JPH0522008A - 誘電体共振装置 - Google Patents

誘電体共振装置

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JPH0522008A
JPH0522008A JP3245573A JP24557391A JPH0522008A JP H0522008 A JPH0522008 A JP H0522008A JP 3245573 A JP3245573 A JP 3245573A JP 24557391 A JP24557391 A JP 24557391A JP H0522008 A JPH0522008 A JP H0522008A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 小さな高周波損失と広い周波数可変範囲を維
持しつつ、大電力高周波信号を入力した時に誘電体共振
器で発生する熱を効率よく放熱し、大電力で使用できる
小型の誘電体共振装置を提供する。 【構成】 誘電体共振器13に誘電体支持台14の取り
付け面と反対側から誘電体放熱器15を押し当てる。ま
た一端を金属製底板に固定された支持柱にナットとバネ
を用いて固定する。周波数調整は誘電体放熱器15を透
過した電磁界エネルギーに作用して行なう。また誘電体
放熱器を薄い板状にし、材料にアルミナもしくはマグネ
シアを用いる。 【効果】 大電力高周波信号を入力した時に誘電体共振
器で発生する熱を熱伝導率の高い誘電体放熱器の方へ広
い接触面を通って効率よく伝導させ、放熱特性の良好な
誘電体共振装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として大電力用高周
波無線機器に用いられる誘電体共振装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、誘電体共振装置はマイクロ波帯だ
けでなくUHF帯から準マイクロ波帯においても小型で
Qの高い共振器として高周波無線機器に多く使用されて
いる。
【0003】以下に図4および図5を参照しながら、上
記した従来の誘電体共振装置の一例について説明する。
【0004】図4は従来の誘電体共振装置の基本構成で
ある。従来の誘電体共振装置は、高周波信号を入出力す
るループ状電極41を設けた金属ケース42の内部に、
誘電体支持台44がガラス接着された円柱形の誘電体共
振器43を、誘電体支持台44をネジ止めして固定し、
金属ケース開口部は周波数調整ネジ45を備えた金属ふ
たで閉じてシールドする構造である。
【0005】誘電体共振器43はループ状電極41と磁
界結合して、共振器の誘電率と形状と使用する共振モー
ドで決まる特定の周波数で共振する。共振周波数の調整
は、周波数調整ネジ45を誘電体共振器43に近づけた
り遠ざけたりして行なう。誘電体共振装置は、共振器の
誘電率を大きくすることにより小型化することが可能で
ある。
【0006】また、誘電体共振装置は電極を2個設けて
それぞれを入出力端子とし、バンドパスフィルタの動作
をさせることができる。
【0007】このように構成されたフィルタは、例えば
文献(K.Wakino,et al.,"800MHz band miniaturized ch
annel dropping filter using low loss dielectric re
sonator",Denshi Tokyo No.24,1985,pp.72-75)でも示
されるように、移動無線基地局で用いる送信共用装置の
チャンネルフィルタとして多く用いられている。
【0008】誘電体共振装置では、共振する電磁界エネ
ルギーは誘電体共振器の内部とその近傍に蓄えられる。
そのため、誘電体共振器の近傍に金属導体を近づけた場
合、導体表面に高周波電流が流れて抵抗のため電磁界エ
ネルギーの損失を生じ、共振器特性が劣化する。
【0009】したがって、誘電体共振装置の金属ケース
内部の構造は、誘電体共振器の近くに金属がきて電磁界
エネルギーを損失しないよう考慮する。
【0010】また、誘電体共振器の内部とその近傍に蓄
えらた電磁界エネルギーの一部は誘電体共振器と誘電体
支持台の内部で誘電体損のため熱に変換される。誘電体
支持台には誘電率が小さく高周波損失の少ない材料を選
び、大部分の電磁界エネルギーが誘電率の大きい誘電体
共振器に蓄えられて誘電体損のほとんどが誘電体共振器
で発生するように設計する。
【0011】誘電体共振器で発生した熱は、2つのルー
トで放熱される。1つは誘電体支持台からの熱伝導によ
る放熱であり、他の1つは誘電体共振器の表面から金属
ケース内部の空気を介しての放熱である。
【0012】しかしながら、誘電体支持台の材料選定に
は前述した条件の他にも、ガラス接着を行なうため誘電
体共振器の熱膨張係数と一致しなければならないという
条件があり、現在知られている熱伝導率の高い誘電体材
料でこれらの条件を満たす材料はない。
【0013】したがって、従来構造の誘電体共振装置で
は誘電体支持台からの放熱量は極めて少なかった。ま
た、高誘電率にした場合や使用周波数が高い場合で誘電
体共振器が小型になったときは、誘電体共振器の表面積
が小さいため表面からの放熱も困難になってくる。
【0014】このような従来の誘電体共振装置では、大
電力高周波信号を入力した時に誘電体共振器の温度上昇
による誘電体共振器の高周波損失増加と共振周波数のド
リフトが問題である。
【0015】この問題を解決するため、これまでにも誘
電体共振器の放熱方法が考案されている。図5は、公開
特許(平1−109802)に基づく、放熱特性を改善
した従来の誘電体共振装置の断面図を示している。この
方法は筒型誘電体共振器に棒状誘電体を上下より差し込
んで固定し放熱を行なうものである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、円柱形誘電体共振器に適用できないとい
う問題点の他に、筒型誘電体共振器と棒状誘電体の寸法
精度や接触面の表面荒さのために接触熱抵抗を小さくす
ることが難しく、また、構造上、周波数調整機構を共振
器と対向させられないため周波数可変範囲が広くできな
いという問題点を有していた。
【0017】本発明は上記問題点に鑑み、小さな高周波
損失と広い周波数可変範囲を維持しつつ、大電力高周波
信号を入力した時に誘電体共振器で発生する熱を効率よ
く放熱し、大電力で使用できる小型の誘電体共振装置を
提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の誘電体共振装置は、誘電体共振器に誘電体
支持台の取り付け面と反対側から薄い板状の誘電体放熱
器を押し当てて、一端を金属製底板に固定した支持柱に
ナットとバネを用いて固定し、周波数調整は誘電体放熱
器を透過した電磁界エネルギーに作用して行なうという
構成を備えたものである。
【0019】
【作用】本発明は上記した構成によって、誘電体共振器
で発生した熱を熱伝導率の高い誘電体放熱器の方へ広い
接触面を通って効率よく伝導させ、誘電体共振器の温度
上昇を低く抑えることができる。
【0020】
【実施例】以下本発明の一実施例の誘電体共振装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。
【0021】図1は本発明の第1の実施例における誘電
体共振装置の断面図である。図1において、高周波信号
を入出力するループ状電極11は金属ケース12の内部
に取り付け、誘電体共振器13は誘電体支持台14にガ
ラス接着された後、誘電体支持台14を金属ケース12
内部にネジ止めして固定する。
【0022】誘電体放熱器15を誘電体共振器13の誘
電体支持台14を取り付けた面と反対側の面に押し当
て、ネジ16などの手段を使って固定する。
【0023】金属ケース12の開口部は、周波数調整ネ
ジ17を取り付けた金属ふた18で閉じて全体をシール
ドする。
【0024】大電力高周波信号を入力した時に誘電体共
振器13の誘電体損のために発生する熱は、誘電体共振
器13と誘電体放熱器15との接触面を通って熱伝導に
より放熱される。上記構造の場合、誘電体共振器13と
誘電体放熱器15の接触面積を広くとれること、接触平
面を研磨で滑らかにして接触熱抵抗を小さくすることが
容易であるという特長を持つ。
【0025】また、誘電体放熱器15を誘電体共振器1
3に押し当てる力は、誘電体共振器13と誘電体支持台
14のガラス接着部分に引っ張り力ではなく押す力とし
てかかるので、押し当てる力を大きくしてもガラス接着
部分を破損する恐れは少ない。したがって、誘電体共振
器13と誘電体放熱器15の接触熱抵抗を小さな値で安
定に維持することができ、機械的強度も大きくとれる。
【0026】以上のように本実施例よれば、誘電体共振
器で発生する熱は熱伝導により効率よく放熱され、大電
力で使用できる誘電体共振装置が得られる。
【0027】以下本発明の第2の実施例について図面を
参照しながら説明する。図2は本発明の第2の実施例を
示す誘電体共振装置の断面図である。
【0028】図2において、高周波信号を入出力するル
ープ状電極21は金属ケース22の内部に取り付け、誘
電体共振器23は誘電体支持台24にガラス接着された
後、誘電体支持台24を金属ケース22内部にネジ止め
して固定する。
【0029】薄い板状の誘電体放熱器25を誘電体共振
器23の誘電体支持台24を取り付けた面と反対側の面
に押し当て、取り付け金具26を使って固定する。
【0030】金属ケース22の開口部は、周波数調整ネ
ジ27を取り付けた金属ふた28で閉じて全体をシール
ドする。
【0031】周波数調整ネジ27は誘電体放熱器25と
誘電体共振器23の接触面に対向して配置し、薄い板状
の誘電体放熱器25を透過した電磁界エネルギーに作用
して周波数調整を行なう。
【0032】本実施例においては、まず、誘電体放熱器
を薄い板状にして透過した電磁界エネルギーに作用して
周波数調整を行なうことにより、周波数調整ネジが誘電
体共振器と対向する面積を広く取れるので、第1の実施
例より周波数可変範囲を大きくすることが可能である。
【0033】本実施例の周波数調整法の基本原理であ
る、誘電体板を透過した電磁界エネルギーに作用させる
という考え方自体は、既に米国特許(USP46282
83)において誘電体共振器を用いた発振器の密閉方法
として示されている。
【0034】しかし、本発明の目的とする大電力用の誘
電体共振装置では誘電体共振器の固定方法が問題となる
が、前述の米国特許では大電力に耐える誘電体共振器の
固定方法は何ら示されていない。例えば、誘電体共振器
と誘電体板を樹脂系接着剤でとめる方法は高周波信号で
接着剤樹脂の劣化が生じて使用できないので、前述の米
国特許で問題を解決することはできない。
【0035】本発明では、薄い板状の誘電体放熱器を誘
電体共振器の誘電体支持台を取り付けた面と反対側の面
に押し当てるという独自の固定方法に前記原理を適用し
たものである。
【0036】また、本実施例では、誘電体共振器に押し
当てる誘電体放熱器の形状が薄い板状で体積が小さいた
め、誘電体共振器に蓄えられる電磁界エネルギーの内、
誘電体放熱器内部に存在する電磁界エネルギーの量を第
1の実施例の場合よりもかなり少なくすることができ
る。
【0037】その結果、誘電体放熱器の誘電体損による
電磁界エネルギーの損失を少なくできるとともに、誘電
体共振器単独の共振周波数と誘電体共振器に誘電体放熱
器を接触させたときの共振周波数の差、及びそれぞれの
場合の共振周波数の温度係数の差を小さくできるので、
誘電体共振器の設計が容易である。
【0038】なお、板状にする事により誘電体放熱器の
体積は小さくなるが、誘電体共振器との接触熱抵抗を決
める接触面積は変わらないので、放熱特性は劣化しな
い。したがって、誘電体放熱器の厚さは、熱伝導抵抗が
問題にならない程度にまで薄くできる。
【0039】以上のように本実施例よれば、誘電体放熱
器を薄い板状にして透過電磁界エネルギーに作用して周
波数調整を行なうことにより、小さな高周波損失と広い
周波数可変範囲を持つ、大電力で使用できる小型誘電体
共振装置が得られる。
【0040】以下本発明の第3の実施例について図面を
参照しながら説明する。図3は本発明の第3の実施例を
示す誘電体共振装置の断面図である。
【0041】図3において、高周波信号を入出力するル
ープ状電極31は金属製底板32に取り付け、誘電体共
振器33は誘電体支持台34にガラス接着された後、誘
電体支持台と金属製底板に形成した位置決め用凹凸部を
はめ込んで金属製底板の上に置き、誘電体共振器33に
誘電体支持台34の取り付け面と反対面から薄い板状の
誘電体放熱器35を押し当てる。
【0042】誘電体放熱器35は、一端を金属製底板3
2に固定された支持柱36にナット37とバネ38を用
いて固定する。
【0043】周波数調整ネジ39を取り付けた金属ケー
ス40を金属製底板に取り付けて全体を覆いシールドす
る。
【0044】周波数調整ネジ39は誘電体放熱器35と
誘電体共振器33の接触面に対向して配置し、薄い板状
の誘電体放熱器35を透過した電磁界エネルギーに作用
して周波数調整を行なう。
【0045】薄い板状の誘電体放熱器の材料としては、
実験の結果、アルミナ、マグネシアなどが好適であっ
た。
【0046】第2の実施例では、誘電体共振器と誘電体
支持台の熱膨張と支持柱の熱膨張の違いを誘電体放熱器
のたわみ変形により吸収しているが、その強度は十分と
は言えない。本実施例では、バネ38を用いて熱膨張の
差を吸収するため、誘電体放熱器の破損を完全に防ぐこ
とができる。
【0047】また、本実施例では、誘電体放熱器の取り
付け作業を金属ケースを外した状態で行なうことができ
るので、誘電体共振器と誘電体放熱器の接触状態を目で
確認する事により、製造時の不良を無くすことができ
る。
【0048】以上のように本実施例によれば、薄い板状
の誘電体放熱器を支持柱とバネを用いて固定することに
より、構造的に安定な大電力用の小型誘電体共振装置を
実現できる。
【0049】
【発明の効果】以上のように本発明は、誘電体共振器に
誘電体支持台の取り付け面と反対側から薄い板状の誘電
体放熱器を押し当てて効率よく放熱させることにより、
小さな高周波損失と広い周波数可変範囲を持った、大電
力用の小型誘電体共振装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における誘電体共振装置
の断面図
【図2】本発明の第2の実施例における誘電体共振装置
の断面図
【図3】本発明の第3の実施例における誘電体共振装置
の断面図
【図4】従来の基本構成の誘電体共振装置の断面図
【図5】放熱特性を改善した従来の誘電体共振装置の断
面図
【符号の説明】
11 ループ状電極 12 金属ケース 13 誘電体共振器 14 誘電体支持台 15 誘電体放熱器 16 ネジ 17 周波数調整ネジ 18 金属ふた

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波信号を入出力するループ状電極を
    設けた金属ケースの内部に、誘電体支持台がガラス接着
    された円柱形の誘電体共振器を、前記誘電体支持台をネ
    ジ止めして固定し、前記誘電体共振器に前記誘電体支持
    台の取り付け面と反対側から誘電体放熱器を押し当て、
    前記金属ケース開口部を周波数調整ネジを備えた金属ふ
    たで閉じたことを特徴とする誘電体共振装置。
  2. 【請求項2】 高周波信号を入出力するループ状電極を
    設けた金属ケースの内部に、誘電体支持台がガラス接着
    された円柱形の誘電体共振器を、前記誘電体支持台をネ
    ジ止めして固定し、前記誘電体共振器に前記誘電体支持
    台の取り付け面と反対側から薄い板状の誘電体放熱器を
    押し当て、前記金属ケース開口部を周波数調整ネジを備
    えた金属ふたで閉じ、前記周波数調整ネジは前記誘電体
    放熱器と前記誘電体共振器の接触面に対向して配置し、
    前記誘電体放熱器を透過した電磁界エネルギーに作用し
    て周波数調整を行なうことを特徴とする誘電体共振装
    置。
  3. 【請求項3】 高周波信号を入出力するループ状電極を
    設けた金属製底板上に、誘電体支持台がガラス接着され
    た円柱形の誘電体共振器を、前記誘電体支持台と前記金
    属製底板に形成した位置決め用凹凸部をはめ込んで置
    き、前記誘電体共振器に前記誘電体支持台の取り付け面
    と反対側から薄い板状の誘電体放熱器を押し当て、前記
    誘電体放熱器は一端を前記金属製底板に固定された支持
    柱にナットとバネを用いて固定し、周波数調整ネジを備
    えた金属ケースを金属製底板に取り付けて全体を覆い、
    前記周波数調整ネジは前記誘電体放熱器と前記誘電体共
    振器の接触面に対向して配置し、前記誘電体放熱器を透
    過した電磁界エネルギーに作用して周波数調整を行なう
    ことを特徴とする誘電体共振装置。
  4. 【請求項4】 薄い板状の誘電体放熱器の誘電体材料に
    アルミナもしくはマグネシアを用いた請求項2もしくは
    請求項3記載の誘電体共振装置。
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