JPH05335820A - 同軸型誘電体共振器の製造方法 - Google Patents
同軸型誘電体共振器の製造方法Info
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- JPH05335820A JPH05335820A JP4548391A JP4548391A JPH05335820A JP H05335820 A JPH05335820 A JP H05335820A JP 4548391 A JP4548391 A JP 4548391A JP 4548391 A JP4548391 A JP 4548391A JP H05335820 A JPH05335820 A JP H05335820A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 共振周波数のバラツキを小さくし共振器のＱ
値を向上させる。 【構成】 中央に中心導体用の穴が開けられた円柱又は
角柱誘電体と線路のための導体から構成され、一端に短
絡端が他端に開放端が設けられた同軸型誘電体共振器に
おいて、銀フリット、銅メッキ等の方法により誘電体セ
ラミックに密着した外導体の長手方向に開けられた穴に
中心導体としての金属パイプを挿入する第１の工程と、
当該金属パイプの内部より圧力を加えて変形させ、誘電
体セラミックの内面に密着させて内導体を形成する第２
の工程とからなる。
値を向上させる。 【構成】 中央に中心導体用の穴が開けられた円柱又は
角柱誘電体と線路のための導体から構成され、一端に短
絡端が他端に開放端が設けられた同軸型誘電体共振器に
おいて、銀フリット、銅メッキ等の方法により誘電体セ
ラミックに密着した外導体の長手方向に開けられた穴に
中心導体としての金属パイプを挿入する第１の工程と、
当該金属パイプの内部より圧力を加えて変形させ、誘電
体セラミックの内面に密着させて内導体を形成する第２
の工程とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、共振周波数のバラツキ
を小さくし共振器のＱ値を向上させる同軸型誘電体共振
器の製造方法に関するものである。
を小さくし共振器のＱ値を向上させる同軸型誘電体共振
器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＵＨＦ帯以上で動作する通信機器
の帯域通過型フィルタには同軸型誘電体共振器を組み合
わせた形式が多く使用されている。また特に機器の小型
化を図るために最小寸法の共振器である1/4 波長共振器
を使用している場合が多い。1/4 波長の同軸型誘電体共
振器には図７に示す角柱型のものと、図８に示す円柱型
のものがある。両者共に中央に中心導体用の穴が開けら
れた円柱又は角柱の誘電体との線路のための導体から構
成されて、1/4 波長の奇数倍の共振器を構成するために
一端に短絡端に、他端に開放端が設けられている。
の帯域通過型フィルタには同軸型誘電体共振器を組み合
わせた形式が多く使用されている。また特に機器の小型
化を図るために最小寸法の共振器である1/4 波長共振器
を使用している場合が多い。1/4 波長の同軸型誘電体共
振器には図７に示す角柱型のものと、図８に示す円柱型
のものがある。両者共に中央に中心導体用の穴が開けら
れた円柱又は角柱の誘電体との線路のための導体から構
成されて、1/4 波長の奇数倍の共振器を構成するために
一端に短絡端に、他端に開放端が設けられている。
【０００３】これらの共振器を組み合わせた帯域通過型
フィルタの遮断性能及び通過性能は共振器のＱ値が大き
いほど向上する。一般的な同軸型誘電体共振器のＱ値は
100〜2,000 であり、誘電体の誘電損失及び同軸線路を
構成する導体の高周波抵抗損失で決定される。一般には
誘電体損失の寄与は導体損失の数分の一以下(tanδ＝1/
Q ≒10-4) であり、導体損失の軽減がＱ値改善に最も寄
与する。
フィルタの遮断性能及び通過性能は共振器のＱ値が大き
いほど向上する。一般的な同軸型誘電体共振器のＱ値は
100〜2,000 であり、誘電体の誘電損失及び同軸線路を
構成する導体の高周波抵抗損失で決定される。一般には
誘電体損失の寄与は導体損失の数分の一以下(tanδ＝1/
Q ≒10-4) であり、導体損失の軽減がＱ値改善に最も寄
与する。
【０００４】ＵＨＦ帯においては高周波の周波数と導体
の導電率によって決まる表皮効果のため高周波電流密度
は導体表面で高く、内部では指数関数的に低減する。表
皮効果を考慮した場合の高周波面積抵抗ＲS は(1) 式で
示される。
の導電率によって決まる表皮効果のため高周波電流密度
は導体表面で高く、内部では指数関数的に低減する。表
皮効果を考慮した場合の高周波面積抵抗ＲS は(1) 式で
示される。
【数１】但しμ：透磁率、ｆ：周波数、σ：導電率
【０００５】電荷保存則により内導体と外導体を流れる
電流値は等しいので、誘電体共振素子の外径をＲ、内径
をｒとすれば単位長さ当りの高周波抵抗Ｒout ，Ｒinは
それぞれ、 Ｒout ＝ＲS ／２πＲ ・・・(2) Ｒin ＝ＲS ／２πｒ ・・・(3)
電流値は等しいので、誘電体共振素子の外径をＲ、内径
をｒとすれば単位長さ当りの高周波抵抗Ｒout ，Ｒinは
それぞれ、 Ｒout ＝ＲS ／２πＲ ・・・(2) Ｒin ＝ＲS ／２πｒ ・・・(3)
【０００６】(2),(3) 式のようになる。表面積の小さい
内導体側は損失に対する寄与が大きく、誘電体共振器の
Ｑ値は内導体の抵抗損失でほとんど決定される。従来の
誘電体共振器では誘電体表面にガラスを混合した銀粉を
焼き付けたり、銅メッキによって導体を構成した。
内導体側は損失に対する寄与が大きく、誘電体共振器の
Ｑ値は内導体の抵抗損失でほとんど決定される。従来の
誘電体共振器では誘電体表面にガラスを混合した銀粉を
焼き付けたり、銅メッキによって導体を構成した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では銀焼き付けの場合混入したガラスに
より導電率が低下したり、銅メッキの場合メッキによる
組織が燐の混入などによりバルクの金属と異なるため導
電率が低下してＱ値が高くならない。中心導体に金属パ
イプを使用すれば導電率は改善されるが、中心導体用穴
とパイプの間に電気的に無視できないギャップが生じて
実効誘電率が低下する。この関係を以下に説明する。
うな従来の方法では銀焼き付けの場合混入したガラスに
より導電率が低下したり、銅メッキの場合メッキによる
組織が燐の混入などによりバルクの金属と異なるため導
電率が低下してＱ値が高くならない。中心導体に金属パ
イプを使用すれば導電率は改善されるが、中心導体用穴
とパイプの間に電気的に無視できないギャップが生じて
実効誘電率が低下する。この関係を以下に説明する。
【０００８】1/4 波長の同軸型誘電体共振器の共振周波
数（ｆ）は、誘電体の実効誘電率（εeff ）、共振器の
長さ（Ｌ）とすればその関係は式(4) で示される。
数（ｆ）は、誘電体の実効誘電率（εeff ）、共振器の
長さ（Ｌ）とすればその関係は式(4) で示される。
【数２】但し、ｃは真空中の光速である。
【０００９】式(4) より明らかなように、共振器の長さ
は実効誘電率と周波数のみで決定し、同軸線路の直径
Ｒ，ｒ等には無関係である。従って、共振周波数のバラ
ツキを少なくさせるには実効誘電率を一定にすればよ
い。誘電体同軸線路の内導体と誘電体の間にギャップが
あると仮定すると、同軸線路が見ている誘電率は次のよ
うに変化する。誘電体の誘電率を（ε）、ギャップがあ
る場合の実効誘電率（εef f ）、外径（Ｒ）、導体用の
半径（ｒ）、穴と内導体の間のギャップ（ｇ）により次
の式(5) のようになる。
は実効誘電率と周波数のみで決定し、同軸線路の直径
Ｒ，ｒ等には無関係である。従って、共振周波数のバラ
ツキを少なくさせるには実効誘電率を一定にすればよ
い。誘電体同軸線路の内導体と誘電体の間にギャップが
あると仮定すると、同軸線路が見ている誘電率は次のよ
うに変化する。誘電体の誘電率を（ε）、ギャップがあ
る場合の実効誘電率（εef f ）、外径（Ｒ）、導体用の
半径（ｒ）、穴と内導体の間のギャップ（ｇ）により次
の式(5) のようになる。
【数３】但しｇ≪ｒとする。
【００１０】式(5) より明らかなように実効誘電率はギ
ャップがない場合にはＲ及びｒには無関係であり、ギャ
ップにより値が減少し、εが大きいほどギャップの影響
は大きい。これにより共振周波数のバラツキ、機械的変
化に伴う共振周波数の変動等のトラブルが発生する。バ
ラツキを少なくするにはギャップを充分に小さくするた
めに誘電体中心穴の加工精度向上が必要となり、コスト
高を招き実用的でない。
ャップがない場合にはＲ及びｒには無関係であり、ギャ
ップにより値が減少し、εが大きいほどギャップの影響
は大きい。これにより共振周波数のバラツキ、機械的変
化に伴う共振周波数の変動等のトラブルが発生する。バ
ラツキを少なくするにはギャップを充分に小さくするた
めに誘電体中心穴の加工精度向上が必要となり、コスト
高を招き実用的でない。
【００１１】本発明はこれらの問題点を解決するため、
同軸型誘電体共振器の中心導体形成法を改善して共振周
波数のバラツキが小さく共振器のＱ値を向上させること
ができる同軸型誘電体共振器の製造方法を提供すること
を目的とする。
同軸型誘電体共振器の中心導体形成法を改善して共振周
波数のバラツキが小さく共振器のＱ値を向上させること
ができる同軸型誘電体共振器の製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は前記問
題点を解決するため、中央に中心導体用の穴が開けられ
た円柱又は角柱誘電体と線路のための導体から構成され
た同軸型誘電体共振器において、銀フリット、銅メッキ
等の方法により誘電体セラミックに密着した外導体の長
手方向に開けられた穴に中心導体としての金属パイプを
挿入する第１の工程と、当該金属パイプの内部より圧力
を加えて変形させ、誘電体セラミックの内面に密着させ
て内導体を形成する第２の工程とからなる製造方法に特
徴がある。
題点を解決するため、中央に中心導体用の穴が開けられ
た円柱又は角柱誘電体と線路のための導体から構成され
た同軸型誘電体共振器において、銀フリット、銅メッキ
等の方法により誘電体セラミックに密着した外導体の長
手方向に開けられた穴に中心導体としての金属パイプを
挿入する第１の工程と、当該金属パイプの内部より圧力
を加えて変形させ、誘電体セラミックの内面に密着させ
て内導体を形成する第２の工程とからなる製造方法に特
徴がある。
【００１３】また、前記金属パイプの内部より圧力を加
える手段としては爆発力又は予め前記金属パイプ内に圧
縮性又は非圧縮性の流体を詰めて閉塞して該流体に圧力
を加える方法がある。
える手段としては爆発力又は予め前記金属パイプ内に圧
縮性又は非圧縮性の流体を詰めて閉塞して該流体に圧力
を加える方法がある。
【００１４】さらに、前記第２の工程を行なう際、外導
体全体を非圧縮性の流体内に侵責して置くことや外導体
全体を型枠で押えることを行ない、誘電体が破壊するこ
とを防ぐ。
体全体を非圧縮性の流体内に侵責して置くことや外導体
全体を型枠で押えることを行ない、誘電体が破壊するこ
とを防ぐ。
【００１５】前記第１の工程を行なう前に外導体の長手
方向に開けられた開放端側の穴の内面に銀フリット又は
銅メッキ膜を付けて第１，２の工程を行ない、さらに前
記金属パイプの開放端側をハンダ付けし、気密性を与え
金属パイプが酸化することを防ぐ。ここでは一方に開放
端、他方に短絡端を有する共振器について内導体の形成
法を説明したが、両端開放又は両端短絡（1/4 波長の偶
数倍の共振器又は1/2波長共振器）の共振器にも適用で
きることは自明である。また、両端開放の共振器につい
ては内導体の誘電体に密着した側面の酸化防止のため、
いずれの開放端も内周をメタライズして内導体をハンダ
付けして気密化を図らねばならないことも自明である。
方向に開けられた開放端側の穴の内面に銀フリット又は
銅メッキ膜を付けて第１，２の工程を行ない、さらに前
記金属パイプの開放端側をハンダ付けし、気密性を与え
金属パイプが酸化することを防ぐ。ここでは一方に開放
端、他方に短絡端を有する共振器について内導体の形成
法を説明したが、両端開放又は両端短絡（1/4 波長の偶
数倍の共振器又は1/2波長共振器）の共振器にも適用で
きることは自明である。また、両端開放の共振器につい
ては内導体の誘電体に密着した側面の酸化防止のため、
いずれの開放端も内周をメタライズして内導体をハンダ
付けして気密化を図らねばならないことも自明である。
【００１６】従って、本発明は前記問題点を解決でき、
同軸型誘電体共振器の中心導体形成法を改善して共振周
波数のバラツキが小さく共振器のＱ値を向上させること
ができる。
同軸型誘電体共振器の中心導体形成法を改善して共振周
波数のバラツキが小さく共振器のＱ値を向上させること
ができる。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例は誘電体の中央に開けられ
た穴に中心導体として焼鈍した銅パイプを挿入し、パイ
プの内側から圧力を加えて塑性変形させ、穴の内面に導
体を密着させる。
た穴に中心導体として焼鈍した銅パイプを挿入し、パイ
プの内側から圧力を加えて塑性変形させ、穴の内面に導
体を密着させる。
【００１８】軟化した銅パイプは容易に塑性変形して穴
の内面に密着するので共振周波数のバラツキが小さく、
金属銅（特に軟銅）の導電率は銀フリットや銅メッキ膜
の２倍程度になるのでＱ値の高い共振器が構成できる。
この銅パイプの肉厚や内外径の寸法は穴の内径との関係
や銅パイプの弾性限界の比率から決まる。
の内面に密着するので共振周波数のバラツキが小さく、
金属銅（特に軟銅）の導電率は銀フリットや銅メッキ膜
の２倍程度になるのでＱ値の高い共振器が構成できる。
この銅パイプの肉厚や内外径の寸法は穴の内径との関係
や銅パイプの弾性限界の比率から決まる。
【００１９】パイプの内側から圧力を加える方法として
は図１に示すような内導体用パイプの中に予め火薬と当
該火薬を炸裂させる信管が装填されて密封しものを誘電
体の中央に開いた穴に挿入して火薬を爆発させパイプの
内側に圧力を加える爆発成形法がある。また図２に示す
ような内導体用パイプを誘電体の中央に開いた穴に挿入
してパイプの開口から水などの流体を流し込みかつプラ
ンジャーを用いて圧力を加え流体を介してパイプの内側
に圧力を加える水圧成形法がある。
は図１に示すような内導体用パイプの中に予め火薬と当
該火薬を炸裂させる信管が装填されて密封しものを誘電
体の中央に開いた穴に挿入して火薬を爆発させパイプの
内側に圧力を加える爆発成形法がある。また図２に示す
ような内導体用パイプを誘電体の中央に開いた穴に挿入
してパイプの開口から水などの流体を流し込みかつプラ
ンジャーを用いて圧力を加え流体を介してパイプの内側
に圧力を加える水圧成形法がある。
【００２０】必要があれば、図３に示すように誘電体を
非圧縮性の流体内、例えば水の中に浸責して成形した
り、図４に示すように外から締め付けクランプで押えた
りして、内側から圧力を加えたことにより誘電体が破壊
されるのを防ぐ。
非圧縮性の流体内、例えば水の中に浸責して成形した
り、図４に示すように外から締め付けクランプで押えた
りして、内側から圧力を加えたことにより誘電体が破壊
されるのを防ぐ。
【００２１】だがこの方法では銅がセラミックと機械的
に接触しているだけなので表面が酸化されると高周波抵
抗が増加してＱ値が低下してしまう。そこでこのような
酸化を防ぐために図５に示すように開放端側（1/4 波長
の奇数倍及び偶数倍の共振器）の穴の内面に銀フリット
又は銅メッキ膜を付け、銅パイプの開放端側をハンダ付
けして気密性を与える。
に接触しているだけなので表面が酸化されると高周波抵
抗が増加してＱ値が低下してしまう。そこでこのような
酸化を防ぐために図５に示すように開放端側（1/4 波長
の奇数倍及び偶数倍の共振器）の穴の内面に銀フリット
又は銅メッキ膜を付け、銅パイプの開放端側をハンダ付
けして気密性を与える。
【００２２】外導体及び短絡部は銀フリット又は銅メッ
キで構成し、中心導体とは図６に示すようにハンダ付け
等の方法で電気的に接続して共振器（1/4 波長の奇数倍
の共振器や1/2 波長共振器）を構成すると共に気密性を
与えて内導体のセラミック接触側が酸化されることによ
るＱ値低下を防ぐ。
キで構成し、中心導体とは図６に示すようにハンダ付け
等の方法で電気的に接続して共振器（1/4 波長の奇数倍
の共振器や1/2 波長共振器）を構成すると共に気密性を
与えて内導体のセラミック接触側が酸化されることによ
るＱ値低下を防ぐ。
【００２３】なお上述の実施例は誘電体に挿入するパイ
プを塑性変形させる方法によるものであるがこれに限定
するものではなく、弾性変形等の方法も考えられる。
プを塑性変形させる方法によるものであるがこれに限定
するものではなく、弾性変形等の方法も考えられる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、同軸型誘電体共振器の中心導体形成法を改善し
て共振周波数のバラツキが小さく共振器のＱ値を向上さ
せることができる。
よれば、同軸型誘電体共振器の中心導体形成法を改善し
て共振周波数のバラツキが小さく共振器のＱ値を向上さ
せることができる。
【図１】本発明における中心導体成形法の一例である爆
発成形法を示す図である。
発成形法を示す図である。
【図２】本発明における中心導体成形法の一例である水
圧成形法を示す図である。
圧成形法を示す図である。
【図３】本実施例における誘電体の破損防止装置の構成
図である。
図である。
【図４】本実施例における他の誘電体の破損防止装置の
構成図である。
構成図である。
【図５】本実施例における開放端側の酸化防止処理を示
す図である。
す図である。
【図６】本実施例における誘電体共振器の断面図であ
る。
る。
【図７】角柱型1/4 波長誘電体共振器の構成図である。
【図８】円柱型1/4 波長誘電体共振器の構成図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 中央に中心導体用の穴が開けられた円柱
又は角柱誘電体と線路のための導体から構成された同軸
型誘電体共振器において、 銀フリット、銅メッキ等の方法により誘電体セラミック
に密着した外導体の長手方向に開けられた穴に中心導体
としての金属パイプを挿入する第１の工程と、 当該金属パイプの内部より圧力を加えて変形させ、誘電
体セラミックの内面に密着させて内導体を形成する第２
の工程とからなる同軸型誘電体共振器の製造方法。 - 【請求項２】 前記金属パイプの内部より圧力を加える
手段として、爆発力によることを特徴とする請求項１記
載の同軸型誘電体共振器の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属パイプの内部より圧力を加える
手段として、予め前記金属パイプ内に圧縮性又は非圧縮
性の流体を詰めて閉塞して該流体に圧力を加えることに
よることを特徴とする請求項１記載の同軸型誘電体共振
器の製造方法。 - 【請求項４】 前記第２の工程を行なう際外導体全体を
非圧縮性の流体内に侵責して置くことを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の同軸型誘電体共振器の製造
方法。 - 【請求項５】 前記第２の工程を行なう際外導体全体を
型枠で押えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の同軸型誘電体共振器の製造方法。 - 【請求項６】 前記同軸型誘電体共振器が１／４波長の
奇数倍又は偶数倍の共振器のとき前記第１の工程を行な
う前に外導体の一端又は両端の長手方向に開けられた開
放端側の穴の内面に銀フリット又は銅メッキ膜を付けて
第１，２の工程を行ない、さらに前記金属パイプの前記
開放端側をハンダ付けする請求項１〜５のいずれかに記
載の同軸型誘電体共振器の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4548391A JPH05335820A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 同軸型誘電体共振器の製造方法 |
| JP34841291A JP3180399B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-12-05 | 同軸型誘電体共振器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4548391A JPH05335820A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 同軸型誘電体共振器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335820A true JPH05335820A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=12720647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4548391A Pending JPH05335820A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 同軸型誘電体共振器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335820A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999004450A1 (fr) * | 1997-07-17 | 1999-01-28 | Tdk Corporation | Compensateur de retard, element de ligne a retard et procede de fabrication dudit element |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP4548391A patent/JPH05335820A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999004450A1 (fr) * | 1997-07-17 | 1999-01-28 | Tdk Corporation | Compensateur de retard, element de ligne a retard et procede de fabrication dudit element |
| US6337609B1 (en) | 1997-07-17 | 2002-01-08 | Tdk Corporation | Delay compensation device, delay line component and manufacturing method of the delay line component |
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