周波数にほぼ
等しくすることができる。また、各薄膜電極層が誘電体
板または誘電体柱による誘電体共振器の電磁界を完全に
遮蔽することなく、各薄膜電極層と薄膜誘電体層による
誘電体共振器が誘電体板または誘電体柱による誘電体共
振器に結合するように、各薄膜電極層の厚みは共振周波
数における表皮深さと同程度かそれより薄い膜厚とす
る。

【００１８】さてこのような構造の誘電体共振器の共振
周波数を調整する場合、図４に示すように誘電体板の上
下の平面部に垂直な面に穴６を形成する。同図の（Ａ）
は斜視図、（Ｂ）は水平断面図である。この例では、誘
電体板１の各面に電極を形成した後にダイヤモンドバー
（回転砥石）で穴６を形成するようにしたため、穴６の
内面には電極が存在しない。穴６の内部は空気であり、
誘電体板１より低誘電率であるため、共振器の実効的静
電容量は穴６を設ける前に比べて減少する。ここで共振
器の実効的静電容量をＣｏ、実効的インダクタンスをＬ
ｏとすれば、共振周波数ｆｏ＝１／｛（２π√（ＬｏＣ
ｏ）｝として表されるため、穴６を形成することによ
り、穴６を形成する前より共振周波数が上昇する。

【００１９】図５は図４に示した誘電体共振器におい
て、誘電体板１の比誘電率εｒを３７とし、ａ＝ｂ＝１
４〔mm〕 、ｃ＝４〔mm〕 、ｄ＝２〔mm〕 として、
ｈを変化させた時の共振周波数およびｈの変化量に対す
る共振周波数の変化量をＦＥＭシミュレーションにより
求めた結果である。ここで、共振周波数をｆｏ、その変
化量をｄｆｏ、ｈの変化量に対するｆｏの変化量をｄｆ
ｏ／ｄｈとして、これらの数値結果を示す。

【００２０】 ｈ〔mm〕ｆｏ〔MHz 〕ｄｆｏ〔MHz 〕ｄｆｏ／ｄｈ〔MHz/mm〕 0.0 2489.3 0.5 2489.4 0.1 0.2 1.0 2490.1 0.7 1.4 1.5 2491.8 1.7 3.4 2.0 2495.0 3.2 6.4 2.5 2500.0 5.0 10.0 3.0 2507.1 7.1 14.2 3.5 2516.4 9.3 18.6 4.0 2527.9 11.5 23.0 4.5 2541.9 14.0 28.0 5.0 2558.2 16.3 32.6 5.5 2576.9 18.7 37.4 6.0 2597.6 20.7 41.4 6.5 2620.3 22.7 45.4 7.0 2644.7 24.4 48.8 7.5 2670.3 25.6 51.2 8.0 2696.5 26.2 52.4 8.5 2722.7 26.2 52.4 9.0 2747.9 25.2 50.4 9.5 2771.4 23.5 47.0 10.0 2792.4 21.0 42.0 10.5 2810.0 17.6 35.2 11.0 2824.2 14.2 28.4 11.5 2834.8 10.6 21.2 12.0 2841.9 7.1 14.2 12.5 2846.4 4.5 9.0 13.0 2848.6 2.2 4.4 13.5 2849.4 0.8 1.6 このように、ｈ＝０すなわち穴６を形成すべき箇所の電
極のみを削除した時点での共振周波数が２４８９．３
〔MHz 〕であり、ｈ＝１３．５〔mm〕 とした時の共振
周波数は２８４９．４〔MHz 〕となった。また、ｈ＝
８．０〜８．５〔mm〕 の時ｈの変化量に対する共振周
波数の変化量が最大となり、５２．４〔MHz/mm〕 とな
った。このように誘電体板のほぼ中央付近で穴６の深さ
を調節することによって共振周波数を大きく変化させる
ことができ、逆に誘電体板の中央部分を避けて穴６を深
さを調整することによって共振周波数を微調整すること
ができる。なお、上述した説明では誘電体板の外面に電
極を形成した後に穴６を形成するようにしたが、誘電体
板の成形時に穴６を一体成形するようにし、その一体成
形時の穴６の深さによって共振周波数を設定するように
してもよい。すなわち共振周波数を微調整するのではな
く、設計段階から所定の共振周波数が得られるように穴
６の寸法を設計するようにしてもよい。

【００２１】次に、この発明の第２の実施形態に係る誘
電体共振器の構成を図６および図７を参照して説明す
る。

【００２２】第１の実施形態では、誘電体板に穴を形成
して共振周波数を設定する例を示したが、この第２の実
施形態では、図６に示すように、誘電体板の図における
側面に電極非形成部７を設けて共振周波数を設定する。
図６の（Ｂ）はこの電極非形成部７を設けた側面の電極
に流れる電流分布を模式的に示している。このように電
流の流れる面積が狭くなり、共振器の実効的インダクタ
ンスが増加するため、共振周波数は電極非形成部７を設
けない場合に比べて低下する。

【００２３】図７は図６に示した各部の寸法において、
誘電体板１の比誘電率εｒを３７とし、ａ＝ｂ＝１４
〔mm〕 、ｃ＝４〔mm〕 、電極非形成部７の高さ方向
の幅ｕ２を４〔mm〕 として、電極非形成部７の横方向
の幅ｕ１を変化させた時の共振周波数をＦＥＭシミュレ
ーションにより求めた結果である。ここで、共振周波数
をｆｏ、その変化量をｄｆｏ、ｕ１の変化量に対するｆ
ｏの変化量をｄｆｏ／ｄｕ１として、これらの数値結果
を示す。

【００２４】 ｕ１〔mm〕ｆｏ〔MHz 〕ｄｆｏ〔MHz 〕ｄｆｏ／ｄｕ１〔MHz/mm〕 0.0 2489.3 0.5 2488.8 1.0 2486.6 -2.2 -4.4 1.5 2480.2 -6.4 -12.8 2.0 2473.3 -6.9 -13.8 2.5 2460.7 -12.6 -25.2 3.0 2446.6 -14.1 -28.2 このようにｕ１＝０すなわち電極非形成部７を形成する
前の共振周波数は２４８９．３〔MHz 〕であり、ｕ１＝
３．０〔mm〕 とした時の共振周波数は２４４６．６
〔MHz 〕となった。また、ｕ１を大きくする程、ｕ１の
変化量に対する共振周波数の変化量が大きくなる。この
ように電極非形成部７の幅によって共振周波数を低下方
向に調整することができ、また、電極非形成部７の幅を
大きくする程、共振周波数を大きく変化させることがで
き、逆に電極非形成部７の幅を微小範囲で広げることに
よって共振周波数を微調整することができる。

【００２５】なお、図６に示した電極非形成部７も第１
の実施形態の場合と同様に予め形成した電極をダイヤモ
ンドバー等を用いて削除することによって設けることが
できるが、現実には電極のみを削除することは極めて困
難であり、実際には電極とともに誘電体板の一部を切削
することになる。したがって共振周波数を低下させるた
めには切削深さをなるべく浅くするとともに電極非形成
部の範囲を広げるようにし、共振周波数を上昇させるた
めには、誘電体板の切削量（穴の深さ）を大きくすれば
よい。

【００２６】次に、第３の実施形態に係る誘電体共振器
の構成を図８〜図１０を参照して説明する。

【００２７】図８は誘電体共振器の斜視図および水平断
面図である。（Ａ）において２は六面体形状をなす誘電
体板の図における上下面に形成した薄膜多層電極、５は
残る四面に形成した単層電極である。この誘電体共振器
は後述するようにＴＭ２１０モードとＴＭ１２０モード
を用いるＴＭ２重モード誘電体共振器であり、後述する
ように（ＴＭ２１０＋ＴＭ１２０）モードと、（ＴＭ２
１０−ＴＭ１２０）モードの２つのモードを用い、ＴＭ
２１０モードとＴＭ１２０モードとを結合させるため
に、誘電体板の１つの角部分を取り除いた形状とし、そ
の角部分に穴６を設ける。

【００２８】図９は上記２つのモードおよびその２つの
モード間の結合モードの電磁界分布の様子を示す図であ
る。（Ａ），（Ｂ）はＴＭ１２０モードとＴＭ２１０モ
ードに関する図であり、破線の矢印は磁界分布を示す。
この２つのモードは縮退モード関係にある。同図の
（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ結合モードとして用いる（Ｔ
Ｍ２１０＋ＴＭ１２０）モードと（ＴＭ２１０−ＴＭ１
２０）モードに関する図であり、破線の矢印は磁界分布
を示す。同図に示すように誘電体板の角部を取り除いた
形状とすることによって、この例では（ＴＭ２１０−Ｔ
Ｍ１２０）モードの共振周波数が高くなり、（ＴＭ２１
０＋ＴＭ１２０）モードの共振周波数はあまり変化しな
いため、ＴＭ１２０モードとＴＭ２１０モードの縮退が
解かれて、ＴＭ１２０モードとＴＭ２１０モードの両モ
ード間で結合が生じる。

【００２９】図１０は図８の（Ｂ）において、誘電体板
１の比誘電率εｒを３７とし、ａ＝ｂ＝２２、ｃ＝４
〔mm〕 、穴６の内径ｄを２〔mm〕 として、穴６の深
さｈを変化させた時の共振周波数をＦＥＭシミュレーシ
ョンにより求めた結果である。ここで、（ＴＭ２１０−
ＴＭ１２０）モードの共振周波数をｆ１、（ＴＭ２１０
＋ＴＭ１２０）モードの共振周波数をｆ２、ｆ１の変化
量をｄｆ１、ｈの変化量に対するｆ１の変化量をｄｆ１
／ｄｈとして、これらの数値結果を示す。

【００３０】 ｈ〔mm〕ｆ１〔MHz 〕ｆ２〔MHz 〕ｄｆ１〔MHz 〕 ｄｆ１／ｄｈ〔MHz/mm〕 0.0 2520.9 2504.8 0.5 2520.9 2504.8 0.0 0.0 1.0 2521.2 2504.8 0.3 0.6 1.5 2521.9 2504.8 1.0 1.4 2.0 2523.2 2504.8 2.3 2.6 2.5 2525.2 2504.8 4.3 4.0 3.0 2528.2 2504.8 7.3 6.0 3.5 2532.0 2504.8 11.1 7.6 4.0 2536.9 2504.8 16.0 9.8 4.5 2542.9 2504.8 22.0 12.0 5.0 2549.7 2504.9 28.8 13.6 5.5 2557.5 2505.0 36.6 15.6 6.0 2566.0 2505.0 45.1 17.0 6.5 2575.1 2505.0 54.2 18.2 7.0 2584.5 2505.1 63.6 18.8 このように、角部の穴６の深さを深くすることによって
一方の共振モードの共振周波数を上昇方向に調整するこ
とができる。また、穴６の深さｈを誘電体板の中央に達
するまで深くするほどｈの変化量に対する共振周波数の
変化量は大きくなる。なお、ｈ＝０すなわち穴６を形成
すべき箇所の電極を削除した段階での共振周波数ｆ１と
ｆ２との差は、誘電体板の１つの角部を取り除いた形状
としたことによる。

【００３１】ここでＴＭ１２０モードとＴＭ２１０モー
ドの結合度ｋは、 ｋ＝２（ｆ１−ｆ２）／（ｆ１＋ｆ２） または、 ｋ＝（ｆ１−ｆ２）／√（ｆ１・ｆ２） で表されるので、ｆ１とｆ２に差をもたせることによっ
て、ＴＭ１２０モードとＴＭ２１０モードとを結合させ
ることができ、穴６を深くしてｆ１とｆ２の差を大きく
する程結合度を増すことができる。

【００３２】図１１および図１２は第４の実施形態に係
る誘電体共振器の構成を示す図であり、第３の実施形態
と異なる点は、穴によって共振周波数を調整するのでは
なく、図１１に示すように、誘電体板の角部に電極非形
成部７を設けることによって結合モードの内の一方の共
振モードの共振周波数を調整する。図１２は図１１にお
いて、誘電体板１の比誘電率εｒを３７とし、ａ＝ｂ＝
２２〔mm〕 、ｃ＝４〔mm〕 、電極非形成部７の高さ
方向の幅ｕ２を４〔mm〕 として、電極非形成部７の横
方向の幅ｕ１を変化させた時の共振周波数をＦＥＭシミ
ュレーションにより求めた結果である。ここで、（ＴＭ
２１０−ＴＭ１２０）モードの共振周波数をｆ１、（Ｔ
Ｍ２１０＋ＴＭ１２０）モードの共振周波数をｆ２、ｆ
１の変化量をｄｆ１、ｕ１の変化量に対するｆ１の変化
量をｄｆ１／ｄｕ１として、これらの数値結果を示す。

【００３３】 ｈ〔mm〕ｆ１〔MHz 〕ｆ２〔MHz 〕ｄｆ１〔MHz 〕ｄｆ１／ｄｕ１〔MHz/mm〕 0.0 2520.9 2504.8 1.0 2519.9 2504.8 2.0 2514.8 2504.8 2.5 2510.0 2504.8 -4.8 -9.6 3.0 2504.6 2504.8 -5.4 -10.8 3.5 2498.1 2504.8 -6.5 -13.0 4.0 2490.8 2504.8 -7.3 -14.6 このように、角部の電極非形成部７の幅によって一方の
結合モードの共振周波数を低下方向に調整することがで
きる。これによりｆ１とｆ２に差をもたせることによっ
て、ＴＭ１２０モードとＴＭ２１０モードとを結合させ
ることができ、電極非形成部７の幅を広くしてｆ１とｆ
２の差を大きくする程結合度を増すことができる。

【００３４】次に第５の実施形態に係る誘電体フィルタ
の構成を図１３〜図１５を参照して説明する。

【００３５】図１３は４つの誘電体共振器を組み合わせ
て構成した誘電体フィルタの斜視図および部分断面図で
ある。（Ａ）において１１，１２，１３，１４はそれぞ
れ図１に示したものと基本的に同様の誘電体共振器であ
り、誘電体共振器１１と１２との対向面にＷ１で示す電
極非形成部からなる窓を形成している。誘電体共振器１
２と１３との対向面にはＷ２で示す電極非形成部からな
る窓を形成している。さらに誘電体共振器１３と１４と
の対向面にはＷ３で示す電極非形成部からなる窓を形成
している。また、誘電体共振器１１，１４の端面には同
軸コネクタ１５，１６をそれぞれ取り付けている。これ
らの誘電体共振器のうち１２，１３の図における上面お
よび誘電体共振器１１，１４の図における下面にはそれ
ぞれ薄膜多層電極を形成し、他の面には通常の単層電極
をそれぞれ形成している。この誘電体フィルタの特性を
調整する場合、誘電体共振器１１，１２，１３，１４の
側面に６１，６２，６３，６４で示すいずれか１つまた
はいくつかの穴を形成し、その穴の深さによって調整す
る。

【００３６】図１３の（Ｂ）は誘電体共振器１１に対す
る同軸コネクタ１５の取り付け部分の断面図であり、同
軸コネクタ１５の中心導体で結合ループ１７を形成し、
これを誘電体共振器１１の誘電体板に設けた穴部分に挿
入している。同軸コネクタ１６についても同様に、その
中心導体で結合ループを形成し、これを誘電体共振器１
４の誘電体板に設けた穴部分に挿入している。

【００３７】図１４は図１３における誘電体共振器１１
と１２間の結合構造を示す断面図である。同図において
（Ａ）はイーブンモードの電界分布、（Ｂ）はオッドモ
ードの電界分布をそれぞれ示している。このように窓Ｗ
１部分の電極が無いと、オッドモードに対して容量成分
が減少するので、オッドモードの共振周波数ｆodd がイ
ーブンモードの共振周波数ｆevenより高くなって、誘電
体共振器１１−１２間が電界結合する。

【００３８】図１５は図１３に示した誘電体共振器１２
と１３間の結合状態を示す図である。（Ａ）はオッドモ
ードの磁界分布、（Ｂ）はイーブンモードの磁界分布を
それぞれ示している。このように窓Ｗ２部分の電極が無
いと、インダクタンス成分が増大し、イーブンモードに
おける共振周波数が低下し、ｆodd ＞ｆevenの関係とな
って、誘電体共振器１２と１３間が磁界結合する。図１
３に示した誘電体共振器１３と１４間は１１と１２間と
同様に窓Ｗ３の存在によって電界結合する。結局図１３
に示した誘電体フィルタは、同軸コネクタ１５→誘電体
共振器１１→１２→１３→１４→同軸コネクタ１６の経
路で結合し、４段の共振器からなる帯域通過フィルタ特
性を有するフィルタとして作用する。このフィルタ特性
は、各誘電体共振器１１〜１４の共振周波数と共振器間
の結合度によって定まるが、この構成例では結合度を一
定として、図１３に示した穴６１〜６４の深さによっ
て、各共振器の共振周波数を設定することによってフィ
ルタ特性を定める。

【００３９】図１６は第６の実施形態に係る誘電体フィ
ルタの斜視図である。図１３に示した誘電体フィルタと
異なる点は、穴の形成によって各共振器の共振周波数を
設定するのに代えて、電極非形成部を設けて共振周波数
を調整するようにした点である。すなわち図１６におい
て電極非形成部７１，７２，７３，７４の大きさによっ
て誘電体共振器１１，１２，１３，１４の各共振周波数
を調整し、これによってフィルタ特性を定める。

【００４０】次に、第７の実施形態に係る誘電体フィル
タの構成を図１７および図１８を参照して説明する。

【００４１】図１７において１１，１２はそれぞれＴＭ
２重モードの誘電体共振器であり、誘電体板の図におけ
る上下面に薄膜多層電極を形成し、周面に単層電極を形
成するとともに、２つの誘電体共振器の接合面に電極非
形成部からなる窓Ｗを形成している。また、それぞれ内
部に結合ループを有する同軸コネクタ１５，１６を、同
一面に並べて形成している。この誘電体フィルタの特性
を調整する場合、誘電体共振器１１，１２の角部分の６
１，６２で示すいずれか一方または両方の穴を形成し、
その深さによって調整する。

【００４２】図１８は図１７に示した誘電体共振器１１
および１２の共振モードと結合状態を示す図であり、破
線の矢印はそれぞれ磁界分布を示す。上記２つの誘電体
共振器１１，１２は、図１８の（Ａ），（Ｂ）で示すよ
うに、縮退モード関係にあるＴＭ１２０モードとＴＭ２
１０モードでそれぞれ共振し、図１７に示した同軸コネ
クタ１５，１６の結合ループは誘電体共振器１１，１２
のＴＭ１２０モードにそれぞれ磁界結合する。図１８の
（Ｃ）は誘電体共振器１１，１２間の結合状態を示す図
であり、窓Ｗ部分に電極が無いため、ＴＭ２１０モード
同士が磁界結合することになる。また誘電体板の角部を
取り除いた形状とすることによって、ＴＭ２１０モード
とＴＭ１２０モードの結合モードである（ＴＭ２１０＋
ＴＭ１２０）モードと（ＴＭ２１０−ＴＭ１２０）モー
ドの共振周波数に差が生じ縮退が解かれて、ＴＭ２１０
モードとＴＭ１２０モードの２つのモード間で結合が生
じる。したがって図１７に示した誘電体フィルタは、同
軸コネクタ１５→誘電体共振器１１のＴＭ１２０モード
→誘電体共振器１１のＴＭ２１０モード→誘電体共振器
１２のＴＭ２１０モード→誘電体共振器１２のＴＭ１２
０モード→同軸コネクタ１６の順に結合して、４段の共
振器からなる帯域通過フィルタとして作用する。この場
合、１段目と２段目の結合度は穴６１の深さによって、
また３段目と４段目の結合度は穴６２の深さによって、
それぞれ調整する。

【００４３】図１９は第８の実施形態に係る誘電体共振
器の２つの構成例を示す断面図である。上述した誘電体
共振器およびそれによる誘電体フィルタでは、底面が正
方形の角柱状の誘電体板を用いたが、誘電体板の中央部
を誘電体柱として、その周囲をキャビテイとして構成し
てもよい。すなわち図１９の（Ａ）は、角筒状のキャビ
テイ２２とその中央部に設ける角柱状の誘電体柱２１と
を一体成形し、キャビテイ２２の開口部に誘電体板２
３，２４を設けるとともに、外面に電極を形成すること
によって構成したＴＭ１１０モードの誘電体共振器であ
り、この構造においても、誘電体板２３または２４に穴
を設けるか、電極非形成部を設けることによって共振周
波数を調整することができる。また図１９の（Ｂ）は、
有底円筒状のキャビテイ２２と円柱形状の誘電体柱２１
とを一体成形し、キャビテイ２２の開口面に円板形状の
誘電体板２３を覆うとともに、周面に電極を形成するこ
とによって構成したＴＭ０１０モードの誘電体共振器で
あり、この構造においても、キャビテイ２２の側面に穴
または電極非形成部を設けることによって共振周波数を
調整することができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１，２に係る発明によれば、電界
成分に平行な面に電極の開口部が形成されることになる
ため電磁界リークが小さくなる。また、電界成分に垂直
な平面部は、その全面に薄膜多層電極を形成することが
できるため、誘電体部分と電極膜との境界部分での表皮
効果による電流密度の増大が回避されＱｏが高まる。し
かも、穴や電極非形成部は元々電流密度の小さな領域に
設けられるだけであるため、穴や電極非形成部を設ける
ことによるＱｏの劣化は少ない。

【００４５】請求項３，４に係る発明によれば、誘電体
共振器の電界成分に平行な面に穴を設けたり、電極非形
成部を設けることによって、その誘電体共振器による電
磁界リークの防止およびＱｏの低下を防止することがで
き、電磁界リークが少なく、また挿入損失の低い誘電体
フィルタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る誘電体共振器の外観斜視
図、電磁界分布、および電流分布を示す斜視図である。

【図２】同誘電体共振器の断面図および部分拡大断面図
である。

【図３】同誘電体共振器における薄膜多層電極部分の電
流分布を示す図である。

【図４】周波数調整用の穴の形成例を示す斜視図および
水平断面図である。

【図５】穴の深さを変化させた場合の共振周波数の変化
を示す図である。

【図６】第２の実施形態に係る誘電体共振器の斜視図お
よび電流分布の例を示す図である。

【図７】同誘電体共振器における電極非形成部の幅を変
化させた時の共振周波数の変化を示す図である。

【図８】第３の実施形態に係る誘電体共振器の斜視図お
よび水平断面図である。

【図９】同誘電体共振器の各モードにおける電磁界分布
の例を示す図である。

【図１０】同誘電体共振器における穴の深さを変化させ
た時の共振周波数の変化を示す図である。

【図１１】第４の実施形態に係る誘電体共振器の斜視図
および水平断面図である。

【図１２】同誘電体共振器の電極非形成部の幅を変化さ
せた時の共振周波数の変化を示す図である。

【図１３】第５の実施形態に係る誘電体フィルタの構成
を示す斜視図および部分断面図である。

【図１４】同誘電体フィルタにおける上下方向の誘電体
共振器間の結合状態を示す図である。

【図１５】誘電体フィルタにおける横方向の誘電体共振
器間の結合状態を示す図である。

【図１６】第６の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視
図である。

【図１７】第７の実施形態に係る誘電体フィルタの斜視
図である。

【図１８】同誘電体フィルタにおける各モードの電磁界
分布の例を示す図である。

【図１９】第８の実施形態に係る誘電体共振器の構造を
示す断面図である。

【図２０】従来技術による誘電体共振器の共振周波数調
整例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１−誘電体板 ２−薄膜多層電極 ３−薄膜電極層 ４−薄膜誘電体層 ５−単層電極 ６，６１〜６４−穴 ７，７１〜７４−電極非形成部 １０，１１〜１４−誘電体共振器 １５，１６−同軸コネクタ １７−結合ループ ２１−誘電体柱 ２２−キャビティ ２３，２４−誘電体板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ多角形または円形の互いに略平
   行な２つの平面部と、この２つの平面部に略垂直な面と
   を有する誘電体板または誘電体柱の表面に電極を形成
   し、前記平面部に垂直な方向に電界成分をもつ１つまた
   は２つ以上のモードで共振する誘電体共振器において、 前記平面部の電極を、薄膜電極層と薄膜誘電体層とを交
   互に積層するとともに各薄膜電極層の周辺部を短絡させ
   てなる薄膜多層電極とし、前記誘電体板または誘電体柱
   の前記平面部に略垂直な面に穴を形成して所定共振モー
   ドの共振周波数または所定の２つの共振モード間の結合
   度を定めたことを特徴とする誘電体共振器。
2. 【請求項２】 それぞれ多角形または円形の互いに略平
   行な２つの平面部と、この２つの平面部に略垂直な面と
   を有する誘電体板または誘電体柱の表面に電極を形成
   し、前記平面部に垂直な方向に電界成分をもつ１つまた
   は２つ以上のモードで共振する誘電体共振器において、 前記平面部の電極を、薄膜電極層と薄膜誘電体層とを交
   互に積層するとともに各薄膜電極層の周辺部を短絡させ
   てなる薄膜多層電極とし、前記誘電体板または誘電体柱
   の前記平面部に略垂直な面に部分的な電極非形成部を設
   けて所定共振モードの共振周波数または所定の２つの共
   振モード間の結合度を定めたことを特徴とする誘電体共
   振器。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の誘電体共振器
   を、それぞれの平面部を対向させて複数個積層し、誘電
   体共振器間を結合させた誘電体フィルタであって、 前記誘電体板または誘電体柱の前記誘電体共振器の平面
   部に略垂直な面に穴を形成してフィルタ特性を定めたこ
   とを特徴とする誘電体フィルタ。
4. 【請求項４】 請求項１または２のいずれかに記載の誘
   電体共振器を、それぞれの平面部を対向させて複数個積
   層し、誘電体共振器間を結合させた誘電体フィルタであ
   って、 前記誘電体板または誘電体柱の前記誘電体共振器の平面
   部に略垂直な面に部分的な電極非形成部を設けてフィル
   タ特性を定めたことを特徴とする誘電体フィルタ。