JP2008148280A - 共振器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができる共振器を提供することを目的とするものである。
【解決手段】この目的を達成するために、本発明の共振器は、筐体１３に設けた貫通穴１５に先端部１６ａが空洞１２内に突出するように取り付けた調整ボルト１６の先端部１６ａにコンデンサ１８を取り付けるとともに、このコンデンサ１８の一方の電極１８ａと前記調整ボルト１６の先端部１６ａとを接続したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信機器などに使用される共振器に関するものである。

従来におけるこの種の共振器としては、図３に示すように、内部に空洞１を有するとともに、箱体２ａと蓋体２ｂとから構成される金属製の筐体２において、前記箱体２ａの内底部に金属からなる円筒状の共振棒３を取り付けたものが知られている。

そして、前記蓋体２ｂには、共振棒３の先端部３ａと対向する位置に貫通穴４を設け、さらにこの貫通穴４には先端部５ａが前記空洞１内に突出するように調整ボルト５を取り付け、そしてこの調整ボルト５を用いて共振棒３の先端部３ａと調整ボルト５の先端部５ａとの距離を調整することにより、共振器の共振周波数を調整し、その後、固定ナット６により固定していた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１−１０５６０１号公報

しかしながら、上記した従来の共振器においては、一旦調整ボルト５により共振周波数を調整して固定しても、周囲の温度変化により共振棒３が熱膨張または熱収縮してその長さが変化することになり、これにより、共振周波数が設定した周波数から変化してしまうという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができる共振器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、内部に空洞を有する筐体と、この筐体の空洞内に取り付けた共振棒と、前記筐体に設けた貫通穴に先端部が前記空洞内に突出するように取り付けた調整ボルトとを備え、前記調整ボルトの先端部にコンデンサを取り付けるとともに、このコンデンサの一方の電極と前記調整ボルトの先端部とを接続したもので、この構成によれば、調整ボルトの先端部にコンデンサを取り付けるとともに、このコンデンサの一方の電極と前記調整ボルトの先端部とを接続しているため、周囲の温度が変化して共振器の共振棒が熱膨張または熱収縮してその長さが変化しても、コンデンサをその温度特性に基づいて適切に選択することにより、共振棒の長さの変化による共振周波数の変化をコンデンサの温度変化による静電容量の変化により相殺させることができ、これにより、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、コンデンサの一方の電極と調整ボルトの先端部とをはんだ付けにより接続したもので、この構成によれば、コンデンサの一方の電極と調整ボルトの先端部とをはんだ付けにより接続しているため、共振器のＱ値の低下が少なく共振器を用いた場合の挿入損失も少なくすることができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、内部に空洞を有する筐体と、この筐体の空洞内に取り付けた共振棒と、前記筐体に設けた貫通穴に先端部が前記空洞内に突出するように取り付けた調整ボルトとを備え、前記調整ボルトの先端部に誘電体を取り付けたもので、この構成によれば、調整ボルトの先端部に誘電体を取り付けているため、周囲の温度が変化して共振器の共振棒が熱膨張または熱収縮してその長さが変化しても、誘電体をその誘電率の温度特性に基づいて適切に選択することにより、共振棒の長さの変化による共振周波数の変化を誘電体の温度変化による静電容量の変化により相殺させることができ、これにより、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができるという作用効果を有するものである。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、導電性樹脂を用いて調整ボルトの先端部に誘電体を取り付けたもので、この構成によれば、導電性樹脂を用いているため、共振器のＱ値の低下が少なく共振器を用いた場合の挿入損失も少なくすることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の共振器は、内部に空洞を有する筐体と、この筐体の空洞内に取り付けた共振棒と、前記筐体に設けた貫通穴に先端部が前記空洞内に突出するように取り付けた調整ボルトとを備え、前記調整ボルトの先端部にコンデンサを取り付けるとともに、このコンデンサの一方の電極と前記調整ボルトの先端部とを接続しているため、周囲の温度が変化して共振器の共振棒が熱膨張または熱収縮してその長さが変化しても、コンデンサをその温度特性に基づいて適切に選択することにより、共振棒の長さの変化による共振周波数の変化をコンデンサの温度変化による静電容量の変化により相殺させることができ、これにより、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における共振器について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における共振器の断面図である。

図１において、１１は共振器で、この共振器１１は、内部に空洞１２を有する箱体１３ａと底板１３ｂとからなる筐体１３と、この筐体１３における底板１３ｂに取り付けた共振棒１４と、前記筐体１３における箱体１３ａに設けた貫通穴１５に取り付けた調整ボルト１６と、この調整ボルト１６を固定する固定ナット１７と、前記調整ボルト１６の先端部１６ａに取り付けたコンデンサ１８とにより構成しているものである。

前記筐体１３は、銅メッキ鋼板を切断するとともに折り曲げ加工することにより作製した箱体１３ａと、銅メッキ鋼板を切断して作製した底板１３ｂとを、底板１３ｂが箱体１３ａの下端開口部を閉塞するように組み立て、そして両者１３ａ，１３ｂを銀ロウにより接合して構成しているもので、内部表面は導電率の高い銅メッキと銀ロウとで覆われている。

前記共振棒１４は、銅メッキ鋼板を切断するとともに円筒状に曲げ加工し、そして銀ロウにより接合して構成しているもので、前記底板１３ｂの表面に銀ロウにより接合することにより、筐体１３の空洞１２内に配置したものである。

前記調整ボルト１６は黄銅製のボルトにより構成され、そして前記筐体１３を構成する箱体１３ａにおける前記共振棒１４の先端部１４ａと対向する部分に設けた貫通穴１５に取り付けられているものである。そしてこの調整ボルト１６は先端部１６ａを空洞１２内に突出させ、かつこの調整ボルト１６の先端部１６ａと前記共振棒１４の先端部１４ａとの距離を調整することにより共振器１１の共振周波数を調整し、この調整した位置で固定ナット１７を締め付けて固定するものである。

前記コンデンサ１８は両端に一対の電極１８ａ，１８ｂを有しており、そしてその一方の電極１８ａを調整ボルト１６の先端部１６ａに接続するようにして取り付けているものである。そしてこのコンデンサ１８には、温度が上昇したときに容量が減少するような温度特性を有するチップ型積層セラミックコンデンサを用いている。

次に、上記した共振器１１の共振周波数の調整および温度変化に伴う共振周波数の変化について説明する。

上記した共振器１１の共振周波数は、共振棒１４の長さおよび共振棒１４と調整ボルト１６との間の静電容量に影響される。すなわち、共振棒１４の長さが長くなるほどそのインダクタンスが大きくなって共振周波数は低下し、一方、共振棒１４と調整ボルト１６との間の静電容量が小さくなると共振周波数は上昇するものである。

上記した本発明の一実施の形態においては、調整ボルト１６の先端部１６ａにコンデンサ１８の一方の電極１８ａを接続するようにして取り付けているため、調整ボルト１６と共振棒１４との間にコンデンサ１８が挿入されることになる。このとき、調整ボルト１６と共振棒１４との間の静電容量は、コンデンサ１８の容量と、コンデンサ１８の他方の電極１８ｂと共振棒１４との間の容量と、調整ボルト１６と共振棒１４との間の直接の容量との合成容量となるため、調整ボルト１６の位置を調整することによって、この合成容量を調整することができ、その結果、共振器１１の共振周波数を調整できるものである。

そして、この共振器１１を所定の共振周波数に調整して設置した後に、温度変化が生じると、筐体１３および共振棒１４の寸法が熱膨張または熱収縮により変化して、共振棒１４の長さおよび調整ボルト１６と共振棒１４との間の距離が変化する。

例えば、共振器１１を所定の共振周波数に調整して設置した時の温度よりも共振器１１の使用時の温度が上昇した場合には、共振棒１４が熱膨張してそのインダクタンスが増加するため、共振周波数を低下させる要因となる。これに対し、筐体１３の熱膨張により共振棒１４と調整ボルト１６との間の距離が大きくなることに起因する静電容量の低下は共振周波数に対する寄与が小さい。そのため、この種の共振器は温度が上昇すると、共振周波数が低下する傾向にある。

このとき、温度上昇とともに容量が小さくなる特性を有するコンデンサ１８を使用することにより、熱膨張による共振周波数の低下を相殺することができるため、このコンデンサ１８の温度特性を適切に選択することにより、温度変化による共振周波数の変化を極めて小さくすることが可能となるものである。

次に、共振器１１の共振周波数の測定例を示す。共振周波数が２ＧＨｚの共振器における図３に示すコンデンサのない従来の共振器の共振周波数の温度変化は、−４０℃〜７５℃の温度範囲で−１０ｐｐｍ／℃であった。同寸法の共振器において、コンデンサ１８として、容量が０．５ｐＦ、温度による容量変化が−７５０ｐｐｍ／℃の積層セラミックコンデンサを使用した場合、共振周波数の変化は−６ｐｐｍ／℃に減少した。この共振周波数の変化は、コンデンサ１８の容量と温度特性を最適化することによりさらに安定化できるものである。

上記したように本発明の一実施の形態における共振器は、調整ボルト１６の先端部１６ａにコンデンサ１８を取り付けるとともに、このコンデンサ１８の一方の電極１８ａと前記調整ボルト１６の先端部１６ａとを接続しているため、周囲の温度が変化して共振器１１の共振棒１４が熱膨張または熱収縮してその長さが変化しても、コンデンサ１８をその温度特性に基づいて適切に選択することにより、共振棒１４の長さの変化による共振周波数の変化をコンデンサ１８の温度変化による静電容量の変化により相殺させることができ、これにより、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができるという優れた効果を有するものである。

なお、コンデンサ１８を取り付ける際に、コンデンサ１８の一方の電極１８ａと調整ボルト１６の先端部１６ａとをはんだ１９により接続すると、共振器のＱ値の低下が少なく共振器を用いた場合の挿入損失も少なくすることが可能になるものである。

また、上記本発明の一実施の形態においては、共振棒１４として、金属製の中空円筒状の共振棒１４を使用したが、金属製の中空でない円柱状の共振棒１４を使用してもよい。また、共振棒１４は金属製のものに限らず誘電体であってもよい。

そしてまた、上記本発明の一実施の形態においては、筐体１３を銅メッキ鋼板により作製したが、ダイキャストなどで筐体１３を作製してもよく、この場合は、筐体１３の内部表面に銀メッキ等を施して導電率を高めるとよい。

また、上記本発明の一実施の形態においては、コンデンサ１８としてチップ型積層セラミックコンデンサを用いたが、他のコンデンサを用いてもよく、この場合は、共振器１１の共振周波数の温度変化を補償できる温度特性を有していればよい。このコンデンサ１８の寸法は、調整ボルト１６を筐体１３における箱体１３ａに取り付ける際に貫通穴１５を通過できる大きさであれば、組み立て時の作業性がよいものである。

図２は本発明の他の実施の形態における共振器の断面図を示したもので、上記図１で示した本発明の一実施の形態における共振器と同じ構成部品については同一番号を付しており、その説明は省略する。

この図２に示す本発明の他の実施の形態における共振器が上記した本発明の一実施の形態における共振器と異なる点は、調整ボルト１６の先端部１６ａにコンデンサ１８の代りに誘電体２０を取り付けた点である。

上記誘電体２０は共振器１１の中でコンデンサとしての機能を果たすものであり、その誘電率の温度特性を適切に選択することにより、上記した本発明の一実施の形態における共振器と同等の効果が得られるものである。すなわち、温度の上昇とともに誘電率が減少する誘電体２０を使用することにより、温度の上昇とともに誘電体２０の静電容量が減少するため、共振棒１４の膨張による共振周波数の減少を相殺させることができ、これにより、誘電率の温度特性を適切に選択することにより、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を極めて小さくすることが可能になるものである。

なお、誘電体２０を取り付ける際に、導電性の無い接着剤を用いて誘電体２０を調整ボルト１６の先端部１６ａに接着固定すると、接着剤の誘電正接が影響するために共振器のＱ値が低下し、共振器を用いた場合の挿入損失が増加するという問題があるが、導電性接着剤２１を用いて取り付けると共振器のＱ値の低下が少なく共振器を用いた場合の挿入損失も少なくすることが可能になるものである。

本発明に係る共振器は、周囲の温度が変化して共振器の共振棒が熱膨張または熱収縮してその長さが変化しても、調整ボルトの先端部に取り付けたコンデンサをその温度特性に基づいて適切に選択することにより、共振棒の長さの変化による共振周波数の変化をコンデンサの温度変化による静電容量の変化により相殺させることができ、これにより、周囲の温度変化に対する共振周波数の変化を安定化させることができるという効果を有するものであり、特にこれはマイクロ波および準マイクロ波通信装置に使用する共振器として利用することにより有用となるものである。

本発明の一実施の形態における共振器の断面図 本発明の他の実施の形態における共振器の断面図 従来の共振器の断面図

符号の説明

１１ 共振器
１２ 空洞
１３ 筐体
１４ 共振棒
１５ 貫通穴
１６ 調整ボルト
１６ａ 先端部
１８ コンデンサ
１８ａ 一方の電極
１８ｂ 他方の電極
１９ はんだ
２０ 誘電体
２１ 導電性接着剤

Claims (4)

1. 内部に空洞を有する筐体と、この筐体の空洞内に取り付けた共振棒と、前記筐体に設けた貫通穴に先端部が前記空洞内に突出するように取り付けた調整ボルトとを備え、前記調整ボルトの先端部にコンデンサを取り付けるとともに、このコンデンサの一方の電極と前記調整ボルトの先端部とを接続した共振器。
2. コンデンサの一方の電極と調整ボルトの先端部とをはんだ付けにより接続した請求項１記載の共振器。
3. 内部に空洞を有する筐体と、この筐体の空洞内に取り付けた共振棒と、前記筐体に設けた貫通穴に先端部が前記空洞内に突出するように取り付けた調整ボルトとを備え、前記調整ボルトの先端部に誘電体を取り付けた共振器。
4. 導電性樹脂を用いて調整ボルトの先端部に誘電体を取り付けた請求項３記載の共振器。

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