JP7303063B2 - Resonator and manufacturing method - Google Patents
Resonator and manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7303063B2 JP7303063B2 JP2019150497A JP2019150497A JP7303063B2 JP 7303063 B2 JP7303063 B2 JP 7303063B2 JP 2019150497 A JP2019150497 A JP 2019150497A JP 2019150497 A JP2019150497 A JP 2019150497A JP 7303063 B2 JP7303063 B2 JP 7303063B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- case
- linear expansion
- coefficient
- resonator
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Description
本発明は、電磁波のフィルタに用いられる共振器に関する。 The present invention relates to a resonator used for filtering electromagnetic waves.
高いＱ値のマイクロ波等用フィルタとしては、金属で構成される立体回路を備える構成が一般的に知られている（特許文献１及び２参照）。ここで、「マイクロ波等」は、「マイクロ波」又は「ミリ波」をいうこととする。 As a high Q value filter for microwaves, etc., a configuration including a three-dimensional circuit made of metal is generally known (see Patent Documents 1 and 2). Here, "microwaves, etc." refer to "microwaves" or "millimeter waves."
図１及び図２は、そのような一般的なマイクロ波等用フィルタに適用可能な共振器の例である共振器１００の構成を表す概念図である。図１は共振器１００の縦断面を表す。また、図２は、図１に表される共振棒１０１及び誘電体１０４を表す斜視図である。 1 and 2 are conceptual diagrams showing the configuration of a resonator 100, which is an example of a resonator applicable to such a general microwave filter. FIG. 1 represents a longitudinal section of a resonator 100. FIG. 2 is a perspective view showing the resonance bar 101 and the dielectric 104 shown in FIG.
前述のマイクロ波等用フィルタは、例えば特許文献２にも開示があるように、共振器１００を、単体で用いるかあるいは２つ以上接続したものである。 The aforementioned filter for microwaves and the like uses a single resonator 100 or connects two or more resonators 100, as disclosed in Patent Document 2, for example.
図１に表されるように、共振器１００は、共振棒１０１と、カバー１０２と、ケース１０３と、誘電体１０４とを備える。 As shown in FIG. 1, the resonator 100 comprises a resonator bar 101, a cover 102, a case 103 and a dielectric 104. As shown in FIG.
ケース１０３は、中空の円筒形をしている。ケース１０３の底面１１１は円形であり、その中央部に共振棒１０１が設置されている。ケース１０３は金属で構成される。ケース１０３の側部１２１には、入力ポート１０５と出力ポート１０７が設置されている。入力ポート１０５と出力ポート１０７とは同じ構造をしている。入力ポート１０５は、外部から入力されたマイクロ波等を共振器１００の内部に放出する。出力ポート１０７は、共振器１００の内部で共振により周波数が揃えられたマイクロ波等を外部へ放出する。なお、入力ポート１０５と出力ポート１０７とは、必ずしも、図１に表されるように対向して設置される必要はない。 Case 103 has a hollow cylindrical shape. The bottom surface 111 of the case 103 is circular, and the resonance rod 101 is installed in the center thereof. Case 103 is made of metal. An input port 105 and an output port 107 are installed on the side portion 121 of the case 103 . Input port 105 and output port 107 have the same structure. The input port 105 emits externally input microwaves or the like into the resonator 100 . The output port 107 emits to the outside microwaves or the like whose frequencies are aligned by resonance inside the resonator 100 . It should be noted that the input port 105 and the output port 107 do not necessarily need to be installed facing each other as shown in FIG.
共振棒１０１は図２に表されるように中空の円筒形をしている。共振棒１０１は金属で構成される。 The resonance bar 101 has a hollow cylindrical shape as shown in FIG. The resonance bar 101 is made of metal.
誘電体１０４は、ケース１０３内の共振棒１０１の周囲に形成される。 A dielectric 104 is formed around the resonance bar 101 within the case 103 .
カバー１０２は、共振棒１０１及びケース１０３の上部に設置される。カバー１０２は、ケース１０３に固定されても構わないが、その場合は、カバー１０２とケース１０３とは、一般的に同じ材料で構成される。 A cover 102 is installed on the resonance rod 101 and the case 103 . Cover 102 may be fixed to case 103, in which case cover 102 and case 103 are generally made of the same material.
共振器１００を設計する上では、温度の変動にともなう共振棒１０１及びケース１０３の線膨張係数に依存した膨張又は収縮（以下、膨張等という。）による、共振器１００の共振周波数の変動の抑制が必要である。そのため、例えば、恒温装置により共振器１００の温度を一定に保ち、あるいは、共振棒１０１及びケース１０３に熱膨張係数の小さな材料を用いる等の方法がとられる。 In designing the resonator 100, suppression of fluctuations in the resonance frequency of the resonator 100 due to expansion or contraction (hereinafter referred to as expansion) depending on the coefficient of linear expansion of the resonance rod 101 and the case 103 due to temperature fluctuations. is necessary. Therefore, for example, a constant temperature device is used to keep the temperature of the resonator 100 constant, or a material with a small thermal expansion coefficient is used for the resonance rod 101 and the case 103 .
ここで、特許文献１は、空胴側面部を少なくとも２種類の熱膨張係数の異なる材料を用いて構成する帯域通過濾波器を開示する。 Here, Patent Literature 1 discloses a band-pass filter in which the side wall of the cavity is made of at least two materials with different coefficients of thermal expansion.
また、特許文献２は、内導体を金属で構成し、ケース全体を樹脂モールドで構成し、更にケース内側面、内底面、及び内導体の各表面を金属で一様に連続して被覆する誘電体フィルタを開示する。 In addition, Patent Document 2 discloses a dielectric structure in which the inner conductor is made of metal, the entire case is made of resin molding, and the inner side surface, the inner bottom surface, and each surface of the inner conductor are uniformly and continuously covered with metal. A body filter is disclosed.
図１に表される共振器１００の軽量化及び低コスト化を図るためには、ケース１０３に、金属ではなく、側面１１２及び底面１１１が金属により被覆された樹脂を用いることが有効である。しかしながら、樹脂は金属と比較して線膨張係数が大きい。そのため、ケース１０３に樹脂を用いた場合には、温度変化にともなう線熱膨張等により生じる共振器１００の共振周波数の変動の抑制が特に重要になる。 In order to reduce the weight and cost of the resonator 100 shown in FIG. 1, it is effective to use resin in which the side surfaces 112 and the bottom surface 111 are coated with metal instead of metal for the case 103. However, resin has a larger linear expansion coefficient than metal. Therefore, when resin is used for the case 103, it is particularly important to suppress fluctuations in the resonance frequency of the resonator 100 caused by linear thermal expansion or the like due to temperature changes.
本発明は、ケースに樹脂を用いた場合において線熱膨張等による共振周波数の変動を抑え得るケース材料及びケースの成型方法の選択が可能な共振器等の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a resonator or the like that allows selection of a case material and a case molding method that can suppress variations in resonance frequency due to linear thermal expansion or the like when a resin is used for the case.
本発明の共振器は、外形が円筒形の共振棒と、底面に前記共振棒が設置され前記共振棒の周囲に円筒形の側面を有するケースと、前記ケースの上面を覆うカバーとを備え、前記ケースは前記底面及び前記側面に金属皮膜を有する樹脂で形成されており、前記カバーの前記底面及び前記共振棒に対向する面は金属により構成され、前記ケースの前記底面に平行な方向の線膨張係数である第一線膨張係数と、前記ケースの前記底面に垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数とが異なる。 A resonator according to the present invention includes a resonance bar having a cylindrical outer shape, a case having a bottom surface on which the resonance bar is installed and having cylindrical side surfaces around the resonance bar, and a cover covering the upper surface of the case, The case is made of a resin having a metal film on the bottom surface and the side surfaces, and the bottom surface and the surface of the cover facing the resonance rod are made of metal, and the line parallel to the bottom surface of the case is formed. A first linear expansion coefficient, which is an expansion coefficient, is different from a second linear expansion coefficient, which is a linear expansion coefficient in the direction perpendicular to the bottom surface of the case.
本発明の共振器等は、ケースに樹脂を用いた場合において線熱膨張等による共振周波数の変動を抑え得るケース材料及びケースの成型方法の選択が可能である。 When the resonator or the like of the present invention uses a resin for the case, it is possible to select a case material and a case molding method that can suppress fluctuations in the resonance frequency due to linear thermal expansion or the like.
本実施形態の共振器の構成は、図１に表される一般的な共振器１００の構成と同じである。ただし、ケース１０３及びカバー１０２の材料は、フィラーが添加された樹脂であるフィラー添加樹脂により構成されている。また、図１に表されるケース１０３の底面１１１、ケース１０３の側面１１２及びカバー１０２の下面１１３は、マイクロ波等を反射するように、例えば蒸着等により金属が被覆されている。当該金属の種類は任意である。 The configuration of the resonator of this embodiment is the same as the configuration of the general resonator 100 shown in FIG. However, the material of the case 103 and the cover 102 is composed of a filler-added resin, which is a resin to which a filler is added. Further, the bottom surface 111 of the case 103, the side surface 112 of the case 103, and the bottom surface 113 of the cover 102 shown in FIG. The kind of the metal concerned is arbitrary.
カバー１０２は金属であっても構わない。その場合は、カバー１０２の下面１１３は金属被覆されていなくても構わない。カバー１０２はケース１０３に固定されていても構わないが、その場合は、カバー１０２とケース１０３とは同じ材料で構成されることが望ましい。 The cover 102 may be metal. In that case, the lower surface 113 of the cover 102 may not be metalized. The cover 102 may be fixed to the case 103, but in that case, the cover 102 and the case 103 are preferably made of the same material.
共振棒１０１は、表面が金属により覆われた樹脂であっても構わない。その場合は、共振器１００はより軽量になり得る。 The resonance rod 101 may be made of resin whose surface is covered with metal. In that case, the resonator 100 can be lighter.
図３は、図１に表される共振器１００において、共振棒１０１の材質とケース１０３の材質との組合せを変えた場合の、共振周波数変動量と温度との関係の計算結果を表す図である。ここで、共振周波数変動量は、共振器１００の各温度での共振周波数の、環境温度が３０℃での共振周波数からの変動量である。また、温度は、共振棒１０１及びケース１０３の温度であり、これらの温度は等しいものとする。 FIG. 3 is a diagram showing the calculation results of the relationship between the amount of resonance frequency variation and the temperature when the combination of the material of the resonance rod 101 and the material of the case 103 is changed in the resonator 100 shown in FIG. be. Here, the resonance frequency fluctuation amount is the fluctuation amount of the resonance frequency of the resonator 100 at each temperature from the resonance frequency at the environmental temperature of 30°C. Also, the temperature is the temperature of the resonance rod 101 and the case 103, and these temperatures are assumed to be the same.
また、共振棒１０１の外形の寸法は、Φ９ｍｍ×１４．８ｍｍである。また、ケース１０３の内形すなわち誘電体１０４の外形の寸法は、Φ２５ｍｍ×１８ｍｍである。 The external dimensions of the resonance rod 101 are Φ9 mm×14.8 mm. The inner dimension of the case 103, that is, the outer dimension of the dielectric 104 is Φ25 mm×18 mm.
また、図３に表される第一例は、共振棒１０１及びケース１０３の材質がともにアルミニウムの場合の計算結果である。また、第二例は、共振棒１０１の材質がアルミニウムであり、ケース１０３の材質がスーパーインバー合金の場合の計算結果である。また、第三例は、共振棒１０１の材質が鉄であり、ケース１０３の材質が樹脂Ａの場合である。 The first example shown in FIG. 3 is the result of calculation when the materials of both the resonance rod 101 and the case 103 are aluminum. The second example is the calculation result when the material of the resonance rod 101 is aluminum and the material of the case 103 is a super-invar alloy. In the third example, the material of the resonance rod 101 is iron and the material of the case 103 is resin A.
なお、当該計算は、Ｘ－Ｙ方向の線膨張係数とＺ方向の線膨張係数とにより、各温度での線熱膨張等の後の寸法を導出し、その寸法での電磁界解析計算により行われたものである。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は図１に表される。当該電磁界解析計算は、例えば、市販の電磁界解析シミュレータであるＡＮＳＹＳ社のＨＦＳＳにより行われ得る。当該シミュレーションにおいては、共振器１００を三次元で表したものをワイヤメッシュに分割し、有限要素法により解析される。 In addition, the calculation is performed by deriving the dimensions after linear thermal expansion etc. at each temperature from the linear expansion coefficient in the XY direction and the linear expansion coefficient in the Z direction, and performing electromagnetic field analysis calculation with those dimensions. It was broken. Note that the X, Y, and Z directions are shown in FIG. The electromagnetic field analysis calculation can be performed, for example, by HFSS by ANSYS, which is a commercially available electromagnetic field analysis simulator. In the simulation, the three-dimensional representation of the resonator 100 is divided into wire meshes and analyzed by the finite element method.
なお、当該計算においては、図１に表される入力ポート１０５及び出力ポート１０７の影響は考慮されていない。また、当該計算の際に、金属で構成された共振棒１０１及び金属で構成されたケース１０３については、Ｘ－Ｙ方向の線膨張係数とＺ方向の線膨張係数とが等しいとしている。 Note that the effects of the input port 105 and the output port 107 shown in FIG. 1 are not considered in the calculation. Further, in the calculation, it is assumed that the resonance rod 101 made of metal and the case 103 made of metal have the same coefficient of linear expansion in the XY direction and the coefficient of linear expansion in the Z direction.
一方、樹脂Ａで構成されたケース１０３については、Ｘ－Ｙ方向の線膨張係数とＺ方向の線膨張係数とが異なることが想定されている。樹脂は、一般的に、グラスファイバ等のフィラーの添加により、Ｘ－Ｙ方向の線膨張係数とＺ方向の線膨張係数とを、ある程度個別に設定することができることが知られている。樹脂Ａは、そのようなフィラーが添加されたフィラー添加樹脂であることが想定されている。 On the other hand, for the case 103 made of the resin A, it is assumed that the coefficient of linear expansion in the XY direction and the coefficient of linear expansion in the Z direction are different. It is generally known that by adding a filler such as glass fiber, it is possible to individually set the coefficient of linear expansion in the XY direction and the coefficient of linear expansion in the Z direction to some extent. Resin A is envisioned to be a filled resin to which such fillers have been added.
図３に表された計算結果では、第一例及び第二例においては、共振周波数の顕著な温度依存性が認められるのに対し、第三例においては、共振周波数の有意な温度依存性が認めらない。このことは、上記寸法においては、第三例の材質の組合せが、共振周波数の温度依存性の観点から最も適していることを表す。第三例としては、そのようなＸ－Ｙ方向及びＺ方向の線膨張係数が設定されており。、そのような線膨張係数は、フィラー添加樹脂に添加されるフィラーの種類、添加量及びケース１０３の形成方法を調整することにより実現可能である。 In the calculation results shown in FIG. 3, significant temperature dependence of the resonance frequency is observed in the first and second examples, whereas significant temperature dependence of the resonance frequency is observed in the third example. I don't approve. This indicates that the combination of materials of the third example is most suitable for the above dimensions from the viewpoint of the temperature dependence of the resonance frequency. As a third example, such linear expansion coefficients in the XY and Z directions are set. , such a coefficient of linear expansion can be realized by adjusting the type and amount of filler added to the filler-added resin and the method of forming the case 103 .
次に、図３に表された第三例の樹脂Ａのように共振周波数の温度変化が少ない、Ｘ－Ｙ方向及びＺ方向の線膨張係数の導出例を二例説明する。 Next, two examples of derivation of linear expansion coefficients in the XY direction and the Z direction in which the temperature change of the resonance frequency is small like the resin A of the third example shown in FIG. 3 will be described.
図４は、ケース１０３のＸ－Ｙ方向の線膨張係数を５×１０－５に固定し、三つの温度でケース１０３のＺ方向の線膨張係数を変化させた場合の、共振周波数の計算結果例を表す概念図である。当該三つの温度は、－２５℃、２５℃及び７５℃である。 FIG. 4 shows the calculation results of the resonance frequency when the linear expansion coefficient of the case 103 in the XY direction is fixed at 5×10 −5 and the linear expansion coefficient of the case 103 in the Z direction is changed at three temperatures. It is a conceptual diagram showing an example. The three temperatures are -25°C, 25°C and 75°C.
また、共振棒１０１の外形及びケース１０３の内径の寸法及び共振周波数の導出方法は、図３の第三例の場合と同様である。また、ケース１０３に用いられるフィラー混入前のベースとなる樹脂はレジンが想定されている。また、共振棒１０１の材料は、線膨張係数が１．１８×１０－５の鉄である。 The outer shape of the resonance rod 101, the inner diameter of the case 103, and the method of deriving the resonance frequency are the same as in the case of the third example shown in FIG. In addition, it is assumed that the base resin used for the case 103 before the filler is mixed is a resin. Further, the material of the resonance bar 101 is iron with a linear expansion coefficient of 1.18×10 −5 .
図４から理解されるように、ケース１０３のＺ方向の線膨張係数が３．８×１０－５の場合は、三つの温度のいずれにおいても共振周波数は３５０５ＭＨｚ近傍であり、温度の変動にともなう共振周波数の有意な変動はない。そこで、Ｘ－Ｙ方向の線膨張係数が５×１０－５、Ｚ方向の線膨張係数が３．８×１０－５ののフィラー添加樹脂をケース１０３に用いる。これにより、共振器１００は、共振周波数が３５０５ＭＨｚであり共振周波数の有意な変動がないことが見込まれる。 As can be seen from FIG. 4, when the linear expansion coefficient of the case 103 in the Z direction is 3.8×10 −5 , the resonance frequency is around 3505 MHz at any of the three temperatures. There is no significant variation in resonant frequency. Therefore, a filler-added resin having a coefficient of linear expansion in the XY direction of 5×10 −5 and a coefficient of linear expansion in the Z direction of 3.8×10 −5 is used for the case 103 . As a result, the resonator 100 is expected to have a resonance frequency of 3505 MHz and no significant variation in the resonance frequency.
ここで、フィラー添加樹脂を用いたケース１０３におけるＸ－Ｙ方向及びＹ方向の線膨張係数の調整は、添加されるフィラーの種類、添加量等及びフィラー添加後の樹脂の形成方法の選択により調整される。フィラーは市販されているものの中から選択される。 Here, the adjustment of the linear expansion coefficients in the XY direction and the Y direction in the case 103 using the filler-added resin is adjusted by selecting the type of filler to be added, the amount of addition, etc., and the method of forming the resin after adding the filler. be done. Fillers are selected from those commercially available.
フィラー添加樹脂は、フィラー添加樹脂の流動方向の線膨張係数に比べ、流動方向に直角な方向の線膨張係数が大きくなることが知られている。これを利用して、フィラー添加樹脂を複数層流動させることにより積層したブロックから、ケース１０３を削りだして形成する。当該ブロックは、例えば、２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×５ｍｍ厚のフィラー添加樹脂の層を８層重ねて厚み４０ｍｍとした積層型フィラー添加樹脂ブロックである。 It is known that a filler-added resin has a larger linear expansion coefficient in the direction perpendicular to the flow direction than the filler-added resin in the flow direction. Using this, the case 103 is formed by cutting out from a block laminated by flowing a plurality of layers of filler-added resin. The block is, for example, a laminated filler-added resin block having a thickness of 40 mm by stacking eight filler-added resin layers each having a size of 250 mm×250 mm×5 mm.
あるいは、三次元プリンタによりケース１０３を形成しても良い。三次元プリンタが用いられた場合は、一般的に積層法で製造されるため、上述と同様の理由により、Ｘ－Ｙ方向とＺ方向とで異なる線膨張係数に設定しやすい。 Alternatively, the case 103 may be formed using a three-dimensional printer. When a three-dimensional printer is used, it is generally manufactured by a lamination method, and for the same reason as described above, it is easy to set different linear expansion coefficients in the XY direction and the Z direction.
あるいは、シート状のフィラー添加樹脂を真空成型又は圧空成型することによりケース１０３を生成しても構わない。真空成型又は圧空成型は、シート状のフィラー添加樹脂を重ねて成型するためＸ－Ｙ方向とＺ方向とで異なる線膨張係数に設定しやすい。 Alternatively, the case 103 may be produced by vacuum molding or pressure molding a sheet-like filler-added resin. In vacuum molding or air pressure molding, since sheet-like filler-added resins are layered and molded, it is easy to set different linear expansion coefficients in the XY direction and the Z direction.
あるいは、射出成型によりケース１０３を形成しても構わない。射出成型は、主にフィラー添加樹脂を加熱可塑化する工程と、可塑化されたフィラー添加樹脂を高圧で金型内に射出する工程と、金型内でフィラー添加樹脂を固化する工程と、金型から成形品を取り出す工程とからなる。射出成型においては、型に向かってフィラー添加樹脂が絞り出されるように流動するので、当該流動方向（Ｘ－Ｙ方向）と当該流動方向に垂直な方向（Ｚ方向）とで異なる線膨張係数に設定しやすい。 Alternatively, the case 103 may be formed by injection molding. Injection molding mainly consists of the processes of heating and plasticizing a filler-added resin, injecting the plasticized filler-added resin into a mold at high pressure, solidifying the filler-added resin in the mold, and and removing the molded product from the mold. In injection molding, since the filler-added resin flows toward the mold so as to be squeezed out, the coefficient of linear expansion differs between the flow direction (XY direction) and the direction perpendicular to the flow direction (Z direction). Easy to set.
図５は、ケース１０３のＸ－Ｙ方向の線膨張係数を１×１０－４に固定し、三つの温度でケース１０３のＺ方向の線膨張係数を変化させた場合の、共振周波数の計算結果例を表す概念図である。当該三つの温度は、－２５℃、２５℃及び７５℃である。 FIG. 5 shows the calculation results of the resonance frequency when the linear expansion coefficient of the case 103 in the XY direction is fixed at 1×10 −4 and the linear expansion coefficient in the Z direction of the case 103 is changed at three temperatures. It is a conceptual diagram showing an example. The three temperatures are -25°C, 25°C and 75°C.
また、共振棒１０１の外形及びケース１０３の内径の寸法及び共振周波数の導出方法は、図３の第三例の場合と同様である。また、ケース１０３に用いられるフィラー混入前の樹脂はテフロン（登録商標）が想定されている。また、共振棒１０１の材料は、線膨張係数が２．３５×１０－５のアルミニウムが想定されている。 The outer shape of the resonance rod 101, the inner diameter of the case 103, and the method of deriving the resonance frequency are the same as in the case of the third example shown in FIG. In addition, it is assumed that the resin used for the case 103 before the filler is mixed is Teflon (registered trademark). Also, the material of the resonance rod 101 is assumed to be aluminum with a coefficient of linear expansion of 2.35×10 −5 .
図５から理解されるように、ケースのＺ方向の線膨張係数が８．７×１０－５の場合において、三つの温度のいずれにおいても共振周波数は３５０５ＭＨｚ近傍であり、温度の変動にともなう共振周波数の有意な変動はない。これにより、共振周波数が３５０５ＭＨｚであり共振周波数の有意な変動がないことが見込まれる共振器１００の設計が可能である。 As can be seen from FIG. 5, when the coefficient of linear expansion in the Z direction of the case is 8.7×10 −5 , the resonance frequency is around 3505 MHz at any of the three temperatures. There is no significant variation in frequency. This allows for the design of a resonator 100 that has a resonant frequency of 3505 MHz and is expected to have no significant variation in resonant frequency.
そこで、Ｘ－Ｙ方向の線膨張係数が１×１０－４でありＺ方向の線膨張係数が８．７×１０－５のフィラー添加樹脂を、ベースとなるテフロン（登録商標）に混入されるフィラーの種類、添加量及びケース１０３の成型方法を調整して製造する。フィラーは市販されているものの中から選択される。また、ケース１０３の形成方法は、図５の説明の場合と同様である。 Therefore, a filler-added resin having a coefficient of linear expansion in the XY direction of 1 × 10 -4 and a coefficient of linear expansion in the Z direction of 8.7 × 10 -5 is mixed with Teflon (registered trademark) as a base. It is manufactured by adjusting the type of filler, the amount of addition, and the molding method of the case 103 . Fillers are selected from those commercially available. Also, the method of forming the case 103 is the same as that described with reference to FIG.
図６は、図１に表される共振器１００の本実施形態の設計方法の例を表す概念図である。 FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of the design method of this embodiment for the resonator 100 shown in FIG.
設計者等は、設計を開始した場合には、まず、Ａ１０１の動作として、共振器１００の共振周波数を決める。当該共振周波数は、用いられるマイクロ波等の周波数により決まる。 When the designer starts designing, first, the resonance frequency of the resonator 100 is determined as the operation of A101. The resonance frequency is determined by the frequency of the microwave or the like used.
次に、設計者等は、Ａ１０２の動作として、共振器１００の寸法を決定する。当該寸法は、Ａ１０１の動作により共振周波数が決まると経験により決まる。 Next, the designer determines the dimensions of the resonator 100 as the operation of A102. The dimensions are empirically determined once the resonant frequency is determined by the operation of A101.
次に、設計者等は、Ａ１０３の動作として、ケース１０３に用いるフィラー添加樹脂についてＸ－Ｙ方向及びＺ方向の線膨張係数を決定する。設計者等は当該決定を、前述の電磁界解析等により行う。 Next, as the operation of A103, the designer determines the linear expansion coefficients in the XY direction and the Z direction of the filler-added resin used for the case 103. FIG. The designer etc. makes the decision by the above-mentioned electromagnetic field analysis or the like.
そして、設計者等は、Ａ１０４の動作として、Ａ１０３の動作で導出した線膨張係数を満たすフィラー添加樹脂を、そのフィラー添加樹脂によるケース１０３の形成方法も含めて、選択する。設計者等は、当該選択を、例えば、フィラーを混入される樹脂の種類、フィラーの種類、フィラーの添加量及びケース１０３の形成方法を変えてケース１０３を試作し、ケース１０３のＸ－Ｙ測定方向及びＺ方向の線膨張係数を測定することにより行う。ケース１０３の形成方法の説明は上述の通りである。 Then, as the operation of A104, the designer selects the filler-added resin that satisfies the coefficient of linear expansion derived in the operation of A103, including the method of forming the case 103 with the filler-added resin. The designer or the like changes the selection, for example, the type of resin mixed with the filler, the type of filler, the amount of filler added, and the method of forming the case 103, and prototypes the case 103, and performs the XY measurement of the case 103. It is carried out by measuring the coefficient of linear expansion in the direction and Z direction. The method for forming the case 103 has been described above.
設計者等は、Ａ１０４の動作の完了により、図６の動作を終了する。
［効果］
本実施形態の共振器においては、ケースにＸ－Ｙ方向とＺ方向とで線膨張係数の異なる材料が用いられ、かつ、Ｘ－Ｙ方向とＺ方向との線膨張係数が共振周波数の温度変化を抑えることが計算により見込まれる値に調整されている。そのため、本実施形態の共振器は、共振周波数の温度変化を抑え得る。
The designer, etc. ends the operation of FIG. 6 upon completion of the operation of A104.
[effect]
In the resonator of this embodiment, materials having different linear expansion coefficients in the XY direction and the Z direction are used for the case, and the linear expansion coefficients in the XY direction and the Z direction change depending on the temperature change of the resonance frequency. is adjusted to a value that is expected by calculation to suppress . Therefore, the resonator of this embodiment can suppress the temperature change of the resonance frequency.
また、本実施形態の設計方法においては、まず、共振器のケースに用いた場合に共振周波数の温度変化が許容できる範囲に収まる材料のＸ－Ｙ方向及びＺ方向の線膨張係数を電磁界解析計算により決定する。そして、決定した線膨張係数を実現可能な樹脂を選択する。そのため、前記設計方法は、ケースにフィラー混入樹脂を用いた場合において共振器の共振周波数の温度変化の減少を見込める共振器の設計を可能にする。 In the design method of the present embodiment, first, electromagnetic field analysis is performed on the coefficient of linear expansion in the XY and Z directions of a material whose temperature change in the resonance frequency falls within an allowable range when used for the case of the resonator. Determined by calculation. Then, a resin that can realize the determined coefficient of linear expansion is selected. Therefore, the design method makes it possible to design a resonator that is expected to have a reduced temperature change in the resonance frequency of the resonator when a filler-containing resin is used for the case.
図７は、実施形態の共振器の最小限の構成である共振器１００ｘの構成を表す概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram showing the configuration of a resonator 100x, which is the minimum configuration of the resonators of the embodiment.
共振器１００ｘは、外形が円筒形の共振棒１０１ｘと、底面１１１ｘに共振棒１０１ｘが設置され共振棒１０１ｘの周囲に円筒形の側面１１２ｘを有するケース１０３ｘと、ケース１０３ｘの上面を覆うカバー１０２ｘとを備える。ケース１０３ｘは底面１１１ｘ及び側面１１２ｘに金属皮膜を有する樹脂で形成されている。カバー１０２ｘの、底面１１１ｘ及び共振棒１０１ｘに対向する面である下面１１３ｘは金属である。ケース１０３ｘの底面１１１ｘに平行な方向の線膨張係数である第一線膨張係数と、ケース１０３ｘの底面１１１ｘに垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数とが異なる。 The resonator 100x includes a resonance rod 101x having a cylindrical outer shape, a case 103x having a bottom surface 111x on which the resonance rod 101x is mounted and a cylindrical side surface 112x around the resonance rod 101x, and a cover 102x covering the upper surface of the case 103x. Prepare. The case 103x is made of resin having a metal coating on the bottom surface 111x and side surfaces 112x. The bottom surface 111x of the cover 102x and the bottom surface 113x, which is the surface facing the resonance bar 101x, are made of metal. A first coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction parallel to the bottom surface 111x of the case 103x is different from a second coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction perpendicular to the bottom surface 111x of the case 103x.
共振器１００ｘは、前記第一線膨張係数と前記第二線膨張係数とが異なる。そのため、前記第一線膨張係数と前記第二線膨張係数とを調整することにより、共振周波数の温度依存性を許容範囲に抑えることが可能である。そのため、共振器１００ｘは、ケースに樹脂を用いた場合において線熱膨張等による共振周波数の変動を抑え得る。すなわち、共振器１００は、ケースに樹脂を用いた場合において線熱膨張等による共振周波数の変動を抑え得るケース材料及びケースの成型方法の選択が可能である。 The resonator 100x has the first linear expansion coefficient and the second linear expansion coefficient different from each other. Therefore, by adjusting the first coefficient of linear expansion and the second coefficient of linear expansion, it is possible to suppress the temperature dependence of the resonance frequency within an allowable range. Therefore, the resonator 100x can suppress fluctuations in the resonance frequency due to linear thermal expansion or the like when resin is used for the case. That is, when the resonator 100 uses resin for the case, it is possible to select a case material and a case molding method that can suppress fluctuations in the resonance frequency due to linear thermal expansion or the like.
そのため、共振器１００ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。 Therefore, the resonator 100x has the effects described in the section [Effects of the Invention] due to the above configuration.
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and further modifications, replacements, and adjustments can be made without departing from the basic technical idea of the present invention. can be added. For example, the configuration of elements shown in each drawing is an example for helping understanding of the present invention, and the configuration is not limited to the configuration shown in these drawings.
また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
外形が円筒形の共振棒と、底面に前記共振棒が設置され前記共振棒の周囲に円筒形の側面を有するケースと、前記ケースの上面を覆うカバーとを備え、
前記ケースは前記底面及び前記側面に金属皮膜を有する樹脂で形成されており、
前記カバーの前記底面及び前記共振棒に対向する面は金属により構成され、
前記ケースの前記底面に平行な方向の線膨張係数である第一線膨張係数と、前記ケースの前記底面に垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数とが異なる、
共振器。
（付記２）
第一線膨張係数より、前記ケースの前記底面に垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数の方が小さい、
付記１に記載された共振器。
（付記３）
前記第一線膨張係数と前記第二線膨張係数とが、共振周波数の温度変化が許容範囲になるよう計算を通して設定されている、付記１又は付記２に記載された共振器。
（付記４）
前記計算が電磁界解析である、付記３に記載された共振器。
（付記５）
前記計算が有限要素法により行われる、付記３又は付記４に記載された共振器。
（付記６）
電磁波用フィルタに用いられ得る、付記１乃至付記５のうちのいずれか一に記載された共振器。
（付記７）
前記樹脂が、前記第一線膨張係数及び前記第二線膨張係数により選択されている、付記１乃至付記６のうちのいずれか一に記載された共振器。
（付記８）
前記樹脂は、フィラーが添加されたフィラー添加樹脂である、付記１乃至付記７のうちのいずれか一に記載された共振器。
（付記９）
前記フィラーの種類及び添加量が調整されている、付記８に記載された共振器。
（付記１０）
前記ケースの形成方法が調整されている、付記８又は付記９に記載された共振器。
（付記１１）
前記ケースが、前記フィラー添加樹脂を複数層流動させることにより積層したブロックから削りだされて形成されている、付記１０に記載された共振器。
（付記１２）
前記ケースが、前記フィラー添加樹脂を用いて三次元プリンタにより形成されている、付記１０に記載された共振器。
（付記１３）
前記ケースが、シート状の前記フィラー添加樹脂を真空成型又は圧空成型することにより形成されている、付記１０に記載された共振器。
（付記１４）
前記ケースが、前記フィラー添加樹脂の射出成型を含む工程により形成されている、付記１０に記載された共振器。
（付記１５）
外形が円筒形の共振棒と、底面に前記共振棒が設置され前記共振棒の周囲に円筒形の側面を有するケースと、前記ケースの上面を覆うカバーとを備え、
前記ケースは前記底面及び前記側面に金属皮膜を有する樹脂で形成されており、
前記カバーの前記底面及び前記共振棒に対向する面は金属被覆により構成され、
前記ケースの前記底面に平行な方向の線膨張係数である第一線膨張係数と、前記ケースの前記底面に垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数とが異なる、
共振器、
の製造方法であって、
前記樹脂はフィラーが添加されたフィラー添加樹脂であり、
前記第一線膨張係数及び前記第二線膨張係数により前記ケースの形成工程を選択する
製造方法。
Moreover, part or all of the above-described embodiments can be described as the following supplementary remarks, but are not limited to the following.
(Appendix 1)
A resonance rod having a cylindrical outer shape, a case having the resonance rod installed on the bottom surface and having a cylindrical side surface around the resonance rod, and a cover covering the upper surface of the case,
The case is formed of a resin having a metal film on the bottom surface and the side surfaces,
The bottom surface of the cover and the surface facing the resonance rod are made of metal,
A first coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction parallel to the bottom surface of the case and a second coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction perpendicular to the bottom surface of the case are different,
resonator.
(Appendix 2)
A second linear expansion coefficient, which is a linear expansion coefficient in the direction perpendicular to the bottom surface of the case, is smaller than the first linear expansion coefficient,
A resonator as described in Appendix 1.
(Appendix 3)
3. The resonator according to appendix 1 or appendix 2, wherein the first coefficient of linear expansion and the second coefficient of linear expansion are set through calculation so that the temperature change of the resonance frequency falls within an allowable range.
(Appendix 4)
4. The resonator of
(Appendix 5)
5. A resonator according to
(Appendix 6)
6. The resonator according to any one of appendices 1 to 5, which can be used in an electromagnetic wave filter.
(Appendix 7)
7. The resonator according to any one of appendices 1 to 6, wherein the resin is selected according to the first linear expansion coefficient and the second linear expansion coefficient.
(Appendix 8)
8. The resonator according to any one of appendices 1 to 7, wherein the resin is a filler-added resin to which a filler is added.
(Appendix 9)
9. The resonator according to
(Appendix 10)
10. The resonator of
(Appendix 11)
11. The resonator according to appendix 10, wherein the case is formed by cutting out from a laminated block by flowing a plurality of layers of the filler-added resin.
(Appendix 12)
11. The resonator according to appendix 10, wherein the case is formed by a three-dimensional printer using the filler-added resin.
(Appendix 13)
11. The resonator according to appendix 10, wherein the case is formed by vacuum forming or pressure forming the sheet-like filler-added resin.
(Appendix 14)
11. The resonator of clause 10, wherein the case is formed by a process that includes injection molding of the filled resin.
(Appendix 15)
A resonance rod having a cylindrical outer shape, a case having the resonance rod installed on the bottom surface and having a cylindrical side surface around the resonance rod, and a cover covering the upper surface of the case,
The case is formed of a resin having a metal film on the bottom surface and the side surfaces,
the bottom surface of the cover and the surface facing the resonance rod are coated with metal;
A first coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction parallel to the bottom surface of the case and a second coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction perpendicular to the bottom surface of the case are different,
resonator,
A manufacturing method of
The resin is a filler-added resin to which a filler is added,
The manufacturing method, wherein the step of forming the case is selected according to the first coefficient of linear expansion and the second coefficient of linear expansion.
１００、１００ｘ 共振器
１０１、１０１ｘ 共振棒
１０２、１０２ｘ カバー
１０３、１０３ｘ ケース
１０４ 誘電体
１０５ 入力ポート
１０７ 出力ポート
１１１、１１１ｘ 底面
１１２、１１２ｘ 側面
１１３、１１３ｘ 下面
１２１ 側部
100, 100x resonator 101, 101x resonance bar 102, 102x cover 103, 103x case 104 dielectric 105 input port 107 output port 111, 111x bottom 112, 112x side 113, 113x bottom 121 side
Claims (10)
前記ケースは前記底面及び前記側面に金属皮膜を有する樹脂で形成されており、
前記カバーの前記底面及び前記共振棒に対向する面は金属により構成され、
前記ケースの前記底面に平行な方向の線膨張係数である第一線膨張係数と、前記ケースの前記底面に垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数とが異なる、
共振器。 A resonance rod having a cylindrical outer shape, a case having the resonance rod installed on the bottom surface and having a cylindrical side surface around the resonance rod, and a cover covering the upper surface of the case,
The case is formed of a resin having a metal film on the bottom surface and the side surfaces,
The bottom surface of the cover and the surface facing the resonance rod are made of metal,
A first coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction parallel to the bottom surface of the case and a second coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction perpendicular to the bottom surface of the case are different,
resonator.
請求項１に記載された共振器。 A second linear expansion coefficient, which is a linear expansion coefficient in the direction perpendicular to the bottom surface of the case, is smaller than the first linear expansion coefficient,
A resonator as claimed in claim 1 .
前記フィラー添加樹脂を複数層流動させることにより積層したブロックから削りだされて形成されているか、
前記フィラー添加樹脂を用いて三次元プリンタにより形成されているか、
シート状の前記フィラー添加樹脂を真空成型又は圧空成型することにより形成されているか、
前記フィラー添加樹脂の射出成型を含む工程により形成されているか、
のいずれかである、請求項８に記載された共振器。 the case is
It is formed by cutting out from a laminated block by flowing a plurality of layers of the filler-added resin,
Is formed by a three-dimensional printer using the filler-added resin,
formed by vacuum molding or pressure molding the sheet-shaped filler-added resin,
formed by a process including injection molding of the filler-added resin;
9. A resonator as claimed in claim 8, wherein
前記ケースは前記底面及び前記側面に金属皮膜を有する樹脂で形成されており、
前記カバーの前記底面及び前記共振棒に対向する面は金属により構成され、
前記ケースの前記底面に平行な方向の線膨張係数である第一線膨張係数と、前記ケースの前記底面に垂直な方向の線膨張係数である第二線膨張係数とが異なる、
共振器、
の製造方法であって、
前記樹脂はフィラーが添加されたフィラー添加樹脂であり、
前記第一線膨張係数及び前記第二線膨張係数により前記ケースの形成工程を選択する、
製造方法。 A resonance rod having a cylindrical outer shape, a case having the resonance rod installed on the bottom surface and having a cylindrical side surface around the resonance rod, and a cover covering the upper surface of the case,
The case is formed of a resin having a metal film on the bottom surface and the side surfaces,
The bottom surface of the cover and the surface facing the resonance rod are made of metal,
A first coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction parallel to the bottom surface of the case and a second coefficient of linear expansion that is a coefficient of linear expansion in a direction perpendicular to the bottom surface of the case are different,
resonator,
A manufacturing method of
The resin is a filler-added resin to which a filler is added,
selecting the step of forming the case according to the first coefficient of linear expansion and the second coefficient of linear expansion;
Production method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019150497A JP7303063B2 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Resonator and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019150497A JP7303063B2 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Resonator and manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021034795A JP2021034795A (en) | 2021-03-01 |
| JP7303063B2 true JP7303063B2 (en) | 2023-07-04 |
Family
ID=74678355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019150497A Active JP7303063B2 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Resonator and manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7303063B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010504064A (en) | 2006-09-20 | 2010-02-04 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | Reentrant resonant cavity and method for manufacturing said cavity |
| JP2014086839A (en) | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Nec Engineering Ltd | Tunable band pass filter |
| JP2016203584A (en) | 2015-04-28 | 2016-12-08 | ポリプラスチックス株式会社 | Structure analysis method for anisotropic resin molding |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2083471B1 (en) * | 2008-01-28 | 2010-12-15 | Alcatel-Lucent USA Inc. | Temperature compensated coaxial cavity resonator using anisotropic material |
-
2019
- 2019-08-20 JP JP2019150497A patent/JP7303063B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010504064A (en) | 2006-09-20 | 2010-02-04 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | Reentrant resonant cavity and method for manufacturing said cavity |
| JP2014086839A (en) | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Nec Engineering Ltd | Tunable band pass filter |
| JP2016203584A (en) | 2015-04-28 | 2016-12-08 | ポリプラスチックス株式会社 | Structure analysis method for anisotropic resin molding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021034795A (en) | 2021-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| D’Auria et al. | 3-D printed metal-pipe rectangular waveguides | |
| Booth et al. | Enhancing the performance of waveguide filters using additive manufacturing | |
| Caiazzo et al. | A metamaterial surface for compact cavity resonators | |
| Venanzoni et al. | 3-D-printed quasi-elliptical evanescent mode filter using mixed electromagnetic coupling | |
| Otter et al. | 3-D printing of microwave components for 21st century applications | |
| Bor et al. | Technological process to control the foam dielectric constant application to microwave components and antennas | |
| Cai et al. | A low loss X-band filter using 3-D polyjet technology | |
| US20190115668A1 (en) | Rf lens and method of manufacture | |
| CN106063027B (en) | The method for compensating the temperature drift of microwave filter | |
| Miek et al. | Additive manufacturing of E-plane cut dual-mode X-band waveguide filters with mixed topologies | |
| JP7303063B2 (en) | Resonator and manufacturing method | |
| Zarghooni et al. | New compact metamaterial unit-cell using SIR technique | |
| US10431195B2 (en) | Method of fabricating structures, and structures, with integrated property enhancing fill material | |
| KR100844163B1 (en) | Multiple notch filter | |
| JP4643681B2 (en) | Resonator, waveguide filter | |
| CN105048052B (en) | A kind of tunable dielectric resonator and dielectric filter | |
| Addamo et al. | Experimental research activity on additive manufacturing of microwave passive waveguide components | |
| Venanzoni et al. | 3D printing of X band waveguide resonators and filters | |
| Basile et al. | 3D Printed Micro-Cells for Phase Control in 5G mmWave Applications | |
| Du John et al. | Design of 5.8 ghz single band metamaterial unit cell absorber for wi-fi applications | |
| WO2001048856A1 (en) | Multi-layer microwave resonator | |
| Yelizarov et al. | Investigation of microwave sensor on the planar mushroom-shaped metamaterial | |
| KR101615095B1 (en) | Resonator including vertically or horizontally alternate partition wall and filter using the same | |
| KR101504326B1 (en) | Frequency selective surfaces structure in multilayer printed circuit board | |
| Kumar et al. | Dual mode bandpass filter using trefoil torus knot resonator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20211111 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220715 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230421 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230530 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230622 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7303063 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |