JP2916258B2 - 誘電体共振器 - Google Patents

誘電体共振器

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JP2916258B2
JP2916258B2 JP4508575A JP50857592A JP2916258B2 JP 2916258 B2 JP2916258 B2 JP 2916258B2 JP 4508575 A JP4508575 A JP 4508575A JP 50857592 A JP50857592 A JP 50857592A JP 2916258 B2 JP2916258 B2 JP 2916258B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10Dielectric resonators

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、誘電材料から成る2つの円筒型ディスクを
有する誘電体共振器に関する。
発明の背景 高周波マイクロ波共振器構造の中でも、いわゆる誘電
体共振器は、従来の共振器構造よりも回路の寸法がより
小さく、集積度がより高く、製造効率がより高く低コス
トであるなどの優れた利点を有するために、最近増々注
目を集めている。単純な幾何形状を有し、誘電損失が小
さく比誘電率が大きい材料から成る素子であれば何で
も、Qの高い誘電体共振器として利用することができ
る。しかし、製造技術上の理由で、誘電体共振器は通常
円筒型ディスクなどのように円筒型である。
誘電体共振器の構造と作動については、例えば以下の
文献に記載されている。
〔1〕Ceramic Resonators for Highly Stable Oscilla
tors,Gundolf Kuchler,Siemens Components XXIV(198
9)No.5,p.180-183. 〔2〕Microwave Dielectric Resonators,S.Jerry Fied
ziuszko,Microwave Journal,September 1986,p.189-19
1. 〔3〕Cylindrical Dielectric Resonators and thier
Applications in TEM Line Microwave Circuits,Marian
W.Pospieszalski,IEEE Transactions on Microwave Th
eory and Techniques,VOL.MTT-27,No.3,March 1979,p.2
33-238. 誘電体共振器の共振周波数は、主として共振器素子の
寸法によって定まる。共振周波数に影響を及ぼす別の要
因は、共振器の周囲構造である。共振器の電界又は磁界
及び共振周波数は、共振器の周囲に金属表面又は金属以
外の導電性表面を設けることによって意図的に影響を及
ぼすことができる。誘電体共振器の共振周波数を調節す
る通常の方法は、導電性金属表面と共振器の平坦な表面
との間の距離を調節することである。調節装置には、例
えば、共振器を取り囲むハウジングに取付けた調節ネジ
などがある。
しかしこの種の調節方法の場合、共振周波数は、調節
距離の関数として非線形に変化するのが通常である。こ
の非線形性と調節が急勾配であるために、共振周波数を
正確に調節することは困難であり高度な正確さが要求さ
れ、特に調節領域の上端部においては顕著である。さら
に、無負荷時のQファクターは、導電性表面と共振器と
の間の距離の関数として変化する。
導電性調節表面即ちプレートを、共振器の平坦な表面
からの距離が調節可能な誘電調節プレートに置き換える
ことによって、広い範囲において一定のQファクター及
びより線形な周波数調節が得られる。前述の文献〔2〕
の図7には、この解決策の変更であるいわゆる2重共振
器構造が開示されている。2重共振器構造においては、
2つの円筒型誘電体共振器ディスクが共軸上に相互に接
近して配置されており、それらの平坦な表面間の距離は
共軸方向にディスクを変位させることによって調節可能
である。2重共振器構造は、調節プレートを利用した従
来の構造よりも大型であって複雑であることに加えて、
調節曲線は依然として急勾配である。
発明の開示 本発明の目的は、共振周波数が従来よりも正確に調節
できる誘電体共振器構造を提供することにある。
この目的は本発明による誘電体共振器によって達成さ
れ、この誘電体共振器においては、ディスクは、その平
坦な表面が互いに向かい合うように配置され、共振器の
共振周波数を調節するために半径方向に相互に変位し得
る。
本発明の基本的な着想は、実質的に必須の共振器は相
互に向かい合って配置された2つの誘電ディスクを有す
ることにある。ディスクが相互に半径方向に変位したと
きには、共振器の形状が変化することによって、共振器
の電界及び磁界の通常のフィールドパターンも結果的に
変化し、これによって共振周波数が影響を受ける。本発
明によれば、共振器の無負荷時のQファクターが周波数
調節中において一定の高い値であるときに、従来よりも
緩やかな勾配の比較的線形である共振周波数調節曲線が
得られる。温度補償の精度も、共振周波数の調節とは独
立である。共振器の機械的構造も、従来の共振器よりも
単純であり、寸法もより小さい。
図面の簡単な説明 以下に添付図面を参照しつつ実施例を説明することに
より、本発明を記述する。
図1及び図2は、本発明による誘電体共振器の側断面
図であり、誘電ディスクの位置関係が異なる2つの図で
ある。
図3は、金属表面によって調節可能な従来の共振器と
図1及び2に示す共振器構造の共振周波数調節曲線を、
調節距離Lの関数として示したものである。
発明の詳細な説明 ここで用いるように、誘電体共振器という言葉は、誘
電損失が小さく比誘電率が大きい材料から成る適当な形
状をした物体又は素子を一般にいう。製造技術上の理由
により、誘電体共振器は、通常円筒型ディスクなどのよ
うに円筒型をしている。最も一般的に用いられる材料
は、セラミックである。
誘電体共振器の構造、作動及びセラミック材料につい
ては、例えば前述の文献〔1〕、〔2〕、〔3〕に記載
されており、これらの文献を参考として本出願に含め
る。以下の明細書中、誘電体共振器の構造は、本発明の
理解に必要な程度でのみ記載する。
図1には、本発明の好ましい実施例による誘電体共振
器構造が示されており、この誘電体共振器構造は、導電
材料(金属など)から成るハウジング2によって形成さ
れるキャビティ5に位置する円筒型の誘電性共振器素子
3を有する。ハウジング2は、接地電位に接続されてい
る。通常セラミック材料から成る誘電体共振器3は、ハ
ウジング2の底面から一定の距離に位置し、ポリスチレ
ンなどの適当な誘電性又は絶縁性材料から成る支持脚4
の上に支持されている。
誘電体共振器の電磁界は、共振器本体の外側に展開し
ており、共振器は、マイクロストリップ導体、屈曲同軸
導体、あるいは誘電体共振器に近接して配置された通常
の直線導体による場合などのように、その適用例に応じ
て様々な方法で他の共振器回路に電磁的に接続すること
ができる。図1の例では、共振器3への接続は、同軸ケ
ーブル6の屈曲内部導体6Aによってなされる。
誘電体共振器の共振周波数は、主として共振器素子の
寸法によって定まる。共振周波数に影響を及ぼすもう一
つの要因は、共振器の周囲構造である。金属表面又は導
電表面を共振器の近くに設けることによって、共振器の
電界又は磁界及び共振周波数に、意図的に影響を及ぼす
ことができる。誘電体が共振器に接近したときには、共
振器の無負荷時のQファクターが変化しない点を除き、
同様の効果が生じる。
本発明による共振器3は、セラミックなどの誘電材料
から成る2つの円筒型ディスク3A及び3Bを有する。ディ
スク3A及び3Bは、互いにその平面に向かい合って配置さ
れ、半径方向に相互に変位可能である。本発明の好まし
い実施例においては、ディスク3Bは、ディスク3Aよりも
実質的に厚い。厚い方のディスク3Bの下側表面は、支持
脚に固定されているのに対して、一番上にある薄い方の
ディスク3Aは、共振器3の形状を変化させるために、固
定されたディスク3Bに対して、ディスク3Bの上側表面に
沿って半径方向に変位可能である。調節装置は、例え
ば、絶縁体スペーサによってディスク3Aの端部に取付け
られた金属又はセラミックの調節ロッド7である。
図1においては、ディスク3A及び3Bは実質的に共軸上
に位置し、共振器3の基本寸法は、標準的な形状をした
従来の円筒型ディスクと同一になり得る。従って、ディ
スク3A及び3Bの中心軸の間の半径方向の変位Lは0であ
り、共振器は共振周波数がf1になるように同調されてい
る。共振周波数が調節されるとき、共振器3の形状及び
フィールドパターンは、ディスク3A及び3Bを相互に半径
方向に変位させること、即ちディスクの中心軸間の半径
方向の変位であるオフセットLを変化させることによっ
て「ゆがめられる」。図2の場合、共振周波数がf2のと
き、L=xである。
図3の曲線Aは、周波数領域が935MHzから960MHzまで
の共振周波数fを、図1及び2の共振器構造における半
径方向の変位Lの関数として示している。図3からわか
るように、本発明による共振器の共振周波数調節曲線A
は、例えば、同様に図3に示す金属表面により調節可能
な従来の共振器構造の共振周波数調節曲線Bと比較し
て、極めて線形性が良く、その勾配は極めて緩やかであ
る。本発明による共振器の共振周波数調節曲線がより線
形性が良くより勾配が緩やかである程、共振周波数調節
における精度はより高いものとなる。
調節曲線Aの勾配は、ディスク3A及び3Bの厚さの差を
変化させることによって影響を受ける。厚さの差が大き
い程、調節曲線Aの勾配は緩やかになり、全調節範囲は
小さくなる。
本発明を特定の実施例によって以上に説明してきた。
以上の記述から当業者に明らかなように、本発明による
調節原理は、従来の調節方法の代わりにあらゆる誘電体
共振器構造に適用できるものである。適用可能な構造
が、前述の文献〔1〕から〔3〕に挙げられている。
図面及びこれに関する記述は、本発明を例示すること
のみを意図したものである。本発明による共振器構造
は、請求の範囲の精神と範囲から離れることなく、その
細部において変更可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 7/10 H01P 1/20 H03B 5/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体共振器であって、 第1の平面を有する第1の円筒型誘電体ディスクと、 前記第1の平面と接触している第2の平面を有する第2
    の円筒型誘電体ディスクと、前記第1と第2の円筒型誘
    電体ディスクの一方を、前記第1と第2の円筒型誘電体
    ディスクの他方に対して、前記第1の平面と第2の平面
    に平行で、半径方向に変位する手段を有し、これによ
    り、前記共振器の共振周波数を調整することを特徴とす
    る誘電体共振器。
  2. 【請求項2】前記円筒型誘電体ディスクの一方が他方よ
    り実質的に厚いことを特徴とする請求の範囲1に記載の
    誘電体共振器。
  3. 【請求項3】前記厚い方のディスクは固定され、薄い方
    のディスクが前記厚い方のディスクに対して、半径方向
    に変位可能であることを特徴とする請求の範囲2に記載
    の誘電体共振器。
  4. 【請求項4】前記共振器が、導電材料からなるハウジン
    グによって形成されるキャビティの中に位置することを
    特徴とする請求の範囲3に記載の誘電体共振器。
  5. 【請求項5】前記誘電体はセラミックであることを特徴
    とする請求の範囲1から4までのいずれかに記載の誘電
    体共振器。
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FI912256A FI88227C (fi) 1991-05-09 1991-05-09 Dielektrisk resonator
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