JPH0590811A - Coaxial dielectric resonator - Google Patents
- ️Fri Apr 09 1993
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯用の誘電
体フィルタに利用される同軸型誘電体共振器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coaxial dielectric resonator used for a dielectric filter for microwave band.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、マイクロ波帯域において使用され
ているフィルタには、同軸共振器を用いたものや、スト
リップライン型共振器を用いたものがある。このような
共振器おいては、一般に片側短絡構造にすることによっ
て共振周波数ｆ0の１／４波長で共振を起こす１／４波
長型共振器が、良く知られている。その中でも、高誘電
率を有する誘電体材料（εr≒４０〜９０）を用いて構
成されたフィルタが、小型のものとして使用されるよう
になってきた。2. Description of the Related Art Filters currently used in the microwave band include a filter using a coaxial resonator and a filter using a stripline resonator. As such a resonator, a quarter-wave resonator that is generally short-circuited on one side and resonates at a quarter wavelength of the resonance frequency f 0 is well known. Among them, a filter made of a dielectric material having a high dielectric constant (εr≈40 to 90) has come to be used as a small size filter.
【０００３】また、移動体通信の発展に伴いさらに小型
化の要求が高まっており、共振器の外形を３ｍｍ以下に
した同軸型誘電体共振器を用いたフィルタが、提供され
るようになってきている。Further, with the development of mobile communication, the demand for further miniaturization is increasing, and a filter using a coaxial dielectric resonator having an outer shape of the resonator of 3 mm or less has been provided. ing.
【０００４】図３は従来の同軸型誘電体共振器を示す図
であり、誘電体部材１に貫通孔１Ａを形成し、外周面お
よび内周面に銀等の導電性部材を被覆することにより外
導体２および内導体３が形成されている。FIG. 3 is a view showing a conventional coaxial type dielectric resonator, in which a through hole 1A is formed in a dielectric member 1 and an outer peripheral surface and an inner peripheral surface are covered with a conductive member such as silver. The outer conductor 2 and the inner conductor 3 are formed.
【０００５】ところで、同軸型誘電体共振器を作製する
場合は、誘電体材料を同軸形状に成形加工した後、焼結
することにより形成された誘電体部材の外周面及び貫通
孔内面に、導電性部材を被覆する必要がある。従来の外
形５ｍｍ（内同軸径１．４ｍｍ）以上の同軸型誘電体共
振器では、有機溶剤で少し希釈することで粘度を低下さ
せた高温焼き付け用銀ペーストを用いて、ディッピング
することで外周面および貫通孔内面に同時に導体層を形
成していた。By the way, in the case of manufacturing a coaxial type dielectric resonator, conductive material is formed on the outer peripheral surface and the inner surface of the through hole of the dielectric member formed by molding the dielectric material into a coaxial shape and then sintering it. It is necessary to coat the flexible member. In the conventional coaxial dielectric resonator with an outer diameter of 5 mm (internal coaxial diameter of 1.4 mm) or more, a silver paste for high temperature baking whose viscosity is reduced by diluting a little with an organic solvent is used, and the outer peripheral surface Further, the conductor layer was simultaneously formed on the inner surface of the through hole.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の同軸型誘電体共
振器は、以下のような二つの問題を有している。The conventional coaxial dielectric resonator has the following two problems.
【０００７】同軸型誘電体共振器においては、その内導
体の直径Φと外導体の外形Ａの比Ａ／Φが約３．６の時
が最もＱ値が大きいことが知られている。そのため、共
振器の外形が３ｍｍ以下になると、内導体の直径は０．
８ｍｍ以下にする必要がある。内導体の直径が０．８ｍ
ｍ以下になると孔の内部に銀ペーストを浸透させるため
に、その粘度を落とす必要がある。このため、銀の濃度
が薄くなり、良好な導電率が得られなくなり、共振器の
Ｑ値が低下する。In the coaxial type dielectric resonator, it is known that the Q value is the largest when the ratio A / Φ of the diameter Φ of the inner conductor and the outer shape A of the outer conductor is about 3.6. Therefore, when the outer shape of the resonator becomes 3 mm or less, the diameter of the inner conductor becomes 0.
It must be 8 mm or less. Diameter of inner conductor is 0.8m
If it is less than m, the viscosity of the silver paste needs to be lowered in order to penetrate the inside of the pores. As a result, the silver concentration becomes low, good conductivity cannot be obtained, and the Q value of the resonator decreases.
【０００８】この問題を解消する方法として、無電解銅
メッキを誘電体表面に施すことにより導体層を形成する
方法があるが、銀焼き付け電極に勝る導電率を有し、信
頼性の高い銅被膜を形成するには至っていない。As a method of solving this problem, there is a method of forming a conductor layer by applying electroless copper plating on the surface of a dielectric material. However, the copper coating film has a conductivity higher than that of a silver baking electrode and is highly reliable. Has not yet been formed.
【０００９】第２の問題は、Ａ／Φを一定にした場合に
は外形が小さくなるほど共振器のＱ値が小さくなること
である。また、Ｑ値が小さくなると共振器でのエネルギ
ー損失が大きくなるから、共振器の温度上昇が大きくな
る。同軸共振器に設けられた導体層は、正の抵抗温度特
性を持つため温度上昇により導電率が低下し、さらにＱ
値が劣化する。図４はεｒ＝４０、Ａ＝３ｍｍ、Φ＝
０．８ｍｍの同軸型誘電体共振器のＱ値の温度特性を示
す図である。温度が上昇するに従い共振器のＱ値は低下
している。The second problem is that, when A / Φ is constant, the Q value of the resonator becomes smaller as the outer shape becomes smaller. Further, as the Q value decreases, the energy loss in the resonator increases, so that the temperature rise of the resonator increases. Since the conductor layer provided in the coaxial resonator has a positive resistance temperature characteristic, the conductivity decreases due to the temperature rise, and the Q
Value deteriorates. In FIG. 4, εr = 40, A = 3 mm, Φ =
It is a figure which shows the temperature characteristic of Q value of a 0.8 mm coaxial dielectric resonator. The Q value of the resonator decreases as the temperature rises.
【００１０】同軸共振器のＱ値は発熱量と放熱量が平衡
する温度で安定することになる。そのため、できるだけ
放熱量を大きくして低い温度で使用できることが望まし
い。携帯電話用のフィルタや分波器では電話機の小型化
のためにこれらのデバイスの小型化が求められており、
共振器の外形は小さくせざるを得ない状況にある。その
ため、共振器のＱ値を大きくすることは困難であり、Ｑ
値の低下を小さくする必要がある。The Q value of the coaxial resonator becomes stable at a temperature at which the heat generation amount and the heat radiation amount are balanced. Therefore, it is desirable that the heat radiation amount be increased as much as possible and the device can be used at a low temperature. In mobile phone filters and duplexers, miniaturization of these devices is required for the miniaturization of telephones,
The external shape of the resonator is inevitably small. Therefore, it is difficult to increase the Q value of the resonator.
It is necessary to reduce the decrease in the value.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記問題に鑑み、本発明
の同軸型誘電体共振器は、同軸形状の誘電体部材の貫通
孔に、導電体ペーストを充填した後、焼き付けることに
より内導体を形成する。In view of the above problems, in the coaxial dielectric resonator of the present invention, an inner conductor is formed by filling a through hole of a coaxial dielectric member with a conductive paste and then baking it. Form.
【００１２】[0012]
【作用】誘電体部材の貫通孔に導電体ペーストを充填す
るので、高い導電率の内導体が形成される。また、この
内導体は熱の伝導においても高い伝導性を示し、共振器
で発生する損失による熱量を効率的に共振器外部へ放熱
できる。Since the through hole of the dielectric member is filled with the conductive paste, the inner conductor having high conductivity is formed. Further, this inner conductor also exhibits high conductivity in heat conduction, and the amount of heat due to the loss generated in the resonator can be efficiently radiated to the outside of the resonator.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は本発明の１／４波長型の同軸型誘電
体共振器を示す斜視図である。１０は、（ＴｉＯ2＋Ｚ
ｒＯ2＋ＳｎＯ2）系誘電体材料よりなる角柱状の誘電体
部材である。誘電体部材１０の中心には貫通孔１０Ａが
設けられている。FIG. 1 is a perspective view showing a quarter wavelength type coaxial dielectric resonator of the present invention. 10 is (TiO 2 + Z
It is a prismatic dielectric member made of a rO 2 + SnO 2 ) -based dielectric material. A through hole 10A is provided at the center of the dielectric member 10.
【００１５】１１は誘電体部材１０の貫通孔１０Ａに充
填された内導体である。内導体１１は、ディスペンサに
より高温焼き付け用導電ペーストを貫通孔１０Ａに圧入
した後、約８４０℃にて焼き付けることにより形成され
る。Reference numeral 11 denotes an inner conductor filled in the through hole 10A of the dielectric member 10. The inner conductor 11 is formed by press-fitting the high-temperature baking conductive paste into the through holes 10A with a dispenser and then baking the paste at about 840 ° C.
【００１６】１２は誘電体部材１０の一端面を除く外表
面に形成された外導体である。外導体１２は誘電体部材
１０の外表面に、高温焼き付け用導電ペーストを用いて
ディッピングにより被覆させ、約８４０℃で焼き付けら
れて形成される。尚、誘電体部材１０の図示されていな
い側の端面（短絡端）には、内導体１１と接続される外
導体１２が形成されている。Reference numeral 12 is an outer conductor formed on the outer surface of the dielectric member 10 excluding one end surface. The outer conductor 12 is formed by coating the outer surface of the dielectric member 10 with a high-temperature baking conductive paste by dipping and baking at about 840 ° C. An outer conductor 12 connected to the inner conductor 11 is formed on the end surface (short-circuited end) of the dielectric member 10 on the side not shown.
【００１７】図２は本発明による同軸型誘電体共振器の
Ｑ値と従来の同軸型誘電体共振器のＱ値を比較した図で
ある。尚、これら共振器は、外形３ｍｍ、貫通孔の直径
０．８ｍｍの誘電体部材の各表面に内導体および外導体
を形成したものである。そして、比較例の従来の共振器
の導体層の形成は、貫通孔に電極材料を浸透させるため
に高温焼き付け用銀ペースト（デュポン社 ＃６１６
０）に酢酸ブチルカルビトールなどの有機溶剤などを重
量比２０％程度加えて希釈したものに、誘電体部材をデ
ィッピングした後、焼き付けることにより行われた。ま
た、焼き付け後の導体層の膜厚が薄いために繰り返しデ
ィッピングおよび焼き付けを行った。図２には、ディッ
ピング−焼き付け回数が１〜３回のときのＱ値を示して
いる。FIG. 2 is a diagram comparing the Q value of the coaxial dielectric resonator according to the present invention with the Q value of the conventional coaxial dielectric resonator. In these resonators, an inner conductor and an outer conductor are formed on each surface of a dielectric member having an outer diameter of 3 mm and a through hole having a diameter of 0.8 mm. Then, in forming the conductor layer of the conventional resonator of the comparative example, the silver paste for high temperature baking (DuPont # 616) was used to permeate the electrode material into the through holes.
It was carried out by dipping the dielectric member into a product obtained by diluting 0) with an organic solvent such as butyl carbitol acetate in a weight ratio of about 20% and then baking it. Further, since the conductor layer after baking was thin, dipping and baking were repeated. FIG. 2 shows the Q value when the number of dipping-baking times is 1 to 3.
【００１８】本発明の共振器は、内導体を同様の銀ペー
ストをディスペンサにより貫通孔に注入後、焼き付けて
形成し、外導体を同じペーストを少し希釈したものにデ
ィッピングした後、焼き付けて形成した。The resonator of the present invention is formed by injecting the same silver paste into the through hole by a dispenser and baking the inner conductor, and dipping the outer conductor in the same paste slightly diluted and then baking it. ..
【００１９】図２から明らかなように、本発明によるも
のは従来のものに比べて共振器のＱ値が高い。また、従
来のものではディッピング−焼き付け回数を増やすほ
ど、Ｑ値が高くなっているが、導体層の製造工程が増加
する。これに対して、本発明の同軸共振器は導体層の製
造工程が少ないにもかかわらず、高いＱ値が得られる。As is apparent from FIG. 2, the resonator according to the present invention has a higher Q value than the conventional resonator. Further, in the conventional case, the Q value becomes higher as the number of times of dipping-baking is increased, but the manufacturing process of the conductor layer is increased. On the other hand, in the coaxial resonator of the present invention, a high Q value can be obtained even though the number of manufacturing steps of the conductor layer is small.
【００２０】また、本発明によれば、損失が大きく、発
熱の多い内導体のある貫通孔内に熱伝導性の高い導体を
充填しているので、発生した熱を効率よく外部の放熱部
へ送ることができ、共振器の温度を低く抑えることがで
きる。Further, according to the present invention, since the conductor having a high thermal conductivity is filled in the through hole having the inner conductor which has a large loss and generates a lot of heat, the generated heat can be efficiently transferred to the external heat radiation portion. The temperature of the resonator can be kept low.
【００２１】特に図１に示したような、１／４波長型の
共振器では短絡端側に電流が集中するため、この部分の
損失を低く抑えることが必要である。本発明によれば、
誘電体部材１０の貫通孔１０Ａに導電体を充填すること
により、短絡端側の導電率が向上し、損失を低くするこ
とができる。これにより、共振器のＱ値の低下を最小に
することができる。特に送信側に用いられるものにおい
ては、送信電力が１Ｗと大きく発生する損失（発熱量）
も大きくなるため特性向上に大きく寄与することにな
る。Particularly, in the 1/4 wavelength type resonator as shown in FIG. 1, the current is concentrated on the short-circuited end side, and therefore it is necessary to suppress the loss in this portion to a low level. According to the invention,
By filling the through hole 10A of the dielectric member 10 with a conductor, the conductivity on the short-circuit end side can be improved and the loss can be reduced. This makes it possible to minimize the decrease in the Q value of the resonator. Especially for those used on the transmission side, the transmission power is a large loss of 1 W (heat generation amount).
Also increases, which greatly contributes to the improvement of characteristics.
【００２２】以上、１／４波長型の共振器について述べ
たが、同様に１／２波長型の共振器についても同様の効
果があることは言うまでもない。また、共振器の貫通孔
の全てを完全に充填せずとも、電流の大きな短絡端側だ
けに充填しても同様の効果が得られる。Although the ¼ wavelength type resonator has been described above, it goes without saying that the ½ wavelength type resonator also has the same effect. Further, the same effect can be obtained by not filling all the through holes of the resonator completely, but filling only the short-circuited end side where the current is large.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、誘電体部材の貫通孔に導電体ペーストを充填して内
導体を形成したので、高い導電率の内導体が形成され
る。また、この内導体は、熱の伝導においても高い伝導
率を示し、共振器で発生する損失による熱量を効率的に
共振器外部へ放熱できる。よって共振器外形の小型化を
行っても、共振器のＱ値の低下を最小にすることがで
き、ひいてはこれらを用いたマイクロ波フィルタの特性
を向上できる。As described above, according to the present invention, since the inner conductor is formed by filling the through hole of the dielectric member with the conductive paste, the inner conductor having high conductivity is formed. In addition, this inner conductor also exhibits high conductivity in heat conduction, and can efficiently dissipate the amount of heat due to the loss generated in the resonator to the outside of the resonator. Therefore, even if the outer shape of the resonator is reduced, the Q value of the resonator can be minimized, and the characteristics of the microwave filter using these can be improved.
【００２４】さらに、内・外導体の作製工程は、従来の
ディッピングのみによる方法で同等のＱ値を得るのに比
べて工数が大幅に低減される。Further, in the manufacturing process of the inner and outer conductors, the number of steps is greatly reduced as compared with the conventional method of only dipping to obtain an equivalent Q value.
【図１】本発明の同軸型誘電体共振器を示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view showing a coaxial dielectric resonator of the present invention.
【図２】本発明と従来の同軸型誘電体共振器のＱ値を比
較した図である。FIG. 2 is a diagram comparing the Q values of the present invention and a conventional coaxial dielectric resonator.
【図３】従来の同軸型誘電体共振器を示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing a conventional coaxial dielectric resonator.
【図４】同軸型誘電体共振器のＱ値の温度特性を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a temperature characteristic of a Q value of a coaxial dielectric resonator.
１０ 誘電体部材 １０Ａ 貫通孔 １１ 内導体 １２ 外導体 10 Dielectric Member 10A Through Hole 11 Inner Conductor 12 Outer Conductor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒木 和彦 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiko Kuroki 2-18 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.