電介質共振元件、電介質共振器、濾波器、振動器裝置及通信裝置的製作方法
2023-10-08 00:25:54
專利名稱：電介質共振元件、電介質共振器、濾波器、振動器裝置及通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及TE01δ電介質共振元件、包含該元件的電介質共振器、濾波器、振動器裝置及具有這些的通信裝置。
背景技術：
在電介質濾波器中，以有效利用頻率為目的，要求低損失化和頻率選擇性的提高化。為了實現這一目標，使用了具有高度的無負載Q(以下簡稱為「Qu」)特性的電介質共振器。
另外，在具有電介質共振器的振動器中，為了實現低噪音化和溫度特性穩定化，使用了具有高Qu特性的電介質共振器。
作為具有如此高Qu特性的電介質共振器，利用TE01δ方式的電介質共振器是有效的。TE01δ的單式共振器由於該共振器的形狀是圓筒、圓柱、或多角柱那樣非常簡單的形狀，因此其設計和製造都容易，但若想要構成多級的濾波器，則因在腔室內將共振器排列成一列，故存在著整體尺寸變大的缺點。
為此，作為將這種TE01δ方式多重化後的電介質共振器，曾有過(1)特開2001-160702「3重式球型電介質濾波器及其製造方法」、(2)特開平5-63414「電介質共振器裝置」的提案。另外，在上述(2)的「電介質共振器裝置」中記載的、直角座標系中「TE101方式」是一種與由圓筒座標系表示的TE01δ方式相同的共振方式。
若使用前述多重化後的TE01δ方式的電介質共振器，則可構成小型、輕量且具有較高Qu的濾波器等。
然而，要由電介質陶瓷燒結體製造(1)、(2)所述那種的球形或大致球形的共振器時，需要有非常高的技術，一般來講，其加工因難，成本非常高。
另外，使用這種結構的3重式共振器，在作成四級以上的濾波器時，在將共振器相互間磁場結合的結構中，不僅容易發生所謂的多偶合現象，而且為了避免這種偶合所作的調整非常困難，需要特殊性的裝置。另外，在(1)的「3重式球型電介質濾波器及其製造方法」中，未公開有構成四級以上用的具體措施。
如(2)的「電介質共振器裝置」所示，若使用結合環而與其它的共振器結合，雖然構成四級以上的濾波器比較容易，但在該場合，因結合環而明顯降低共振器的Q，存在著不能充分發揮本來的高Qu特性的問題。
另一方面，作為使用有電介質共振器的振動器，例如在特開平9-162646公報中，揭示了一種將BS衛星廣播和CS衛星通信信號由1臺轉換器受信的振動器。在這種接受頻率帶不同的2種信號的場合，需要有2種分別對應於頻率帶的局部振動器。以往，在各自的局部振動器中，使用的是與各自頻率對應的TE01δ單式的共振器。即，使用2個TE01δ單式共振器。
在這種振動器裝置的共振器部分，若適用(1)或(2)所示的3重式的電介質共振器，則可減少電介質共振器的使用個數。然而，因存在著不用于振動器的第3個共振方式，故在所需的共振頻率的附近發生不需要的結合方式，不實用。
本發明目的在於，提供容易製造、可構成低成本的將TE01δ方式雙重化的電介質共振元件及其利用裝置。
另外，本發明另一目的在於，提供即使在構成由四級以上的共振器組成的濾波器時、也可避免多偶合問題的電介質共振元件及其利用裝置。
本發明又一目的在於，提供不會產生因不需要的結合方式所發生的不良現象、可用於2頻率的振動器裝置的電介質共振元件及其利用裝置。
本
發明內容
本發明的電介質共振元件是，大致正方形板狀的第1、第2平板部分在使該平板部分的中心線相互間一致且交叉的狀態下，將電介質材料一體形成，在各自的第1、第2平板部分，產生電場矢量圍繞該平板部分的面內方向的TE01δ方式的電磁場。
其中，所謂平板部分的「中心線」是指在將大致正方形板狀的平板部分立起的狀態下、當在將假想對角線引在平板部分的上面時從其交點延伸的假想垂線。
另外，所謂「使中心線相互間一致」是指使第1、第2平板部分的中心線一致，但不僅包含未必完全一致的狀態、且包含將其中心線配置於第1、第2平板部分的交叉部分的狀態，採用這種結構，將外面作成以平面為主體的形狀，製造容易。並且，可作為TE01δ的雙重式共振器來利用，避免了上述的多偶合的問題。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，將所述第1、第2平板部分的交叉角度形成90°以外的角度。由此，起到了將2種TE01δ方式以規定的結合度結合的2級共振器裝置的作用。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，所述第1、第2平板部分的厚度尺寸相互不同，採用這種結構，可使2種TE01δ方式的共振器的共振頻率產生差別。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，所述第1、第2平板部分的形狀相互不同，採用這種結構，可使2種TE01δ方式的共振器的共振頻率產生差別。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，所述第1、第2平板部分的角作成具有倒角形狀或圓弧的形狀。採用這種結構，基本上不會使TE01δ方式的共振頻率變化，將其它的TM方式等不需要的共振方式的共振頻率向高頻率側轉移，遠離使用頻率帶。由此，可防止因不需要方式的影響而造成共振器的Qu降低。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，在所述第1、第2中的某一方的平板部分、或所述第1、第2雙方的平板部分，設置局部性的孔。採用這種結構，使平板部分的實效電容率下降，決定2種TE01δ方式的共振頻率。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，在從所述第1、第2平板部分的一方的面交叉部、朝夾持中心線而相對的另一方的面交叉部的方向上，形成孔或貫通孔。採用這種結構，相對於2種TE01δ方式的共振頻率而可使TM方式等其它不需要的共振方式的共振頻率相對地向高頻率發生側轉移，防止Qu的降低。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成朝中心線方向的凹部。採用這種結構，可使正交的2種TE01δ方式結合，可根椐凹部的大小來調整其結合量。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成朝離開中心線的方向凸出的凸出部。採用這種結構，可使正交的2種TE01δ方式結合，可根椐凸出部的大小來調整其結合量。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，由電容率低於電介質材料的材料組成的支持臺與所述第1、第2平板部分各自的一方側面接合。採用這種結構，可防止在收納於腔室內的狀態下與腔室的導體面分離，抑止導體損失的發生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式產生的不良影響。並且，使2種TE01δ方式的影響等同，便於設計。
另外，本發明的電介質共振元件的特徵在於，由電容率低於電介質材料的材料組成的支持臺與所述第1、第2平板部分的與所述中心線大致直角的一方的側面的任一個接合。採用這種結構，可防止在收納於腔室內的狀態下與腔室的導體面分離，抑止導體損失的發生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式產生的不良影響。
另外，本發明的電介質共振器的特徵在於，由所述電介質共振元件和收納電介質共振元件的腔室構成。採用這種結構，可防止從TE01δ雙重式的電介質共振元件向外部漏出電磁場及與外部迴路不需要的結合，獲得特性的穩定化。
另外，本發明的濾波器的特徵在於，在所述腔室內，設置與該腔室內的電介質共振元件的規定共振方式結合的輸出輸入結合裝置而構成。採用這種結構，可獲得選擇性優良的濾波器特性。
另外，本發明的濾波器的特徵在於，將所述電介質共振元件的所述第1、第2平板部分非平行地配置於腔室的內壁面而構成。採用這種結構，不再需要鄰接共振器間結合用的圈環和傳送線路，可實現損失的降低化、生產性的提高化以及低成本化。
另外，本發明的濾波器的特徵在於，將多個所述電介質共振元件的所述第1、第2平板部分的某一方平面相互間配置在同一方向且同一平面的狀態，並將該多個電介質共振元件配置成所述中心線平行地相對於腔室的上下面。採用這種結構，可阻止不需要的TM110方式的傳送。
另外，本發明的濾波器的特徵在於，將所述中心線相對於腔室的上下面平行配置的電介質共振元件與所述中心線相對於腔室的上下面垂直配置的電介質共振元件組合。採用這種結構，可阻止不需要的TM110方式的傳送，並可容易實現多級化。
另外，本發明的特徵在於，將所述中心線相對於腔室的上下面平行配置的電介質共振元件與TE01δ單式共振器或TEM半同軸空腔共振器等的單一方式的共振元件組合，採用這種結構，可阻止不需要的TM110方式的傳送。
另外，本發明的振動器裝置，設置有2組由線路、與該線路端部連接的有源元件以及相對線路在其途中結合的電介質共振元件所構成的振動器，其特徵在於，在形成有所述線路和有源元件的基板上，載置有上述任一項記載的電介質共振元件，同時將該電介質共振元件的2種TE01δ方式間產生的2種結合方式、即奇方式和偶方式的磁場，分別與所述2條線路結合。採用這種結構，可使用單一的電介質共振元件而實現小型化，並構成輸出2頻率的振動信號的振動器裝置。
另外，本發明的振動器裝置，設置有2組由線路、與該線路端連接的有源元件以及相對線路在其途中結合的電介質共振元件所構成的振動器，其特徵在於，將所述2組振動器的線路相互間大致平行地配置在基板上，將該電介質共振元件配置成使起到該電介質共振元件作用的電介質材料的中心線平行於基板，將電介質共振元件的奇方式和偶方式的磁場分別與2組振動器的線路結合。採用這種結構，可容易地將線路和振動器整體配置在基板上。
另外，本發明的通信裝置的特徵在於，具有電介質共振器、濾波器或振動器裝置。採用這種結構，可構成小型、輕量、電力效率高、具有高靈敏性的通信性能的通信裝置。
附圖的簡單說明
圖1為第1實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖2為第2實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖3為第3實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖4為第4實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖5為第5實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖6為第6實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖7為第7實施形態的電介質共振元件結構的示圖。
圖8為第8實施形態中的2種TE01δ方式及其結合方式即偶方式·奇方式的電磁場分布的示例圖。
圖9為表示將2種TE01δ方式結合的電介質共振元件結構的立體圖。
圖10為第9實施形態中的表示將2種TE01δ方式結合的電介質共振元件結構的立體圖。
圖11為第10實施形態的電介質共振器組件結構的示圖。
圖12為第11實施形態的電介質共振器組件結構的示圖。
圖13為第12實施形態的濾波器結構的示圖。
圖14為第13實施形態的濾波器結構的示圖。
圖15為第14實施形態的濾波器結構的示圖。
圖16為第15實施形態的濾波器結構的示圖。
圖17為表示TM110z方式的電磁場分布的示例圖。
圖18為第16實施形態的濾波器結構的示圖。
圖19為第17實施形態的濾波器結構的示圖。
圖20為第18實施形態的振動器裝置結構的立體圖。
圖21為振動器裝置中1組振動器部分的等價迴路圖。
圖22為第19實施形態的通信裝置結構的方框圖。
圖23為電介質共振元件的共振方式與2條線路的位置關係的示圖。
圖24為電介質共振元件的共振方式與2條線路的位置關係的示圖。
具體實施例方式
下面參照圖1說明第1實施形態的電介質共振元件的結構。
圖1中，(A)～(C)是電介質共振元件的三面圖，(A)是俯視圖，(B)是主視圖，(C)是右視圖，另外，(D)是電介質共振元件的立體圖。
該電介質共振元件是，將電介質材料一體成形的結構，其形狀是分別將大致正方形板狀的第1平板部分1a和第2平板部分1b交叉成中心線((D)部位的點劃線V)相互間一致的形狀，在本例中，第1·第2平板部分的交叉角是90°。
其中，如圖1(E)所示，中心線的定義是從在第1平板部分1a的上面引出的對角線W1、W2的交點開始延伸的垂線以及從在第2平板部分1b的上面引出的對角線W3、W4的交點開始延伸的垂線。
另外，該第1平板部分1a的中心線和第2平板部分1b的中心線最好是在完全一致的狀態下交叉，但例如也可如圖1(F)中的跨張地模式所示，只要兩中心線是處於第1平板部分1a和第2平板部分1b的電介質的交叉部分Z內，則也可偏位地進行配置。
將第1平板部分1a向相對於上述中心線為直角方向延伸的軸作為X軸，將第2平板部分1b延伸的軸作為Y軸。
第1平板部分如(C)的箭頭所示，產生電場矢量圍繞其面內方向的TE01δy方式的共振方式。同樣，第2平板部分1b如(B)的所示，產生電場矢量圍繞其面內方向的TE01δx方式的共振方式。在本例中，因第1·第2平板部分正交，故上述的的2種TE01δ方式正交，而不互相結合。從而可作為2種獨立的共振器使用，起著電介質共振元件的作用。
該電介質共振元件整體是將平面作為主體的形狀，形成沿上述中心線方向延伸的柱狀體，由此，容易進行電介質材料的一體成形，可減少製造成本。另外，由於沒有產生第3個共振方式的空間，因此也不會發生與第3個共振方式不需要的多偶合。
另外，圖1中，點劃線所示的電介質共振元件的中心線在後述的實施形態參照的圖中，為了避免這些圖的複雜化，除了需要的部分之外不作圖示。
圖2是第2實施形態的電介質共振元件結構的示圖。其中，(A)是俯視圖，(B)是主視圖，(C)是右視圖。與圖1所示的例子不同，在本例中，將第1平板部分1a與第2平板部分1b的交叉角作成90°以外的角度。採用這種結構，在第2平板部分1b的面內方向產生的TE01δx方式的電場矢量中，產生第1平板部分1a的面內方向的成分，TE01δx方式與TE01δy方式結合。並且，第1·第2平板部分1a、1b的交叉角越偏離90°，則兩方式的結合度就越大。
另外，若將第1平板部分1a朝向X軸方向，則第2平板部分1b的延伸方向就會偏離Y軸，電場矢量圍繞該第2平板部分1b的面內方向的共振方式嚴格地講不是TE01δx方式，而是可稱之為模擬TE01δx方式的共振方式。
圖3是第3實施形態的電介質共振元件結構的示圖。在圖1所示的例子中，第1·第2平板部分1a、1b的厚度尺寸相等，但本圖3所示的例子中，第1平板部分1a的厚度尺寸a比第2平板部分1b的厚度尺寸大。採用這種結構，電場矢量圍繞第1平板部分1a的面內方向的TE01δy的共振頻率小於電場矢量圍繞第2平板部分1b的面內方向的TE01δx的共振頻率。即，可用作為共振頻率不同的2種獨立的共振器。
該結構例如在構成濾波器時，當設置有結合環等的輸出輸入結合裝置時，因受該輸出輸入結合裝置的影響，可用於對因共振空間的縮小化造成的共振頻率的上升進行修正。
圖4是第4實施形態的電介質共振元件結構的示圖。在圖1所示的例子中，第1·第2平板部分1a、1b的形狀及尺寸大致相等，但本圖4所示的例子中，第2平板部分1b比第1平板部分1a小1圈形成。由此，可使第2平板部分1b產生的TE01δx方式的共振頻率大於第1平板部分1a產生的TE01δy方式的共振頻率。即，可用作為共振頻率不同的獨立的2種共振器。
這種結構例如在構成濾波器時，也可用於對因結合環等的輸出輸入裝置的影響造成的共振頻率的上升進行修正。
圖5是第5實施形態的電介質共振元件結構的示圖。(A)是俯視圖，(B)是主視圖，(C)是右視圖，(D)是立體圖。
該電介質共振元件是，將圖1所示結構的第1·第2平板部分1a、1b的四個角部分加工成相等的倒角形狀。採用這種倒角結構，電場矢量朝X軸方向或Y軸方向的TM110方式或TM110y方式的共振頻率向高頻率側轉移。由此，這些不需要的方式的共振頻率從使用的TE01δx方式或TE01δx方式的共振頻率向無影響的頻率離去，可防止Qu的降低。
圖6是表示第6實施形態的電介質共振元件結構的立體圖。整體的外形與圖1所示的結構相同。但在本圖6所示的例子中，在第1·第2平板部分1a、1b的規定部位上形成有孔。Ha1是第1平板部分1a上面形成的孔，Ha2是在其側面形成的孔。另外，Hb1是第2平板部分1b上面形成的孔，Hb2是在其側面形成的孔。
這樣，通過將平板部分的電介質局部性地除去，可使電場矢量圍繞平板部分的面內方向的TE01δ方式的共振頻率向上升方向轉移。由此，孔越深或孔的內徑越大，則TE01δ方式的共振頻率可設定得越高。
若作成將電介質棒可插入拔出於所述孔，則還可對共振頻率進行上升·下降兩方向的微調。這樣，作為共振器和濾波器，在將其電介質共振元件裝入後，還可進行其特性的調整。
圖6中，也可將孔Ha1、Hb1貫通至該電介質共振元件的底面，也可將孔Ha2、Hb2貫通至各自相對的側面。
另外，所述孔是朝電介質板部分的面方向延伸的孔，對與其電介質板正交的另一方電介質板部分產生的TE01δ方式無影響。由此，2種TE01δ方式的共振頻率可獨立地進行調整。
圖7是第7實施形態的電介質共振元件結構的立體圖。
在本例中，形成有孔Ho，該孔Ho從第1·第2平板部分1a、1b一方的面交叉部朝夾持圖中點劃線所示的中心線而相對的另一方的交叉部方向貫通。
電介質共振元件的中央部是2個平板部分上產生的TE01δ方式的各自電場成分少的區域，並且是電場朝X軸方向的TE01δx方式、電場朝Y軸方向的TE01δy方式、電場朝Z軸方向的TE01δz方式的電場成分較高的區域。由於在該電介質共振元件的中央部形成有孔，因此，不會對上述2種的TE01δ方式的共振頻率造成影響，可將上述3種的TE01δ方式的共振頻率向不影響使用頻率帶的高頻率側轉移。
其次，作為第8實施形態，參照圖8說明2種TE01δ方式的結合方法。
圖8(A)表示TE01δ(+y)方式、TE01δ(+x)方式及其兩者的合成方式、即偶方式。另外，(B)表示TE01δ(y)方式、TE01δ(-x)方式及其兩者的合成方式、即奇方式。若第1·第2平板部分1a、1b的形狀及尺寸相等，則TE01δx方式和TE01δy方式的共振頻率相等，因此，該偶方式和奇方式的頻率也相等。因此，若在第1·第2平板部分的面交叉部形成有朝中心線方向的凹部D，則因偶方式與奇方式失去對稱性，故可使偶方式和奇方式的頻率具有差別。
圖9是具有與上述凹部不同的另一形狀的凹部的電介質共振元件的立體圖。
在(A)的示例中，在第1·第2平板部分1a、1b的面交叉部，形成有朝中心線方向的寬度一定的槽狀凹部D。這種凹部的截面形狀圖9(B)、(C)所示是任意的。另外，如圖9(D)所示，凹部D未必一定要朝平行於中心線的方向延伸，也可局部形成。
圖10表示第9實施形態中的2種TE01δ方式的結合構造以及結合方式(偶方式、奇方式)的共振頻率不同的另一種結構。
在圖8和圖9的示例中，在2個平板部分的面交叉部形成有凹部，但在該圖10中，反而是在2個面交叉部形成朝離開中心線的方向凸出的凸出部P。由於這種凸出部P的存在，使前述的偶方式和奇方式的共振頻率產生差異，可將TE01δx方式與TE01δy方式結合。另外，可利用頻率不同的偶方式和奇方式。
下面表示的是電介質共振元件的安裝結構。
圖11表示第10實施形態的電介質共振器組件的結構，是在腔室內等安裝有各種如上所述的電介質共振元件的形態。在(A)的示例中，在與中心線0垂直的面、即第1、第2平板部分1a、1b的各自的一方側面，接合有支持臺2。該支持臺2的電容率比第1、第2平板部分1a、1b的電容率低。由此，減小了支持臺2對共振元件的共振方式的影響。
如圖所示，通過將該支持臺2的四角螺旋夾固定於腔室的內底面，可容易地將電介質共振器組件安裝在腔室內。
在圖11(B)的示例中，設置有比第1、第2平板部分1a、1b側面的接合面積小的圓柱狀的支持臺2。採用這種結構，可抑止支持臺2對共振方式的影響。在(B)的示例中，通過將支持臺2的底面與腔室的內底面等接合，將電介質共振元件支持在腔室內的規定位置。
圖12是第11實施形態的電介質共振器組件結構的示圖。在本例中，支持臺2與第2平板部分1b一方的側面接合。如後所述，在圖12所示的支持結構中，可將電介質共振元件的偶方式和奇方式分別與基板上的2條線路進行磁場結合。
另外，在圖11和圖12的示例中，沒有對2種共振方式間結合用的凹部和凸出部、頻率調整用的孔等作出表示。
下面參照圖13說明第12實施形態的濾波器結構。
濾波器的結構是在腔室內收納有如上所述的各種電介質共振元件，並設置有與規定共振方式結合的輸出輸入結合裝置。
圖13(A)是取下腔室的上蓋3t後狀態的俯視圖，(B)是(A)中的A-A部分的剖視圖。在圖13中，3b是腔室的底板，3w是腔室的側壁。在腔室的底板3b上，螺釘固定有圖11(A)所示結構的電介質共振器組件。
4a、4b是同軸接插件，在其中心導線與側壁3w之間，分別設置有結合環5a、5b。結合環5a如圖8所示，與TE01δx方式的磁場結合。同樣，結合環5b與TE01δy方式的磁場結合。在該電介質共振元件中，因形成有凹部D，故TE01δx與方式TE01δy方式結合。這樣，該濾波器起到了由2級共振器組成的、表示帶域通過特性的濾波器的作用。
圖13所示的腔室的底板3b、側壁3w、上蓋3d分別由Al等金屬的壓鑄作成，或者通過對陶瓷和樹脂添加導電性薄膜而作成。
圖14是第13實施形態的、使用3個電介質共振元件的濾波器結構的示圖。(A)是取下腔室的上蓋3t後狀態的俯視圖，(B)是(A)中的A-A部分的剖視圖。其中，10a、10b、10c分別是在支持臺上安裝著電介質共振元件組成的電介質共振器組件。在本例中，各電介質共振元件的平板部分1a、1b的方向，相對於電介質共振器組件10a、10b、10c的排列方向配置成45°。另外，將局部性的側壁3w』設置在鄰接的電介質共振元件之間。該側壁的開口部分起著將鄰接的電介質共振器組件的規定的共振器間結合的結合窗cw的作用。
在上述結合窗cw部分，電介質共振器組件10a的平板部分1a的TE01δy與電介質共振器組件10b的平板部分1b的TE01δx方式磁場結合。另外，電介質共振器組件10b的平板部分1a的TE01δy與電介質共振器組件10c的平板部分1b的TE01δx方式磁場結合。這樣，合計6級的共振器起到了按順序結合的、表示帶域通過特性的濾波器的作用。
圖15是第14實施形態的、使用3個電介質共振器組件的濾波器結構的濾波器結構的示圖。在本例中，第1平板部分1a相互平行，並且，第2平板部分1 b朝同一面方向地配置3個電介質共振器組件10a、10b、10c。另外，在電介質共振器組件10a與10b之間，由腔室的側壁部分形成結合窗cw。通過該結合窗cw，將電介質共振器組件10a、10b各自的平板部分1b的TE01δx方式相互間磁場結合。
在腔室內，設置有與電介質共振器組件10b、10c各自的第1平板部分1a的TE01δy方式磁場結合的結合環6。由線路11將該2個結合環6間連接。另外，同軸接插件4a的結合環5a配置成與電介質共振器組件10a的第1平板部分1a的TE01δy方式進行進行磁場結合的形態。同軸接插件4b的結合環5b配置成與電介質共振器組件10c的第2平板部分1b的TE01δx方式進行磁場結合的形態。
採用這種結構，合計6級的共振器起到了按順序結合的、表示帶域通過特性的濾波器的作用。
圖16是第15實施形態的、使用電介質共振器組件的濾波器結構的示圖。圖16(A)是(B)中的B-B部分的剖視圖，(B)是(A)中的A-A的剖視圖，圖中，3是構成3個通道空間的腔室本體，3w是從兩側將腔室本體3的開口部覆蓋的腔室的側壁。
圖16中的3個電介質共振器組件10a、10b、10c、結合窗cw、結合環5a、5b、6的相對位置關係等同於圖15所示的結構，這樣，在電介質共振元件的第1、第2平板部分中，無論是將支持臺2與哪一方的平板部分的側面結合，通過將其支持臺2安裝於腔室本體3，都可得到與圖15所示的電氣性結構相同的濾波器。
下面參照和圖17圖18說明第16實施形態的濾波器結構。
圖17表示TM110z方式的電磁場分布的例子。圖17(A)是腔室內的電介質共振元件的俯視圖，(B)是從(A)中A-A部分看到的主視圖。其中，對腔室只作了壁面表示。
圖17中，實線的箭頭表示朝z軸方向的電場矢量。另外，虛線的箭頭表示沿著與z軸垂直的面(x-y面)圍繞的磁場矢量。
該TM110z方式的磁場擴展比積極使用的TE01δ方式大。由此，鄰近的共振器容易由TM110z方式結合，TM110z方式容易傳送。當TM110z方式未充分地與TE01δ方式的頻率分離時，受TM110z方式的影響，也會出現影響濾波器的減衰區域的情況。
圖18表示解決了上述問題的濾波器結構，圖18(A)是卸下腔室的上蓋3d後狀態的俯視圖，(B)是(A)中的A-A部分的剖視圖。圖18中，3b是腔室的底板，3w是腔室的側壁。在腔室的底板3b上，螺釘固定著圖11和圖12所示結構的電介質共振器組件10a～10d。但在本例中，對於電介質共振器組件10a、10b、10d，在構成電介質共振元件的第1、第2平板部分中，將一方的平板部分的四角加工成倒角形狀。
該3個電介質共振器組件10a、10b、10d是將構成各電介質共振元件的2個平板部分的中心線配置成與腔室的底板3b和上蓋3t平行。電介質共振器組件10c是將所述中心沿線垂直方向配置在腔室的底板3b和上蓋3t上。
如圖18(A)所示，在腔室的側壁3w上，分別在電介質共振器組件10a與10b之間、10b～10c之間、10c～10d之間，形成有結合窗cw。各電介質共振器組件的電介質共振元件的各平板部分上標記的(1)～(8)的編號表示該平板部分的共振器是第幾級的共振器的序數。第1級與第2級、第3級與第4級、第5級與第6級、第7級與第8級通過形成於各電介質共振元件的凹部進行結合。第2級與第3級、第4級與第5級、第6級與第7級分別通過結合窗cw進行磁場結合。另外，第1級的共振器(1)與結合環5a結合，第8級的共振器(8)與結合環5b結合。
由電介質共振器組件10c發生的TM110z方式不能向鄰接的電介質共振器組件10b、10d傳送。雖然在電介質共振器組件10b、10d中都發生TM110z方式，但與10c相比較，因z方向的實效電容率低，故電介質共振器組件10b、10d中的TM110z方式的頻率比10c中的TM110z方式的頻率高出1.3倍以上。由此，可抑止TM110z方式的結合。結果是，由電介質共振器組件10c發生的TM110z方式的頻率即使與利用的TM110z方式的頻率相接近，也不會對濾波器的減衰區域特性造成不良影響。
在圖18的示例中，將所有的電介質共振器組件10a～10d安裝在腔室的底板3b上，但對於電介質共振器組件10a、10b、10d，也可使用圖11所示結構的電介質共振器組件，將其支持臺2螺釘固定在腔室的側壁上。採用這種結構，在電介質共振器組件10a、10b、10d中，因在電介質共振元件的上下之間隔有空氣層，故可進一步提高TM110z方式的頻率，可進一步抑止TM110z方式的傳送。
圖19是第17實施形態的濾波器結構的示圖。圖19(A)是將腔室的上蓋3d取下後狀態的俯視圖，(B)是(A)中的A-A部分的剖視圖。圖19中，3b是腔室的底板，3w是腔室的側壁。在本例中，作為電介質共振器組件10a、10d，構成了由圓柱狀的電介質共振元件1』組成的一般TE01δ單式的共振器。在腔室的側壁3w上，在電介質共振器組件10a與10b、10b與10c、10c與10d之間形成有結合窗cw。這樣，由於包含TE01δ單式的共振器而構成濾波器，因此可進一步抑止TM110z方式的傳送。
在圖19的示例中，作為單式的共振器，也可設置TEM半同軸空腔共振器。這樣也能抑止TM110z方式的傳送。
另外，在圖18和圖19的示例中，將電介質共振元件的支持臺直接安裝在腔室的底板上，但也可將墊圈等的填片插入該支持臺與腔室的底板之間，通過設置空氣層，以提高TM110z方式的頻率。這樣，可進一步遠離所利用的TE01δ方式的頻率。
下面參照圖20、圖21、圖23、圖24說明第18實施形態的振動裝置結構。
圖20是基板上構成的振動器裝置的外觀立體圖。在基板25的上面，分別形成有線路21b～24b、21c～24c。另外，在基板25的上面，分別組裝有FETb、FETc、晶片電阻R1b、R2b、R1c、R2c、晶片電容器C1b、C1c。並且，在基板25的上面，通過支持臺而安裝著電介質共振元件1。
圖21是圖20所示的振動器裝置中的、1組振動器部分的等價迴路圖。圖21的符號與圖20所示的符號對應。線路21的端部由電阻R1作為終端，另一方的端部與FET連接。FET的出口與由線路22和電容器C1組成的偏置電壓施加迴路連接。Vb表示偏置電壓。在FET的源極，通過電阻R2和線路24接地。FET的出口與作為短線(スタゲ)的線路23連接。並且，將振動信號從FEY源極通過電容器C2取出。
電介質共振元件1與線路21的規定位置結合。由此，整體構成帶域反射型振動迴路。
圖20所示的振動器裝置具有圖21所示的2組振動器。但將單一的電介質共振元件1組裝在基板25上，將其組裝位置作為中心，將迴路進行點對稱式配置。電介質共振元件1是一種將圖8所示的凹部D取代凸出部結構的電介質共振元件。即，電介質共振元件1與圖8所示的結構相同，用作為共振頻率不同的TE01δ(y+x)的方式和TE01δ(y-x)方式的2種共振器，分別獨立地與線路21b、21c結合。結果是，該振動器裝置儘管使用了單一的電介質共振元件，但也能用作為輸出頻率不同的2種振動信號的2個頻率振動器裝置。
圖23表示上述電介質共振元件的共振方式與2條線路的位置關係。在本例中，在基板上，上述2組振動器的線路相互間大致平行狀配置，用作電介質共振元件1的電介質材料的中心線(交叉的2個平板部分共有的中心線)平行於基板狀而配置該電介質共振元件1。圖23(A)表示偶方式的電磁場分布，(B)表示奇方式的電磁場分布。這樣，線路21c有選擇地與偶方式的磁場結合，線路21b有選擇地與奇方式的磁場結合。
由此，通過將電介質共振元件1配置成使用作電介質共振元件1的電介質材料的中心線平行於基板狀，從而可將2條線路21b、21c平行狀地配置在基板上，極其容易地在基板上配置振動器全體，使整體更加小型化。
圖24是將低電容率的支持臺與垂直於上述中心線的面接合、通過該支持臺而將電介質共振元件配置於基板上的例子、即上述中心線與基板垂直而配置電介質共振元件的例子。圖24(A)、(B)均是俯視圖。在此場合，必需將線路設置成與電場面平行。為了將線路21b』與偶方式結合，如(A)所示，與偶方式的電場面平行狀地配置線路21b』，為了將線路21c』與奇方式結合，如(B)所示，與奇方式的電場面平行狀地配置線路21c』。結果是，2條線路21b』、21c』成為向相互正交的方向配置，使迴路的配置複雜化。
下面參照圖22說明第19實施形態的通信裝置的、特別是轉換器部分的結構。該轉換器是一種接受來自廣播衛星(BS)和通信衛星(C)發送的電波、將其變換為中間頻率信號的轉換器。圖22中，ANT是BS·CS兼用天線的信號接受探測器。LNAa、LNAb分別是低噪聲放大器，分別對來自ANT的BS受信·CS受信予以放大。BPFb、BPFc分別是帶通濾波器，在由LNAb、LNAc放大的信號中，僅使需要的頻率帶域的信號通過。
OSCb、OSCc是圖21所示的振動器，分別產生BS用局部信號和CS用局部信號。該2組振動器如圖20所示，構成單一的振動器裝置。
MIXb、MIXc是混頻器，對所述局部信號和信受信號進行混頻，輸出各自的中間頻率信號。AMP將該中間頻率信號放大而向後級的受信迴路輸出。
採用本發明，電介質材料的外面是以平面為主體的形狀，製造容易。並且，可用作為TE01δ的雙重式共振器，不會發生多偶合，也不會發生由此而產生的不需要的頻率響應。
另外，採用本發明，通過將第1、第2平板部分的交叉角形成90°以外的角度，從而用作將2種TE01δ方式共振器結合的2級振動器裝置，不會損失Qu，可實現整體小型化。
另外，採用本發明，通過使第1、第2平板部分的厚度尺寸相互不同，可用作為共振頻率不同的2種TE01δ方式的共振器。
另外，採用本發明，通過使第1、第2平板部分的形狀相互不同，可用作為共振頻率不同的2種TE01δ方式的共振器。
另外，採用本發明，通過將第1、第2平板部分的角加工成具有倒角形狀或圓弧的形狀，基本上不會損失TE01δ方式的共振頻率，將其它的TM方式等不需要的共振方式的共振頻率向高頻率側轉移，遠離使用頻率帶。由此，可防止因不需要方式的影響而造成共振器的Qu降低。
另外，採用本發明，通過在第1、第2中的某一方的平板部分、或上述第1、第2雙方的平板部分設置局部的孔，可分別設定2種TE01δ方式的共振頻率。
另外，採用本發明，通過在從第1、第2平板部分的一方的面交叉部、朝夾持中心線而相對的另一方的面交叉部的方向上形成孔或貫通孔，從而可相對於2種TE01δ方式的共振頻率而將TM方式等其它不需要的共振方式的共振頻率相對地向高頻率發生側轉移，可防止Qu降低。
另外，採用本發明，通過在第1、第2平板部分的面交叉部形成朝中心線方向的凹部，而將正交的2種TE01δ方式結合，可根椐凹部的大小來調整其結合量。
另外，採用本發明，通過在第1、第2平板部分的面交叉部形成朝離開中心線的方向凸出的凸出部，而將正交的2種TE01δ方式結合，可根椐凸出部的大小來調整其結合量。
另外，採用本發明，通過將由低於電介質材料電容率的材料組成的支持臺與大致垂直於中心線的面、即第1、第2平板部分各自的一方側面接合，從而可防止在收納於腔室內的狀態下與腔室的導體面分離，抑止導體損失的發生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式產生的不良影響。並且，對2種TE01δ方式的影響等同，便於設計。
另外，採用本發明，通過將由低於電介質材料電容率的材料組成的支持臺與大致平行於中心線的面、即第1、第2平板部分任一方的平板部分的一方的側面接合，從而可防止在收納於腔室內的狀態下與腔室的導體面分離，抑止導體損失的發生。另外，可抑止因TM方式等不需要的共振方式產生的不良影響。
另外，採用本發明，通過由電介質共振元件和收納該電介質共振元件的腔室構成電介質共振器，而可防止從TE01δ雙重式的電介質共振元件向外部漏出電磁場，並可防止與外部迴路不需要的結合，使特性穩定化。
另外，採用本發明，通過在腔室內設置與該腔室內的電介質共振元件的規定共振方式結合的輸出輸入結合裝置，而構成濾波器，可減少插入損失，有選擇性地獲得優良的濾波器特性。
另外，採用本發明，通過將平行於電介質共振元件的中心線的任意的面與腔室的內壁面非平行地配置，而構成濾波器，不再需要鄰接共振器間結合用的圈環和傳送線路，可實現損失的低減化、生產性的提高化以及低成本化。
另外，採用本發明，通過使多個所述電介質共振元件的所述第1、第2平板部分的某一方的平面相互間共有同一平面，並且，將該多個電介質共振元件配置成所述中心線相對於腔室的上下面的平行方向的形態，可阻止不需要的TM110方式的傳送，可抑止產生對減衰區域的不良影響。
另外，採用本發明，通過將中心線相對於腔室的上下面平行而配置的電介質共振元件與中心線相對於腔室的上下面為垂直而配置的電介質共振元件組合，可阻止不需要的TM110方式的傳送，並可容易實現多級化。
另外，採用本發明，通過將中心線相對於腔室的上下面平行而配置的電介質共振元件與TE01δ單式共振器或TEM半同軸空腔共振器等的單一方式的共振元件組合，而可阻止不需要的TM110方式的傳送。
另外，採用本發明，通過設置2組由線路、與該線路端連接的有源元件以及相對線路在途中結合的電介質共振元件所構成的振動器，在形成有線路和有源元件的基板上，載置電介質共振元件，同時將其奇方式和偶方式的磁場各自與2條線路結合，構成振動器裝置。可使用單一的電介質共振元件實現小型化，並可構成輸出2頻率的振動信號的振動器裝置。
另外，採用本發明，通過將所述2組振動器的線路相互間大致平行地配置在基板上，將該電介質共振元件配置成使用作該電介質共振元件的電介質材料的中心線平行於基板，將電介質共振元件的奇方式和偶方式的磁場各自與2組振動器的線路結合，可容易地將線路和振動器整體配置在基板上。
另外，採用本發明，通過具有電介質共振器、濾波器或振動器裝置而構成通信裝置，從而可構成小型、輕量、電力效率高、具有高靈敏性的通信性能的通信裝置。
權利要求
1.一種電介質共振元件，其特徵在於，大致正方形板狀的第1、第2平板部分在使該平板部分的中心線相互間一致且交叉的狀態下，將電介質材料一體形成，在各自的第1、第2平板部分，產生電場矢量圍繞該平板部分的面內方向的TE01δ方式的電磁場。
2.如權利要求1所述的電介質共振元件，其特徵在於，所述交叉的角度形成90以外的角度。
3.如權利要求1或2所述的電介質共振元件，其特徵在於，所述第1、第2平板部分的厚度尺寸相互不同。
4.如權利要求1或2所述的電介質共振元件，其特徵在於，所述第1、第2平板部分的形狀相互不同。
5.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，其特徵在於，所述第1、第2平板部分的角加工成具有倒角形狀或圓弧的形狀。
6.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，其特徵在於，在所述第1、第2中的某一方的平板部分的側面、或所述第1、第2雙方的平板部分，設置局部的孔。
7.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，在所述第1、第2平板部分的一方的面交叉部，形成孔或貫通孔。
8.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，其特徵在於，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成有凹部。
9.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，其特徵在於，在所述第1、第2平板部分的面交叉部，形成有凸出部。
10.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，其特徵在於，由低於所述電介質材料電容率的材料組成的支持臺與大致垂直於所述第1、第2平板部分的所述中心線的側面的任一方接合。
11.如權利要求1～2中任一項所述的電介質共振元件，其特徵在於，由低於所述電介質材料電容率的材料組成的支持臺與所述第1、第2平板部分中的、大致平行於所述中心線的側面的任一方接合。
12.一種電介質共振元件，其特徵在於，在將大致正方形板狀的第1、第2平板部分相互間交叉的狀態下，將電介質材料一體形成，在各自的第1、第2平板部分，產生電場矢量圍繞該平板部分的面內方向的TE01δ方式的電磁場。
13.一種電介質共振器，其特徵在於，由權利要求10或11所述的電介質共振元件和收納該電介質共振元件的腔室構成。
14.一種濾波器，其特徵在於，由權利要求13所述的電介質共振器和與該電介質共振器的電介質共振元件的規定共振方式結合的輸出輸入結合裝置構成。
15.如權利要求14所述的濾波器，其特徵在於，將該多個電介質共振元件配置成多個所述電介質共振元件的所述第1、第2平板部分與腔室的內壁面非平行。
16.如權利要求14所述的濾波器，其特徵在於，具有電介質共振元件，將其配置成多個所述電介質共振元件的所述第1、第2平板部分的某一方的平面相互間被配置在同一方向且同一平面的狀態，且所述中心線平行地面向腔室的上下面。
17.一種濾波器，其特徵在於，設置有所述中心線垂直地面向腔室的上下面而配置的電介質共振元件，將該共振元件與權利要求16所述的電介質共振元件結合而成。
18.一種濾波器，其特徵在於，設置有單一方式的共振元件，將該共振元件與權利要求14所述的電介質共振元件結合而成。
19.一種振動器裝置，設置有2組由線路、與該線路端連接的有源元件以及相對線路在其途中結合的電介質共振元件所構成的振動器，其特徵在於，在形成有所述線路和有源元件的基板上，載置有權利要求1～12中任一項所述的電介質共振元件，並將該電介質共振元件的2種TE01δ方式間產生的2種結合方式、即奇方式和偶方式的磁場，分別與所述2條線路結合。
20.如權利要求19所述的振動器裝置，其特徵在於，將所述2組振動器的線路相互間大致平行地配置，將所述電介質共振元件作為權利要求11所述的電介質共振元件，將所述奇方式和偶方式的磁場分別與2組振動器的線路結合。
21.一種通信裝置。其特徵在於，具有權利要求13所述的電介質共振器、權利要求14～18所述的濾波器、或權利要求19、20所述的振動器裝置。
全文摘要
一種電介質共振元件及其該元件的利用裝置，各自大致正方形板狀的第1平板部分(1a)、第2平板部分(1b)由電介質材料一體成形，形成共同具有大致平行於各自一邊的中心線相互間並交叉的形狀，構成電介質共振元件。在第1、第2平板部分，產生電場矢量圍繞各平板部分的面內方向的TE01δ方式的共振方式。本發明不會產生因不需要的結合方式所發生的不良現象，可適用於2頻率的振動器裝置。
文檔編號H01P1/20GK1426128SQ0215740
公開日2003年6月25日 申請日期2002年12月13日 優先權日2001年12月13日
發明者松浦文雄, 慄棲徹, 阿部博次, 安藤正道 申請人:株式會社村田製作所