JPH0320679A - 誘電体材料の温度特性測定装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は誘電体共振器等に使用されている誘電体材料定
数の温度特性を測定するための誘電体材料の温度特性測
定装置に関する。

［従来の技術１ 近年、マイクロ波を使用する通信機器等において、高誘
電率の誘電体材料を用いて構威された誘電体共振器のＴ
　Ｅ　ｏ　ｌｇモードもしくはＴ　Ｍ　ｏ　，ｏモード
を利用した超小型の帯域通過フィルタが使用されている
。

従来、この種の帯域通過フィルタを構戊する誘電体共振
器の温度特性は、たとえば第５図Ａいし第７図に示すよ
うな構成を有する温度特性測定装置ｌにより測定されて
いた。

上記温度特性測定装置１は、導体空胴ケース２を備える
。この導体空胴ケース２の内部には、例えばフォルステ
ライト等の低誘電率材料からなる円筒状の支持部材３（
第６図１第７図参照）の上に温度特性が測定される試料
誘電体４が支持される。

上記導体空胴ケース２は、アルミニウムあるいはその合
金などの導電材料からなるもので、上端が解放され、か
つ、底部を有する円筒形状を有する。従って、この導体
空胴ケース２の内壁面も円筒形状となっている。上記導
体空胴ケース２の上部開口は、第６図に示すように、同
様の導電材料からなる蓋部材２ａによって閉塞される。

なお、上記導体空胴ケース２および蓋部材２ａは、セラ
ミックのような誘電体の表面に導電膜を形成したものが
使用されることもある。

上記試料誘電体４は中空円筒状のものであり、かつ、上
記導体空胴ケース４の内壁面が円筒状であるので、上記
導体空胴ケース２と試料誘電体４とはＴＥ．，．モード
の共振器として機能する。

上記導体空胴ケース２の側壁２ｂｌこは対向する位置に
入力用コネクタ５および出力用コネクタ６が取り付けら
れる。これら入力用コネクタ５および出力用フネクタ６
は、試料誘電体４と結合するだめの結合手段０ことえば
結合ループ）を有する。

すなわち、上記入力用コネクタ５から高周波信号が入力
されると、この結合手段によって上記試料誘電体４が励
振され、試料誘電体４の共振特性に応じた信号が、上記
出力結合手段を通して、出力用コネクタ６から取り出さ
れる。

このため、第５図に示すように、上記入力用コネクタ５
と出力用コネクタ６との間には、ネットワークアナライ
ザ７が接続される。この、不ット？ークアナライザ７は
、例えば掃引発振器、周波数変換器および周波数カウン
タ等により構戊される。

上記導体空胴ケース２には、その側壁２ｂにもう一つコ
ネクタ８が取り付けられる。このコネクタ８にも、アン
テナ結合のための解放端（結合ループ）が形成されてい
る。そして、このコネクタ８の他端には、加熱用高周波
注入装置９が接続される。この加熱用高周波注入装置９
は、マグネトロンのような高周波発生手段を含み、例え
ばｉ００ないし２００ワット程度の高電力の高周波を試
料誘電体４内に注入する。

上記のような構戊を有する誘電体材料の温度特性測定装
置における試料誘電体４の加熱原理は次の通りである。

すなわち、試料誘電体の無負荷Ｑ　（Ｑ．）は、次式で
与えられる。

１／Ｑ．−　（１／Ｑ．．）　＋（１／Ｑ，■）＋（ｌ
／ＱＣ　） ここで、Ｑ　ａ　＋は試料誘電体４の誘電体損失（【？
ｎδＩ）に関するＱ，Ｑ．■は支持部材の誘電体損失（
ｔａｎδ２）に関するＱ，Ｑ。は導体空胴ケース２のジ
ュール損に関するＱを表す。

まｆ−　、　　１　　／　（）＋、＝　　Ｅ　　ａ　　
ｎ　　δ　ｉ／ａ，１．　／　（Ｌｚ＝　ｔ　ａ　ｎδ
ｚ／ｂである。

ここで、ａは蓄積される全電気エネルギーのうち、試料
誘電体４内部に蓄積されているエネルギーの割合、ｂは
蓄積全電気エネルギーのうち支持部材３内に蓄積されて
いるエネルギーの割合を表す。

上記試料誘電体４にはコネクタ８を通して、加熱用高周
波注入装置９から高電力の高周波が印加される。このと
きの結合ループすなわちコネクタ８の外部Ｑ　（Ｑｅ　
）を試料誘電体の無負荷Ｑ　（Ｑ。）に近似ないし一致
させると、注入される高周波電界の殆どが試料誘電体４
に吸収される。このとき、加熱用高周波注入装置９から
の高電力の高周波の周波数は試料誘電体４の共振周波数
に一致させる必要がある。なぜなら、両周波数が一致し
ているときが最も反射が小さいからである。そう？ると
、加熱用高周波注入装置９から供給される高周波電力の
うち、Ｑ．／Ｑ■の割合のものが試料誘電体４での発熱
に消費される。この発熱によって、試料誘電体４の温度
が上昇する。このようにして、試料誘電体４が加熱され
る。

高周波による上記加熱を利用して、試料誘電体４の温度
特性の測定は次のように行なわれる。

まず、試料誘電体４を力ｎ熱する前に、この試料誘電体
４の共振周波数を、ネットワークアナライザ７によって
測定する。

次に、上記のようにして、加熱用高周波注入装置９から
の高電力の高周波電界によって、試料誘電体４を加熱す
るとともに、その表面温度を測定する。そして、再び、
ネットワークアナライザ７によって、試料誘電体４の共
振周波数を測定することによって、試料誘電体４の周波
数温度特性が測定される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来の誘電体材料の温度特性測定装置で
は、コネクタ８を通して上記加熱用高周波注入装置９か
ら試料誘電体４に注入される高電力の高周波により試料
誘電体４が発熱しても、試料誘電体４は支持部材３のリ
ング状の一端面と面接触しているので、試料誘電体４の
熱は上記支持部材３を通して導体空胴ケース２に逃げて
しまう。

このため、試料誘電体４の温度上昇が遅れて、試料誘電
体４のみを高速で加熱することができず、試料誘電体４
の温度特性を効率よく測定することができないという問
題があった。

本発明の目的は、温度特性を測定する誘電体材料を効率
よく加熱するとともに、安定した温度状態を実現し、誘
電体材料の温度特性を短時間で精度よく測定することの
できる誘電体材料の温度特性測定装置を提供することで
ある。

【課題を解決するための千段１ このため、本願の第１の発明は、導体空胴ケースを備え
、この導体空胴ケースの内部にて低誘電率材料からなる
筒状の支持部材の一つの端面上に温度特性を測定する試
料誘電体を支持し、加熱用高周波注入装置より上記試料
誘電体に高周波を注入し、その温度を上昇させて上記試
料誘電体の温度特性を測定するようにした誘電体材料の
温度特性測定装置であって、 上記支持部材はそれを通して試料誘電体の熱が上記導体
空胴ケースに逃げるのを妨げる低熱伝導部を有している
ことを特徴としている。

また、本願の第２の発明は、本願の第２の発明において
、低熱伝導部は支持部材の上記一つの端面に向かって肉
厚が減少する肉厚減少部分を含んでいることを特徴とし
ている。

さらに、本願の第３の発明は、本願の第ｌの発明におい
て、低熱伝導部は支持部材に形成された窓の縦桟部分に
より構或されていることを特徴としている。

さらにまｔ；、本願の第４の発明は、導体空胴ケースを
備え、この導体空胴ケースの内部にて支持部材により温
度特性を測定する試料誘電体を支持し、加熱用高周波注
入装置より上記試料誘電体に高周波を注入し、その濃度
を上昇させて上記試料誘電体の温度特性を測定するよう
にした誘電体材料の温度特性測定装置であって、 上記支持部材は導体空胴ケース内に上記試料誘電体を吊
り下げ支持するセラミック繊維であることを特徴として
いる。

［作用コ 上記加熱用高周波注入装置より試料誘電体に加熱用の高
周波が注入されて温度が上昇すると、その熱は試料誘電
体の支持部材もしくはセラミック繊維を伝わって導体空
胴ケースに伝わる。しかし、試料誘電体の支持部材の低
熱伝導部もしくはセラミック繊維は熱容量が小さく、か
つ熱伝導性が悪く、試料誘電体もしくはセラミック繊維
を通しての熱伝導は行なわれにくい。従って、試料誘電
体から導体空胴ケースへの熱伝導が抑えられる。これに
より、試料誘電体は速やかに温度が上昇することになる
。

［発明の効果１ 本発明によれば、試料誘電体からの熱の逃げが抑えられ
るので、加熱用の高周波の注入により試料誘電体の温度
が速やかに上昇し、試料誘電体の温度特性を高い精度で
短い時間で効率良く測定することができる。

また、試料誘電体をセラミック繊維により吊り下げるこ
とにより、ほぼ試料誘電体のみを発熱させることができ
、試料誘電体の温度特性をより高精度で効率よく測定す
ることができる。

［実施例１ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する
。

本発明に係る試料誘電体の温度特性測定装置の一実施例
の縦断面を第１図に示す。

上記誘電体材料の温度特性測定装置１１は、第５図ない
し第７図において説明した誘電体材料の温度特性測定装
置ｌに本発明を適用したもので、第ｌ図において第５図
ないし第７図に対応する部分には対応する符号を付して
示し、重複した説明は省略する。

上記誘電体材料の温度特性測定装置ｌ１は、試料誘電体
４を導体空胴ケース２の内部で支持する支持部材３が低
熱伝導部ｌ２を備える。

この低熱伝導部ｌ２は、それを通して試料誘電体４の熱
が上記導体空胴ケース２に逃げるのを妨げる機能を有し
、例えば第２図に示すように、支持部材３の上記一つの
端面３ａの近くからこの端面３ａに向かって肉厚が減少
する肉厚減少部分１３により構成される。

このような構戊において、加熱用高周波注入装置９（第
５図参照）より加熱用高周波が注入されて上記試料誘電
体４の温度が上昇すると、その熱は試料誘電体４の支持
部材３を伝わって導体空胴ケース２に伝わる。しかし、
試料誘電体４の支持部材３の低熱伝導部１２を通しての
熱伝導は行なわれにくく、試料誘電体４から導体空胴ケ
ース２への熱伝導が抑えられる。これにより、温度特性
を測定する試料誘電体４は速やかに温度が上昇すること
になる。

従って、試料誘電体４の温度が速やかに上昇し、効率良
く試料誘電体４の温度特性を測定することができる。

上記低熱伝導部１２は、具体的には図示しないが、支持
部材３が途中に肉厚減少部分ｌ３を有して、その肉厚が
途中で薄くなり、肉厚が他の部分よりも薄い上記一つの
端面にて上記試料誘電体４を支持するものであってもよ
い。

また、上記低熱伝導部ｌ２は、第３図に示すように、支
持部材３に窓ｌ４を形成し、これら窓ｌ４の間の縦桟部
分１５により構戊されていてもよい。

上記支持部材３の形状は、円筒状のもののほかに、横断
面が三角形や多角形の筒状のものであってもよい。

以上の実施例では、試料誘電体４は、円筒状の支持部材
３により支持されているが、試料誘電体４は、上記のよ
うな支持部材３に代えて、第４図に示すように、セラミ
ック繊維１６により導体空胴ケース２内に支持するよう
にしてもよい。

上記各セラミック繊維ｌ６の一端は、例えばガラスグレ
ーズｌ７によって、試料誘電体４に接着され、また、上
記各セラミック繊維１６の他端は導体空胴ケース２に設
けられた７ツク１８に係止される。これにより、上記の
ように試料誘電体４が導体空胴ケース内に支持される。

上記のように、セラミック繊維ｌ６により試料誘電体４
を支持すれば、ほぼ試料誘電体４のみが加熱され、試料
誘電体からの熱の逃げがより抑えられ、試料誘電体４の
温度特性をより高精度に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明に係る誘電体材料の温度特性測定装置の
一実施例の縦断面図、 第２図は第１図の誘電体材料の温度特性測定装置に使用
される支持部材の斜視図、 第３図は本発明に係る誘電体材料の温度特性測定装置に
使用されるいま一つの支持部材の斜視図、第４図は本発
明に係る誘電体材料の温度特性測定装置のいま一つの実
施例の縦断面図、第５図は誘電体材料の温度特性測定装
置の構戊を示すブロック図、 第６図は従来の誘電体材料の温度特性測定装置の縦断面
図、 第７図は第６図の誘電体相料の温度特性測定装置により
温度特性が測定される試料誘電体とその支持部材の斜視
図である。 ２・・・導体空胴ケース，３・・・支持部材１４・・・
試料誘電体，５・・・入力用コネクタ，６・・・出力用
コネクタ， ７・・・ネットワークアナライザ，８・・・コネクタ．
９・・・加熱用高周波注入装置， １ｌ・・・温度特性測定装置，１２・・・低熱伝導部，
１３・・・肉厚減少部分，１４・・・窓，１５・・・縦
桟部分，ｌ６・・・セラミック繊維。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体空胴ケースを備え、この導体空胴ケースの内
   部にて低誘電率材料からなる筒状の支持部材の一つの端
   面上に温度特性を測定する試料誘電体を支持し、加熱用
   高周波注入装置より上記試料誘電体に高周波を注入し、
   その温度を上昇させて上記試料誘電体の温度特性を測定
   するようにした誘電体材料の温度特性測定装置であって
   、上記支持部材はそれを通して試料誘電体の熱が上記導
   体空胴ケースに逃げるのを妨げる低熱伝導部を有してい
   ることを特徴とする誘電体材料の温度特性測定装置。
2. （２）上記低熱伝導部は支持部材の上記一つの端面に向
   かって肉厚が減少する肉厚減少部分を含んでいることを
   特徴とする請求項１記載の誘電体材料の温度特性測定装
   置。
3. （３）上記低熱伝導部は支持部材に形成された窓の縦桟
   部分により構成されていることを特徴とする請求項１記
   載の誘電体材料の温度特性測定装置。
4. （４）導体空胴ケースを備え、この導体空胴ケースの内
   部にて支持部材により温度特性を測定する試料誘電体を
   支持し、加熱用高周波注入装置より上記試料誘電体に高
   周波を注入し、その温度を上昇させて上記試料誘電体の
   温度特性を測定するようにした誘電体材料の温度特性測
   定装置であって、 上記支持部材は導体空胴ケース内に上記試料誘電体を吊
   り下げ支持するセラミック繊維であることを特徴とする
   誘電体材料の温度特性測定装置。