JPS6322728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁波のTM₀₁₀モードまたはその変
形モードを用いた誘電体共振器に関し、特に、誘
電体共振器の共振周波数の温度特性の改良に関す
る。

第１図および第２図は、この発明の背景となる
従来のTM₀₁₀モードを用いた誘電体共振器の一例
を示す図である。第１図は共振器の側断面図であ
り、第２図は第１図の線−に沿つた平断面図
である。第１図および第２図を参照して、誘電体
共振器１は、全体が金属で形成されたケース２内
の円形の空洞３に長さＬの円柱状の誘電体４が配
置されて構成されている。そして、TM₀₁₀モード
の電磁界分布が示されていて、実線矢印５は電気
力線、点線矢印６は磁力線である。

TM₀₁₀モードは、第１図、第２図にも示すよう
に、誘電体円柱４内部への電界集中が最もよく行
なわれるモードであり、共振器１の小形化が可能
である。そしてこの場合、誘電体４はTM₀₁₀モー
ドについて有効に働き、他のモードについては有
効ではなく、そのためにスプリアス特性が良い。
また、このモードは、その共振周波数₀（＝Ｃ／
λ₀、ここにＣ：光速、λ₀：共振波長）が共振器長
（円柱状誘電体長）Ｌに関係しない。よつて、誘
電体共振器は一層の小形化が可能である。

このように、TM₀₁₀モード（その変形モードで
も同様）を用いた誘電体共振器は種々の利点を備
えており、フイルタや発振素子として有効に利用
できる。

しかしながら、従来のTM₀₁₀モード誘電体共振
器は、共振周波数の温度特性が良くないという大
きな欠点があつた。すなわち、金属ケース２内に
柱状誘電体を配置して構成する従来の共振器にお
いて、誘電体４、金属ケース２それぞれの線膨張
率の相違から共振器１周囲の温度変化によつて柱
状誘電体端面４ａとそれに面する金属ケース面７
との間の微小ギヤツプが変化するということであ
る。そして、この接続部分に生じるギヤツプの変
化が、電流変化を生じ、実効誘電率が変化する。
このことは、共振周波数₀を決める要素の１つで
あるＣ（₀＝1/2π√）の変化を生じることに
なる。したがつて、従来のものではケースと誘電
体との線膨張率の違いから、温度による共振周波
数の変化が著しいという欠点があつたのである。

それゆえに、この発明の目的は、導体ケース内
に柱状誘電体を配置して構成するTM₀₁₀モードま
たはその変形モードを用いた誘電体共振器におい
て、柱状誘電体と導体ケースとの線膨張率の差を
吸収し、共振周波数の温度特性の良好な誘電体共
振器を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、導体ケ
ースのうち少なくとも柱状誘電体の一端に対応す
る壁部分は、柱状誘電体と導体ケースとの線膨張
の差を吸収するよう弾性変形可能に肉薄に形成さ
れた肉薄部を有し、その肉薄部は導体ケースの他
の部分と一体的に同一物質で構成されていること
を特徴としている。

この発明の上述の目的と特徴は、図面を参照し
て行なう以下の詳細な説明から一層明らかとなろ
う。

第３図は、この発明の一実施例の側断面図であ
る。

第３図を参照して、誘電体共振器１０は、全体
が金属で形成された導体ケース２内の円形空洞３
の中心に、同心的に、円柱状誘電体４が配置され
て構成されている。導体ケース２は、全体として
容易に変形せぬよう堅固に形成されているが、ケ
ース２の底板２ａだけは、指で押えるとたわむ程
度に、たとえば0.6ないし0.8mm程度の肉厚に薄く
形成されている。これが、この実施例の特徴の１
つである。

さらに、導体ケースの下部には、補助ケース１
１が、たとえば連結部材１２によつて結合されて
いる。補助ケース１１内には、当て金１３および
皿ばね１４が配置されている。この当て金１３
は、皿ばね１４によつて、導体ケース２の底板２
ａに押付けられている。よつて、底板２ａは常に
当て金１３で上方向、すなわち円柱状誘電体４の
下端面方向に押圧され、誘電体４の下端面と接触
していることになる。この接触は、周囲の温度変
化によつても変わらない。

すなわち、共振器１０の周囲温度が変化した場
合、導体ケース２と円柱状誘電体４との線膨張率
の相違（一般に、導体の線膨張率をα₁、誘電体の
線膨張率をα₂とすると、α₁＞α₂である）から、導
体ケース２の伸縮の方が誘電体４に比べて大き
く、たとえば温度上昇により導体ケース底板２ａ
は、第４図（第４図は第３図の線で囲まれた部
分の部分図）に実線で示すように円柱状誘電体４
下端面から離れる方向に膨張する。しかし、底板
２ａは当て金１３によつて誘電体４下端面方向に
押圧されており、かつ、底板２ａは弾性を有する
ため、少なくとも当て金１３で押圧されている部
分の底板２ａは円柱状誘電体４の下端面と密接し
た状態が保てるのである。

なお、この実施例では、当て金１３によつて底
板２ａを押す面積を広くしたが、当て金１３は必
ずしも必要不可欠な部材というわけではなく、皿
ばね１４で直接底板２ａを押圧してもよいことは
言うまでもない。

また、当て金１３の底板２ａと接する当接部１
３ａは、少なくとも円柱状誘電体４端面と同一の
大きさか、やや大きく形成されていることが好ま
しい。というのは、それによつて誘電体４端面全
体に底板２ａを密接させることができるからであ
る。

この実施例では、底板２ａを円柱状誘電体４の
端面方向に押付けるのに皿ばねを用いたため、皿
ばねの特徴から、小形で薄く安定しているため、
補助ケース１１を小さくできるという利点を有す
る。しかし、底板２ａは、たとえば螺旋ばねによ
つて力が加えられてもよい。

また、皿ばね１４中央部には、穴１５が設けら
れ、当て金１３の凸部１３ｂが係合されている。
このような構成にしたため、当て金１３の位置決
めが容易にできる。

さらにまた、補助ケース１１は、導体ケース２
に連結部材１２で取付けたが、たとえば、補助ケ
ースは導体ケース２全体を取囲むようなものであ
つてもよい。

次に、第５図ないし第７図を参照して、この発
明の他の実施例を説明する。

第５図はこの発明の他の実施例の側断面図であ
り、第６図は第５図における線で囲まれた部分
の部分図である。また、第７図は第５図の平面図
である。第５図ないし第７図を参照して、誘電体
共振器２０は、導体ケース２および円柱状誘電体
４を含むことは、従来例と同様である。この実施
例の特徴は、円柱状誘電体４の上端面が接触する
導体ケース２の上板２ｂの外面に、誘電体４の端
面円周と対応した位置に溝２１を形成したことで
ある。また、導体ケース２の側板２ｃの下方端部
近傍に溝２２を形成したことである。

なお、上板２ｂに形成する溝２１は、その直径
が誘電体４の断面直径と同じものに限らず、それ
よりも大きなものであつてもよい。

また、溝２１，２２は、図示のように必ずしも
断面Ｖ字形の溝であることはなく任意の形状、た
とえば、断面が深み方向に長四角形などであつて
もよい。

導体ケース２は、上述のように溝２１，２２が
形成されたことにより、この溝２１，２２部分で
のみ、弾性的に折れ曲がることができる。

そして、今第５図の矢印２３方向、すなわち、
導体ケース２を誘電体４の端面と密接する方向に
力が加えられているとすると、誘電体と金属との
線膨張率の違いから、共振器２０の周囲の温度が
低いときは、第６図Ａに示すように、導体ケース
２の上板２ｂは溝２１で外方向に折れ曲がる。逆
に、周囲温度が高くなると、金属の方がより膨張
するため、第６図Ｂに示すように、上板２ｂは溝
２１で内方向に折れ曲がる。そして、いずれの場
合であつても、すなわち周囲の温度変化にかかわ
りなく、上板２ｂの溝２１で囲まれた中心部分は
誘電体４の端面と接触されていて、誘電体４端面
と導体ケース２との間にはギヤツプが生じない。
なお、第６図ＡおよびＢは、わかりやすくするた
めに、上板２ｂの変形を大袈裟に描いてあること
を申し添えておく。

次に、側板２ｃに形成された溝２２（第５図）
は、上板２ｂの折曲に伴い、側板２ｃが溝２２を
中心に内側に折れ記がることのできるようにした
ものである。これによつて、上板２ｂの折曲に伴
うケース２の歪みは側板２ｂによつて吸収され、
底板２ａは影響を受けない。すなわち、底板２ａ
は常に全体が平らに保たれる。よつて、このよう
な共振器２０をたとえばフイルタとして応用する
場合、点線で示すようなコネクタ２４を底板２ａ
に安定的に取付けることができる。

また、側板２ｃに形成する溝２２に代えて、底
板２ａの上板２ｂと対称的な位置に溝を設けても
よい。

上述の説明において、導体ケース２に加える矢
印２３方向の力（第５図）は、たとえば外部から
のばねの力によつて与えることもできるが、円柱
状誘電体４の高さを金属ケース２の高さよりもや
や大きく形成すれば、ケース２自体の弾性力によ
つて常時矢印２３方向に力が働くことになる。

上記２つの実施例では、ともに円形空洞３を有
する導体ケース２と、円柱状誘電体４との組合せ
としたが、これに限定されることはなく、たとえ
ば、円形空洞ケースと角柱状誘電体、矩形空洞ケ
ースと円柱状誘電体、矩形空洞ケースと角柱状誘
電体等の組合せでもよい。このように、ケースと
誘電体の形状を変形したとき、基本TM₀₁₀モード
に対して同様の電磁界分布と共振周波数とを持つ
変形モードとなる。

このような構成にした結果、導体ケースが変形
しない従来例（第１図、第２図）の共振器とこれ
らの実施例の共振器との共振周波数の温度係数η
を測定した結果、従来の共振器では温度係数が
150ppm／℃であつたのが、この実施例によれば、
約10〜20ppm／℃に大きく改善された。

以上のように、この発明によれば、導体ケース
のうち少なくとも柱状誘電体の一端に対応する壁
部分は、柱状誘電体と導体ケースとの線膨張の差
を吸収するよう弾性変形可能に肉薄に形成された
肉薄部を有し、その肉薄部は導体ケースの他の部
分と一体に同一物質で構成されているので、
TM₀₁₀モードまたはその変形モードを用いた誘電
体共振器において、温度変化により誘電体端面と
それに面するケース面との間の微少ギヤツプが変
化して共振周波数特性が不安定になるという従来
の問題は解消される。すなわち、本発明に係る誘
電体共振器によれば、共振周波数の温度特性が非
常に良好なTM₀₁₀モードまたはその変形モードを
用いた誘電体共振器が得られる。また、導体ケー
スが弾性変形するため、誘電体やケースの加工精
度による寸法差を吸収することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のTM₀₁₀モードを用いた誘電体共
振器の側断面図である。第２図は第１図の共振器
の線−に沿つた平断面図である。第３図はこ
の発明の一実施例の側断面図である。第４図は第
３図の線で囲まれた部分の部分図である。第５
図はこの発明の他の実施例を示す側断面図であ
る。第６図は第５図の線で囲まれた部分の部分
図である。第７図は第５図の平面図である。 図において、１０，２０は誘電体共振器、２は
導体ケース、３は円形空洞、４は円柱状誘電体、
２ａは肉薄の底板、２１，２２は溝を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導体ケース内に柱状誘電体を配置して構成す
   るTM₀₁₀モードまたはその変形モードを用いた誘
   電体共振器において、 前記導体ケースのうち少なくとも前記柱状誘電
   体の一端に対応する壁部分は、前記柱状誘電体と
   前記導体ケースとの線膨張の差を吸収するよう弾
   性変形可能に肉薄に形成された肉薄部を有し、 前記肉薄部は導体ケースの他の部分と一体に同
   一物質で構成されていることを特徴とする誘電体
   共振器。