JPH1093309A - マイクロウェーブ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は共振配列の外側の広がりを増大させ
ずに共振周波数を抑制するマイクロウェーブ素子を提供
することにある。 【解決手段】 電気伝導体の表面を少なくとも一方の側
で強磁性材料により境界付けすることによって非レシプ
ロ形構成部材としての構造をとることを特徴とする。こ
の構成部材の外側の寸法を増加させずに共振配列の共振
周波数を抑制するためには、開口を電気伝導体の平坦面
内か或いは強磁性材料の面内か又はその両方に具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外縁が所望の動作
周波数及びウェーブパターンと一致するような平坦な電
気伝導体を少なくとも具える電磁気共振配列を有するマ
イクロウェーブ素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このようなマイクロウェーブ素子は例え
ばストリップ伝導体テクノロジーでのマイクロウェーブ
回路において知られており、又使用されている。このよ
うなストリップ伝導体配列の電気伝導体は、電磁気共振
配列をも又形成できるが、電気伝導体がコーティングを
形成する絶縁材料上にあるか、又は伝導プレートか或い
は伝導ホイルとして形成されるような平坦な構造をとる
ことができる。いかなる場合においてもこのような平坦
な電気伝導体の外界線は、このような電気伝導体の通常
材料の厚さ即ち平坦面の方向に垂直な広がりによりほぼ
直線的であると見なされ、縁部の表面領域は平坦面の方
向における電気伝導体の表面領域に比して小さい。この
背景に対して、本発明は直線縁を有する直線電気伝導体
が存在すると見なす。

【０００３】更に本発明は、外縁が所望の動作周波数及
びウェーブパターンと一致するような平坦な電気伝導体
を少なくとも具える電磁気共振配列と電気伝導体の表面
を少なくとも一方の側で強磁性材料により境界付けする
ことにより非レシプロ形構成部材としての構造を有する
マイクロウェーブ素子に関するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このマイクロウェーブ
素子はマイクロウェーブ回路の循環装置に特に使用され
ている。

【０００５】上述された平坦な電気伝導体をストリップ
伝導体配列の少なくとも１個の他の電気伝導体の表面に
平行に配列することができる。特にこのような電気伝導
体を互いにほぼ平行に配列した２個の他の平坦な伝導体
間の平坦な拡張部分に挿入する。マイクロウェーブ伝送
用のこの配列は、建前上は知られているが、本来知られ
ているこの配列は、本発明による部分を形成しない。

【０００６】平坦な電気伝導体を具える電磁気共振配列
の共振周波数と共振の場合に関して発生する電磁界の分
布は、平坦な電気伝導体の外縁の型と直径とに依存す
る。この構造において、もしこのような共振配列の共振
周波数を抑制すべきであるのならば、電気伝導体の広が
りをその平坦な面の方向に増大させることが必要である
ことに注意されたい。しかしながら電気伝導体と従って
電磁気共振配列の広がりがこのように増大することによ
り、適切なマイクロウェーブ素子の構造寸法をより小さ
くするという願望とは矛盾することになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は共振配列の外側の広がりを増大させずに共
振周波数を抑制する。

【０００８】本発明によれば、この目的は電気伝導体の
平坦面の開口によって明細書前文に示した種類のマイク
ロウェーブ素子において達成される。電気伝導体を本発
明に従い少なくとも一方の側で強磁性材料により平坦面
上で境界付けすることによりマイクロウェーブ素子を非
レシプロ形構成部材として構成するとき、前記強磁性材
料に電気伝導体の平坦面に亘り延在する平坦面内に開口
を具える。共振周波数即ち共振配列の動作周波数を抑制
する場合には、電気伝導体の外部の広がりと、従って共
振配列の広がりも又不変である。本発明によるマイクロ
ウェーブ素子を電気伝導体の表面を境界とする強磁性材
料により非レシプロ形構成部材として構成するときに
は、共振周波数の抑制が電気伝導体の開口か強磁性材料
の開口かのいずれか一方か或いはその両方により所望に
達成されるが、一方で外側の広がりは同じである。この
外側の広がりを測定することにより、更に本発明による
マイクロウェーブ素子用の強磁性材料の体積をかなり減
少させることが分かる。従って強磁性材料とこれにより
本発明によるマイクロウェーブ素子の重量及びコストを
削減することができる。

【０００９】本発明によるマイクロウェーブ素子におい
て、好適には電気伝導体と強磁性材料の両方の各平坦面
に開口を具える。この場合において平坦面に沿う電気伝
導体の開口の外周は強磁性材料の開口に少なくともほぼ
一致する。特に、これらの開口は互いに同一平面を成す
か又は好適には対称の中心に一致する平坦面に沿う幾何
学的に同じ外径を少なくとも有する。これらの条件は例
えば同じ又は異なる径の同心円状の円形開口か、全く同
じ角度と一致する重心を有する正三角形か又は同様なも
のにより満たされる。

【００１０】好適には、平坦面の方向にある電気伝導体
の伝導材料により全ての側上で開口を包囲する。同様
に、強磁性材料により平坦面の方向における全ての側上
の開口を包囲する。これにより連続する平坦な電気伝導
体或いは強磁性材料の分布即ち開口無しのものとは殆ど
異ならない電磁界分布が得られる。このとき好適には開
口を有する共振配列により開口を具えないものと同じ共
振動作状態で同じウェーブタイプを形成することにより
達成される。電気伝導体及び／又は強磁性材料の平坦面
がほぼ点対称又は線対称を成して延在する上述の種類の
マイクロウェーブ素子いおいて、開口を前記点対称又は
線対称を成して有利に配置する。このように本発明によ
る開口を設けた後に、マイクロウェーブ素子の動作に対
する所望な対称は又完全なままである。開口を点対称又
は線対称に対してほぼ相称的に配列した場合には特に当
てはまる。

【００１１】本発明によるマイクロウェーブ素子の好適
な実施例は、相称的ではない構成部材による構造からな
り、この構造は、電気伝導体の平坦面を少なくとも一方
の側の強磁性材料により包囲する場合に特に達成され
る。これは例えば電気伝導体を強磁性体の表面上に平坦
に配置することにより達成できる。伝導片配列の実施例
において強磁性体によりディスクを形成でき、平坦な電
気伝導体と他の伝導体の表面との間に強磁性体を挿入で
きる。層状配列が又可能であり、その場合には第１強磁
性ディスク、平坦な電気伝導体、及び第２強磁性ディス
クを電気伝導体表面に垂直に配列することにより互いに
対向する２個の平行な電気伝導体表面間のスペースに挿
入する。

【００１２】好適な実施例において、本発明によるマイ
クロウェーブ素子をマイクロウェーブ循環装置に使用す
る。特にこの適用においては、本発明によるマイクロウ
ェーブ素子は、実際の使用に際して多大なる利点を示
す。先ず第１に本技術とは違って、動作周波数をより低
く適合すべき場合には、マイクロウェーブ循環装置の共
振配列を幾何学的に広げ、循環装置をその構造的な広が
りによりもはや実際に使用できなくなるのを避ける。更
に、連結されたより強力な外部磁気を使用することが避
けられずに、より高い飽和磁化を有する改良した強磁性
材料を使用することにより、磁気が過剰になり、その結
果本発明によるマイクロウェーブ循環装置の場合にはよ
り大きな又はより高価な磁石は必要とならない。その代
わりにこれらの構成部材は初期の動作周波数を選択する
広がりを有するマイクロウェーブ循環装置から不変であ
る。製造コストをかなり削減することが又それにより達
成される。平坦な電気伝導体の外縁が本発明によるマイ
クロウェーブ素子に関して不変であるという事実から同
様な利点が生じる。更に、本発明による平坦な電気伝導
体の開口により、電気伝導体か或いはこの電気伝導体を
具える電磁気共振配列の特別な適合により可能となる動
作周波数の削減よりもかなりの削減が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は平坦な電気伝導体１を有す
る本発明によるマイクロウェーブ素子により構成された
マイクロウェーブ循環装置の層状配置の概略の分解斜視
図である。この電気伝導体１は、図１に示すように表面
２及びこの表面２の広がりと比してほぼ直線的な外縁３
をもつ金属プレートの形をなす。実際、電気伝導体１
は、極小なる高さを有する円筒形体であり、この円筒形
体は上表面として表面２を有し且つ下表面として表面２
に対向した表面２に対応して形成した表面を有し、極小
の高さを有する外殻表面を有する。厳密に言えば平面形
状である外殻表面は本発明による実験に対して重要でな
いので、容易化のために電気伝導体１を表面２と外郭表
面縁の代わりに直線外縁３とを有するディスクと考え
る。

【００１４】電気伝導体１の平坦な表面の方向に垂直な
方向、即ち表面２に垂直な方向において、他の構成部材
を、即ち両方向に電気伝導体から出発して、先ず強磁性
材料（好適にはフェライト）の各ディスク４、５を、次
にポールディスク６、７を、更にこれも又ディスク型の
磁石８、９を層状配列で各々電気伝導体１に付加する。
この磁石８、９はポールディスク６、７と強磁性材料の
ディスク（又はフェライトディスク）４、５と電気伝導
体１の層状構造にやがて一定となる均質な磁界を行き渡
らせる。図１には、最初は開口を持たない電気伝導体１
を示す。従って図１は、与えられた「高い」動作周波数
（即ち「高い」共振周波数）に対するマイクロウェーブ
循環装置の実施例を示したものである。

【００１５】図２は、本発明による動作周波数を抑制す
るための図１のマイクロウェーブ循環装置に開口１０を
設けることができるような電気伝導体１の平面図であ
る。図１及び図２の電気伝導体１を容易化のための円形
ディスクとして図式的に示す。円形外周を有する開口１
０を電気伝導体１の縁３に関して同心円上に配置する。
開口１０の直径を好適に特定の寸法にすることにより共
振周波数に影響を及ぼすことができる。この共振周波数
を開口１０の直径の少なくともある寸法範囲いおいて増
加する開口１０の直径に比して抑制する。

【００１６】図１及び図２において電気伝導体１にマイ
クロウェーブで使用するために付加し且つ伝導体片とし
ての構造をもとる３個の連結線１１、１２及び１３を設
ける。図１及び図２の極めて図表的な表現において、こ
れらの連結線１１、１２及び１３は対応する寸法を有
し、円形ディスク型の電気伝導体１の外周に亘って一様
に分配される。連結線はここに記載したマイクロウェー
ブ循環装置の出願とは別の出願では、本発明によるマイ
クロウェーブ素子を使用するために異なる数と配列で配
置させることができる。

【００１７】図３及び図４は、図２の実施例に対応する
方法で本発明による電気伝導体１を形成するための他の
実施例を示す。又これらの電気伝導体１はマイクロウェ
ーブ循環装置を使用するように設計する。図１及び図２
の実施例の構成部材に対応する構成部材には同じ参照符
号を付した。電気伝導体１は外縁３を有し、この外縁は
その基本形状として幾何学的中心１４を有する円形ディ
スクを成す。連結線１１、１２、１３を電気伝導体１に
併合する部分では電気伝導体の外縁を平坦な正三角形と
し、（第３）連結線１３が電気伝導体１に併合する部分
を拡大してじょうご型とする。この拡大により特に改良
されたウェーブのインピーダンス適合が得られる。連結
線１１、１２及び１３により、異なるウェーブのインピ
ーダンスを形成するための異なる幅を更に得られる。

【００１８】図３及び図４の電気伝導体１の実施例は、
互いに開口１０の縁の幾何学的な型において異なる。図
３においては開口１０は円形の縁３を有し電気伝導体１
の外縁３の円形部分に対して同心円を成して配置される
のに、図４の開口１０の縁は、正三角形でありこの部分
の側方は連結線１１、１２及び１３が突き出している部
分の外縁の平坦な部分に平行であり、この部分の重心は
電気伝導体１の幾何学的中心１４に一致する。図４の実
施例を改良して、正三角形の開口１０のかどを特に抵抗
損を抑制するために代替的に円形とすることができる。

【００１９】代案としての幾何学的型の開口を使用する
こともできる。それらの型に共通することは、電気伝導
体１の製造と同じ製造段階でそれらを迅速に製造できる
ことである。本発明によるマイクロウェーブ素子の全て
の他の構成部材が上述したものとはかけ離れた異なる動
作の周波数に対して開口１０の直径を寸法決めすること
によっては影響されないので、異なる動作の周波数に対
して簡単且つ標準化して適合させることにより、製造コ
ストをかなり低く抑えることができる。特に本発明によ
る共振器配列を具えるマイクロウェーブ素子にはその外
縁を変える必要がない一方で、又その高周波数伝送特性
は不変である。

【００２０】図５は、図１で図式的に示した本発明によ
るマイクロウェーブ循環装置の代替的な実施例を示した
ものであり、構成部材は再度同じ参照数字を付して示し
た。図５において、強磁性材料４及び６の開口１５及び
１６は、電気伝導体１の形状に加えて、その開口１０を
備える。図５の例において、強磁性体でできた２個のデ
ィスク４及び５の中心はくり抜いてあるので、その結果
開口を形成する突き抜け孔は、少なくともほぼ一致する
電気伝導体１の開口１０に対して同心円位置を占める。
図６において、電気伝導体１に対する開口１５を有する
強磁性材料でできたディスク４の位置を一点鎖線で図式
的に示す。

【００２１】図７は一点鎖線で示した強磁性材料のディ
スク４の輪郭と共に図３と同様に図３の電気伝導体１を
示したものであり、図８は一点鎖線で示した強磁性材料
でできたディスク４の輪郭と共に図４の電気伝導体１を
示したものであるが、この電気伝導体の開口１５を図４
の開口１０の輪郭に適合させる。図６の強磁性材料でで
きたディスク４の開口１５と対比させて、図７の実施例
における開口１５は、電気伝導体１の開口１０の径より
も大きな径を有し、それにより強磁性材料の節約を増大
させることができる。図８のディスク４の開口１５を電
気伝導体１の開口１０の正三角形の型に適合させる。図
６乃至図８に図示していないディスク５をディスク４と
同じ構造とするのが好適である。更に強磁性材料の開口
１５及び１６を形成するために図示したもの以外の幾何
学的型を代替的に形成できる。

【００２２】図９に示したこれらの配列を改良するした
ものが図９に示すものであり、図示した強磁性材料の下
側ディスク５だけが開口１６を有するが、上側ディスク
４及び電気伝導体１は開口を具えない構造をとる。他の
改良例では、上側ディスク４のみに開口を具えることが
可能であり、或いはディスク４、５の一方と電気伝導体
１に各々１個の開口を具えることができる。或いは又強
磁性材料内の開口１５及び１６を窪みのような構造か又
は図示した突き抜け孔のような構造とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

本発明を図面を参照してより詳細に説明する。

【図１】平坦な電気伝導体を有するマイクロウェーブ循
環装置の構造原理を示したものである。

【図２】本発明により型取られた電気伝導体の第１の実
施例を示したものである。

【図３】本発明による電気伝導体の型を更に改良したも
のである。

【図４】本発明による電気伝導体の型を更に改良したも
のである。

【図５】本発明による図１のマイクロウェーブ循環装置
の実施例を示したものである。

【図６】図５のマイクロウェーブ循環装置の改良例を示
したものである。

【図７】図５のマイクロウェーブ循環装置の改良例を示
したものである。

【図８】図５のマイクロウェーブ循環装置の改良例を示
したものである。

【図９】図１で示した本発明によるマイクロウェーブ循
環装置の更なる実施例を示したものである。

【符号の説明】

１ 電気伝導体 ２ 表面 ３ 外殻表面 ４ 強磁性材料でできたディスク ５ 強磁性材料でできたディスク ６ ポールディスク ７ ポールディスク ８ 磁石 ９ 磁石 １０ 開口 １１ 連結線 １２ 連結線 １３ 連結線 １４ 幾何学的中心 １５ 開口 １６ 開口

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外縁が所望の動作周波数及びウェーブパ
   ターンと一致するような平坦な電気伝導体を少なくとも
   具える電磁気共振配列を有するマイクロウェーブ素子に
   おいて、電気伝導体の平坦面にある開口を特徴とするマ
   イクロウェーブ素子。
2. 【請求項２】 電気伝導体の表面を少なくとも一方の側
   で強磁性材料により境界付けすることによって非レシプ
   ロ形構成部材としての構造をとることを特徴とする請求
   項１、又は請求項１及び７、又は請求項１，７及び８、
   又は請求項１，７，８及び９に記載のマイクロウェーブ
   素子。
3. 【請求項３】 外縁が所望の動作周波数及びウェーブパ
   ターンと一致するような平坦な電気伝導体を少なくとも
   具える電磁気共振配列と電気伝導体の表面を少なくとも
   一方の側で強磁性材料により境界付けすることにより非
   レシプロ形構成部材としての構造を有するマイクロウェ
   ーブ素子において、前記強磁性材料が電気伝導体の平坦
   面に亘って延在するその平坦面にある開口を有すること
   を特徴とするマイクロウェーブ素子。
4. 【請求項４】 電気伝導体がその平坦面内に開口を有す
   ることを特徴とする請求項３に記載のマイクロウェーブ
   素子。
5. 【請求項５】 電気伝導体の開口が平坦面内の外周に関
   しては強磁性体の開口と少なくともほぼ一致することを
   特徴とする請求項４に記載のマイクロウェーブ素子。
6. 【請求項６】 強磁性材料により平坦面の方向の全側上
   で開口を包囲することを特徴とする請求項３、４又は５
   に記載のマイクロウェーブ素子。
7. 【請求項７】 電気伝導体の開口を平坦面の方向の全側
   上で伝導性材料により包囲することを特徴とする請求項
   １又は６に記載のマイクロウェーブ素子。
8. 【請求項８】 電気伝導体及び／又は強磁性材料の平坦
   面がほぼ点対称か或いは線対称を成して延在するマイク
   ロウェーブ素子において、開口を適当に点対称か或いは
   線対称を成して配置したことを特徴とする請求項５、６
   又は７に記載のマイクロウェーブ素子。
9. 【請求項９】 開口をほぼ点対称か或いは線対称をとし
   て延在させることを特徴とする請求項８に記載のマイク
   ロウェーブ素子。
10. 【請求項１０】 請求項２乃至９のいずれか１項に記載
    したものと同じマイクロウェーブ素子により特徴付けら
    れたマイクロウェーブ循環装置。