JPS6333321B2 - - Google Patents
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- JPS6333321B2 JPS6333321B2 JP19528382A JP19528382A JPS6333321B2 JP S6333321 B2 JPS6333321 B2 JP S6333321B2 JP 19528382 A JP19528382 A JP 19528382A JP 19528382 A JP19528382 A JP 19528382A JP S6333321 B2 JPS6333321 B2 JP S6333321B2
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- JP
- Japan
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- metal rod
- metal
- waveguide
- cut
- temperature
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/219—Evanescent mode filters
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁波を周波数に関して分離、選択さ
せるエバネセントモード形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。
せるエバネセントモード形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、TE10モード・カツトオフ導波管
１の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つた。この
ような共振器においては、印加されるエバネセン
トTE10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のカツトオフ導波管１に接してない遊
端において得るものである。
ド形共振器は、TE10モード・カツトオフ導波管
１の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つた。この
ような共振器においては、印加されるエバネセン
トTE10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のカツトオフ導波管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とカツトオフ導波管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、及びカツトオフ導波管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材料の伸縮によ
り共振周波数が変化する。
の共振周波数は、金属棒２とカツトオフ導波管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、及びカツトオフ導波管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材料の伸縮によ
り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、従来は金属棒２の材料を熱膨張係に
関して選択することにより、カツトオフ導波管１
の材料による並列インダクタンスの対温度変化を
相殺する容量変化を得るようにしていた。例え
ば、カツトオフ導波管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
て鉄等の比較的熱膨張係数の小さいものを使用し
ていた。
くするため、従来は金属棒２の材料を熱膨張係に
関して選択することにより、カツトオフ導波管１
の材料による並列インダクタンスの対温度変化を
相殺する容量変化を得るようにしていた。例え
ば、カツトオフ導波管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
て鉄等の比較的熱膨張係数の小さいものを使用し
ていた。
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
れたカツトオフ導波管材料に対して最適の熱膨張
係数を有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り、所要の温度補償が十分行
えない場合が生じている。
方法では、共振周波数の所要温度安定度と選択さ
れたカツトオフ導波管材料に対して最適の熱膨張
係数を有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り、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
許される熱損失の範囲内でカツトオフ導波管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、カツトオフ導波管１の材料選択に
ついても共振周波数の所要温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
ける欠点があつた。
許される熱損失の範囲内でカツトオフ導波管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、カツトオフ導波管１の材料選択に
ついても共振周波数の所要温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
ける欠点があつた。
本発明の目的は、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。
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。
本発明はカツ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だてて
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。
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だてて
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振
器は、TE10モード・カツトオフ導波管１内にそ
の両広面の中央に直角に片持ち支持させ且つ遊端
を間隙５をへだてて相互に対向させて容量性素子
として長さの等しい第１、第２の金属棒３，４を
配設した構造になつている。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。
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振
器は、TE10モード・カツトオフ導波管１内にそ
の両広面の中央に直角に片持ち支持させ且つ遊端
を間隙５をへだてて相互に対向させて容量性素子
として長さの等しい第１、第２の金属棒３，４を
配設した構造になつている。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３図は本実施例の第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となつている。
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となつている。
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つて単一
共振である。共振に必要な並列容量は２本の第
１、第２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、各遊端とカツトオフ導波管の
壁面との間の浮遊容量とによつて得られる。
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つて単一
共振である。共振に必要な並列容量は２本の第
１、第２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、各遊端とカツトオフ導波管の
壁面との間の浮遊容量とによつて得られる。
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１、第２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、従つて並列
容量の対温度変化が得られる。更に、第２実施例
のように第１、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。
では２本の第１、第２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、従つて並列
容量の対温度変化が得られる。更に、第２実施例
のように第１、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。
実験例
黄銅製の内面横幅28mm、高さ29.1mmの方形カツ
トオフ導波管と、鉄製の直径７mm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
2500MHz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図のグラフに示す。第４図
において、横軸は共振器の温度（℃）、縦軸は24
℃における共振周波数（2500MHz）を基準とした
共振周波数の移動分（ＭHz）を示す。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としたカツトオフ導波管１の管断面
寸法としている。
トオフ導波管と、鉄製の直径７mm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
2500MHz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図のグラフに示す。第４図
において、横軸は共振器の温度（℃）、縦軸は24
℃における共振周波数（2500MHz）を基準とした
共振周波数の移動分（ＭHz）を示す。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としたカツトオフ導波管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
度特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。
度特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TE10モード・カツトオフ導波管の等価回
路は、管の内面横幅をａ、高さをｂ、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XS、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、 XS＝X0 sinh（AL） （オーム） XP＝X0 coth（AL／２）（オーム） と表わされる。但し、 X0＝120πb／（ａ√（2）2−１）（オーム） Ａ＝π√１−（2）2／ａ（ネーパ／単位長） また、λはカツ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。
路は、管の内面横幅をａ、高さをｂ、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XS、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、 XS＝X0 sinh（AL） （オーム） XP＝X0 coth（AL／２）（オーム） と表わされる。但し、 X0＝120πb／（ａ√（2）2−１）（オーム） Ａ＝π√１−（2）2／ａ（ネーパ／単位長） また、λはカツ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TE10モード・
カツ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。
カツ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。
従つて、長さ2Lの十分に長いカツトオフ導波
管の中央に金属棒を装荷した全体の等価回路は、
第５図と第６図との合成により第７図として表わ
すことができる。
管の中央に金属棒を装荷した全体の等価回路は、
第５図と第６図との合成により第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を
ｌ、その遊端における静電容量をＣ（フアラド）
とし、更に金属棒における電磁界をスラブ線路形
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まるTEM
モード特性インピーダンスをＺ（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つて近似的に表
わすことができる。
ｌ、その遊端における静電容量をＣ（フアラド）
とし、更に金属棒における電磁界をスラブ線路形
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まるTEM
モード特性インピーダンスをＺ（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つて近似的に表
わすことができる。
Ztan（2πl／λ）−１／（2πFC）＋nXP／２＝０
……(1) 但し、式(1)において、Ｆは共振周波数（Hz）、
ｎはカツトオフTE10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
(1)を第２図に適用するには第２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。
……(1) 但し、式(1)において、Ｆは共振周波数（Hz）、
ｎはカツトオフTE10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
(1)を第２図に適用するには第２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図のグラフの測定値に関し、熱膨張係数
をカツトオフ導波管の黄銅材につき19.5×10-6／
℃、金属棒の鉄材につき11.2×10-6／℃として、
式(1)により共振周波数の対温度変化を計算する
と、第４図のグラフとなつて測定値のグラフ
と極めてよく一致することが判明した。
をカツトオフ導波管の黄銅材につき19.5×10-6／
℃、金属棒の鉄材につき11.2×10-6／℃として、
式(1)により共振周波数の対温度変化を計算する
と、第４図のグラフとなつて測定値のグラフ
と極めてよく一致することが判明した。
そこで、金属棒がカツトオフ導波管と同じく黄
銅材である場合を計算すると、第４図のグラフ
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、鉄製の容量性素子を用いても、必
ずしも共振周波数の対温度安定化が得られず、む
しろ容量性素子は管材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つている。
銅材である場合を計算すると、第４図のグラフ
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、鉄製の容量性素子を用いても、必
ずしも共振周波数の対温度安定化が得られず、む
しろ容量性素子は管材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つている。
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価線膨張係数は、両
材料の係数のほぼ相加平均値15.35×10-6／℃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、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価
線膨張係数は約16.8×10-6／℃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つて共振周波数を容
易に安定化することができる。
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価線膨張係数は、両
材料の係数のほぼ相加平均値15.35×10-6／℃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、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価
線膨張係数は約16.8×10-6／℃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つて共振周波数を容
易に安定化することができる。
なお、本発明はカツ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。
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だてて対向させた第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なる金属で形成
しているので、線膨張係数の組合せの自由度が多
くなり、線膨張係数の組合せにより所望の線膨張
係数を得ることができ、広い温度範囲にわたつて
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、特殊な材料や高価な材料
の使用を避けることができる。更に本発明によれ
ば、対温度安定化の構造が簡単であり、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小形軽量
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。
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だてて対向させた第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なる金属で形成
しているので、線膨張係数の組合せの自由度が多
くなり、線膨張係数の組合せにより所望の線膨張
係数を得ることができ、広い温度範囲にわたつて
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、特殊な材料や高価な材料
の使用を避けることができる。更に本発明によれ
ば、対温度安定化の構造が簡単であり、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小形軽量
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。
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３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ための等価回
路図である。 １……カツトオフ導波管、３，４……第１、第
２の金属棒、５……間隙。
横断面図、第２図及び第３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ための等価回
路図である。 １……カツトオフ導波管、３，４……第１、第
２の金属棒、５……間隙。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ カツ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だてて相互に
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つ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19528382A JPS5986307A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | エバネセントモ−ド形共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19528382A JPS5986307A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | エバネセントモ−ド形共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5986307A JPS5986307A (ja) | 1984-05-18 |
| JPS6333321B2 true JPS6333321B2 (ja) | 1988-07-05 |
Family
ID=16338576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19528382A Granted JPS5986307A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | エバネセントモ−ド形共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5986307A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0470064B1 (de) * | 1990-07-31 | 1994-12-07 | AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List | Brennkraftmaschine |
| US6154106A (en) * | 1998-08-27 | 2000-11-28 | Merrimac Industries, Inc. | Multilayer dielectric evanescent mode waveguide filter |
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-
1982
- 1982-11-09 JP JP19528382A patent/JPS5986307A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5986307A (ja) | 1984-05-18 |
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