JPH02256302A - 誘電体装荷型空胴共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はマイクロ波通信系に使用される器具、特に、誘
電体装荷型空胴共振器に関するものである。

発明の背景 非軍事用通信系には次の問題があった。すなわち、所定
の周波数帯域内で種々の通信チャンネルを割当てること
ができるように混信防止用のマイクロ波フィルタを開発
することが切望されていた。

これらのフィルタは一般に複数の空胴共振器からなり、
これらの共振器のカップリングは絞り（ｉｒｉｓｅｓ）
　、ねじまたはその類似物を介して行われる。

このようなフィルタを、衛星に装備されたトランスポン
ダにおいて使用する場合には、前記共振器の寸法をでき
るだけ小さくしなければならない。

実際には、フィルタが一般に数十個使用され、各フィル
タは４−８個の共振器から構成されるので、その取扱は
かなり厄介である。たとえば搬送周波数が１２ＧＨ２で
あり、６極型フイルタを用い、各フィルタが双モード型
（ｄｕａ　ｌ−ｍｏｄｅ　）の筒状空胴を有するもので
ある場合には、その全体の寸法は直径３０ｍｍ、長さ６
０胴である。

フィルタを小形化するために、空胴共振器の各々に小形
の誘電体シリンダを挿入することが最近提案された。こ
の提案は、誘電率が大きく、誘電損が小さ（、しかも高
温時安定性の良好な誘導体材料を入手できたときに実現
可能である。

誘電率の大きい材料を共振器内に入れることによって電
磁界が実質的に完全に共振器の中に入り、そのために、
所定の波長において共振させるに必要な空胴の寸法（計
算値）が非常に小さくなる。

誘電体装荷型共振器を備えたフィルタでは、前記の場合
と同じ条件のもとで、その直径は２０１ｕｌｎに短縮さ
れ、長さは３０ａａに短縮され、すなわち容積で述べる
と、改良前のフィルタの容積の約２に減少する。

この種の誘電体装荷型共振器の開発の際に起る問題の一
つは、共振器の中で小型の筒状誘電体すなわち誘電体シ
リンダを担持する方法を開発しなければならないことで
ある。実際、誘電体材料を、金属製部材の空胴全体を完
全にみたすように入れることは不可能である。なぜなら
ば、金属製部材と誘電体との接触によって損失が大きく
増加し、さらにまた、共振器の横面にチューニング用の
スクリューを挿入するための空間が必要であるからであ
る。したがって、該誘電体材料を所定の位置に正確に保
つための担持手段を設けることが必要である。この担持
手段は、共振器の電気的特性に悪影響を与えず、損失量
を低く保ち、そして、衛星上に装着される場合には、そ
の場合に必要な程度の機械的安定性を確実に有するもの
でなければならない。

Ｓ、シェリー・フィージウズコウの論文「ダイリンクス
、サテライト、フィルターズ、アンド、レゾネーターズ
Ｊ　　（ｒＭＳＮ　　＆　　ＣＴＪ１９８５年８月）に
は、無装荷型フィルタに従来使用されていた筒状空胴共
振器と同じ型の共振器に、損失量の極端に少ないセラミ
ック材料からなるシリンダを挿入することが開示されて
いる。この小形の誘電体シリンダはプラスチック製円板
に担持され、または、発泡シリコン体から形成された一
層複雑な支持体に担持されて、所定の位置に正確に保持
される。

前節で述べた最新の公知技術はなお若干の欠点を有し、
特に、中程度の出力で出された信号の処理のために使用
されるフィルタの場合に、都合の悪い欠点がある。すな
わち、実際にはプラスチック材料は１００℃より低い温
度でしか使用できず、一方、シリコン発泡体は伝熱性が
低く、誘電体シリンダで生じた熱は、その一部しか消散
しない。

また、前記刊行物中の第１１図に記載されているような
単純な円板の形の支持体を使用した場合には、機械的安
定性が低く、該安定性の向上のために該円板と小形の誘
電体シリンダとを接着剤で接着しなければならないが、
これによって損失量がかなり増加するであろう。

別の解決方法として、アルミナや苦土かんらん石のごと
き材料で円板状支持体を作ることも考えられるが、これ
について前記論文の著者は、これらの材料は熱安定性が
悪いので、決して良い解決方法でないと述べている。

前記の公知技術の欠点が、本発明に係る新規な誘電体装
荷型空胴共振器によって始めて解消された。本発明の共
振器はその作動温度に特定の制限はなく、接着剤を使用
しなくても機械的安定性はかなり良好であり、すなわち
、非常に高品質のものである。

発明の構成 本発明は、金属製の筒状本体部を有し、該本体部の中に
、空胴と同軸的に誘電体シリンダが配置されている誘電
体装荷型空胴共振器において、前記の誘電体シリンダが
２個の誘電体プレート（たとえば円板）によって適所に
保持され、各プレートは軸方向に孔を有し、かつ各プレ
ートは、前記の誘電体シリンダの基部の１つを収容する
のに適した構造の心合せ用くぼみ部（ｃｅｎｔｅｒｉｎ
ｇ　１ｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）を有することを特徴とす
る誘電体装荷型空胴共振器に関するものである。

発明の具体例の記述 本発明の特徴についての理解を一層深めるために、以下
の文節においては本発明の好ましい具体例について添付
図面の参照下に詳細に説明する。

しかしながら本発明の範囲は決してこれらの具体例の範
囲内のみに限定されるものではない。

添付図面に記載の空胴共振器は筒状のものである。該共
振器は、成形された金属部材と、成形された一対の支持
用プレートとを有する。該プレートは誘電体シリンダを
担持し、これによって、接着剤を使用しなくても全体と
して高度の機械的安定性を有する構造の共振器が形成さ
れる。

第１図において、ＲＣは、セラミック材料のごとき誘電
体材料からなる筒体であって、誘電体シリンダと称する
。すなわち、第１図に記載の空胴共振器は誘電体装荷型
空胴共振器である。誘電体シリンダＲＣは、筒状空胴と
同軸上の位置に保たれる。所定の位置に保つために、２
枚の小型円板のごとき誘電体プレート（Ｒ３Ｉ）および
（Ｒ３２）が使用される。これらのプレートの各々は、
損失量の減少のために役立つ軸方向の孔を有し、さらに
また、シリンダ（ＲＣ）の基部（ｂ　ａｓｅ）の１つを
収容するのに適した構造の心合せ用くぼみ部（ｃｅｎｔ
ｅｒｉｎｇ　１ｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）を有する。

この空胴共振器の金属製本体部は、その軸を横切る方向
において２つの部材、すなわち第１部材（ＣＥ）および
第２部材（ＣＳ）に分かれており、その各々はフランジ
を有し、これらのフランジは相互に接合され、ねじ（Ｖ
）で固定される。円板の形のプレート（Ｒ３Ｉ）、（Ｒ
３２）と誘電性シリンダ（ＲＣ）とによって構成された
誘電体部材グループは、前記の第１部材（ＣＥ）の中に
収容される。

前記の誘電体部材グループを前記の金属性本体部の部材
（ＣＥ）中に収容するために、内部空胴の所定の位置の
直径は、他の位置の直径より少し大きくし、この直径の
値の差異を利用して、底部から適当な距離の場所に足場
（ｓｔｅｐ）を設け、そこにプレート（Ｒ３２）を載置
する。空胴において前記の直径の大きい区域の長さ（深
さ）は、前記の円板状のプレートと誘電体シリンダから
なる誘電体部材グループの高さの値と同じ値にするのが
有利である。この保持方法ではさらに、円板状プレート
よりも少し小さい直径を有する第２部材（ＣＳ）を使用
する。これによって、前記の誘電体部材グループを確実
に所定の位置に堅固に維持できる。

誘電体シリンダと筒状空胴部とを同軸的に配列するとい
う条件の他には、空胴の軸に沿って配置される該シリン
ダの位置に関する制限条件はない。

ただし、同軸的に配置されたアクセスコネクタ（ＣＯ）
に取付けられた結合探針（Ｓ○）が充分に挿入できる程
度の空間を設けることは勿論必要である。

第２部材（ＣＳ）の基部に十字形の切込みを作リ、すな
わち、絞り（ｉｒｉｓ）　　（Ｉ　Ｒ）を形成する。

この絞りは、他の共振器すなわちフィルタ形成用共振器
とのカップリングのために使用される。この共振器をフ
ィルタの中間部材として使用する場合には、前記の絞り
と同様な絞りを第１部材（ＣＥ）の基部にも形成できる
。

第１部材（ＣＥ）の横面の所定の場所に、すなわち、２
つの円板状プレートの間に存在する中間帯域に存在する
横面に、ねじ用の孔を形成し、この孔に、空胴のチュー
ニング用のねじ（Ｔ）を挿入する。

前記の円板状の担持用プレー）　（ＲＳ１，ＲＳ２）は
、文献記載の材料と異なる材料である石英から作られる
。石英は従来の材料に比して一層好ましく、次のごとき
長所を有する。

（ａ）　　誘電損が極端に少ない（ＩＯＧＨ２において
、ｔｇδ−１０−’）。

し）従来の発泡シリカや発泡プラスチックのごとき発泡
材料よりも伝熱性が一層良好である。

（Ｃ）　　操作温度が非常に高い。

この特性を利用した本発明の空胴共振器は損失が少なく
、高出力信号のための機器として特に適している。すな
わち本発明によれば、発熱量が少なく、したがって発熱
量に比例する損失量も少ない。かつ、石英は伝熱性が良
好であるから熱の消散性が良好であり、しかして熱の消
散性については、石英が誘導体材料のなかで最良の材料
である。

石英の円板状プレートの加工技術については特別な問題
はない。この加工は、通常のダイヤモンド製器具または
他の研削加工用器具を用いて実施できる。

第２図は、第１図記載の共振器の平面図である。

第２図には、結合用の絞り（ＩＳ）およびチューニング
用のねしくＴ）が−層明確に示されている。

第３図は前記共振器と類似の共振器の一部の継断面図で
ある。第３図に記載の具体例では、第２部材（Ｃ３）も
また第１部材（ＣＥ）の場合と同様に内径の大きい区域
を有し、直径の差異を利用して、誘電体部材グループの
保持のための足場（すなわちステップ）が形成されてい
る。これらの２つの保持用足場と円板状プレート（Ｒ３
Ｉ。

Ｒ３２）との間の区域（円周状区域）に等間隔に数滴の
接着剤（Ｃ）を付着させ、または他の接着手段を用い、
これらの部材を相互に接着して機械的安定性を増大させ
、耐震性を充分に保つようにするのが非常に好ましい。

接着剤の使用による共振器の機能低下はほとんどない。

なぜならば電場の大部分は誘電体共振器の中に集中し、
空胴の壁部にはごく僅かしか存在しないからである。

本明細書には本発明の若干の具体例について詳細に記載
されているけれども、当業者には明らかなように、本発
明は特許請求の範囲に記載の技術的範囲を逸脱すること
なく種々多様な態様で実施できるものである。

たとえば、前記の空胴の断面は円形の代わりに四角形で
あってもよく、この場合には、プレート（ＲＳ１，ＲＳ
２）も四角形のものであり得る。

また、誘電体シリンダ（ＲＣ）中で生じた熱を一層速や
かに消散させるために、プレート（Ｒ３Ｉ。

Ｒ３２）の軸方向の孔を省略してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の空胴共振器の縦断面図である。 第２図は、第１図に記載の共振器と同様な共振器の平面
図である。 第３図は、前記共振器と類似の共振器の一部分の拡大縦
断面図である。 Ｃ・・・接着剤等の接着手段、ＣＥ・・・第１部材；Ｃ
Ｏ・・・コネクタ；Ｃ５・・・第２部材、ＩＲ・・・絞
り；ＲＣ・・・誘電体シリンダ、Ｒ３１，Ｒ３２・・・
プレートｉｓｏ・・・結合探針；Ｔ・・・ねじ；Ｖ・・
・ねじ。 代理人の氏名　　川　原　１）−穂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）空胴と同軸的に配置された誘電体シリンダ（ＲＣ
   ）を収容する閉鎖された金属製本体部を含有する誘電体
   装荷型空胴共振器において、前記の誘電体シリンダ（Ｒ
   Ｃ）が２枚の誘電体プレート（ＲＳ１，ＲＳ２）によっ
   て適所に保持されており、該プレートの各々は、前記の
   誘電体シリンダの基部の１つを収容するのに適した構造
   の心合せ用くぼみ部を有することを特徴とする誘電体装
   荷型空胴共振器。
2. （２）誘電体シリンダ（ＲＣ）と誘電体プレート（ＲＳ
   １，ＲＳ２）とから構成された誘電体部材グループが、
   空胴の内径の僅かな増加によって形成された足場に取付
   けられて空胴中の所定の位置に保たれ、かつ該グループ
   は、空胴の内径の前記の差によって生する段差を利用し
   て形成された前記足場への取付によって、前記基部から
   適切な距離の位置に保たれるように構成された請求項１
   に記載の空胴共振器。
3. （３）閉鎖された金属製本体部が軸を横切る方向におい
   て２つの部材（ＣＥ，ＣＳ）に分けられ、そのうちの第
   １部材（ＣＥ）では、誘電体プレートと誘電体シリンダ
   からなるグループの高さの値に等しい値の深さのところ
   まで内径の寸法が僅かの増加しており、第２の部材（Ｃ
   Ｓ）は、前記プレートの寸法よりも僅かに小さい寸法の
   ものである請求項２に記載の空胴共振器。
4. （４）プレート（ＲＳ１，ＲＳ２）が石英製のものであ
   る請求項１に記載の空胴共振器。
5. （５）前記のくぼみ部の直径より小さい直径を有する軸
   方向の孔が、プレート（ＲＳ１，ＲＳ２）に存在する請
   求項１に記載の空胴共振器。
6. （６）第２部材（ＣＳ）の一部の区域の内径はプレート
   （ＲＳ１，ＲＳ２）の寸法より小さく、第２部材（ＣＳ
   ）における別の一部の区域の内径は、第１部材（ＣＥ）
   と第２部材（ＣＳ）との接合部の近傍の区域における第
   １部材（ＣＥ）の内径に等しく、前記のプレート（ＲＳ
   １，ＲＳ２）と誘電体シリンダ（ＲＣ）とからなる誘電
   体部材グループは接着手段（Ｃ）によって堅固に保持さ
   れる請求項３に記載の空胴共振器。