JPH06507283A - 誘電体共振器 - 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】 誘電体共振器 発明の分野 本発明は、誘電材料から成る２つの円筒型ディスクを有する誘電体共振器に関す る。

発明の背景 高周波マイクロ波共振器構造の中でも、いわゆる誘電体共振器は、従来の共振器 構造よりも回路の寸法がより小さく、集積度がより高く、製造効率がより高く低 コストであるなどの優れた利点を有するために、最近増々注目を集めている。

単純な幾何形状を有し、誘電損失が小さく比誘電率力吠きい材料から成る素子で あれば何でも、Ｑの高い誘電体共振器として利用することができる。しかし、製 造技術上の理由で、誘電体共振器は通常円筒型ディスクなどのように円筒型であ る。

誘電体共振器の構造と作動については、例えば以下の文献に記載されている。

（１）　ＣｅｒａＩＩｌｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｔｏｒｓ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈｌｙ　 ５ｔａｂｌｅ　０ｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ、　Ｇｕｎｄｏｌｆ@Ｋｕｃｈｌｅｒ。

５ｉｅＩＩＩＩ！ｎｓ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ＸＸＩＶ　（１９８９）　Ｎｏ 、　５．　ｐ、　１８０−１８３゜（２）　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　（Ｈｅｌｅｃ ｔｒｉｃ　Ｒｅ５ｏｕｔｏｒＳ、Ｓ、　Ｊｅｒｒｙ　Ｆｉｅｄｚｉｕｓｚｋｏ、 Ｍｉｃｒｏｗａ魔■ Ｊｏｕｒｕｌ、　、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９ｇ６．　＋１．１８９−１９１゜ （３）　Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ　Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｔｏｒ ｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ@ＴＥＭ Ｌｉｎｅ　Ｍｉｃｒｏｎｖｅ　Ｃ４ｒｃｕｉｔｓ、Ｍａｒｉａｎ　Ｗ、Ｐｏ５ｐ ｉｅｓｚａｌｓｋｉ、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ@ｏｎ Ｍｉｃｒｏｍｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、　ＶＯＬ　 ＭＴ′ｒ−２７，Ｎｏ、３．　Ｍａｒｃｈ　１９７９．　ｐA　２３３− ２３８゜ 誘電体共振器の共振周波数は、主として共振器素子の寸法によって定まる。共設 けることによって意図的に影響を及ぼすことができる。誘電体共振器の共振周波 数を調節する通常の方法は、導電性金属表面と共振器の平坦な表面との間の距離 をｒｔｉｎすることである。調節装置には、例えば、共振器を取り囲むノλウジ ングに取付けた調節ネジなどがある。

しかしこの種の調節方法の場合、共振周波数は、調節距離の関数として非線形に 変化するのが通常である。この非線形性と調節が急勾配であるために、共振周波 数を正確に調節することは困難であり高度な正確ざが要求され、特に調節領域の 上端部においては顕著である。さらに、無負荷時のＱファクターは、導電性表面 と共振器との間の距離の関数として変化する。

導電性調節表面即ちプレートを、共振器の平坦な表面からの距離が調節可能な誘 電調節プレートに置き換えることによって、広い範囲において一定のＱファクタ ー及びより線形な周波数調節が得られる。前述の文献〔２〕の図７には、この解 決策の変更であるいわゆる２重共振器構造が開示されている。２重共振器構造に おいては、２つの円筒型誘電体共振器ディスクが共軸上に相互に接近して配置さ れており、それらの平坦な表面間の距離は共軸方向にディスクを変位させること によって調節可能である。２重共振器構造は、調節プレートを利用した従来の構 造よりも大型であって複雑であることに加えて、調節曲線は依然として急勾配で ある。

発明の開示 本発明の目的は、共振周波数が従来よりも正確に調節できる誘電体共振器構造を 提供することにある。

この目的は本発明による誘電体共振器によって達成され、この誘電体共振器にお いては、ディスクは、その平坦な表面が互いに向かい合うように配置され、共振 器の共振周波数を調節するために半径方向に相互に変位し得る。

本発明の基本的な着想は、実質的に必須の共振器は相互に向かい合って配置され た２つの誘電ディスクを有することにある。ディスクが相互に半径方向に変位し たときには、共振器の形状が変化することによって、共振器の電界及び磁界の通 常のフィールドパターンも結果的に変化し、これによって共振周波数が影響を受 ける。本発明によれば、共振器の無負荷時のＱファクターが周波数調節中におい て一定の高い値であるときに、従来よりも緩やかな勾配の比較的線形である共振 周波数調節曲線が得られる。温度補償の精度も、共振周波数の調節とは独立であ る。共振器の機械的構造も、従来の共振器よりも単純であり、寸法もより小さい 。

図面の簡単な説明 以下に添付図面を参照しつつ実施例を説明することにより、本発明を記述する。

図１及び図２は、本発明による誘電体共振器の側断面図であり、誘電ディスクの 位置関係が異なる２つの図である。

図３は、金属表面によって調節可能な従来の共振器と図１及び２に示す共振器構 造の共振周波数調節曲線を、調節距離りの関数として示したものである。

発明の詳細な説明 ここで用いるように、誘電体共振器という言葉は、誘電損失が小さく比誘電率が 大きい材料から成る適当な形状をした物体又は素子を一般にいう。製造技術上の 理由により、誘電体共振器は、通常円筒型ディスクなどのように円筒型をしてい る。最も一般的に用いられる材料は、セラミックである。

誘電体共振器の構造、作動及びセラミック材料については、例えば前述の文献（ １）、〔２〕、　〔３〕に記載されており、これらの文献を参考として本出願に 含める。以下の明細書中、誘電体共振器の構造は、本発明の理解に必要な程度で のみ記載する。

図１には、本発明の好ましい実施例による誘電体共振器構造が示されており、こ の誘電体共振器構造は、導電材料（金属など）から成るハウジング２によって形 成されるキャビティ５に位置する円筒型の誘電性共振器素子３を有する。ノ〜ウ ジング２は、接地電位に接続されている。通常セラミック材料から成る誘電体共 振器３は、ハウジング２の底面から一定の距離に位置し、ポリスチレンなどの適 当な誘電性又は絶縁性材料から成る支持脚４の上に支持されている。

誘電体共振器の電磁界は、共振器本体の外側に展開しており、共振器は、マイク ロストリップ導体、屈曲同軸導体、あるいは誘電体共振器に近接して配置された 通常の直線導体による場合などのように、その適用例に応じて様々な方法で他の 共振器回路に電磁的に接続することができる。図１の例では、共振器３への接続 は、同軸ケーブル６の屈曲内部導体６Ａによってなされる。

誘電体共振器の共振周波数は、主として共振器素子の寸法によって定まる。共振 周波数に影響を及ぼすもう一つの要因は、共振器の周囲構造である。金属表面又 は導電表面を共振器の近くに設けることによって、共振器の電界又は磁界及び共 振周波数に、意図的に影響を及ぼすことができる。誘電体が共振器に接近したと きには、共振器の無負荷時のＱファクターが変化しない点を除き、同様の効果が 生じる。

本発明による共振器３は、セラミックなどの誘電材料から成る２つの円筒型ディ スク３Ａ及び３Ｂを有する。ディスク３Ａ及び３Ｂは、互いにその平面に向かい 合って配置され、半径方向に相互に変位可能である。本発明の好ましい実施例に おいては、ディスク３Ｂは、ディスク３Ａよりも実質的に厚い。厚い方のディス ク３Ｂの下側表面は、支持脚に固定されているのに対して、一番上にある薄い方 のディスク３Ａは、共振器３の形状を変化させるために、固定されたディスク３ Ｂに対して、ディスク３Ｂの上側表面に沿って半径方向に変位可能である。調節 装置は、例えば、絶縁体スペーサによってディスク３Ａの端部に取付けられた金 属又はセラミックの調節ロッド７である。

図１においては、ディスク３Ａ及び３Ｂは実質的に共軸上に位置し、共振器３の 基本寸法は、標準的な形状をした従来の円筒型ディスクと同一になり得る。従っ て、ディスク３Ａ及び３Ｂの中心軸の間の半径方向の変位りは０であり、共振器 は共振周波数がｆ−こなるように同調されている。共振周波数が調節されるとき 、共振器３の形状及びフィールドパターンは、ディスク３Ａ及び３Ｂを相互に半 径方向に変位させること、即ちディスクの中心軸間の半径方向の変位であるオフ セットＬを変化させることによって「ゆがめられる」。図２の場合、共振周波数 がｆ、のとき、Ｌ＝ｘである。

図３の曲線Ａは、周波数領域が９３５ＭＨｚから９６０ＭＨ２までの共振周波数 ｆを、図Ｉ及び２の共振器構造における半径方向の変位りの関数として示してい る。

図３かられかるように、本発明による共振器の共振周波数調節曲線Ａは、例えば 、同様に図３に示す金属表面により調節可能な従来の共振器構造の共振周波数調 節曲線Ｂと比較して、極めて線形性が良く、その勾配は極めて緩やかである。本 発明による共振器の共振周波数調節曲線がより線形性が良くより勾配が緩やかで ある程、共振周波数調節における精度はより高いものとなる。

調節曲線Ａの勾配は、ディスク３Ａ及び３Ｂの厚さの差を変化させることによっ て影響を受ける。厚さの差が大きい程、調節曲線Ａの勾配は緩やかになり、全調 節範囲は小さくなる。

本発明を特定の実施例によって以上に説明してきた。以上の記述から当業者に明 らかなように、本発明による調節原理は、従来の調節方法の代わりにあらゆる誘 電体共振器構造に適用できるものである。適用可能な構造が、前述の文献〔ｌ〕 から〔３〕に挙げられている。

図面及びこれに関する記述は、本発明を例示することのみを意図したものである 。本発明による共振器構造は、請求の範囲の精神と範囲から離れることなく、そ の細部において変更可能である。

Ｆｌｏ、１ Ｆ＋（３，２ １１０２０Ｌ（ｍｍ） ＦＩＧ、　３ 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．誘電材料から成る２つの円筒型ディスクを有する誘電体共振器（３）であっ て、前記ディスク（３Ａ、３Ｂ）は、互いにその平面に向かい合って位置し、共 振器（３）の共振周波数を調節するために半径方向に相互に対し変位可能である ことを特徴とする誘電体共振器。
2. ２．一方のディスク（３Ｂ）が他方のディスク（３Ａ）よりも実質的に厚いこと を特徴とする請求の範囲１に記載の共振器。
3. ３．厚い方のディスク（３Ｂ）は固定され、薄い方のディスク（３Ａ）は厚い方 のディスクに対して半径方向に変位可能であることを特徴とする請求の範囲２に 記載の共振器。
4. ４．共振器（３）が、導電材料から成るハウジング（２）によって形成されるキ ャビティ（５）の中に位置することを特徴とする請求の範囲３に記載の共振器。
5. ５．誘電材料がセラミックであること特徴とする請求の範囲１から４までのいず れかに記載の共振器構造。