JPH0574005U - 導波管阻止形空胴共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】無負荷Ｑを上げても不要電磁界モード共振を遠
ざけることができる導波管阻止形空胴共振器を提供す
る。 【構成】導波管に結合孔４を介してＴＥ₁₀₄ モード方形
共振器本体２の空胴３を結合させる。空胴３のＴＥ₁₀モ
ード遮断を支配する寸法ａの約１／４の位置で、且つ空
胴３のＴＥ₁₀₄ モード共振軸長寸法Ｌの約１／２の位置
であるＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体２の内壁面位置
に、金属ポスト５を空胴３内に向けて突設する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マイクロ波領域で使用される導波管阻止形空胴共振器に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

導波管阻止ろ波器等の電力損失を低減するには、阻止形空胴共振器の無負荷Ｑ を大きく実現する必要がある。この無負荷Ｑは、マイクロ波の使用周波数が高い ほど減少する傾向を有し、例えば、14〜14.5ＧＨｚの周波数領域において、標準 の方形導波管によりＴＥ₁₀₁ モード空胴共振器を形成すると、その無負荷Ｑは実 質的に約5500が最良値である。

【０００３】 そこで、実質的な無負荷Ｑを10000 以上とするには、共振器空胴の寸法を使用 波長に比し大きくすることになるが、反面、共振器空胴と導波管とを結合する結 合孔や共振周波数微調整機構により、他の不要な電磁界モード共振を誘発し易く なる。

【０００４】 図５は従来の導波管阻止形空胴共振器を示したもので、図において、１は導波 管、２は方形ＴＥ₁₀₄ モード空胴共振器本体、３は該方形ＴＥ₁₀₄ モード空胴共 振器本体２の空胴、４は導波管１と方形ＴＥ₁₀₄ モード空胴共振器本体２との重 なり部分で該方形ＴＥ₁₀₄ モード空胴共振器本体２の空胴３が導波管１に結合さ れている結合孔である。

【０００５】 図６（Ａ）（Ｂ）は図５で使用している方形ＴＥ₁₀₄ モード空胴共振器本体２ の寸法関係を示す横断面図及び縦断面図である。図において、ａは該空胴共振器 本体２の高さ即ちＴＥ₁₀モードの遮断を支配する寸法、ｂは該空胴共振器本体２ の幅、Ｌは該空胴共振器本体２の長さ即ち共振軸長である。

【０００６】 本図において、ａ＝22mm、ｂ＝17mmに選ぶと、14〜14.5ＧＨｚを共振周波数範 囲とするＴＥ₁₀₄ モードの共振軸長は、図７のようになり、実質的な無負荷Ｑは 約11500 となる。寸法ａ，ｂは可能な限り他の不要な電磁界モード共振が14〜14 .5ＧＨｚの範囲と重複せず、且つ小型の空胴となるように選んである。図７には 、不要な共振の可能性がある電磁界モードの共振周波数も示してある。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来の導波管阻止形空胴共振器では、不要なＴＥ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モードの共振は、計算上は14ＧＨｚ以下となり、14〜14.5Ｇ Ｈｚの帯域での共振を避けているが、非常に14ＧＨｚに近いので、導波管１との 間の結合孔４の形状，大きさ及びＴＥ₁₀₄ モードの共振周波数微調整機構の存在 により、該不要なＴＥ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モードの共振が所要帯域内に移動 したり、悪影響を及ぼす可能性がある。

【０００８】 本考案の目的は、無負荷Ｑを上げても不要電磁界モード共振を遠ざけることが できる導波管阻止形空胴共振器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成する本考案の構成を説明すると、本考案は導波管に結合孔を 介してＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体の空胴を結合させた導波管阻止形空胴共振 器において、 前記空胴のＴＥ₁₀モード遮断を支配する寸法の約１／４の位置で、且つ該空胴 のＴＥ₁₀₄ モード共振軸長寸法の約１／２の位置である該ＴＥ₁₀₄ モード方形共 振器本体の内壁面位置に、金属ポストが前記空胴内に向けて突設されていること を特徴とする。

【００１０】

【作用】

このように、空胴のＴＥ₁₀モード遮断を支配する寸法の約１／４の位置で、且 つ空胴のＴＥ₁₀₄ モード共振軸長寸法の約１／２の位置である該ＴＥ₁₀₄ モード 方形共振器本体の内壁面位置に、金属ポストを空胴内に向けて突設すると、空胴 の寸法を大きくして無負荷Ｑを上げても、不要電磁界モード共振を遠ざけること ができる。

【００１１】

【実施例】

図１及び図２は、本考案に係る導波管阻止形空胴共振器の一実施例を示したも のである。なお、図５及び図６（Ａ）（Ｂ）と対応する部分には、同一符号を付 けて示してある。

【００１２】 本実施例の導波管阻止形空胴共振器においては、ＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本 体２の空胴３のＴＥ₁₀モード遮断を支配する寸法ａの約１／４の位置で、且つ該 空胴３のＴＥ₁₀₄ モード共振軸長寸法Ｌの約１／２の位置である該ＴＥ₁₀₄ モー ド方形共振器本体２の内壁面位置に、金属ポスト５が該空胴３内に向けて突設さ れている。なお、この位置は、金属ポスト５を実線で示した位置以外に、破線で 示した３箇所あり、計４箇所のうちいずれか１箇所、いずれか２箇所、いずれか ３箇所、又は、全ての箇所に設けることもできる。

【００１３】 このようにすると、空胴３の寸法を大きくして、無負荷Ｑを上げても不要電磁 界モード共振を遠ざけることができる。

【００１４】 以下、その理由を詳しく説明する。不要なＴＥ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モード 共振電磁界は、図６（Ａ）（Ｂ）において、空胴３のＴＥ₁₀₄ モード共振軸長寸 法Ｌの方向では、該寸法Ｌの両端壁面を短絡面とし、寸法Ｌの１／２の位置のみ にて電圧最大となる共振定在波を形成する。一方、空胴３の寸法ａの方向では、 寸法ａの両端壁面を短絡面とし、両短絡面からそれぞれ寸法ａの１／４の位置に 電圧最大となる共振定在波を形成する。いずれの電圧もその電気力線は、寸法ｂ の方向を向いており、結果として、共振定在波は寸法ａの１／４で、且つ、寸法 Ｌの１／２である位置にて最大電圧を形成しているので、この位置に図１及び図 ２（Ａ）（Ｂ）に示すように並列の容量性リアクタンスを呈する金属ポスト５を 寸法ｂの方向に向けて設置すれば、不要なＴＥ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モードの 共振軸長Ｌ及び共振軸長ａに並列容量性リアクタンスによる電気長の伸びが加わ るので、不要なＴＥ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モードの共振周波数を低下させる効 果がある。

【００１５】 一方、必要なＴＥ₁₀₄ モード共振においては、共振軸長寸法Ｌの方向では、寸 法Ｌの両端壁面を短絡面とし、寸法Ｌの１／２の位置を含む寸法Ｌの１／４の間 隔毎に等価短絡面、即ち、電圧零となる共振電圧定在波を形成している。従って 、前述した金属ポスト５の設置位置である寸法Ｌの１／２の位置では電圧が成長 し難いので、必要なＴＥ₁₀₄ モード共振は金属ポスト５の存在による電気長の伸 縮等の影響を被らない。

【００１６】 前述したように、金属ポスト５の設置可能な位置は、図１（Ａ）（Ｂ）に示し たように合計４箇所あるので、必要に応じ１個当りの金属ポスト５の高さを低く 維持した状態で、複数個の金属ポスト５を設置することにより、マイクロ波高電 力用の空胴共振器等において電圧破壊等の問題が生じ難い状態で不要モード共振 を除去することができる。

【００１７】 また、実現できる高無負荷Ｑにより、電力損失が概ね高無負荷Ｑの逆比だけ低 減できる。更に、損失電力は空胴共振器において熱となるので、マイクロ波高電 力使用時に空胴共振器の不要な温度上昇が大幅に軽減される。

【００１８】 前述した本考案の導波管阻止形空胴共振器の性能を実験により確認したので、 以下に詳しく説明する。

【００１９】 図３は、図５及び図６（Ａ）（Ｂ）に示す従来形の構造と前述した寸法を有し 、図７において必要なＴＥ₁₀₄ モード共振を14.25 ＧＨｚに設定した導波管阻止 形空胴共振器の反射減衰量を測定したグラフである。該図３において、イ，ロ， ハの各反共振周波数を図７によってモード識別をすると、イはＴＥ₂₀₁ モード及 びＴＥ₁₀₂ モード，ロはＴＥ₁₀₄ モード，ハはＴＥ₂₀₂ モードであることがわか る。14〜14.5ＧＨｚの所要帯域に対する不要なＴＥ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モー ドの共振は、十分14ＧＨｚより低域にあるが、その影響が14ＧＨｚにおいて最悪 の９ｄＢの反射減衰量を呈している。

【００２０】 図４は、図１（Ａ）（Ｂ）及び図２に示す本考案の構造と前述した寸法を有し 、且つ金属ポスト５を１個だけ設けた場合の反射減衰量である。該図４において 、イ，ロ，ハは図３の場合と同じ電磁界モードの反共振周波数である。不要なＴ Ｅ₂₀₁ モード及びＴＥ₁₀₂ モードの共振は、14ＧＨｚより更に低域へ遠ざかり、 14ＧＨｚにおける反射減衰量は30ｄＢへ大幅に改善され、所要の14〜14.5ＧＨｚ の帯域では必要なＴＥ₁₀₄ モードのみ単一共振パターンとなった。また、金属ポ スト５により、必要なＴＥ₁₀₄ モードの共振周波数は殆ど影響を被っていない。 更に、この状態における空胴共振器の無負荷Ｑは約11000 であり、金属ポスト５ の設置による劣化は殆どないことが判明した。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る導波管阻止形空胴共振器は、空胴のＴＥ₁₀ モード遮断を支配する寸法の約１／４の位置で、且つ該空胴のＴＥ₁₀₄ モード共 振軸長寸法の約１／２の位置である該ＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体の内壁面位 置に、金属ポストを空胴内に向けて突設したので、空胴の寸法を大きくして無負 荷Ｑを上げても、不要電磁界モード共振を遠ざけることができる。従って、本考 案によれば、無負荷Ｑが大きく、しかも、不要電磁界モード共振を所要周波数帯 域の外に除去することができる導波管阻止形空胴共振器を簡単な構造で容易に実 現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）（Ｂ）は本考案に係る導波管阻止形空胴
共振器で用いているＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体の横
断面図および縦断面図である。

【図２】本考案に係る導波管阻止形空胴共振器の一実施
例を一部破断して示した斜視図である。

【図３】従来の導波管阻止形空胴共振器の反射減衰量特
性図である。

【図４】本考案に係る導波管阻止形空胴共振器の反射減
衰量特性図である。

【図５】従来の導波管阻止形空胴共振器を一部破断して
示した斜視図である。

【図６】（Ａ）（Ｂ）は従来の導波管阻止形空胴共振器
で用いているＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体の横断面図
および縦断面図である。

【図７】方形ＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体の寸法対共
振周波数特性図である。

【符号の説明】

１…導波管、２…方形ＴＥ₁₀₄ モード空胴共振器本体、
３…空胴、４…結合孔、５…金属ポスト

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導波管に結合孔を介してＴＥ₁₀₄ モード
   方形共振器本体の空胴を結合させた導波管阻止形空胴共
   振器において、 前記空胴のＴＥ₁₀モード遮断を支配する寸法の約１／４
   の位置で、且つ該空胴のＴＥ₁₀₄ モード共振軸長寸法の
   約１／２の位置である該ＴＥ₁₀₄ モード方形共振器本体
   の内壁面位置に、金属ポストが前記空胴内に向けて突設
   されていることを特徴とする導波管阻止形空胴共振器。