JPH10276008A - 半同軸空洞共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化によって内部導体が伸縮し、共振周
波数やインピーダンスが変動するのを軽減し、温度特性
に優れた半同軸空洞共振器を提供する。 【解決手段】 内部導体３を、内部導体管３１と放熱伝
熱部３２とから構成する。内部導体管３１は、線膨張係
数の小さい材料（例えば、鉄，ニッケル鋼材，クロム鋼
材，クロムモリブデン鋼材等）からなるパイプ状の部材
で形成する。放熱伝熱部３２は、熱伝導率の大きい材料
（例えば、銅材、銅合金材、アルミ合金材等）を用いて
形成する。内部導体管３１の内側に放熱伝熱部３２を圧
入する。内部導体３の一端を短絡導体４に固定する。放
熱伝熱部３２の一端を短絡導体４に当接密着させる。電
磁波のエネルギによって内部導体管３１に発生した熱
は、放熱伝熱部３２を介して短絡導体４ならびに外部導
体２側へ伝達され外部へ放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波・ミ
リ波帯等で帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：バンドパスフィ
ルタ）等として用いられる半同軸空洞共振器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の半同軸空洞共振器を用いて
構成した帯域通過フィルタの模式断面図である。図４は
半同軸空洞共振器を２段縦続接続した帯域通過フィルタ
を示している。従来の半同軸空洞共振器帯域通過フィル
タ５１は、外部導体５２と、内部導体５３と、短絡導体
５４と、遮蔽壁５５と、周波数調整ねじ５６と、入力
（または出力）用のコネクタ５７Ｉと、出力（または入
力）用のコネクタ５７Ｏと、入力（または出力）側の結
合ループ５８Ｉと、出力（または入力）側の結合ループ
５８Ｏとから構成されている。

【０００３】外部導体５２は、一端が閉鎖され他端が開
口部となる中空の箱型に形成される。外部導体５２の開
口部は、短絡導体５４で塞がれる。外部導体５２ならび
に短絡導体５４で形成される中空の箱の内部に、遮蔽壁
５５を設けて上下２段の空洞共振部を区画形成してい
る。区画された各空洞共振部に、丸棒状の内部導体５３
をそれぞれ設けている。内部導体５３の一端は短絡導体
５４に固定されている。これにより、外部導体５２の一
端と内部導体５３の一端が短絡導体５４を介して短絡さ
れた半同軸空洞共振器を構成している。

【０００４】遮蔽壁５５には結合窓５５ａが設けられ、
この結合窓５５ａで上下の空洞共振部を結合している。
図４は、内部導体５３の開放端側を中空構造にして軽量
化を図った構造を示している。周波数調整ねじ５６は、
外部導体５２に固定されたナット５９を介して軸方向に
進退自在に取り付けられている。

【０００５】送受信装置の一方の端子から供給される電
気信号は、入力用コネクタ５７Ｉを介して入力側の結合
ループ５８Ｉへ供給され、入力側の結合ループ５８Ｉか
ら電磁波として放射され、前段（上段）の空洞共振器、
結合窓５５ａ、後段（下段）の空洞共振器を介して出力
側の結合ループ５８Ｏで電気信号に変換され、出力用コ
ネクタ５７Ｏを介して送受信装置の他方の端子へ戻る。

【０００６】この半同軸空洞共振器帯域通過フィルタ５
１の共振周波数は、各空洞共振器内の内部導体５３の長
さにより決定される。また、周波数調整ねじ５６を内部
導体５３の開放端側から挿入していくことで開放端負荷
容量を変化させ、共振周波数を微少変化させることがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】内部導体５３は、周囲
温度の変化によって軸方向へ伸縮する。また、電磁波の
エネルギによって内部導体５３が発熱し、内部導体５３
の温度上昇によって内部導体５３が軸方向へ伸長する。
特に高電力が供給された場合には、開放端が高熱とな
り、開放端側の伸長が著しい。内部導体５３が伸縮する
と、帯域通過フィルタ５１の共振周波数が本来の値（設
計値）からずれてしまう。周波数調整ねじ５６も同様に
温度によって伸縮するため開放端負荷容量が変化し、共
振周波数が変化してしまう。特に、内部導体５３と周波
数調整ねじ５６とは対向して配置されているので、それ
らが共に伸びたり縮んだりすることによって開放端負荷
容量は大きく変化してしまう。また、内部導体５３が径
方向へ伸縮した場合、外部導体５２と内部導体５３との
距離の変化によってインピーダンスが変化し、共振器の
特性に影響を及ぼす。

【０００８】このように従来の半同軸空洞共振器は、温
度変化によって内部導体が伸縮するため、共振周波数が
温度によって変動するという問題がある。内部導体とし
ては、導電性の材料であって、温度変化による伸縮の度
合（線膨張係数）が小さく、かつ、放熱性，熱伝導性の
良いものが適していることになるが、線膨張係数と熱伝
導性との相反する特性を満足する適当な材料は存在しな
い。

【０００９】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、温度変化によって内部導体が伸縮し、
共振周波数やインピーダンスが変動するのを軽減し、温
度特性に優れた半同軸空洞共振器を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る半同軸空洞共振器は、内部導体を線膨張
係数の小さい導電性材料からなる中空の内部導体管で構
成するとともに、この内部導体管の内部に熱伝導率の大
きい材料からなる放熱伝熱部を設け、この放熱伝熱部の
一端を短絡導体へ当接させてなる。

【００１１】なお、放熱伝熱部はその一部を中空構造に
してもよい。

【００１２】さらに、放熱伝熱部は、内部導体管内に熱
伝導率の大きい材料からなる棒材を挿入し、この棒材と
内部導体管の内周壁との間に熱伝導性ゴムまたは熱伝導
性樹脂を注入する構造としてもよい。

【００１３】この発明に係る半同軸空洞共振器は、共振
周波数やインピーダンス等の共振器特性を決定する内部
導体の外周部分を、線膨張係数の小さい導電性材料から
なる中空の内部導体管で構成したので、温度変化に伴う
内部導体の伸縮が小さい。よって、周囲温度が変動して
も共振周波数やインピーダンス等の共振器特性の変動が
小さく、温度特性の良好な半同軸空洞共振器を得ること
ができる。

【００１４】さらに、この発明に係る半同軸空洞共振器
は、内部導体管の内部に放熱伝導部を設け、放熱伝導部
の端部を短絡導体に当接密着させる構造としたので、電
磁波のエネルギによって内部導体管に発生した熱は、内
部導体管の内部に設けた放熱伝熱部を介して短絡導体側
へ効率良く伝達され、短絡導体ならびに外部導体を放熱
部として外部に放出される。よって、高電力が供給され
ている状態でも、内部導体の温度上昇を低く抑えること
ができ、これにより内部導体管の伸長度合が低減される
ので、共振周波数やインピーダンス等の共振器特性の変
動を小さく抑えることができる。

【００１５】なお、放熱伝熱部の一部を中空構造とする
ことで、内部導体の軽量化を図ることができる。これに
より、内部導体のたわみによって共振周波数やインピー
ダンス等の共振器特性が変化するのを防止できる。

【００１６】さらに、内部導体管内に棒材を挿入し、棒
材と内部導体管の内周壁との間に熱伝導性ゴムまたは熱
伝導性樹脂を注入する構造にすることで、内部導体管と
棒材との熱的な結合を良好に保つことができるととも
に、内部導体の組立が容易となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係
る半同軸空洞共振器を用いて構成した帯域通過フィルタ
の模式断面図である。図１は半同軸空洞共振器を２段縦
続接続した帯域通過フィルタを示している。この発明に
係る半同軸空洞共振器帯域通過フィルタ１は、外部導体
２と、内部導体３と、短絡導体４と、結合窓５ａを備え
た遮蔽壁５と、周波数調整ねじ６と、入力（または出
力）用のコネクタ７Ｉと、出力（または入力）用のコネ
クタ７Ｏと、入力（または出力）側の結合ループ８Ｉ
と、出力（または入力）側の結合ループ８Ｏと、外部導
体２に固定されて周波数調整ねじ６を進退自在に支持す
るナット９とから構成されている。

【００１８】外部導体２は、一端が閉鎖され他端が開口
部となる中空の箱型に形成している。外部導体２はアル
ミ合金材を用いて作製している。外部導体２の開口部
は、短絡導体４で塞がれる。短絡導体４はアルミ合金材
を用いて作製している。外部導体２ならびに短絡導体４
で形成される中空の箱の内部に、遮蔽壁５を設けて上下
２段の空洞共振部を区画形成している。遮蔽壁５はアル
ミ合金材を用いて作製している。区画された各空洞共振
部に、内部導体３をそれぞれ設けている。

【００１９】内部導体３は、内部導体管３１と、放熱伝
熱部３２とからなる。内部導体管３１は、内部導体３の
外周部を構成するものである。この内部導体管３１の形
状によって空洞共振器の共振周波数、インピーダンス等
の共振特性が決定される。内部導体管３１は、線膨張係
数の小さい材料からなるパイプ状の部材、例えば、鉄製
のパイプ等を用いて構成している。内部導体管３１の材
料としては、鉄材以外に、ニッケル鋼材、クロム鋼材、
クロムモリブデン鋼材、チタンと鉄との合金材等を用い
ることができる。

【００２０】内部導体管３１の内側に、内部導体管３１
の内径と同じ外径を有する丸棒状の放熱伝熱部３２を設
けている。放熱伝熱部３２は、熱伝導率の大きい材料を
用いて構成している。放熱伝熱部３２の材料としては、
銅材、銅合金材、アルミ合金材等を用いることができ
る。放熱伝熱部３２の軸方向の長さは、内部導体管３１
の長さと等しいかそれよりも若干短くしている。

【００２１】内部導体管３１の内側に放熱伝熱部３２を
構成する丸棒材を圧入し、内部導体管３１の内周面と放
熱伝熱部３２を構成する丸棒材の外周面とを密着させて
いる。これにより、内部導体管３１に発生した熱が、放
熱伝熱部３２へ効率良く伝達するようにしている。内部
導体管３１の内側に放熱伝熱部３２を圧入し、さらに、
銀ロウ等を用いたロウ付けまたは溶接によって、内部導
体管３１の内周面と放熱伝熱部３２とを密着させて、内
部導体管３１と放熱伝熱部３２との間の熱伝達効率を高
めるようにしてもよい。

【００２２】短絡導体４の内面側に内部導体３の取付用
の凹部４１を形成し、この取付用の凹部４１に内部導体
３の一端側を取り付け固定している。内部導体３の一端
側を凹部４１に圧入し、内部導体管３１の端部ならびに
放熱伝熱部３２の端部を短絡導体４に当接させ密着させ
ている。これにより、内部導体管３１の熱を短絡導体４
へ直接伝達させて短絡導体４ならびに外部導体２を介し
て放熱させるとともに、内部導体管３１の熱を熱伝導率
の大きい放熱伝熱部３２を介して短絡導体４へ伝達させ
て短絡導体４ならびに外部導体２を介して放熱させる。
なお、取付用の凹部４１に、内部導体管３１の一端側な
らびに放熱伝熱部３２の一端側をロウ付け、溶接、ねじ
止め等によって固定するようにしてもよい。

【００２３】また、短絡導体４に、放熱伝熱部３２を構
成する棒状部材をロウ付け、溶接、ねじ止め等によって
取り付けておき、この放熱伝熱部３２に内部導体管３１
を圧入するようにしてもよい。

【００２４】短絡導体４に内部導体３の取付用の凹部４
１を形成しておくことで、取り付け時の位置出しが不要
となる。また、内部導体３が傾かないように取り付ける
ことが容易となる。

【００２５】周波数調整ねじ６は、外部導体２に固定さ
れたナット９を介して軸方向へ進退自在に取り付けてい
る。周波数調整ねじ６は、内部導体３の開放端に対向さ
せて配置している。

【００２６】以上の構成であるから図１に示した半同軸
共振器ならびにそれを用いて構成された帯域通過フィル
タ１は、周囲温度が変化しても内部導体３の外周部を形
成す内部導体管３１の伸縮が少ないので、共振周波数や
共振インピーダンス等の共振器特性の変動が小さく、温
度特性に優れる。さらに、電磁波のエネルギによって内
部導体管３１に発生した熱は、放熱伝熱部３２を介して
短絡導体４ならびに外部導体２側へ効率良く伝達され外
部へ放出されるので、内部導体３の温度上昇を低く抑え
ることができる。これにより、内部導体管３１の伸長度
合が低減されるので、共振周波数や共振インピーダンス
等の共振器特性の変動を小さく押えることができる。

【００２７】図２はこの発明に係る他の半同軸空洞共振
器を用いて構成した帯域通過フィルタの模式断面図であ
る。図２に示す半同軸空洞共振器ならびにそれを用いて
構成した半同軸空洞共振器帯域通過フィルタ１１は、放
熱伝熱部３３の一部を中空にすることで、内部導体３の
軽量化を図ったものである。放熱伝熱部３３の一端側は
中空構造にしないで、短絡導体４との密着面積を確保し
て、放熱伝熱部３３から短絡導体４への熱伝達が効率良
く行なえるようにしている。周波数調整ねじ６は、内部
導体管３１の開放端からの内部導体管３１の内部まで進
入できるようにしている。内部導体３の軽量化を図るこ
とで、内部導体３のたわみによって共振周波数や共振イ
ンピーダンス等の共振器特性が変化するのを防止でき
る。

【００２８】図３はこの発明に係るさらに他の半同軸空
洞共振器を用いて構成した帯域通過フィルタの模式断面
図である。図３に示す半同軸空洞共振器ならびにそれを
用いて構成した半同軸空洞共振器帯域通過フィルタ２１
は、内部導体３の放熱伝導部３４を棒材３５とゴム材３
６で構成したものである。

【００２９】棒材３５は、熱伝導率の大きい銅材、銅合
金材、アルミ合金材等を用いて構成している。棒材３５
の外径は、内部導体管３１の内径よりも数ミリメートル
小さくして、棒材３５と内部導体管３１の内周面との間
に隙間が形成できるようにしている。図３では、棒材３
５の長さを内部導体管３１の長さよりも短くして、内部
導体管３１の開放端側から周波数調整ねじ６が内部導体
管３１の内部へ進入できる構造としている。

【００３０】短絡導体４の内面側に内部導体３の取付用
の凹部４１を形成するとともに、取付用の凹部４１に棒
材３５の一端側を貫通させるための棒材取付孔４２を設
けている。そして、棒材３５の一端面が短絡導体４の外
側面と同一面になるようにしている。棒材３５は、短絡
導体４の棒材取付孔４２に圧入、またはロウ付け，溶接
等によって固定される。棒材３５の外側の端面に放熱フ
ィン等を設けて、放熱効率を向上させるようにしてもよ
い。

【００３１】短絡導体４の取付用凹部４１に内部導体管
３１を圧入、またはロウ付け，溶接等によって固定した
後、棒材３５と内部導体管３１との隙間にゴム材３６を
注入する。ゴム材３６は、耐熱性を有するとともに熱伝
導特性の良好なものを用いる。なお、ゴム材３６の替わ
りに、耐熱性を有するとともに熱伝導特性の良好な樹脂
を用いてもよい。内部導体管３１内に長尺の棒材３５を
圧入する必要がないので、内部導体３の組立が容易であ
る。また、内部導体管３１と棒材３５との伸縮率の違い
をゴム材３６によって吸収させることもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る半同
軸空洞共振器は、共振周波数やインピーダンス等の共振
器特性を決定する内部導体の外周部分を、線膨張係数の
小さい導電性材料からなる中空の内部導体管で構成した
ので、温度変化に伴う内部導体の伸縮を小さくすること
ができる。よって、周囲温度が変動しても共振周波数や
インピーダンス等の共振器特性の変動が小さく、温度特
性の良好な半同軸空洞共振器を得ることができる。

【００３３】さらに、この発明に係る半同軸空洞共振器
は、内部導体管の内部に放熱伝導部を設け、放熱伝導部
の端部を短絡導体に当接密着させる構造としたので、電
磁波のエネルギによって内部導体管に発生した熱は、内
部導体管の内部に設けた放熱伝熱部を介して短絡導体側
へ効率良く伝達され、短絡導体ならびに外部導体を放熱
部として外部に放出される。よって、高電力が供給され
ている状態でも、内部導体の温度上昇を低く抑えること
ができ、これにより内部導体管の伸長度合が低減される
ので、共振周波数やインピーダンス等の共振器特性の変
動が小さく抑えることができる。

【００３４】なお、放熱伝熱部の一部を中空構造とする
ことで、内部導体の軽量化を図ることができる。これに
より、内部導体のたわみによって共振周波数やインピー
ダンス等の共振器特性が変化するのを防止できる。

【００３５】さらに、内部導体管内に棒材を挿入し、棒
材と内部導体管の内周壁との間に熱伝導性ゴムまたは熱
伝導性樹脂を注入する構造にすることで、内部導体管と
棒材との熱的な結合を良好に保つことができるととも
に、内部導体の組立が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る半同軸空洞共振器を用いて構成
した帯域通過フィルタの模式断面図である。

【図２】この発明に係る他の半同軸空洞共振器を用いて
構成した帯域通過フィルタの模式断面図である。

【図３】この発明に係るさらに他の半同軸空洞共振器を
用いて構成した帯域通過フィルタの模式断面図である。

【図４】従来の半同軸空洞共振器を用いて構成した帯域
通過フィルタの模式断面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１ 半同軸空洞共振器帯域通過フィルタ ２ 外部導体 ３ 内部導体 ４ 短絡導体 ３１ 内部導体管 ３２，３３，３４ 放熱伝熱部 ３５ 棒材 ３６ ゴム材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 慎一 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部導体の一端と内部導体の一端とを短
   絡導体を介して短絡してなる半同軸空洞共振器におい
   て、 前記内部導体は、線膨張係数の小さい導電性材料からな
   る中空の内部導体管と、この内部導体管の内部に設けら
   れた熱伝導率の大きい材料からなる放熱伝熱部とから構
   成し、前記放熱伝熱部の一端を前記短絡導体へ当接させ
   たことを特徴とする半同軸空洞共振器。
2. 【請求項２】 前記放熱伝熱部の一部を中空構造にした
   ことを特徴とする請求項１記載の半同軸空洞共振器。
3. 【請求項３】 前記放熱伝熱部は、前記内部導体管の内
   径よりも小さい外径で熱伝導率の大きい材料からなる棒
   材と、この棒材と前記内部導体管の内周壁との間に設け
   られた熱伝導性ゴムまたは熱伝導性樹脂とからなること
   を特徴とする請求項１記載の半同軸空洞共振器。