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JP3494109B2 - Bandpass filter using TEM mode dielectric resonator - Google Patents

Bandpass filter using TEM mode dielectric resonator

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JP3494109B2
JP3494109B2 JP2000068554A JP2000068554A JP3494109B2 JP 3494109 B2 JP3494109 B2 JP 3494109B2 JP 2000068554 A JP2000068554 A JP 2000068554A JP 2000068554 A JP2000068554 A JP 2000068554A JP 3494109 B2 JP3494109 B2 JP 3494109B2
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JP
Japan
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dielectric
bandpass filter
evanescent
resonator
filter according
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アルン・チャンドラ・クンデュ
謙二 遠藤
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高い無負荷Q値を
有しており、低背型TEMモード(主モード)の1/4
波長平面型誘電体共振器を用いた2段バンドパスフィル
タに関する。2つの共振器間の結合はエバネセントなE
モードの導波管で行われ、これら共振器の短絡面に対向
する開放面を結合することによって行われる。本発明の
フィルタは、広帯域CDMA(Code Divisi
on Multiple Access、符号分割多
重)等のセルラーフォンシステムにおいて、無線LAN
(Local Area Network)において、
及びフィルタリングが必要な他の通信システムにおいて
使用され得る。
TECHNICAL FIELD The present invention has a high no-load Q value and is 1/4 of a low-profile TEM mode (main mode).
The present invention relates to a two-stage bandpass filter using a wavelength plane type dielectric resonator. The coupling between the two resonators is an evanescent E
This is done in a mode waveguide, by coupling the open faces opposite the shorted faces of these resonators. The filter of the present invention is a wideband CDMA (Code Divisi).
on Multiple Access (code division multiplexing) and other cellular phone systems, wireless LAN
In (Local Area Network),
And can be used in other communication systems where filtering is required.

【0002】[0002]

【従来の技術】公知の文献として、(1)アルン・チャ
ンドラ・クンデュ及びイクオ・アワイ、「矩形誘電体デ
ィスク共振器を用いた低背デュアルモードBPF」、平
成9年度電気・情報関連学会中国支部連合大会予稿集、
第272頁、(2)ヨシヒロ・コニシ、「新しい誘電体
導波管部品−新しいセラミック材料のマイクロ波への応
用」、IEEE会報、Vol.79、No.6、第72
6頁〜第740頁、1991年6月が存在する。
2. Description of the Related Art (1) Arun Chandra Kundu and Iku Awai, "Low profile dual mode BPF using rectangular dielectric disk resonator", 1997 China Chapter of Electrical and Information Related Society Union Conference Proceedings,
272, (2) Yoshihiro Konishi, "New Dielectric Waveguide Components-Application of New Ceramic Materials to Microwaves", IEEE Bulletin, Vol. 79, No. 6, 72nd
There are pages 6-740, June 1991.

【0003】また、公知ではないが既に提出した特許出
願として、(3)特願2000−012939及び
(4)特願2000−012940が存在する。
Further, although not publicly known, there are (3) Japanese Patent Application 2000-012939 and (4) Japanese Patent Application 2000-012940 as patent applications already submitted.

【0004】本願の発明者の1人であるアルン・チャン
ドラ・クンデュは、文献(1)において、以下のごとき
構成を有する新しいタイプのTEMデュアルモード誘電
体ディスク共振器及びその共振器を用いたデュアルモー
ドバンドパスフィルタを提案している。
Arun Chandra Kundu, one of the inventors of the present application, discloses in the literature (1) that a TEM dual-mode dielectric disk resonator of a new type having the following structure and a dual using the resonator. We propose a modal bandpass filter.

【0005】この誘電体共振器は、5mm×5mmの正
方形の平面形状を有するデュアルモード共振器であり、
その上面及び下面は、銀層によってコーティングされて
いる。上面側の銀層はフローティングされており、下面
側の銀層は接地されている。これら2つの銀層に挟まれ
る内側には、比誘電率ε=93の誘電体材料が充填さ
れている。ディスク共振器の全ての側面は、空中に露出
する開放面となっている。従って、これら開放面を通っ
て放射が容易に発生し、このディスク共振器は半波長共
振器として動作する。電界は共振器の磁気的壁において
最大となり、共振器の対称面において最小となる。それ
ゆえ、この種の共振器は、半波長(λ/2)誘電体ディ
スク共振器と呼ばれる。
This dielectric resonator is a dual mode resonator having a square planar shape of 5 mm × 5 mm,
Its upper and lower surfaces are coated with a silver layer. The silver layer on the upper surface side is floating, and the silver layer on the lower surface side is grounded. The inside sandwiched between these two silver layers is filled with a dielectric material having a relative dielectric constant ε r = 93. All side surfaces of the disk resonator are open surfaces exposed in the air. Therefore, radiation is easily generated through these open surfaces and the disk resonator operates as a half-wave resonator. The electric field has a maximum at the magnetic wall of the resonator and a minimum at the plane of symmetry of the resonator. Therefore, this type of resonator is called a half-wave (λ / 2) dielectric disk resonator.

【0006】図1は、このディスク共振器に関してその
厚さtと無負荷Q値との関係を理論的及び実験的に確認
した結果を示す特性図であり、同様のものが文献(1)
に記載されている。同図から明らかのように、このディ
スク共振器は、比誘電率ε=93の誘電体材料を用い
て、長さ及び幅が5mm×5mmの場合、その厚さtが
1mmのときに無負荷Q値が最大(≒250(実験
値))となる。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the results of theoretically and experimentally confirming the relationship between the thickness t and the unloaded Q value of this disk resonator.
It is described in. As is clear from the figure, this disk resonator uses a dielectric material having a relative permittivity ε r = 93, and when the length and width are 5 mm × 5 mm, the thickness t is 1 mm. The load Q value becomes maximum (≈250 (experimental value)).

【0007】このような共振器を用いて2GHzのバン
ドパスフィルタを形成すると、共振器及びフィルタの寸
法は8.5mm×8.5mm×1mmとなり、無負荷Q
値は約260となる。
When a bandpass filter of 2 GHz is formed by using such a resonator, the dimensions of the resonator and the filter are 8.5 mm × 8.5 mm × 1 mm, and the unloaded Q
The value is about 260.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動端
末の最近の構造は、非常に小型化されかつより高性能の
共振器をフィルタに用いることを要求している。この目
的を達成するため、本発明者等は、2GHz用の非常に
小型化された誘電体共振器を前述の特許出願(3)で提
案している。この誘電体共振器の寸法は3mm×4.2
5mm×1mmであり、無負荷Q値は約240である。
However, recent construction of mobile terminals requires the use of much smaller and higher performance resonators in the filter. In order to achieve this object, the present inventors proposed a very miniaturized dielectric resonator for 2 GHz in the above-mentioned patent application (3). The dimensions of this dielectric resonator are 3 mm x 4.2.
It is 5 mm × 1 mm, and the unloaded Q value is about 240.

【0009】なお、前述の特許出願(4)において、本
発明者等は、2つのλ/4共振器を用いて2段のバンド
パスフィルタを形成することを提案している。
In the above-mentioned patent application (4), the present inventors propose to form a two-stage bandpass filter by using two λ / 4 resonators.

【0010】即ち、この特許出願においてバンドパスフ
ィルタは、各々が、上平面、下平面及び4つの側面を有
する誘電体ブロックを含んでいる第1及び第2の誘電体
共振器と、エバネセントなモードの導波管結合部とを備
えている。第1及び第2の誘電体共振器の各々は、上平
面及び下平面にそれぞれコーティングされた第1及び第
2の金属層と、4つの側面のうちの1つの側面にコーテ
ィングされた第3の金属層とを有し、第3の金属層をコ
ーティングした側面を短絡面、4つの側面のうちの残り
の3つの側面を開放面とすることによりλ/4誘電体共
振器として動作しかつ電磁界の独立したTEMモードを
維持するように構成されている。エバネセントなモード
の導波管結合部は、第1及び第2の誘電体共振器の短絡
面を互いに接続して第1及び第2の誘電体共振器のTE
Mモードの結合を提供しており、第1及び第2の誘電体
共振器の各々の共振周波数より高い遮断周波数を有する
エバネセントなモードで動作するように構成されてい
る。
That is, in this patent application, the bandpass filter includes first and second dielectric resonators each including a dielectric block having an upper plane, a lower plane and four side surfaces, and an evanescent mode. And a waveguide coupling part of. Each of the first and second dielectric resonators includes a first and second metal layer coated on the upper plane and the lower plane, respectively, and a third metal layer coated on one of the four side surfaces. A third metal layer, the side surface coated with the third metal layer serves as a short-circuit surface, and the remaining three side surfaces out of the four side surfaces serve as open surfaces, thereby operating as a λ / 4 dielectric resonator and electromagnetic field. It is configured to maintain a field independent TEM mode. The waveguide coupling section of the evanescent mode connects the short-circuited surfaces of the first and second dielectric resonators to each other and TE of the first and second dielectric resonators is connected to each other.
It provides M-mode coupling and is configured to operate in an evanescent mode having a cutoff frequency higher than the resonant frequency of each of the first and second dielectric resonators.

【0011】本発明は、この特許出願(4)と同様に、
前述した非常に小型化された誘電体共振器を用いて小型
のバンドパスフィルタを実現しようとするものであり、
その目的は、フィルタの性能を良好に維持しつつより小
型化を図ることができる、TEMモード誘電体共振器を
用いたバンドパスフィルタを提供することにある。
The present invention, like this patent application (4),
It is intended to realize a small bandpass filter by using the extremely miniaturized dielectric resonator described above.
An object of the present invention is to provide a bandpass filter using a TEM mode dielectric resonator, which can achieve further miniaturization while maintaining good filter performance.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、TEM
モード誘電体共振器を用いたバンドパスフィルタは、各
々が、上平面、下平面及び4つの側面を有する誘電体ブ
ロックを含んでいる第1及び第2の誘電体共振器と、エ
バネセントなEモードの導波管結合部とを備えている。
第1及び第2の誘電体共振器の各々は、上平面及び下平
面にそれぞれコーティングされた第1及び第2の金属層
と、4つの側面のうちの1つの側面にコーティングされ
た第3の金属層とを有し、第3の金属層をコーティング
した側面を短絡面、4つの側面のうちの残りの3つの側
面を開放面とすることによりλ/4誘電体共振器として
動作しかつ電磁界の独立したTEMモードを維持するよ
うに構成されている。エバネセントなEモードの導波管
結合部は、第1及び第2の誘電体共振器の短絡面に対向
する開放面を互いに接続して第1及び第2の誘電体共振
器のTEMモードの結合を提供しており、第1及び第2
の誘電体共振器の各々の共振周波数より高い遮断周波数
を有するエバネセントなEモードで動作するように構成
されている。
According to the present invention, a TEM
A bandpass filter using a mode dielectric resonator includes first and second dielectric resonators each including a dielectric block having an upper plane, a lower plane and four side surfaces, and an evanescent E mode. And a waveguide coupling part of.
Each of the first and second dielectric resonators includes a first and second metal layer coated on the upper plane and the lower plane, respectively, and a third metal layer coated on one of the four side surfaces. A third metal layer, the side surface coated with the third metal layer serves as a short-circuit surface, and the remaining three side surfaces out of the four side surfaces serve as open surfaces, thereby operating as a λ / 4 dielectric resonator and electromagnetic field. It is configured to maintain a field independent TEM mode. The evanescent E-mode waveguide coupling section connects the open surfaces of the first and second dielectric resonators facing the short-circuited surfaces to each other and couples the TEM mode of the first and second dielectric resonators. Offers the first and second
Is configured to operate in an evanescent E-mode having a cutoff frequency higher than the resonance frequency of each of the dielectric resonators.

【0013】前にも述べたように、デュアルモードフィ
ルタを形成すべくTEMデュアルモード半波長構造を用
いると、2GHz用のフィルタの寸法は8.5mm×
8.5mm×1mmとなる。前述した特許出願(3)で
は、この共振器をTEMモードλ/4誘電体共振器とす
ることにより、その寸法を3mm×4.25mm×1m
m、無負荷Q値を240と最適化している。
As previously mentioned, using a TEM dual mode half-wave structure to form a dual mode filter, the filter size for 2 GHz is 8.5 mm ×
It will be 8.5 mm × 1 mm. In the above-mentioned patent application (3), by making this resonator a TEM mode λ / 4 dielectric resonator, its dimensions are 3 mm × 4.25 mm × 1 m.
m and the no-load Q value are optimized to 240.

【0014】以下、前述した特許出願(3)におけるT
EMモードλ/4誘電体共振器について説明する。
The T in the above-mentioned patent application (3) will be described below.
The EM mode λ / 4 dielectric resonator will be described.

【0015】図2は、一般的なλ/2誘電体共振器の構
成を示しており、図3は、前述した特許出願におけるλ
/4誘電体共振器の基本的構成を示す斜視図である。
FIG. 2 shows a structure of a general λ / 2 dielectric resonator, and FIG. 3 shows λ in the above-mentioned patent application.
It is a perspective view which shows the basic composition of a / 4 dielectric resonator.

【0016】図2において、20は矩形の平面形状を有
する誘電体ブロック、21は誘電体ブロック20の上面
上にコーティングされた金属層、22は誘電体ブロック
20の下面上にコーティングされた金属層をそれぞれ示
している。上面の金属層21はフローティングされてお
り、下面の金属層22は接地されている。誘電体ブロッ
ク20の4つの側面は、全て開放面となっている。図2
においては、λ/2誘電体共振器の長さがa、厚さがt
で示されている。
In FIG. 2, 20 is a dielectric block having a rectangular planar shape, 21 is a metal layer coated on the upper surface of the dielectric block 20, and 22 is a metal layer coated on the lower surface of the dielectric block 20. Are shown respectively. The upper metal layer 21 is floating, and the lower metal layer 22 is grounded. All four side surfaces of the dielectric block 20 are open surfaces. Figure 2
, The λ / 2 dielectric resonator has a length of a and a thickness of t.
Indicated by.

【0017】このλ/2誘電体共振器において、z軸方
向のTEMモードを想定すると、同図の矢印23で示す
ように、負の最大電界はz=0の平面にあり、正の最大
電界はz=aの平面にある。最小(ゼロ)電界は、明ら
かに、共振器の対称面であるz=a/2の平面24内に
ある。
In this λ / 2 dielectric resonator, assuming a TEM mode in the z-axis direction, the maximum negative electric field is in the plane of z = 0 and the maximum positive electric field is as shown by an arrow 23 in FIG. Is in the plane of z = a. The minimum (zero) electric field is clearly in the plane 24 of z = a / 2, which is the plane of symmetry of the resonator.

【0018】このようなλ/2誘電体共振器をこの対称
面24に沿って分割して検討すれば、2つのλ/4誘電
体共振器を得ることができ、この各λ/4誘電体共振器
ではz=a/2の平面は完全な電気導体(PEC)とし
て動作する。
If such a λ / 2 dielectric resonator is divided and considered along the plane of symmetry 24, two λ / 4 dielectric resonators can be obtained, and each λ / 4 dielectric resonator is obtained. In the resonator, the z = a / 2 plane acts as a perfect electrical conductor (PEC).

【0019】図3はこのようにして得たλ/4誘電体共
振器であり、同図において、30は矩形の平面形状を有
する誘電体ブロック、31は誘電体ブロック30の上面
上にコーティングされた金属層、32は誘電体ブロック
30の下面上にコーティングされた金属層をそれぞれ示
している。下面の金属層32は接地されている。1つの
側面の金属層34は、λ/2共振器の完全な電気導体
(PEC)に相当し、上面の金属層31と下面の金属層
32とを短絡しており、他の3つの側面は開放面となっ
ている。なお、同図において、矢印33は電界、矢印3
5は電流をそれぞれ示している。
FIG. 3 shows a λ / 4 dielectric resonator thus obtained. In FIG. 3, 30 is a dielectric block having a rectangular plane shape, and 31 is a coating on the upper surface of the dielectric block 30. The metal layers 32 are metal layers coated on the lower surface of the dielectric block 30, respectively. The metal layer 32 on the lower surface is grounded. The metal layer 34 on one side corresponds to a complete electric conductor (PEC) of the λ / 2 resonator, short-circuits the metal layer 31 on the upper surface and the metal layer 32 on the lower surface, and the other three side surfaces are It is an open surface. In the figure, an arrow 33 indicates an electric field, and an arrow 3 indicates
5 has shown the electric current, respectively.

【0020】図3のλ/4誘電体共振器及び図2のλ/
2誘電体共振器は、原理的には同じ共振周波数を有して
いる。誘電体がε=93という比較的高い比誘電率を
有しているために、電磁界閉じ込め特性は十分に強く、
しかも、λ/4誘電体共振器の電磁界分布は、λ/2誘
電体共振器の対称面24に沿って分割して考えたλ/2
誘電体共振器の電磁界分布とほぼ同じである。図2及び
図3に示すように、λ/4誘電体共振器の容積はλ/2
誘電体共振器の半分である。その結果、λ/4誘電体共
振器の総エネルギ量もλ/2誘電体共振器の半分とな
る。それにもかかわらず、エネルギ損失がλ/2誘電体
共振器の約50%に減少するため、λ/4誘電体共振器
の無負荷Q値は、λ/2誘電体共振器の場合の半分とな
る。即ち、λ/4誘電体共振器は、共振周波数及び無負
荷Q値を変えることなく、寸法を大幅に小型化すること
ができる。
The λ / 4 dielectric resonator of FIG. 3 and the λ / of FIG.
The two dielectric resonators have the same resonance frequency in principle. Since the dielectric has a relatively high relative permittivity of ε r = 93, the electromagnetic field confinement characteristic is sufficiently strong,
Moreover, the electromagnetic field distribution of the λ / 4 dielectric resonator is divided into λ / 2 along the symmetry plane 24 of the λ / 2 dielectric resonator.
It is almost the same as the electromagnetic field distribution of the dielectric resonator. As shown in FIGS. 2 and 3, the volume of the λ / 4 dielectric resonator is λ / 2.
It is half that of a dielectric resonator. As a result, the total energy amount of the λ / 4 dielectric resonator is also half that of the λ / 2 dielectric resonator. Nevertheless, since the energy loss is reduced to about 50% of the λ / 2 dielectric resonator, the unloaded Q value of the λ / 4 dielectric resonator is half that of the λ / 2 dielectric resonator. Become. That is, the λ / 4 dielectric resonator can be significantly reduced in size without changing the resonance frequency and the unloaded Q value.

【0021】公知文献(1)によるデュアルモード誘電
体共振器を用いて2GHzのフィルタを形成すると、フ
ィルタの寸法は8.5mm×8.5mm×1mmとな
る。しかしながら、寸法が3mm×4.25mm×1m
mであり無負荷Q値が約240である上述した特許出願
(3)によるλ/4誘電体共振器を2つ用いて2段バン
ドパスフィルタを構成すると、フィルタの寸法は、3m
m×8.8mm×1mmとなる。
When a filter of 2 GHz is formed by using the dual mode dielectric resonator according to the known document (1), the size of the filter becomes 8.5 mm × 8.5 mm × 1 mm. However, the dimensions are 3 mm x 4.25 mm x 1 m
When a two-stage bandpass filter is constructed by using two λ / 4 dielectric resonators according to the above-mentioned patent application (3) having an m and an unloaded Q value of about 240, the size of the filter is 3 m.
It will be m × 8.8 mm × 1 mm.

【0022】即ち、本発明によるフィルタの容積は、従
来のものに比して1/3となる。しかも、本発明のフィ
ルタの性能は、十分に良好なものである。2つの共振器
間の結合は、開放前面間にエバネセントなEモードの導
波管を設けることによってなされている。
That is, the volume of the filter according to the present invention is 1/3 that of the conventional filter. Moreover, the performance of the filter of the present invention is sufficiently good. The coupling between the two resonators is done by providing an evanescent E-mode waveguide between the open front faces.

【0023】電子及び通信の分野における多目的使用さ
れる点から、誘電体共振器を用いたフィルタは周知であ
る。特に、導波管型フィルタは、基地局や移動局におい
て用いられている。
Filters using dielectric resonators are well known because of their versatility in the fields of electronics and communications. In particular, waveguide filters are used in base stations and mobile stations.

【0024】λ/4導波管共振器を用いた2段及び多段
フィルタについては、前述した文献(2)に記載されて
いるように、小西氏によって研究がなされている。この
フィルタは、TEモード誘電体導波管共振器型フィルタ
であり、直接結合のキャビティフィルタに比しては、そ
の性能、寸法及び容積の点で優れている。
The two-stage and multi-stage filters using the λ / 4 waveguide resonator have been studied by Mr. Konishi as described in the above-mentioned document (2). This filter is a TE mode dielectric waveguide resonator type filter, and is superior in performance, size and volume to a direct coupling cavity filter.

【0025】しかしながら、最近の移動端末は、小型か
つ軽量の携帯端末とするべく、非常に小型化されかつよ
り高性能のフィルタを要求していることから、本発明で
は、TEMモードλ/4誘電体共振器を用いて2段バン
ドパスフィルタを形成しているのである。TEモード
(最低次モード)共振器の共振周波数がその長さ及び厚
さ又は幅に依存して変化してしまうのに対して、TEM
モード共振器の共振周波数は共振器の長さのみにほぼ依
存する。従って、共振周波数を考慮に入れずに、共振器
の厚さ及び幅の関数として無負荷Q値を最適化すること
ができる。この方法により、従来技術のものよりもさら
に小型化かつ高性能化されたバンドパスフィルタを提供
できるのである。
However, recent mobile terminals require a filter that is extremely small and has higher performance in order to be a small and lightweight mobile terminal. Therefore, in the present invention, the TEM mode λ / 4 dielectric is used. The body resonator is used to form a two-stage bandpass filter. While the resonance frequency of the TE mode (lowest order mode) resonator changes depending on its length and thickness or width, TEM
The resonant frequency of a mode resonator depends almost exclusively on the length of the resonator. Therefore, the unloaded Q-factor can be optimized as a function of resonator thickness and width without taking the resonance frequency into account. By this method, it is possible to provide a bandpass filter which is smaller and has higher performance than those of the prior art.

【0026】エバネセントなEモードの導波管結合部
は、開放面である上平面及び4つの側面と、金属がコー
ティングされた下平面とを有していることが好ましい。
The evanescent E-mode waveguide coupling portion preferably has an open upper surface and four side surfaces, and a metal-coated lower surface.

【0027】通過帯域の両側に減衰極を有するように構
成されていることが非常に好ましい。本発明のバンドパ
スフィルタは、その通過帯域の両側に予期しなかった減
衰極を有しており、これによって通過帯域の外側の帯域
の特性が向上している。即ち、前述した特許出願(4)
に記載したバンドパスフィルタは、通過帯域の両側に減
衰極を有していなかったが、本発明のこのバンドパスフ
ィルタは、通過帯域の両側に減衰極を有しており、これ
によってフィルタのすそ部分の特性をより向上できるの
である。具体的には、エバネセントなEモードの導波管
結合部を介する第1及び第2の誘電体共振器間の直接結
合と内部結合とが、キャパシティブ結合及びインダクテ
ィブ結合のうちの互いに異なる結合となるように構成さ
れている。
It is highly preferred to have an attenuation pole on each side of the pass band. The bandpass filter of the present invention has unexpected attenuation poles on both sides of its pass band, which improves the characteristics of the band outside the pass band. That is, the above-mentioned patent application (4)
Although the bandpass filter described in No. 1 did not have attenuation poles on both sides of the pass band, this band pass filter of the present invention has attenuation poles on both sides of the pass band, which allows the skirt of the filter to pass. The characteristics of the part can be further improved. Specifically, the direct coupling and the internal coupling between the first and second dielectric resonators through the evanescent E-mode waveguide coupling section are different couplings between the capacitive coupling and the inductive coupling. Is configured.

【0028】第1及び第2の誘電体共振器が、同一の誘
電体材料から構成されていることが好ましい。これら第
1及び第2の誘電体共振器が、高誘電率のセラミック誘
電体材料で構成されているがより好ましい。エバネセン
トなEモードの導波管結合部も、第1及び第2の誘電体
共振器と同じ誘電体材料を用いていることがより好まし
い。
It is preferable that the first and second dielectric resonators are made of the same dielectric material. More preferably, these first and second dielectric resonators are made of a ceramic dielectric material having a high dielectric constant. It is more preferable that the evanescent E-mode waveguide coupling portion also uses the same dielectric material as the first and second dielectric resonators.

【0029】第1及び第2の誘電体共振器が、ほぼ同一
の寸法を有していることが好ましい。
It is preferable that the first and second dielectric resonators have substantially the same dimensions.

【0030】エバネセントなEモードの導波管結合部
が、第1及び第2の誘電体共振器の各々の長さ及び断面
より短い長さ及び小さい断面を有していることが好まし
い。第1及び第2の誘電体共振器間の結合が所望の値と
なるように、このエバネセントなEモードの導波管結合
部の寸法が選択されていることがより好ましい。
It is preferable that the evanescent E-mode waveguide coupling portion has a length and a cross section shorter than the length and cross section of each of the first and second dielectric resonators. More preferably, the dimensions of this evanescent E-mode waveguide coupling are selected such that the coupling between the first and second dielectric resonators is at the desired value.

【0031】エバネセントなEモードの導波管結合部
が、矩形の断面を有していることも好ましい。
It is also preferred that the evanescent E-mode waveguide coupling has a rectangular cross section.

【0032】エバネセントなEモードの導波管結合部
が、第1及び第2の誘電体共振器間に直列のキャパシタ
ンス及び一対のシャントキャパシタンスを提供するよう
に構成されていることが好ましい。
Preferably, the evanescent E-mode waveguide coupling is configured to provide a series capacitance and a pair of shunt capacitances between the first and second dielectric resonators.

【0033】第1及び第2の誘電体共振器の各々の前記
下平面の第2の金属層が、接地面として用いられること
が好ましい。エバネセントなEモードの導波管結合部の
金属のコーティングされている面も、接地面として用い
られることが好ましい。
The lower second metal layer of each of the first and second dielectric resonators is preferably used as a ground plane. The metal coated surface of the evanescent E-mode waveguide coupling is also preferably used as the ground plane.

【0034】第1及び第2の誘電体共振器の各々の短絡
面と直交する1つの側面がキャパシティブな励振に用い
られることが好ましい。このキャパシティブな励振は、
この側面に設けた電気的入出力ポートで行われるであろ
う。
It is preferable that one side surface of each of the first and second dielectric resonators, which is orthogonal to the short-circuit surface, is used for capacitive excitation. This capacitive excitation is
This will be done with electrical input / output ports on this side.

【0035】この電気的入出力ポートが、この側面に矩
形、正方形、台形又は円形の金属パターンを設けること
により形成されていることが好ましい。
This electrical input / output port is preferably formed by providing a rectangular, square, trapezoidal or circular metal pattern on this side surface.

【0036】この金属パターンが、上平面の第1の金属
層及び下平面の第2の金属層から離隔していることが好
ましい。
The metal pattern is preferably separated from the first metal layer on the upper plane and the second metal layer on the lower plane.

【0037】外部回路との結合の強さが所望の値となる
ようにこの金属パターンの寸法が選択されていることが
より好ましい。
More preferably, the dimensions of the metal pattern are selected so that the strength of the connection with the external circuit has a desired value.

【0038】第1及び第2の誘電体共振器の少なくとも
一方の上平面の第1の金属層に、周波数調整用の狭いス
リットが設けられていることが好ましい。
A narrow slit for frequency adjustment is preferably provided in the upper first metal layer on at least one of the first and second dielectric resonators.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】図4は本発明の一実施形態として
2つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器型バン
ドパスフィルタの構成を概略的に示す斜視図であり、図
5はこのバンドパスフィルタの分解斜視図、図6は各誘
電体共振器の構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the structure of a high frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view of the bandpass filter, and FIG. 6 is a perspective view schematically showing the configuration of each dielectric resonator.

【0040】これらの図において、40は第1のλ/4
誘電体共振器、41は第2のλ/4誘電体共振器をそれ
ぞれ示している。これら2つのλ/4誘電体共振器40
及び41は、エバネセントなEモードの誘電体導波管
(遮断導波管)42を介して互いに接続されている。
In these figures, 40 is the first λ / 4
A dielectric resonator 41 is a second λ / 4 dielectric resonator, respectively. These two λ / 4 dielectric resonators 40
And 41 are connected to each other via an evanescent E-mode dielectric waveguide (blocking waveguide) 42.

【0041】λ/4誘電体共振器40及び41の各々
は、図6により明確に示されているように、矩形の平面
形状を有する誘電体ブロック400(410)と、誘電
体ブロック400(410)の上面上にコーティングさ
れた金属層401(411)と、誘電体ブロック400
(410)の下面上にコーティングされた金属層402
(412)とを備えている。この下面の金属層402
(412)は接地されている。
Each of the λ / 4 dielectric resonators 40 and 41 has a rectangular planar shape of a dielectric block 400 (410) and a dielectric block 400 (410), as clearly shown in FIG. ) And metal block 401 (411) coated on the upper surface of the dielectric block 400.
Metal layer 402 coated on the underside of (410)
(412) and. This lower metal layer 402
(412) is grounded.

【0042】図6には示されていないが、1つの側面の
金属層403(413)は、λ/2共振器の電界が最小
となる完全な電気導体(PEC)に相当し、上面の金属
層401(411)と下面の金属層402(412)と
を短絡しており、他の3つの側面は開放面となってい
る。誘電体ブロック400(410)の、金属層403
(413)と直交する1つの側面には、矩形の金属パタ
ーンからなり、共振器にキャパシティブな励振を与える
ための励振電極404(414)が形成されている。な
お、接地されている下面の金属層402(412)の一
部には、励振電極404(414)と金属層402(4
12)とを離隔するための切り欠き402a(412
a)が設けられている。
Although not shown in FIG. 6, the metal layer 403 (413) on one side corresponds to a perfect electric conductor (PEC) that minimizes the electric field of the λ / 2 resonator, and the metal layer on the top surface. The layer 401 (411) is short-circuited with the lower metal layer 402 (412), and the other three side surfaces are open surfaces. Metal layer 403 of the dielectric block 400 (410)
On one side surface orthogonal to (413), an excitation electrode 404 (414) made of a rectangular metal pattern and for giving a capacitive excitation to the resonator is formed. In addition, the excitation electrode 404 (414) and the metal layer 402 (4) are formed on a part of the lower-side metal layer 402 (412) which is grounded.
12) a notch 402a (412) for separating
a) is provided.

【0043】本実施形態において、エバネセントなEモ
ードの誘電体導波管42は、矩形の平面形状を有する誘
電体ブロックで構成されており、その下平面のみが金属
層421でコーティングされて、接地されている。誘電
体導波管42の上平面及び4つの側面は全て開放面とな
っている。
In the present embodiment, the evanescent E-mode dielectric waveguide 42 is composed of a dielectric block having a rectangular plane shape, and only the lower plane thereof is coated with the metal layer 421 to be grounded. Has been done. The upper plane and the four side surfaces of the dielectric waveguide 42 are all open surfaces.

【0044】エバネセントなEモードの誘電体導波管4
2の2つの開放側面が、2つのλ/4誘電体共振器40
及び41の短絡面に対向する開放側面間に接続されてい
る。λ/4誘電体共振器40及び41において、この短
絡面に対向する開放面で電界は最大となる。従って、こ
の開放面では、キャパシティブな結合が最も有効であ
る。
Evanescent E-mode dielectric waveguide 4
The two open side surfaces of 2 are two λ / 4 dielectric resonators 40.
And 41 are connected between the open side surfaces facing the short-circuit surface. In the λ / 4 dielectric resonators 40 and 41, the electric field becomes maximum on the open surface facing the short-circuited surface. Therefore, on this open side, capacitive coupling is most effective.

【0045】前述したように、誘電体ブロック400及
び410の下面に形成された金属層402及び412は
接地されている。
As described above, the metal layers 402 and 412 formed on the lower surfaces of the dielectric blocks 400 and 410 are grounded.

【0046】本実施形態において、励振電極404及び
414は、誘電体ブロック400及び410の短絡面と
直交しかつ同方向に面する側面上にそれぞれ形成されて
いる。
In the present embodiment, the excitation electrodes 404 and 414 are formed on the side surfaces of the dielectric blocks 400 and 410, which are orthogonal to the short-circuit surface and face the same direction, respectively.

【0047】なお、誘電体ブロック400及び410並
びに誘電体導波管42はε=93という比較的高い比
誘電率の誘電体材料で形成されており、金属層401、
411、402、412、403、413及び421並
びに励振電極404及び414は銀で形成されている。
The dielectric blocks 400 and 410 and the dielectric waveguide 42 are made of a dielectric material having a relatively high relative permittivity of ε r = 93, and the metal layers 401,
411, 402, 412, 403, 413 and 421 and the excitation electrodes 404 and 414 are made of silver.

【0048】TEMモードλ/4誘電体共振器を用いる
ことが本発明の重要な部分である。これによりフィルタ
の容積の本質的な低減が可能となるからである。
The use of TEM mode λ / 4 dielectric resonators is an important part of the present invention. This is because the volume of the filter can be essentially reduced.

【0049】しかも、高い誘電率の誘電体材料を用いる
ことにより、本実施形態におけるλ/4誘電体共振器の
厚さは、文献(1)に記載されているように1mmに最
適化することができ、最新の技術革新に容易に対応でき
る厚さ1mmのフィルタを形成することに成功したので
ある。
Moreover, by using a dielectric material having a high dielectric constant, the thickness of the λ / 4 dielectric resonator in this embodiment should be optimized to 1 mm as described in Document (1). And succeeded in forming a filter with a thickness of 1 mm that can easily respond to the latest technological innovation.

【0050】共振器の性能又は質を評価するための数値
はQ値である。無負荷Q値Qは以下のように定義され
る。
The numerical value for evaluating the performance or quality of the resonator is the Q value. The unloaded Q value Q 0 is defined as follows.

【0051】Q=ω×(共振回路に蓄えられたエネ
ルギ)/(共振回路での電力損失) ただし、ωは共振角周波数である。
Q 0 = ω 0 × (energy stored in the resonance circuit) / (power loss in the resonance circuit) where ω 0 is the resonance angular frequency.

【0052】図2に示すλ/2誘電体共振器は、3つの
損失係数を有している。それらは、金属コーティングに
よる導体損、誘電体材料による誘電体損、誘電体材料が
空気に開放されていることによる輻射損である。
The λ / 2 dielectric resonator shown in FIG. 2 has three loss coefficients. They are conductor loss due to metal coating, dielectric loss due to dielectric material, and radiation loss due to the dielectric material being open to the air.

【0053】λ/2誘電体共振器の無負荷Q値Qは以
下の式を用いて算出できる。
The unloaded Q value Q 0 of the λ / 2 dielectric resonator can be calculated using the following equation.

【0054】1/Q=1/Q+1/Q+1/Q ここで、Qは導体損に基づくQ値、Qは誘電体損に
基づくQ値、Qは輻射損に基づくQ値である。
1 / Q0= 1 / Qc+ 1 / Qd+ 1 / Qr Where QcIs the Q value based on conductor loss, QdIs the dielectric loss
Q value based on QrIs a Q value based on radiation loss.

【0055】Q値が損失に反比例するので、このQ値が
大きければ大きいほど電力損失が小さくなる。
Since the Q value is inversely proportional to the loss, the larger the Q value, the smaller the power loss.

【0056】誘電体損に基づくQ値Q×共振周波数
(GHz)=A(定数)である。ただし、Aは誘電体材
料の損失係数であり、ある範囲の周波数帯域において周
波数に依存しない。2GHz〜10GHzの周波数帯域
においてかつ比誘電率がε=93の誘電体材料におい
て、本出願人の測定によれば、A=7500(GHz)
である。
Q value Q d based on dielectric loss × resonance frequency (GHz) = A (constant). However, A is the loss coefficient of the dielectric material and does not depend on the frequency in a certain frequency band. According to the measurement by the applicant, A = 7500 (GHz) in a dielectric material having a relative dielectric constant of ε r = 93 in a frequency band of 2 GHz to 10 GHz.
Is.

【0057】λ/4共振器の共振周波数がλ/2誘電体
共振器の共振周波数よりもやや低いので、誘電体損に基
づくQ値Qはやや大きくなる。
Since the resonance frequency of the λ / 4 resonator is slightly lower than the resonance frequency of the λ / 2 dielectric resonator, the Q value Q d based on the dielectric loss becomes slightly large.

【0058】図3及び図2からも明らかのように、λ/
4誘電体共振器は、その開放面の面積がλ/2誘電体共
振器の場合の半分であるため、輻射損も半分となる。
As is apparent from FIGS. 3 and 2, λ /
Since the area of the open surface of the 4-dielectric resonator is half that of the λ / 2 dielectric resonator, the radiation loss is also halved.

【0059】λ/4誘電体共振器では、さらに、金属で
コーティングされている部分(完全な電気導体の平面を
除く)の面積も半分となるので、導体損も半分となる。
In the λ / 4 dielectric resonator, the area of the portion coated with metal (excluding the plane of the complete electric conductor) is also halved, and the conductor loss is halved.

【0060】λ/4誘電体共振器における付加的な損失
源は、完全な電気導体平面のみである。しかしながら、
この平面は小さく、かつ誘電体損によって一部補償され
る。
The only additional loss source in the λ / 4 dielectric resonator is the complete electrical conductor plane. However,
This plane is small and partially compensated by dielectric losses.

【0061】λ/4誘電体共振器の容積がλ/2誘電体
共振器の場合の半分でありかつ全体の損失係数がほぼ半
分であるため、無負荷Q値は、λ/4誘電体共振器及び
λ/2誘電体共振器の両方においてほぼ等しい。
Since the volume of the λ / 4 dielectric resonator is half that of the λ / 2 dielectric resonator and the overall loss coefficient is almost half, the unloaded Q value is equal to the λ / 4 dielectric resonance. In both the resonator and the λ / 2 dielectric resonator.

【0062】8.5mm×8.5mm×1mmのλ/2
誘電体共振器の実験的に得られた無負荷Q値は260で
あり、8.5mm×4.25mm×1mmのλ/4誘電
体共振器の場合は250である。この劣化の原因は、短
絡面における導体損によるものである。
Λ / 2 of 8.5 mm × 8.5 mm × 1 mm
The experimentally obtained unloaded Q value of the dielectric resonator is 260, and is 250 in the case of the 8.5 mm × 4.25 mm × 1 mm λ / 4 dielectric resonator. The cause of this deterioration is due to the conductor loss on the short-circuited surface.

【0063】以上述べたように、λ/4誘電体共振器の
容積がλ/2誘電体共振器の場合の半分であるが、共振
器の2つの重要なパラメータである無負荷Q値はほぼ同
じであるということができる。また、共振周波数もほぼ
同じである。
As described above, the volume of the λ / 4 dielectric resonator is half that of the λ / 2 dielectric resonator, but the two important parameters of the resonator, the unloaded Q value, are almost the same. It can be said that they are the same. Also, the resonance frequency is almost the same.

【0064】λ/4誘電体共振器の最も低いモード(T
EMモード)における共振周波数は、共振器の長さにほ
ぼ依存し(a<λg/2、ただしλgは管内波長)、そ
の幅aにはほとんど依存しない。1.945GHzの共
振周波数の場合、λ/4誘電体共振器の長さは4.25
mmであり、これは一定である。本実施形態におけるλ
/4誘電体共振器の厚さは、文献(1)に記載されてい
るように1mmに最適化されている。
The lowest mode of the λ / 4 dielectric resonator (T
The resonance frequency in the (EM mode) substantially depends on the length of the resonator (a <λg / 2, where λg is the guide wavelength), and hardly depends on its width a. For a resonant frequency of 1.945 GHz, the length of the λ / 4 dielectric resonator is 4.25.
mm, which is constant. Λ in this embodiment
The thickness of the / 4 dielectric resonator is optimized to 1 mm as described in the document (1).

【0065】従って、λ/4誘電体共振器の寸法を最適
化するための残された1つのパラメータは、この共振器
の幅aである。
Therefore, one remaining parameter for optimizing the dimensions of the λ / 4 dielectric resonator is the width a of this resonator.

【0066】図7は、λ/4誘電体共振器の幅aに対す
る無負荷Q値Qの特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram of the unloaded Q value Q 0 with respect to the width a of the λ / 4 dielectric resonator.

【0067】同図より、無負荷Q値は、a=3mmまで
急激に増大し、その後はほぼ一定値となっていることが
分かる。従って、a=3mm、即ち、3mm×4.25
mm×1mmが、無負荷Q値Q≒240を有するλ/
4TEMモード誘電体共振器の最適化寸法となる。a>
3mmの場合、共振器の内部エネルギがこの共振器の損
失にほぼ比例して無負荷Q値は増大しない。
From the figure, it can be seen that the no-load Q value sharply increases to a = 3 mm and then becomes a substantially constant value. Therefore, a = 3 mm, that is, 3 mm × 4.25
mm × 1 mm has an unloaded Q value Q 0 ≈240 λ /
The dimensions are optimized for the 4TEM mode dielectric resonator. a>
In the case of 3 mm, the internal energy of the resonator is almost proportional to the loss of this resonator, and the unloaded Q value does not increase.

【0068】共振器の幅の減少によって電気導体(PE
C)の面積が減少し、付加される磁界リーケージが減少
する。よって直列インダクタが減少して共振周波数が上
昇する。
The reduction of the width of the resonator allows the electrical conductor (PE
The area of C) is reduced and the added magnetic field leakage is reduced. Therefore, the series inductor decreases and the resonance frequency increases.

【0069】実験結果より、λ/4誘電体共振器の幅が
a=8.5mmから3mmまで減少した場合(共振器の
長さ及び厚さはそれぞれ4.25mm及び1mmに維
持)、TEMモードの共振周波数は1.945GHzか
ら2.133GHzに上昇した。
From the experimental results, when the width of the λ / 4 dielectric resonator was decreased from a = 8.5 mm to 3 mm (the resonator length and thickness were maintained at 4.25 mm and 1 mm, respectively), the TEM mode was used. The resonant frequency of the above has increased from 1.945 GHz to 2.133 GHz.

【0070】共振器の外部回路に対する結合の強さを表
す外部Q値Qは、この結合の強さの逆数である。外部
Q値Qは、励振電極404及び414の寸法、即ち高
さ及び幅を変えることで制御可能である。励振電極の高
さを0.8mmと一定に保ち、その幅bを変えた場合の
外部Q値Qを測定した結果が図8に示されている。同
図より、励振電極404及び414の幅を1mmから3
mmに増大させると、外部Q値Qが35から22へ減
少することが分かる。
The external Q value Q e , which represents the strength of the coupling of the resonator to the external circuit, is the reciprocal of this strength of the coupling. The external Q value Q e can be controlled by changing the dimensions of the excitation electrodes 404 and 414, that is, the height and width. FIG. 8 shows the result of measuring the external Q value Q e when the height of the excitation electrode was kept constant at 0.8 mm and the width b thereof was changed. From the figure, the width of the excitation electrodes 404 and 414 can be changed from 1 mm to
It can be seen that increasing to mm reduces the external Q factor Q e from 35 to 22.

【0071】2つのλ/4誘電体共振器40及び41間
の結合の強さは、これら誘電体共振器と同じ誘電体材料
からなるエバネセントなEモードの導波管42の寸法、
例えば厚さhを変えることによって制御可能である。
The strength of the coupling between the two λ / 4 dielectric resonators 40 and 41 depends on the dimensions of the evanescent E-mode waveguide 42 made of the same dielectric material as those dielectric resonators.
For example, it can be controlled by changing the thickness h.

【0072】図9は、エバネセントなEモードの導波管
42の幅を0.3mmと一定に保ち、その厚さhの変化
に対する結合係数kを表す特性図である。同図より、導
波管厚さhが増大するに従って結合係数は曲線的に増大
することが分かる。例えば、厚さhが0.4mmから
0.9mmに増大すると、結合係数kは0.007から
0.106に増大する。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the coupling coefficient k with respect to a change in the thickness h of the evanescent E-mode waveguide 42 while keeping the width of the waveguide 42 constant at 0.3 mm. From the figure, it can be seen that the coupling coefficient increases curvilinearly as the waveguide thickness h increases. For example, as the thickness h increases from 0.4 mm to 0.9 mm, the coupling coefficient k increases from 0.007 to 0.106.

【0073】適切に結合された2段バンドパスフィルタ
を得るためには、外部Q値Qは2つの共振器間の結合
の強さの逆数であるべきである。図8より、励振電極の
幅bが3mmのとき、外部Q値Qは約22となる。従
って、要求される内部結合係数は約0.045となる。
これは、図9より、Eモードの導波管42の厚さhを
0.7mmとすれば得られるであろうと推測できる。
To obtain a properly coupled two-stage bandpass filter, the external Q-factor Q e should be the reciprocal of the coupling strength between the two resonators. From FIG. 8, when the width b of the excitation electrode is 3 mm, the external Q value Q e is about 22. Therefore, the required internal coupling coefficient is about 0.045.
It can be inferred from FIG. 9 that this can be obtained by setting the thickness h of the E-mode waveguide 42 to 0.7 mm.

【0074】以上の結果、図4に示した構成を有するバ
ンドパスフィルタを得ることができる。即ち、励振電極
404及び414の高さ×幅が0.8mm×3mmであ
り、エバネセントなEモードの導波管42の長さ×幅×
厚さが0.3mm×3mm×0.7mmである。
As a result of the above, a bandpass filter having the configuration shown in FIG. 4 can be obtained. That is, the height x width of the excitation electrodes 404 and 414 is 0.8 mm x 3 mm, and the length x width of the evanescent E-mode waveguide 42 x width x
The thickness is 0.3 mm × 3 mm × 0.7 mm.

【0075】図10は、このバンドパスフィルタの反射
損失及び通過損失の周波数特性を実際に測定した特性図
である。
FIG. 10 is a characteristic diagram in which the frequency characteristics of the reflection loss and the passage loss of this bandpass filter are actually measured.

【0076】同図より、このフィルタが、広帯域CDM
Aに利用できる高性能かつ低損失のバンドパスフィルタ
であることが分かる。さらに、このフィルタは、通過帯
域の両側に予期しない2つの減衰極を有しており、これ
ら減衰極の存在により、通過帯域のすその部分で非常に
シャープに落ち込んだ特性が得られている。このフィル
タの挿入損失は1.3dBであり、反射損失は19dB
であり、3dB通過帯域幅は128MHzであり、フィ
ルタ周波数は2015MHzであった。
From this figure, this filter is
It can be seen that it is a high-performance and low-loss bandpass filter that can be used for A. In addition, this filter has two unexpected attenuation poles on both sides of the pass band, and the presence of these attenuation poles gives a very sharp dip in the tail band of the pass band. The insertion loss of this filter is 1.3 dB and the reflection loss is 19 dB.
And the 3 dB pass bandwidth was 128 MHz and the filter frequency was 2015 MHz.

【0077】設計したフィルタは、マキシマリフラット
型である。このフィルタの結合係数kは次式から求めら
れる: k=(1/√(g))(B/f) ここで、Bは3dB通過帯域幅、fはフィルタ周波
数、g及びgはマキシマリフラット型フィルタの場
合1.414である。上式から求めた結合係数kはk=
0.0449であった。これは、設計値とほぼ一致して
いる。
The designed filter is of the maximally flat type. The coupling coefficient k of this filter is obtained from the following equation: k = (1 / √ (g 1 g 2 )) (B / f 0 ), where B is the 3 dB pass bandwidth, f 0 is the filter frequency, and g 1 And g 2 are 1.414 for the maximally flat filter. The coupling coefficient k obtained from the above equation is k =
It was 0.0449. This is almost the same as the design value.

【0078】主としてキャパシティブなエネルギをもつ
エバネセントなEモードの導波管42は、キャパシティ
ブな結合及び接地される一対のシャントキャパシタンス
を提供する。図11は、本実施形態におけるバンドパス
フィルタの等価回路を示している。
The evanescent E-mode waveguide 42, which is primarily capacitive in energy, provides a capacitive coupling and a pair of shunt capacitances to ground. FIG. 11 shows an equivalent circuit of the bandpass filter in this embodiment.

【0079】同図において、2つのλ/4誘電体共振器
40及び41は、2つのL−C並列回路110及び11
1でそれぞれ表されている。Gは損失係数によるもので
ある。電気的入出力ポートは2つのキャパシタCで表
されている。Lは電気的入出力ポート間の直接結合イ
ンダクタンスを表している。エバネセントなEモードの
導波管42は、2つの誘電体共振器40及び41間に直
列の結合キャパシタンス(内部結合キャパシタンス)C
12を与え、さらに、電気的概略図において接地されて
いる1対のシャントキャパシタンスC11を与える。
In the figure, two λ / 4 dielectric resonators 40 and 41 are connected to two LC parallel circuits 110 and 11 respectively.
Each is represented by 1. G is due to the loss factor. The electrical input / output port is represented by two capacitors C e . L d represents the direct coupling inductance between the electrical input / output ports. The evanescent E-mode waveguide 42 has a series coupling capacitance (internal coupling capacitance) C between the two dielectric resonators 40 and 41.
12 and also a pair of shunt capacitances C 11 that are grounded in the electrical schematic.

【0080】2つのλ/4誘電体共振器40及び41
は、同一の共振周波数を有するために同じ寸法であるべ
きである。2つの共振周波数間にわずかな相違が存在す
る場合、これは共振器の上平面に非常に狭いスリット4
3を設けることによって調整可能である。励振は共振器
の横方向の側面でなされるが、主TEMモードの電流は
共振器の長さ方向に沿って流れる。従って、このスリッ
ト43は、その電流を妨げるように設けられる。このス
リット43は、共振器のインダクタンス成分にさらにイ
ンダクタンス成分を付加することとなり、その共振周波
数を低減させる。
Two λ / 4 dielectric resonators 40 and 41
Should have the same dimensions to have the same resonant frequency. If there is a slight difference between the two resonant frequencies, this is a very narrow slit 4 in the upper plane of the resonator.
It can be adjusted by providing 3. Excitation is done on the lateral sides of the resonator, but the main TEM mode current flows along the length of the resonator. Therefore, the slit 43 is provided so as to prevent the current. This slit 43 adds an inductance component to the inductance component of the resonator, and reduces its resonance frequency.

【0081】なお、この周波数調整用スリットは、誘電
体共振器40及び41の両方に設けられていても良い
し、本実施形態のようにどちらか一方のみに設けられて
いても良い。また、上面の金属層上の中央部及び縁端部
を含むどの位置にあっても良いし、また、その伸長方向
は主TEMモードの電流を妨げる方向であればどの方向
であっても良い。さらに、スリットの数は1つに限定さ
れるものではなく複数であっても良い。
The frequency adjusting slit may be provided on both the dielectric resonators 40 and 41, or may be provided on only one of them as in the present embodiment. Further, it may be located at any position including the central portion and the edge portion on the metal layer on the upper surface, and the extending direction thereof may be any direction as long as it is a direction that disturbs the current in the main TEM mode. Further, the number of slits is not limited to one and may be plural.

【0082】本実施形態のバンドパスフィルタにおい
て、入出力ポートである励振電極404及び414が互
いに非常に接近しているので、これらの間で直接結合が
発生する。一般に、直接結合の性質(キャパシティブ又
はインダクティブ)は、励振の性質(キャパシティブ又
はインダクティブ)に従う。前述したように、本実施形
態のバンドパスフィルタについて測定した特性は、その
通過帯域の両側に2つの有限減衰極を有している。この
ように、バンドパスフィルタが通過帯域の両側に2つの
有限減衰極を有するためには、その直接結合と内部結合
とが互いに異なる性質を有する(即ち、一方がキャパシ
ティブであり他方がインダクティブである)必要がある
とされている(例えば、小西 良弘他、「通信用フィル
タ回路の設計とその応用」、総合電子出版社、第31頁
〜第41頁、1994年2月1日、以下、公知文献
(5)と称する)。本実施形態のバンドパスフィルタに
おいて、2つの共振器間の内部結合は、電界が最大の開
放面を通して得られ、エバネセントなEモード導波管は
主にキャパシティブなエネルギを保持している。従っ
て、インダクティブな内部結合は、決して起こり得な
い。即ち、内部結合はキャパシティブである。
In the bandpass filter of this embodiment, since the excitation electrodes 404 and 414 which are the input / output ports are very close to each other, direct coupling occurs between them. In general, the nature of direct coupling (capacitive or inductive) follows that of excitation (capacitive or inductive). As described above, the measured characteristic of the bandpass filter of this embodiment has two finite attenuation poles on both sides of its passband. As described above, since the bandpass filter has two finite attenuation poles on both sides of the passband, the direct coupling and the internal coupling have different properties (that is, one is capacitive and the other is inductive). ). (For example, Yoshihiro Konishi et al., "Design of Communication Filter Circuit and Its Application", Sogo Denshi Publishing Co., Ltd., pages 31 to 41, February 1, 1994, hereinafter known. Reference (5)). In the bandpass filter of the present embodiment, the internal coupling between the two resonators is obtained through the open surface where the electric field is maximum, and the evanescent E-mode waveguide mainly retains the capacitive energy. Therefore, inductive coupling is never possible. That is, the inner join is capacitive.

【0083】キャパシティブ内部結合の場合、偶数モー
ド共振周波数fevenは、奇数モード共振周波数f
oddより高くなり、そして、図12に示すように、内
部結合キャパシタンスC12と並列にキャパシタンスC
を接続すると、奇数モード共振周波数foddは低下
し、偶数モード共振周波数fevenは変化しないであ
ろう。これは、偶数モード共振の場合、図13に示すよ
うにフィルタの対称面は開放回路として動作するので偶
数モード共振周波数fevenは、 feven=1/2π√(L(C+C11)) で与えられ、奇数モード共振の場合、図14に示すよう
に対称面は短絡されるので奇数モード共振周波数f
oddは、 fodd=1/2π√(L(C+C11+2C12+2
)) で与えられるためである。
In the case of capacitive internal coupling, the even mode resonance frequency f even is equal to the odd mode resonance frequency f.
higher than odd , and, as shown in FIG. 12, the capacitance C in parallel with the internal coupling capacitance C 12.
When d is connected, the odd-mode resonance frequency f odd will decrease and the even-mode resonance frequency f even will not change. This is because in the case of even mode resonance, the symmetry plane of the filter operates as an open circuit as shown in FIG. 13, so the even mode resonance frequency f even is given by f even = 1 / 2π√ (L (C + C 11 )). In the case of odd mode resonance, the plane of symmetry is short-circuited as shown in FIG.
odd is f odd = 1 / 2π√ (L (C + C 11 + 2C 12 +2
This is because it is given by C d )).

【0084】この理論的概念を実証するため、図15に
示すように、エバネセントなEモードの誘電体導波管1
52を介して互いに接続されている2つのλ/4誘電体
共振器150及び151の上平面に形成された金属層1
501及び1511間にキャパシタンスCを接続しな
い場合及び接続した場合についてフィルタの入出力を疎
結合にして偶数及び奇数モード共振周波数を実際に測定
した。図16はC=0の場合の測定結果、図17はC
=1pFの場合の測定結果をそれぞれ示している。図
16及び図17を比較して、キャパシタンスCが増大
すると、奇数モード共振周波数foddは低下している
が、偶数モード共振周波数fevenはほとんど変化し
ていないことが分かる。
In order to prove this theoretical concept, as shown in FIG. 15, an evanescent E-mode dielectric waveguide 1 is used.
Metal layer 1 formed on the upper plane of two λ / 4 dielectric resonators 150 and 151 connected to each other via 52
The even and odd mode resonance frequencies were actually measured with the input and output of the filter loosely coupled with and without the capacitance C d connected between 501 and 1511. FIG. 16 shows the measurement result when C d = 0, and FIG. 17 shows C
The measurement results when d = 1 pF are shown. Comparing FIG. 16 and FIG. 17, it can be seen that as the capacitance C d increases, the odd-mode resonance frequency f odd decreases but the even-mode resonance frequency f even hardly changes.

【0085】従って、内部結合がキャパシティブな性質
を有していることが実証された。
Therefore, it was demonstrated that the internal bond has a capacitive property.

【0086】一方、入出力ポート間の直接結合がキャパ
シティブな性質であれば、このキャパシタンスが増大す
ると減衰極の周波数がフィルタの中心周波数に近づき、
逆に、直接結合がインダクティブであれば、このインダ
クタンスが増大すると減衰極の周波数がフィルタの中心
周波数から遠ざかる。さらに、直接結合がキャパシティ
ブとインダクティブとを並列に組み合わせた場合にはキ
ャパシタンスの増減に従って減衰極の周波数がフィルタ
の中心周波数に遠ざかるか又は近づくことが知られてい
る(公知文献(5))。
On the other hand, if the direct coupling between the input and output ports is of a capacitive nature, the frequency of the attenuation pole will approach the center frequency of the filter as this capacitance increases,
On the contrary, if the direct coupling is inductive, the frequency of the attenuation pole moves away from the center frequency of the filter when this inductance increases. Further, it is known that when direct coupling combines capacitive and inductive in parallel, the frequency of the attenuation pole moves away from or approaches the center frequency of the filter as the capacitance increases and decreases (known document (5)).

【0087】入出力ポート間の直接結合の性質を実証す
るために、入出力ポート間にキャパシタンスCのキャ
パシタを接続しない場合及び接続した場合について、フ
ィルタの周波数特性を実際に測定した。図18はC
0の場合の測定結果、図19はC=0.5pFの場合
の測定結果をそれぞれ示している。図18及び図19を
比較して、入出力ポート間の直接結合キャパシタンスC
が増大すると、減衰極の周波数がフィルタの中心周波
数から遠ざかることが分かる。
[0087] To demonstrate the direct binding properties between the input and output ports, the case where the case and connected not connected to the capacitor capacitance C p between the input and output ports, actually measure the frequency characteristics of the filter. FIG. 18 shows C p =
19 shows the measurement result when 0, and FIG. 19 shows the measurement result when C p = 0.5 pF. Comparing FIG. 18 and FIG. 19, the direct coupling capacitance C between the input and output ports
It can be seen that as p increases, the frequency of the attenuation pole moves away from the center frequency of the filter.

【0088】従って、直接結合がインダクティブな性質
を有していることが実証された。
Therefore, it was demonstrated that the direct bond has an inductive property.

【0089】入出力ポート間に追加されたキャパシタン
スCは、励振キャパシタンスと直列に働くので、等価
外部回路キャパシタンスを低下させる。図18に比較し
て図19に示すように、フィルタにおいては、結合の不
均衡が発生する。追加されたキャパシタンスCと外部
回路のキャパシタンスとはその性質が逆であり、互いに
部分的に打ち消すように働く。実効的な励振キャパシタ
ンスの低下に伴って、減衰極の周波数がフィルタの中心
周波数に近づくこととなる。
The capacitance C p added between the input and output ports works in series with the excitation capacitance, thus reducing the equivalent external circuit capacitance. As shown in FIG. 19 as compared with FIG. 18, a coupling imbalance occurs in the filter. The added capacitance C p and the capacitance of the external circuit are opposite in nature and act to partially cancel each other. As the effective excitation capacitance decreases, the frequency of the attenuation pole approaches the center frequency of the filter.

【0090】本実施形態における非常に薄い誘電体フィ
ルタは、従来の誘電体導波管型フィルタに置き換えて、
その性能を良好に維持しつつ寸法の大幅な小型化を図る
ことができる。このTEMモード誘電体共振器フィルタ
は、広帯域CDMAシステムの移動端末、無線LAN及
び信号処理が必要な他の種々の用途に適用できる能力を
有している。
The very thin dielectric filter in this embodiment is replaced with a conventional dielectric waveguide type filter,
It is possible to significantly reduce the size while maintaining its performance well. This TEM mode dielectric resonator filter has the ability to be applied to mobile terminals in wideband CDMA systems, wireless LANs and various other applications where signal processing is required.

【0091】本実施形態におけるフィルタは、励振及び
2つの共振器間の内部結合が共にキャパシティブであ
り、これによりフィルタの共振周波数を低減させフィル
タ自体の寸法をより小さくすることが可能となる。
In the filter of this embodiment, both the excitation and the internal coupling between the two resonators are capacitive, which makes it possible to reduce the resonance frequency of the filter and further reduce the size of the filter itself.

【0092】図20は、本発明の他の実施形態として、
2つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器型バン
ドパスフィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 20 shows another embodiment of the present invention.
1 schematically shows the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators.

【0093】同図において、200は第1のλ/4誘電
体共振器、201は第2のλ/4誘電体共振器をそれぞ
れ示している。これら2つのλ/4誘電体共振器200
及び201は、エバネセントなEモードの誘電体導波管
(遮断導波管)202を介して互いに接続されている。
In the figure, reference numeral 200 is a first λ / 4 dielectric resonator, and 201 is a second λ / 4 dielectric resonator. These two λ / 4 dielectric resonators 200
And 201 are connected to each other via an evanescent E-mode dielectric waveguide (blocking waveguide) 202.

【0094】本実施形態においては、λ/4誘電体共振
器200の励振電極2004が短絡面からその共振器方
向を見て右側の側面に、λ/4誘電体共振器201の励
振電極が短絡面からその共振器方向を見て左側の側面に
それぞれ形成されている。
In the present embodiment, the excitation electrode 2004 of the λ / 4 dielectric resonator 200 is short-circuited with the excitation electrode 2004 of the λ / 4 dielectric resonator 201 on the side surface on the right side as viewed in the resonator direction from the short-circuit surface. It is formed on each of the left side surfaces when the resonator direction is viewed from the surface.

【0095】本実施形態のその他の構成、及び作用効果
は図4の実施形態の場合と全く同様である。
Other constitutions and operational effects of this embodiment are exactly the same as those of the embodiment of FIG.

【0096】図21は、本発明のさらに他の実施形態と
して、2つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器
型バンドパスフィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 21 schematically shows the structure of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as still another embodiment of the present invention.

【0097】同図において、210は第1のλ/4誘電
体共振器、211は第2のλ/4誘電体共振器をそれぞ
れ示している。これら2つのλ/4誘電体共振器210
及び211は、エバネセントなEモードの誘電体導波管
(遮断導波管)212を介して互いに接続されている。
In the figure, 210 is a first λ / 4 dielectric resonator, and 211 is a second λ / 4 dielectric resonator. These two λ / 4 dielectric resonators 210
And 211 are connected to each other via an evanescent E-mode dielectric waveguide (blocking waveguide) 212.

【0098】本実施形態においては、λ/4誘電体共振
器210の励振電極が短絡面からその共振器方向を見て
左側の側面に、λ/4誘電体共振器211の励振電極2
114が短絡面からその共振器方向を見て右側の側面に
それぞれ形成されている。
In the present embodiment, the excitation electrode of the λ / 4 dielectric resonator 210 is provided on the left side surface of the excitation electrode 2 of the λ / 4 dielectric resonator 211 when viewed in the resonator direction from the short-circuited surface.
114 are formed on the right side surface of the short-circuited surface as viewed in the resonator direction.

【0099】本実施形態のその他の構成、及び作用効果
は図4の実施形態の場合と全く同様である。
The other constitutions and effects of this embodiment are exactly the same as those of the embodiment of FIG.

【0100】図22は、本発明のまたさらに他の実施形
態として、2つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共
振器型バンドパスフィルタの構成を概略的に示してい
る。
FIG. 22 schematically shows the structure of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators, as still another embodiment of the present invention.

【0101】同図において、220は第1のλ/4誘電
体共振器、221は第2のλ/4誘電体共振器をそれぞ
れ示している。これら2つのλ/4誘電体共振器220
及び221は、エバネセントなEモードの誘電体導波管
(遮断導波管)222を介して互いに接続されている。
In the figure, 220 indicates a first λ / 4 dielectric resonator and 221 indicates a second λ / 4 dielectric resonator. These two λ / 4 dielectric resonators 220
And 221 are connected to each other via an evanescent E-mode dielectric waveguide (blocking waveguide) 222.

【0102】本実施形態において、エバネセントなEモ
ードの誘電体導波管222は、矩形の断面形状を有する
誘電体ブロックで構成されており、誘電体共振器と結合
されていない2つの側面のみが金属層2221でコーテ
ィングされている。この金属層2221は、λ/4誘電
体共振器220及び221の短絡面と反対側の側面に設
けられた導体2215及び2205(図では隠れてい
る)を介して接地されている。λ/4誘電体共振器22
0及び221の図では隠れている、短絡面からその共振
器方向を見て反対側の部分も同じ構成となっている。誘
電体導波管222の上平面、下平面及び結合されている
2つの側面は全て開放面となっている。
In this embodiment, the evanescent E-mode dielectric waveguide 222 is composed of a dielectric block having a rectangular cross-sectional shape, and only two side surfaces that are not coupled to the dielectric resonator are provided. It is coated with a metal layer 2221. The metal layer 2221 is grounded via conductors 2215 and 2205 (hidden in the figure) provided on the side surface of the λ / 4 dielectric resonators 220 and 221 opposite to the short-circuit surface. λ / 4 dielectric resonator 22
0 and 221, which are hidden, also have the same structure on the opposite side from the short-circuit surface when viewing the resonator direction. The upper and lower planes of the dielectric waveguide 222 and the two side surfaces connected to each other are all open surfaces.

【0103】なお、λ/4誘電体共振器220及び22
1の励振電極2204及び2214は、導波管222の
金属層2221に接触しない位置にずらして形成されて
いる。
The λ / 4 dielectric resonators 220 and 22
The excitation electrodes 2204 and 2214 of No. 1 are formed so as to be shifted so as not to contact the metal layer 2221 of the waveguide 222.

【0104】本実施形態のその他の構成、及び作用効果
は図4の実施形態の場合と全く同様である。
Other constitutions and effects of this embodiment are exactly the same as those of the embodiment of FIG.

【0105】図23は、本発明の他の実施形態として、
2つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器型バン
ドパスフィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 23 shows another embodiment of the present invention.
1 schematically shows the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators.

【0106】同図において、230は第1のλ/4誘電
体共振器、231は第2のλ/4誘電体共振器をそれぞ
れ示している。これら2つのλ/4誘電体共振器230
及び231は、エバネセントなEモードの誘電体導波管
(遮断導波管)232を介して互いに接続されている。
In the figure, reference numeral 230 indicates a first λ / 4 dielectric resonator, and 231 indicates a second λ / 4 dielectric resonator. These two λ / 4 dielectric resonators 230
And 231 are connected to each other via an evanescent E-mode dielectric waveguide (cutoff waveguide) 232.

【0107】本実施形態においては、λ/4誘電体共振
器230の励振電極2304が短絡面からその共振器方
向を見て右側の側面に、λ/4誘電体共振器231の励
振電極が短絡面からその共振器方向を見て左側の側面に
それぞれ形成されている。
In the present embodiment, the excitation electrode 2304 of the λ / 4 dielectric resonator 230 is short-circuited to the excitation electrode 2304 of the λ / 4 dielectric resonator 231 on the side surface on the right side as viewed in the resonator direction from the short-circuit surface. It is formed on each of the left side surfaces when the resonator direction is viewed from the surface.

【0108】本実施形態のその他の構成、及び作用効果
は図22の実施形態の場合と全く同様である。
The other structure, function and effect of this embodiment are exactly the same as those of the embodiment of FIG.

【0109】図24は、本発明のさらに他の実施形態と
して、2つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器
型バンドパスフィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 24 schematically shows the structure of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators, as still another embodiment of the present invention.

【0110】同図において、240は第1のλ/4誘電
体共振器、241は第2のλ/4誘電体共振器をそれぞ
れ示している。これら2つのλ/4誘電体共振器240
及び241は、エバネセントなEモードの誘電体導波管
(遮断導波管)242を介して互いに接続されている。
In the figure, reference numeral 240 denotes a first λ / 4 dielectric resonator, and 241 denotes a second λ / 4 dielectric resonator. These two λ / 4 dielectric resonators 240
And 241 are connected to each other via an evanescent E-mode dielectric waveguide (blocking waveguide) 242.

【0111】本実施形態においては、λ/4誘電体共振
器240の励振電極が短絡面からその共振器方向を見て
左側の側面に、λ/4誘電体共振器241の励振電極2
414が短絡面からその共振器方向を見て右側の側面に
それぞれ形成されている。
In the present embodiment, the excitation electrode of the λ / 4 dielectric resonator 240 is provided on the left side surface of the excitation electrode 2 of the λ / 4 dielectric resonator 241 when viewed in the resonator direction from the short circuit surface.
414 are respectively formed on the right side surfaces of the short-circuited surface as viewed in the resonator direction.

【0112】本実施形態のその他の構成、及び作用効果
は図22の実施形態の場合と全く同様である。
Other configurations, functions and effects of this embodiment are exactly the same as those of the embodiment of FIG.

【0113】上述した各実施形態における誘電体ブロッ
ク、エバネセントなEモードの導波管及び金属層の構成
材料は単なる一例であり、これに限定されるものでない
ことは明らかである。また、励振電極の形状も、矩形に
限定されるものではなく、例えば正方形、台形又は円形
等のいかなるパターン形状であってもよいことも明らか
である。
It is obvious that the constituent materials of the dielectric block, the evanescent E-mode waveguide, and the metal layer in each of the above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Further, it is apparent that the shape of the excitation electrode is not limited to the rectangular shape, and may be any pattern shape such as a square, a trapezoid or a circle.

【0114】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
The embodiments described above are merely illustrative of the present invention and are not restrictive, and the present invention can be implemented in various other modified modes and modified modes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

【0115】[0115]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、TEMモードλ/4誘電体共振器を用いて2段バン
ドパスフィルタを形成しているため、さらに小型化かつ
高性能化されたバンドパスフィルタを提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, since the two-stage bandpass filter is formed by using the TEM mode λ / 4 dielectric resonator, further miniaturization and higher performance are achieved. Can provide a band pass filter.

【0116】通過帯域の両側に減衰極を有するように構
成すること、即ち、エバネセントなEモードの導波管結
合部を介する第1及び第2の誘電体共振器間の直接結合
と内部結合とが、キャパシティブ結合及びインダクティ
ブ結合のうちの互いに異なる結合となるように構成する
ことにより、通過帯域の外側の帯域の特性をより向上さ
せることができる。
It is configured to have attenuation poles on both sides of the pass band, that is, direct coupling and internal coupling between the first and second dielectric resonators via the evanescent E-mode waveguide coupling section. However, it is possible to further improve the characteristics of the band outside the pass band by configuring the capacitive coupling and the inductive coupling to be mutually different couplings.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】公知文献に記載されたディスク共振器に関して
その厚さtと無負荷Q値との関係を理論的及び実験的に
確認した結果を示す特性図である。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the results of theoretically and experimentally confirming the relationship between the thickness t and the unloaded Q value of a disk resonator described in a known document.

【図2】一般的なλ/2誘電体共振器の構成を示す斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a general λ / 2 dielectric resonator.

【図3】本発明のバンドパスフィルタに用いられるλ/
4誘電体共振器の基本的構成を示す斜視図である。
FIG. 3 shows λ / used in the bandpass filter of the present invention.
It is a perspective view which shows the basic composition of a 4-dielectric resonator.

【図4】本発明の一実施形態として、2つの誘電体共振
器を有する高周波誘電体共振器型バンドパスフィルタの
構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as an embodiment of the present invention.

【図5】図4の実施形態におけるバンドパスフィルタの
分解斜視図である。
5 is an exploded perspective view of the bandpass filter in the embodiment of FIG.

【図6】図4の実施形態におけるλ/4誘電体共振器の
構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing the configuration of a λ / 4 dielectric resonator in the embodiment of FIG.

【図7】共振器の幅aに対する無負荷Q値Qの特性図
である。
FIG. 7 is a characteristic diagram of the unloaded Q value Q 0 with respect to the width a of the resonator.

【図8】励振電極の幅bに対する外部Q値Qの変化を
表す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing changes in the external Q value Q e with respect to the width b of the excitation electrode.

【図9】エバネセントなモードの導波管の厚さhに対す
る結合係数kの変化を表す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing changes in the coupling coefficient k with respect to the thickness h of an evanescent mode waveguide.

【図10】本実施形態におけるバンドパスフィルタの反
射損失及び通過損失の周波数特性を実際に測定した特性
図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram in which frequency characteristics of reflection loss and passage loss of the bandpass filter according to the present embodiment are actually measured.

【図11】本実施形態におけるバンドパスフィルタの等
価回路を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the bandpass filter in the present embodiment.

【図12】並列にキャパシタンスCを接続した場合の
バンドパスフィルタの内部結合を説明するための等価回
路を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing an equivalent circuit for explaining internal coupling of a bandpass filter when a capacitance C d is connected in parallel.

【図13】偶数モード共振の場合の等価回路を示す回路
図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in the case of even mode resonance.

【図14】奇数モード共振の場合の等価回路を示す回路
図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in the case of odd mode resonance.

【図15】キャパシティブ内部結合を実証するための構
成を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a configuration for demonstrating capacitive inner coupling.

【図16】キャパシティブ内部結合を実証するための測
定結果を表す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing measurement results for demonstrating capacitive internal coupling.

【図17】キャパシティブ内部結合を実証するための測
定結果を表す特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a measurement result for demonstrating capacitive internal coupling.

【図18】インダクティブ直接結合を実証するための測
定結果を表す特性図である。
FIG. 18 is a characteristic diagram showing measurement results for demonstrating inductive direct coupling.

【図19】インダクティブ直接結合を実証するための測
定結果を表す特性図である。
FIG. 19 is a characteristic diagram showing measurement results for demonstrating inductive direct coupling.

【図20】本発明の他の実施形態として、2つの誘電体
共振器を有する高周波誘電体共振器型バンドパスフィル
タの構成を概略的に示している。
FIG. 20 schematically shows the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as another embodiment of the present invention.

【図21】本発明のさらに他の実施形態として、2つの
誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器型バンドパス
フィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 21 schematically shows the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as still another embodiment of the present invention.

【図22】本発明のまたさらに他の実施形態として、2
つの誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器型バンド
パスフィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 22 shows still another embodiment of the present invention, 2
1 schematically shows the structure of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators.

【図23】本発明の他の実施形態として、2つの誘電体
共振器を有する高周波誘電体共振器型バンドパスフィル
タの構成を概略的に示している。
FIG. 23 schematically shows the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as another embodiment of the present invention.

【図24】本発明のさらに他の実施形態として、2つの
誘電体共振器を有する高周波誘電体共振器型バンドパス
フィルタの構成を概略的に示している。
FIG. 24 schematically shows the configuration of a high-frequency dielectric resonator type bandpass filter having two dielectric resonators as still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20、30、400、410 誘電体ブロック 21、22、31、32、34、401、402、40
3、411、412、413、421、2221 金属
層 23、33 電界 24 対称面 35 電流 40、41、150、151、200、201、21
0、211、220、221、230、231、24
0、241 λ/4誘電体共振器 42、152、202、212、222、232、24
2 エバネセントなEモードの誘電体導波管 43 スリット 402a、412a 切り欠き 404、414、2004、2104、2114、22
14、2304、2414 励振電極 2205、2215 導体
20, 30, 400, 410 Dielectric block 21, 22, 31, 32, 34, 401, 402, 40
3, 411, 412, 413, 421, 2221 Metal layer 23, 33 Electric field 24 Symmetry plane 35 Current 40, 41, 150, 151, 200, 201, 21
0, 211, 220, 221, 230, 231, 24
0, 241 λ / 4 dielectric resonator 42, 152, 202, 212, 222, 232, 24
2 Evanescent E-mode dielectric waveguide 43 Slits 402a, 412a Notches 404, 414, 2004, 2104, 2114, 22
14, 2304, 2414 Excitation electrodes 2205, 2215 Conductor

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−99848(JP,A) 特開 昭63−232602(JP,A) 特開 平7−288404(JP,A) 特開 平9−246808(JP,A) 特開 平7−297604(JP,A) 特開 平6−204706(JP,A) 特開 平5−211403(JP,A) 実開 昭56−165401(JP,U)Continued front page       (56) References JP-A-53-99848 (JP, A)                 JP-A-63-232602 (JP, A)                 JP-A-7-288404 (JP, A)                 JP-A-9-246808 (JP, A)                 JP-A-7-297604 (JP, A)                 JP-A-6-204706 (JP, A)                 Japanese Patent Laid-Open No. 5-211403 (JP, A)                 Actual Development Sho 56-165401 (JP, U)

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 各々が、上平面、下平面及び4つの側面
を有する誘電体ブロックを含んでいる第1及び第2の誘
電体共振器と、エバネセントなEモードの導波管結合部
とを備えており、 前記第1及び第2の誘電体共振器の各々は、前記上平面
及び前記下平面にそれぞれコーティングされた第1及び
第2の金属層と、前記4つの側面のうちの1つの側面に
コーティングされた第3の金属層とを有し、該第3の金
属層をコーティングした側面を短絡面、前記4つの側面
のうちの残りの3つの側面を開放面とすることによりλ
/4誘電体共振器として動作しかつ電磁界の独立したT
EMモードを維持するように構成されており、 前記エバネセントなEモードの導波管結合部は、前記第
1及び第2の誘電体共振器の前記短絡面に対向する前記
開放面を互いに接続して該第1及び第2の誘電体共振器
のTEMモードの結合を提供しており、該第1及び第2
の誘電体共振器の各々の共振周波数より高い遮断周波数
を有するエバネセントなEモードで動作するように構成
されていることを特徴とするTEMモード誘電体共振器
を用いたバンドパスフィルタ。
1. A first and a second dielectric resonator each including a dielectric block having an upper plane, a lower plane and four sides, and an evanescent E-mode waveguide coupling. Each of the first and second dielectric resonators includes a first and a second metal layer coated on the upper plane and the lower plane, respectively, and one of the four side surfaces. A side surface coated with a third metal layer, the side surface coated with the third metal layer is a short-circuit surface, and the remaining three side surfaces of the four side surfaces are open surfaces.
/ 4 dielectric resonator and electromagnetic field independent T
The evanescent E-mode waveguide coupling portion is configured to maintain an EM mode, and connects the open surfaces of the first and second dielectric resonators facing the short-circuit surface to each other. For providing TEM mode coupling of the first and second dielectric resonators, and
A bandpass filter using a TEM mode dielectric resonator, wherein the bandpass filter is configured to operate in an evanescent E mode having a cutoff frequency higher than each resonance frequency of the dielectric resonators.
【請求項2】 前記エバネセントなEモードの導波管結
合部は、開放面である上平面及び4つの側面と、金属が
コーティングされた下平面とを有していることを特徴と
する請求項1に記載のバンドパスフィルタ。
2. The evanescent E-mode waveguide coupling portion has an open top surface and four side surfaces, and a metal-coated bottom surface. 1. The bandpass filter according to 1.
【請求項3】 前記エバネセントなEモードの導波管結
合部を介する前記第1及び第2の誘電体共振器間の直接
結合と内部結合とが、キャパシティブ結合及びインダク
ティブ結合のうちの互いに異なる結合となるように構成
されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のバ
ンドパスフィルタ。
3. The direct coupling and the internal coupling between the first and second dielectric resonators via the evanescent E-mode waveguide coupling section are different from each other among capacitive coupling and inductive coupling. The bandpass filter according to claim 1 or 2, wherein the bandpass filter is configured as follows.
【請求項4】 前記第1及び第2の誘電体共振器が、同
一の誘電体材料から構成されていることを特徴とする請
求項1から3のいずれか1項に記載のバンドパスフィル
タ。
4. The bandpass filter according to claim 1, wherein the first and second dielectric resonators are made of the same dielectric material.
【請求項5】 前記第1及び第2の誘電体共振器が、高
誘電率のセラミック誘電体材料で構成されていることを
特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のバン
ドパスフィルタ。
5. The band according to claim 1, wherein the first and second dielectric resonators are made of a ceramic dielectric material having a high dielectric constant. Pass filter.
【請求項6】 前記第1及び第2の誘電体共振器が、ほ
ぼ同一の寸法を有していることを特徴とする請求項1か
ら5のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタ。
6. The bandpass filter according to claim 1, wherein the first and second dielectric resonators have substantially the same dimensions.
【請求項7】 前記エバネセントなEモードの導波管結
合部が、前記第1及び第2の誘電体共振器の各々の長さ
及び断面より短い長さ及び小さい断面を有していること
を特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のバ
ンドパスフィルタ。
7. The evanescent E-mode waveguide coupling portion has a length and a cross section shorter than the length and cross section of each of the first and second dielectric resonators. The bandpass filter according to any one of claims 1 to 6, which is characterized.
【請求項8】 前記第1及び第2の誘電体共振器間の結
合が所望の値となるように前記エバネセントなEモード
の導波管結合部の寸法が選択されていることを特徴とす
る請求項7に記載のバンドパスフィルタ。
8. The dimension of the evanescent E-mode waveguide coupling portion is selected so that the coupling between the first and second dielectric resonators has a desired value. The bandpass filter according to claim 7.
【請求項9】 前記エバネセントなEモードの導波管結
合部が、矩形の断面を有していることを特徴とする請求
項1から8のいずれか1項に記載のバンドパスフィル
タ。
9. The bandpass filter according to claim 1, wherein the evanescent E-mode waveguide coupling portion has a rectangular cross section.
【請求項10】 前記エバネセントなEモードの導波管
結合部が、前記第1及び第2の誘電体共振器と同じ誘電
体材料を用いていることを特徴とする請求項1から9の
いずれか1項に記載のバンドパスフィルタ。
10. The evanescent E-mode waveguide coupling portion uses the same dielectric material as that of the first and second dielectric resonators. The bandpass filter according to item 1.
【請求項11】 前記エバネセントなEモードの導波管
結合部が、前記第1及び第2の誘電体共振器間に直列の
キャパシタンス及び一対のシャントキャパシタンスを提
供するように構成されていることを特徴とする請求項1
から10のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタ。
11. The evanescent E-mode waveguide coupling is configured to provide a series capacitance and a pair of shunt capacitances between the first and second dielectric resonators. Claim 1 characterized by
11. The bandpass filter according to any one of items 1 to 10.
【請求項12】 前記第1及び第2の誘電体共振器の各
々の前記下平面の前記第2の金属層が、接地面として用
いられることを特徴とする請求項1から11のいずれか
1項に記載のバンドパスフィルタ。
12. The method of claim 1, wherein the second metal layer on the lower plane of each of the first and second dielectric resonators is used as a ground plane. A bandpass filter according to item.
【請求項13】 前記エバネセントなEモードの導波管
結合部の前記金属層のコーティングされている面が、接
地面として用いられることを特徴とする請求項1から1
2のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタ。
13. The coated surface of the metal layer of the evanescent E-mode waveguide coupling portion is used as a ground plane.
The bandpass filter according to any one of 2 above.
【請求項14】 前記第1及び第2の誘電体共振器の各
々の前記短絡面と直交する1つの側面がキャパシティブ
な励振に用いられることを特徴とする請求項1から13
のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタ。
14. The one side surface orthogonal to the short-circuit surface of each of the first and second dielectric resonators is used for capacitive excitation.
The bandpass filter according to any one of 1.
【請求項15】 前記第1及び第2の誘電体共振器の各
々の前記短絡面と直交する1つの側面に電気的入出力ポ
ートが設けられていることを特徴とする請求項1から1
4のいずれか1項に記載のバンドパスフィルタ。
15. The electrical input / output port is provided on one side surface orthogonal to the short-circuit surface of each of the first and second dielectric resonators.
4. The bandpass filter according to any one of 4 above.
【請求項16】 前記電気的入出力ポートが、該側面に
矩形、正方形、台形又は円形の金属パターンを設けるこ
とにより形成されていることを特徴とする請求項15に
記載のバンドパスフィルタ。
16. The bandpass filter according to claim 15, wherein the electrical input / output port is formed by providing a rectangular, square, trapezoidal or circular metal pattern on the side surface.
【請求項17】 前記金属パターンが、前記上平面の前
記第1の金属層及び前記下平面の前記第2の金属層から
離隔していることを特徴とする請求項16に記載のバン
ドパスフィルタ。
17. The bandpass filter according to claim 16, wherein the metal pattern is separated from the first metal layer on the upper plane and the second metal layer on the lower plane. .
【請求項18】 外部回路との結合の強さが所望の値と
なるように前記金属パターンの寸法が選択されているこ
とを特徴とする請求項16又は17に記載のバンドパス
フィルタ。
18. The bandpass filter according to claim 16, wherein the size of the metal pattern is selected so that the strength of coupling with an external circuit has a desired value.
【請求項19】 前記第1及び第2の誘電体共振器の少
なくとも一方の上平面の前記第1の金属層に、周波数調
整用の狭いスリットが設けられていることを特徴とする
請求項1から18のいずれか1項に記載のバンドパスフ
ィルタ。
19. The narrow slit for frequency adjustment is provided in the first metal layer on the upper plane of at least one of the first and second dielectric resonators. 19. The bandpass filter according to any one of items 1 to 18.
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