JPH04576Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、固体発振素子を装荷した発振器に係
り、温度による発振周波数の変動を補償したマイ
クロ波装置に関する。

一般に、同軸線路、導波管等からなる共振器
は、それらを構成する金属が、温度の上昇により
膨脹するため共振周波数が低下する傾向にある。
また、例えばガンタイオード等の固体発振素子を
具備した固体発振器においては、固体発振素子そ
れ自体の温度依存性によつて温度が上昇すると、
やはり、発振周波数は低下する。

このような発振器の温度依存性を改善する方法
として、従来から種々の提案がなされている。

例えば、第１図は、温度補償を行つたガン発振
器の従来例を示したもので、共振器１の短絡板２
を可撓性とし、この短絡板２を温度変化に応じて
収縮、膨脹する連結棒３に固定し、短絡板２を変
位させて、発振周波数の変動を打ち消すようにし
ている。

しかしながら、構造が複雑で、発振器の寸法が
大きくなる欠点がある。また、第２図は、同軸線
路を用いた共振器の温度補償を行なつた従来例を
示したもので、同軸線路の外導体４に容量調整ね
じ５を付け、その先端にバイメタルデイスク６を
取付けることにより、温度によつてバイメタルデ
イスク６が変形し、同軸内導体７との容量が変化
することで、共振周波数の温度依存性を改善して
いる。

しかしながら、バイメタルデイスク６が容量調
整ねじ５の先端に取付けられ、一体となつている
ため、バイメタルデイスク６の大きさ、形状が限
定され、しかも、容量調整ねじ５の挿入長によつ
てバイメタルデイスク６の変形量に対する容量変
化が一定でないため安定した補償が得られない欠
点がある。

また、これらは、いずれも固体発振素子から離
れて設けられているため固体発振素子の発熱によ
る周波数変化を直接補償できず、安定するまでに
時間がかかるという欠点がある。

なお、第１図、第２図中の破線は温度による変
化の様子を示している。

本考案は上記の欠点を除去するもので、導波管
に螺入したねじポストにより、固定部材に固体発
振素子、固定用部品及びバイメタル片の一端を押
し当てるとともに、バイメタル片を導波管壁面近
傍に配置するように、導波管内部にそれぞれ固定
し、バイメタル片の他端を温度の変化に対応して
変位させることにより、温度による発振周波数の
変動を補償できるようにしたマイクロ波装置を提
供することを目的とする。

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第３図は、本考案をガン発振器に適用した一実
施例を示すもので、方形導波管１１から成る共振
器には、ガンダイオードに直流バイアスを印加す
るためのバイアス端子１２が設けられている。ま
た、導波管１１内の構造は、第４図に示す部品か
ら成つており、第３図中の同一部品に対応して、
同一記号が付けてある。

すなわち、共振器を構成する導波管１１の内部
に、マイクロ波を短絡し直流に対して絶縁するた
めの絶縁シート１３、温度補償を行うバイメタル
片１４、固定用部品としてチヨークポスト１５、
ガンダイオード１６を導波管壁に螺入されたねじ
ポスト１７により、ねじポスト１７と対向した導
波管壁を固定部材として押し当てるようにして固
定する。

なお、チヨークポスト１５はガンダイオード１
６とバイメタル片１４との間に所定の距離を保つ
ために用い、チヨークポスト１５の鍔部は絶縁シ
ート１３及びバイメタル片１４の一端を貫通して
いる。又、バイメタル片１４の他端部は温度に対
応して変位するようにしている。又、ガンダイオ
ード１６の両端はそれぞれチヨークポスト１５及
びねじポスト１７に挿入接続している。ガンダイ
オード１６へのバイアスはバイアス端子１２及び
チヨークポスト１５を介して印加される。前記導
波管１１の壁面には発振周波数を調整するための
調整ねじ１８が螺着され、この調整ねじ１８は導
波管１１内への挿入長を大きくすると共振器の等
価容量が増加するため発振周波数が低下する。な
お、ガンダイオード１６は導波管１１の中央部、
すなわち導波管１１内の電界方向のほぼ中央部に
配置している。前記バイメタル片１４は、導波管
１１の内壁面の近傍、すなわち可動部と内壁面と
が温度補償を行なうのに必要な微小間隔を保つよ
うにあらかじめ、ある角度をもつて曲げてあり、
温度が上昇したときバイメタル片１４のわん曲度
が減少するように一端を固定すれば、他端は導波
管壁に近づくため、前述の調整ねじ１８の動作原
理と同様に等価容量が減少し、発振周波数を高め
る働きをする。

一方、固体発振素子を用いた発振器は、温度が
上がると発振周波数が下がるので、バイメタル片
１４は温度による発振周波数の変化を補償するこ
とになる。

温度を低下させたときも同様の作用があるの
で、全動作温度範囲において、発振周波数の変化
を軽減もしくは相殺することができる。この温度
補償効果は、バイメタル片１４を構成している金
属材料の種類や、その厚さ、形状、寸法、取付方
法、取付位置等によつて異なる。例えば、バイメ
タル片として東芝バイメタルCIY（厚さ0.3mm）を
使用し、全長13mm、幅８mmとし、第３図、第４図
に示すような構成の発振器に適用した場合につい
ての温度補償効果の実測結果を第５図に示す。

第５図中、ａは、温度補償を施していない場
合、ｂは本考案による実施例の場合である。−30
℃〜＋70℃において発振周波数の変化はａの場合
40MHzであるのに対して、本考案の実施例ｂの場
合は、1.3MHzであり、大幅な温度補償効果が得
られていることが判る。

さらに、本実施例では、バイメタル片１４を従
来に比較してガンダイオード１６の近くに配置
し、またバイメタル片１４をチヨークポスト１５
を介してガンダイオードに押し当てるように配置
しているため、バイアス端子１２にバイアス電圧
を印加すると、ガンダイオード１６で発生した熱
がすぐにバイメタル片１４に伝わり、バイメタル
片１４が作動するので温度補償を施していない場
合や、従来例に比べて短時間に発振周波数が安定
する効果がある。

従来例では、ガンダイオードで発生した熱が共
振器全体に伝わり、定常状態になるまで安定せ
ず、電源の印加から周波数の安定まで18分を要し
たが、本実施例では約１分に短縮された。また、
電源の印加から周波数の安定までに変化する周波
数は、従来例では、約5MHzであつたが、本実施
例では0.5MHzと小さかつた。

なお、本実施例ではガンダイオード１６を導波
管１１の中央部、すなわち導波管の電界方向のほ
ぼ中央部の位置に配置しているので、ガン発振器
の動作は安定になる。

また、バイメタル片１４はチヨークポスト１５
を介してガンダイオード１６と接続して導波管１
１の内壁面近傍に配置し、さらに折り曲げられた
バイメタル片１４の可動部と導波管１１の内壁面
との間隔は微小にしている。これは、本実施例の
ガン発振器は発振周波数が10GHz付近であるのに
対し、温度変化による周波数変化は数ＭHzである
ので、バイメタル片による温度補償が過補償にな
るのを防いでいるからである。すなわち、バイメ
タル片１４が導波管１１の中央部付近に配置する
とバイメタル片１４と導波管壁面との距離が大き
くなり、バイメタル片による周波数変化が必要以
上に大きくなるからである。

さらに、バイメタル片１４が導波管１１の内壁
面近傍に配置しているので、バイメタル片１４と
導波管壁面との距離関係によりバイメタル片１４
が共振器として動作するようなことはほとんどな
い。なお、たとえ共振器として動作しても本実施
例の発振周波数よりも高い周波数で共振するので
発振器の動作が不安定になるようなことはない。

バイメタル片１４の取付位置及び取付方法は、
前記の実施例だけではなく、導波管壁に直接螺入
されているねじポスト１７側に取付けたり、導波
管壁に他方法で直接取付けても同様の効果があ
る。

例えば、第６図は他の一実施例であり、第７図
は、第６図に使用する部品図である。

すなわち、ガンダイオード１６をチヨークポス
ト１５ともう一つの固定用部品であるポスト１９
により固定し、ポスト１９とねじポスト２０との
間にバイメタル片１４の一端部をはさんで固定す
る。さらにこのねじポスト２０により、絶縁シー
ト１３、チヨークポスト１５、ガンダイオード１
６、ポスト１９、及びバイメタル片の一端部をね
じポスト２０と対向した導波管壁に押し当てるよ
うにして固定する。この場合、バイメタル片１４
の可動部は、導波管壁に接触していないので、曲
げる必要はなく、第３図と同様の効果がある。

以上述べたように本考案によれば、次のような
利点がある。

(1) 従来に比べて部品点数が少なく、簡単で、か
つ低廉で実現でき、外形寸法も小型になる。

(2) バイメタル片と固体発振素子との距離が従来
に比べて短かく、またバイメタル片はチヨーク
ポストを介して固体発振素子に押し当てる構造
のため、バイアスを印加してから発振周波数が
安定するまでの時間が短かく、周波数の変化も
小さくなる。

(3) 共振器の形状、方式に限定されず、広く応用
できる。

(4) 温度補償機構が周波数調整機構と独立してい
るため設定周波数によらず周波数の温度補償効
果は一定になる。

(5) バイメタル片が導波管内壁面の近傍に設けら
れているので、発振周波数以外の不要共振が発
生せず、安定したマイクロ波装置が得られる。

(6) 固体発振素子を用いた発振器に限らず、増幅
器、ミキサ、検波器、スイツチ回路など他のマ
イクロ波装置に対しても応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の温度補償機構付の導波管形ガ
ン発振器の構成略図、第２図は、従来の温度補償
機構付の同軸線路を用いた共振器の断面図、第３
図は、本考案の一実施例の温度補償機構付の導波
管形ガン発振器を一部切開して示す側面図、第４
図は、第３図の温度補償機構部品の斜視図、第５
図は、上記実施例の周波数温度依存性についての
実測データを示す特性図、第６図は、本考案の他
の実施例のガン発振器を一部切開して示す側面
図、第７図は、第６図の温度補償機構部品の斜視
図である。 １１……導波管、１２……バイアス端子、１３
……絶縁シート、１４……バイメタル片、１５…
…チヨークポスト、１６……ガンダイオード、１
７……ねじポスト、１８……調整ねじ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. マイクロ波共振器を構成する導波管と、この導
   波管内に導波管の電界方向のほぼ中央部に位置す
   る部分に配置された固体発振素子と、一端で前記
   固体発振素子を固定し、他端は一方向のみに形成
   された延長部が温度変化に応じて変位するバイメ
   タル片に接する固定用部品と、前記バイメタル片
   と導波管壁面との間に位置する絶縁シートと、前
   記導波管の壁に螺入され、前記固体発振素子、前
   記固定用部品、前記バイメタル片及び前記絶縁シ
   ートを対向する導波管壁面に向けて押し当てるよ
   うに固定するねじポストとを具備することを特徴
   とするマイクロ波装置。