JPS5945241B2 - 誘電体共振器を用いたマイクロ波回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘電体共振器を用いたマイクロ波回路装置に
係り、特に誘電体共振器の装荷構造を改良したマイクロ
波回路装置に関する。

共振器を利用するマイクロ波回路装置をマイクロ波集積
回路（以下ＭＩＣという）で実現する場合、マイクロ波
ストＩＪツブ線路を用いた平面形共振器では、無負荷Ｑ
（ＱＯ）の大きい共振器を得ることが困難なため、小
形でかつＱ。

の大きい誘電体共振器が多く用いられる。

第１図はこのようなマイクロ波回路装置の誘電体共振器
周辺の平面図で、１は誘電体共振器、２はこの共振器１
に電磁結合するマイクロストリップ線路導体である。

第２図は従来のこの種の装置における誘電体共振器の装
荷構造を示す図で、第１図のＡ−Ａ’線における断面図
である。

３は支持導体で、この上に誘電体基板４が支持されてい
る。

誘電体基板４の支持導体３側の一方の面には地導体５が
形成されており、この基板４の他力の面上に誘電体共振
器１およびマイクロストリップ線路導体２が配されてい
る。

しかしながら、誘電体基板４は通常厚さが１玉程度と薄
いため、上記構造では誘電体共振器１と支持体３とが位
置的に近接し、その結果次の２つの問題点が生ずる。

第１点は第２図に破線で示す誘電体共振器１の発生磁界
により地導体５および支持導体３の表面に電流が誘起さ
れて導体損失を受けることによって、誘電体共振器１・
のＱ。

が大幅に低下することであり、第２点は地導体５および
支持導体３が誘電体共振器１の磁界を主に排除するため
、誘電体共振器を自由空間に置いた場合より、その共振
周波数が大幅に高くなることである。

Ｑｏの低下は共振器の挿入損失を増加させ、共振周波数
の増加は所要の共振周波数を実現する上で望ましくない
。

一力、これらの問題を避けるために、第３図に示すよう
に誘電体共振器１と誘電体基板３との間に低誘電率誘電
体スペーサ６を介挿することによって、誘電体共振器１
と地導体５および支持導体３とを離すことが行なわれて
いる。

ところが、このような手段によって地導体５および支持
導体３が誘電体共振器１に及ぼす悪影響を十分少なくす
るには、誘電体スペーサ６の厚さをかなり大きくせねば
ならず、この結果マイクロストリップ線路導体２と誘電
体共振器１との結合度が小さくなり過ぎるという欠点が
新たに生ずる。

更に、第３図に示される誘電体基板４としてテフロン等
のように接着剤が付着しずらい材料を用いようとした場
合、接着により共振器１等と基板４を固着させようとし
ても、固定せず振動に弱いものとなる欠点がある。

この対応策として、テフロン等から成る基板４に対して
表面処理を施すことも考えられているが、表面処理を施
すこと自体が作業として好ましくなく、又、表面処理を
施したとしても、完全に固定されなかった。

よって、良好な特性を得るためには基板４として用いら
れる材料には制限があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は誘電体共振器とこれに結合されるマイクロストリッ
プ線路導体との結合度の低下を伴うことなく、地導体や
支間導体が誘電体共振器に及ぼすＱ。

の低下や共振周波数の上昇等の悪影響を除去し、かつ、
如何なる種類の誘電体基板を用いても良好な特性を得る
ことのできる誘電体共振器を用いたマイクロ波回路装置
を提供するにある。

本発明はこの目的を達成するために、基板及び地導体の
誘電体共振器に対向した位置に貫通孔を形成するととも
に、支持導体の上記地導体の貫通孔に対向する位置に凹
部を形成し、この凹部上に上記貫通孔を通して誘電体片
を配置し、この誘電体片によって誘電体共振器を支持す
ることと將徴を有する。

このようにすると、誘電体共振器の磁界により地導体お
よび支持導体に誘起される電流が著しく減少し、導体損
失が減少するので、Ｑ。

の低下は非常に僅かとなる。

また地導体や支持導体による磁界の排除作用も少なくな
るので、共振周波数の低下もほとんどなくなる。

しかも、この場合誘電体共振器を地導体や支持導体から
位置的に離す必要がないので、マイクロストリップ導体
との結合度も十分に保つことができる。

更に、誘電体片により誘電体共振器を支持するので基板
の種類によらず、共振器を固定することができる。

更に基板の変化が共振器に影響を与えず、安定した能力
を得えることができる。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明の一実施例によるマイクロ波回路装置の
誘電体共振器装荷構造を説明するための誘電体共振器周
辺部のみ示す側断面図で、第１図のＡ−Ａ’線の断面に
相幽する。

第２図と同様に、１は誘電体共振器、２はこの誘電体共
振器１と結合するマイクロストリップ線路導体、３は支
持導体、４は誘電体基板、５は地導体を示す。

ここで地導体５の誘電体共振器１に対向した位置に貫通
孔７を形成するとともに、支持導体３の上記貫通孔７に
対向する位置にこの貫通孔７と連通ずる凹部８を形成し
、支持導体３の下面、つまり基板４側と反対側の面から
凹部８内に例えば金属棒からなる共振周波数調整棒９を
進退自在に挿入する。

更に地導体５および支持導体３にそれぞれ普通孔７、凹
部８を形成するとともに、誘電体基板４にも上記貫通孔
７および凹部８に対向した位置にこれらと同程度の大き
さの貫通孔１０を形成し、さらに凹部８の底部に一端が
地導体５および誘電体基板４の貫通孔１，１０を通して
誘電体基板４上に突出するように低誘電率、低損失の誘
電体片（例えば石英ガラス棒）１１を接着固定し、この
誘電体片１１の上に誘電体共振器１を接着固定したもの
である。

この構造によると基板４がテフロン系材料等のように通
常の接着剤が付着しずらい誘電体からなる場合であって
も誘電体共振器１を支持固定することが可能となる。

また、この構成によれば誘電体基板４の材料の特性の影
響が少なくなる。

例えば、テフロン系基板の室温付近での膨張係数の不連
続による影響を減少させることができる。

さらに、誘電体基板４の上に直接誘電体共振器１を固定
すると、誘電体基板４の誘電率の温度特性が悪いと誘電
体共振器１の共振周波数の温度変化が大きくなるなどの
悪影響を及ぼすが、第６図の構成によれば誘電体片１１
として誘電率の温度特性が良いものを用いることにより
、上記悪影響を除去できる。

周波数調整棒９を凹部８内に挿入する関係上、誘電体片
１１として図に示すような中空円筒状のものを使用して
いる。

次に貫通孔７および凹部８を設けることにより、地導体
５および支持導体３が誘電体共振器１に及ぼす悪影響を
有効に軽減できるという効果をより具体的に説明する。

誘電体共振器１として比誘電率４０程度の誘電体を使用
し、直方体誘電体共振器の基本モードであるＨ１１δモ
ード（円柱形共振器の場合はＨ６１δモード）で動作さ
せる場合、自由空間における共振周波数を約１００ Ｇ
Ｈ，ｚにするための共振器の大きさは、縦横４．５關、
厚さ２．５朋程度となる。

この共振器の無負荷Ｑ （Ｑｏ ）は材料を選べば約５
０００程度とすることができるが、この共振器を第２図
に示したように誘電体基板４の上に直接密着固定すると
、前記の貫通孔７および凹部８がない場合には、Ｑｏは
約４０％減少し３０００程度に低下すると共に、共振周
波数は約１０％上昇し１１ＧＨｚ程度となる。

これに対し、第４図のように貫通孔７および凹部８を設
けたところ、自由空間における値と比べて、誘電体共振
器１のＱ。

の低下と共振周波数の上昇はほとんどなくなることが確
認された。

この場合、凹部８の深さｈは、ｈに基板４の厚さく例え
ば０．３５＋ｕ＋）を加えた値が誘電体共振器１の厚さ
２．５ ｍｍと同程度以上あれば効果的である。

また凹部８を円形にした場合、その直径としては共振器
１の一辺の長さ４．５朋と同程度以上にすればよいこと
も確認された。

さらに、上記実施例においては第３図に示したような誘
電体スペーサ６を用いていないため、誘電体共振器１と
マイクロストリップ線路導体２との結合度も十分確保で
きる。

このように、上記構成によればＱ。

が高く低損失であるという誘電体共振器の特長を十分生
かすことができ、しかも共振周波数の低下がないため、
所望の共振周波数が容易に実現できる。

そしてさらに、この実施例によれが共振周波数調整棒９
の挿入量を増すことによって、共振周波数を上げること
ができる。

−力、共振周波数調整棒９として誘電体棒を使用すると
、上記とは逆に挿入量を増すと共振周波数を下げられる
が、金属導体棒を用いた場合に比べると、その調整効果
は多少小さくなる。

この場合、本発明によれば誘電体共振器１を外部雰囲気
から遮断した状態を保ちつつ、共振周波数を調整できる
という利点がある。

すなわち、この種の装置は一般に誘電体共振器１を外部
雰囲気から保護する目的で共振器１上に金属キャップ（
図示せず）を被せ、ハーメチックシールすることが一般
的に行なわれているが、その場合共振周波数を調整しよ
うとすると、第２図、第３図の従来の構造では上記金属
キャップに共振周波数調整棒を貫通させなければならず
、気密が破れる問題があった。

これに対し、この実施例のように支持体３の凹部８内に
共振周波数調整棒９を挿入すれば、金属キャップ内の気
密を損なうおそれは少なくなる。

以上この発明の実施例について説明したが、この発明の
趣旨を変逸脱しない限りどのような変形をも可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘電体共振器を用いたマイクロ波回路装置の誘
電体共振器周辺の平面図、第２図および第３図は同装置
の従来における誘電体共振器の装荷構造を示す側断面図
、第４図は本発明の詳細な説明するための図で、誘電体
共振器の装荷構造の一例を示す側断面図である。 １．１ａ〜１ｃ・・・・・・誘電体共振器、２，２ａ〜
２ｃ、１３・・・・・・マイクロストリップ線路導体、
３・・・・・・支持導体、４・・・・・・誘電体基板、
５・・・・・・地導体、６・・・・・・誘電体スペーサ
、７ 、７ａ 、 ７ｂ 、 ８ 。 １０・・・・・・貫通孔、８．８ａ、８ｂ・・・・・・
凹部、９゜９ａ〜９ｃ・・・・・・共振周波数調整棒、
１１・・・・・・誘電体片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 支持導体上に設けられた誘電体基板の前記支持導体
   側の一方の面上に地導体を形成し、他方の面上にストリ
   ップ線路導体およびこれに結合する誘電体共振器を配置
   してなるマイクロ波回路装置において、前記基板および
   地導体の前記共振器に対向する位置に貫通孔を形成する
   とともに、前記支持導体の前記貫通孔に対向する位置に
   凹部を形成し、この凹部上に前記貫通孔を通して前記基
   板上に突出する筒状の誘電体片を配設して、この誘電体
   片によって前記誘電体共振器を支持するようにし、さら
   に前記支持導体の前記基板側と反対側の面から前記凹部
   内の前記誘電体片の内側に導体または誘電体からなる共
   振周波数調整棒を進退自在に挿入したことを特徴とする
   誘電体共振器を用いたマイクロ波回路装置。