DE19918583C2

DE19918583C2 - Dielektrische Resonatorvorrichtung

Info

Publication number: DE19918583C2
Application number: DE19918583A
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Mikami; Toshiro Hiratsuka; Tomiya Sonoda; Yutaka Ida; Kiyoshi Kanagawa
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: JPH11308008A; GB9909198D0; GB2338349B; DE19918583A1; KR19990083407A; CN1134086C; CN1234625A; US6232854B1; GB2338349A; JP3468093B2; KR100337168B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dielektri schen Resonator, ein dielektrisches Filter, zur Verwendung im Mikrowellenband oder im Millimeterwellenband, auf einen Oszillator, und auf eine Vorrichtung zum Senden und Emp fangen von Signalen, die jeweils den dielektrischen Resonator aufweisen.

Um fortgeschrittene Mobilkommunikationsdienste und Multime diakommunikationsdienste zu realisieren, ist es notwendig, Hochkapazitätsinformationen mit einer sehr hohen Geschwin digkeit zu übertragen. Für diesen Zweck ist das Millimeter wellenband, das eine breite Bandbreite aufweist, geeignet. Als neue Anwendungen, die effektiv die Charakteristika des Millimeterwellenbands nutzen, wird zusätzlich zu den Kommu nikationsanwendungen ein Kraftwagenradar zum Absorbieren von Kollisionsenergie beispielhaft dargestellt. Es wird stark erwartet, daß das Millimeterwellenradar der Sicherheitsga rantie dient, die insbesondere erforderlich ist, wenn sich Nebel bildet oder wenn es schneit, wobei hier ein herkömm licher Laserradar, der Licht verwendet, unwirksam ist.

Wenn eine herkömmliche Schaltungskonfiguration, die haupt sächlich aus Mikrostreifenleitungen gebildet ist, in dem Millimeterwellenband verwendet wird, wird Q reduziert, wobei der Verlust erhöht wird. Ferner wird hinsichtlich eines di elektrischen TE₀₁ _δ-Resonators, der herkömmlicherweise weit verbreitet angewendet wird, eine große Menge an Resonanz energie aus dem Resonator lecken. Aus diesem Grund besteht bei dem Fall des Resonators und der Schaltung, die in dem Millimeterwellenband verwendet wird und die eine kleine relative Größe besitzt, ein Problem, daß Leitungen unerwünscht miteinander gekoppelt sind, und das der Entwurf und die Re produzierbarkeit der Charakteristika schwierig werden.

Um dieses Problem zu lösen, wurde eine PDIC (eingetragene Marke; PDIC = Planar Dielectric Integrated Circuit = planare dielektrische integrierte Schaltung) entwickelt, und als ein Millimeterwellenbandmodul unter Verwendung dieser Technik vorgeschlagen.

Ein Beispiel eines dielektrischen Resonators vom Planar schaltungstyp, der in dem Modul eingebaut ist, ist in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8- 265015 offenbart.

Fig. 19 zeigt die Konfiguration der dielektrischen Resona torvorrichtung. In Fig. 19 ist eine dielektrische Platte 3 gezeigt, und an den entgegengesetzten Hauptflächen der di elektrischen Platte 3 sind elektrisch leitfähige Schichten bzw. Elektroden mit Abschnitten, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, gebildet, die kreisförmig sind, eine vorbestimmte Größe aufweisen, und die sich ge genüberliegen, und die obere elektrisch leitfähige Schicht der dielektrischen Platte 3 ist mit einer Ziffer 1 gezeigt, und die Abschnitte, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, sind mit den Ziffern 4a und 4b ge zeigt. Bei dieser Konfiguration wird der Abschnitt der di elektrischen Resonatorvorrichtung, der zwischen den Ab schnitten, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht ge bildet ist, angeordnet ist, als der dielektrische Resonator abschnitt verwendet.

Bei einer Vorrichtung, die den dielektrischen Planarschal tungsresonator verwendet, wie in Fig. 19 gezeigt, sind Me talleinstellschrauben für ein Abschirmgehäuse 24 auf eine Art und Weise vorgesehen, daß die Einbringungsmenge der Schrauben in das Abschirmgehäuse eingestellt werden kann.

Mit den Einstellschrauben können die Resonanzfrequenz der dielektrischen Resonatorabschnitte und der Kopplungsfaktor zwischen benachbarten dielektrischen Resonatorabschnitten eingestellt werden.

Bei dem Fall der verwendeten Metalleinstellschrauben wird jedoch ein Einfügeverlust in den Einstellschrauben erzeugt, wobei das Leerlauf-Q bzw. die Leerlaufgüte reduziert ist, wenn die Einstellschrauben nahe zu den Resonatorabschnitten sind. Aus diesem Grund besteht ein Problem darin, daß, wenn die dielektrische Resonatorvorrichtung als ein Filter ver wendet wird, die Filtercharakteristika desselben verschlech tert werden. Ferner wird ein Problem dahingehend verursacht, daß die Außengröße der Vorrichtung groß ist, da die Ein stellschrauben teilweise derart vorstehen, so daß diesselben außerhalb des Abschirmgehäuses liegen.

Die EP 0734088 A1 beschreibt einen dielektrischen Resonator, welcher ein dielektrisches Substrat umfaßt, auf dessen er ster Oberfläche eine erste elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist und auf dessen zweiter Oberfläche eine zweite elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist. Die erste elek trisch leitfähige Schicht weist eine erste Öffnung auf, und die zweite elektrisch leitfähige Schicht weist eine zweite Öffnung auf. Der Bereich des dielektrischen Substrats zwi schen den Öffnungen bildet einen dielektrischen Resonator.

Die JP 07142912 A beschreibt einen dielektrischen Resonator, welcher einen kreuzförmigen dielektrischen Körper aufweist, der an vorbestimmten Abschnitten Vorsprünge zum Einstellen der Resonanzfrequenz umfaßt, wobei das Einstellen der Reso nanzfrequenz durch ein entsprechendes Abtragen der Vorsprün ge erfolgt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dielektrische Resonatorvorrichtung zu schaffen, bei der die Charkteristika eingestellt werden können, ohne daß das Leerlauf-Q reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine dielektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 3 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dieselbe eine gemeinsam zum Senden und Empfangen verwendete Vorrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung vorsieht, die jeweils die dielektrische Resonatorvorrichtung umfassen, und die bezüglich der Größe klein sind und ausgezeichnete Cha rakteristika aufweisen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine dielektrische Re sonatorvorrichtung vorgesehen, die elektrisch leitfähige Schichten (auch als Elektroden bezeichnet) aufweist, die auf entgegengesetzten Hauptflächen einer dielektrischen Platte gebildet sind, wobei die elektrisch leitfähige Schichten mindestens ein Paar von Abschnitten, in denen keine elek trisch leitfähige Schicht gebildet ist, aufweisen, die sich gegenüberliegen, und die im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, wobei der Abschnitt der dielektrischen Resonatorvorrichtung, der zwischen den Ab schnitten, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht ge bildet ist und die sich gegenüberliegen, angeordnet ist, als dielektrischer Resonatorabschnitt wirkt, und ein dielektri scher Chip an dem dielektrischen Resonatorabschnitt oder zwischen benachbarten dielektrischen Resonatorabschnitten befestigt ist. Die Resonanzfrequenz des Resonatorabschnitts, der Kopplungsfaktor zwischen den benachbarten dielektrischen Resonatorabschnitten, der äußere Q-Faktor bzw. die Güte bei Belastung und die Strörcharakteristik werden durch die Be festigungsposition, die dielektrische Konstante, die Größe und die Form des dielektrischen Chips eingestellt.

Vorzugsweise kann ein Abschnitt der dielektrischen Resona torvorrichtung, der eine andere dielektrische Konstante im Vergleich zu der dielektrischen Platte aufweist, in der dielektrischen Platte in dem dielektrischen Resonatorabschnitt oder in der dielektrischen Platte zwischen benachbarten di elektrischen Resonatorabschnitten vorgesehen sein. Folglich werden die Resonanzfrequenz des Resonatorabschnitts, der Kopplungsfaktor zwischen benachbarten dielektrischen Resona torabschnitten, der äußere Q-Faktor und die Störcharakte ristik eingestellt.

Ein dielektrisches Filter kann aus einer Signal-Eingabe-Aus gabe-Einrichtung zum Eingeben oder Ausgeben eines Signals gebildet sein, die in dem dielektrischen Resonatorabschnitt vorgesehen ist. Die Resonanzfrequenz des Resonatorab schnitts, der Kopplungsfaktor zwischen benachbarten dielek trischen Resonatorabschnitten, der äußere Q-Faktor, und die Störcharakteristik werden durch die Befestigungsposition, die dielektrische Konstante, die Größe und die Form des die lektrischen Chips bestimmt. Folglich kann das dielektrische Filter, das die vorbestimmten Charakteristika, wie oben be schrieben, aufweist, gebildet werden.

Es kann ferner ein Oszillator aus einer Schaltung mit nega tivem charakteristischen Widerstand gebildet sein, die mit der Kopplungsleitung verbunden ist, die mit dem dielektri schen Resonatorabschnitt gekoppelt ist. Wie im vorgehenden beschrieben, sind die Resonanzfrequenz des Resonatorab schnitts, der Kopplungsfaktor zwischen benachbarten dielek trischen Resonatorabschnitten, der äußere Q-Faktor und die Störcharakteristik durch die Befestigungsbeziehung, die di elektrische Konstante, die Größe und die Form des dielek trischen Chips bestimmt, der an der dielektrischen Platte befestigt ist, oder durch die Größe und die Form eines Ab schnitts der dielektrischen Platte bestimmt, der eine andere dielektrische Konstante aufweist. Folglich kann der Oszilla tor, der die oben beschriebene Charakteristika aufweist, ge bildet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen aus mindestens einer Si gnal-Eingabe/Ausgabe-Einrichtung gebildet sein, die mit einer Mehrzahl der dielektrischen Resonatorabschnitte ver bunden ist. Beispielsweise können ein Duplexer, der mit einem Sendefilter und einem Empfangsfilter versehen ist, und ein Multiplexer, der mit mindestens drei Filtern versehen ist, gebildet werden. Folglich kann die Vorrichtung zum Sen den und Empfangen von Signalen mit einem niedrigeren Ein fügeverlust und ausgezeichneten Verzweigungscharakteristika erhalten werden.

Es kann ferner eine eine Kommunikationsvorrichtung oder der gleichen gebildet werden, die in dem Hochfrequenzschaltungs abschnitt derselben entweder die dielektrische Resonatorvor richtung, das dielektrische Filter oder die Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen umfaßt. Folglich kann die elektronische Vorrichtung, die die Hochfrequenzschaltung aufweist, mit niedrigem Verlust und einer niedrigen Stör charakteristik erhalten werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ohne Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B Darstellungen der Konfiguration eines dielek trischen Filters gemäß einem ersten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine Darstellung der Befestigungsposition eines di elektrischen Chips an einem dielektrischen Resona torschnitt;

Fig. 2B einen Graphen, der die Beziehung der Resonanzfre quenz mit der dielektrischen Konstante und die Än derung der Resonanzfrequenz mit der relativen di elektrischen Konstante zeigt, wenn die Befesti gungsposition des dielektrischen Chips geändert wird;

Fig. 3A eine Darstellung der Größe eines dielektrischen Chips, der zwischen benachbarten dielektrischen Re sonatorabschnitten vorgesehen ist;

Fig. 3B einen Graph, der die Beziehung des Kopplungsfaktors zu der dielektrischen Konstante zeigt;

Fig. 4 einen Graph, der ein Beispiel der Transparenzcha rakteristik eines dielektrischen Resonators in dem Grundmodus und dem Störmodus zeigt;

Fig. 5A eine Darstellung der Befestigungsposition des di elektrischen Chips an dem Resonatorabschnitt;

Fig. 5B einen Graphen, der die Beziehung des Frequenzunter schieds zwischen dem Grundmodus und dem Störmodus zu der dielektrischen Konstante des dielektrischen Chips zeigt;

Fig. 6A eine Darstellung der Befestigungsposition des di elektrischen Chips an dem dielektrischen Resona torabschnitt;

Fig. 6B einen Graphen, der die Beziehung des Frequenzun terschieds zwischen dem Grundmodus und dem Stör modus zu der dielektrischen Konstante des dielek trischen Chips zeigt;

Fig. 7A und 7B Darstellungen eines Beispiels, bei dem di elektrische Stücke in den dielektrischen Resona torabschnitten vergraben sind;

Fig. 8A zwei Darstellungen der Position des vergrabenen di elektrischen Stücks in dem dielektrischen Resona torabschnitt;

Fig. 8B und 8C Graphen, die die Beziehung des Frequenzunter schieds zwischen dem Grundmodus und dem Störmodus zu der dielektrischen Konstante des dielektrischen Stücks zeigen;

Fig. 9A zwei Darstellungen der Position des dielektrischen Stücks, das in dem dielektrischen Resonatorab schnitt vergraben ist;

Fig. 9B und 9C Graphen, die die Beziehung des Frequenzunter schieds zwischen dem Grundmodus und dem Störmodus zu der dielektrischen Konstante des dielektrischen Stücks zeigen;

Fig. 10A und 10B Darstellungen eines weiteren Beispiels, bei dem sich die vergrabenen dielektrischen Stücke in den dielektrischen Resonatorabschnitten befinden;

Fig. 11A und 11B Darstellungen eines weiteren Beispiels, bei dem sich die vergrabenen dielektrischen Abschnitte in den dielektrischen Resonatorabschnitten befin den;

Fig. 12A und 12B Darstellungen eines Beispiels, bei dem Gra benabschnitte in den dielektrischen Resonatorab schnitten gebildet sind;

Fig. 13A und 13B Darstellungen eines weiteren Beispiels, bei dem die Grabenabschnitte in den dielektrischen Re sonatorabschnitten gebildet sind;

Fig. 14A und 14B Darstellungen eines Beispiels, bei dem Per forationen in den dielektrischen Resonatorab schnitten gebildet sind;

Fig. 15A und 15B Darstellungen eines Beispiels der Konfiguration einer gemeinsam zum Senden und Empfangen verwendeten Vorrichtung;

Fig. 16 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfigura tion einer Kommunikationsvorrichtung zeigt;

Fig. 17A und 17B Darstellungen eines Beispiels der Konfigu ration eines Oszillators;

Fig. 18 ein äquivalentes Schaltungsdiagramm des Oszilla tors; und

Fig. 19 eine Darstellung eines Beispiels der Konfiguration eines herkömmlichen dielektrischen Filters.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrie ben.

Fig. 1A ist eine teilweise gebrochene schematische perspek tivische Ansicht eines dielektrischen Filters, und Fig. 1B ist eine Draufsicht des dielektrischen Filters in dem Zu stand, bei dem ein Abschirmgehäuse von dem dielektrischen Filter entfernt ist. In Fig. 1A ist eine dielektrische Platte 3 gezeigt, die aus einer dielektrischen Keramik be steht, und an der oberen Fläche der dielektrischen Platte ist eine elektrisch leitfähige Schicht 1 (auch als Elektrode bezeichnet) gebildet, die Abschnitte 4A und 4B, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, aufweist. Auf der unteren Fläche der dielektrischen Platte 3 sind Abschnitte, in denen keine elektrisch leitfähigen Schichten gebildet ist, gebildet, die den Abschnitten 4a und 4b, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, gegenüberliegen, und die gleiche Form und die gleiche Größe wie die Abschnitte 4a und 4b aufweisen, und daher wirken die Abschnitte, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist und die sich gegenüberliegen, jeweils als ein dielektrischer Resonatorabschnitt in dem TE010-Modus. Die Resonanzfrequenzen dieser dielektrischen Resonatoren liegen beispielsweise in dem 20 GHz-Band.

Parallelepipedförmige dielektrische Chips 21a, 21b, 21c, 21d und 21e sind gezeigt, und diesselben sind beispielsweise durch Bonden (Verbinden) an der dielektrischen Platte 3 in den vorbestimmten Positionen derselben mit einem Epoxydharz typhaftmittel befestigt.

Durch Vorsehen der dielektrischen Chips an der dielektri schen Platte, wie oben beschrieben, werden die Charakte ristika der dielektrischen Resonatorvorrichtung eingestellt. Es wird nun zuerst ein Beispiel der Einstellung der Reso nanzfrequenz unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.

Fig. 2A ist eine Draufsicht, die die Position des dielek trischen Chips in dem dielektrischen Resonatorabschnitt (Ab schnitte, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht ge bildet ist) darstellt. Fig. 2B stellt die Änderung der Re sonanzfrequenz mit der relativen dielektrischen Konstante dar, wenn die Befestigungsposition des dielektrischen Chips geändert wird. In diesem Fall ist der Durchmesser des Re sonatorabschnitts (der Durchmesser des Abschnitts, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist) 4,35 mm, die Dicke des dielektrischen Resonatorabschnitts (die Dicke der dielektrischen Platte) ist 1,0 mm, und die relative di elektrische Konstante ∈_r ist 30. Die Größe des dielektri schen Chips ist 1 × 1 mm², wobei die Dicke 0,5 mm ist.

Wie in Fig. 2 sichtbar, wird die Resonanzfrequenz ver ringert, wenn der dielektrische Chip in den Abschnitten, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, vorgesehen ist. Es ist offensichtlich, daß, sowie die re lative dielektrische Konstante des dielektrischen Chips höher ist, die Resonanzfrequenz niedriger ist, und das außerdem, sowie die Befestigungsposition des dielektrischen Chips weiter von der Mitte entfernt ist, der Effekt des Re duzierens der Resonanzfrequenz verbessert wird. Dementspre chend kann der dielektrische Chip, wenn die dielektrische Konstante, die Größe und die Form ordnungsgemäß abhängig von den Zwecken ausgewählt sind, für die die Resoanzfrequenz eingestellt ist, an einer vorbestimmten Position verbunden und befestigt sein. Ferner können, wie in Fig. 1 gezeigt, mindestens zwei dielektrische Chips an einem dielektrischen Resonatorabschnitt befestigt sein. Beispielsweise kann durch Anordnen eines dielektrischen Chips, der eine relativ große Größe aufweist, nahe zu dem Umfang des Abschnitts, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, die Reso nanzfrequenz grob eingestellt werden, und es kann durch An ordnen eines dielektrischen Chips, der eine relativ kleine Größe aufweist, nahe zu der Mitte des Abschnitts, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, die Re sonanzfrequenz fein eingestellt werden.

Die oben beschriebene Einstellung kann durch Untersuchen der Position, bei der der dielektrische Chip verbunden werden soll, durchgeführt werden, während die Resonanzfrequenz mit einer Meßvorrichtung gemessen wird, und dann kann der di elektrische Chip in der Position verbunden werden, bei der die vorbestimmten Charakteristika erhalten werden können.

Im folgenden wird durch ein Beispiel und unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, daß die Resonanzfrequenz jedes di elektrischen Resonatorabschnitts und dann der Kopplungsfak tor zwischen den dielektrischen Resonatorabschnitten einge stellt wird. Fig. 3A zeigt die Position, bei der der di elektrische Chip zum Einstellen der Kopplung angeordnet ist. Fig. 3B stellt die Änderung des Kopplungsfaktors mit der relativen dielektrischen Konstante dar, wenn die Größe des dielektrischen Chips geändert wird. Bei diesem Fall sind die Anordnung der zwei Resonatorabschnitte, wie oben beschrie ben, gleich. Der Zwischenraum zwischen den zwei dielektrischen Resonatorabschnitten ist 0,5 mm. In Fig. 3A sind zwei Typen der dielektrischen Chips mit einer Größe von 1 × 1 mm² und einer Dicke von 0,5 mm und mit einer Größe von 2 × 2 mm² und einer Dicke von 0,5 mm gezeigt.

Wie in Fig. 3B sichtbar, wird, wenn der dielektrische Chip zwischen den dielektrischen Resonatorabschnitten angeordnet ist, die induktive Kopplung zwischen den benachbarten di elektrischen Resonatorabschnitten erhöht, so daß der Kopp lungsfaktor verbessert wird. Zusätzlich ist es offensicht lich, daß sogar, wenn die relativen dielektrischen Konstan ten gleich sind, sowie die Größe des dielektrischen Chips größer ist, der Kopplungsfaktor erhöht wird. Dementsprechend können die Größe und die relative dielektrische Konstante des dielektrischen Chips derart ausgewählt werden, daß ein vorbestimmter Kopplungsfaktor erhalten werden kann, oder daß vorbestimmte Filtercharakteristika, die durch den Kopplungs faktor bestimmt sind, erhalten werden können.

Fig. 4 zeigt die Transparenzcharakteristika eines Resona tors, der durch den oben beschriebenen dielektrischen Re sonatorabschnitt gebildet ist, in dem TE010-Modus und dem Störmodus, der nahe zu dem TE010-Modus liegt. In Fig. 4 zeigen die Markierungen 1, 2, 3 und 4 Antworten in dem HE110-Modus, dem HE210-Modus, dem TE010-Modus bzw. dem HE310-Modus. Bei diesem Fall sind der HE210-Modus und der HE310-Modus Störmoden, die nach dem TE010-Modus erscheinen. Wenn diese dielektrische Resonatorvorrichtung als ein di elektrisches Filter verwendet wird, ist nicht nur die Re sonanzfrequenz in dem TE010-Modus, sondern es sind ferner die Unterschiede der Resonanzfrequenz df (HE210) und df (HE310) zu den Resonanzfrequenzen in den Störmoden, die nahe zu dem TE010-Modus erscheinen, wichtig.

Ein Beispiel der Einstellung der Störcharakteristika wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.

Fig. 5A und 6A zeigen die Positionen des dielektrischen Chips, der in dem Abschnitt, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, angeordnet ist, und Fig. 5B und 6B zeigen die Frequenzunterschiede df (HE201) und df (HE310), wenn der dielektrische Chip in den Positionen angeordnet ist. Fig. 5A und 5B stellen ein Beispiel dar, bei dem der dielektrische Chip in einer Position, in einem bestimmten Abstand von der Mitte des Abschnitts, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, angeordnet ist, und Fig. 6A und 6B stellen ein Beispiel dar, bei dem der dielektrische Chip in der Mitte des Abschnitts, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, angeordnet ist. Bei diesem Fall weist der dielektrische Chip eine Größe von 1 × 1 mm² mit einer Dicke von 0,5 mm auf. Die Anordnung des Resonatorabschnitts ist gleich derselben in Fig. 2. Wie oben beschrieben, werden die Resonanzfrequenzunterschiede der Störmoden in dem HE210-Modus, dem HE310-Modus und der gleichen zu dem TE010-Modus mit der Anordnungsposition des dielektrischen Chips in dem Abschnitt, in dem keine elek trisch leitfähige Schicht gebildet ist, und außerdem mit der relativen dielektrischen Konstante, wie in den Fig. 5B und 6B gezeigt, geändert. Diese Resonanzfrequenzunterschiede werden mit der Befestigungsposition, der dielektrischen Kon stante, der Größe und der Form des dielektrischen Chips variiert. Folglich kann die Resonanzfrequenz des TE010-Modus auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden, und außer dem können die Resonanzfrequenzunterschiede der Störmoden zu dem TE010-Modus eingestellt werden.

Es wird nun die Anordnung der dielektrischen Resonatorvor richtung eines zweiten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Beispiel ange geben, bei dem der dielektrische Chip durch Verbinden an der oberen Oberfläche der dielektrischen Platte befestigt ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein dielektrisches Stück, das eine andere dielektrische Konstante als die di elektrische Platte 3 aufweist, in der dielektrischen Platte vergraben. Fig. 7A ist eine Draufsicht der dielektrischen Platte, und Fig. 7B ist eine Querschnittsansicht derselben. Bei diesem Beispiel ist ein dielektrisches Stück 22a inner halb des Abschnitts 4A, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, vergraben, und die dielektrischen Stücke 22b und 22c sind innerhalb des Abschnitts 4B, in dem keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, vergraben. Fig. 8A und Fig. 9A zeigen die Positionen des vergrabenen dielektrischen Stücks und Fig. 8B und Fig. 9B stellen die Beziehung der Frequenzunterschiede zwischen den Störmoden und dem Grundmodus (TE010-Modus) dar. Bei jedem dieser Fälle ist das dielektrische Stück mit einer Größe von 1 × 1 mm² und einer Tiefe h vergraben. In Fig. 8A ist das dielektri sche Stück in einer Position in einem bestimmten Abstand von der Mitte des dielektrischen Resonatorabschnitts vergraben. In Fig. 8B und 8C ist die Tiefe 0,6 mm bzw. 1 mm. In Fig. 9A ist das dielektrische Stück in der Mitte des dielektri schen Resonatorabschnitts vergraben. In Fig. 9B und 9(C) ist die Tiefe h 0,6 mm bzw. 1 mm.

Wie oben beschrieben, können die Resonanzfrequenzunterschie de der benachbarten Störmoden zu dem Grundmodus mit der Po sition, bei der das dielektrische Stück vergraben ist, mit der Tiefe desselben und der dielektrischen Konstante dessel ben eingestellt werden.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel ist das dielektrische Stück, das eine vorbestimmte Tiefe aufweist, in der oberen Fläche der dielektrischen Platte vergraben. Beispielsweise, wie in Fig. 10 gezeigt, können die dielektrischen Stücke 22a, 22b und 22c in der oberen Fläche der dielektrischen Platte 3 vergraben sein, und die dielektrischen Stücke 22d und 22e können in der unteren Fläche derselben vergraben sein. Zusätzlich, wie in Fig. 11 gezeigt, sind die dielek trischen Stücke 22a, 22b und 22c derart angeordnet, daß sich dieselben durch die obere und die untere Fläche derselben erstrecken. Die dielektrischen Stücke können ferner inner halb der dielektrischen Platte 3 vergraben sein, ohne daß das dielektrische Stück freigelegt ist.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Bei spiel beschrieben, bei dem dielektrische Stücke, die eine andere dielektrische Konstante als die dielektrische Platte aufweisen, vergraben sind. Es kann jedoch Luft als die di elektrischen Stücke verwendet werden. Das heißt, es kann ein Grabenabschnitt oder eine Perforation in der dielektrischen Platte gebildet sein.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel, bei dem Grabenabschnitte 23A, 23B und 23C in der oberen Oberfläche der dielektrischen Platte 3 vorgesehen sind. Die Fig. 13 zeigt ferner ein Bei spiel, bei dem die Grabenabschnitte 23a, 23b und 23c in der oberen Fläche der dielektrischen Platte 3 gebildet sind und die Grabenabschnitte 23d und 23e in der unteren Fläche der selben gebildet sind. Fig. 14 zeigt ferner ein Beispiel, bei dem die Perforationen 23a, 23b und 23c für die dielek trische Platte 3 vorgesehen sind.

Fig. 15A und 15B zeigen ein Beispiel der Konfiguration ei ner gemeinsam zum Senden und Empfangen verwendeten Vorrich tung. Fig. 15A ist eine Draufsicht, die den Zustand zeigt, bei dem die obere Abdeckung 8 entfernt ist. Fig. 15B ist eine Querschnittsansicht der gesamten gemeinsam zum Senden und Empfangen verwendeten Vorrichtung. Die elektrisch leit fähige Schicht 1 weist 5 Abschnitte 4a bis 4e, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, auf, die in der oberen Oberfläche der dielektrischen Platte 3 gebil det sind, und in der unteren Fläche der Platte ist eine elektrisch leitfähige Schicht 2 gebildet, die Abschnitte 5A bis 5E, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebil det ist, aufweist, die entgegengesetzt zu den oben beschrie benen Abschnitten 4A bis 4E, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, gegenüberliegend gebildet sind. Folglich werden dielektrische Resonatorabschnitte in fünf TE010-Moden in der dielektrischen Platte 3 gebildet.

Die dielektrischen Chips 21a, 21c, 21e und 21g sind mit den oben beschriebenen dielektrischen Resonatorabschnitten an den vorbestimmten Positionen derselben derart verbunden, daß die vorbestimmten Resonanzfrequenzen eingestellt sind. Zu sätzlich wird durch Verbinden der dielektrischen Chips 21b, 21d und 21f zwischen vorbestimmten benachbarten dielektri schen Resonatorabschnitten derselben der Kopplungsfaktor zwischen beiden dielektrischen Resonatorabschnitten einge stellt.

Die drei dielektrischen Resonatorabschnitte, die in diesen Abschnitten 4a, 4b, 4c, 5a, 5b und 5c, in denen keine elek trisch leitfähige Schicht gebildet ist, gebildet sind, wer den als ein Empfangsfilter verwendet, das aus drei Stufenre sonatoren zusammengesetzt ist. Zusätzlich werden die zwei dielektrischen Resonatorabschnitte, die in den Abschnitten 4d, 4e, 5d und 5e, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, gebildet sind, als ein Sendefilter verwendet, das aus zwei Stufenresonatoren zusammengesetzt ist.

Die dielektrischen Platte 3 ist an der oberen Seite einer Grundplatte 6 durch Rahmen 7 befestigt. Eine Abdeckung 8 ist an der oberen Seite der dielektrischen Platte 3 plaziert. Mikrostreifenleitungen 9r, 10r, 10t und 9t sind als vier Sonden in der oberen Fläche der Grundplatte 6 gebildet. Eine Masseelektrode 12 ist im wesentlichen auf der gesamten un teren Fläche der Grundplatte 6 gebildet.

Ein dielektrischer Chip 21h ist mit der unteren Fläche der dielektrischen Platte 3 bei einer Position derselben, die nahe zu der Mikrostreifenleitung 9t ist, verbunden, und da durch wird der Kopplungsfaktor zwischen dem dielektrischen Resonatorabschnitt, der aus den Abschnitten 4e und 5e, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebildet ist, ge bildet ist, und der Mikrostreifenleitung 9t eingestellt, um einen äußeren Q-Faktor (Qe) zu erhalten.

Bei dem oben beschriebenen Fall werden die Enden der Mikro streifenleitungen 9r und 9t als ein Empfangssignalausgabetor bzw. als ein Sendesignaleingabetor verwendet. Die Enden der Mikrostreifenleitungen 10r und 10t sind mit einer Mikro streifenleitung zum Verzweigen verbunden, und dieselben er strecken sich zur Anwendung als ein Eingabe-Ausgabe-Tor nach außen. Bei diesem Fall ist die elektrische Länge von dem Verzweigungspunkt der Mikrostreifenleitungen 10r und 10t zu der äquivalenten Kurzschlußebene der ersten Stufe des Emp fangsfilters derart eingestellt, daß dieselbe eine Beziehung von ungeraden Vielfachen von λgt/4 aufweist, wobei λgt die Wellenlänge bei einer Sendefrequenz in der Mikrostreifenlei tung darstellt. Die elektrische Länge von dem Verzweigungs punkt der Mikrostreifenleitungen 10r und 10t zu der äquiva lenten Kurzschlußebene der letzten Stufe des Sendenfilters ist ferner auf eine Beziehung von ungeraden Vielfachen λgt/4 eingestellt, wobei λgt die Wellenlänge bei einer Empfangs frequenz in der Mikrostreifenleitung darstellt.

Es können ferner zusätzlich zu dem Verfahren des Verbindens der dielektrischen Chips, wie im vorhergehenden beschrieben, durch Bildung der Grabenabschnitte in vorbestimmten Positio nen der dielektrischen Platte mittels eines feinen Schneide werkzeugs die Resonanzfrequenzen und die Kopplungsfaktoren eingestellt werden.

Wie im vorhergehenden beschrieben, wird, da die Charak teristika auf der einzigen Grundplatte und innerhalb der Ab deckung 8 eingestellt werden, der Vorstand der Schrauben nach außen zum Einstellen der Charakteristika eliminiert, und die gemeinsam zum Senden und Empfangen verwendete Vor richtung kann insgesamt miniaturisiert werden.

Fig. 16 ist eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kommunikationsvorrichtung, bei der die oben beschrie bene gemeinsam zum Senden und Empfangen verwendete Vorrich tung als eine gemeinsam verwendete Antennenvorrichtung ver wendet wird. In Fig. 16 sind das oben beschriebene Emp fangsfilter 46a und das oben beschriebene Sendefilter 46b gezeigt, die die gemeinsam verwendete Antennenvorrichtung 46 bilden. Wie in Fig. 16 gezeigt, ist eine Empfangsschaltung 47 mit einem Empfangssignalausgabetor 46c der gemeinsam ver wendeten Antennenvorrichtung 46 verbunden, und eine Sende schaltung 48 ist mit einem Sendesignaleingabetor 46d verbun den, und außerdem ist eine Antenne 49 mit einem Antennentor 46e verbunden, und dadurch wird insgesamt eine Kommunika tionsvorrichtung 50 gebildet. Diese Kommunikationsvorrich tung entspricht einem Hochfrequenzschaltungsabschnitt eines tragbaren Telefons o. ä.

Wie oben beschrieben kann durch Verwenden der gemeinsam ver wendeten Antennenvorrichtung, bei der das dielektrische Fil ter der vorliegenden Erfindung angewendet wird, eine Kom munikationsvorrichtung eines kompakten Typs, die die gemein sam verwendete Antennenvorrichtung umfaßt, die bezüglich der Größe klein ist, und eine verlustarme und störarme Charakte ristik aufweist, gebildet werden.

Ein Beispiel der Konfiguration eines Oszillators wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 17A und 17B und 18 be schrieben.

Fig. 17 sind Darstellungen der gesamten Struktur eines Os zillators. Fig. 17A ist eine Draufsicht des Oszillators, und Fig. 17B ist eine Querschnittsansicht des dielektri schen Resonatorabschnitts. In Fig. 17B sind die elektrisch leitfähigen Schichten 1 und 2, die ein Paar von Abschnitten 4 und 5, in denen keine elektrisch leitfähige Schicht gebil det ist, sich gegenüberliegend aufweisen, auf der oberen und der unteren Fläche der dielektrischen Platte 3 gebildet, und ein dielektrischer Resonator DR, der den TE10-Modus als Grundmodus aufweist, ist in den Abschnitten, in denen keine elektrisch leitfähigen Schichten gebildet ist, gebildet. Die Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators DR wird durch Befestigen des dielektrischen Chips 21 an dem Abschnitt des dielektrischen Resonators DR eingestellt.

In Fig. 17A und 17B ist eine isolierende Schaltungsplatine 31 mit einer relativ niedrigen dielektrischen Konstante an der oberen Fläche gezeigt, aus der eine Elektrodenstruktur, wie z. B. Streifenleitungen 32, 33 und ähnlich gebildet sind. Eine Chipkomponente ist an einer vorbestimmten Posi tion angebracht. Ferner sind Anschlußeinbringlöcher 19a, 19b, 19c und 19d in vier Positionen gebildet. Ein FET 43 bzw. eine Varaktordiode 47 sind mit dem Ende auf der einen Seite der Streifenleitung 32 bzw. 33 verbunden. Das Ende der anderen Seite der Varaktordiode 47 ist mit einer Masseelek trode 39 verbunden. Ein Induktor 40 und ein Widerstandsfilm 48 sind zwischen dem Ende der Streifenleitung 32 und einer Elektrode 41 für einen Steueranschluß umfaßt. Das Ende der Streifenleitung 32 ist mit einem Widerstand abgeschlossen, indem ein Widerstandsfilm 44 zwischen dem Ende der Streifen leitung 32 und der Masseelektrode 42 vorgesehen ist. Es ist ferner ein Chipkondensator 49 zwischen der Masseelektrode 42 und der Elektrode 41 für einen Steueranschluß umfaßt. Die Source des FET43 ist mit einem Leitungsleiter 38 zum Ausge ben verbunden. Ein Widerstandsfilm 46 und ein Iduktor 37 sind zwischen der Source des FET 43 und der Masseelektrode 36 verbunden. Ferner sind Induktoren 34 und 35 zwischen der Drain des FET 43 und einer Elektrode 28 für einen Vorspann anschluß vorgesehen, und ein Chipdondensator 45 ist zwischen der Elektrode 28 für einen Vorspannanschluß und der Masse elektrode 36 umfaßt.

Fig. 18 ist ein äquivalentes Schaltungsdiagramm des Oszil lators, der in den Fig. 17a und 17b gezeigt ist. Bei diesem Fall ist die Streifenleitung 32 eine Hauptleitung, die mit dem dielektrischen Resonator DR gekoppelt ist, und die Streifenleitung 33 wirkt als eine Teilleitung, die mit dem dielektrischen Resonator DR gekoppelt ist. Bei dieser Schaltungskonfiguration wird eine Oszillationsschaltung bzw. ein Schwingkreis des Bandreflexionstyps gebildet. Die Reso nanzfrequenz des dielektrischen Resonators DR wird durch Än dern der Kapazität der Varaktordiode 47 mittels einer Steu erspannung gesteuert, die an die Elektrode 41 angelegt ist.

Das Änderungsverhältnis der Oszillationsfrequenz mit der oben beschriebenen Vorspannung ist durch die Charakteristika der Varaktordiode bestimmt. Auf der anderen Seite wird der Bezugswert (z. B. die Mittenfrequenz) in dem sich ändernden Bereich der Oszillationsfrequenz im wesentlichen durch die Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators DR bestimmt. Dementsprechend wird der Bezugswert in dem sich ändernden Bereich der Oszillationsfrequenz auf einen vorbestimmten Wert unter Verwendung der Größe und der Befestigungsposition des dielektrischen Chips 21, der in Fig. 17 gezeigt ist, eingestellt.

Hinsichtlich der dielektrischen Resonatorvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung derselben nicht auf das dielektrische Filter, die gemeinsam verwendete Vorrich tung und den Oszillator begrenzt. Die dielektrische Resona torvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann bei unter schiedlichen Typen von Hochfrequenzmodulen, einschließlich dem dielektrischen Resonator, angewendet werden.

Zusätzlich ist die Anwendung der gemeinsam verwendeten Vor richtung der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Drei torduplexer, wie z. B. eine gemeinsam verwendete Antennen vorrichtung o. ä., beschränkt. Die gemeinsam verwendete Vor richtung der vorliegenden Erfindung kann bei einem Multiple xer mit mindestens vier Toren angewendet werden.

Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ferner nicht auf die Kommunikationsvorrichtung, die die ge meinsam verwendete Antennenvorrichtung umfaßt, beschränkt, und dieselbe kann auf eine elektronische Vorrichtung ange wendet werden, die das dielektrische Filter, die gemeinsam verwendete Vorrichtung, den Oszillator oder dergleichen in dem Hochfrequenzschaltungsabschnitt derselben verwendet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Reduktion des Leerlauf-Q-Faktors, die durch die Verwendung der Einstell schrauben bewirkt wird, eliminiert. Folglich kann, wenn das dielektrische Filter konfiguriert ist, der Einfügeverlust reduziert werden. Außerdem kann, da verhindert wird, daß ein Teil der Einstellschrauben von dem Abschirmgehäuse nach außen vorsteht, die Vorrichtung insgesamt ohne weiteres miniaturisiert werden.

Die Resonanzfrequenz des Resonatorabschnitts, der Kopplungs faktor zwischen benachbarten dielektrischen Resonatorab schnitten, der äußere Q-Faktor und die Störcharakteristika können unter Verwendung der Befestigungsposition des dielek trischen Chips an der dielektrischen Platte, der Bildungspo sition eines Teils, das eine andere dielektrische Konstante als die dielektrische Platte aufweist, der dielektrischen Konstante, der Größe und der Form des Teils eingestellt werden. Folglich kann die Einstellung in einem breiten Be reich und unter Bezugnahme auf viele Einstellelemente durch geführt werden.

Claims

1. Dielektrische Resonatorvorrichtung, mit
einer dielektrischen Platte (3), die eine erste Haupt fläche und eine zweite Hauptfläche, die der ersten Haupt fläche gegenüberliegt, umfaßt;
einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (1), die auf der ersten Hauptfläche der dielektrischen Platte (3) ge bildet ist und zumindest eine Öffnung (4a) aufweist;
einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (2), die auf der zweiten Hauptfläche der dielektrischen Platte (3) ge bildet ist und zumindest eine Öffnung (5a) aufweist, wo bei die Öffnung (4a) in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (1) und die Öffnung (5a) in der zweiten elek trisch leitfähigen Schicht (2) im wesentlichen die glei che Form und Größe aufweisen und zueinander ausgerichtet sind, so daß ein Abschnitt der dielektrischen Platte (3), der zwischen den zueinander ausgerichteten Öffnungen an geordnet ist, als ein dielektrischer Resonatorabschnitt wirkt; und
einem dielektrischen Chip (21a, 21b), der an dem dielek trischen Resonatorabschnitt angebracht ist.

2. Dielektrische Resonatorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der
die erste elektrisch leitfähige Schicht (1) eine weitere Öffnung (4b) aufweist;
die zweite elektrisch leitfähige Schicht (2) eine weitere Öffnung (5b) aufweist, wobei die weitere Öffnung (4b) in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (1) und die weitere Öffnung (5b) in der zweiten elektrisch leit fähigen Schicht (2) im wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweisen und zueinander ausgerichtet sind, so daß ein Abschnitt der dielektrischen Platte (3), der zwischen den zueinander ausgerichteten weiteren Öffnungen ange ordnet ist, als ein weiterer dielektrischer Resonatorab schnitt wirkt; und
ein weiterer dielektrischer Chip (21c, 21d, 21e) vorge sehen ist, der an dem weiteren dielektrischen Resonator abschnitt oder zwischen dem dielektrischen Resonatorab schnitt und dem weiteren dielektrischen Resonatorab schnitt angebracht ist.

3. Dielektrische Resonatorvorrichtung, mit
einer dielektrischen Platte (3), die eine erste Haupt fläche und eine zweite Hauptfläche, die der ersten Haupt fläche gegenüberliegt, umfaßt;
einer ersten elektrisch leitfähigen Schicht (1), die auf der ersten Hauptfläche der dielektrischen Platte (3) ge bildet ist und zumindest eine Öffnung (4a) aufweist; und
einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (2), die auf der zweiten Hauptfläche der dielektrischen Platte (3) ge bildet ist und zumindest eine Öffnung (5a) aufweist, wo bei die Öffnung (4a) in der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (1) und die Öffnung (5a) in der zweiten elek trisch leitfähigen Schicht (2) im wesentlichen die glei che Form und Größe aufweisen und zueinander ausgerichtet sind, so daß ein Abschnitt der dielektrischen Platte (3), der zwischen den zueinander ausgerichteten Öffnungen an geordnet ist, als ein dielektrischer Resonatorabschnitt wirkt;
wobei ein Abschnitt (22a, 22d; 23a, 23d), der eine andere dielektrische Konstante als die dielektrische Platte (3) aufweist, innerhalb der dielektrischen Platte (3) in dem dielektrischen Resonatorabschnitt angeordnet ist.

4. Dielektrische Resonatorvorrichtung nach Anspruch 3, bei der
die erste elektrisch leitfähige Schicht (1) eine weitere Öffnung (4b) aufweist;
die zweite elektrisch leitfähige Schicht (2) eine weitere Öffnung (5b) aufweist, wobei die weitere Öffnung (4b) in der ersten elektrisch leitfähige Schicht (1) und die wei tere Öffnung (5b) in der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (2) im wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweisen und zueinander ausgerichtet sind, so daß ein Abschnitt der dielektrischen Platte (3), der zwischen den zueinander ausgerichteten weiteren Öffnungen angeordnet ist, als ein weiterer dielektrischer Resonatorabschnitt wirkt; und
ein weiterer Abschnitt (22b, 22c, 22e; 23b, 23c; 23e), der eine andere dielektrische Konstante als die dielek trische Platte (3) aufweist, innerhalb der dielektrischen Platte (3) in dem weiteren dielektrischen Resonatorab schnitt oder innerhalb der dielektrischen Platte (3) zwi schen dem dielektrischen Resonatorabschnitt und dem wei teren dielektrischen Resonatorabschnitt angeordnet ist.

5. Dielektrisches Filter, das eine Signal-Eingabe/Ausgabe- Einrichtung zum Eingeben oder Ausgeben eines Signals auf weist, die mit einem dielektrischen Resonatorabschnitt der dielektrischen Resonatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekoppelt ist.

6. Oszillator, der eine Kopplungsleitung (33), die mit dem dielektrischen Resonatorabschnitt (DR) der dielektrischen Resonatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ge koppelt ist, und eine Schaltung mit einer negativen Cha rakteristik, die mit der Kopplungsleitung (33) verbunden ist, aufweist.

7. Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen, die mehrere Signal-Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen aufweist, wobei mindestens eine der Signal-Eingabe/Ausgabe-Einrich tungen mit einer Mehrzahl der dielektrischen Resonatorab schnitte der dielektrischen Resonatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekoppelt ist.