JPS61167202A - 誘電体共振器 - 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） この発明は誘電体共振器に関し、特にＴＥｏ。

Ｓモードまたはその変形モードを利用した誘電体共振器
の共振周波数を調整する構造に関する。

（従来技術） 従来技術の一例が、たとえば実開昭５７−１２２９０９
号に開示されている。この従来技術では、金属ケースの
中に誘電体を支持し、ＴＥＯＩ６モードの誘電体共振器
を実現していて、その金属ケースにねじを取り付け、そ
のねじを上下させて誘電体共振器素子に近付けあるいは
遠ざけることにより、共振周波数を調整するようにして
いる。たとえば、金属ねじがその誘電体共振器素子に近
付けば共振周波数は高くなる。

（発明が解決しようとする問題点） 金属ねじを用いた従来技術では、共振周波数の調整可能
範囲が狭く、共振周波数をｆｏとし、周波数の変化分を
ΔｆＯとすると、その比率ΔｆＯ／ｆｏは０．２％以下
であった（Δｆ　ｏ　／　ｆ　ｏ≦０．２％）。これは
、それ以上変化分ΔｆＯを太き（すると、無負荷Ｑ　（
Ｑｏ）の低下が著しく、・ミゝ゛χ ΔＱ　ｏ　／　Ｑ　ｏ≧１０％になってしまうからであ
る。

それゆえに、この発明の主たる目的は、Ｑｏの低下なし
に、より広い範囲で共振周波数を調整できる、誘電体共
振器を提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、中空筒状の誘電体共振器素子のその中空部
に出し入れ可能に、誘電体からなるチューニングユニッ
トを挿通するようにした、ＴＥ０１５またはその変形モ
ードを利用した誘電体共振器である。

（作用） 誘電体からなるチューニングユニットが、その誘電体共
振器素子における実ｇｈ誘電率（ε）を変化させ、それ
によって摂動理論に基づいて、共振周波数が変化される
。

（発明の効果） この発明によれば、従来のように金属ねしを用いないの
で、すなわち誘電体からなるチューニングユニットを用
いているので、電流集中に起因するＱＯの低下がない。

したがって、共振周波数の変化率も従来に比べて大きく
することができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図解図である。

誘電体共振器１０は、たとえばセラミックのような誘電
体材料からなる中空円筒状のケースＩ２を含む。このセ
ラミックケース１２の下端および上端には同じようにセ
ラミック材料からなる底板１４と蓋板１６とが固着され
る。なお、これらケース１２．底板１４および蓋板１６
は、比較的低誘電率の誘電体材料で構成され、また、底
板１４および蓋板１６には、それぞれ、そのほぼ中央部
に透孔が形成される。そして、円筒ケース１２の側面お
よび底板１４の表面全面ならびに蓋板１６の表面全面に
は、それぞれ、たとえば銀などの金属材料からなる電極
１８および２０ならびに２２が形成される。したがって
、これら電極１８．２０および２２によって電流経路す
なわち外部電極が形成される。

ケース１２内において底板１４上には、そのほぼ中央に
、同じように低誘電率材料からなる筒状の支持台２４が
取り付けられる。そしてこの支持台２４上には、たとえ
ばセラミックのような高誘電率の誘電体材料からなる中
空円筒状の誘電体共振器素子２６が固着される。したが
って、誘電体共振器素子２６が外部電極内に固定的に保
持され、全体として、ＴＥｏ＋ｔモードを利用する誘電
体共振器１０が構成される。

中空円筒状の誘電体共振器素子２６の中空部には、同じ
ようにセラミックのような高誘電率の誘電体材料からな
る中空円筒状のチューニングユニット２８が挿通される
。このチューニングユニット２８の外径は、誘電体共振
器素子２６の中空部の内径に比べてやや小さくされ、そ
のために、チューニングユニット２８は、誘電体共振器
素子２６の中空部内周面に接触することなく、矢印方向
に変位可能とされる。このチューニングユニット２８の
中空部には、たとえばセラミックなどの比較的低誘電率
の誘電体材料からなる支持軸３０が挿通され、この支持
軸３０とチューニングユニット２８とがその部分におい
て固着される。したがって、チューニングユニット２８
を矢印方向に変位させるためには、この支持軸３０をそ
の方向に上げ下げすればよい。この支持軸３０の下端部
および上端部は、それぞれ、底板１４の透孔部および蓋
板１６の透孔部に、たとえば、テフロン（商品名）のよ
うな低誘電率の樹脂材料からなるブッシング３２ａおよ
び３２ｂによって、位置決めされ、かつ矢印方向への移
動がスムーズに行なわれるように支持される。

このような誘電体共振器１０はたとえばアルミニウムの
ような金属材料からなる金属ケース３４内に収納され、
それぞれの電極１８．２０および２２が、その金属ケー
ス３４の内面にたとえばろう付けなどによって電気的に
接続されかつ機械的に固定される。この金属ケース３４
も、誘電体ケース１２など゛と同じように、中空円筒状
のケース３４とその下端および上端に取り付けられた底
板３６および蓋板３８とを含む。底板３６には、下方に
突出して突出部４０が形成され、この突出部４０によっ
て形成される空間には、支持軸３０の下端が挿入される
。したがって、この突出部４０の内径は支持軸３０の外
径よりもやや大きく選ばれる。また、蓋板３８には、上
方に突出して突出部４２が形成される。この突出部４２
によって、円柱状の空間４２ａが形成され、この空間４
２ａには、支持軸３０の上端が挿入される。

突出部４２によって形成される空間４２ａ内において、
支持軸３０の上端部がたとえば真ちゅうなどからなるチ
ューニングねじ４４の下端部に固着される。このチュー
ニングねじ４４は、突出部４２の内壁に形成された雌ね
じ部（図示せず）に螺合可能に形成された雄ねじ部（図
示せず）を有する。そのために、このチューニングねじ
４４をその上端に形成された溝４４ａにたとえばねしま
わしなどの治具（図示せず）をはめ込んで回せば、この
チューニングねじ４４したがって支持軸３０を矢印方向
に変位させることができ、結局チューニングユニット２
８を誘電体共振器素子２６の中空部において矢印方向に
変位させることができるのである。そして、そのように
して変位させて適当に共振周波数ｆＯを調整した後、チ
ューニングねじ４４は、突出部４２の側面に形成された
固定ねじ４６によって固定される。

次に、このような構造において、なぜ共振周波数ｆｏを
変化できるかについて説明する。チューニングユニット
２８が挿入されていない状態の誘電体共振器の電界分布
が第２図に示される。この第２図から分かるように、チ
ューニングユニット２８が挿入される誘電体共振器素子
２６の中空部では、電界強度が比較的弱く、したがって
、そこにチューニングユニット２８を挿入しても、その
ような電界分布は殆ど乱れない。このように、誘電体共
振器内部の電磁界がその分布および強度とも殆ど変化し
ないとすれば、次のような摂動方程式が得られる。

Δｆｏ：ｆｏの変化、Ｗｔ：共振器内のトータルエネル
ギの時間平均、Δε：実効誘電率の変化、Ｐ：電界強度
である。

この摂動方程式かられかるように、チューニングユニッ
ト２８を変位させることによって、それぞれの位置にお
ける実効誘電率εが変化してΔεを生じ、それによって
、共振周波数ｆｏが変化するのである。

このような誘電体共振器１０において、チューニングユ
ニット２８を変位させたときの共振周波数ｆｏとＱｏと
の変化状態が第３図に示される。

この第３図において横軸に示される距離Ｚ　（ｍｍ）は
、誘電体共振器素子２６の軸方向の中点Ｏからチューニ
ングユニット２８の軸方向中点Ｐまでの距離を示す。こ
の第３図から分かるように、第１図実施例によれば、中
心の共振周波数ｆＯ−９５０ＭＨｚとしたとき、ｆｏを
Δｆｏ／ｆｏ＝２％変化させても、そのＱＯの変化は、
ΔＱ　ｏ　／　Ｑｏ＝−２，１％であつた。このように
この実施例によれば、従来に比べて、周波数調整範囲Δ
ｆ。

／　ｆ　ｏを、ＱＯの大幅な低下なしに士数倍に拡げる
ことができる。

なお、上述の実施例では、誘電体ケース１２゜底板１４
および蓋板１６を用いてそこに電極１８．２０および２
２を形成して外部電極を構成した。

しかしながら、これは外部電極の線膨張率の変化を誘電
体共振器素子のそれと近似させて、その線膨張率の影響
を可及的小さくするためである。したがって、もし適当
な補正手段を用いるのであれば、外部電極は全体として
金属で形成されたケースでもよい。

さらに、誘電体共振器素子２６が外部電極中に保持され
ている場合以外に、誘電体共振器素子が取付基板に直接
支持されている場合でも、この発明は利用可能である。

そのような場合には、外部電極としてはその取付基板に
形成された導電パターンが利用され得る。

さらに、第１図実施例では、誘電体共振器を全体として
円筒ないし円柱形状のものとして構成し、ＴＥｏ＋ｓモ
ードの誘電体共振器を構成した。しかしながら、中空角
状の誘電体共振器素子やケースが用いられてもよい。こ
の場合には、モードは、ＴＥｏ＋６　の変形モードとな
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図解図である。 第２図はチューニングユニットを挿入していない状態の
電界分布を示す図である。 第３図はチューニングユニットの変位に対するｆｏおよ
びＱｏの変化の状態を示すグラフであり、横軸に距離Ｚ
　（ｍｍ）を、縦軸に共振周波数ｆ。 とＱｏとをそれぞれ示す。 図において、１８．２０および２２は電極、２６は誘電
体共振器素子、２８はチューニングユニット、３０は支
持軸、４４はチューニングねし、４６は固定ねじを示す
。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　山　１）　義　人 （ほか１名） 第１図 ２（Ｊ　　　　２５ 第３図 距鮭Ｚ　（ｍｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　外部電極、 前記外部電極に関連して固定的に保持されるかつ中空筒
   状の誘電体共振器素子、および 前記誘電体共振器素子の中空部に出し入れ可能に挿通さ
   れるかつ誘電体からなるチューニングユニットを含む、
   誘電体共振器。 ２　前記チューニングユニットを前記誘電体共振器素子
   の軸方向に変位させる手段を含む、特許請求の範囲第１
   項記載の誘電体共振器。