專利名稱：共振器、濾波器、天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)和高頻電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線通信或電磁波收發(fā)的例如微波或毫波的共振器、濾波器、天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)和高頻電路裝置。
背景技術(shù)：
以前，關(guān)于形成薄膜多層電極的共振器等，披露了國際公報(bào)WO95/06336。
該薄膜多層電極通過交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜而成，用作高頻下低損耗的電極。在上述公報(bào)中披露的設(shè)計(jì)方法中，在導(dǎo)體薄膜的膜厚和電介質(zhì)薄膜的膜厚中存在根據(jù)導(dǎo)電率和介電率確定的膜厚最佳值。若導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜各自的膜厚均為最佳值，則各導(dǎo)體薄膜中均勻地分配電流密度，從而緩和了集膚效應(yīng)，與單層電極相比，低損耗地動(dòng)作。
發(fā)明所解決的問題在上述公報(bào)披露的形成薄膜多層電極的共振器中，因?yàn)樵诒∧ざ鄬与姌O的各導(dǎo)體薄膜中分布基本相等的電流，所以實(shí)現(xiàn)了電介質(zhì)薄膜的介電率和膜厚控制導(dǎo)體薄膜間的位移電流的效果。因此，為了薄膜多層電極的低損耗動(dòng)作，以下兩點(diǎn)為必要條件。
(1)在與電場(chǎng)垂直的方向上設(shè)置薄膜多層電極；(2)將電介質(zhì)薄膜的介電率和膜厚設(shè)計(jì)在最佳值或其附近，因而，在上述公報(bào)公開的共振器等中，與電場(chǎng)方向成切線方向的電極作為單層電極，通過單層電極來短路電場(chǎng)方向垂直面中形成的薄膜多層電極的各導(dǎo)體薄膜的端部?；蛟陔妶?chǎng)方向的切線方向的面內(nèi)不形成電極，作為開放端。


圖16表示現(xiàn)有的開放圓形TM010模式的共振器結(jié)構(gòu)。(A)為俯視圖，(B)為主視圖，(C)為(B)的局部放大剖面圖。在該實(shí)例中，在圓柱形狀電介質(zhì)1的彼此平行的兩個(gè)面上形成由導(dǎo)體薄膜2a、2b和電介質(zhì)薄膜3構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)的薄膜多層電極10。
圖17表示短路圓形TM010模式的共振器結(jié)構(gòu)。(A)為俯視圖，(B)為主視圖，(C)為(B)的局部放大剖面圖。在該實(shí)例中，在單層導(dǎo)體膜4上連接導(dǎo)體薄膜2a、2b的周邊部，短路各導(dǎo)體薄膜的周邊。
本發(fā)明的目的在于提供一種共振器、濾波器、天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)和高頻電路裝置，具備在電場(chǎng)垂直分量為0或0附近的部分中形成電極的結(jié)構(gòu)，降低電極的導(dǎo)體損耗，可低損耗動(dòng)作。
解決問題的手段本發(fā)明的共振器是一種電介質(zhì)共振器，在電介質(zhì)和電極的界面中，具備作為電場(chǎng)的垂直分量比規(guī)定閾值大的區(qū)域的D區(qū)域(Displacement area位移區(qū)域)和作為上述電場(chǎng)的垂直分量比上述規(guī)定閾值小的區(qū)域的S區(qū)域(Short area短路區(qū)域或Steady area穩(wěn)定區(qū)域)，在將S區(qū)域的電極作為薄膜多層電極的同時(shí)，強(qiáng)制激勵(lì)各導(dǎo)體薄膜中電流振幅基本相等的電流。上述規(guī)定閾值為0附近的值，例如，為利用的共振模式中最大電場(chǎng)的5％左右。
其中，考慮薄膜多層電極部分中構(gòu)成的、由導(dǎo)體薄膜夾持電介質(zhì)薄膜上下而成的薄膜多層電極共振器。
首先，在該薄膜多層電極共振器中，若設(shè)最大電場(chǎng)強(qiáng)度為5％時(shí)的電角度為θ1，則sinθ1＝0.05，即，θ12.87°。
下面用式1、式2表示位移電流的積分計(jì)算。
數(shù)1Id=∫0π/2sinθdθ-[-cosθ]0π/2=1···(1)]]>0013數(shù)2Id1=∫0θ1sinθdθ=[-cosθ]0θ1=1-cosθ1···(2)]]>將θ12.87°代入式2時(shí)，Id10.00125(0.125％)。即，若為小于上述5％的閾值，則在S區(qū)域中，實(shí)電流變換為位移電流的比例為0.125％以下。因而，在S區(qū)域中，分配成基本均等的實(shí)電流的分布即使偏離式1、式2所示的正弦波形，上述比例也在約0.125％以下的范圍。這種位移電流變換少的范圍稱作是薄膜多層電極低損耗動(dòng)作的條件保存良好的范圍。因而，將利用的共振模式中最大電場(chǎng)的5％左右作為閾值，可設(shè)定S區(qū)域和D區(qū)域的交界。
被動(dòng)電路的電流源可作為交界條件進(jìn)行解釋。即，與其它被動(dòng)電路的導(dǎo)體相連接相對(duì)應(yīng)。例如，在對(duì)稱性良好的結(jié)構(gòu)中，具有對(duì)稱性好的電磁場(chǎng)模式，在多導(dǎo)體系的被動(dòng)電路中，在各導(dǎo)體中分布均等的電流振幅。
在本發(fā)明中，保證與上述導(dǎo)體的對(duì)稱性，通過在上述S區(qū)域的薄膜多層電極的各導(dǎo)體薄膜上連接上述導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)均等電流振幅下的強(qiáng)制激勵(lì)。
作為一個(gè)具體實(shí)例，將S區(qū)域的電極作為交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，將D區(qū)域的電極作為與S區(qū)域的薄膜多層電極層數(shù)相同的薄膜多層電極，使S區(qū)域和D區(qū)域中彼此對(duì)應(yīng)層的導(dǎo)體薄膜導(dǎo)通來構(gòu)成。
通過該結(jié)構(gòu)，D區(qū)域中各導(dǎo)體薄膜的電流被分配到S區(qū)域的薄膜多層電極的各導(dǎo)體薄膜，整體上基本均等地流過電流。結(jié)果，降低了S區(qū)域的薄膜多層電極的導(dǎo)體損耗。
另外，作為其它具體實(shí)例，將S區(qū)域的電極作為交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，D區(qū)域的電極由對(duì)應(yīng)于S區(qū)域的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜層數(shù)的整數(shù)倍分割的各個(gè)基本相同的電極圖案構(gòu)成，與S區(qū)域中各層的導(dǎo)體薄膜相對(duì)應(yīng)地彼此連接D區(qū)域的各電極來構(gòu)成。
通過該結(jié)構(gòu)，D區(qū)域中分割的各電極圖案的電流被分配給S區(qū)域的薄膜多層電極中各導(dǎo)體薄膜，整體上基本均等地流過電流。結(jié)果，降低了S區(qū)域的薄膜多層電極的導(dǎo)體損耗。
另外，本發(fā)明的共振器使用由單個(gè)或多個(gè)曲面和多個(gè)平面構(gòu)成的電介質(zhì)，或由多個(gè)平面構(gòu)成的電介質(zhì)，在每個(gè)電介質(zhì)面中設(shè)定上述D區(qū)域和上述S區(qū)域。
由此，容易對(duì)電介質(zhì)各面形成薄膜多層電極或形成分割的多個(gè)電極圖案。
另外，在本發(fā)明的共振器中，上述導(dǎo)體薄膜中至少一層的膜厚為表層深度的2.75倍以下。因此，導(dǎo)體薄膜相對(duì)于巨型導(dǎo)體表面電阻的表面電阻變小，提高了薄膜多層化引起的導(dǎo)體損耗降低效果。
本發(fā)明的濾波器在上述共振器中設(shè)置信號(hào)輸入輸出部來構(gòu)成。由此，可得到小型低插入損耗的濾波器。
本發(fā)明的天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)在具備兩組上述濾波器的同時(shí)，設(shè)置發(fā)送信號(hào)輸入端子、收發(fā)共用輸入輸出端子和接收信號(hào)輸出端子來作為上述信號(hào)輸入輸出部而構(gòu)成。由此得到小型低插入損耗的天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)。
本發(fā)明的高頻電路裝置具備上述共振器、濾波器或天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)來構(gòu)成。由此，可構(gòu)成小型低損耗高頻電路，可提高使用該電路的通信裝置的噪聲特性和傳送速度等通信質(zhì)量。
附圖的簡(jiǎn)要描述圖1是表示第一實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)的圖；圖2是該共振器的剖面圖；圖3是表示該共振器的S區(qū)域中薄膜多層電極各層結(jié)構(gòu)的圖；圖4是表示第二實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)的圖；圖5是表示第三實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)的圖；圖6是表示第四實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)的圖；圖7是表示第五實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)的圖；圖8是表示濾波器結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖9是表示天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)的框圖；圖10是表示通信裝置結(jié)構(gòu)的框圖；圖11是說明強(qiáng)制電流的薄膜多層動(dòng)作用的圖；圖12是表示該薄膜多層動(dòng)作的分析模型的圖；圖13是表示薄膜多層電極中電介質(zhì)薄膜的膜厚依賴性的圖；圖14是表示該導(dǎo)體薄膜的膜厚依賴性的圖；圖15是表示規(guī)格化表面電阻對(duì)導(dǎo)體膜膜厚的關(guān)系的圖；圖16是表示現(xiàn)有共振器結(jié)構(gòu)的圖；圖17是表示現(xiàn)有共振器結(jié)構(gòu)的圖。
發(fā)明實(shí)施例參照?qǐng)D1-3和圖11-15來說明第一實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)。
圖1(A)是共振器的主視圖，圖1(B)是其右側(cè)面圖。圖2(A)是圖1中A-A剖面圖，圖2(B)是圖1中B-B的剖面圖。圖2(C)是圖2(A)中C部分放大剖面圖，圖2(D)是圖2(B)中D部分的放大剖面圖。
在這些圖中，1是外形為8角柱形、在中心形成剖面8角柱形孔的筒形電介質(zhì)。共振器在電介質(zhì)1中形成規(guī)定電極。即，在電介質(zhì)1的8個(gè)側(cè)面上形成以棱線部分分離的單層導(dǎo)體膜4。在孔5的內(nèi)表面，也在其8個(gè)面上以角部分分離形成單層導(dǎo)體膜4。在電介質(zhì)1的彼此平行的兩個(gè)端面上形成薄膜多層電極10。
圖3是表示上述薄膜多層電極各層結(jié)構(gòu)的圖。圖3(A)表示電介質(zhì)表面的第一導(dǎo)體薄膜的圖案，(B)表示其上面的電介質(zhì)薄膜的圖案，(C)表示其上面的第二導(dǎo)體薄膜的圖案。如圖3和圖2(C)、(D)所示，第一導(dǎo)體薄膜2a分別在電介質(zhì)1外側(cè)面的四面和孔5內(nèi)表面的四面中導(dǎo)通。同樣，第二導(dǎo)體薄膜2b也分別在電介質(zhì)1外側(cè)面的四面和孔5內(nèi)表面的四面中導(dǎo)通。另外，第一導(dǎo)體薄膜2a導(dǎo)通的單層導(dǎo)體膜4和第二導(dǎo)體薄膜2b導(dǎo)通的單層導(dǎo)體膜4存在交互配置的位置關(guān)系，兩者處于絕緣狀態(tài)。
第一實(shí)施例所示共振器為同軸共振器，在電介質(zhì)1的孔5內(nèi)表面上形成的單層導(dǎo)體膜4和在外側(cè)面中形成的單層導(dǎo)體膜4之間，以朝向電場(chǎng)的TEM模式共振。在電介質(zhì)1的互相平行的兩個(gè)端面中分別形成薄膜多層電極的情況下，用作兩端短路型半波長(zhǎng)共振器，若僅在一方端面上形成薄膜多層電極，則用作1/4濾長(zhǎng)共振器。電介質(zhì)1的外側(cè)面和孔5的內(nèi)表面為本發(fā)明的D區(qū)域，形成薄膜多層電極的電介質(zhì)端面為S區(qū)域。因此，在S區(qū)域中形成薄膜多層電極，在D區(qū)域中形成分割成與導(dǎo)體薄膜層數(shù)相等的數(shù)量“2”的單層導(dǎo)體膜4，從而在S區(qū)域的導(dǎo)體薄膜2a、2b中以對(duì)稱軸為中心以放射狀流過相同振幅、相同相位的電流。
下面參照?qǐng)D11-15來說明薄膜多層電極的動(dòng)作和低損耗效果。
圖11(A)表示作為基準(zhǔn)模塊的單層導(dǎo)體膜和作為比較模塊的兩層薄膜多層電極的結(jié)構(gòu)。(B)表示該薄膜多層電極的第二導(dǎo)體薄膜對(duì)第一導(dǎo)體薄膜的電流比與導(dǎo)體Q的關(guān)系。這里分析上下的電氣壁、左右磁氣壁的平行平板線路的強(qiáng)制電流引起的導(dǎo)體損耗。在分析中，使用不假定位移電流、僅考慮磁場(chǎng)引起的渦電流效果的分析方法。該分析方法在分析導(dǎo)體膜界面中電場(chǎng)沒有垂直分量的部分時(shí)有效。根據(jù)分析結(jié)果可知，如圖11(B)所示，強(qiáng)制激勵(lì)第一導(dǎo)體薄膜和第二導(dǎo)體薄膜的電流振幅比為1∶1時(shí)，導(dǎo)體Q的爬升效果最大為1.51倍。
圖12是圖11(A)中比較模塊的分析模塊。其中處理成平行平板導(dǎo)波路徑。
圖13是設(shè)定圖12所示各參數(shù)，分析導(dǎo)體Q的電介質(zhì)薄膜膜厚依賴性的圖。上述各參數(shù)如下。
基準(zhǔn)模塊 比較模塊尺寸 尺寸d1＝10微米 d1＝10微米h＝60微米d2＝變量(H＝h+d1＝70微米)d3＝1.26微米h＝60微米-(d2+d3)(H＝h+d1+d2+d3＝70微米)
電流值電流值I1＝1A I1＝0.5AI2＝0.5A作為基準(zhǔn)模塊的單層導(dǎo)體膜的導(dǎo)體Q的分析解Qc為Qc＝(2h/δ)＝(2×60微米)/1.55微米＝77.4。圖13(A)用絕對(duì)值表示導(dǎo)體Q，(B)中用基準(zhǔn)模塊來正規(guī)化比較模塊。由此，變化比較模塊的電介質(zhì)薄膜膜厚d2時(shí)的導(dǎo)體Q的變化緩和，具有一個(gè)以上的導(dǎo)體Q上升效果。電介質(zhì)薄膜膜厚d2大至10微米左右時(shí)的惡化傾向源于基準(zhǔn)模塊對(duì)襯底厚度的比例變大。
圖14表示分析薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜的膜厚依賴性的結(jié)果。(A)表示導(dǎo)體Q對(duì)導(dǎo)體薄膜膜厚的關(guān)系。(B)是對(duì)(A)中基準(zhǔn)模塊正規(guī)化的結(jié)果。
由此，變化比較模塊的導(dǎo)體薄膜膜厚d3時(shí)的導(dǎo)體Q的變化具有陡的峰值，具有一個(gè)以上的導(dǎo)體Q爬升效果。認(rèn)為導(dǎo)體薄膜的膜厚d3大到10微米左右時(shí)的惡化傾向在于在雙層比較模塊中，當(dāng)界面?zhèn)鹊牡谝粚?厚度d3部分)大到10微米左右時(shí)，在該第一層的表側(cè)和里側(cè)流過反向電流，導(dǎo)體損耗增加。因而，設(shè)定導(dǎo)體薄膜的膜厚，以利用導(dǎo)體Q的高區(qū)域。
圖15表示用塊狀導(dǎo)體的表面電阻Rs除以塊狀導(dǎo)體的表面電阻R并標(biāo)準(zhǔn)化后的值與用表層深度δ除以距導(dǎo)體表面的距離x并標(biāo)準(zhǔn)化后的值(標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)體膜厚)的關(guān)系。
如下求出圖15所示關(guān)系。
首先，用式(3)表示關(guān)于導(dǎo)體內(nèi)部傳播的平面波的連接行列(F行列)。
數(shù)3F=coshγxZssinhγx1Zssinhγxcoshγx···(3)]]>其中，x為距導(dǎo)體表面的距離，傳播常數(shù)為數(shù)4γ=1+jδ···(4)]]>特性阻抗為其中，δ為展開導(dǎo)體的表層深度，Rs為展開導(dǎo)體的表面電阻。
將里面作為開放條件、根據(jù)F行列的11分量、21分量，在下式中計(jì)算膜厚x的導(dǎo)體薄膜的表面電阻。
數(shù)5Zs＝(1+j)·R5…(5)數(shù)6Z=Zs·coshγxsinhγx···(6)]]>將式4、式5代入式6，整理實(shí)部、虛部，形成下式。
數(shù)7Z=R5·sinh(xδ)·cosh(xδ)+sin(xδ)·cos(xδ)cosh2(xδ)-cos2(xδ)]]>+jR5·sinh(xδ)·cosh(xδ)-sin(xδ)·cos(xδ)cosh2(xδ)-cos2(xδ)···(7)]]>根據(jù)實(shí)部，如下式得到表面電阻。(虛部為表面電抗。)數(shù)8R=R5·sinh(xδ)·cosh(xδ)+sin(xδ)·cos(xδ)cosh2(xδ)-cos2(xδ)···(8)]]>
圖15表示式8。
圖15中，R/Rs小于1的區(qū)域?yàn)楸砻骐娮璞葔K狀導(dǎo)體小的區(qū)域。即，在表層深度約1.1417-2.7505的范圍內(nèi)進(jìn)行薄膜多層化時(shí)得到導(dǎo)體Q的提高效果。減小x時(shí)，R/Rs大于1的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)體膜厚的下限值(在圖15所示實(shí)例中為1.1417)在疊層數(shù)量變多時(shí)變小。另外，與此同時(shí)，R/Rs變?yōu)樽畹椭档膞/δ值(在圖15所示實(shí)例中為1.5708)也根據(jù)疊層數(shù)變化。R/Rs大于1的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)體膜厚的上限值(在圖15所示實(shí)例中為2.7505)與疊層數(shù)無關(guān)，為恒定。因而，在x/δ約為2.75以上的范圍內(nèi)，根據(jù)疊層數(shù)可選擇導(dǎo)體薄膜的膜厚x。
在圖1-圖3所示實(shí)例中，側(cè)面的薄膜多層電極為二層結(jié)構(gòu)，但不限于此，也可形成具有三層以上導(dǎo)體薄膜的薄膜多層電極，由此進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低損耗動(dòng)作。
例如，若為四層結(jié)構(gòu)，仍然可使用8角柱形狀的電介質(zhì)，在以對(duì)向的彼此平行的兩邊為一組的四組單層導(dǎo)體膜中導(dǎo)通各導(dǎo)體薄膜。
因此，在具有三層以上導(dǎo)體薄膜的情況下，在各層的導(dǎo)體薄膜中流過等振幅的電流，可使薄膜多層電極的Q變?yōu)樽畲蟆?br> 下面，參照?qǐng)D4來說明第二實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)。
該共振器是電介質(zhì)部分呈圓筒形的同軸共振器。(A)為主視圖，(B)為右側(cè)面圖，(C)為(B)中A-A部分的剖面圖，(D)為(C)中D部分的放大剖面圖。在圓筒形狀電介質(zhì)1的側(cè)面和孔5的內(nèi)表面中形成由導(dǎo)體薄膜2c、電介質(zhì)薄膜3、導(dǎo)體薄膜2d的疊層體構(gòu)成的薄膜多層電極。另外，在電介質(zhì)1彼此平行的兩個(gè)端面中形成疊層導(dǎo)體薄膜2a、電介質(zhì)薄膜3、導(dǎo)體薄膜2b構(gòu)成的薄膜多層電極。
作為電介質(zhì)1外側(cè)面和孔5內(nèi)表面的D區(qū)域中的薄膜多層電極和作為電介質(zhì)1的平行端面的S區(qū)域中的薄膜多層電極中，連接各個(gè)彼此對(duì)應(yīng)層的導(dǎo)體薄膜。即，分別連接導(dǎo)體薄膜2a-2c、2b-2d。
這種結(jié)構(gòu)的共振器在電介質(zhì)1彼此平行的兩個(gè)端面中分別形成薄膜多層電極的情況下，用作兩端短路型半波長(zhǎng)共振器，若僅在一個(gè)端面上形成薄膜多層電極，則用作1/4波長(zhǎng)共振器。
在上述D區(qū)域的薄膜多層電極中，TEM模式的電場(chǎng)分量垂直入射，從而在電介質(zhì)薄膜中沿膜厚方向產(chǎn)生電場(chǎng)。這是電介質(zhì)薄膜的位移電流，形成導(dǎo)體薄膜2c、2d中實(shí)電流的交換作用。D區(qū)域中的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜的膜厚由薄膜多層電極的膜厚設(shè)計(jì)來確定。即，根據(jù)表層深度和層數(shù)來設(shè)計(jì)導(dǎo)體薄膜的膜厚。根據(jù)作為襯底的電介質(zhì)的介電率與電介質(zhì)薄膜的介電率之比和層數(shù)來確定電介質(zhì)薄膜的膜厚。
在上述S區(qū)域的薄膜多層電極的電介質(zhì)薄膜中，在膜厚方向上不產(chǎn)生電場(chǎng)，不產(chǎn)生位移電流。因此，導(dǎo)體薄膜2a、2b中的實(shí)電流保存電流振幅與電流相位的分配比。即，可以使電流振幅、電流相位基本相等地分配導(dǎo)體薄膜2c、2d的實(shí)電流。由此如上所述，即使S區(qū)域中的薄膜多層電極，也可實(shí)現(xiàn)低損耗動(dòng)作。
對(duì)于S區(qū)域中的薄膜多層電極的電介質(zhì)薄膜，如圖13所示，因?yàn)樵趯?dǎo)體Q對(duì)電介質(zhì)薄膜的膜厚變化中不產(chǎn)生山形峰值，即，因?yàn)镾區(qū)域中的電介質(zhì)薄膜的膜厚不具有設(shè)計(jì)中心，所以電介質(zhì)薄膜具有絕緣功能，可盡量設(shè)計(jì)得薄。
下面參照?qǐng)D5和圖6來說明第三實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)。
圖5(A)是共振器的俯視圖，圖5(B)是其主視圖，圖5(C)是(B)中C部分的放大圖。另外，圖6(A)是圖5中A-A部分的剖面圖，圖6(B)是圖5中B-B部分的剖面圖，圖6(C)是圖6(A)中C部分的放大剖面圖，圖6(D)是圖6(B)中D部分的放大剖面圖。
在本實(shí)例中，使用8角柱形狀的電介質(zhì)1，在8個(gè)側(cè)面上形成導(dǎo)體薄膜2a、電介質(zhì)薄膜3、導(dǎo)體薄膜2b構(gòu)成的薄膜多層電極。另外，在電介質(zhì)1彼此平行的上下面中分別形成通過縫隙6進(jìn)行8分割的單層導(dǎo)體膜4a、4b。各側(cè)面的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜2a連接在上下面的單層導(dǎo)體膜4a上。薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜2b連接在上下面的單層導(dǎo)本膜4b上。
該共振器作為短路型TM模式(軸對(duì)稱模式)的共振器動(dòng)作。通過軸對(duì)稱模式，在通過縫隙6分割成8個(gè)的單層導(dǎo)體膜4a、4b中分布均等分割的電流。即，在電介質(zhì)1的上面流過外向的電流時(shí)，在下面流過內(nèi)向的電流。結(jié)果，側(cè)面中的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜2a、2b具有基本相等的電流振幅、電流相位，被強(qiáng)制激勵(lì)。該電介質(zhì)的8個(gè)側(cè)面作為短路端動(dòng)作，所以在側(cè)面的電介質(zhì)薄膜3中，在膜厚方向上不產(chǎn)生電場(chǎng)。即，不產(chǎn)生位移電流。因此，導(dǎo)體薄膜2a、2b中的實(shí)電流保存電流振幅與電流相位的分配比，如上所述，因?yàn)殡娊橘|(zhì)薄膜3的膜厚中不具有設(shè)計(jì)中心，所以除具有絕緣功能外，還可在具有規(guī)定絕緣功能的范圍內(nèi)盡可能設(shè)計(jì)得薄。
在圖5所示實(shí)例中，使用8角柱形狀的電介質(zhì)1，但電介質(zhì)1的形狀不限于此，也可是n角形的角柱形狀。通常，多角形的邊數(shù)大，則側(cè)面的薄膜多層電極可實(shí)現(xiàn)理想的電流分布。
另外，在圖5所示實(shí)例中，側(cè)面的薄膜多層電極為雙層結(jié)構(gòu)，但不限于此，也可形成具有三層以上導(dǎo)體薄膜的薄膜多層電極，由此進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低損耗動(dòng)作。
下面參照?qǐng)D7來說明第四實(shí)施例的共振器結(jié)構(gòu)。
圖7(A)是共振器的俯視圖，圖7(B)是主視圖，圖7(C)是(A)中A-A部分的剖面圖，圖7(D)是(C)中D部分的放大剖面圖。該共振器在圓柱形狀的電介質(zhì)1的上下面和側(cè)面上分別形成薄膜多層電極。上下面的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜的膜厚由薄膜多層電極設(shè)計(jì)來確定。構(gòu)成側(cè)面的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜的膜厚由薄膜多層電極設(shè)計(jì)確定。側(cè)面中電介質(zhì)薄膜3的膜厚與上述各實(shí)施例的情況一樣，具有絕緣功能，盡可能設(shè)計(jì)得薄。作為S區(qū)域的側(cè)面的各導(dǎo)體薄膜和作為D區(qū)域的上下面的各導(dǎo)體薄膜在交界部分分別具有導(dǎo)電性并彼此連接。
該共振器作為短路型TM模式(軸對(duì)稱模式)的共振器動(dòng)作。即，在上下面的薄膜多層電極中，因?yàn)殡妶?chǎng)垂直入射，所以在電介質(zhì)薄膜中，沿膜厚方向產(chǎn)生電場(chǎng)。這是電介質(zhì)薄膜的位移電流，形成導(dǎo)體薄膜2c、2d中實(shí)電流的交換作用。D區(qū)域中的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜的膜厚由薄膜多層電極的膜厚設(shè)計(jì)來確定。通過由薄膜多層設(shè)計(jì)來確定電介質(zhì)薄膜3的膜厚，可以使電流振幅、電流相位基本相等地分配導(dǎo)體薄膜2c、2d的實(shí)電流。結(jié)果，S區(qū)域中的導(dǎo)體薄膜2a、2b具有基本相等的電流振幅和電流相位，被強(qiáng)制激勵(lì)。即，因?yàn)閭?cè)面中S區(qū)域作為短路端動(dòng)作，所以在S區(qū)域的薄膜多層電極中的電介質(zhì)薄膜中，在膜厚方向上不產(chǎn)生電場(chǎng)，不產(chǎn)生位移電流。因此，S區(qū)域的薄膜多層電極中的導(dǎo)體薄膜中保存D區(qū)域薄膜多層電極中的導(dǎo)體薄膜的電流振幅與電流相位的分配比。
因此，可實(shí)現(xiàn)D區(qū)域和S區(qū)域中薄膜多層電極引起的低損耗動(dòng)作。
在如上所述的各實(shí)施例中，雖然交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜來構(gòu)成薄膜多層電極，但為了優(yōu)化導(dǎo)體薄膜與電介質(zhì)薄膜的密封性，例如，在導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜之間插入數(shù)十[nm]的鈦(Ti)等薄膜材料。
下面，圖8中表示第五實(shí)施例的濾波器結(jié)構(gòu)。圖8中，三個(gè)共振器為第一-第四各實(shí)施例之一所示的任一共振器，通過圖中用電容記號(hào)表示的耦合容量來耦合這些共振器，另外，通過用耦合容量耦合在初級(jí)和終級(jí)的共振器與輸入輸出端子之間，構(gòu)成由三級(jí)共振器構(gòu)成的具有帶通濾波特性的濾波器。
下面參照?qǐng)D9來說明作為第六實(shí)施例的天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
這里，發(fā)送濾波器和接收濾波器之一為圖8所示結(jié)構(gòu)的濾波器。另外，確定各個(gè)濾波器特性，使發(fā)送濾波器通過發(fā)送頻帶，接收濾波器通過接收頻帶。
調(diào)整相位，使在發(fā)送濾波器的輸出端和接收濾波器的輸入端之間，發(fā)送信號(hào)不向接收濾波器側(cè)回流，另外，接收信號(hào)不向發(fā)送濾波器側(cè)回流。
下面，圖10表示第七實(shí)施例的通信裝置結(jié)構(gòu)。
這里，天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)為圖9所示結(jié)構(gòu)的天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)。在天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)的發(fā)送端子上連接發(fā)送電路，在接收端子上連接接收電路。另外，在天線端子上連接天線。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在電介質(zhì)和電極的界面中，具備作為電場(chǎng)的垂直分量比規(guī)定閾值大的區(qū)域的D區(qū)域和作為上述電場(chǎng)的垂直分量比上述規(guī)定閾值小的區(qū)域的S區(qū)域，將S區(qū)域的電極作為交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，將D區(qū)域的電極作為與S區(qū)域的薄膜多層電極層數(shù)相同的薄膜多層電極，使S區(qū)域和D區(qū)域中彼此對(duì)應(yīng)層的導(dǎo)體薄膜相互間連接來構(gòu)成，即使在S區(qū)域內(nèi)也可有效抑制電極的導(dǎo)體損耗。
另外，根據(jù)本發(fā)明，將S區(qū)域的電極作為交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，D區(qū)域的電極由各個(gè)界面中出入的位移電流基本相同的多個(gè)電極圖案構(gòu)成，使D區(qū)域各電極與上述S區(qū)域的各層導(dǎo)體薄膜相對(duì)應(yīng)并彼此連接形成共振器，由此來降低S區(qū)域的薄膜多層電極中導(dǎo)體損耗。
另外，根據(jù)本發(fā)明，將S區(qū)域的電極作為交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，D區(qū)域的電極由對(duì)應(yīng)于S區(qū)域的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜層數(shù)的整數(shù)倍分割的各個(gè)基本相同的電極圖案構(gòu)成，使D區(qū)域各電極與S區(qū)域中各層的導(dǎo)體薄膜相對(duì)應(yīng)地彼此連接構(gòu)成共振器，由此來降低S區(qū)域的薄膜多層電極中導(dǎo)體損耗。
另外，根據(jù)本發(fā)明，使用由單個(gè)或多個(gè)曲面和多個(gè)平面構(gòu)成的電介質(zhì)，或由多個(gè)平面構(gòu)成的電介質(zhì)，在每個(gè)電介質(zhì)面中設(shè)定上述D區(qū)域和上述S區(qū)域來構(gòu)成共振器，由此容易對(duì)電介質(zhì)各面形成薄膜多層電極或形成分割的多個(gè)電極圖案。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過上述導(dǎo)體薄膜中至少一層的膜厚為表層深度的2.75倍以下來構(gòu)成共振器，提高了薄膜多層化引起的導(dǎo)體損耗降低效果。
根據(jù)本發(fā)明，通過在上述共振器中設(shè)置信號(hào)輸入輸出部來構(gòu)成，得到小型低插入損耗的濾波器。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過在具備兩組上述濾波器的同時(shí)，設(shè)置發(fā)送信號(hào)輸入端子、收發(fā)共用輸入輸出端子和接收信號(hào)輸出端子來作為信號(hào)輸入輸出部，構(gòu)成天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)，得到小型低插入損耗的天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明，通過具備上述螺旋線路集合體器件、共振器、濾波器或天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)來構(gòu)成高頻電路裝置，可構(gòu)成小型低損耗高頻電路，可提高使用該電路的通信裝置的噪聲特性和傳送速度等通信質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種共振器，是在電介質(zhì)表面上形成電極而成的電介質(zhì)共振器，在電介質(zhì)和電極的界面中，具備作為電場(chǎng)的垂直分量比規(guī)定閾值大的區(qū)域的D區(qū)域和作為上述電場(chǎng)的垂直分量比上述規(guī)定閾值小的區(qū)域的S區(qū)域，上述S區(qū)域的電極是交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，上述D區(qū)域的電極是與上述S區(qū)域的薄膜多層電極層數(shù)相同的薄膜多層電極，使上述S區(qū)域和上述D區(qū)域中彼此對(duì)應(yīng)層的導(dǎo)體薄膜相到導(dǎo)通而構(gòu)成。
2.一種共振器，是在電介質(zhì)表面上形成電極而成的電介質(zhì)共振器，在電介質(zhì)和電極的界面中，具備作為電場(chǎng)的垂直分量比規(guī)定閾值大的區(qū)域的D區(qū)域和作為上述電場(chǎng)的垂直分量比上述規(guī)定閾值小的區(qū)域的S區(qū)域，上述S區(qū)域的電極是交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，上述D區(qū)域的電極由各個(gè)界面中出入的位移電流基本相同的多個(gè)電極圖案構(gòu)成，使上述多個(gè)電極圖案與上述S區(qū)域的各層導(dǎo)體薄膜相對(duì)應(yīng)并彼此連接形成共振器。
3.一種共振器，是在電介質(zhì)表面上形成電極而成的電介質(zhì)共振器，在電介質(zhì)和電極的界面中，具備作為電場(chǎng)的垂直分量比規(guī)定閾值大的區(qū)域的D區(qū)域和作為上述電場(chǎng)的垂直分量比上述規(guī)定閾值小的區(qū)域的S區(qū)域，上述S區(qū)域的電極是交互疊層導(dǎo)體薄膜和電介質(zhì)薄膜后的薄膜多層電極，上述D區(qū)域的電極由分割成上述S區(qū)域的薄膜多層電極的導(dǎo)體薄膜層數(shù)的整數(shù)倍的各自基本相同的電極圖案構(gòu)成，使上述多個(gè)電極圖案與上述S區(qū)域的各層導(dǎo)體薄膜相對(duì)應(yīng)并彼此連接形成共振器。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的共振器，其特征在于，上述電介質(zhì)由單個(gè)或多個(gè)曲面和多個(gè)平面構(gòu)成，或由多個(gè)平面構(gòu)成，在每個(gè)上述電介質(zhì)面中設(shè)定上述D區(qū)域和上述S區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的共振器，其特征在于，所述導(dǎo)體薄膜中至少一層的膜厚為表層深度的2.75倍以下。
6.一種在權(quán)利要求1至3之一所述的共振器中設(shè)置信號(hào)輸入輸出部的濾波器。
7.一種天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在具備兩組權(quán)利要求6所述濾波器的同時(shí)，設(shè)置發(fā)送信號(hào)輸入端子、收發(fā)共用輸入輸出端子和接收信號(hào)輸出端子來作為上述信號(hào)輸入輸出部。
8.一種高頻電路裝置，具備權(quán)利要求1至3之一所述的共振器。
全文摘要
提供一種共振器、濾波器、天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)和高頻電路裝置，具備在電場(chǎng)垂直分量為0或0附近的部分中形成電極的結(jié)構(gòu)，降低電極的導(dǎo)體損耗，可低損耗動(dòng)作。在電介質(zhì)和電極的界面上，具備電場(chǎng)的垂直分量大的D區(qū)域和電場(chǎng)的垂直分量為0或在0附近的S區(qū)域，在作為D區(qū)域的電介質(zhì)的各側(cè)面中形成分割的單層導(dǎo)體膜4，在作為電介質(zhì)端面的S區(qū)域中形成薄膜多層電極。在單層導(dǎo)體膜4上交互連接該薄膜多層電極的各導(dǎo)體薄膜。通過該結(jié)構(gòu)，在S區(qū)域的薄膜多層電極的各導(dǎo)體薄膜中以對(duì)稱軸為中心，放射狀地流過相同振幅相同相位的電流，實(shí)現(xiàn)S區(qū)域的低損耗薄膜多層動(dòng)作。
文檔編號(hào)H01P7/04GK1420578SQ0214702
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月27日
發(fā)明者日高青路, 藤井裕雄, 阿部真 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所