JP4643681B2 - 共振器、導波管フィルタ - Google Patents
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円形導波管71は、周壁に入力用の結合孔76及び出力用の結合孔77が設けられている。入力用の方形導波管74を伝播してきたTE10モードの一部は、入力用の結合孔76で円形導波管71のTE01モードに変換される。入力用の結合孔76は、結合度K1を有している。円形導波管71のTE01モードは、出力用の結合孔77で出力用の方形導波管75のTE10モードに変換される。出力用の結合孔77は、結合度K2を有している。結合度K1とK2はほぼ同等の値である。
例えば、少なくとも一方の前記端板の材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい場合には、環境温度の増加に伴って導波管が軸に垂直な方向に大きくなり端板間が狭くなる。共振周波数は、導波管が大きくなるのに伴って増加し、端板間が狭くなるのに伴って減少する。そのために、共振周波数の変化が従来よりも小さくなる。環境温度が減少する場合には、逆に作用する。
例えば、前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられる場合に、可動な前記端板に前記軸方向に可動なシャフトが設けられ、可動な前記共振器側に設けられた前記固定板には前記シャフトが貫通する孔が設けられて、前記シャフトが前記導波管の外側から操作可能になる。シャフトの操作により端板が可動になり、端板の間隔を変えることができる。
なお、この場合、前記端板及び前記シャフトの材料の線膨張係数を、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きくしてもよい。
なお、以上のような本発明の共振器の前記2つの端板の対向する面に、導体板を設けてもよい。
この共振器は、例えば、前記導波管が所定の金属で形成され、前記調整板及び前記可動板の少なくとも一方がプラスチックで形成される。
図1は、本発明の第1実施形態の共振器1の断面図である。
この共振器1は、TE01nモードの円形導波管10の両底面が固定板11、12により閉じられた構成であり、円形導波管10内部に円形導波管10の軸方向に移動可能な可動板13が設けられている。可動板13には円形導波管10の軸方向に移動可能なシャフト14が接続されている。固定板11には孔が設けられており、シャフト14は、この孔を貫通して固定板11にナット15により支持される。円形導波管10には、周壁に結合孔19が設けられている。結合孔19には、図15のように、方形導波管等の他の導波管(図示省略)が接続される。
f0=c{(X/π)2+(nD/2L)2}1/2 /D …(1)
D:円形導波管10の直径、L:共振軸長、n:共振次数(TE011共振モードの場合は「1」)、X:TE01共振モードの場合「3.832」である。
Dt=D+α1・ΔT・D …(2)
Lt=L+α1・ΔT・L−α2・ΔT・L2 …(3)
共振軸長Lは、α1<α2であるために、α1・L<α2・L2のときに、温度上昇により小さくなる(L>Lt)。共振軸長Lが小さくなるために、共振周波数がより高い周波数になるように作用する。また、共振軸長は温度低下により大きくなり、共振周波数がより低い周波数になるように作用する。
このように、温度変化に伴う円形導波管10の直径Dによる共振周波数の変化と、共振軸長Lによる共振周波数の変化は、相殺し合う方向で作用する。そのために、共振器1の温度変化による共振周波数の変化が補償される。
この実施形態では、可動板13及び調整板17を他の共振器1を構成する部材とは異なるものとしたが、更に多くの種類の材料を用いて共振器1を構成するようにしてもよい。いずれにしても、図4に示すように、共振軸長Lによる共振周波数の変化が特性L、もしくは特性Dの傾きよりも傾斜の小さい特性で表されるものであればよい。
図5は、本発明の第2実施形態の共振器2の断面図である。
共振器2の第1実施形態の共振器1と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器2は、共振器1の調整板17に換えて第2可動板21を有する点が大きく異なる。
図6は、本発明の第3実施形態の共振器3の断面図である。
共振器3の第1実施形態の共振器1と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器3では、共振器1の可動板13が断面T字型の可動板32になり、調整板17も断面T字型の調整板34になる。可動板32は、金属板31を介してシャフト14に接続される。可動板32は周囲に導体板33が設けられる。導体板33と円形導波管10の側面、及び導体板33と金属板31とで形成されるL字部分は、チョーク構造になっている。L字部分の長さは、共振周波数の半波長と同じ長さである。導体板33の最も調整板34側の端部と円形導波管10の側面との間は等価的に短絡となる。
図7は、本発明の第4実施形態の共振器4の断面図である。
共振器4の第1実施形態の共振器1と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器4は、共振器1の可動板13と固定板11との間に電波吸収体41を設けた構成である。
共振器4も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
図8は、本発明の第5実施形態の共振器5の断面図である。
共振器5の第1実施形態の共振器1と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器5は、共振器1の可動板13と固定板11の間に乾燥剤51を設けた構成である。
共振器5も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
f0=1/(εμ)1/2・{(X/π)2+(nD/2L)2}1/2 /D …(4)
式(4)によると、誘電率が変化した場合に共振周波数も変化する。誘電率は真空の誘電率(定数)と比誘電率の積で表される。
図9は、本発明の第6実施形態の共振器6の断面図である。
共振器6の第1実施形態の共振器1と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器6は、可動板61及び調整板64の内部にそれぞれ電熱器62、65を備えたことで、共振器1と異なる。電熱器62、65は、外部の制御装置63、66により、円形導波管10内部の温度が外部の温度とほぼ同じになるように制御される。電熱器62、65により、共振器6に入力されるマイクロ波を大電力で間欠的に動作させた場合でも、可動板61及び調整板64の熱応答時間の遅れを補償することができる。
共振器6も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
図10は、本発明の第7実施形態の共振器1’の断面図である。
共振器1’の第1実施形態の共振器1と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器1’は、共振器1から調整板17及び導体板16、18を除いた構成である。しかし、共振器1’は、共振器1とは異なる材料により、固定板11’、12’が形成されている。固定板11’、12’に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管10に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板11’、12’と可動板13とは同じ材料で形成される。
共振器1’も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
図11は、本発明の第8実施形態の共振器2’の断面図である。
共振器2’の第2実施形態の共振器2と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器2’は、共振器2の導体板16、22を除いた構成である。しかし、共振器2’は、共振器2とは異なる材料により、固定板26、27が形成されている。固定板26、27に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管20に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板26、27と可動板13とは同じ材料で形成される。
共振器2’も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
図12は、本発明の第9実施形態の共振器3’の断面図である。
共振器3’の第3実施形態の共振器3と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器3’は、共振器3の調整板34及び導体板33、35を除いた構成である。しかし、共振器3’は、共振器3とは異なる材料により、固定板36、37が形成されている。固定板36、37に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管10に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板36、37と可動板32とは同じ材料で形成される。
共振器3’も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
図13は、本発明の第10実施形態の共振器4’の断面図である。
共振器4’の第4実施形態の共振器4と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器4’は、共振器4の導体板16、18及び調整板17を除いた構成である。しかし、共振器4’は、共振器4とは異なる材料により、固定板42、43が形成されている。固定板42、43に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管10に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板42、43と可動板13とは同じ材料で形成される。
共振器4’も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、第4実施形態の共振器4と同様に、電波吸収体41による効果も得られる。
図14は、本発明の第11実施形態の共振器5’の断面図である。
共振器5’の第5実施形態の共振器5と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器5’は、共振器4の導体板16、18及び調整板17を除いた構成である。しかし、共振器5’は、共振器5とは異なる材料により、固定板52、53が形成されている。固定板52、53に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管10に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板52、53と可動板13とは同じ材料で形成される。
共振器5’も、共振器1と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、第5実施形態の共振器5と同様に、乾燥剤51による効果も得られる。
10、20、71、78 円形導波管
11、12、23、11’、12’、26、27、36、37、42、43、52、53、72、73、81、82 固定板
13、32、61、79 可動板
14、80 シャフト
15、84 ナット
16、18、22、33、35 導体板
17、34、64 調整板
19、76、77、83 結合孔
21 第2可動板
24 第2シャフト
25 第2ナット
31 金属板
41 電波吸収体
51 乾燥剤
62、65 電熱器
63、66 制御装置
74、75 方形導波管
Claims (3)
- 周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた円筒形の導波管と、
前記導波管の両底面にそれぞれ設けられる固定板と、
一方の固定板に接続される調整板と、
他方の固定板から所定の距離を開けて設けられており、前記導波管の軸方向に可動になっている可動板と、を備えており、
環境温度が変化すると、前記導波管の直径が変動するとともに前記可動板と前記調整板との間隔が変動して、前記導波管の直径の変動による前記共振周波数の変化と前記可動板と前記調整板との間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている、
共振器。 - 前記導波管は所定の金属で形成されており、
前記調整板及び前記可動板の少なくとも一方はプラスチックで形成されている、
請求項1記載の共振器。 - 請求項1又は2記載の共振器を、前記導波管の前記結合孔を介して結合することで、複数接続して構成される、
導波管フィルタ。
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