誘電体フィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信装置
【課題】 小型化が可能な誘電体フィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信装置を提供する。
【解決手段】 誘電体ブロック１０と、誘電体ブロック１０を取り囲んでキャビティを形成する遮蔽導体２０とを備え、誘電体ブロック１０は、長さ方向の中央部に形成された凹部１１と、長さ方向に垂直な第１方向に突き出た凸部とを備え、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、長さ方向および第１方向の両方に対して垂直な第２方向に平行であるとともに、全て同じ向きである第１共振モードと、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、第２方向に平行であるとともに、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードと、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、第１方向に平行である第３共振モードとを利用して通過帯域を形成する誘電体フィルタとする。
【解決手段】 誘電体ブロック１０と、誘電体ブロック１０を取り囲んでキャビティを形成する遮蔽導体２０とを備え、誘電体ブロック１０は、長さ方向の中央部に形成された凹部１１と、長さ方向に垂直な第１方向に突き出た凸部とを備え、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、長さ方向および第１方向の両方に対して垂直な第２方向に平行であるとともに、全て同じ向きである第１共振モードと、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、第２方向に平行であるとともに、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードと、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、第１方向に平行である第３共振モードとを利用して通過帯域を形成する誘電体フィルタとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化が可能な誘電体フィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キャビティ内に複数の誘電体ブロックを配置して複数の共振器を形成し、それら複数の共振器を相互に電磁気的に結合させて構成した誘電体フィルタが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平３−９８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にて提案されたような従来の誘電体フィルタは、複数の誘電体ブロックをキャビティ内に配置する必要があるため、小型化が困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化が可能な誘電体フィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の誘電体フィルタは、誘電体ブロックと、該誘電体ブロックを取り囲んでキャビティを形成する遮蔽導体とを少なくとも有しており、前記誘電体ブロックは、長さ方向の中央部に形成された凹部と、前記長さ方向に垂直な第１方向に突き出た凸部とを少なくとも有しており、前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記長さ方向および前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで同じ向きである第１共振モードの共振周波数と、前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードの共振周波数と、前記誘電体ブロックの前記凸部における電界の向きが、前記第１方向に平行である第３共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の第２の誘電体フィルタは、前記第１の誘電体フィルタにおいて、２つの前記凸部を有しており、前記第１共振モードの共振周波数と、前記第２共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが同じ向きである第４共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第３の誘電体フィルタは、前記第１または第２の誘電体フィルタにおいて、前記誘電体ブロックの少なくとも一部分を該一部分と間隔を開けて取り囲むとともに、前記
誘電体ブロックと一体的に形成された誘電体容器をさらに有しており、該誘電体容器の外面に配置された導体によって前記遮蔽導体の少なくとも一部が構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の無線通信モジュールは、前記第１の誘電体フィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを少なくとも有していることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の無線通信装置は、前記無線通信モジュールと、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを少なくとも有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘電体フィルタによれば、小型化が可能な誘電体フィルタを得ることができる。
【００１２】
本発明の無線通信モジュールによれば、小型化が可能な無線通信モジュールを得ることができる。
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、小型化が可能な無線通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例の誘電体フィルタを模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。
【図３】図１に示す誘電体フィルタの縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。
【図５】図４に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。
【図６】図４に示す誘電体フィルタの縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。
【図８】図７に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。
【図９】図７に示す誘電体フィルタの縦断面図である。
【図１０】図７に示す誘電体フィルタの水平断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の第４の例の無線通信装置を模式的に示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の誘電体フィルタを添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態の第１の例）
図１は、本発明の実施の形態の第１の例の誘電体フィルタを模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。図３は、図１に示す誘電体フィルタの縦断面図である。なお、図１においては、構造をわかりやすくするために、遮蔽導体２０を透視した状態を示している。
【００１６】
本例の誘電体フィルタは、図１〜図３に示すように、誘電体ブロック１０と、遮蔽導体２０とを備えている。
【００１７】
誘電体ブロック１０は、誘電体で形成されている。また、誘電体ブロック１０は、長さ方向（図のｘ軸方向）の中央部に、長さ方向に垂直な第１方向（誘電体ブロック１０の幅方向であり、図のｙ軸方向）に突出した凸部１４と、長さ方向および第１方向の両方に垂直な第２方向（誘電体ブロック１０の高さ方向であり、図のｚ軸方向）に凹んだ凹部１１とを備えている。
【００１８】
凹部１１は、誘電体ブロック１０を幅方向（図のｙ方向）に貫通しており、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における両端は、凹部１１に対して高さが高い凸部１２，１３となっている。
【００１９】
凸部１４は、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央部（凹部１１の中央部）に位置しており、幅方向（図のｙ軸方向）の両側に突き出ている。また、凸部１４は、長方形の平板状であり、誘電体ブロック１０の幅方向の一方（図の＋ｙ方向）の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５を備えている。テーパー部１５には導体が配置されており、このテーパー部１５に配置された導体によって、凸部１４に誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）の電界が励振される。
【００２０】
遮蔽導体２０は、直方体の箱状の導体であり、誘電体ブロック１０を取り囲むように配置されている。遮蔽導体２０は、キャビティ（共振空洞）を形成しており、キャビティ内に誘電体ブロック１０が収容されている。また、遮蔽導体２０は、誘電体ブロック１０の下面全体と、誘電体ブロックの凸部１２，１３，１４の上面とに接するように配置されている。さらに、遮蔽導体２０は、誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ方向）における凸部１４の両端部に接するとともに、誘電体ブロック１０の凸部１４以外の部分における側面（図のｚ方向に平行な面）と間隔を開けて配置されている。そして、遮蔽導体２０が形成するキャビティの中央に誘電体ブロック１０が配置されている。また、遮蔽導体２０は、基準電位（グランド電位）に接続される。
【００２１】
また、遮蔽導体２０における、誘電体ブロック１０の凸部１２，１３の下側（図の−ｚ方向側）に位置する部分には、それぞれ開口２５，２６が形成されている。そして、誘電体ブロック１０の下面（図の−ｚ方向側の表面）の、遮蔽導体２０の開口２５，２６を介して外部に露出している部分には、遮蔽導体２０と間隔を開けて、端子電極３１，３２が配置されている。すなわち、誘電体ブロック１０の下面において、凸部１２の下側に位置する開口２５を介して露出している部分には端子電極３１が配置されており、凸部１３の下側に位置する開口２６を介して露出しているには端子電極３２が配置されている。
【００２２】
このような構成を備える本例の誘電体フィルタは、例えば、端子電極３１から電気信号が入力されると、電界の向きが誘電体ブロックの高さ方向（図のｚ軸方向）であり、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における一方側と他方側とで電界の向きが同じであり、キャビティ内の誘電体ブロック１０の長さ方向に定在波の振幅極大の点が１つ存在するような共振（キャビティ内に半波長分の波が存在する共振）が生じ、それが第１の共振モードとなる。
【００２３】
また、電界の向きが誘電体ブロックの高さ方向（図のｚ軸方向）であり、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで電界の向きが逆向きになって、キャビティ内の誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）に定在波の振幅極大の点が２つ存在するような共振（キャビティ内に１波長分の波が存在する共振）が生じ、それが第２の共振モードとなる。なお、第２の共振モードにおける定在波の振幅極大の点の近傍に凸部１２，１３がそれぞれ位置するようにされている。また、誘電体ブロック１０の長さ方向（
図のｘ軸方向）の寸法が大きくなるにつれて、第１および第２の共振モードの共振周波数は低くなる。
【００２４】
そして、凸部１４のテーパー部１５に配置された導体によって、誘電体ブロック１０の凸部１４に、電界の向きが誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）であり、誘電体ブロック１０の高さ方向（図のｚ軸方向）に定在波が１つ存在するような共振（凸部１４内に半波長分の波が存在する共振）が生じ、それが第３の共振モードとなる。なお、凸部１４の高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が大きくなるにつれて、第３の共振モードの共振周波数は低くなる。なお、誘電体ブロック１０内の誘電率が、キャビティ内の他の領域の誘電率に比べて高いため、第１〜第３の共振モードにおいて、電界の殆どは誘電体ブロック１０の内部に集中して存在する。
【００２５】
キャビティ内が一様の場合には、第２の共振モードの周波数は第１の共振モードの周波数の２倍になるが、本例の誘電体フィルタは、キャビティ内に誘電体ブロック１０が配置されており、誘電体ブロック１０の長さ方向の中央に凹部１１が形成されている。そして、凹部１１内は空気で満たされているため、凹部１１内の誘電率は、その他の誘電体ブロック１０の誘電率よりも低くなる。
【００２６】
第１の共振モードでは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央部で電界がもっとも強く、そこから誘電体ブロック１０の長さ方向の両側に向かうにしたがって電界が弱くなり、図のｘ軸方向におけるキャビティの両端部（遮蔽導体２０に接する部分）で電界の大きさが０となるような電界の分布となる。このため、第１の共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック１０の長さ方向の中央部に凹部１１が形成されて、その部分の誘電率が低くなることの影響を大きく受ける。よって、誘電体ブロック１０に凹部１１を形成することによって、第１の共振モードの共振周波数は、高周波側に大きくシフトする。なお、凸部１４が突出する方向（図のｙ軸方向）は、凹部１１が凹む方向（図のｚ軸方向）に対して垂直であることが望ましく、凸部１４における誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法は、凹部１１における誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法によりも小さいことが望ましい。または、凹部１１が凹む方向（図のｚ軸方向）に凸部１４が突出しないようにすることが望ましい。これにより、第１の共振モードの共振周波数を高周波側へのシフトさせる凹部１１の効果を凸部１４が阻害するのを低減することができる。
【００２７】
これに対して、第２の共振モードは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）におけるキャビティの両端部（遮蔽導体２０に接する部分）に加えて、誘電体ブロック１０の長さ方向における中央部でも、電界の大きさがほぼ０になる。このため、第２の共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック１０の長さ方向の中央部に凹部１１が形成されて、その部分の誘電率が低くなることの影響をあまり受けない。よって、誘電体ブロック１０に凹部１１を形成することによって、第２の共振モードの共振周波数は、高周波側へ僅かしかシフトしない。
【００２８】
このようにして、本例の誘電体フィルタは、第１の共振モードの共振周波数を高周波側にシフトさせて、第２の共振モードの共振周波数に近づけることができる。よって、主に誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法と、凸部１４の高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法とを適宜設定することにより、第１〜第３の共振モードの共振周波数が全てフィルタの通過帯域内の周波数であるように設定することができる。
【００２９】
すなわち、本例の誘電体フィルタは、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、高さ方向（図のｚ軸方向）に平行であるとともに、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで同じ向きである第１共振モードの共振周波数と、誘電体ブロック
１０の内部における電界の向きが、高さ方向（図のｚ軸方向）に平行であるとともに、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードの共振周波数と、誘電体ブロック１０の凸部１４における電界の向きが、幅方向（図のｙ軸方向）に平行である第３共振モードの共振周波数とが、フィルタの通過帯域内の周波数であるように設定されている。よって、本例の誘電体フィルタは、第１共振モードと、第２共振モードと、第３共振モードとを利用して通過帯域を形成することができる。よって、本例の誘電体フィルタによれば、広い通過帯域を有するバンドパスフィルタを容易に得ることができる。
【００３０】
このように、本例の誘電体フィルタは、端子電極３１から電気信号が入力されると、第１〜第３の共振モードの共振周波数を含んだ周波数帯域の電気信号が選択的に端子電極３２から出力されて、バンドパスフィルタとして機能する。なお、第１〜第３の共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック１０の長さおよび凸部１４の高さや、誘電体ブロック１０の比誘電率や、凹部１１の大きさや、キャビティの形状等によって適宜調整することができる。
【００３１】
また、本例の誘電体フィルタによれば、１つの誘電体ブロック１０およびそれを取り囲む遮蔽導体２０によってフィルタを構成できるので、小型化が可能な誘電体フィルタを得ることができる。
【００３２】
さらに、本例の誘電体フィルタによれば、遮蔽導体２０が誘電体ブロック１０の側面と間隔を開けて誘電体ブロック１０を取り囲んでいることから、共振のＱ値を高くすることができるとともに、高次モード共振を通過帯域から高周波側へ遠ざけることができる。
【００３３】
（実施の形態の第２の例）
図４は、本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。図５は、図４に示す誘電体フィルタの下面（図の−ｚ方向の端面）を示す平面図である。図６は、図４に示す誘電体フィルタの模式的な縦断面図である。なお、本例においては、上述した実施の形態の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３４】
本例の誘電体フィルタは、図４〜図６に示すように、誘電体ブロック１０と、誘電体容器４０と、遮蔽導体２０とを有している。
【００３５】
誘電体容器４０は、誘電体ブロック１０と一体化されており、誘電体ブロック１０の一部とともに、上面が開口した直方体の箱状の形状を形成している。すなわち、箱の底部が、誘電体ブロック１０の底部（図の−ｚ方向側の端部）に接合されて一体化されており、箱の側壁が、凸部１４における図のｙ軸方向の両端部に接合されて一体化されている。そして、誘電体ブロック１０の凸部１４以外の部分における側面（図のｚ方向に平行な面）の大部分と間隔を開けて、その側面の大部分を取り囲むように配置されている。すなわち、誘電体容器４０は、誘電体ブロック１０の少なくとも一部分を、その一部分と間隔を開けて取り囲むとともに、誘電体ブロック１０と一体的に形成されている。また、誘電体容器４０は、誘電体ブロック１０と同じ誘電体材料を用いて、誘電体ブロック１０と一体的に形成されている。
【００３６】
遮蔽導体２０は、導体２１および導体板２２によって構成されている。導体２１は、誘電体ブロック１０の一部および誘電体容器４０によって形成された直方体の箱の外側の表面に配置されている。すなわち、導体２１は、誘電体ブロック１０の底面（図の−ｚ方向の端面）と、凸部１４における図のｙ軸方向の両端面と、箱のその他の部分を構成する誘電体容器４０の外面とに配置されている。導体板２２は、誘電体容器４０および誘電体ブ
ロック１０の上面（図の＋ｚ方向の端面）に配置されて導体２１に接続されている。すなわち、誘電体容器４０の外面（外側の表面）に配置された導体２１によって遮蔽導体２０の一部が構成されている。
【００３７】
このような構成を備える本例の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロック１０と誘電体容器４０とを同一の誘電体によって一体成形することができるとともに、誘電体容器４０の外面に形成した導体２１と、導体板２２とによって遮蔽導体２０を構成することができるので、製造が容易な誘電体フィルタを得ることができる。
【００３８】
（実施の形態の第３の例）
図７は、本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。図８は、図７に示す誘電体フィルタの下面（図の−ｚ方向の端面）を示す平面図である。図９は、図７に示す誘電体フィルタの模式的な縦断面図である。図１０は、図７に示す誘電体フィルタの模式的な水平断面図である。なお、本例においては、上述した実施の形態の第２の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
本例の誘電体フィルタは、図７〜図１０に示すように、誘電体ブロック１０と、誘電体容器４０と、遮蔽導体２０とを有している。そして、誘電体ブロック１０は、形状が互いに等しい２つの凸部１４ａ，１４ｂを有している。
【００４０】
凸部１４ａ，１４ｂのそれぞれは、幅方向の両側に突き出た長方形の平板状である。また凸部１４ａ，１４ｂのそれぞれは、誘電体ブロック１０の幅方向（図の＋ｙ方向）の一方の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５を備えている。そして、テーパー部１５には導体が配置されており、このテーパー部１５に配置された導体によって、凸部１４ａ，１４ｂに誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）の電界が励振される。具体的には、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも幅方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが同じ向きである第４共振モードと、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも幅方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードとが生じる。
【００４１】
また、凸部１４ａ，１４ｂは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の両端部付近に形成されており、凸部１２，１３と一体化されている。すなわち、凸部１４ａは、誘電体ブロック１０の−ｘ方向側の端部付近（凸部１２の中央部付近）に形成されており、凸部１２と一体化されている。また、凸部１４ｂは、誘電体ブロック１０の＋ｘ方向側の端部付近（凸部１３の中央部付近）に形成されており、凸部１３と一体化されている。なお、凸部１４ａ，１４ｂは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における中央の両側に分けて配置されており、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における中央に対して対称に配置されるのが望ましい。これにより、特性の優れた誘電体フィルタを得ることができる。また、凸部１４ａ，１４ｂは、第２の共振モードにおける定在波の振幅極大の点の近傍にそれぞれ配置されるのが望ましく、これにより、第４の共振モードおよび第５の共振モードを効率的に励振することができる。
【００４２】
本例の誘電体フィルタは、第１共振モードの共振周波数と、第２共振モードの共振周波数と、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも第１方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが同じ向きである第４共振モードの共振周波数と、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも第１方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードの共振周波数とが、フィルタの通過帯域内の周
波数であるように設定されている。なお、第４の共振モードおよび第５の共振モードは、前述した第３の共振モードに含まれる。よって、本例の誘電体フィルタは、第１の共振モード，第２の共振モード，第３の共振モードおよび第４の共振モードを利用して通過帯域を形成することができる。よって、本例の誘電体フィルタによれば、さらに広い通過帯域を有するバンドパスフィルタを容易に得ることができる。
【００４３】
本例および前述した実施の形態の第１〜第３の例の誘電体フィルタにおいて、誘電体ブロック１０の材質としては、エポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２等を含有する誘電体セラミック材料が好適に用いられる。遮蔽導体２０および端子電極３１，３２の材質としては、例えば、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系，Ｗ系，Ｍｏ系，Ｐｄ系導電材料等が好適に用いられる。
【００４４】
（実施の形態の第４の例）
図１１は本発明の実施の形態の第４の例の無線通信装置８０を模式的に示すブロック図である。本例の無線通信装置８０は、図１１に示すように、無線通信モジュール８１と、無線通信モジュール８１に接続されたアンテナ８２とを備えている。無線通信モジュール８１は、アンテナ８２に接続されたＲＦ部８３と、ＲＦ部８３に接続されたベースバンド部８４とを備えている。
【００４５】
ベースバンド部８４は、ベースバンドＩＣ８７を備えており、ベースバンド信号を処理する機能を有している。ＲＦ部８３は、ベースバンド部８４に接続されたＲＦＩＣ８６と、ＲＦＩＣ８６およびアンテナ８２に接続された、図１〜図１０に示した本発明の実施の形態の第１〜第３の例の誘電体フィルタ８５とを備えており、ベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号を処理する機能を有している。また、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号を誘電体フィルタ８５によって減衰させている。
【００４６】
このような構成を有する本例の無線通信モジュール８１および無線通信装置８０によれば、小型化が可能な本発明の誘電体フィルタ８５を用いて通信信号の濾波を行うことから、小型化が可能な無線通信モジュール８１および小型化が可能な無線通信装置８０を得ることができる。
【００４７】
（変形例）
本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００４８】
前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、誘電体ブロック１０の上面に、幅方向に貫通した凹部１１が形成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、誘電体ブロック１０の上面に、幅方向に貫通しない凹部１１が形成されるようにしても構わない。
【００４９】
また、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、誘電体ブロック１０の上面に凹部１１が形成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、誘電体ブロック１０の側面や下面に凹部１１が形成されるようにしても構わない。
【００５０】
さらに、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、直方体状の誘電体ブロック１０に直方体状の凹部１１が形成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、角が丸められて楕円形に近い形状の誘電体ブロック１０であっても良いし、球形に近い形状の凹部１１であっても構わない。
【００５１】
またさらに、遮蔽導体２０で形成されたキャビティ内における、誘電体ブロック１０以外の部分は、空気が存在しても、真空であってもよく、さらには、誘電体ブロック１０よりも比誘電率が小さいものが充填されていても構わない。
【実施例】
【００５２】
次に、本発明の誘電体フィルタの具体例について説明する。
【００５３】
まず、図４〜図６に示した本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタの電気特性を、有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいては、誘電体ブロック１０の比誘電率は７０とした。誘電体ブロック１０は、図４〜図６に示したように、直方体の基本形状に対して凹部１１および凸部１４が形成された形状である。基本形状である直方体の寸法は、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法を３９ｍｍとし、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法を６ｍｍとし、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法を２２ｍｍとした。
【００５４】
凹部１１は、基本形状である直方体の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央の上面に形成されており、図のｘ軸方向の寸法が２４ｍｍであり、図のｚ軸方向の深さが２０ｍｍであり、誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）に貫通する形状とした。凸部１４は、基本形状である直方体の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央の側面に形成されており、図のｙ軸方向の寸法が１４．４ｍｍであり、図のｚ軸方向の寸法が２２ｍｍであり、厚み（図のｘ軸方向の寸法）が２ｍｍである平板状とした。また、凸部１４は、誘電体ブロック１０の幅方向の一方（図の＋ｙ方向）の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５を備えた形状とした。遮蔽導体２０で囲まれたキャビティは、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法が４９ｍｍで、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法が１４．４ｍｍで、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が２２ｍｍの直方体の側面（図の＋ｙ方向の端面）と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分に、４５°でカットされたテーパー部１５が設けられた形状とした。誘電体容器４０の厚みは２ｍｍとした。
【００５５】
このシミュレーション結果を図１２のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸は減衰量である。また、実線が通過特性を示し、破線が反射特性を示している。このグラフによれば、良好な通過特性を有する３段のバンドパスフィルタが得られていることがわかる。
【００５６】
次に、図７〜図１０に示した本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタの電気特性を、有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、誘電体ブロック１０の比誘電率は７０とした。誘電体ブロック１０の形状は、図４〜図１０に示したように、直方体の基本形状に対して凹部１１および凸部１４ａ，１４ｂを形成した形状とした。基本形状である直方体の寸法は、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法を３９．１８ｍｍとし、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法を６ｍｍとし、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法を２２.５ｍｍとした。
【００５７】
凹部１１は、基本形状である直方体の上面に形成されており、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法が２４．２２ｍｍであり、図のｚ軸方向の深さが２１．５ｍｍであり、誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）に貫通する形状とした。
【００５８】
凸部１４ａ，１４ｂは、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法が１４．４ｍｍであり、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が２２．５ｍｍであり、厚み（図のｘ軸方向の寸法）が１．９２ｍｍの平板状であるとともに、誘電体ブロック１０の幅方向の一方（図のｙ方向）の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５
を備えた形状とした。遮蔽導体２０で囲まれたキャビティは長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法が４９ｍｍで、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法が１４．４ｍｍで、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が２２.５ｍｍの直方体の側面（図の＋ｙ方向の端面）と上面（図の＋ｚ
方向の端面）とが接する部分に、４５°でカットされたテーパー部が設けられた形状とした。誘電体容器４０の厚みは、底面（図の−ｚ方向の端面）で１ｍｍとし、その他の部分で２ｍｍとした。
【００５９】
このシミュレーション結果を図１３のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸は減衰量である。また、実線が通過特性を示し、破線が反射特性を示している。このグラフによれば、良好な通過特性を有する４段のバンドパスフィルタが得られていることがわかる。
【００６０】
これらの結果により、本発明の効果が確認できた。
【符号の説明】
【００６１】
１０：誘電体ブロック
１１：凹部
１２，１３，１４，１４ａ，１４ｂ：凸部
２０：遮蔽導体
４０：誘電体容器
８０：無線通信装置
８１：無線通信モジュール
８２：アンテナ
８３：ＲＦ部
８４：ベースバンド部
８５：誘電体フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化が可能な誘電体フィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キャビティ内に複数の誘電体ブロックを配置して複数の共振器を形成し、それら複数の共振器を相互に電磁気的に結合させて構成した誘電体フィルタが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平３−９８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にて提案されたような従来の誘電体フィルタは、複数の誘電体ブロックをキャビティ内に配置する必要があるため、小型化が困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化が可能な誘電体フィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の誘電体フィルタは、誘電体ブロックと、該誘電体ブロックを取り囲んでキャビティを形成する遮蔽導体とを少なくとも有しており、前記誘電体ブロックは、長さ方向の中央部に形成された凹部と、前記長さ方向に垂直な第１方向に突き出た凸部とを少なくとも有しており、前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記長さ方向および前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで同じ向きである第１共振モードの共振周波数と、前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードの共振周波数と、前記誘電体ブロックの前記凸部における電界の向きが、前記第１方向に平行である第３共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の第２の誘電体フィルタは、前記第１の誘電体フィルタにおいて、２つの前記凸部を有しており、前記第１共振モードの共振周波数と、前記第２共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが同じ向きである第４共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第３の誘電体フィルタは、前記第１または第２の誘電体フィルタにおいて、前記誘電体ブロックの少なくとも一部分を該一部分と間隔を開けて取り囲むとともに、前記
誘電体ブロックと一体的に形成された誘電体容器をさらに有しており、該誘電体容器の外面に配置された導体によって前記遮蔽導体の少なくとも一部が構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の無線通信モジュールは、前記第１の誘電体フィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを少なくとも有していることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の無線通信装置は、前記無線通信モジュールと、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを少なくとも有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の誘電体フィルタによれば、小型化が可能な誘電体フィルタを得ることができる。
【００１２】
本発明の無線通信モジュールによれば、小型化が可能な無線通信モジュールを得ることができる。
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、小型化が可能な無線通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例の誘電体フィルタを模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。
【図３】図１に示す誘電体フィルタの縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。
【図５】図４に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。
【図６】図４に示す誘電体フィルタの縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。
【図８】図７に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。
【図９】図７に示す誘電体フィルタの縦断面図である。
【図１０】図７に示す誘電体フィルタの水平断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の第４の例の無線通信装置を模式的に示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の誘電体フィルタを添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態の第１の例）
図１は、本発明の実施の形態の第１の例の誘電体フィルタを模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す誘電体フィルタの下面を示す平面図である。図３は、図１に示す誘電体フィルタの縦断面図である。なお、図１においては、構造をわかりやすくするために、遮蔽導体２０を透視した状態を示している。
【００１６】
本例の誘電体フィルタは、図１〜図３に示すように、誘電体ブロック１０と、遮蔽導体２０とを備えている。
【００１７】
誘電体ブロック１０は、誘電体で形成されている。また、誘電体ブロック１０は、長さ方向（図のｘ軸方向）の中央部に、長さ方向に垂直な第１方向（誘電体ブロック１０の幅方向であり、図のｙ軸方向）に突出した凸部１４と、長さ方向および第１方向の両方に垂直な第２方向（誘電体ブロック１０の高さ方向であり、図のｚ軸方向）に凹んだ凹部１１とを備えている。
【００１８】
凹部１１は、誘電体ブロック１０を幅方向（図のｙ方向）に貫通しており、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における両端は、凹部１１に対して高さが高い凸部１２，１３となっている。
【００１９】
凸部１４は、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央部（凹部１１の中央部）に位置しており、幅方向（図のｙ軸方向）の両側に突き出ている。また、凸部１４は、長方形の平板状であり、誘電体ブロック１０の幅方向の一方（図の＋ｙ方向）の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５を備えている。テーパー部１５には導体が配置されており、このテーパー部１５に配置された導体によって、凸部１４に誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）の電界が励振される。
【００２０】
遮蔽導体２０は、直方体の箱状の導体であり、誘電体ブロック１０を取り囲むように配置されている。遮蔽導体２０は、キャビティ（共振空洞）を形成しており、キャビティ内に誘電体ブロック１０が収容されている。また、遮蔽導体２０は、誘電体ブロック１０の下面全体と、誘電体ブロックの凸部１２，１３，１４の上面とに接するように配置されている。さらに、遮蔽導体２０は、誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ方向）における凸部１４の両端部に接するとともに、誘電体ブロック１０の凸部１４以外の部分における側面（図のｚ方向に平行な面）と間隔を開けて配置されている。そして、遮蔽導体２０が形成するキャビティの中央に誘電体ブロック１０が配置されている。また、遮蔽導体２０は、基準電位（グランド電位）に接続される。
【００２１】
また、遮蔽導体２０における、誘電体ブロック１０の凸部１２，１３の下側（図の−ｚ方向側）に位置する部分には、それぞれ開口２５，２６が形成されている。そして、誘電体ブロック１０の下面（図の−ｚ方向側の表面）の、遮蔽導体２０の開口２５，２６を介して外部に露出している部分には、遮蔽導体２０と間隔を開けて、端子電極３１，３２が配置されている。すなわち、誘電体ブロック１０の下面において、凸部１２の下側に位置する開口２５を介して露出している部分には端子電極３１が配置されており、凸部１３の下側に位置する開口２６を介して露出しているには端子電極３２が配置されている。
【００２２】
このような構成を備える本例の誘電体フィルタは、例えば、端子電極３１から電気信号が入力されると、電界の向きが誘電体ブロックの高さ方向（図のｚ軸方向）であり、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における一方側と他方側とで電界の向きが同じであり、キャビティ内の誘電体ブロック１０の長さ方向に定在波の振幅極大の点が１つ存在するような共振（キャビティ内に半波長分の波が存在する共振）が生じ、それが第１の共振モードとなる。
【００２３】
また、電界の向きが誘電体ブロックの高さ方向（図のｚ軸方向）であり、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで電界の向きが逆向きになって、キャビティ内の誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）に定在波の振幅極大の点が２つ存在するような共振（キャビティ内に１波長分の波が存在する共振）が生じ、それが第２の共振モードとなる。なお、第２の共振モードにおける定在波の振幅極大の点の近傍に凸部１２，１３がそれぞれ位置するようにされている。また、誘電体ブロック１０の長さ方向（
図のｘ軸方向）の寸法が大きくなるにつれて、第１および第２の共振モードの共振周波数は低くなる。
【００２４】
そして、凸部１４のテーパー部１５に配置された導体によって、誘電体ブロック１０の凸部１４に、電界の向きが誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）であり、誘電体ブロック１０の高さ方向（図のｚ軸方向）に定在波が１つ存在するような共振（凸部１４内に半波長分の波が存在する共振）が生じ、それが第３の共振モードとなる。なお、凸部１４の高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が大きくなるにつれて、第３の共振モードの共振周波数は低くなる。なお、誘電体ブロック１０内の誘電率が、キャビティ内の他の領域の誘電率に比べて高いため、第１〜第３の共振モードにおいて、電界の殆どは誘電体ブロック１０の内部に集中して存在する。
【００２５】
キャビティ内が一様の場合には、第２の共振モードの周波数は第１の共振モードの周波数の２倍になるが、本例の誘電体フィルタは、キャビティ内に誘電体ブロック１０が配置されており、誘電体ブロック１０の長さ方向の中央に凹部１１が形成されている。そして、凹部１１内は空気で満たされているため、凹部１１内の誘電率は、その他の誘電体ブロック１０の誘電率よりも低くなる。
【００２６】
第１の共振モードでは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央部で電界がもっとも強く、そこから誘電体ブロック１０の長さ方向の両側に向かうにしたがって電界が弱くなり、図のｘ軸方向におけるキャビティの両端部（遮蔽導体２０に接する部分）で電界の大きさが０となるような電界の分布となる。このため、第１の共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック１０の長さ方向の中央部に凹部１１が形成されて、その部分の誘電率が低くなることの影響を大きく受ける。よって、誘電体ブロック１０に凹部１１を形成することによって、第１の共振モードの共振周波数は、高周波側に大きくシフトする。なお、凸部１４が突出する方向（図のｙ軸方向）は、凹部１１が凹む方向（図のｚ軸方向）に対して垂直であることが望ましく、凸部１４における誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法は、凹部１１における誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法によりも小さいことが望ましい。または、凹部１１が凹む方向（図のｚ軸方向）に凸部１４が突出しないようにすることが望ましい。これにより、第１の共振モードの共振周波数を高周波側へのシフトさせる凹部１１の効果を凸部１４が阻害するのを低減することができる。
【００２７】
これに対して、第２の共振モードは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）におけるキャビティの両端部（遮蔽導体２０に接する部分）に加えて、誘電体ブロック１０の長さ方向における中央部でも、電界の大きさがほぼ０になる。このため、第２の共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック１０の長さ方向の中央部に凹部１１が形成されて、その部分の誘電率が低くなることの影響をあまり受けない。よって、誘電体ブロック１０に凹部１１を形成することによって、第２の共振モードの共振周波数は、高周波側へ僅かしかシフトしない。
【００２８】
このようにして、本例の誘電体フィルタは、第１の共振モードの共振周波数を高周波側にシフトさせて、第２の共振モードの共振周波数に近づけることができる。よって、主に誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法と、凸部１４の高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法とを適宜設定することにより、第１〜第３の共振モードの共振周波数が全てフィルタの通過帯域内の周波数であるように設定することができる。
【００２９】
すなわち、本例の誘電体フィルタは、誘電体ブロック１０の内部における電界の向きが、高さ方向（図のｚ軸方向）に平行であるとともに、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで同じ向きである第１共振モードの共振周波数と、誘電体ブロック
１０の内部における電界の向きが、高さ方向（図のｚ軸方向）に平行であるとともに、誘電体ブロック１０の長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードの共振周波数と、誘電体ブロック１０の凸部１４における電界の向きが、幅方向（図のｙ軸方向）に平行である第３共振モードの共振周波数とが、フィルタの通過帯域内の周波数であるように設定されている。よって、本例の誘電体フィルタは、第１共振モードと、第２共振モードと、第３共振モードとを利用して通過帯域を形成することができる。よって、本例の誘電体フィルタによれば、広い通過帯域を有するバンドパスフィルタを容易に得ることができる。
【００３０】
このように、本例の誘電体フィルタは、端子電極３１から電気信号が入力されると、第１〜第３の共振モードの共振周波数を含んだ周波数帯域の電気信号が選択的に端子電極３２から出力されて、バンドパスフィルタとして機能する。なお、第１〜第３の共振モードの共振周波数は、誘電体ブロック１０の長さおよび凸部１４の高さや、誘電体ブロック１０の比誘電率や、凹部１１の大きさや、キャビティの形状等によって適宜調整することができる。
【００３１】
また、本例の誘電体フィルタによれば、１つの誘電体ブロック１０およびそれを取り囲む遮蔽導体２０によってフィルタを構成できるので、小型化が可能な誘電体フィルタを得ることができる。
【００３２】
さらに、本例の誘電体フィルタによれば、遮蔽導体２０が誘電体ブロック１０の側面と間隔を開けて誘電体ブロック１０を取り囲んでいることから、共振のＱ値を高くすることができるとともに、高次モード共振を通過帯域から高周波側へ遠ざけることができる。
【００３３】
（実施の形態の第２の例）
図４は、本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。図５は、図４に示す誘電体フィルタの下面（図の−ｚ方向の端面）を示す平面図である。図６は、図４に示す誘電体フィルタの模式的な縦断面図である。なお、本例においては、上述した実施の形態の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３４】
本例の誘電体フィルタは、図４〜図６に示すように、誘電体ブロック１０と、誘電体容器４０と、遮蔽導体２０とを有している。
【００３５】
誘電体容器４０は、誘電体ブロック１０と一体化されており、誘電体ブロック１０の一部とともに、上面が開口した直方体の箱状の形状を形成している。すなわち、箱の底部が、誘電体ブロック１０の底部（図の−ｚ方向側の端部）に接合されて一体化されており、箱の側壁が、凸部１４における図のｙ軸方向の両端部に接合されて一体化されている。そして、誘電体ブロック１０の凸部１４以外の部分における側面（図のｚ方向に平行な面）の大部分と間隔を開けて、その側面の大部分を取り囲むように配置されている。すなわち、誘電体容器４０は、誘電体ブロック１０の少なくとも一部分を、その一部分と間隔を開けて取り囲むとともに、誘電体ブロック１０と一体的に形成されている。また、誘電体容器４０は、誘電体ブロック１０と同じ誘電体材料を用いて、誘電体ブロック１０と一体的に形成されている。
【００３６】
遮蔽導体２０は、導体２１および導体板２２によって構成されている。導体２１は、誘電体ブロック１０の一部および誘電体容器４０によって形成された直方体の箱の外側の表面に配置されている。すなわち、導体２１は、誘電体ブロック１０の底面（図の−ｚ方向の端面）と、凸部１４における図のｙ軸方向の両端面と、箱のその他の部分を構成する誘電体容器４０の外面とに配置されている。導体板２２は、誘電体容器４０および誘電体ブ
ロック１０の上面（図の＋ｚ方向の端面）に配置されて導体２１に接続されている。すなわち、誘電体容器４０の外面（外側の表面）に配置された導体２１によって遮蔽導体２０の一部が構成されている。
【００３７】
このような構成を備える本例の誘電体フィルタによれば、誘電体ブロック１０と誘電体容器４０とを同一の誘電体によって一体成形することができるとともに、誘電体容器４０の外面に形成した導体２１と、導体板２２とによって遮蔽導体２０を構成することができるので、製造が容易な誘電体フィルタを得ることができる。
【００３８】
（実施の形態の第３の例）
図７は、本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタを模式的に示す分解斜視図である。図８は、図７に示す誘電体フィルタの下面（図の−ｚ方向の端面）を示す平面図である。図９は、図７に示す誘電体フィルタの模式的な縦断面図である。図１０は、図７に示す誘電体フィルタの模式的な水平断面図である。なお、本例においては、上述した実施の形態の第２の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
本例の誘電体フィルタは、図７〜図１０に示すように、誘電体ブロック１０と、誘電体容器４０と、遮蔽導体２０とを有している。そして、誘電体ブロック１０は、形状が互いに等しい２つの凸部１４ａ，１４ｂを有している。
【００４０】
凸部１４ａ，１４ｂのそれぞれは、幅方向の両側に突き出た長方形の平板状である。また凸部１４ａ，１４ｂのそれぞれは、誘電体ブロック１０の幅方向（図の＋ｙ方向）の一方の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５を備えている。そして、テーパー部１５には導体が配置されており、このテーパー部１５に配置された導体によって、凸部１４ａ，１４ｂに誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）の電界が励振される。具体的には、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも幅方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが同じ向きである第４共振モードと、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも幅方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードとが生じる。
【００４１】
また、凸部１４ａ，１４ｂは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）の両端部付近に形成されており、凸部１２，１３と一体化されている。すなわち、凸部１４ａは、誘電体ブロック１０の−ｘ方向側の端部付近（凸部１２の中央部付近）に形成されており、凸部１２と一体化されている。また、凸部１４ｂは、誘電体ブロック１０の＋ｘ方向側の端部付近（凸部１３の中央部付近）に形成されており、凸部１３と一体化されている。なお、凸部１４ａ，１４ｂは、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における中央の両側に分けて配置されており、誘電体ブロック１０の長さ方向（図のｘ軸方向）における中央に対して対称に配置されるのが望ましい。これにより、特性の優れた誘電体フィルタを得ることができる。また、凸部１４ａ，１４ｂは、第２の共振モードにおける定在波の振幅極大の点の近傍にそれぞれ配置されるのが望ましく、これにより、第４の共振モードおよび第５の共振モードを効率的に励振することができる。
【００４２】
本例の誘電体フィルタは、第１共振モードの共振周波数と、第２共振モードの共振周波数と、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも第１方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが同じ向きである第４共振モードの共振周波数と、２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きがどちらも第１方向（図のｙ軸方向）に平行であり、且つ２つの凸部１４ａ，１４ｂにおける電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードの共振周波数とが、フィルタの通過帯域内の周
波数であるように設定されている。なお、第４の共振モードおよび第５の共振モードは、前述した第３の共振モードに含まれる。よって、本例の誘電体フィルタは、第１の共振モード，第２の共振モード，第３の共振モードおよび第４の共振モードを利用して通過帯域を形成することができる。よって、本例の誘電体フィルタによれば、さらに広い通過帯域を有するバンドパスフィルタを容易に得ることができる。
【００４３】
本例および前述した実施の形態の第１〜第３の例の誘電体フィルタにおいて、誘電体ブロック１０の材質としては、エポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２等を含有する誘電体セラミック材料が好適に用いられる。遮蔽導体２０および端子電極３１，３２の材質としては、例えば、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系，Ｗ系，Ｍｏ系，Ｐｄ系導電材料等が好適に用いられる。
【００４４】
（実施の形態の第４の例）
図１１は本発明の実施の形態の第４の例の無線通信装置８０を模式的に示すブロック図である。本例の無線通信装置８０は、図１１に示すように、無線通信モジュール８１と、無線通信モジュール８１に接続されたアンテナ８２とを備えている。無線通信モジュール８１は、アンテナ８２に接続されたＲＦ部８３と、ＲＦ部８３に接続されたベースバンド部８４とを備えている。
【００４５】
ベースバンド部８４は、ベースバンドＩＣ８７を備えており、ベースバンド信号を処理する機能を有している。ＲＦ部８３は、ベースバンド部８４に接続されたＲＦＩＣ８６と、ＲＦＩＣ８６およびアンテナ８２に接続された、図１〜図１０に示した本発明の実施の形態の第１〜第３の例の誘電体フィルタ８５とを備えており、ベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号を処理する機能を有している。また、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号を誘電体フィルタ８５によって減衰させている。
【００４６】
このような構成を有する本例の無線通信モジュール８１および無線通信装置８０によれば、小型化が可能な本発明の誘電体フィルタ８５を用いて通信信号の濾波を行うことから、小型化が可能な無線通信モジュール８１および小型化が可能な無線通信装置８０を得ることができる。
【００４７】
（変形例）
本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００４８】
前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、誘電体ブロック１０の上面に、幅方向に貫通した凹部１１が形成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、誘電体ブロック１０の上面に、幅方向に貫通しない凹部１１が形成されるようにしても構わない。
【００４９】
また、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、誘電体ブロック１０の上面に凹部１１が形成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、誘電体ブロック１０の側面や下面に凹部１１が形成されるようにしても構わない。
【００５０】
さらに、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、直方体状の誘電体ブロック１０に直方体状の凹部１１が形成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、角が丸められて楕円形に近い形状の誘電体ブロック１０であっても良いし、球形に近い形状の凹部１１であっても構わない。
【００５１】
またさらに、遮蔽導体２０で形成されたキャビティ内における、誘電体ブロック１０以外の部分は、空気が存在しても、真空であってもよく、さらには、誘電体ブロック１０よりも比誘電率が小さいものが充填されていても構わない。
【実施例】
【００５２】
次に、本発明の誘電体フィルタの具体例について説明する。
【００５３】
まず、図４〜図６に示した本発明の実施の形態の第２の例の誘電体フィルタの電気特性を、有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいては、誘電体ブロック１０の比誘電率は７０とした。誘電体ブロック１０は、図４〜図６に示したように、直方体の基本形状に対して凹部１１および凸部１４が形成された形状である。基本形状である直方体の寸法は、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法を３９ｍｍとし、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法を６ｍｍとし、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法を２２ｍｍとした。
【００５４】
凹部１１は、基本形状である直方体の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央の上面に形成されており、図のｘ軸方向の寸法が２４ｍｍであり、図のｚ軸方向の深さが２０ｍｍであり、誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）に貫通する形状とした。凸部１４は、基本形状である直方体の長さ方向（図のｘ軸方向）の中央の側面に形成されており、図のｙ軸方向の寸法が１４．４ｍｍであり、図のｚ軸方向の寸法が２２ｍｍであり、厚み（図のｘ軸方向の寸法）が２ｍｍである平板状とした。また、凸部１４は、誘電体ブロック１０の幅方向の一方（図の＋ｙ方向）の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５を備えた形状とした。遮蔽導体２０で囲まれたキャビティは、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法が４９ｍｍで、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法が１４．４ｍｍで、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が２２ｍｍの直方体の側面（図の＋ｙ方向の端面）と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分に、４５°でカットされたテーパー部１５が設けられた形状とした。誘電体容器４０の厚みは２ｍｍとした。
【００５５】
このシミュレーション結果を図１２のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸は減衰量である。また、実線が通過特性を示し、破線が反射特性を示している。このグラフによれば、良好な通過特性を有する３段のバンドパスフィルタが得られていることがわかる。
【００５６】
次に、図７〜図１０に示した本発明の実施の形態の第３の例の誘電体フィルタの電気特性を、有限要素法を用いたシミュレーションによって算出した。シミュレーションにおいて、誘電体ブロック１０の比誘電率は７０とした。誘電体ブロック１０の形状は、図４〜図１０に示したように、直方体の基本形状に対して凹部１１および凸部１４ａ，１４ｂを形成した形状とした。基本形状である直方体の寸法は、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法を３９．１８ｍｍとし、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法を６ｍｍとし、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法を２２.５ｍｍとした。
【００５７】
凹部１１は、基本形状である直方体の上面に形成されており、長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法が２４．２２ｍｍであり、図のｚ軸方向の深さが２１．５ｍｍであり、誘電体ブロック１０の幅方向（図のｙ軸方向）に貫通する形状とした。
【００５８】
凸部１４ａ，１４ｂは、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法が１４．４ｍｍであり、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が２２．５ｍｍであり、厚み（図のｘ軸方向の寸法）が１．９２ｍｍの平板状であるとともに、誘電体ブロック１０の幅方向の一方（図のｙ方向）の端面と上面（図の＋ｚ方向の端面）とが接する部分が４５°でカットされたテーパー部１５
を備えた形状とした。遮蔽導体２０で囲まれたキャビティは長さ方向（図のｘ軸方向）の寸法が４９ｍｍで、幅方向（図のｙ軸方向）の寸法が１４．４ｍｍで、高さ方向（図のｚ軸方向）の寸法が２２.５ｍｍの直方体の側面（図の＋ｙ方向の端面）と上面（図の＋ｚ
方向の端面）とが接する部分に、４５°でカットされたテーパー部が設けられた形状とした。誘電体容器４０の厚みは、底面（図の−ｚ方向の端面）で１ｍｍとし、その他の部分で２ｍｍとした。
【００５９】
このシミュレーション結果を図１３のグラフに示す。グラフにおいて、横軸は周波数であり、縦軸は減衰量である。また、実線が通過特性を示し、破線が反射特性を示している。このグラフによれば、良好な通過特性を有する４段のバンドパスフィルタが得られていることがわかる。
【００６０】
これらの結果により、本発明の効果が確認できた。
【符号の説明】
【００６１】
１０：誘電体ブロック
１１：凹部
１２，１３，１４，１４ａ，１４ｂ：凸部
２０：遮蔽導体
４０：誘電体容器
８０：無線通信装置
８１：無線通信モジュール
８２：アンテナ
８３：ＲＦ部
８４：ベースバンド部
８５：誘電体フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体ブロックと、該誘電体ブロックを取り囲んでキャビティを形成する遮蔽導体とを少なくとも有しており、
前記誘電体ブロックは、長さ方向の中央部に形成された凹部と、前記長さ方向に垂直な第１方向に突き出た凸部とを少なくとも有しており、前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記長さ方向および前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで同じ向きである第１共振モードの共振周波数と、
前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードの共振周波数と、
前記誘電体ブロックの前記凸部における電界の向きが、前記第１方向に平行である第３共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項２】
２つの前記凸部を有しており、前記第１共振モードの共振周波数と、前記第２共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが同じ向きである第４共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルタ。
【請求項３】
前記誘電体ブロックの少なくとも一部分を該一部分と間隔を開けて取り囲むとともに、前記誘電体ブロックと一体的に形成された誘電体容器をさらに有しており、該誘電体容器の外面に配置された導体によって前記遮蔽導体の少なくとも一部が構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘電体フィルタ。
【請求項４】
請求項１に記載の誘電体フィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを少なくとも有していることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信モジュールと、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを少なくとも有していることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１】
誘電体ブロックと、該誘電体ブロックを取り囲んでキャビティを形成する遮蔽導体とを少なくとも有しており、
前記誘電体ブロックは、長さ方向の中央部に形成された凹部と、前記長さ方向に垂直な第１方向に突き出た凸部とを少なくとも有しており、前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記長さ方向および前記第１方向の両方に対して垂直な第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで同じ向きである第１共振モードの共振周波数と、
前記誘電体ブロックの内部における電界の向きが、前記第２方向に平行であるとともに、前記誘電体ブロックの前記長さ方向における一方側と他方側とで逆向きである第２共振モードの共振周波数と、
前記誘電体ブロックの前記凸部における電界の向きが、前記第１方向に平行である第３共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とする誘電体フィルタ。
【請求項２】
２つの前記凸部を有しており、前記第１共振モードの共振周波数と、前記第２共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが同じ向きである第４共振モードの共振周波数と、前記２つの凸部における電界の向きがどちらも前記第１方向に平行であり、且つ前記２つの凸部における電界の向きが互いに逆向きである第５共振モードの共振周波数とが通過帯域内の周波数であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルタ。
【請求項３】
前記誘電体ブロックの少なくとも一部分を該一部分と間隔を開けて取り囲むとともに、前記誘電体ブロックと一体的に形成された誘電体容器をさらに有しており、該誘電体容器の外面に配置された導体によって前記遮蔽導体の少なくとも一部が構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘電体フィルタ。
【請求項４】
請求項１に記載の誘電体フィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを少なくとも有していることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信モジュールと、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを少なくとも有していることを特徴とする無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１７１１９（Ｐ２０１２−２１７１１９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６８１７（Ｐ２０１１−１５６８１７）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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