JPH045577A - Method and instrument for measuring resonance frequency and load q of resonator - Google Patents

Method and instrument for measuring resonance frequency and load q of resonator

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JPH045577A
JPH045577A JP10592690A JP10592690A JPH045577A JP H045577 A JPH045577 A JP H045577A JP 10592690 A JP10592690 A JP 10592690A JP 10592690 A JP10592690 A JP 10592690A JP H045577 A JPH045577 A JP H045577A
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loop circuits
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Abstract

PURPOSE:To measure the resonance frequency, etc., with simple constitution by oscillating the resonator in fundamental mode and connecting it to two oscillation loop circuits which differ in electric length alternately, measuring the oscillation frequencies of the loop circuits, and calculating the resonance frequency and load Q. CONSTITUTION:The dielectric resonator 1 is oscillated in the fundamental mode through a high frequency signal generator 1. Then a switch SW1 is turned off to select microstrip lines 31 and 32 which differ in electric length with associated switches SW2 and SW3, and the frequencies f1 and f2 of signals which are generated in the loop circuits differing in electric length and passed through a directional coupler 34 are measured. Then a microprocessor 40 performs arithmetic to measure the resonance frequency f0 and load Qu of the resonator 11 with the simple constitution wherein a spectrum analyzer, etc., is not necessary.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、例えば誘電体共振器などの共振器の共振周波
数及び負荷Qの測定方法及び測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application 1] The present invention relates to a method and apparatus for measuring the resonant frequency and load Q of a resonator such as a dielectric resonator.

[従来の技術] 第5図に、誘電体共振器111の共振周波数及び負荷Q
の従来の測定方法を示す。
[Prior art] FIG. 5 shows the resonant frequency and load Q of the dielectric resonator 111.
The conventional measurement method is shown below.

第5図において、円筒形状の誘電体共振器111がシー
ルドケース110内の中央部に載置され、この誘電体共
振器111を挟んだ両側のシールドケース110の内面
にそれぞれlターンのコイル121.122が設けられ
ている。この誘電体共振器111の共振周波数を含む周
波数掃引信号が掃引信号発生器101からコイル121
に入力され、一方、コイル122から出力される信号の
周波数スペクトラム特性がスペクトラムアナライザ10
2によって測定される。
In FIG. 5, a cylindrical dielectric resonator 111 is placed in the center of a shield case 110, and L-turn coils 121. 122 is provided. A frequency sweep signal including the resonant frequency of this dielectric resonator 111 is sent from the sweep signal generator 101 to the coil 121.
On the other hand, the frequency spectrum characteristics of the signal output from the coil 122 are input to the spectrum analyzer 10.
2.

上記測定された信号の周波数スペクトラム特性において
共振周波数f。の両側に位置しかつ最大レベル点から3
dBだけ低下した点(以下、3dB低下点という。)の
周波数fl+  fz(f、<fz)を測定し、上記測
定された周波数f1.fzを次式に代入して共振周波数
f。を計算して求め、さらに、上記計算された共振周波
数f。と上記測定された周波数f1.fzを次式に代入
して当該誘電体共振器111の負荷Q (QL)を計算
して求めている。
The resonance frequency f in the frequency spectrum characteristics of the measured signal. located on both sides of and 3 from the maximum level point.
The frequency fl+fz (f, <fz) at the point where the frequency has decreased by dB (hereinafter referred to as the 3dB decrease point) is measured, and the measured frequency f1. Substitute fz into the following equation to find the resonant frequency f. , and further, the resonance frequency f calculated above. and the above measured frequency f1. The load Q (QL) of the dielectric resonator 111 is calculated by substituting fz into the following equation.

また、上記掃引信号発生器101とスペクトラムアナラ
イザ102の代わりに、ネットワークアナライザーを用
いて、同様に当該誘電体共振器111の共振周波数f0
と負荷Qを測定することができる。
Furthermore, in place of the sweep signal generator 101 and the spectrum analyzer 102, a network analyzer is used to similarly calculate the resonant frequency f0 of the dielectric resonator 111.
and the load Q can be measured.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の方法では、スペクトラムアナライ
ザ102又はネットワークアナライザーのような高価な
測定器を必要とするという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional method has a problem in that it requires an expensive measuring device such as the spectrum analyzer 102 or a network analyzer.

本発明の目的は以上の課題を解決し、従来に比較し安価
な測定装置で、共振器の共振周波数及び負荷Qを測定す
ることができる測定方法及び測定装置を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a measuring method and a measuring device that can measure the resonant frequency and load Q of a resonator using a measuring device that is cheaper than conventional ones.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る請求項1記載の共振器の共振周波数の測定
方法は、発振信号を増幅する増幅手段を備え互いに電気
長の異なる2つの発振ループ回路を、測定される共振器
に交互に切り換えて電気的に接続して、それぞれ上記共
振器を所定の基本モードで発振させ、上記2つの発振ル
ープ回路においてそれぞれ発生する各発振信号の発振周
波数を測定し、上記測定された各発振周波数に基づいて
上記共振器の共振周波数を計算して測定することを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] A method for measuring the resonant frequency of a resonator according to claim 1 of the present invention includes measuring two oscillation loop circuits each including an amplification means for amplifying an oscillation signal and having different electrical lengths. The oscillation frequency of each oscillation signal generated in each of the two oscillation loop circuits is measured by alternately switching and electrically connecting the resonators to each resonator, causing each of the resonators to oscillate in a predetermined fundamental mode, and measuring the oscillation frequency of each oscillation signal generated in the two oscillation loop circuits. The method is characterized in that the resonant frequency of the resonator is calculated and measured based on each measured oscillation frequency.

また、本発明に係る請求項2記載の共振器の負荷Qの測
定方法は、発振信号を増幅する増幅手段を備え互いに電
気長の異なる2つの発振ループ回路を、測定される共振
器に交互に切り換えて電気的に接続して、それぞれ上記
共振器を所定の基本モードで発振させ、上記2つの発振
ループ回路においてそれぞれ発生する各発振信号の発振
周波数を測定し、上記測定された各発振周波数に基づい
て上記共振器の負荷Qを計算して測定することを特徴と
する。
Further, in the method for measuring the load Q of a resonator according to claim 2 of the present invention, two oscillation loop circuits each having an amplifying means for amplifying an oscillation signal and having different electrical lengths are alternately connected to the resonator to be measured. The resonators are switched and electrically connected to oscillate each resonator in a predetermined fundamental mode, and the oscillation frequency of each oscillation signal generated in the two oscillation loop circuits is measured, and the oscillation frequency is adjusted to each of the measured oscillation frequencies. It is characterized in that the load Q of the resonator is calculated and measured based on the above.

さらに、本発明に係る請求項3記載の共振器の共振周波
数の測定装置は、発振信号を増幅する増幅手段を備え互
いに電気長の異なる2つの発振ループ回路と、 上記2つの発振ループ回路を測定される共振器に交互に
切り換えて電気的に接続してそれぞれ上記共振器を所定
の基本モードで発振させる切り換え手段と、 上記2つの発振ループ回路においてそれぞれ発生する各
発振信号の発振周波数を測定する周波数測定手段と、 上記周波数測定手段によって測定された各発振周波数に
基づいて上記共振器の共振周波数を計算する計算手段と
を備えたことを特徴とする。
Furthermore, the resonant frequency measuring device of a resonator according to claim 3 of the present invention includes two oscillation loop circuits that are equipped with amplifying means for amplifying an oscillation signal and have different electrical lengths, and that measures the two oscillation loop circuits. a switching means that alternately switches and electrically connects the resonators to each resonator to oscillate each resonator in a predetermined fundamental mode; and a switching means that measures the oscillation frequency of each oscillation signal generated in each of the two oscillation loop circuits. The present invention is characterized by comprising: a frequency measuring means; and a calculating means for calculating the resonant frequency of the resonator based on each oscillation frequency measured by the frequency measuring means.

またさらに、本発明に係る請求項4記載の共振器の負荷
Qの測定装置は、発振信号を増幅する増幅手段を備え互
いに電気長の異なる2つの発振ループ回路と、 上記2つの発振ループ回路を測定される共振器に交互に
切り換えて電気的に接続してそれぞれ上記共振器を所定
の基本モードで発振させる切り換え手段と、 上記2つの発振ループ回路においてそれぞれ発生する各
発振信号の発振周波数を測定する周波数測定手段と、 上記周波数測定手段によって測定された各発振周波数に
基づいて上記共振器の負荷Qを計算する計算手段とを備
えたことを特徴とする。
Furthermore, the device for measuring the load Q of a resonator according to claim 4 of the present invention includes: two oscillation loop circuits each having an amplification means for amplifying an oscillation signal and having different electrical lengths; A switching means that alternately switches and electrically connects the resonators to be measured to cause each of the resonators to oscillate in a predetermined fundamental mode, and measures the oscillation frequency of each oscillation signal generated in each of the two oscillation loop circuits. and calculating means for calculating the load Q of the resonator based on each oscillation frequency measured by the frequency measuring means.

[作用] 以上のように構成することにより、発振信号を増幅する
増幅手段を備え互いに電気長の異なる2つの発振ループ
回路を、測定される共振器に交互に切り換えて電気的に
接続して、それぞれ上記共振器を所定の基本モードで発
振させ、上記2つの発振ループ回路においてそれぞれ発
生する各発振信号の発振周波数を測定することにより、
上記測定された各発振周波数に基づいて上記共振器の共
振周波数及び負荷Qを計算して測定することができる。
[Function] With the above configuration, two oscillation loop circuits each having an amplifying means for amplifying an oscillation signal and having different electrical lengths are alternately switched and electrically connected to the resonator to be measured. By causing each of the resonators to oscillate in a predetermined fundamental mode and measuring the oscillation frequency of each oscillation signal generated in the two oscillation loop circuits,
The resonance frequency and load Q of the resonator can be calculated and measured based on each of the measured oscillation frequencies.

本発明では、従来例のように周波数掃引信号によって測
定された共振器の周波数スペクトラム特性に基づいて測
定せず、測定される共振器が電気的に接続された互いに
電気長の異なる2つの発振ループ回路においてそれぞれ
発生する各発振信号の発振周波数を測定し、上記測定さ
れた各発振周波数に基づいて上記共振器の共振周波数及
び負荷Qを計算して測定するので、従来例に比較し安価
な装置を用いて、自動的に共振器の共振周波数と負荷Q
を測定することができる。
In the present invention, instead of measuring based on the frequency spectrum characteristics of the resonator measured by a frequency sweep signal as in the conventional example, the resonator to be measured is electrically connected to two oscillation loops having different electrical lengths. The oscillation frequency of each oscillation signal generated in the circuit is measured, and the resonant frequency and load Q of the resonator are calculated and measured based on the measured oscillation frequencies, so the device is less expensive than conventional methods. automatically calculates the resonant frequency and load Q of the resonator using
can be measured.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明に係る実施例である誘電体
共振器の共振周波数及び負荷Qの測定装置について、以
下の項目の順で説明する。
[Example] Hereinafter, an apparatus for measuring the resonant frequency and load Q of a dielectric resonator according to an example of the present invention will be described in the order of the following items with reference to the drawings.

(1)誘電体共振器の共振周波数及び負荷Qの測定装置
の構成 (2)誘電体共振器の共振周波数及び負荷Qの測定原理 (3)測定装置の測定フロー (4)他の実施例 本実施例の測定装置は、スイッチSW2.SW3を連動
して切り換えて構成され互いに異なる電気長を有する2
つの発振ループ回路においてそれぞれ、誘電体共振器1
1を基本モードであるTE。1.モードで互いに異なる
発振周波数f1.f2で発振させ、各発振周波数f、、
f、を測定し、上記測定された2つの発振周波数f、、
f2に基づいて誘電体共振器11の共振周波数f。と負
荷Qを計算することを特徴としている。
(1) Configuration of the device for measuring the resonant frequency of the dielectric resonator and the load Q (2) Principle of measuring the resonant frequency of the dielectric resonator and the load Q (3) Measurement flow of the measuring device (4) Other examples The measuring device of the embodiment includes switches SW2. 2 which is configured by switching SW3 in conjunction and has mutually different electrical lengths.
dielectric resonator 1 in each of the two oscillation loop circuits.
1 is the basic mode, TE. 1. Different oscillation frequencies f1. oscillate at f2, each oscillation frequency f,,
f, and the above measured two oscillation frequencies f, ,
The resonant frequency f of the dielectric resonator 11 is based on f2. It is characterized by calculating the load Q.

(1)誘電体共振器の共振周波数及び負荷Qの測定装置
の構成 第1図は本発明の一実施例である誘電体共振器11の共
振周波数及び負荷Qの測定装置のブロック図であり、第
2図は第1図の誘電体共振器11及びそれを収容するシ
ールドケース10の縦断面図である。
(1) Configuration of an apparatus for measuring the resonant frequency and load Q of a dielectric resonator FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring the resonant frequency and load Q of a dielectric resonator 11, which is an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the dielectric resonator 11 of FIG. 1 and the shield case 10 housing it.

この測定装置は、誘電体共振器11を帯域通過フィルタ
として動作させるろ波動作モードと、上記誘電体共振器
l・1の共振周波数f0と負荷Qを測定する測定動作モ
ードの2つの動作モードを有する。
This measurement device has two operation modes: a filter operation mode in which the dielectric resonator 11 operates as a bandpass filter, and a measurement operation mode in which the resonant frequency f0 and load Q of the dielectric resonator 11 are measured. have

第1図及び第2図に示すように、測定すべき円筒形状の
誘電体共振器11が、円筒形状のシールドケース10内
の中央部にて、誘電体共振器11と同一線膨張係数を有
する支持台14上に載置されている。この誘電体共振器
11は、例えばT】0□を主成分としてこれにMgO1
Ba○、ZrO2などの酸化物を混合したセラミック誘
電体共振器であり、本実施例の誘電体共振器11は基本
モードであるTEor−モードにおいて、約800MH
zの共振周波数f。を有する。また、当該誘電体共振器
11の円筒内部には、円柱形状の誘電体12がシャフト
15によって支持されて設けられ、シャフト15を矢印
A1方向に移動させて、上記誘電体I2を当該誘電体共
振器11の電場の勾配中において移動させることにより
、当該誘電体共振器11の共振周波数f0を微調整する
ことができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical dielectric resonator 11 to be measured has the same coefficient of linear expansion as the dielectric resonator 11 at the center of the cylindrical shield case 10. It is placed on a support stand 14. This dielectric resonator 11 has, for example, T]0□ as its main component and MgO1
It is a ceramic dielectric resonator made of a mixture of oxides such as Ba○ and ZrO2, and the dielectric resonator 11 of this embodiment has a power of about 800 MH in the fundamental mode TEor-mode.
Resonant frequency f of z. has. Further, a cylindrical dielectric 12 is provided inside the cylinder of the dielectric resonator 11 and supported by a shaft 15, and by moving the shaft 15 in the direction of arrow A1, the dielectric 12 is caused to resonate. By moving the dielectric resonator 11 within the gradient of the electric field, the resonant frequency f0 of the dielectric resonator 11 can be finely adjusted.

上記シールドケースlOは、誘電体共振器11と同一の
線膨張係数を有するセラミックにてなる円筒形状の筐体
の外表面に、電磁的遮蔽のために、銀電極を焼き付けて
構成されている。このシールドケースlOの内表面であ
って、円筒の中心を中心として互いに90度の角度だけ
離れた4つの位置にそれぞれ、第2図に示すように当該
誘電体共振器11の磁界Hと結合するように、信号入出
力用の例えばlターンのコイル21.22.23゜24
が設けられている。ここで、ろ波動作モードにおいて用
いられるコイル21と22が誘電体共振器11を間に挟
んで対向して設けられ、測定動作モードにおいて用いら
れるコイル23と24が誘電体共振器11を間に挟んで
対向して設けられている。
The shield case IO is constructed by baking a silver electrode onto the outer surface of a cylindrical casing made of ceramic having the same coefficient of linear expansion as the dielectric resonator 11 for electromagnetic shielding. As shown in FIG. 2, the magnetic field H of the dielectric resonator 11 is coupled to four positions on the inner surface of the shield case IO, which are spaced apart by an angle of 90 degrees from each other around the center of the cylinder. For example, an L-turn coil 21, 22, 23° 24 for signal input/output.
is provided. Here, coils 21 and 22 used in the filter operation mode are provided facing each other with the dielectric resonator 11 in between, and coils 23 and 24 used in the measurement operation mode are provided with the dielectric resonator 11 in between. They are placed opposite each other.

ろ波動作モードのとき、スイッチSWIがオンとされか
つスイッチSW4がオフとされ、高周波信号発生器lか
ら出力される約800MHz帯の信号がスイッチSWl
を介してコイル21に入力された後、入力された信号が
当該誘電体共振器11によってろ波される。ろ波された
信号はコイル22から負荷2に出力される。
In the filter operation mode, the switch SWI is turned on and the switch SW4 is turned off, and a signal in the approximately 800 MHz band output from the high frequency signal generator l is transmitted to the switch SWl.
After being input to the coil 21 via the dielectric resonator 11, the input signal is filtered. The filtered signal is output from the coil 22 to the load 2.

一方、発振動作モードのとき、スイ・7チSWIがオフ
とされかつスイッチSW4がオンとされる。
On the other hand, in the oscillation operation mode, switch/7 switch SWI is turned off and switch SW4 is turned on.

このとき、コイル23.24間に接続され詳細後述する
発振条件が成立するように構成された2つの発振ループ
回路のうちの選択された1つの発振ループ回路において
、当該誘電体共振器11の基本モードであるTEo+a
モードで発振する発振信号が発生する。
At this time, in one of the two oscillation loop circuits connected between the coils 23 and 24 and configured to satisfy the oscillation conditions described in detail later, the basics of the dielectric resonator 11 are mode TEo+a
An oscillation signal is generated that oscillates in the mode.

スイッチSW2.SW3が連動してa側に切り換えられ
たとき、第1の発振ループ回路がコイル23.24間に
接続され、コイル24から出力される発振信号は、スイ
ッチSW2のa側、所定の特性インピーダンスz0と所
定の電気長λg1を有するマイクロストリップ線路31
.及びスイッチSW3のa側を介して増幅度Aの増幅器
33の入力端に入力される。一方、スイッチSW2.S
W3が連動してb側に切り換えられたとき、第2の発振
ループ回路がコイル23.24間に接続され、コイル2
4から出力される発振信号は、スイッチSW2のb側、
所定の特性インピーダンスZ0とマイクロストリップ線
路32と異なる電気長λg2を有するマイクロストリッ
プ線路32、及びスイッチSW3のb側を介して増幅器
33の入力端に入力される。
Switch SW2. When SW3 is interlocked and switched to the a side, the first oscillation loop circuit is connected between the coils 23 and 24, and the oscillation signal output from the coil 24 is connected to the a side of the switch SW2, with a predetermined characteristic impedance z0. and a microstrip line 31 having a predetermined electrical length λg1
.. The signal is then inputted to the input terminal of the amplifier 33 with the amplification degree A via the a side of the switch SW3. On the other hand, switch SW2. S
When W3 is interlocked and switched to side b, a second oscillation loop circuit is connected between coils 23 and 24, and coil 2
The oscillation signal output from 4 is the b side of switch SW2,
The signal is inputted to the input end of the amplifier 33 via the microstrip line 32 having a predetermined characteristic impedance Z0 and an electrical length λg2 different from that of the microstrip line 32, and the b side of the switch SW3.

増幅器33の出力端から出力される発振信号は、方向性
結合器34のポート34a、34b間に接続される伝送
線路とスイッチSW4を介して、コイル23に出力され
る。なお、上述のスイッチSWl、SW2.SW3.S
W4は詳細後述するように、当該測定装置の制御装置で
あるマイクロプロセッサユニット(以下、MPUという
、)40によって切り換え制御される。
The oscillation signal output from the output end of the amplifier 33 is output to the coil 23 via the transmission line connected between the ports 34a and 34b of the directional coupler 34 and the switch SW4. Note that the above-mentioned switches SWl, SW2 . SW3. S
As will be described in detail later, W4 is switched and controlled by a microprocessor unit (hereinafter referred to as MPU) 40 which is a control device of the measuring device.

上記方向性結合器34のポート34a、34b間の伝送
線路を通過する進行波である発振信号を検出するポート
34dは、周波数カウンタ35に接続され、上記伝送線
路を通過する反射波を検出するポート34cは所定の特
性インピーダンスの負W34eによって終端される。こ
の周波数カウンタ35は、上記ポート34dにおいて検
出される発振信号の周波数を測定し、上記測定された周
波数のデータfmをMPU40に出力する。
A port 34d of the directional coupler 34 that detects an oscillation signal that is a traveling wave passing through the transmission line between the ports 34a and 34b is connected to the frequency counter 35, and a port that detects the reflected wave passing through the transmission line. 34c is terminated by a negative W34e of a predetermined characteristic impedance. This frequency counter 35 measures the frequency of the oscillation signal detected at the port 34d, and outputs data fm of the measured frequency to the MPU 40.

MPU40は、当該測定装置を制御し誘電体共振器11
の共振周波数f0と負荷Qを測定するCPU(図示せず
。)と、当該測定装置を制御するだめの制御プログラム
と上記制御プログラムを実行するために必要なデータを
格納するROM (図示せず。)と、上記CPUのワー
キングメモリとして用いられるRAM(図示せず。)と
、スイッチSWI、SW2.SW3.SW4と周波数カ
ウンタ35とCRTデイスプレィ41とに接続されイン
ターフェース回路として動作する入出力ポート回路(図
示せず。)とを備える。このMPU40は、詳細後述す
るように、上記スイッチSWI。
The MPU 40 controls the measurement device and controls the dielectric resonator 11.
A CPU (not shown) that measures the resonant frequency f0 and load Q of the measuring device, a control program for controlling the measuring device, and a ROM (not shown) that stores the data necessary to execute the control program. ), a RAM (not shown) used as a working memory of the CPU, and switches SWI, SW2 . SW3. It includes an input/output port circuit (not shown) connected to the SW 4, the frequency counter 35, and the CRT display 41 and operating as an interface circuit. This MPU 40 includes the above-mentioned switch SWI, as will be described in detail later.

SW2.SW3.SW4を切り換え制御し、また、周波
数カウンタ35から測定された周波数のデータfmを受
信し、これによって、上記誘電体共振器11の共振周波
数f0と負荷Q(Q、)を計算して、これらのデータを
CRTデイスプレィ41に表示する。
SW2. SW3. SW4 is switched and controlled, and the measured frequency data fm is received from the frequency counter 35, thereby calculating the resonant frequency f0 and load Q (Q, ) of the dielectric resonator 11, and calculating these values. The data is displayed on the CRT display 41.

(2)誘電体共振器の共振周波数及び負荷Qの測定原理 第1図に図示した第1と第2の発振ループ回路における
発振条件は次式で表される。
(2) Measuring principle of resonant frequency and load Q of dielectric resonator The oscillation conditions in the first and second oscillation loop circuits shown in FIG. 1 are expressed by the following equation.

Re(A・β、)=1      −(2a)Im(A
・βυ=O−(2b) Re(A・β2)=1      −(3a)Im(A
・β、)  =O・(3b) ここで、Aは増幅器33の増幅度であり、β1は上記第
1の発振ループ回路における帰還量であり、β、は上記
第2の発振ループ回路における帰還量である。上述のよ
うにマイクロストリップ線路31とマイクロストリップ
線路32の各電気長λg + + 3g2が互いに異な
り、上記第1と第2の発振ループ回路における各帰還量
β1.β2が互いに異なるために、第1と第2の発振ル
ープ回路においてそれぞれ、上記(2b)式及び(3b
)式から、それぞれ異なる発振周波数f1.fxを有す
る発振信号が発生することがわかる。
Re(A・β,)=1−(2a)Im(A
・βυ=O-(2b) Re(A・β2)=1-(3a)Im(A
・β, ) =O・(3b) Here, A is the amplification degree of the amplifier 33, β1 is the feedback amount in the first oscillation loop circuit, and β is the feedback amount in the second oscillation loop circuit. It's the amount. As described above, the electrical lengths λg + + 3g2 of the microstrip line 31 and the microstrip line 32 are different from each other, and the respective feedback amounts β1 . Since β2 is different from each other, the above equations (2b) and (3b) are used in the first and second oscillation loop circuits, respectively.
), the different oscillation frequencies f1. It can be seen that an oscillation signal having fx is generated.

第1の発振ループ回路において、誘電体共振器11の共
振周波数f。に近接する任意の周波数faにおける誘電
体共振器11以外の装置及び線路の透過位相をelとす
ると、誘電体共振器11の透過位相θ1は次式で表され
る。
In the first oscillation loop circuit, the resonant frequency f of the dielectric resonator 11. Letting el be the transmission phase of devices and lines other than the dielectric resonator 11 at an arbitrary frequency fa close to , the transmission phase θ1 of the dielectric resonator 11 is expressed by the following equation.

ここで、nは整数である。Here, n is an integer.

方、第2の発振ループ回路において、誘電体共振器11
の共振周波数f。に近接する任意の周波数faにおける
誘電体共振器11以外の装置及び線路の透過位相を82
とすると、誘電体共振器11の透過位相θ、は次式で表
される。
On the other hand, in the second oscillation loop circuit, the dielectric resonator 11
The resonant frequency f. The transmission phase of devices and lines other than the dielectric resonator 11 at an arbitrary frequency fa close to 82
Then, the transmission phase θ of the dielectric resonator 11 is expressed by the following equation.

二こで、nは整数であり、上記透過位相cB。2, where n is an integer and the above transmission phase cB.

θ2は予め測定可能である装置定数である。従って、各
発振ループ回路における発振周波数f□。
θ2 is an equipment constant that can be measured in advance. Therefore, the oscillation frequency f□ in each oscillation loop circuit.

β2を測定することにより、各発振ループ回路における
誘電体共振器11の透過位相θ1.θ2を求めることが
できる。
By measuring β2, the transmission phase θ1. of the dielectric resonator 11 in each oscillation loop circuit is determined. θ2 can be obtained.

共振器の共振周波数をr。とすると、一般に、共振器の
透過位相θとその負荷Q(QL)との間には次式の関係
が成立する。
The resonant frequency of the resonator is r. Then, in general, the following relationship holds between the transmission phase θ of a resonator and its load Q (QL).

従って、上記(6)式に上記第1と第2の発振ループ回
路を適用すると、次式を得る。
Therefore, by applying the first and second oscillation loop circuits to the above equation (6), the following equation is obtained.

上記(7)式と(8)式を用いて負荷Q(Qt)を消去
し、共振周波数f。につぃて解くことにより、次式を得
る。
The load Q (Qt) is eliminated using the above equations (7) and (8), and the resonant frequency f is determined. By solving, we obtain the following equation.

・・・(9) さらに、上記(9)式を(7)式に代入することにより
、次式を得る。
(9) Furthermore, by substituting the above equation (9) into equation (7), the following equation is obtained.

ここで、 F r= f 1tanθ+−β2tanθ2  −(
Ila)F 2= f 2tanθ、−f、tanθx
   −(llb)である。
Here, F r= f 1tanθ+−β2tanθ2 −(
Ila) F2=f2tanθ, -f, tanθx
-(llb).

従って、第1の発振ループ回路において発生する発振信
号の発振周波数f1を測定し、また、第2の発振ループ
回路において発生する発振信号の発振周波数f2を測定
した後、上記測定された発振周波数fr、f2をそれぞ
れ上記(4)式及び(5)式に代入することによって、
誘電体共振器11の透過位相θ1.θ2を計算すること
ができる。さらに、上記計算された透過位相θ1.θ2
と上記測定された発振周波数f+、fzを上記(9)式
、(lO)式、(lla)式及び(llb)式に代入す
ることによってそれぞれ、誘電体共振器11の共振周波
数f。と負荷Q (QL)を計算して測定することがで
きる。
Therefore, after measuring the oscillation frequency f1 of the oscillation signal generated in the first oscillation loop circuit and also measuring the oscillation frequency f2 of the oscillation signal generated in the second oscillation loop circuit, the measured oscillation frequency fr , f2 into the above equations (4) and (5), respectively,
The transmission phase θ1 of the dielectric resonator 11. θ2 can be calculated. Furthermore, the above calculated transmission phase θ1. θ2
By substituting the measured oscillation frequencies f+ and fz into the equations (9), (lO), (lla), and (llb), respectively, the resonant frequency f of the dielectric resonator 11 is obtained. and load Q (QL) can be calculated and measured.

(3)測定装置の測定フロー 第3図は第1図の測定装置の測定動作モードにおける測
定フローを示すフローチャートであり、第3図を参照し
て当該測定装置の測定フローについて説明する。
(3) Measurement flow of the measuring device FIG. 3 is a flowchart showing the measurement flow of the measuring device of FIG. 1 in the measurement operation mode, and the measurement flow of the measuring device will be explained with reference to FIG.

まず、ステップ#lにおいて、スイッチSWIがオフと
され、スイッチSW4がオンとされ、この測定装置を測
定動作モードに設定した後、ステップ#2において、ス
イッチSW2.SW3を連動してa側に切り換えて第1
の発振ループ回路をコイル23.24間に接続する。
First, in step #l, the switch SWI is turned off and the switch SW4 is turned on to set this measuring device in the measurement operation mode, and then in step #2, the switch SW2. Switch SW3 to the a side in conjunction with the first
An oscillation loop circuit is connected between the coils 23 and 24.

次いで、ステップ#3において、この第1の発振ループ
回路において発生する発振信号の発振周波数f、を周波
数カウンタ35によって測定し、そのデータfmをMP
U40内のRAMに発振周波数f、として格納する。さ
らに、ステップ#4において、上記(4)式に上記測定
された発振周波数f1を代入して誘電体共振器11の透
過位相θ1を計算し、計算した結果を上記RAMに格納
する。
Next, in step #3, the oscillation frequency f of the oscillation signal generated in this first oscillation loop circuit is measured by the frequency counter 35, and the data fm is
It is stored in the RAM in U40 as the oscillation frequency f. Furthermore, in step #4, the transmission phase θ1 of the dielectric resonator 11 is calculated by substituting the measured oscillation frequency f1 into the above equation (4), and the calculated result is stored in the RAM.

次いで、ステップ#5において、スイッチSW2、SW
3を連動してb側に切り換えて第2の発振ループ回路を
コイル23.24間に接続した後、ステップ#6におい
て、この第2の発振ループ回路において発生する発振信
号の発振周波数f2を周波数カウンタ35によって測定
し、そのデータfmをMPU40内のRAMに発振周波
数f2として格納する。さらに、ステップ#7において
、上記(5)式に上記測定された発振周波数f2を代入
して誘電体共振器11の透過位相θ2を計算し、計算し
た結果を上記RAMに格納する。
Next, in step #5, switches SW2, SW
3 to the b side and connect the second oscillation loop circuit between the coils 23 and 24. In step #6, the oscillation frequency f2 of the oscillation signal generated in this second oscillation loop circuit is set to It is measured by the counter 35, and the data fm is stored in the RAM in the MPU 40 as the oscillation frequency f2. Furthermore, in step #7, the transmission phase θ2 of the dielectric resonator 11 is calculated by substituting the measured oscillation frequency f2 into the above equation (5), and the calculated result is stored in the RAM.

次いで、ステップ#8において、上記計算された透過位
相θ1.θ2と上記測定された発振周波数f、、f、を
上記(9)式、(10)式、(lla)式及び(llb
)式に代入することによってそれぞれ、誘電体共振器1
1の共振周波数f。と負荷Q(QL)を計算して、計算
された結果をCRTデイスプレィ41に表示した後、ス
テップ#9において、スイッチSW4をオフとしがっス
イッチSWIをオンとして、当該測定装置をろ波動作モ
ードに設定して、この測定処理を終了する。
Next, in step #8, the calculated transmission phase θ1. θ2 and the above-measured oscillation frequencies f, , f are expressed by the above equations (9), (10), (lla) and (llb
), respectively, dielectric resonator 1
1 resonant frequency f. After calculating the load Q (QL) and displaying the calculated results on the CRT display 41, in step #9, switch SW4 is turned off and switch SWI is turned on to put the measuring device into the filtering operation mode. Set this to end this measurement process.

(4)他の実施例 以上の実施例において、2つのマイクロストリップ線路
31.32をスイッチSW2.SW3によって切り換え
て第1と第2の発振ループ回路を構成しているが、本発
明はこれに限らず、スイッチ31.32を用いず、コイ
ル23.24と同様に構成される信号入出力用の2つの
コイルを設けて、互いに独立であって電気長の異なる2
つの発振ループ回路を構成してもよい。この場合におい
て、ろ波動作モードであるとき、2つの発振ループ回路
をともにオフ状態とし、さらに、測定動作モードのとき
、1つの発振ループ回路をオン状態としかつ他の発振ル
ープ回路をオフ状態とし、次いで1つの発振ループ回路
をオフ状態としかつ他の発振ループ回路をオン状態とし
て、上述の実施例と同様に測定動作を行ってもよい。
(4) Other Embodiments In the above embodiments, the two microstrip lines 31, 32 are connected to switches SW2. Although the first and second oscillation loop circuits are configured by switching by SW3, the present invention is not limited to this. Two coils are provided, which are independent from each other and have different electrical lengths.
Two oscillation loop circuits may be configured. In this case, when in the filter operation mode, both oscillation loop circuits are turned off, and when in the measurement operation mode, one oscillation loop circuit is turned on and the other oscillation loop circuit is turned off. Then, one oscillation loop circuit may be turned off and the other oscillation loop circuit is turned on, and the measurement operation may be performed in the same manner as in the above embodiment.

以上の実施例において、2つのマイクロストリップ線路
31.32をスイッチSW2.SW3によって切り換え
て第1と第2の発振ループ回路を構成しているが、本発
明はこれに限らず、第4図に示すように、マイクロスト
リップ線路31.32とスイッチSW2.SW3に代え
て、透過位相θSをMPU40によって設定可能な移相
器50をコイル24と増幅器33との間に接続してもよ
い。
In the above embodiment, the two microstrip lines 31, 32 are connected to the switches SW2. Although the first and second oscillation loop circuits are configured by switching by SW3, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 4, microstrip lines 31, 32 and switches SW2, . Instead of SW3, a phase shifter 50 whose transmission phase θS can be set by the MPU 40 may be connected between the coil 24 and the amplifier 33.

この場合、2つの発振ループ回路を構成するために、当
該発振ループ回路において発振可能となる互いに異なり
予め決められたる2つの透過位相θSl+ θs2がM
PU40によって設定される。このとき、上述の実施例
と同様に、第1と第2の発振ループ回路における誘電体
共振器11以外の装置及び線路の透過位相θ1.θ2が
予め測定可能である。
In this case, in order to configure two oscillation loop circuits, two different and predetermined transmission phases θSl+θs2 that can oscillate in the oscillation loop circuits are M
Set by PU40. At this time, similarly to the above-described embodiment, the transmission phase θ1. θ2 can be measured in advance.

以上の実施例において、マイクロストリップ線路31.
32を用いているが、本発明はこれに限らず、互いに電
気長の異なるコプレナー線路、スロット線路などの伝送
線路を用いてもよい。
In the above embodiment, the microstrip line 31.
Although the present invention is not limited to this, transmission lines such as coplanar lines and slot lines having mutually different electrical lengths may be used.

以上の実施例において、誘電体共振器11の共振周波数
と負荷Qを測定する測定方法及び測定装置について説明
しているが、本発明はこれに限らず、空洞共振器、半同
軸型共振器などの他の種類の共振器に適用することがで
きる。
In the above embodiments, a measuring method and a measuring device for measuring the resonant frequency and load Q of the dielectric resonator 11 have been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Can be applied to other types of resonators.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、従来例のように周
波数掃引信号によって測定された共振器の周波数スペク
トラム特性に基づいて測定せず、測定される共振器が電
気的に接続された互いに電気長の異なる2つの発振ルー
プ回路においてそれぞれ発生する各発振信号の発振周波
数を測定し、上記測定された各発振周波数に基づいて上
記共振器の共振周波数及び負荷Qを計算して測定するの
で、従来例に比較し安価な装置を用いて、自動的に共振
器の共振周波数と負荷Qを測定することができるという
利点がある。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the resonator to be measured is electrically Measure the oscillation frequency of each oscillation signal generated in two oscillation loop circuits with different electrical lengths connected to each other, and calculate the resonant frequency and load Q of the resonator based on each of the measured oscillation frequencies. This method has the advantage that the resonant frequency and load Q of the resonator can be automatically measured using a device that is cheaper than the conventional example.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例である誘電体共振器の共振周
波数及び負荷Qの測定装置のブロック図、第2図は第1
図の誘電体共振器及びそれを収容するシールドケースの
縦断面図、 第3図は第1図の測定装置の測定動作モードにおける測
定フローを示すフローチャート、第4図は第1図の測定
装置の変形例を示すブロック図、 第5図は誘電体共振器の共振周波数及び負荷Qの従来の
測定方法を示すブロック図である。 11・・・誘電体共振器、 23.24・・・コイル、 31.32・・・マイクロストリップ線路、33・・・
増幅器、 34・・・方向性結合器、 35・・・周波数カウンタ、 40・・・マイクロプロセッサユニット(MPU)、5
0・・・移相器、 SW2.SW3・・・スイッチ。 特許出願人 株式会社 村田製作所 第2図 )−A1 代理人 弁理士 青白 葆はが1名
FIG. 1 is a block diagram of a device for measuring the resonant frequency and load Q of a dielectric resonator, which is an embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a flowchart showing the measurement flow in the measurement operation mode of the measuring device shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of the dielectric resonator shown in FIG. Block Diagram Showing Modification Example FIG. 5 is a block diagram showing a conventional method for measuring the resonant frequency and load Q of a dielectric resonator. 11... Dielectric resonator, 23.24... Coil, 31.32... Microstrip line, 33...
Amplifier, 34... Directional coupler, 35... Frequency counter, 40... Microprocessor unit (MPU), 5
0...phase shifter, SW2. SW3...Switch. Patent applicant: Murata Manufacturing Co., Ltd. (Fig. 2)-A1 Agent: Patent attorney: 1 person

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)発振信号を増幅する増幅手段を備え互いに電気長
の異なる2つの発振ループ回路を、測定される共振器に
交互に切り換えて電気的に接続して、それぞれ上記共振
器を所定の基本モードで発振させ、上記2つの発振ルー
プ回路においてそれぞれ発生する各発振信号の発振周波
数を測定し、上記測定された各発振周波数に基づいて上
記共振器の共振周波数を計算して測定することを特徴と
する共振器の共振周波数の測定方法。
(1) Two oscillation loop circuits equipped with amplification means for amplifying oscillation signals and having different electrical lengths are alternately switched and electrically connected to the resonator to be measured, and each resonator is set to a predetermined fundamental mode. The oscillation frequency of each oscillation signal generated in each of the two oscillation loop circuits is measured, and the resonant frequency of the resonator is calculated and measured based on each of the measured oscillation frequencies. How to measure the resonant frequency of a resonator.
(2)発振信号を増幅する増幅手段を備え互いに電気長
の異なる2つの発振ループ回路を、測定される共振器に
交互に切り換えて電気的に接続して、それぞれ上記共振
器を所定の基本モードで発振させ、上記2つの発振ルー
プ回路においてそれぞれ発生する各発振信号の発振周波
数を測定し、上記測定された各発振周波数に基づいて上
記共振器の負荷Qを計算して測定することを特徴とする
共振器の負荷Qの測定方法。
(2) Two oscillation loop circuits equipped with amplification means for amplifying oscillation signals and having different electrical lengths are alternately switched and electrically connected to the resonator to be measured, and each resonator is set to a predetermined basic mode. oscillation, the oscillation frequency of each oscillation signal generated in the two oscillation loop circuits is measured, and the load Q of the resonator is calculated and measured based on each of the measured oscillation frequencies. How to measure the load Q of a resonator.
(3)発振信号を増幅する増幅手段を備え互いに電気長
の異なる2つの発振ループ回路と、上記2つの発振ルー
プ回路を測定される共振器に交互に切り換えて電気的に
接続してそれぞれ上記共振器を所定の基本モードで発振
させる切り換え手段と、上記2つの発振ループ回路にお
いてそれぞれ発生する各発振信号の発振周波数を測定す
る周波数測定手段と、上記周波数測定手段によって測定
された各発振周波数に基づいて上記共振器の共振周波数
を計算する計算手段とを備えたことを特徴とする共振器
の共振周波数の測定装置。
(3) Two oscillation loop circuits equipped with amplification means for amplifying oscillation signals and having different electrical lengths, and the two oscillation loop circuits are alternately switched and electrically connected to the resonator to be measured to generate the above-mentioned resonance, respectively. a switching means for causing the device to oscillate in a predetermined basic mode; a frequency measuring means for measuring the oscillation frequency of each oscillation signal generated in the two oscillation loop circuits; and calculation means for calculating the resonant frequency of the resonator.
(4)発振信号を増幅する増幅手段を備え互いに電気長
の異なる2つの発振ループ回路と、上記2つの発振ルー
プ回路を測定される共振器に交互に切り換えて電気的に
接続してそれぞれ上記共振器を所定の基本モードで発振
させる切り換え手段と、上記2つの発振ループ回路にお
いてそれぞれ発生する各発振信号の発振周波数を測定す
る周波数測定手段と、上記周波数測定手段によって測定
された各発振周波数に基づいて上記共振器の負荷Qを計
算する計算手段とを備えたことを特徴とする共振器の負
荷Qの測定装置。
(4) Two oscillation loop circuits equipped with amplification means for amplifying the oscillation signal and having different electrical lengths, and the two oscillation loop circuits are alternately switched and electrically connected to the resonator to be measured to generate the above-mentioned resonance. a switching means for causing the device to oscillate in a predetermined basic mode; a frequency measuring means for measuring the oscillation frequency of each oscillation signal generated in the two oscillation loop circuits; and calculation means for calculating the load Q of the resonator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2713100C1 (en) * 2019-04-09 2020-02-03 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Method for measuring parameters of inductance coils

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