(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022147816
(43)【公開日】2022-10-06
(54)【発明の名称】共振器、フィルタおよび通信装置
(51)【国際特許分類】
H01P 7/04 20060101AFI20220929BHJP
【ＦＩ】
H01P7/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021049231
(22)【出願日】2021-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075557
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】吉川 博道
【テーマコード（参考）】
5J006
【Ｆターム（参考）】
5J006HA05
5J006LA01
5J006MB02
5J006NA08
5J006NE02
5J006PA01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電気特性の優れた共振器、それを用いたフィルタおよび通信装置を提供する。
【解決手段】共振器Ｒは、第１誘電体部１と、導体部２と、接合材部４と、第２誘電体部５と、シールド筐体６と、を備える。第１誘電体部１は、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２と、を有する。導体部２は、第１誘電体部１の第１面１１から第２面１２にわたって位置する。第２誘電体部５は、第１面１１から離間して位置し、第１面１１に対向する第３面５１と、第３面５１と反対側の第４面５２と、を有する。接合材部４は、導体部２の第１面１１側の端面と、第２誘電体部５の第３面５１と、を接合する。第２誘電体部５の第３面５１は、接合材部４が接合された接合領域５ｂと、接合領域５ｂの周囲に位置する凹溝５ａと、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】共振器Ｒは、第１誘電体部１と、導体部２と、接合材部４と、第２誘電体部５と、シールド筐体６と、を備える。第１誘電体部１は、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２と、を有する。導体部２は、第１誘電体部１の第１面１１から第２面１２にわたって位置する。第２誘電体部５は、第１面１１から離間して位置し、第１面１１に対向する第３面５１と、第３面５１と反対側の第４面５２と、を有する。接合材部４は、導体部２の第１面１１側の端面と、第２誘電体部５の第３面５１と、を接合する。第２誘電体部５の第３面５１は、接合材部４が接合された接合領域５ｂと、接合領域５ｂの周囲に位置する凹溝５ａと、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有する第１誘電体部と、
前記第１誘電体部の前記第１面から前記第２面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記第１面から離間して位置し、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有する第２誘電体部と、
前記導体部の前記第１面側の端面と、前記第２誘電体部の第３面と、を接合する接合材部と、
前記第２誘電体部の前記第４面を覆う第１部分と、前記第１部分に連なり、前記第１誘電体部および前記第２誘電体部を外囲する第２部分と、を有するシールド筐体と、
を備え、
前記第２誘電体部の前記第３面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する共振器。
前記第１誘電体部の前記第１面から前記第２面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記第１面から離間して位置し、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有する第２誘電体部と、
前記導体部の前記第１面側の端面と、前記第２誘電体部の第３面と、を接合する接合材部と、
前記第２誘電体部の前記第４面を覆う第１部分と、前記第１部分に連なり、前記第１誘電体部および前記第２誘電体部を外囲する第２部分と、を有するシールド筐体と、
を備え、
前記第２誘電体部の前記第３面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する共振器。
【請求項2】
前記第１誘電体部は、前記第１面から前記第２面に貫通する貫通孔を有し、
前記シールド筐体は、前記第２部分に連なり、前記第１誘電体部の前記第２面を覆う第３部分を有する、請求項１記載の共振器。
前記シールド筐体は、前記第２部分に連なり、前記第１誘電体部の前記第２面を覆う第３部分を有する、請求項１記載の共振器。
【請求項3】
前記接合材部は、はんだまたは金属ろう材を含む、請求項１または２記載の共振器。
【請求項4】
前記第２誘電体部は、セラミック材料を含む、請求項１～３のいずれか１つに記載の共振器。
【請求項5】
前記第１誘電体部は、樹脂材料を含む、請求項１～４のいずれか１つに記載の共振器。
【請求項6】
一面が開放されたシールド筐体と、
前記シールド筐体の開放面を覆う誘電体部と、
前記誘電体部の内面から前記シールド筐体の底面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記導体部と前記誘電体部の内面とを接合する接合材部と、
を備え、
前記誘電体部の内面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する共振器。
前記シールド筐体の開放面を覆う誘電体部と、
前記誘電体部の内面から前記シールド筐体の底面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記導体部と前記誘電体部の内面とを接合する接合材部と、
を備え、
前記誘電体部の内面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する共振器。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１つに記載の共振器と、
前記共振器に、電気的または電磁気的に接続される端子部と、を備えるフィルタ。
前記共振器に、電気的または電磁気的に接続される端子部と、を備えるフィルタ。
【請求項8】
アンテナと、通信回路と、前記アンテナおよび前記通信回路に接続された請求項７に記載のフィルタと、を備える通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、共振器、それを用いたフィルタおよび通信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
貫通孔が設けられた誘電体ブロックの外面に導電体膜を形成し、誘電体ブロックの外形寸法、貫通孔の大きさおよび形成位置によって共振周波数を設定する共振器が知られている（たとえば、特許文献１を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０－９３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載されるような従来技術の共振器では、高次モードの共振周波数が基本モードの共振周波数に近接し、帯域外特性が低下するという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、帯域外特性の優れた共振器、それを用いたフィルタおよび通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の共振器は、第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有する第１誘電体部と、
前記第１誘電体部の前記第１面から前記第２面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記第１面から離間して位置し、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有する第２誘電体部と、
前記導体部の前記第１面側の端面と、前記第２誘電体部の第３面と、を接合する接合材部と、
前記第２誘電体部の前記第４面を覆う第１部分と、前記第１部分に連なり、前記第１誘電体部および前記第２誘電体部を外囲する第２部分と、有するシールド筐体と、
を備え、
前記第２誘電体部の前記第３面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する。
前記第１誘電体部の前記第１面から前記第２面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記第１面から離間して位置し、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有する第２誘電体部と、
前記導体部の前記第１面側の端面と、前記第２誘電体部の第３面と、を接合する接合材部と、
前記第２誘電体部の前記第４面を覆う第１部分と、前記第１部分に連なり、前記第１誘電体部および前記第２誘電体部を外囲する第２部分と、有するシールド筐体と、
を備え、
前記第２誘電体部の前記第３面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する。
【0007】
本開示の共振器は、一面が開放されたシールド筐体と、
前記シールド筐体の開放面を覆う誘電体部と、
前記誘電体部の内面から前記シールド筐体の底面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記導体部と前記誘電体部の内面とを接合する接合材部と、
を備え、
前記誘電体部の内面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する。
前記シールド筐体の開放面を覆う誘電体部と、
前記誘電体部の内面から前記シールド筐体の底面にわたって位置する柱状の導体部と、
前記導体部と前記誘電体部の内面とを接合する接合材部と、
を備え、
前記誘電体部の内面は、前記接合材部が接合された接合領域と、前記接合領域の周囲に位置する凹溝と、を有する。
【0008】
本開示のフィルタは、上記の共振器と、
前記共振器に、電気的または電磁気的に接続される第１端子部と、
前記共振器に、電気的または電磁気的に接続される第２端子部と、を備える。
前記共振器に、電気的または電磁気的に接続される第１端子部と、
前記共振器に、電気的または電磁気的に接続される第２端子部と、を備える。
【0009】
本開示の通信装置は、アンテナと、通信回路と、前記アンテナおよび前記通信回路に接続された上記のフィルタと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本開示の共振器によれば、電気特性の優れた共振器を得ることができる。本開示のフィルタによれば、電気特性の優れたフィルタを得ることができる。本開示の通信装置によれば、通信品質の優れた通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図3】第２誘電体部の第３面を上に向けた状態の斜視図である。
【図4】第２実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図6】第３実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。
【図8】第４実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。
【図9】第５実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。
【図11】第６実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。
【図13】第７実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。
【図14】通信装置を示すブロック図である。
【図15】実施例１および比較例のフィルタ特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態に係る共振器、フィルタおよび通信装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0013】
・共振器
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ－ＩＩから見た断面図である。本実施形態の共振器Ｒは、第１誘電体部１と、導体部２と、接合材部４と、第２誘電体部５と、シールド筐体６と、を備える。シールド筐体６は、内部に共振空間としての空洞を有する直方体の箱状の形状を有しており、基準電位に接続される。基準電位は、グランド電位、アース電位または接地電位とも呼ばれる電位をいう。第１誘電体部１と、導体部２と、接合材部４と、第２誘電体部５と、は、シールド筐体６の空洞内に位置している。
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ－ＩＩから見た断面図である。本実施形態の共振器Ｒは、第１誘電体部１と、導体部２と、接合材部４と、第２誘電体部５と、シールド筐体６と、を備える。シールド筐体６は、内部に共振空間としての空洞を有する直方体の箱状の形状を有しており、基準電位に接続される。基準電位は、グランド電位、アース電位または接地電位とも呼ばれる電位をいう。第１誘電体部１と、導体部２と、接合材部４と、第２誘電体部５と、は、シールド筐体６の空洞内に位置している。
【0014】
本実施形態の第１誘電体部１は、例えば、直方体形状を有し、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２と、第１面１１と第２面１２との間に位置する側面１３と、を有する。第１誘電体部１は、誘電体材料で構成されている。誘電体材料は、例えば、樹脂材料であってもよく、セラミック材料であってもよい。樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などを用いることができる。セラミック材料としては、例えば、ＢａＴｉＯ３、Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２、ＴｉＯ２などを含有する強誘電性セラミック材料を用いることができる。第１誘電体部１は、上記の誘電体材料からなるブロック体であってもよく、上記の誘電体材料を層状に重ねた積層体であってもよい。また、誘電体材料が空気であってもよく、この場合、第１誘電体部１は、例えば、中空の箱体であり、内部に空気を含んでいる。
【0015】
第１誘電体部１が直方体形状である場合、例えば、縦および横の長さがそれぞれ５～２０ｍｍ、高さが２～５ｍｍである。第１誘電体部１をこのような寸法とすることで、高さ方向を小型化した上で帯域外特性の改善ができる。
【0016】
導体部２は、第１誘電体部１の第１面１１から第２面１２にわたって位置する柱状部材である。第１誘電体部１が、誘電体材料のブロック体または積層体である場合は、導体部２は、第１誘電体部１に埋設されており、第１面１１から第２面１２に貫通している。第１誘電体部１が、中空の箱体である場合は、導体部２は、箱体内に立設されている。導体部２は、第１誘電体部の第１面１１および第２面１２において、端面が露出している。導体部２は、柱状であればよく、円柱状であっても角柱状であってもよい。
【0017】
導体部２は、導電性材料で構成されている。導電性材料は、金属材料であってもよく、非金属導電性材料であってもよい。導電性材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｇ－Ｐｄ、Ａｇ－ＰｔなどのＡｇ合金を主成分とする材料、またはＣｕ系、Ｗ系、Ｍｏ系、Ｐｄ系材料などを用いることができる。
【0018】
導体部２は、第１誘電体部１の第１面１１側に露出する端面を覆う導体層３を有していてもよい。導体層３は、例えば、導体部２と同じ導電性材料で構成されている。導体層３は、導体部２の端面全体を覆う大きさであればよく、端面と同じ大きさであってもよく、端面より大きくてもよい。本実施形態では、導体部２は円柱状であり、導体層３は、導体部２と同心の円板状であり、導体層３の直径が導体部２の直径よりも大きい。
【0019】
導体部２が、円柱状である場合、例えば、その直径は、１～３ｍｍであり、長さは、第１誘電体部１の高さ寸法と同じである。共振器Ｒの基本的な原理は同軸共振器であるため、外形と導体部２の寸法比でＱ値の最大値が決定される。導体部２をこのような寸法とすることで、Ｑ値の最適化が図れる。Ｑ値（Quality Factor）は、誘電損失（ｔａｎδ）の逆数（１／ｔａｎδ）で表されるエネルギ蓄積能力を示す無次元のパラメータ指数であり、この値が高いほど誘電損失が少ないことを意味する。
【0020】
第２誘電体部５は、第１誘電体部１の第１面１１から離間して位置しており、第１面１１に対向する第３面５１と、第３面５１と反対側の第４面５２と、を有する。第２誘電体部５は、第３面５１と第４面５２との距離である厚さが、第１誘電体部１の第１面１１と第２面１２との距離である厚さよりも小さい。第２誘電体部５は、例えば、板状であってもよい。
【0021】
第２誘電体部５は、誘電体材料で構成されている。誘電体材料は、例えば、第１誘電体部１と同様に、樹脂材料であってもよく、セラミック材料であってもよい。本実施形態では、第１誘電体部１が樹脂材料で構成されており、第２誘電体部５がセラミック材料で構成されている。
【0022】
第１誘電体部１と第２誘電体部５とは、第１面１１と第３面５１との間に間隙を有しており、導体部２の第１面１１側の端面と、第２誘電体部５の第３面５１とは接合材部４によって接合されている。接合材部４を構成する材料は、導体部２と第２誘電体部５とを接合可能な接合材であればよい。接合材としては、例えば、はんだまたは金属ろう材を用いることができる。なお、本実施形態のように、導体部２が導体層３を有している場合、導体層３と第２誘電体部５とを接合すればよい。接合材部４は、第１誘電体部１と第２誘電体部５との間隙の大きさに応じて、例えば、柱状であってもよく、板状であってもよい。
【0023】
図３は、第２誘電体部の第３面を上に向けた状態の斜視図である。第２誘電体部５の第３面５１は、接合材部４が接合された接合領域５ｂを有している。接合領域５ｂは、接合材部４が接合された部分を含んでいればよく、接合材部４が接合された部分より大きくてもよい。第３面５１は、この接合領域５ｂの周囲に位置する凹溝５ａを有している。凹溝５ａの平面形状および接合領域５ｂの平面形状は、特に限定されない。本実施形態では、導体部２の端面が円形状であって、接合領域５ｂも同じ円形状であるが、これに限らず、導体部２の端面形状と接合領域５ｂの形状とは、異なっていてもよい。本実施形態では、凹溝５ａは、円形状の接合領域５ｂに沿って一定の溝幅で円環状に設けられているが、これに限らず、溝幅が異なっていてもよく、環状の一部が途切れていてもよい。なお、環状の一部が途切れている場合は、途切れている部分（凹溝５ａが無い部分）が、接合領域５ｂの外周長の２０％以下であればよく、１０％以下とするのが好ましい。凹溝５ａの断面形状も特に限定されない。本実施形態では、断面形状が矩形状であるが、これに限らず、半円状、Ｕ字状またはＶ字状などであってもよい。
【0024】
接合領域５ｂには、例えば、めっき層が設けられていてもよい。めっき材料としては、例えば、銀、銅などの金属材料を用いることができる。めっき層は、接合材との濡れ性を向上させ、接合材部４と第２誘電体部５との接合強度を高めることができる。
【0025】
シールド筐体６は、第２誘電体部５の第４面５２を覆う第１部分６ａと、第１部分６ａに連なり、第１誘電体部１および第２誘電体部５を外囲する第２部分６ｂとを、有する。また、本実施形態では、シールド筐体６は、第２部分６ｂに連なり、第１誘電体部１の第２面１２を覆う第３部分６ｃをさらに有する。上記のように、シールド筐体６は、直方体形状であるので、例えば、第１部分６ａが上壁部分であり、第２部分６ｂが側壁部分であり、第３部分６ｃが底壁部分である。
【0026】
シールド筐体６は、導電性材料を含んで構成される。例えば、シールド筐体６全体が銀、銅、アルミニウムなどの金属材料で構成されていてもよい。導電性材料は、例えば、アルミニウム材料に銀めっきを施したものでも良い。例えば、樹脂材料またはセラミック材料などの非導電性材料と導電性材料を混合し、成形したものであってもよく、非導電性材料を成形し、表面に導電性材料層を設けたものであってもよい。
【0027】
第２誘電体部５の第４面５２と第１部分６ａとは、全面が隙間なく当接しており、例えば、接着剤などを用いて接合してもよい。第１誘電体部１および第２誘電体部５の各側面と第２部分６ｂとは、全面が隙間なく当接しており、例えば、接着剤などを用いて接合してもよい。第１誘電体部１の第２面１２と第３部分６ｃとは、全面が隙間なく当接しており、例えば、接着剤などを用いて接合してもよい。
【0028】
本開示の共振器は、高次モードの共振周波数が、従来構造の共振器と比較して、より高い周波数にシフトし、基本モードの共振周波数から離れることで、帯域外特性が向上する。共振器の帯域外特性は、例えば、基本モード共振周波数ｆと高次モード共振周波数ｆｈとの比ｆｈ／ｆで示すことができる。比ｆｈ／ｆが大きいほど、高次モード周波数が高い周波数であることを示す。
【0029】
本実施形態の共振器Ｒの変形例として、第２誘電体部５の誘電体材料に比誘電率が比較的低い材料を用いてもよい。第２誘電体部５の比誘電率を低くすることで、良好な帯域外特性を保持したまま、Ｑ値を大きくすることができる。
【0030】
＜第２実施形態＞
図４は第２実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図５は図４の切断面線Ｖ－Ｖから見た断面図である。本実施形態の共振器Ｒは、第１誘電体部１が、第１面１１から第２面１２に貫通する貫通孔１ａを有している点で、第１実施形態と異なっているだけで、他の構成は共通している。本実施形態と第１実施形態とで共通する構成には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
図４は第２実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図５は図４の切断面線Ｖ－Ｖから見た断面図である。本実施形態の共振器Ｒは、第１誘電体部１が、第１面１１から第２面１２に貫通する貫通孔１ａを有している点で、第１実施形態と異なっているだけで、他の構成は共通している。本実施形態と第１実施形態とで共通する構成には同じ参照符号を付して、説明は省略する。
【0031】
本実施形態の第１誘電体部１は、誘電体材料からなるブロック体または積層体である。このような構成は、誘電体材料が空気である場合に比べて、機械的強度が高い反面、比誘電率が高くなる。第１誘電体部１に貫通孔１ａを設けることで、貫通孔１ａ内を空気に置き換えることができ、第１誘電体部１の見かけの比誘電率を低くすることができる。第１誘電体部１の比誘電率を低くすることで、良好な帯域外特性を保持したまま、Ｑ値をさらに大きくすることができる。
【0032】
貫通孔１ａは、第１誘電体部１に１または複数設けられる。貫通孔１ａの形状および大きさは、特に限定されず、全貫通孔１ａの体積の総和が、第１誘電体部１全体の５～４０％であればよい。貫通孔１ａをこのように設けることで、帯域外特性がさらに向上する。
【0033】
貫通孔１ａを複数設ける場合、全ての貫通孔１ａが同一であってもよく、形状または大きさなどが異なっていてもよい。貫通孔１ａを設ける位置は、特に限定されず、複数の貫通孔１ａを一様に設ければよい。例えば、貫通孔１ａを千鳥格子状に配列することでさらなる帯域外特性の向上が図れる。
【0034】
＜第３実施形態＞
図６は第３実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図７は図６の切断面線ＶＩＩ－ＶＩＩから見た断面図である。本実施形態の共振器は、入出力端子まで含めた構成である。なお、前述の共振器の実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の共振器Ｒは、信号の入出力のための端子部７を備える。本実施形態の共振器Ｒは、２つの端子部７に加えて、２つの端子部７を接続するとともに、導体部２と容量結合する結合配線８と、端子部７に接続されたパッド部９と、をさらに備える。
図６は第３実施形態の共振器を模式的に示す断面図であり、図７は図６の切断面線ＶＩＩ－ＶＩＩから見た断面図である。本実施形態の共振器は、入出力端子まで含めた構成である。なお、前述の共振器の実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の共振器Ｒは、信号の入出力のための端子部７を備える。本実施形態の共振器Ｒは、２つの端子部７に加えて、２つの端子部７を接続するとともに、導体部２と容量結合する結合配線８と、端子部７に接続されたパッド部９と、をさらに備える。
【0035】
２つの端子部７は、一方が入力用であり、もう一方が出力用である。本実施形態の端子部７は、第１誘電体部１の第１面１１から第２面１２に貫通する貫通導体である。結合配線８は、第１誘電体部１の第１面１１に設けられている。結合配線８は、第１面１１に露出した端子部７と接続して導体部２に向かってそれぞれ延びる直線部分と、導体部２と結合するためのギャップを空けて設けられ、２つの直線部分を繋ぐ結合部分と、を有する。本実施形態の共振器Ｒは、導体部２が、第１面１１に円形状の導体層３を有しており、結合部分は、導体層３の外周に沿った円弧状に設けられる。パッド部９は、第２面１２に露出した端子部７と接続される。
【0036】
本実施形態の共振器Ｒは、例えば、ノッチ回路として機能する。一方のパッド部９を介して入力された信号は、一方の端子部７を流れ、結合配線８で導体部２と容量結合し、他方の端子部７を流れて他方のパッド部９から出力される。この出力信号は、入力信号の特定の周波数帯域のみが遮断され、他の周波数帯域が通過される周波数特性を示す。
【0037】
・フィルタ
＜第４実施形態＞
図８は第４実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。なお、前述の共振器の実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して、説明は省略する。本実施形態では、２つの端子部７が、第１誘電体部１を貫通せず、一端が第１誘電体部１内にあり、他端が第２面１２に露出してパッド部９と接続している。本実施形態のフィルタＦは、各端子部７の一端から第１誘電体部１内を延びて導体部２にそれぞれ誘導結合する結合配線１０を備える。
＜第４実施形態＞
図８は第４実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。なお、前述の共振器の実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して、説明は省略する。本実施形態では、２つの端子部７が、第１誘電体部１を貫通せず、一端が第１誘電体部１内にあり、他端が第２面１２に露出してパッド部９と接続している。本実施形態のフィルタＦは、各端子部７の一端から第１誘電体部１内を延びて導体部２にそれぞれ誘導結合する結合配線１０を備える。
【0038】
本実施形態のフィルタＦは、例えば、バンドパスフィルタとして機能する。一方のパッド部９を介して入力された信号は、一方の端子部７を流れ、結合配線１０で共振器Ｒと誘導結合し、他方の端子部７を流れて他方のパッド部９から出力される。この出力信号は、入力信号の特定の周波数帯域のみが通過し、他の周波数帯域が遮断された周波数特性を示す。
【0039】
＜第５実施形態＞
図９は第５実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。図１０は図９の切断面線Ｘ－Ｘから見た断面図である。なお、前述のフィルタの実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態のフィルタＦは、２つの共振器Ｒと、一方の共振器Ｒおよび他方の共振器Ｒに、電気的または電磁気的にそれぞれ接続される端子部７と、を備える。結合配線８は、２つの共振器Ｒ用にそれぞれ備えられる。
図９は第５実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。図１０は図９の切断面線Ｘ－Ｘから見た断面図である。なお、前述のフィルタの実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態のフィルタＦは、２つの共振器Ｒと、一方の共振器Ｒおよび他方の共振器Ｒに、電気的または電磁気的にそれぞれ接続される端子部７と、を備える。結合配線８は、２つの共振器Ｒ用にそれぞれ備えられる。
【0040】
１つの端子部７は、一方の結合配線８を介して一方の共振器Ｒと容量結合し、もう１つの端子部７は、他方の結合配線８を介して他方の共振器Ｒと容量結合する。本実施形態のフィルタＦは、例えば、バンドパスフィルタとして機能する。一方のパッド部９を介して入力された信号は、一方の端子部７を流れ、一方の結合配線８で一方の共振器Ｒと容量結合する。２つの共振器Ｒは、シールド筐体６内で、電磁気的に結合している。他方の共振器Ｒは、他方の結合配線８と容量結合し、信号は、他方の端子部７を流れて他方のパッド部９から出力される。この出力信号は、入力信号の特定の周波数帯域のみが通過し、他の周波数帯域が遮断された周波数特性を示す。
【0041】
本実施形態のフィルタＦは、２つの導体部２の間に遮蔽部分６ｄを有している。遮蔽部分６ｄは、互いに平行な２つの第２部分６ｂから内方に向かって延びる壁状部分である。２つの遮蔽部分６ｄの間の開口は導波領域であり、この開口を介して２つの共振器Ｒが電磁気的に結合する。
【0042】
＜第６実施形態＞
図１１は第６実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。図１２は図１１の切断面線ＸＩＩ－ＸＩＩから見た断面図である。なお、前述のフィルタの実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態のフィルタＦは、端子部７、結合配線８およびパッド部９が設けられる位置が第５実施形態と異なっている。本実施形態の端子部７は、第２誘電体部５の第３面５１から第４面５２に貫通する貫通導体である。結合配線８は、第２誘電体部５の第３面５１に設けられている。結合配線８は、第３面５１に露出した端子部７と接続される。接続パッド部９は、第４面５２に露出した端子部７と接続される。第２誘電体部５は、シールド筐体６の第２部分６ｂ上に位置してよい。この場合、第２誘電体５の第３面５１の周縁において、第２部分６ｂと接合する接合層１５を設けてもよい。接合層１５は、結合配線８と同様に設けることができる。
図１１は第６実施形態のフィルタを模式的に示す断面図である。図１２は図１１の切断面線ＸＩＩ－ＸＩＩから見た断面図である。なお、前述のフィルタの実施形態と同じ構成には、同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態のフィルタＦは、端子部７、結合配線８およびパッド部９が設けられる位置が第５実施形態と異なっている。本実施形態の端子部７は、第２誘電体部５の第３面５１から第４面５２に貫通する貫通導体である。結合配線８は、第２誘電体部５の第３面５１に設けられている。結合配線８は、第３面５１に露出した端子部７と接続される。接続パッド部９は、第４面５２に露出した端子部７と接続される。第２誘電体部５は、シールド筐体６の第２部分６ｂ上に位置してよい。この場合、第２誘電体５の第３面５１の周縁において、第２部分６ｂと接合する接合層１５を設けてもよい。接合層１５は、結合配線８と同様に設けることができる。
【0043】
第６実施形態では、結合配線８が、凹溝５ａと同じ第２誘電体部５の第３面５１に設けられているので、図１２に示すように、凹溝５ａは、結合配線８の円弧状の結合部分を取り囲む円環状であり、円環の一部が途切れている。この途切れ部分に結合配線８の直線部分が位置している。本実施形態のフィルタＦは、第５実施形態と同様に、例えば、バンドパスフィルタとして機能する。
【0044】
本実施形態のフィルタＦは、２つの共振器Ｒを備える構成であるが、これに限らず、３つ以上の共振器Ｒを備えていてもよい。複数の共振器Ｒが、１列に並んでいてもよく、２列以上に並んでいてもよい。電磁気的に結合させる共振器Ｒ間には、遮蔽部分６ｄを設け、導波領域となる開口を形成すればよい。また、結合させない共振器Ｒ間には、一方の第２部分６ｂから他方の第２部分６ｂまで内壁部を設け、導波領域となる開口を形成しないように構成すればよい。このように複数の共振器Ｒを組み合わせることにより、所望の特性を有するフィルタＦを実現できる。
【0045】
上記のようなフィルタＦは、携帯電話装置に代表されるマイクロ波通信機器のフィルタとして使用され、送受信される信号の必要な周波数帯域のみを通過させ、不要な周波数帯域を遮断することができる。またその他の通信端末装置では、主にデュプレクサなどのアンテナ共用器としても使用される。本実施形態のフィルタは，圧電素子を応用したフィルタとは異なり機械的な振動は全くなく、電磁波自体がシールド筐体６内で共振する。
【0046】
＜第７実施形態＞
図１３は第７実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。本実施形態の共振器Ｒは、シールド筐体６と、誘電体部１６と、導体部２と、接合材部４と、を備える。本実施形態と前述の各実施形態とで同様の構成には、同じ参照符号を付して、説明は省略する。シールド筐体６は、内部に共振空間としての空洞を有する直方体の箱状の形状を有しており、一面が開放されている。誘電体部１６は、シールド筐体６の開放面を覆うように位置しており、前述の各実施形態における第２誘電体部５に相当する構成である。誘電体部１６は、第２誘電体部５と同様の誘電体材料で構成されている。導体部２は、誘電体部１６の内面からシールド筐体６の底面にわたって位置する柱状部材である。導体部２と誘電体部１６の内面とは接合部４によって接合されている。
図１３は第７実施形態の共振器を模式的に示す断面図である。本実施形態の共振器Ｒは、シールド筐体６と、誘電体部１６と、導体部２と、接合材部４と、を備える。本実施形態と前述の各実施形態とで同様の構成には、同じ参照符号を付して、説明は省略する。シールド筐体６は、内部に共振空間としての空洞を有する直方体の箱状の形状を有しており、一面が開放されている。誘電体部１６は、シールド筐体６の開放面を覆うように位置しており、前述の各実施形態における第２誘電体部５に相当する構成である。誘電体部１６は、第２誘電体部５と同様の誘電体材料で構成されている。導体部２は、誘電体部１６の内面からシールド筐体６の底面にわたって位置する柱状部材である。導体部２と誘電体部１６の内面とは接合部４によって接合されている。
【0047】
誘電体部１６の内面は、接合材部４が接合された接合領域１６ｂと、接合領域１６ｂの周囲に位置する凹溝１６ａと、を有している。凹溝１６ａおよび接合領域１６ｂは、それぞれ第２誘電体部５の凹溝５ａおよび接合領域５ｂに相当する。誘電体部５の内面の周縁において、シールド筐体６と接合する接合層１５を設けてもよい。
【0048】
本実施形態の共振器Ｒも高次モードの共振周波数が、従来構造の共振器と比較して、より高い周波数にシフトし、基本モードの共振周波数から離れることで、帯域外特性が向上する。
【0049】
本実施形態の共振器Ｒは、誘電体部１６の外面を導電体層で被覆してもよい。導電体層は、例えば、めっき層などであってもよく、金属箔または金属板などを貼り付けたものであってもよい。また、導体部２は、シールド筐体６と一体化されていてもよい。例えば、ブロック状の金属体から切削加工によって、導体部２付きシールド筐体６を削り出して作製してもよい。
【0050】
・通信装置
＜第８実施形態＞
図１４はフィルタを備える通信装置を示すブロック図である。本実施形態の通信装置は、アンテナ２０と、通信回路２１と、アンテナ２０および通信回路２１に接続されたフィルタＦとを有している。フィルタＦは、前述の実施形態のフィルタＦのいずれかであってよい。アンテナ２０および通信回路２１は、既知の従来のものを用いることができる。
＜第８実施形態＞
図１４はフィルタを備える通信装置を示すブロック図である。本実施形態の通信装置は、アンテナ２０と、通信回路２１と、アンテナ２０および通信回路２１に接続されたフィルタＦとを有している。フィルタＦは、前述の実施形態のフィルタＦのいずれかであってよい。アンテナ２０および通信回路２１は、既知の従来のものを用いることができる。
【0051】
このような構成を有する本実施形態の通信装置は、電気特性が優れた前述のフィルタＦを用いて不要な電気信号を除去することから、優れた通信品質を実現する。
【0052】
（評価１）
評価１では、第２誘電体部における凹溝の有無について評価した。実施例１の共振器および比較例の共振器について、シミュレーションによって、電気特性を評価した。実施例１は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。シールド筐体内の寸法を、１０ｍｍ×８．５ｍｍ×４．３２ｍｍとし、境界面は全て導体とした。第１誘電体部は、厚さを３．５ｍｍとし、樹脂材料を想定して比誘電率εｒ＝３．４、ｔａｎδ＝０．００１とした。第２誘電体部は、厚さを０．５ｍｍとし、セラミック材料を想定して比誘電率εｒ＝４０、ｔａｎδ＝６．３×１０－５とした。第１誘電体部と第２誘電体部との間隔を０．３ｍｍとした。導体部は、直径が２ｍｍの円柱状とし、導体層は、直径が３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの円板状とした。接合材部は、接合材としてはんだを想定し、直径が１．３ｍｍの円板状とした。第２誘電体部の第３面において、接合領域を、直径が１．３ｍｍの円形状とした。なお、接合領域には、はんだ接合のために厚さ０．１ｍｍの金属層を設けた。凹溝は、溝幅が２．７ｍｍ、深さが０．２５ｍｍの円環状とした。
評価１では、第２誘電体部における凹溝の有無について評価した。実施例１の共振器および比較例の共振器について、シミュレーションによって、電気特性を評価した。実施例１は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。シールド筐体内の寸法を、１０ｍｍ×８．５ｍｍ×４．３２ｍｍとし、境界面は全て導体とした。第１誘電体部は、厚さを３．５ｍｍとし、樹脂材料を想定して比誘電率εｒ＝３．４、ｔａｎδ＝０．００１とした。第２誘電体部は、厚さを０．５ｍｍとし、セラミック材料を想定して比誘電率εｒ＝４０、ｔａｎδ＝６．３×１０－５とした。第１誘電体部と第２誘電体部との間隔を０．３ｍｍとした。導体部は、直径が２ｍｍの円柱状とし、導体層は、直径が３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの円板状とした。接合材部は、接合材としてはんだを想定し、直径が１．３ｍｍの円板状とした。第２誘電体部の第３面において、接合領域を、直径が１．３ｍｍの円形状とした。なお、接合領域には、はんだ接合のために厚さ０．１ｍｍの金属層を設けた。凹溝は、溝幅が２．７ｍｍ、深さが０．２５ｍｍの円環状とした。
【0053】
比較例は、第２誘電体部に凹溝を設けず、第２誘電体部の第３面を平坦面としたこと以外は実施例１と同じとした。
【0054】
実施例１および比較例のモデルを作成し、ＡＮＳＹＳ社製シミュレーションソフトウェアＨＦＳＳを用いて、固有値解析の条件で帯域外特性およびＱ値を評価した。帯域外特性は、基本モード共振周波数ｆと高次モード共振周波数ｆｈとの比ｆｈ／ｆを算出した。比ｆｈ／ｆが大きいほど、高次モード周波数が高い周波数であることを示す。図１５に実施例１および比較例のフィルタ特性を示す。
【0055】
実施例１のｆｈ／ｆは５．３５であり、Ｑ値は９５０であった。第２誘電体部に凹溝を設けない比較例のｆｈ／ｆは４．９７であり、Ｑ値は９３５であった。これらの結果から実施例１は比較例よりも帯域外特性およびＱ値に優れることがわかった。
【0056】
（評価２）
評価２では、第２誘電体部の比誘電率の違いについて評価した。実施例２は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。シールド筐体内の寸法を、１０ｍｍ×８．５ｍｍ×４．３２ｍｍとし、境界面は全て導体とした。第１誘電体部は、厚さを３．５ｍｍとし、樹脂材料を想定して比誘電率εｒ＝３．４、ｔａｎδ＝０．００１とした。第２誘電体部は、厚さを０．５ｍｍとし、セラミック材料を想定して比誘電率εｒ＝２０、ｔａｎδ＝６．３×１０－５とした。第１誘電体部と第２誘電体部との間隔を０．３ｍｍとした。導体部は、直径が２ｍｍの円柱状とし、導体層は、直径が２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの円板状とした。接合材部は、接合材としてはんだを想定し、直径が２．０ｍｍの円板状とした。第２誘電体部の第３面において、接合領域を、直径が２．０ｍｍの円形状とした。なお、接合領域には、はんだ接合のために厚さ０．１ｍｍの金属層を設けた。凹溝は、溝幅が１．３ｍｍ、深さが０．２５ｍｍの円環状とした。
評価２では、第２誘電体部の比誘電率の違いについて評価した。実施例２は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。シールド筐体内の寸法を、１０ｍｍ×８．５ｍｍ×４．３２ｍｍとし、境界面は全て導体とした。第１誘電体部は、厚さを３．５ｍｍとし、樹脂材料を想定して比誘電率εｒ＝３．４、ｔａｎδ＝０．００１とした。第２誘電体部は、厚さを０．５ｍｍとし、セラミック材料を想定して比誘電率εｒ＝２０、ｔａｎδ＝６．３×１０－５とした。第１誘電体部と第２誘電体部との間隔を０．３ｍｍとした。導体部は、直径が２ｍｍの円柱状とし、導体層は、直径が２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの円板状とした。接合材部は、接合材としてはんだを想定し、直径が２．０ｍｍの円板状とした。第２誘電体部の第３面において、接合領域を、直径が２．０ｍｍの円形状とした。なお、接合領域には、はんだ接合のために厚さ０．１ｍｍの金属層を設けた。凹溝は、溝幅が１．３ｍｍ、深さが０．２５ｍｍの円環状とした。
【0057】
実施例１のｆｈ／ｆは５．３５であり、Ｑ値は９５０であった。第２誘電体部の比誘電率を実施例１より低くした実施例２のｆｈ／ｆは５．３６であり、Ｑ値は１０１３であった。実施例２は、ｆｈ／ｆを保持したまま、Ｑ値が向上した。
【0058】
（評価３）
評価３では、第１誘電体部における貫通孔の有無について評価した。実施例３は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。実施例３は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。シールド筐体内の寸法を、１０ｍｍ×８．５ｍｍ×４．３２ｍｍとし、境界面は全て導体とした。第１誘電体部は、厚さを３．５ｍｍとし、樹脂材料を想定して比誘電率εｒ＝３．４、ｔａｎδ＝０．００１とした。第２誘電体部は、厚さを０．５ｍｍとし、セラミック材料を想定して比誘電率εｒ＝４０、ｔａｎδ＝６．３×１０－５とした。第１誘電体部と第２誘電体部との間隔を０．３ｍｍとした。導体部は、直径が２ｍｍの円柱状とし、導体層は、直径が２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの円板状とした。接合材部は、接合材としてはんだを想定し、直径が１．７ｍｍの円板状とした。第２誘電体部の第３面において、接合領域を、直径が１．４ｍｍの円形状とした。なお、接合領域には、はんだ接合のために厚さ０．１ｍｍの金属層を設けた。凹溝は、溝幅が１．３ｍｍ、深さが０．２５ｍｍの円環状とした。
評価３では、第１誘電体部における貫通孔の有無について評価した。実施例３は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。実施例３は、第１実施形態の構造に基づき、各寸法および材料物性値などのシミュレーション条件を次のとおりとした。シールド筐体内の寸法を、１０ｍｍ×８．５ｍｍ×４．３２ｍｍとし、境界面は全て導体とした。第１誘電体部は、厚さを３．５ｍｍとし、樹脂材料を想定して比誘電率εｒ＝３．４、ｔａｎδ＝０．００１とした。第２誘電体部は、厚さを０．５ｍｍとし、セラミック材料を想定して比誘電率εｒ＝４０、ｔａｎδ＝６．３×１０－５とした。第１誘電体部と第２誘電体部との間隔を０．３ｍｍとした。導体部は、直径が２ｍｍの円柱状とし、導体層は、直径が２．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの円板状とした。接合材部は、接合材としてはんだを想定し、直径が１．７ｍｍの円板状とした。第２誘電体部の第３面において、接合領域を、直径が１．４ｍｍの円形状とした。なお、接合領域には、はんだ接合のために厚さ０．１ｍｍの金属層を設けた。凹溝は、溝幅が１．３ｍｍ、深さが０．２５ｍｍの円環状とした。
【0059】
実施例４は、第２実施形態の構造に基づき、第１誘電体部に貫通孔を設けたこと以外は、実施例３と同じとした。実施例４において、貫通孔を直径０．５ｍｍの空気孔とし、全貫通孔の体積の総和が、第１誘電体部全体の８％となるように設けた。
【0060】
第１誘電体部に貫通孔を設けていない実施例３のｆｈ／ｆは５．２３であり、Ｑ値は９４６であった。第１誘電体部に貫通孔を設けた実施例４のｆｈ／ｆは５．２０であり、Ｑ値は９９２であった。実施例４は、ｆｈ／ｆを保持したまま、Ｑ値が向上した。
【符号の説明】
【0061】
１ 第１誘電体部
１ａ 貫通孔
２ 導体部
３ 導体層
４ 接合材部
５ 第２誘電体部
５ａ 凹溝
５ｂ 接合領域
６ シールド筐体
６ａ 第１部分
６ｂ 第２部分
６ｃ 第３部分
６ｄ 遮蔽部分
７ 端子部
８ 結合配線
９ パッド部
１０ 結合配線
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 側面
１６ 誘電体部
１６ａ 凹溝
１６ｂ 接合領域
２０ アンテナ
２１ 通信回路
５１ 第３面
５２ 第４面
Ｆ フィルタ
Ｒ 共振器
１ａ 貫通孔
２ 導体部
３ 導体層
４ 接合材部
５ 第２誘電体部
５ａ 凹溝
５ｂ 接合領域
６ シールド筐体
６ａ 第１部分
６ｂ 第２部分
６ｃ 第３部分
６ｄ 遮蔽部分
７ 端子部
８ 結合配線
９ パッド部
１０ 結合配線
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 側面
１６ 誘電体部
１６ａ 凹溝
１６ｂ 接合領域
２０ アンテナ
２１ 通信回路
５１ 第３面
５２ 第４面
Ｆ フィルタ
Ｒ 共振器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
