JPS5986307A - エバネセントモ−ド形共振器 - Google Patents

エバネセントモ−ド形共振器

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JPS5986307A
JPS5986307A JP19528382A JP19528382A JPS5986307A JP S5986307 A JPS5986307 A JP S5986307A JP 19528382 A JP19528382 A JP 19528382A JP 19528382 A JP19528382 A JP 19528382A JP S5986307 A JPS5986307 A JP S5986307A
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JP
Japan
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metallic rods
waveguide
metal rod
evanescent mode
metal
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JP19528382A
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JPS6333321B2 (ja
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Masakazu Kurono
黒野 正和
Masashi Saito
斎藤 正志
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SPC Electronics Corp
Shimada Rika Kogyo KK
Original Assignee
SPC Electronics Corp
Shimada Rika Kogyo KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/219Evanescent mode filters

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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】 本発ゆjFi電磁波を周波数に関して分離1選択させる
エバネセントモード形p波器の構成単位等として用いら
れるエバネセントモード形共振器に関するものである。
第1図に示すように、従来のエバネセントモード形共振
器は、TEloモード・カットオフ導波管1゛め内部に
容量性素子として金属棒2を広面に対して直角に片持ち
支持させた構造であった。このような共振器においては
、印加されるエバネセントTE、。モードの電界ベクト
ルは、金属棒2と同方向を向いており、共振に必要な並
列の静電容量は金属棒2のカットオフ導波管1に接して
ない遊端において得るものである。
このような構造のエバネセントモード形共振器の共振周
波数は、金属棒2とカットオフ導波管1の壁面との間の
静電容量と、金属棒2の有するインダクタンス、及びカ
ットオフ導波管1の呈するインダクタンスとにより決定
されるので、温度が変化すると、これら共振器の構成劇
料の伸縮によシ共振周波数が変化する。
このような共振周波数の温度による変化を小さくするた
め、従来は金属s2の材料を熱膨張係に関して選択する
ことにより、カットオフ導波管1の材料による並列イン
ダクタンスの対温度変化を相殺する容1・変化を得るよ
うにしていた。例えば、カットオフ導波管1の材料が銅
、黄銅又はアルミニウムである場合には、金属棒2の材
料として鉄等の比−″灼熱膨張係数の小さいものを使用
していfc。
しかしながらこのような共振周波数の温度補償方法では
、共振周波数の所要温度安定度と選択されたカットオフ
導波管材料に対して最適の熱膨張係数を南した金属棒材
料が通常の工業材料中に見い出せない場合があシ、所要
の温度補償が十分行えない場合が生じている。
エバネセントモード形共振器は、電気的特性上杵される
熱損失の範囲内でカットオフ導波管1の大きさが選択で
きるという小形化への自由度を有しているので、カット
オフ導波管lの材料選択についても共振周波数の所要湯
度安定度を保持しつつ軽量化への自由度が期待されるが
、上述した共振周波数の対温度安定化の点で金属棒2の
熱膨張係数の制約のために、これらの自由度が制限を受
木発明の目的は、広い温度範囲にわたる共振周波数の安
定化を容易に達成することができ、且つ小形軽量化への
自由度の大きいエバネセントモード形共振器を提供′す
るにある。
本発明はカットオフ導波管内に容量性素子として金属棒
が配設されたエバネセントモード形共振器において、前
記金属棒は遊端が間隙をへたてて相互に対向された第1
.第2の金属棒からなり、前記第1の金属棒と前記第2
の金属棒とはそれぞれ線膨張係数の異なる金属で形成さ
れていることを特徴とするものである。
以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
第2図°は本発明の第1実施例を示したものである。本
実施例のエバネセントモード形共据器は、TE1oモー
ド・カットオフ導波管1内にその両爪面の中央に直角に
片持ち支持させ且つ遊端をなっている。そして、少なく
とも第1の金属棒3と第2の金属棒4とを異種の金属で
形成している。
第6図は本発明の第2の実施例を示したものである。本
実施例のエバネセントモード形共振器は、第1.第2の
金属棒3,4の長さを相違させた点で第1実施例と相違
するのみで、その他の点は第1実施例と同様の構造上な
っている。
このような第1.第2の金属棒3,4からなる容量性素
子でも、共振現象は所要の共振周波数を含む実用上十分
に広い周波数範囲にわたって単一共振である。共振に必
要な並列容量は2本の第1゜8112の金属棒3.4の
遊端間の間隙5の平行平板形静電容量と、各遊端とカッ
トオフ導波管の壁面との間の浮遊容量とによって得られ
る。
共振周波数を対温度安定化するため、本実施例では2本
の第11m2の金属棒3,4の一方を例えば銅製、他方
を鉄製にする。このようにすると、これら金属の中間の
熱膨張係数、従って並列容量の対温度変化が得られる。
更に、第2実施例のようにm ’ *第2の金属棒3,
4の長さを異ならせると、その長さを選ぶことにより、
一層精密に共振周波数の対温度安定化を図ることができ
る。
実施例 黄銅槽の内面横幅28朋、高さ29.1mmの方形カッ
トオフ導波管と、鉄製の直径7朋の円柱状の第1.第2
の金属棒とを使用した第2図の構造のエバネセントモー
ド形共振器を用い、これを周波数2500 M出に共振
させた場合の共振周波数の対温度変化の測定値を第4図
のグラフIに示す。第4図において、横軸は共振器の温
度(C)、縦軸は2′4Cにおける共振周波数(250
0MHz)を基準とした共振周波数の移動分(MHz 
)を示す0本例においては、熱損失を小さく保つため共
振器の無負荷時のQを約5000としたカットオフ導波
管1の管断面寸法としている。
エバネセントモード形共振器の共振周波数の温度性性に
関する詳細な数式は公表されてないが、容量性素子が金
属棒である場合、以下に示す近似的な方法が測定値とよ
く一致することが判明した。
方形TE Ioモード・カットオフ導波管の等何回路は
、管の内面横幅をa1高さをb1長さをLとするとき周
知のように第5図に示すπ形回路で表わすことができ、
直列リアクタンスをX8、また2個の並列リアクタンス
をそれぞれXPと表わすとき、X8= Xo ainh
 (AL)      (オーム)Xp =Xo co
 th (AL/ 2)    (オーム)と表わされ
る。但し、 Xo、=120πb/(av’T’uし/2 a )2
−=1)  (オーム)A =πJ〒:τ7預Σ2)”
/a    (ネー・7単位長)また、λはカットオフ
以下の任意周波数の電磁波の自由空間波長である。
一方、容量性の金属棒は方形のTE +oモード・カッ
トオフ導波管の内部において、周知のように第6図に示
す等価回路で表わされる。
従って、長さ2Lの十分に長いカットオフ導波管の中央
に金属棒を装荷した冷体の等価回路は、第5図と第6図
との合成によシ第7図として表わすことができる。
第1図の共振器構造において金属棒の長さt= ’l 
Nその遊端における静電容量をC(77ラド)とし、更
に金属棒における電磁界をスンプ線路形のTEMモード
に類似したものと仮定して、金属棒の断面寸法と管の横
幅寸法とから決するTEMモード特性インピーダンスを
2(オーム)とするとき、第7図の中央部において共振
周波数のみに着目すると、共振条件は次式によって近似
的に表わすことができる。
z1ar+ (2πt/λ)−1/(2πFC)+nX
P/2=0  ・−111但し、式+11において、F
は共振周波数(Hz )、nはカットオフTE、。モー
ドのTEMモードへの結合のインピーダンス変成比であ
る。変成比は未知であるが、ここではn=1と仮定した
。また、式(11を第2図に適用するには82図の上下
対称面に電気壁を仮想して上部又は下部の分割構造に対
し共振条件を適用すればよい。
第4図のグラフIの測定値に関し、熱線膨張係数をカッ
トオフ導波管の黄銅旧につき’、 9.5 X 10−
’/C1金属棒の鉄材につき11.2xlO’/Cとし
て、弐(11により共振周波数の対温度変化を計算する
と、第4図のグ2711となって測定IMのグラフ夏と
極めてよく一致することが判明した。
そこで、金属棒がカットオフ導波管と同じく黄什1材で
ある場合を計算すると、第4図のグラフmとなり、これ
は従来の構造の延長として銅や黄銅製の管に対し、鉄製
の容量性集子を用いても、必ずしも共振周波数の対温度
安定化が得られず、むしろ容置性素子は管羽と同じ黄銅
製の方が多少良い場合があることの実例となっている。
次に、本発明による第2図の構造として、第1゜第2の
金属棒3,4の一方を黄銅材、他方を鉄材とした場合の
金属棒の等側線膨張係数は、両材料の係数のほぼ相加平
均値j5.35xlO/Cになるので、共振周波数の対
温度変化は第4図のグラフ■のように計算され、同図の
グラフ■及びグラフDIの場合より温度変化による共振
周波数の変化が一層小さくなることが知られる。同図の
グラフ■。
グラフ Ill 、グラフ■の傾向から、温度変化に対
する共振周波数変化を零とする金属棒の等側線膨張係数
は約16.8 x 10−’ /Uと推定されるので、
本発明による第3図の2本の不等長の第1.第2の金属
棒3,4のうち、長い金属棒3を黄銅製、短い金属棒を
鉄製とすれば、十分実現が可能であり、広い温度範囲に
わたって共振周波数を容易に安定化することができる。
なお、本発明はカットオフ導波管の断面が方形に限らず
、円形や楕円形のものにも適用できることは勿論である
以上説明したように本発明に係るエバネセントモード形
共振器においては、容量性素子としてそれぞれの遊端を
間隙をへたてて対向させた第1゜第2の金属棒を用い、
しかも ゛ これら第1.第2の金属棒をそれぞれ線膨張係数の異彦
る金属で形成しているので、線膨張係数の組合せの自由
度が多くなシ、線膨張係数の組合せによシ所望の線膨張
係数を得ることができ、広い温度範囲にわたって共振周
波数の安定化を可能にすることができる。また、本発明
によれば、竹殊力材料や高価な材料の使用を避けること
ができZ・、。
更に本発明によれば、対温度安定化の構造が簡羊であり
、しかも、対温度安定化の自由度が大きいので、共振周
波数の安定なエバネセントモード形共振器のlト形軽量
化が可能である。かつまた、本発明では第1.第2の金
属棒を相対向させて同じ位置に配設しているので、不要
モード等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のエバネセントモード形共振器の横断面図
、第2図及び第5図は本発明に係るエバネセントモード
形共振器の第1.第2実施例の横断面図、第4図は対温
度安定化の効果を説明する線図、第5図、第6図及び第
7図はエバネセントモード形共振器の共振条件式を導く
だめの等価回路図で〜ある。 1・・・カットオフ導波管、3.4・・・第1.第2の
金属棒、5・・・間隙。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +I+  カットオフ導波管内に容量性素子として金属
    棒が配設されたエバネセントモード形共振器において、
    前記金属棒は遊端が間隙をへたてて相互に対向された第
    1.第2の金属棒からなシ、前記第1の金属棒と前記第
    2の金属棒上はそれぞれ線膨張係数の異なる金属で形成
    されていることを特徴とするエバネセントモード形共振
    器。 (2)前記第1.第2の金属棒は長さが相等しいことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のエバネセント
    モード形共振器。 (3)前記第1.第2の金属棒は長さが相互に異ってい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のエバ
    ネセントモード形共振器。
JP19528382A 1982-11-09 1982-11-09 エバネセントモ−ド形共振器 Granted JPS5986307A (ja)

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