帯域幅調整の構造と方法を具備した誘電体導波管フィルタ
【課題】セラミック導波管フィルタの帯域幅を調整するための構造と方法。
【解決手段】セラミック導波管フィルタ１００は、誘電セラミック材料のモノブロック１０１に複数のスリット１２４、１２６により複数の共振部１１４、１１６，１１８、１２０、１２２を構成し、両端の共振部１１４、１２２には入出力貫通孔１４６、１４８が設定される。また、ステップがモノブロック１０１のノッチ１３６、１３８により設定され。セラミック導波管フィルタ１００の帯域幅は、モノブロック１０１の外面と入出力貫通孔１４６、１４８の直径またはその一方に対しステップの高さ・厚さと方向を調整することにより調整が可能である。
【解決手段】セラミック導波管フィルタ１００は、誘電セラミック材料のモノブロック１０１に複数のスリット１２４、１２６により複数の共振部１１４、１１６，１１８、１２０、１２２を構成し、両端の共振部１１４、１２２には入出力貫通孔１４６、１４８が設定される。また、ステップがモノブロック１０１のノッチ１３６、１３８により設定され。セラミック導波管フィルタ１００の帯域幅は、モノブロック１０１の外面と入出力貫通孔１４６、１４８の直径またはその一方に対しステップの高さ・厚さと方向を調整することにより調整が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は２０１０年５月１７日付で「帯域幅調整の構造と方法を具備した誘電体導波管フィルタ」という名称で出願された米国仮特許出願第６１／３４５，３８２号の出願日の利益を主張するものであり、同出願の全開示内容をそのまま参照として本出願に明示的に援用している。
【０００２】
本発明は一般に誘電体導波管フィルタに関するものであり、さらに具体的には誘電体導波管フィルタの帯域幅を調整するための構造と方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
セラミック誘電体導波管フィルタが当業界でよく知られている。今日のエレクトロニクス業界では、セラミック誘電体導波管フィルタは通常、すべての共振子を通過帯域周波数に合わせて調整する“全極型”構造の設計となっている。この種の設計では、通過帯域外の減衰量を増加させる方法の一つは、共振子の数を増加させることである。そして、導波管フィルタの極の数により、通過帯域挿入損失や阻止帯域減衰などの重要な電気特性が決まる。また、共振セルや共振子としても知られている共振空洞の長さと幅に基づいて、導波管フィルタの中心周波数を設定する。
【０００４】
ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号には、５つの共振子がモノブロックの全長に沿って縦に連続的に配置され、電気信号が連続共振子を流れて通過帯域を形成するという従来技術のセラミック誘電体モノブロック導波管フィルタが開示されている。ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号で開示された型式の導波管フィルタは、例えばグリーンらの米国特許第４，６９２，７２６号の貫通孔共振器を具備した従来の誘電体モノブロックフィルタによる場合と同様のフィルタリングの目的に使用されている。導波管フィルタの典型的な応用例として、携帯電話ネットワークの基地局送受信機での使用を挙げられる。
【０００５】
また、当業界ではよく知られていることであるが、例えば、ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号で開示されたセラミック導波管フィルタでは、セラミック導波管フィルタの長さと幅により導波管フィルタの通過帯域周波数が決まり、導波管フィルタの高さと厚さにより導波管フィルタ共振子の無負荷“Ｑ”および導波管フィルタ通過帯域中の挿入損失が決まる。ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号では、共振子間に形成されたモノブロックブリッジの部位およびモノブロックに設定された隣接スロットの中心に入出力非貫通孔を配置することにより導波管フィルタの必要な外部結合帯域幅が決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，９２６，０７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
製造工程での入出力非貫通孔のメッキ加工については信頼できる評価はなく、フィルタ性能が予期しない結果になる可能性もある。一方、入出力貫通孔のメッキ加工については一部の用途で満足の行く評価が得られており、例えば米国特許出願公報第２０１０／００２４９７３で開示された型式の導波管遅延線の比較的細い共振子では有効であることが分かっている。しかし、メッキされた入出力貫通孔と結合すると、厚い導波管フィルタと併用する場合、帯域が過度に狭いフィルタだけしか使用できない外部帯域幅となってしまう。
【０００８】
本発明は、メッキされた入出力貫通孔を含有する厚い導波管フィルタに挿入損失を増加させることなく必要な外部帯域幅を提供するための斬新な構造と方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は一般的に、複数の外面を含有する誘電材料のモノブロック、モノブロックの外面の１つから離間された外面を含有する最低１つのステップおよびモノブロックを貫通する最低１つの入出力貫通孔から成り、入出力貫通孔によりモノブロック外面の１つと該最低１つのステップの外面の各々に第１・第２開口部が設定される導波管フィルタに関する。
【００１０】
１つの実施例では、最低１つのステップがモノブロックの外面の１つから内側に延びてモノブロックにノッチを設定し、最低１つの入出力貫通孔の第２開口部がノッチに終端を持つ。
【００１１】
１つの実施例では、導波管フィルタがモノブロックに設定されたＲＦ信号ブリッジをさらに具備し、ＲＦ信号ブリッジがノッチと共にモノブロックの部位に位置してシャントゼロが設定される。
【００１２】
１つの実施例では、モノブロックが第１端面のある第１端部を含有し、ノッチが第１端部に位置し、ＲＦ信号ブリッジが第１端面と最低１つの入出力貫通孔との間のモノブロックに位置する。
【００１３】
１つの実施例では、モノブロックの中へと延びノッチに終端を持つスリットによりＲＦ信号ブリッジが設定される。
【００１４】
別の実施例では、最低１つのステップの外面がモノブロック外面の１つから外側に延びる。
【００１５】
また、ある特別な実施例では、本発明は導電外面を含有する誘電材料のモノブロック、少なくても第１・第２のステップ、第１・第２ステップを貫通する少なくても第１・第２の入出力貫通孔から成り、モノブロック外面および第１・第２ステップの各々に第１・第２対向開口部が設定される導波管フィルタに関する。
【００１６】
第１・第２ステップはモノブロックに設定された各々の第１・第２ノッチにより設定され、第１・第２入出力貫通孔の第２開口部は各々の第１・第２ノッチに終端を持つ。
【００１７】
１つの実施例では、第１・第２ノッチがモノブロックに設定された各々の第１・第２対向端部に設定され、複数のＲＦ信号ブリッジがモノブロックの全長に沿って離間された関係で延びて複数の共振子が設定される。
【００１８】
１つの実施例では、第１・第２端部が各々の第１・第２端面、複数のＲＦ信号ブリッジの１つ、ならびにモノブロックの第１端部に第１ノッチと共に位置する第１入出力貫通孔を含有し、かかる位置関係により複数のＲＦ信号ブリッジの１つが第１端面と第１入出力貫通孔の間に位置してシャントゼロが設定される。
【００１９】
１つの実施例では、第１ノッチが第２ノッチよりも長い。
【００２０】
また、本発明は、外面のある誘電材料のモノブロック、少なくても第１のステップ、モノブロックを貫通し第１ステップとモノブロック外面の各々の開口部に終端を持つ少なくても第１の入出力貫通孔を提供し、モノブロック外面に対するステップ高さの調整により導波管フィルタの帯域幅を調整することを最低限の手順とする導波管フィルタ帯域幅の調整方法に関する。
【００２１】
１つの実施例では、ステップがモノブロックに設定されたノッチにより設定され、ステップ高さの調整手順にノッチ高さの調整手順が含まれる。
【００２２】
１つの実施例では、ステップがモノブロック上の突起部により設定され、ステップ高さの調整手順に突起部高さの調整手順が含まれる。
【００２３】
この方法は、第１入出力貫通孔の直径の調整により導波管フィルタの帯域幅を調整するという手順を具備している場合もある。
【００２４】
本発明のその他の利点と特徴は、次に続く本発明の好適実施例に関する詳細な説明、添付図面、特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の上述の特徴とその他の特徴は、添付図面に関する下記の説明により最もよく理解できる。
【図１】図１は、本発明のセラミック誘電体導波管フィルタの１つの実施例を示す拡大斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すセラミック誘電体導波管フィルタの拡大縦断面図である。図２Ａは、外側に突起した端部ステップを具備したセラミック誘電体導波管フィルタの別の実施例を示す破断縦断面図である。
【図３】図３は、片端にシャントゼロを具備した本発明のセラミック誘電体導波管フィルタの別の実施例を示す拡大斜視図である。
【図４】図４は、図３に示すセラミック誘電体導波管フィルタの拡大縦断面図である。
【図５】図５は、図１、１、２、２Ａに示すセラミック誘電体導波管フィルタに設定されたステップのサイズ（高さと厚さ）と方向の変化に対応して、図１、２、２Ａに示す型式のセラミック誘電体導波管フィルタの外部帯域幅（ＭＨｚ）や結合が変化する様子を示すグラフである。
【図６】図６は、図１と２に示す型式のセラミック誘電体導波管フィルタに設定された入出力貫通孔の直径の変化に対応して、図１と２に示す型式のセラミック誘電体導波管フィルタの外部帯域幅（ＭＨｚ）や結合が変化する様子を示すグラフである。
【図７】図７は、図１と２に示すセラミック誘電体導波管フィルタの性能を表すグラフである。
【図８】図８は、シャントゼロを通過帯域上に設定した（高域側のシャントゼロ）図３と４に示すセラミック誘電体導波管フィルタの性能を表すグラフである。
【図９】図９は、シャントゼロを通過帯域下に設定した（低域側のシャントゼロ）図３と４に示すセラミック誘電体導波管フィルタの性能を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１と２は、一般に平行６面体の形状のモノブロック１０１で作られ、セラミックなどの適当な誘電材料から成り、縦方向に対向する上部水平面１０２と下部水平面１０４、縦方向に対向する垂直側面１０６と１０８、横方向に対向する垂直側端面１１０と１１２を含有する本発明のセラミック誘電体導波管フィルタの１つの実施例を表している。
【００２７】
モノブロック１０１は複数の共振部（共振空洞、共振セルまたは共振子とも呼ぶ）１１４、１１６、１１８、１２０、１２２を含有し、該共振部はモノブロック１０１の全長縦方向に離間され、モノブロック１０１の外面１０２、１０４、１０６、１０８に離間された位置に垂直に切り込まれた複数のスリットすなわちスロット１２４と１２６により分離される。
【００２８】
スリット１２４は、モノブロック１０１の側面１０６の全長に沿って離間した平行関係で設けられている。各スリット１２４は、側面１０６および対向する上部水平面１０２と下部水平面１０４、すなわちモノブロック１０１本体の一部に切り込まれている。スリット１２６は、モノブロック１０１の対向側面１０８の全長に沿って離間した平行関係かつ側面１０６に設定された各スリット１２４と対向し共平面となる関係で設けられている。各スリット１２６は、側面１０８および対向する上部水平面１０２と下部水平面１０４、すなわちモノブロック１０１本体の一部に切り込まれている。
【００２９】
対向、離間、共平面の関係のため、スリット１２４と１２６によりモノブロック１０１の概略中心に位置する複数のＲＦ信号ブリッジ１２８、１３０、１３２、１３４が設定され、該ブリッジが共振子１１４、１１６、１１８、１２０、１２２間に延びて各共振子を相互接続する。図の実施例では各ＲＦ信号ブリッジ１２８、１３０、１３２、１３４の幅は対向スリット１２４から１２６までの距離に依存し、図の実施例ではモノブロック１０１の幅の約３分の１である。
【００３０】
どの図にも示していないが、スリット１２４と１２６の厚さや幅およびスリット１２４と１２６が各側面１０６と１０８からモノブロック１０１本体に延びる深さや距離は特別な用途に応じて変更でき、それによりＲＦ信号ブリッジ１２８、１３０、１３２、１３４の幅と長さを変更し、導波管フィルタ１００の電気的結合と帯域幅を制御し、延いては導波管フィルタ１００の性能特徴を制御できることが理解できよう。
【００３１】
導波管フィルタ１００、具体的にモノブロック１０１は、通常Ｌ形の窪み部、溝部、肩部または刻み部から成る対向端部ステップすなわちノッチ１３６と１３８をモノブロック１０１の下部面１０４、対向側面１０６と１０８、対向側端面１１０と１１２に追加的に具備、設定し、該ノッチからは誘電セラミック材料が除去される。
【００３２】
別の方法で説明すると、図１と２の実施例では、第１・第２ステップ１３６と１３８は、モノブロック１０１の残りの高さｂ（図２）を下回る高さａ（図２）のモノブロック１０１の対向端部１７０と１７２により設定される。
【００３３】
さらに別の方法で説明すると、図１と２の実施例では、各ステップ１３６と１３８はモノブロック１０１上に設定された各端部共振子１１４と１２２の通常Ｌ形の窪み部または刻み部から成り、該窪み部または該刻み部はモノブロック１０１の下部面１０４の内側に位置し、該下部面から離間され、該下部面に平行な一般に水平の第１面すなわち天井１４０と、モノブロック１０１の各側端面１１０と１１２の内側に位置し、該側端面から離間され、該側端面に平行な一般に垂直の第２面すなわち壁１４２とを含有する。
【００３４】
導波管フィルタ１００、具体的にモノブロック１０１は第１・第２貫通孔１４６と１４８の形態の第１・第２電気ＲＦ信号入出力電極を追加的に具備し、該貫通孔の各々はステップ１３６と１３８の面１４０とモノブロック１０１の上部面１０２との間のモノブロック１０１本体、具体的にはモノブロック１０１に設定された各端部共振子１１４と１２２の本体を該ステップ面と該上部面に対し垂線の関係で貫通している。具体的に説明すると、一般に円筒形の入出力貫通孔１４６と１４８はモノブロック１０１の各対向側端面１１０と１１２から離間され該側端面に対し通常、平行であり、一般に円形の開口部１５０と１５２の位置と終端の各々がステップ面１４０とモノブロック上部面１０２に設定される。
【００３５】
図１と２の実施例では、ＲＦ信号入出力貫通孔１４６は側端面１１０とステップ壁すなわちステップ面１４２との間のモノブロック１０１内部に位置し、該側端面と該ステップ面に対し一般に離間した平行関係で該内部を貫通している。一方、ＲＦ信号入出力貫通孔１４８は側端面１１２とステップ壁すなわちステップ面１４２との間のモノブロック１０１内部に位置し、該側端面と該ステップ面に対し一般に離間した平行関係で該内部を貫通している。
【００３６】
モノブロック１０１の外面１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２のすべておよび入出力貫通孔１４６と１４８の内部面は、入出力貫通孔１４６と１４８の各々の開口部１５２を囲むモノブロック上部面１０２上の被覆されない（セラミック露出）一般に円形の部位すなわちリング１５４と１５６を除いては、例えば銀などの適当な導電材料で被覆されている。どの図にも示していないが、部位１５４と１５６が各入出力貫通孔１４６と１４８により各ステップ１３６と１３８の水平面すなわち天井１４０に設定された開口部１５０の方を囲めることも理解できよう。
【００３７】
本発明では、ステップ１３６と１３８の一方または両方を導波管フィルタに設定する際に、入出力貫通孔１４６と１４８を具備したモノブロック１０１の各部位（すなわち、低い高さの各端部共振子１１４と１２２を具備したモノブロック１０１の部位）にのみ設定することにより、モノブロック高さの減少がモノブロック１０１のごく一部に限られるため、フィルタ１００の外部帯域幅、結合、Ｑ値（すなわち、２つの端部共振子１１４と１２２の帯域幅により設定され、フィルタの内部帯域幅よりも比例的に高くなる値を有する帯域通過フィルタの設計と性能の主要パラメータ）をフィルタ１００の挿入損失への影響を最小限にして調整できる。
【００３８】
また、各入出力貫通孔１４６と１４８の部位にのみステップ１３６と１３８の一方または両方を設けることにより、米国特許第５，９２６，０７９号で開示された製造の難しい非貫通孔がモノブロック内の一部しか通らないのに対し、モノブロック１０１を貫通する入出力貫通孔を具備したモノブロック１０１の製造が可能になる。
【００３９】
さらに、図１と２はモノブロック１０１の窪み端部または刻み端部の各々に設定されたステップ１３６と１３８を具備した導波管フィルタ１００を表しており、該窪み端部または該刻み端部（すなわち、モノブロック１０１の下部面１０４からモノブロック１０１本体内側に向けて延び、モノブロック１０１の残りよりも低く薄い“ステップダウン式”または“ステップイン式”の部位）からは誘電体セラミック材料が除去されるわけであるが、本発明では別の導波管フィルタの実施例もあり、ノッチ１３６と１３８の一方または両方を図２Ａの導波管フィルタ実施例１００ａに示した突起部１３８ａのような突起部に置き換えられることも理解できよう。
【００４０】
具体的に説明すると、図２では、ステップはモノブロック１０１ａの残りの高さｂ（図２Ａ）を上回る高さａ（図２Ａ）のモノブロック１０１ａの端部領域又は部分１７２ａにより設定される（すなわち、モノブロック１０１ａの下部縦水平面１０４ａから外側に向けて突起し、モノブロック１０１ａの残りよりも高く厚い“ステップアップ式”または“ステップアウト式”の領域又は突起１３８ａ）。
【００４１】
さらに具体的に説明すると、モノブロック１０１ａには、モノブロック１０１ａの下部面１０４ａ、対向側面（図示なし）、側端面１１２ａから外側に突起した肩部領域又は部分から成る端部ステップすなわち突起部１３８ａが具備、設定される。別の方法で説明すると、ステップ１３８ａはモノブロック１０１ａの外側肩部、具体的には端部共振子１２２ａの外側肩部から成り、該肩部はモノブロック１０１ａの下部面１０４ａの外側に位置し、該下部面から離間され、該下部面に平行な一般に水平の外側の第１面１４０ａと、モノブロック１０１ａの側端面１１２ａの内側に位置し、該側端面から離間され、該側端面に平行な一般に垂直の第２面すなわち壁１４２ａとを含有する。
【００４２】
導波管フィルタ１００ａ、具体的にモノブロック１０１ａは第１貫通孔１４８ａの形態の電気ＲＦ信号入出力電極を具備し、該貫通孔はステップ１３８ａの面１４０ａとモノブロック１０１ａの上部面１０２ａとの間のモノブロック１０１ａ本体、具体的には端部共振子１２２ａを該ステップ面と該上部面に対し垂線の関係で貫通している。さらに具体的に説明すると、一般に円筒形の入出力貫通孔１４８ａはモノブロック１０１ａの側端面１１２ａから離間され該側端面に対し通常、平行であり、各々がステップ面１４０ａとモノブロック上部面１０２ａに位置し、終端する、一般に円形の開口部１５０ａと１５２ａを規定する。
【００４３】
図２Ａの実施例では、ＲＦ信号入出力貫通孔１４８ａは側端面１１２ａとステップ壁すなわち面１４２ａとの間のモノブロック１０１ａ内部に位置し、該側端面と該ステップ面に対し一般に離間した平行関係で該内部を貫通している。
【００４４】
図２Ａの実施例では、外部ステップすなわち突起部１３８ａを導波管フィルタに設定する際に、入出力貫通孔１４８ａを具備したモノブロック１０１ａの部位にのみ設定することにより、モノブロック高さ・厚さの減少がモノブロック１０１ａのごく一部に限られるため、外部帯域幅、結合、フィルタ１００ａのＱ値をフィルタ１００ａの挿入損失を最小限にして調整できる。
【００４５】
また、入出力貫通孔１４８ａの部位にステップ１３８ａを設けることにより、米国特許第５，９２６，０７９号で開示された製造の難しい非貫通孔がモノブロック内の一部しか通らないのに対し、モノブロック１０１ａを貫通する入出力貫通孔を具備したモノブロック１０１の製造が可能になる。
【００４６】
従って、本発明では、図１と２では導波管フィルタ１００の“ステップダウン式”または“ステップイン式”の第１・第２ステップ１３６と１３８のサイズ（すなわち深さまたは厚さ）を増減することにより、また、図２Ａでは“ステップアップ式”または“ステップアウト式”のステップ１３８ａのサイズ（すなわち高さ）を増減することにより、導波管フィルタの外部帯域幅を最初に調整できる。
【００４７】
図５は、２．１ＧＨｚ導波管フィルタ１００の外部帯域幅（Ｅｘｔ ＢＷ（ＭＨｚ））変化のシミュレーションを関数Ｄｓ／ｂで表したグラフである。Ｄｓ（図２と２Ａ）は、図１と２に示した導波管フィルタ１００の“ステップダウン式”または“ステップイン式”のステップ１３６と１３８の深さ・厚さもしくは上記の別の実施例として図２Ａに示した“ステップアップ式”または“ステップアウト式”のステップ１３８ａの高さである。そして、ｂはモノブロック１０１の高さ・厚さである。具体的には、ｘ軸に沿って延びる負の値は高さ・厚さの異なる負の“ステップダウン式”または“ステップイン式”のステップを表し、正の値は高さの異なる正の“ステップアップ式”または“ステップアウト式”のステップを表していることに気付くことができよう。
【００４８】
また、本発明では、導波管フィルタ１００の外部帯域幅を調整するための別個の手段も可能となり、すなわち第１・第２入出力貫通孔１４６と１４８の一方または両方の直径を調整、変更できる。
【００４９】
図６は、２．１ＧＨｚ導波管フィルタ１００の外部帯域幅（Ｅｘｔ ＢＷ（ＭＨｚ））変化のシミュレーションを関数ｄ／ｂで表したグラフである。ｄは入出力貫通孔１４６と１４８の直径で、ｂはモノブロック１０１の高さ・厚さである。具体的には、ｘ軸に沿った百分率の値（％）は、モノブロック１０１の全高・全厚ｂの約６．２５％からモノブロック１０１の全高・全厚ｂの約１８．７５％まで拡大する貫通孔を表していることに気付くことができよう。
【００５０】
ここでは詳しく説明していないが、ステップすなわちノッチ１３６と１３８の一方または両方の長さを調整することにより導波管フィルタ１００の性能を調整できることも分かるであろう。
【００５１】
図７は、図１と２に示した導波管フィルタ１００の実際の性能（すなわち、ライン１６２）を表すグラフである。
【００５２】
図３と４は本発明によるセラミック誘電体導波管フィルタ１１００の２番目の実施例を表し、フィルタ１１００は片側にステップすなわちノッチ１１３８を具備し、下記に詳述するようにＲＦ信号ブリッジ１１３６および入出力貫通孔１１４８との併用によりシャントゼロ１１８０がフィルタ１１００の片側に設定される。
【００５３】
セラミック導波管フィルタ１１００は、導波管フィルタ１００と同様に、誘電セラミック材料の一般に平行６面体の形状のモノブロック１１０１で作られ、縦方向に対向する上部水平面１１０２と下部水平面１１０４、縦方向に対向する垂直側面１１０６と１１０８、横方向に対向する垂直側端面１１１０と１１１２を含有する。
【００５４】
モノブロック１１０１は複数の共振部（共振空洞、共振セルまたは共振子とも呼ぶ）１１１４、１１１６、１１１８、１１２０、１１２２、１１２３を含有し、該共振部はモノブロック１１０１の全長縦方向に離間され、スリットすなわちスロット１２４と１２６に関して上に説明した場合と同様に、モノブロック１１０１の外面１１０２、１１０４、１１０６、１１０８に離間された位置に垂直に切り込まれた複数のスリットすなわちスロット１１２４と１１２６により分離され、ＲＦ信号ブリッジ１２８〜１３４の構造と機能に関し上に説明した場合と同様に、該スロットの具備によりモノブロック１１０１の通常、中心に位置する複数のＲＦ信号ブリッジ１１２８、１１３０、１１３２、１１３４、１１３５が設定され、該ブリッジが共振子１１１４、１１１６、１１１８、１１２０、１１２２間に延びて各共振子を相互接続する。
【００５５】
導波管フィルタ１１００、具体的にモノブロック１１０１は、通常Ｌ形の窪み部、溝部、肩部または刻み部から成る端部ステップすなわちノッチ１１３６と１１３８をモノブロック１０１の下部面１１０４、対向側面１１０６と１１０８、対向側端面１１１０と１１１２に追加的に具備、設定し、該ノッチからは誘電セラミック材料が除去される。
【００５６】
別の方法で説明すると、図１と２の導波管フィルタ１００のステップすなわちノッチ１３６と１３８と同様に、導波管フィルタ１１００の第１・第２ステップすなわちノッチ１１３６と１１３８は、モノブロック１１０１の残りの高さ・厚さを下回る高さ・厚さのモノブロック１１０１の対向端部１１７０と１１７２を具備している。
【００５７】
さらに別の方法で説明すると、ステップすなわち各ノッチ１１３６と１１３８はモノブロック１１０１の通常Ｌ形の窪み部または刻み部から成り、該窪み部または該刻み部はモノブロック下部面１１０４の内側に位置し、該下部面から離間され、該下部面に平行な一般に水平の第１面１１４０と、モノブロック１１０１の各側端面１１１０と１１１２の内側に位置し、該側端面から離間され、該側端面に平行な一般に垂直の面すなわち壁１１４２とを含有する。
【００５８】
導波管フィルタ１１００、具体的にモノブロック１１０１は第１・第２貫通孔１１４６と１１４８の形態の第１・第２電気ＲＦ信号入出力電極を追加的に具備し、該貫通孔の各々はステップすなわちノッチ１１３６と１１３８の面１１４０とモノブロック１１０１の上部面１１０２との間を該ステップ面と該上部面に対し垂線の関係で貫通している。具体的に説明すると、一般に円筒形の入出力貫通孔１１４６と１１４８はモノブロック１１０１の各対向側端面１１１０と１１１２から離間され該側端面に対し通常、平行であり、一般に円形の開口部１１５０と１１５２の位置と終端の各々がステップ面１１４０とモノブロック上部面１１０２に設定される。
【００５９】
導波管フィルタ１００に関して上に説明した場合と同様に、モノブロック１１０１の外面１１０２、１１０４、１１０６、１１０８、１１１０、１１１２のすべておよび入出力貫通孔１１４６と１１４８の内部面は、各入出力貫通孔１１４６と１１４８の開口部１１５２を囲むモノブロック上部面１１０２上の被覆されない（セラミック露出）一般に円形の部位すなわちリング１１５４と１１５６を除いては、銀などの適当な導電材料で被覆されていることを理解できよう。どの図にも示していないが、部位１１５４と１１５６が各入出力貫通孔１１４６と１１４８の開口部１１５０の方を囲めることを理解できよう。
【００６０】
導波管フィルタ１１００のステップすなわちノッチ１１３６と１１３８には導波管フィルタ１００のステップすなわちノッチ１３６と１３８と同様の長所と利点があり、かかる長所と利点に関しては上の説明を参照されたい。
【００６１】
しかし、導波管フィルタ１１００がモノブロック１１０１の片端にシャントゼロ１１８０を追加的に具備しているという点で導波管フィルタ１１００は導波管フィルタ１００と異なっている。モノブロック端部１１７２がモノブロック対向端部１１７０より長く追加端部共振子１１２３を具備しており、端部１１７２に沿って延びるステップすなわちノッチ１１３８がモノブロック対向端部１１７０に沿って延びるステップすなわちノッチ１１３６よりも長く、ＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４と１１２６がステップすなわちノッチ１１３８を具備するモノブロック１１０１の部位に配置されており（すなわち、かかる位置関係により、ＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４と１１２６がモノブロック１１０１の上部縦水平面１１０２およびステップすなわちノッチ１１３８のある下部水平面１１４０に沿って配置されて該上部水平面と該下部水平面を分割し、端部共振子１１２３が設定される）、また、入出力貫通孔１１４８もステップすなわちノッチ１１３８を具備するモノブロック１１０１の部位に配置されている（すなわち、かかる位置関係により、入出力貫通孔１１４８の開口部１１５２がモノブロック１１０１の上部縦水平面１１０２に位置し終端を持ち、入出力貫通孔１１４８の対向開口部１１５０がステップすなわちノッチ１１３８、具体的にはステップすなわちノッチ１１３８の水平面１１４０に位置し終端を持つ）という特徴が組み合わされた結果として、該シャントゼロは設定、創出される。
【００６２】
従って、図の実施例では、ステップすなわちノッチ１１３８の長さは、該ノッチがＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４と１１２６の両方およびＲＦ入出力貫通孔１１４８を通過し、共振子１１２２を設定するモノブロック１１０１の部位の縦水平面１１４０に終端を持つように設定され、また、該共振子は端部共振子１１２３の隣に位置し、ＲＦ信号ブリッジ１１３５により該端部共振子から分離される。
【００６３】
もっと具体的に説明すると、図３と４の実施例では、ＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定し共振子１１２２と１１２３を分離するスリット１１２４と１１２６は、入出力貫通孔１１４８とモノブロック１１０１の端面１１１２との間のステップすなわちノッチ１１３８に位置している。従って、図の実施例では、入出力貫通孔１１４８は、ノッチ１１３８の垂直面１１４２とＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４および１１２６との間のモノブロック１１０１とノッチ１１３８に位置する。
【００６４】
本発明の実施例では、シャントゼロ１１８０の電気特性や性能特性および導波管フィルタ１１００の性能はいくつかの異なるパラメータの変更や調整により調整、制御でき、該パラメータとしては、モノブロック端部１１７２と端部共振子１１２３の長さ、ステップすなわちノッチ１１３８の長さＬ（図４）、ステップすなわちノッチ１１３８の高さ、深さ、厚さＤｓ（図４）、モノブロック１１０１におけるステップすなわちノッチ１１３８の位置、スリットすなわちスロット１１２４と１１２６からモノブロック端面１１１２までの距離を含むステップすなわちノッチ１１３８の全長沿いのスリットすなわちスロット１１２４と１１２６の位置、ステップすなわちノッチ１１３８におけるスリットすなわちスロット１１２４と１１２６のサイズ（すなわち、幅と深さ）、ステップすなわちノッチ１１３８の全長沿いの入出力貫通孔１１４８の直径、モノブロック１１０１の幅、モノブロック１１０１の残りの幅に対する端部共振子１１２３の幅などの変数や特徴を挙げられる。
【００６５】
図８と９は、高域側のシャントゼロ（図８）と低域側のシャントゼロ（図９）のいずれかを具備した導波管フィルタ１１００の性能を示した（すなわち、減衰を周波数関数で示した）グラフである。どの図にも示しておらず、ここでは詳しく説明していないが、シャントゼロ１１８０の長さ、具体的にモノブロック端部１１７２と端部共振子１１２３の長さによりシャントゼロが高域側のシャントゼロと低域側のシャントゼロのいずれであるかが決定されることを理解できよう。例えば、シャントゼロ１１８０を長くすると、具体的には端部共振子１１２３を長くすると、低域側のシャントゼロが設定される。
【００６６】
また、どの図にも示しておらず、ここでは詳しく説明していないが、シャントゼロ１１８０に関し上で説明した場合と同様に、高域側または低域側のシャントゼロはモノブロック１１０１の片端のステップすなわちノッチ１１３６にも設定できることが分かるであろう。さらに、シャントゼロ１１８０に関し上で説明した場合と同様に、高域側または低域側のシャントゼロは図２Ａの導波管フィルタ１００ａの外部ステップ１３８ａにも設定できることが分かるであろう。
【００６７】
以上、本発明を図の実施例の参照により説明したが、当業者は本発明の精神と範囲から逸脱することなく形態と詳細の変更が可能であることを認識しよう。説明した実施例はあらゆる観点で代表的な例であり、本発明を制限するものでないことを理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は２０１０年５月１７日付で「帯域幅調整の構造と方法を具備した誘電体導波管フィルタ」という名称で出願された米国仮特許出願第６１／３４５，３８２号の出願日の利益を主張するものであり、同出願の全開示内容をそのまま参照として本出願に明示的に援用している。
【０００２】
本発明は一般に誘電体導波管フィルタに関するものであり、さらに具体的には誘電体導波管フィルタの帯域幅を調整するための構造と方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
セラミック誘電体導波管フィルタが当業界でよく知られている。今日のエレクトロニクス業界では、セラミック誘電体導波管フィルタは通常、すべての共振子を通過帯域周波数に合わせて調整する“全極型”構造の設計となっている。この種の設計では、通過帯域外の減衰量を増加させる方法の一つは、共振子の数を増加させることである。そして、導波管フィルタの極の数により、通過帯域挿入損失や阻止帯域減衰などの重要な電気特性が決まる。また、共振セルや共振子としても知られている共振空洞の長さと幅に基づいて、導波管フィルタの中心周波数を設定する。
【０００４】
ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号には、５つの共振子がモノブロックの全長に沿って縦に連続的に配置され、電気信号が連続共振子を流れて通過帯域を形成するという従来技術のセラミック誘電体モノブロック導波管フィルタが開示されている。ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号で開示された型式の導波管フィルタは、例えばグリーンらの米国特許第４，６９２，７２６号の貫通孔共振器を具備した従来の誘電体モノブロックフィルタによる場合と同様のフィルタリングの目的に使用されている。導波管フィルタの典型的な応用例として、携帯電話ネットワークの基地局送受信機での使用を挙げられる。
【０００５】
また、当業界ではよく知られていることであるが、例えば、ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号で開示されたセラミック導波管フィルタでは、セラミック導波管フィルタの長さと幅により導波管フィルタの通過帯域周波数が決まり、導波管フィルタの高さと厚さにより導波管フィルタ共振子の無負荷“Ｑ”および導波管フィルタ通過帯域中の挿入損失が決まる。ハイネらの米国特許第５，９２６，０７９号では、共振子間に形成されたモノブロックブリッジの部位およびモノブロックに設定された隣接スロットの中心に入出力非貫通孔を配置することにより導波管フィルタの必要な外部結合帯域幅が決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，９２６，０７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
製造工程での入出力非貫通孔のメッキ加工については信頼できる評価はなく、フィルタ性能が予期しない結果になる可能性もある。一方、入出力貫通孔のメッキ加工については一部の用途で満足の行く評価が得られており、例えば米国特許出願公報第２０１０／００２４９７３で開示された型式の導波管遅延線の比較的細い共振子では有効であることが分かっている。しかし、メッキされた入出力貫通孔と結合すると、厚い導波管フィルタと併用する場合、帯域が過度に狭いフィルタだけしか使用できない外部帯域幅となってしまう。
【０００８】
本発明は、メッキされた入出力貫通孔を含有する厚い導波管フィルタに挿入損失を増加させることなく必要な外部帯域幅を提供するための斬新な構造と方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は一般的に、複数の外面を含有する誘電材料のモノブロック、モノブロックの外面の１つから離間された外面を含有する最低１つのステップおよびモノブロックを貫通する最低１つの入出力貫通孔から成り、入出力貫通孔によりモノブロック外面の１つと該最低１つのステップの外面の各々に第１・第２開口部が設定される導波管フィルタに関する。
【００１０】
１つの実施例では、最低１つのステップがモノブロックの外面の１つから内側に延びてモノブロックにノッチを設定し、最低１つの入出力貫通孔の第２開口部がノッチに終端を持つ。
【００１１】
１つの実施例では、導波管フィルタがモノブロックに設定されたＲＦ信号ブリッジをさらに具備し、ＲＦ信号ブリッジがノッチと共にモノブロックの部位に位置してシャントゼロが設定される。
【００１２】
１つの実施例では、モノブロックが第１端面のある第１端部を含有し、ノッチが第１端部に位置し、ＲＦ信号ブリッジが第１端面と最低１つの入出力貫通孔との間のモノブロックに位置する。
【００１３】
１つの実施例では、モノブロックの中へと延びノッチに終端を持つスリットによりＲＦ信号ブリッジが設定される。
【００１４】
別の実施例では、最低１つのステップの外面がモノブロック外面の１つから外側に延びる。
【００１５】
また、ある特別な実施例では、本発明は導電外面を含有する誘電材料のモノブロック、少なくても第１・第２のステップ、第１・第２ステップを貫通する少なくても第１・第２の入出力貫通孔から成り、モノブロック外面および第１・第２ステップの各々に第１・第２対向開口部が設定される導波管フィルタに関する。
【００１６】
第１・第２ステップはモノブロックに設定された各々の第１・第２ノッチにより設定され、第１・第２入出力貫通孔の第２開口部は各々の第１・第２ノッチに終端を持つ。
【００１７】
１つの実施例では、第１・第２ノッチがモノブロックに設定された各々の第１・第２対向端部に設定され、複数のＲＦ信号ブリッジがモノブロックの全長に沿って離間された関係で延びて複数の共振子が設定される。
【００１８】
１つの実施例では、第１・第２端部が各々の第１・第２端面、複数のＲＦ信号ブリッジの１つ、ならびにモノブロックの第１端部に第１ノッチと共に位置する第１入出力貫通孔を含有し、かかる位置関係により複数のＲＦ信号ブリッジの１つが第１端面と第１入出力貫通孔の間に位置してシャントゼロが設定される。
【００１９】
１つの実施例では、第１ノッチが第２ノッチよりも長い。
【００２０】
また、本発明は、外面のある誘電材料のモノブロック、少なくても第１のステップ、モノブロックを貫通し第１ステップとモノブロック外面の各々の開口部に終端を持つ少なくても第１の入出力貫通孔を提供し、モノブロック外面に対するステップ高さの調整により導波管フィルタの帯域幅を調整することを最低限の手順とする導波管フィルタ帯域幅の調整方法に関する。
【００２１】
１つの実施例では、ステップがモノブロックに設定されたノッチにより設定され、ステップ高さの調整手順にノッチ高さの調整手順が含まれる。
【００２２】
１つの実施例では、ステップがモノブロック上の突起部により設定され、ステップ高さの調整手順に突起部高さの調整手順が含まれる。
【００２３】
この方法は、第１入出力貫通孔の直径の調整により導波管フィルタの帯域幅を調整するという手順を具備している場合もある。
【００２４】
本発明のその他の利点と特徴は、次に続く本発明の好適実施例に関する詳細な説明、添付図面、特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の上述の特徴とその他の特徴は、添付図面に関する下記の説明により最もよく理解できる。
【図１】図１は、本発明のセラミック誘電体導波管フィルタの１つの実施例を示す拡大斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すセラミック誘電体導波管フィルタの拡大縦断面図である。図２Ａは、外側に突起した端部ステップを具備したセラミック誘電体導波管フィルタの別の実施例を示す破断縦断面図である。
【図３】図３は、片端にシャントゼロを具備した本発明のセラミック誘電体導波管フィルタの別の実施例を示す拡大斜視図である。
【図４】図４は、図３に示すセラミック誘電体導波管フィルタの拡大縦断面図である。
【図５】図５は、図１、１、２、２Ａに示すセラミック誘電体導波管フィルタに設定されたステップのサイズ（高さと厚さ）と方向の変化に対応して、図１、２、２Ａに示す型式のセラミック誘電体導波管フィルタの外部帯域幅（ＭＨｚ）や結合が変化する様子を示すグラフである。
【図６】図６は、図１と２に示す型式のセラミック誘電体導波管フィルタに設定された入出力貫通孔の直径の変化に対応して、図１と２に示す型式のセラミック誘電体導波管フィルタの外部帯域幅（ＭＨｚ）や結合が変化する様子を示すグラフである。
【図７】図７は、図１と２に示すセラミック誘電体導波管フィルタの性能を表すグラフである。
【図８】図８は、シャントゼロを通過帯域上に設定した（高域側のシャントゼロ）図３と４に示すセラミック誘電体導波管フィルタの性能を表すグラフである。
【図９】図９は、シャントゼロを通過帯域下に設定した（低域側のシャントゼロ）図３と４に示すセラミック誘電体導波管フィルタの性能を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１と２は、一般に平行６面体の形状のモノブロック１０１で作られ、セラミックなどの適当な誘電材料から成り、縦方向に対向する上部水平面１０２と下部水平面１０４、縦方向に対向する垂直側面１０６と１０８、横方向に対向する垂直側端面１１０と１１２を含有する本発明のセラミック誘電体導波管フィルタの１つの実施例を表している。
【００２７】
モノブロック１０１は複数の共振部（共振空洞、共振セルまたは共振子とも呼ぶ）１１４、１１６、１１８、１２０、１２２を含有し、該共振部はモノブロック１０１の全長縦方向に離間され、モノブロック１０１の外面１０２、１０４、１０６、１０８に離間された位置に垂直に切り込まれた複数のスリットすなわちスロット１２４と１２６により分離される。
【００２８】
スリット１２４は、モノブロック１０１の側面１０６の全長に沿って離間した平行関係で設けられている。各スリット１２４は、側面１０６および対向する上部水平面１０２と下部水平面１０４、すなわちモノブロック１０１本体の一部に切り込まれている。スリット１２６は、モノブロック１０１の対向側面１０８の全長に沿って離間した平行関係かつ側面１０６に設定された各スリット１２４と対向し共平面となる関係で設けられている。各スリット１２６は、側面１０８および対向する上部水平面１０２と下部水平面１０４、すなわちモノブロック１０１本体の一部に切り込まれている。
【００２９】
対向、離間、共平面の関係のため、スリット１２４と１２６によりモノブロック１０１の概略中心に位置する複数のＲＦ信号ブリッジ１２８、１３０、１３２、１３４が設定され、該ブリッジが共振子１１４、１１６、１１８、１２０、１２２間に延びて各共振子を相互接続する。図の実施例では各ＲＦ信号ブリッジ１２８、１３０、１３２、１３４の幅は対向スリット１２４から１２６までの距離に依存し、図の実施例ではモノブロック１０１の幅の約３分の１である。
【００３０】
どの図にも示していないが、スリット１２４と１２６の厚さや幅およびスリット１２４と１２６が各側面１０６と１０８からモノブロック１０１本体に延びる深さや距離は特別な用途に応じて変更でき、それによりＲＦ信号ブリッジ１２８、１３０、１３２、１３４の幅と長さを変更し、導波管フィルタ１００の電気的結合と帯域幅を制御し、延いては導波管フィルタ１００の性能特徴を制御できることが理解できよう。
【００３１】
導波管フィルタ１００、具体的にモノブロック１０１は、通常Ｌ形の窪み部、溝部、肩部または刻み部から成る対向端部ステップすなわちノッチ１３６と１３８をモノブロック１０１の下部面１０４、対向側面１０６と１０８、対向側端面１１０と１１２に追加的に具備、設定し、該ノッチからは誘電セラミック材料が除去される。
【００３２】
別の方法で説明すると、図１と２の実施例では、第１・第２ステップ１３６と１３８は、モノブロック１０１の残りの高さｂ（図２）を下回る高さａ（図２）のモノブロック１０１の対向端部１７０と１７２により設定される。
【００３３】
さらに別の方法で説明すると、図１と２の実施例では、各ステップ１３６と１３８はモノブロック１０１上に設定された各端部共振子１１４と１２２の通常Ｌ形の窪み部または刻み部から成り、該窪み部または該刻み部はモノブロック１０１の下部面１０４の内側に位置し、該下部面から離間され、該下部面に平行な一般に水平の第１面すなわち天井１４０と、モノブロック１０１の各側端面１１０と１１２の内側に位置し、該側端面から離間され、該側端面に平行な一般に垂直の第２面すなわち壁１４２とを含有する。
【００３４】
導波管フィルタ１００、具体的にモノブロック１０１は第１・第２貫通孔１４６と１４８の形態の第１・第２電気ＲＦ信号入出力電極を追加的に具備し、該貫通孔の各々はステップ１３６と１３８の面１４０とモノブロック１０１の上部面１０２との間のモノブロック１０１本体、具体的にはモノブロック１０１に設定された各端部共振子１１４と１２２の本体を該ステップ面と該上部面に対し垂線の関係で貫通している。具体的に説明すると、一般に円筒形の入出力貫通孔１４６と１４８はモノブロック１０１の各対向側端面１１０と１１２から離間され該側端面に対し通常、平行であり、一般に円形の開口部１５０と１５２の位置と終端の各々がステップ面１４０とモノブロック上部面１０２に設定される。
【００３５】
図１と２の実施例では、ＲＦ信号入出力貫通孔１４６は側端面１１０とステップ壁すなわちステップ面１４２との間のモノブロック１０１内部に位置し、該側端面と該ステップ面に対し一般に離間した平行関係で該内部を貫通している。一方、ＲＦ信号入出力貫通孔１４８は側端面１１２とステップ壁すなわちステップ面１４２との間のモノブロック１０１内部に位置し、該側端面と該ステップ面に対し一般に離間した平行関係で該内部を貫通している。
【００３６】
モノブロック１０１の外面１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２のすべておよび入出力貫通孔１４６と１４８の内部面は、入出力貫通孔１４６と１４８の各々の開口部１５２を囲むモノブロック上部面１０２上の被覆されない（セラミック露出）一般に円形の部位すなわちリング１５４と１５６を除いては、例えば銀などの適当な導電材料で被覆されている。どの図にも示していないが、部位１５４と１５６が各入出力貫通孔１４６と１４８により各ステップ１３６と１３８の水平面すなわち天井１４０に設定された開口部１５０の方を囲めることも理解できよう。
【００３７】
本発明では、ステップ１３６と１３８の一方または両方を導波管フィルタに設定する際に、入出力貫通孔１４６と１４８を具備したモノブロック１０１の各部位（すなわち、低い高さの各端部共振子１１４と１２２を具備したモノブロック１０１の部位）にのみ設定することにより、モノブロック高さの減少がモノブロック１０１のごく一部に限られるため、フィルタ１００の外部帯域幅、結合、Ｑ値（すなわち、２つの端部共振子１１４と１２２の帯域幅により設定され、フィルタの内部帯域幅よりも比例的に高くなる値を有する帯域通過フィルタの設計と性能の主要パラメータ）をフィルタ１００の挿入損失への影響を最小限にして調整できる。
【００３８】
また、各入出力貫通孔１４６と１４８の部位にのみステップ１３６と１３８の一方または両方を設けることにより、米国特許第５，９２６，０７９号で開示された製造の難しい非貫通孔がモノブロック内の一部しか通らないのに対し、モノブロック１０１を貫通する入出力貫通孔を具備したモノブロック１０１の製造が可能になる。
【００３９】
さらに、図１と２はモノブロック１０１の窪み端部または刻み端部の各々に設定されたステップ１３６と１３８を具備した導波管フィルタ１００を表しており、該窪み端部または該刻み端部（すなわち、モノブロック１０１の下部面１０４からモノブロック１０１本体内側に向けて延び、モノブロック１０１の残りよりも低く薄い“ステップダウン式”または“ステップイン式”の部位）からは誘電体セラミック材料が除去されるわけであるが、本発明では別の導波管フィルタの実施例もあり、ノッチ１３６と１３８の一方または両方を図２Ａの導波管フィルタ実施例１００ａに示した突起部１３８ａのような突起部に置き換えられることも理解できよう。
【００４０】
具体的に説明すると、図２では、ステップはモノブロック１０１ａの残りの高さｂ（図２Ａ）を上回る高さａ（図２Ａ）のモノブロック１０１ａの端部領域又は部分１７２ａにより設定される（すなわち、モノブロック１０１ａの下部縦水平面１０４ａから外側に向けて突起し、モノブロック１０１ａの残りよりも高く厚い“ステップアップ式”または“ステップアウト式”の領域又は突起１３８ａ）。
【００４１】
さらに具体的に説明すると、モノブロック１０１ａには、モノブロック１０１ａの下部面１０４ａ、対向側面（図示なし）、側端面１１２ａから外側に突起した肩部領域又は部分から成る端部ステップすなわち突起部１３８ａが具備、設定される。別の方法で説明すると、ステップ１３８ａはモノブロック１０１ａの外側肩部、具体的には端部共振子１２２ａの外側肩部から成り、該肩部はモノブロック１０１ａの下部面１０４ａの外側に位置し、該下部面から離間され、該下部面に平行な一般に水平の外側の第１面１４０ａと、モノブロック１０１ａの側端面１１２ａの内側に位置し、該側端面から離間され、該側端面に平行な一般に垂直の第２面すなわち壁１４２ａとを含有する。
【００４２】
導波管フィルタ１００ａ、具体的にモノブロック１０１ａは第１貫通孔１４８ａの形態の電気ＲＦ信号入出力電極を具備し、該貫通孔はステップ１３８ａの面１４０ａとモノブロック１０１ａの上部面１０２ａとの間のモノブロック１０１ａ本体、具体的には端部共振子１２２ａを該ステップ面と該上部面に対し垂線の関係で貫通している。さらに具体的に説明すると、一般に円筒形の入出力貫通孔１４８ａはモノブロック１０１ａの側端面１１２ａから離間され該側端面に対し通常、平行であり、各々がステップ面１４０ａとモノブロック上部面１０２ａに位置し、終端する、一般に円形の開口部１５０ａと１５２ａを規定する。
【００４３】
図２Ａの実施例では、ＲＦ信号入出力貫通孔１４８ａは側端面１１２ａとステップ壁すなわち面１４２ａとの間のモノブロック１０１ａ内部に位置し、該側端面と該ステップ面に対し一般に離間した平行関係で該内部を貫通している。
【００４４】
図２Ａの実施例では、外部ステップすなわち突起部１３８ａを導波管フィルタに設定する際に、入出力貫通孔１４８ａを具備したモノブロック１０１ａの部位にのみ設定することにより、モノブロック高さ・厚さの減少がモノブロック１０１ａのごく一部に限られるため、外部帯域幅、結合、フィルタ１００ａのＱ値をフィルタ１００ａの挿入損失を最小限にして調整できる。
【００４５】
また、入出力貫通孔１４８ａの部位にステップ１３８ａを設けることにより、米国特許第５，９２６，０７９号で開示された製造の難しい非貫通孔がモノブロック内の一部しか通らないのに対し、モノブロック１０１ａを貫通する入出力貫通孔を具備したモノブロック１０１の製造が可能になる。
【００４６】
従って、本発明では、図１と２では導波管フィルタ１００の“ステップダウン式”または“ステップイン式”の第１・第２ステップ１３６と１３８のサイズ（すなわち深さまたは厚さ）を増減することにより、また、図２Ａでは“ステップアップ式”または“ステップアウト式”のステップ１３８ａのサイズ（すなわち高さ）を増減することにより、導波管フィルタの外部帯域幅を最初に調整できる。
【００４７】
図５は、２．１ＧＨｚ導波管フィルタ１００の外部帯域幅（Ｅｘｔ ＢＷ（ＭＨｚ））変化のシミュレーションを関数Ｄｓ／ｂで表したグラフである。Ｄｓ（図２と２Ａ）は、図１と２に示した導波管フィルタ１００の“ステップダウン式”または“ステップイン式”のステップ１３６と１３８の深さ・厚さもしくは上記の別の実施例として図２Ａに示した“ステップアップ式”または“ステップアウト式”のステップ１３８ａの高さである。そして、ｂはモノブロック１０１の高さ・厚さである。具体的には、ｘ軸に沿って延びる負の値は高さ・厚さの異なる負の“ステップダウン式”または“ステップイン式”のステップを表し、正の値は高さの異なる正の“ステップアップ式”または“ステップアウト式”のステップを表していることに気付くことができよう。
【００４８】
また、本発明では、導波管フィルタ１００の外部帯域幅を調整するための別個の手段も可能となり、すなわち第１・第２入出力貫通孔１４６と１４８の一方または両方の直径を調整、変更できる。
【００４９】
図６は、２．１ＧＨｚ導波管フィルタ１００の外部帯域幅（Ｅｘｔ ＢＷ（ＭＨｚ））変化のシミュレーションを関数ｄ／ｂで表したグラフである。ｄは入出力貫通孔１４６と１４８の直径で、ｂはモノブロック１０１の高さ・厚さである。具体的には、ｘ軸に沿った百分率の値（％）は、モノブロック１０１の全高・全厚ｂの約６．２５％からモノブロック１０１の全高・全厚ｂの約１８．７５％まで拡大する貫通孔を表していることに気付くことができよう。
【００５０】
ここでは詳しく説明していないが、ステップすなわちノッチ１３６と１３８の一方または両方の長さを調整することにより導波管フィルタ１００の性能を調整できることも分かるであろう。
【００５１】
図７は、図１と２に示した導波管フィルタ１００の実際の性能（すなわち、ライン１６２）を表すグラフである。
【００５２】
図３と４は本発明によるセラミック誘電体導波管フィルタ１１００の２番目の実施例を表し、フィルタ１１００は片側にステップすなわちノッチ１１３８を具備し、下記に詳述するようにＲＦ信号ブリッジ１１３６および入出力貫通孔１１４８との併用によりシャントゼロ１１８０がフィルタ１１００の片側に設定される。
【００５３】
セラミック導波管フィルタ１１００は、導波管フィルタ１００と同様に、誘電セラミック材料の一般に平行６面体の形状のモノブロック１１０１で作られ、縦方向に対向する上部水平面１１０２と下部水平面１１０４、縦方向に対向する垂直側面１１０６と１１０８、横方向に対向する垂直側端面１１１０と１１１２を含有する。
【００５４】
モノブロック１１０１は複数の共振部（共振空洞、共振セルまたは共振子とも呼ぶ）１１１４、１１１６、１１１８、１１２０、１１２２、１１２３を含有し、該共振部はモノブロック１１０１の全長縦方向に離間され、スリットすなわちスロット１２４と１２６に関して上に説明した場合と同様に、モノブロック１１０１の外面１１０２、１１０４、１１０６、１１０８に離間された位置に垂直に切り込まれた複数のスリットすなわちスロット１１２４と１１２６により分離され、ＲＦ信号ブリッジ１２８〜１３４の構造と機能に関し上に説明した場合と同様に、該スロットの具備によりモノブロック１１０１の通常、中心に位置する複数のＲＦ信号ブリッジ１１２８、１１３０、１１３２、１１３４、１１３５が設定され、該ブリッジが共振子１１１４、１１１６、１１１８、１１２０、１１２２間に延びて各共振子を相互接続する。
【００５５】
導波管フィルタ１１００、具体的にモノブロック１１０１は、通常Ｌ形の窪み部、溝部、肩部または刻み部から成る端部ステップすなわちノッチ１１３６と１１３８をモノブロック１０１の下部面１１０４、対向側面１１０６と１１０８、対向側端面１１１０と１１１２に追加的に具備、設定し、該ノッチからは誘電セラミック材料が除去される。
【００５６】
別の方法で説明すると、図１と２の導波管フィルタ１００のステップすなわちノッチ１３６と１３８と同様に、導波管フィルタ１１００の第１・第２ステップすなわちノッチ１１３６と１１３８は、モノブロック１１０１の残りの高さ・厚さを下回る高さ・厚さのモノブロック１１０１の対向端部１１７０と１１７２を具備している。
【００５７】
さらに別の方法で説明すると、ステップすなわち各ノッチ１１３６と１１３８はモノブロック１１０１の通常Ｌ形の窪み部または刻み部から成り、該窪み部または該刻み部はモノブロック下部面１１０４の内側に位置し、該下部面から離間され、該下部面に平行な一般に水平の第１面１１４０と、モノブロック１１０１の各側端面１１１０と１１１２の内側に位置し、該側端面から離間され、該側端面に平行な一般に垂直の面すなわち壁１１４２とを含有する。
【００５８】
導波管フィルタ１１００、具体的にモノブロック１１０１は第１・第２貫通孔１１４６と１１４８の形態の第１・第２電気ＲＦ信号入出力電極を追加的に具備し、該貫通孔の各々はステップすなわちノッチ１１３６と１１３８の面１１４０とモノブロック１１０１の上部面１１０２との間を該ステップ面と該上部面に対し垂線の関係で貫通している。具体的に説明すると、一般に円筒形の入出力貫通孔１１４６と１１４８はモノブロック１１０１の各対向側端面１１１０と１１１２から離間され該側端面に対し通常、平行であり、一般に円形の開口部１１５０と１１５２の位置と終端の各々がステップ面１１４０とモノブロック上部面１１０２に設定される。
【００５９】
導波管フィルタ１００に関して上に説明した場合と同様に、モノブロック１１０１の外面１１０２、１１０４、１１０６、１１０８、１１１０、１１１２のすべておよび入出力貫通孔１１４６と１１４８の内部面は、各入出力貫通孔１１４６と１１４８の開口部１１５２を囲むモノブロック上部面１１０２上の被覆されない（セラミック露出）一般に円形の部位すなわちリング１１５４と１１５６を除いては、銀などの適当な導電材料で被覆されていることを理解できよう。どの図にも示していないが、部位１１５４と１１５６が各入出力貫通孔１１４６と１１４８の開口部１１５０の方を囲めることを理解できよう。
【００６０】
導波管フィルタ１１００のステップすなわちノッチ１１３６と１１３８には導波管フィルタ１００のステップすなわちノッチ１３６と１３８と同様の長所と利点があり、かかる長所と利点に関しては上の説明を参照されたい。
【００６１】
しかし、導波管フィルタ１１００がモノブロック１１０１の片端にシャントゼロ１１８０を追加的に具備しているという点で導波管フィルタ１１００は導波管フィルタ１００と異なっている。モノブロック端部１１７２がモノブロック対向端部１１７０より長く追加端部共振子１１２３を具備しており、端部１１７２に沿って延びるステップすなわちノッチ１１３８がモノブロック対向端部１１７０に沿って延びるステップすなわちノッチ１１３６よりも長く、ＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４と１１２６がステップすなわちノッチ１１３８を具備するモノブロック１１０１の部位に配置されており（すなわち、かかる位置関係により、ＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４と１１２６がモノブロック１１０１の上部縦水平面１１０２およびステップすなわちノッチ１１３８のある下部水平面１１４０に沿って配置されて該上部水平面と該下部水平面を分割し、端部共振子１１２３が設定される）、また、入出力貫通孔１１４８もステップすなわちノッチ１１３８を具備するモノブロック１１０１の部位に配置されている（すなわち、かかる位置関係により、入出力貫通孔１１４８の開口部１１５２がモノブロック１１０１の上部縦水平面１１０２に位置し終端を持ち、入出力貫通孔１１４８の対向開口部１１５０がステップすなわちノッチ１１３８、具体的にはステップすなわちノッチ１１３８の水平面１１４０に位置し終端を持つ）という特徴が組み合わされた結果として、該シャントゼロは設定、創出される。
【００６２】
従って、図の実施例では、ステップすなわちノッチ１１３８の長さは、該ノッチがＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４と１１２６の両方およびＲＦ入出力貫通孔１１４８を通過し、共振子１１２２を設定するモノブロック１１０１の部位の縦水平面１１４０に終端を持つように設定され、また、該共振子は端部共振子１１２３の隣に位置し、ＲＦ信号ブリッジ１１３５により該端部共振子から分離される。
【００６３】
もっと具体的に説明すると、図３と４の実施例では、ＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定し共振子１１２２と１１２３を分離するスリット１１２４と１１２６は、入出力貫通孔１１４８とモノブロック１１０１の端面１１１２との間のステップすなわちノッチ１１３８に位置している。従って、図の実施例では、入出力貫通孔１１４８は、ノッチ１１３８の垂直面１１４２とＲＦ信号ブリッジ１１３５を設定するスリット１１２４および１１２６との間のモノブロック１１０１とノッチ１１３８に位置する。
【００６４】
本発明の実施例では、シャントゼロ１１８０の電気特性や性能特性および導波管フィルタ１１００の性能はいくつかの異なるパラメータの変更や調整により調整、制御でき、該パラメータとしては、モノブロック端部１１７２と端部共振子１１２３の長さ、ステップすなわちノッチ１１３８の長さＬ（図４）、ステップすなわちノッチ１１３８の高さ、深さ、厚さＤｓ（図４）、モノブロック１１０１におけるステップすなわちノッチ１１３８の位置、スリットすなわちスロット１１２４と１１２６からモノブロック端面１１１２までの距離を含むステップすなわちノッチ１１３８の全長沿いのスリットすなわちスロット１１２４と１１２６の位置、ステップすなわちノッチ１１３８におけるスリットすなわちスロット１１２４と１１２６のサイズ（すなわち、幅と深さ）、ステップすなわちノッチ１１３８の全長沿いの入出力貫通孔１１４８の直径、モノブロック１１０１の幅、モノブロック１１０１の残りの幅に対する端部共振子１１２３の幅などの変数や特徴を挙げられる。
【００６５】
図８と９は、高域側のシャントゼロ（図８）と低域側のシャントゼロ（図９）のいずれかを具備した導波管フィルタ１１００の性能を示した（すなわち、減衰を周波数関数で示した）グラフである。どの図にも示しておらず、ここでは詳しく説明していないが、シャントゼロ１１８０の長さ、具体的にモノブロック端部１１７２と端部共振子１１２３の長さによりシャントゼロが高域側のシャントゼロと低域側のシャントゼロのいずれであるかが決定されることを理解できよう。例えば、シャントゼロ１１８０を長くすると、具体的には端部共振子１１２３を長くすると、低域側のシャントゼロが設定される。
【００６６】
また、どの図にも示しておらず、ここでは詳しく説明していないが、シャントゼロ１１８０に関し上で説明した場合と同様に、高域側または低域側のシャントゼロはモノブロック１１０１の片端のステップすなわちノッチ１１３６にも設定できることが分かるであろう。さらに、シャントゼロ１１８０に関し上で説明した場合と同様に、高域側または低域側のシャントゼロは図２Ａの導波管フィルタ１００ａの外部ステップ１３８ａにも設定できることが分かるであろう。
【００６７】
以上、本発明を図の実施例の参照により説明したが、当業者は本発明の精神と範囲から逸脱することなく形態と詳細の変更が可能であることを認識しよう。説明した実施例はあらゆる観点で代表的な例であり、本発明を制限するものでないことを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外面を含有する誘電材料のモノブロック、前記モノブロックの前記外面の１つから離間された外面を含有する最低１つのステップおよび前記モノブロックを貫通する最低１つの入出力貫通孔を具備し、前記入出力貫通孔により前記モノブロックの前記外面の１つと前記最低１つのステップの前記外面の各々に第１・第２開口部が設定される導波管フィルタ。
【請求項２】
前記最低１つのステップの前記外面が前記モノブロックの前記外面の前記１つから内側に延びて前記モノブロックにノッチを設定し、前記最低１つの入出力貫通孔の前記第２開口部がノッチに終端を持つ請求項１記載の導波管フィルタ。
【請求項３】
前記モノブロックに設定されたＲＦ信号ブリッジをさらに具備し、前記ＲＦ信号ブリッジが前記ノッチと共に前記モノブロックの部位に位置してシャントゼロが設定される請求項２記載の導波管フィルタ。
【請求項４】
前記モノブロックが第１端面のある第１端部を含有し、前記ノッチが前記第１端部に設定され、前記ＲＦ信号ブリッジが前記第１端面と前記最低１つの入出力貫通孔との間の前記モノブロックに位置する請求項３記載の導波管フィルタ。
【請求項５】
前記モノブロックの中へと延び前記ノッチに終端を持つスリットにより前記ＲＦ信号ブリッジが設定される請求項４記載の導波管フィルタ。
【請求項６】
前記最低１つのステップの前記外面が前記モノブロックの前記外面の前記１つから外側に延びる請求項１記載の導波管フィルタ。
【請求項７】
導電外面を含有する誘電材料のモノブロック、少なくとも第１・第２のステップ、前記第１・第２ステップを貫通し、前記モノブロックの前記外面および前記第１・第２ステップの各々に第１・第２対向開口部を設定する少なくとも第１・第２の入出力貫通孔から成る導波管フィルタ。
【請求項８】
前記第１・第２ステップが前記モノブロックに設定された各々の第１・第２ノッチにより設定され、前記第１・第２入出力貫通孔の前記第２開口部が各々前記第１・第２ノッチに終端を持つ請求項７記載の導波管フィルタ。
【請求項９】
前記第１・第２ノッチが前記モノブロックの各々の第１・第２対向端部に設定される請求項７記載の導波管フィルタ。
【請求項１０】
前記モノブロックの長さに沿って離間された関係で延びて複数の共振子を設定する複数のＲＦ信号ブリッジを更に具備する請求項９記載の導波管フィルタ。
【請求項１１】
前記第１・第２端部が各々の第１・第２端面、前記複数のＲＦ信号ブリッジの１つ、ならびに前記モノブロックの前記第１端部に前記第１ノッチと共に位置する前記第１入出力貫通孔を含有し、かかる位置関係により前記複数のＲＦ信号ブリッジの前記１つが前記第１端面と前記第１入出力貫通孔の間に位置して第１シャントゼロが設定される請求項１０記載の導波管フィルタ。
【請求項１２】
前記第１ノッチが前記第２ノッチよりも長い請求項１１記載の導波管フィルタ。
【請求項１３】
外面のある誘電材料のモノブロック、少なくとも第１のステップ、前記モノブロックを貫通し前記第１ステップと前記モノブロックの前記外面の各々の開口部に終端を持つ少なくとも第１の入出力貫通孔を提供する手順と、前記モノブロックの前記外面に対する前記ステップの高さの調整により導波管フィルタの帯域幅を調整する手順を少なくとも具備する導波管フィルタ帯域幅の調整方法。
【請求項１４】
前記ステップが前記モノブロックに設定されたノッチにより設定され、前記ステップの高さを調整する前記手順に前記ノッチの高さを調整する手順が含まれる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップが前記モノブロック上の突起部により設定され、前記ステップの高さを調整する前記手順に前記突起部の高さを調整する手順が含まれる請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記第１入出力貫通孔の直径の調整により導波管フィルタの帯域幅を調整する手順を更に具備する請求項１３記載の方法。
【請求項１】
複数の外面を含有する誘電材料のモノブロック、前記モノブロックの前記外面の１つから離間された外面を含有する最低１つのステップおよび前記モノブロックを貫通する最低１つの入出力貫通孔を具備し、前記入出力貫通孔により前記モノブロックの前記外面の１つと前記最低１つのステップの前記外面の各々に第１・第２開口部が設定される導波管フィルタ。
【請求項２】
前記最低１つのステップの前記外面が前記モノブロックの前記外面の前記１つから内側に延びて前記モノブロックにノッチを設定し、前記最低１つの入出力貫通孔の前記第２開口部がノッチに終端を持つ請求項１記載の導波管フィルタ。
【請求項３】
前記モノブロックに設定されたＲＦ信号ブリッジをさらに具備し、前記ＲＦ信号ブリッジが前記ノッチと共に前記モノブロックの部位に位置してシャントゼロが設定される請求項２記載の導波管フィルタ。
【請求項４】
前記モノブロックが第１端面のある第１端部を含有し、前記ノッチが前記第１端部に設定され、前記ＲＦ信号ブリッジが前記第１端面と前記最低１つの入出力貫通孔との間の前記モノブロックに位置する請求項３記載の導波管フィルタ。
【請求項５】
前記モノブロックの中へと延び前記ノッチに終端を持つスリットにより前記ＲＦ信号ブリッジが設定される請求項４記載の導波管フィルタ。
【請求項６】
前記最低１つのステップの前記外面が前記モノブロックの前記外面の前記１つから外側に延びる請求項１記載の導波管フィルタ。
【請求項７】
導電外面を含有する誘電材料のモノブロック、少なくとも第１・第２のステップ、前記第１・第２ステップを貫通し、前記モノブロックの前記外面および前記第１・第２ステップの各々に第１・第２対向開口部を設定する少なくとも第１・第２の入出力貫通孔から成る導波管フィルタ。
【請求項８】
前記第１・第２ステップが前記モノブロックに設定された各々の第１・第２ノッチにより設定され、前記第１・第２入出力貫通孔の前記第２開口部が各々前記第１・第２ノッチに終端を持つ請求項７記載の導波管フィルタ。
【請求項９】
前記第１・第２ノッチが前記モノブロックの各々の第１・第２対向端部に設定される請求項７記載の導波管フィルタ。
【請求項１０】
前記モノブロックの長さに沿って離間された関係で延びて複数の共振子を設定する複数のＲＦ信号ブリッジを更に具備する請求項９記載の導波管フィルタ。
【請求項１１】
前記第１・第２端部が各々の第１・第２端面、前記複数のＲＦ信号ブリッジの１つ、ならびに前記モノブロックの前記第１端部に前記第１ノッチと共に位置する前記第１入出力貫通孔を含有し、かかる位置関係により前記複数のＲＦ信号ブリッジの前記１つが前記第１端面と前記第１入出力貫通孔の間に位置して第１シャントゼロが設定される請求項１０記載の導波管フィルタ。
【請求項１２】
前記第１ノッチが前記第２ノッチよりも長い請求項１１記載の導波管フィルタ。
【請求項１３】
外面のある誘電材料のモノブロック、少なくとも第１のステップ、前記モノブロックを貫通し前記第１ステップと前記モノブロックの前記外面の各々の開口部に終端を持つ少なくとも第１の入出力貫通孔を提供する手順と、前記モノブロックの前記外面に対する前記ステップの高さの調整により導波管フィルタの帯域幅を調整する手順を少なくとも具備する導波管フィルタ帯域幅の調整方法。
【請求項１４】
前記ステップが前記モノブロックに設定されたノッチにより設定され、前記ステップの高さを調整する前記手順に前記ノッチの高さを調整する手順が含まれる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップが前記モノブロック上の突起部により設定され、前記ステップの高さを調整する前記手順に前記突起部の高さを調整する手順が含まれる請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記第１入出力貫通孔の直径の調整により導波管フィルタの帯域幅を調整する手順を更に具備する請求項１３記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４４４５１（Ｐ２０１１−２４４４５１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１０８９５１（Ｐ２０１１−１０８９５１）
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【出願人】（３９１０２７３４３）シーティーエス・コーポレーション (23)
【氏名又は名称原語表記】ＣＴＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０８９５１（Ｐ２０１１−１０８９５１）
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【出願人】（３９１０２７３４３）シーティーエス・コーポレーション (23)
【氏名又は名称原語表記】ＣＴＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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