DE69018701T2

DE69018701T2 - Vorrichtung mit dielektrischem Resonator.

Info

Publication number: DE69018701T2
Application number: DE69018701T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hatanaka; Masahiro Nishiki; Kanji Ohya
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd; Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2010-05-22
Also published as: DE69018701D1; EP0399770B1; US5136270A; EP0399770A1; JPH02150808U

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine dielektrische Resonatorvorrichtung, die als ein Filter oder ein Oszillator in Mikrofrequenzbereichen verwendet werden kann.
Es gibt eine bekannte dielektrische Resonatorvorrichtung, in der ein dielektrisches Resonatorelement auf einer inneren Grundwand einer Abschirmkapsel über ein Trageelement befestigt ist.
FR-A-2496995 beschreibt eine derartige dielektrische Resonatorvorrichtung mit einem dielektrischen Resonatorelement, das an einem separaten isolierenden Trageelement aus einem anderen Material befestigt ist, und das wiederum an der Grundseite einer Metallkapsel befestigt ist. Das Trageelement umfaßt einen dünnwandigen hohlen Zylinder und das dielektrische Element ist mit einer Bohrung versehen, die sich dadurch erstreckt, um einen mit einem Gewinde versehenen metallischen Stab unterzubringen, um die Resonanzfrequenz des Resonatorelements einzustellen.
Ein weiteres Beispiel einer derartigen dielektrischen Resonatorvorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Wie anhand von Fig. 1 ersichtlich wird, umfaßt sie ein dielektrisches Resonatorelement A mit einer kreisförmigen oder rechteckigen Gestalt im Querschnitt, eine Metallkapsel B zum Aufnehmen des Resonatorelements A und ein isolierendes Halterelement C aus Aluminiumoxid oder Forsterit. Das Resonatorelement A ist auf dem Grundbereich der Metallkapsel B durch das isolierende Halterelement C befestigt, so daß das Resonatorelement A eine gewünschte Q- Charakteristik aufweist. Das Resonatorelement A ist mit dem isolierenden Halterelement C mittels einer hitzebeständigen Haftschicht D aus einem eine Glasglasur als eine Hauptkomponente enthaltenen Klebstoff, einem Silika enthaltenden Klebstoff oder einem anderen Klebstoff verbunden.
Wenn die Resonatorvorrichtung betrieben wird, wird das Resonatorelement A mit der Resonanz derselben selbsterhitzt. Insbesondere, wenn der Resonator mit höherer Leistung betrieben wird, ist der Wärmebelastungswert in dem Resonatorelement um so größer, je größer die Betriebsfrequenz ist.
Die hitzebeständige Haftschicht D weist eine schlechte Wärmeübergangseffizienz auf, weil sie Luftblasen enthält. Somit macht die hitzebeständige Haftschicht D es schwer, die Hitze in dem Resonatorelement an das isolierende Halterelement C zu übertragen.
Es kann eine Hitzeansammlung in dem Resonatorelement A eintreten, so daß es eine höhere Temperatur aufweist. Als ein Ergebnis kann ein Hochziehen zwischen dem Resonatorelement A und dem isolierenden Halterelement C oder zwischen der Metallkapsel B und dem isolierenden Halterelement C auftreten, und die Resonanzcharakteristik der Vorrichtung kann verändert werden.
Außerdem wird, da das isolierende Halterelement C zum Befestigen des Resonatorelements A an dem Grundbereich der Metalkapsel B vorgesehen ist, die Anzahl von Teilen erhöht und ist es notwendig, das Resonatorelement A mit dem isolierenden Halterelement C zu verbinden, was eine teure Vorrichtung ergibt.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 56-165402 beschreibt einen dielektrischen Resonator, in dem ein oder mehrere Vorsprung/Vorsprünge einteilig mit dem dielektrischen Resonatorelement ausgebildet sind, um das Resonatorelement an dem Inneren einer Kapsel zu befestigen. In einer Ausführungsform ist eine Ausnehmung in dem oberen Bereich des Resonatorelements vorgesehen, um den Frequenzbereich der schädlichen Resonanzmoden zu verbreitern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Verfügung gestellt eine dielektrische Resonatorvorrichtung mit einem dielektrischen Resonanzkörper, der aus einem Resonanzbereich und einem Tragebereich besteht, der einteilig mit dem Resonanzbereich ausgebildet ist, und einem Grundelement zum Befestigen des dielektrischen Resonanzkörpers, wobei der Resonanzbereich auf dem Grundelement durch den Tragebereich befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzbereich und der Tragebereich des dielektrischen Resonanzkörpers einteilig durch Pressen als ein einheitlicher, einteiliger Körper aus gleichdielektrischem Material ausgebildet sind, und daß der dielektrische Resonanzkörper mit einer Innenbohrung versehen ist, die sich durch den Resonatorbereich und den Tragebereich erstreckt.
Die Innenbohrung kann zum Beschleunigen einer Wärmezerstreuung oder zusätzlich zum Abstimmen der resonanten Frequenz durch dorthinein Einsetzen eines Abstimmelements aus dielektrischem Material vorgesehen sein.
Der Resonatorbereich und Tragebereich des dielektrischen Resonatorkörpers kann mit einer Durchgangsbohrung versehen sein, die sich entlang der Mittelachse desselben erstreckt.
Alternativ dazu kann der Resonatorbereich und Tragebereich des dielektrischen Resonatorkörpers mit einer Grundbohrung versehen sein, die sich entlang der Mittelachse desselben erstreckt. In diesem Fall kann der Resonatorkörper durch Befestigen einer Schraube durch den Grund der Bohrung auf dem Grundelement befestigt werden.
Der Resonatorbereich und Tragebereich des dielektrischen Resonatorkörpers kann einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Außerdem kann das Befestigungselement ein Bereich einer Kapsel zum Aufnehmen des Resonatorkörpers sein.
Da der Resonatorbereich und Tragebereich des dielektrischen Resonatorkörpers einteilig ausgebildet sind und somit dazwischen keine Haftschicht ist, kann die erzeugte Wärme, sogar wenn der Resonatorbereich eine Wärme als das Ergebnis einer Resonanz erzeugt, schnell an den Tragebereich übertragen werden. Durch Bereitstellung der Innenbohrung an dem Resonatorbereich kann der Wärmeübergang oder die Wärmezerstreuung wirksamer beschleunigt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden:

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine herkömmliche dielektrische Resonatorvorrichtung zeigt, wobei Teile weggebrochen sind;
Fig. 2 eine Teilschnittansicht, die schematisch eine dielektrische Resonatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 und 4 Längsschnitte, die verschiedene dielektrische Resonatorkörper in jeweils unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.

Ausführliche Beschreibung

Bezugnehmend auf Fig. 2, wird eine dielektrische Resonatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Das Bezugszeichen 1 stellt einen dielektrischen Resonatorkörper dar, der aus einem dielektrischen keramischen Material, wie z.B. TiO&sub2;, BaO-TiO, sein kann. Dieser dielektrische Resonatorkörper 1 umfaßt einen Resonatorbereich 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt größeren Durchmessers und einen Tragebereich 3 mit einem kreisförmigen Querschnitt kleineren Durchmessers, die einteilig mittels Preßformen oder eines anderen geeigneten Verfahrens gestaltet sind. Das Bezugszeichen 4 stellt eine Metallkapsel an der Bodenwand 5 dar, auf der der dielektrische Resonatorkörper 1 durch eine Haftschicht 6 befestigt ist. Das Bezugszeichen 7 stellt eine Durchgangsbohrung dar, die entlang der Mittelachse des Resonatorbereiches 2 und des Tragebereiches 3 des dielektrischen Resonatorkörpers 1 vorgesehen ist. Die Durchgangsbohrung 7 soll die Kontaktfläche zwischen dem Resonatorkörper 1 und der Atmosphäre erhöhen, wodurch eine Wärmezerstreuung beschleunigt wird. Wenn der Resonatorkörper 1 betrieben wird, kann die in dem Resonatorbereich 2 erzeugte Wärme schnell auf den Haltebereich 3 übertragen und derart beschleunigt werden, daß der Resonatorbereich 2 daran gehindert wird, in der Temperatur anzusteigen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Durchgangsbohrung 9 entlang der Mittelachse des Resonatorkörpers 1 vorgesehen ist. In diesem Fall umf aßt die Durchgangsbohrung 9 einen Bohrungsbereich 10 mit einem größeren Durchmesser in dem Resonatorelement 2 und einen Bohrungsbereich 11 mit einem kleineren Durchmesser in dem Tragebereich 3, und die Bohrungsbereiche 10 und 11 werden miteinander über eine Schulter oder einem Kegelbereich 12 in Verbindung gebracht.
Bei den dargestellten Ausführungsformen wird, obwohl das Resonatorelement 2 und der Tragebereich 3 des dielektrischen Resonatorkörpers 1 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, geschätzt, daß das Resonatorelement 2 und der Tragebereich 3 gestaltet werden können, um einen rechteckigen Querschnitt oder einen vieleckigen Querschnitt aufzuweisen.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist eine Grundbohrung 13 entlang der Mittelachse des Resonatorkörpers 1 vorgesehen. Die Grundbohrung 13 weist einen Grundbereich 14 auf, durch den eine Gewindebohrung 15 ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Resonatorkörper 1 an der Grundwand 5 der Metallkapsel 4 durch Schrauben einer Schraube 16 durch die Gewindebohrung 15 des Grundbereiches 14 in die Grundwand 5 der Metallkapsel 4 befestigt.
Zusätzlich kann die in dem dielektrischen Resonatorkörper von jeder Ausführungsform vorgesehene Bohrung verwendet werden, um die resonante Frequenz auf eine beabsichtigte Höhe abzustimmen. D.h., das Abstimmen der resonanten Frequenz kann durch loses Einsetzen eines Abstimmstabes aus dielektrischem Material in die Bohrung und Einstellen der Position oder Höhe des in die Bohrung eingesetzten Abstimmstabes (wie durch eine Punkt- Strich-Linie in Fig. 2 dargestellt) durchgeführt werden.
Schließlich kann der in den Ausführungsformen dargestellte dielektrische Resonanzkörper auf eine Streifenleiter-Anordnung angewendet werden. In diesem Fall kann ein dielektrisches Substrat als das Grundelement verwendet werden, auf dessen oberen Oberfläche die Resonatoranordnung befestigt werden kann.
Wie oben dargestellt und beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da das Resonatorelement und sein Trageelement einteilig durch Verwendung geeigneter dielektrischer Materialien konstruiert sind, jegliche Bereitstellung einer Haftschicht zwischen dem Resonatorelement und dem Trageelement vermieden und eine Wärmezerstreuung in dem Resonatorkörper wesentlich verbessert werden, wodurch verhindert wird, daß das Resonatorelement eine hohe Temperatur annimmt, und irgendein Problem von Hochziehen der haftenden Schicht überwunden wird.
Auch kann durch die Bereitstellung der Innenbohrung entlang der Mittelachse des Resonatorkörpers vermieden werden, daß die in dem Resonatorelement erzeugte Wärme innen arbeitet, und somit kann die Wärmezerstreuung effektiver beschleunigt werden, wodurch eine stabilisierte Resonanzcharakteristik der Resonatorvorrichtung sichergestellt wird.
Falls die Innenbohrung zum Abstimmen der resonanten Frequenz auf die beabsichtigte Höhe verwendet werden muß, kann die dielektrische Resonatorvorrichtung einfach und genau auf eine gewünschte resonante Frequenz durch Einstellen der Position oder Höhe des Einführens des Abstimmelements aus dem dielektrischen Material in die Bohrung abgestimmt werden.
Außerdem weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, daß es möglich ist, die Anzahl von für einen Zusammenbau der Resonatorvorrichtung notwendigen Teile zu reduzieren und die Herstellung in punkto Verbindungsverfahren zu vereinfachen. Dies ergibt eine preisgünstigere Vorrichtung.

Claims

1. Dielektrische Resonatorvorrichtung mit einem dielektrischen Resonanzkörper (1), der aus einem Resonanzbereich (2) und einem Tragebereich (3) besteht, der einteilig mit dem Resonanzbereich (2) ausgebildet ist, und einem Grundelement (5) zum Befestigen des dielektrischen Resonanzkörpers (1), wobei der Resonanzbereich (2) auf dem Grundelement (5) durch den Tragebereich (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzbereich (2) und der Tragebereich (3) des dielektrischen Resonanzkörpers (1) einteilig durch Pressen als ein einheitlicher, einteiliger Körper aus gleichdielektrischen Material ausgebildet sind, und daß der dielektrische Resonanzkörper (1) mit einer Innenbohrung (7; 9; 13) versehen ist, die sich durch den Resonatorbereich (2) und den Tragebereich (3) erstreckt.

2. Dielektrische Resonatorvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (5) ein Bereich aus einer Metallfassung (4) zum Aufnehmen des Resonanzkörpers (1) ist.

3. Dielektrische Resonatorvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung in dem Resonanzkörper (1) eine Grundbohrung (13) ist, durch die eine Befestigungsschraube (16) zum Befestigen des Resonanzkörpers (1) an dem Grundelement (5) geschraubt ist.