JPS637684B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型、安価でしかも高い安定度を有す
る誘電体共振器に関するものである。

従来、誘電体共振器素子をマイクロストリツプ
ライン等の分布定数回路に電磁的に結合させて誘
電体共振器回路として使用する場合、第１図に示
すように、誘電体共振器素子１１を絶縁物の支持
台１２の上に固定し基板１３の上に設けられたス
トリツプライン１４と電磁的に結合させていた。
この誘電体共振器回路の概略の共振周波数は、誘
電体共振器素子１１の誘電率と幾何学的寸法で決
まるが、この誘電体共振器素子１１は周波数可変
機能を持たないため、共振周波数の微調整は電磁
界のシールド効果を持つ金属ケース１５の寸法を
適切な値に設定しかつ周波数調整用ネジ１６を可
変することにより行なつていた。このため誘電体
共振器素子１１のまわりに金属ケース１５を設け
なければならず、共振器回路が大型になるという
欠点があつた。また、ネジ１６と誘電体共振器素
子１１との中心軸を所定の寸法内におさめるため
に高い寸法精度が必要であり、このため製造コス
トがかさむという欠点があつた。また金属ケース
１５の寸法を適切な値に設定しないと不要モード
が発生し、所望の電気特性が得られないという欠
点があつた。さらにこの誘電体共振器回路では、
金属ケース１５の熱膨脹によつて共振周波数が温
度とともに変化するという欠点があつた。

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、小形、安価でしかも高い動
作安定度を有する誘電体共振器を提供することに
ある。

以下本発明の詳細を実施例によつて説明する。

第２図は本発明の誘電体共振器の一実施例の構
成を示す斜視図であり、１は誘電体共振器素子、
７は絶縁板、８はこの絶縁板７上に形成された導
体層である。誘電体共振器素子１は、比誘電率40
〜100程度の比較的大きな誘電率を有するチタン
酸バリウム系等のセラミツクの塊から構成されて
おり、この素子１の誘電率及び幾何学的寸法がこ
の誘電体共振器の概略の共振周波数を決定する。
絶縁板７は誘電体共振器素子１よりも低誘電率の
石英等の絶縁物から構成されており、最終的には
接着剤や低融点ガラス等の結合層を介して素子１
の上面に固着される。この絶縁板７の表面には、
蒸着、メツキ等適宜な手法により導体層８が形成
されている。この導体層８の形成方法の一例は、
まず絶縁板７の表面上に厚み200Å（20nm）程度
のニクロム層を真空蒸着し、さらにこの上に厚み
3000Å程度のAu層を蒸着し、最後にこの上に電
解メツキにより厚み5μｍ程度のAu層を形成する
ものである。なおこの場合のニクロム層は、絶縁
板７に対する導体層８間の付着強度を高めるため
の下地の機能を果すものであり、この層の厚みは
共振器のＱの低下を防ぐため極力小さな値に設定
される。

このように構成した誘電体共振器において、共
振周波数は近似的に誘電体共振器素子１の誘電率
と幾何学的寸法で決定される。このとき電磁エネ
ルギのほとんどは誘電率の高い誘電体共振器素子
１の内部に存在するが、その一部は誘電体共振器
素子１の外部に洩れている。外部に洩れ出す電磁
エネルギの量は、誘電体共振器素子１の近傍に導
体層８を置きこの導体層８の位置を変えることに
よつて制御することができる。導体層８は電磁エ
ネルギの洩れ出しを制御するためのものであり、
所定厚みの絶縁板７は、導体層８を素子１から所
定距離だけ離間させて保持するためのスペーサと
しての機能を果す。絶縁板７の材料としては、こ
の誘電体共振器のＱを高めるうえで石英等の高周
波損失が小さいものが望ましい。誘電体共振器素
子１の外部に洩れる電磁エネルギの量は絶縁板７
の厚み、すなわち導体層８の位置に依存するの
で、第２図のように構成した誘電体共振器におい
て、その共振周波数は導体層８を付した絶縁板７
の厚みを変えることにより調整することができ
る。

具体的には、厚みの異なる絶縁板７を数種類用
意しておき第３図示の回路において誘電体共振器
の共振周波数を観測しながら、所望の共振周波数
が得られるように適切な厚みの絶縁板７を誘電体
共振器素子１上に載置し、所望の特性を与える厚
みの絶縁板７を選択したのちこれを接着剤等を用
いて素子１上に取付けるようにすれば、絶縁板７
の厚さに対応した階段的な共振周波数調整を行な
うことができる。絶縁板７の厚みを数多く用意し
ておけば、ほとんど連続的に共振周波数調整を行
なうことができる。なお、本実施例では誘電体共
振器素子１および絶縁板７の断面形状を円形とし
ているが他の形状でも同様の作用効果が奏され
る。

第４図は本発明の他の実施例の構成を示す斜視
図である。本図中第２図と同一の参照符号を付し
た要素は第２図に関し既に説明した要素と同一の
要素であり、これについての重複した説明を要し
ないであろう。この実施例においては、導体層８
が絶縁板７の全表面上にではなくその周辺部にの
み形成されている。誘電体共振器素子１の外部に
洩れる電磁エネルギの量は導体層８の面積に依存
する。したがつて、この共振器を第５図示のよう
な回路に組込んで電気特性を観測しながらレーザ
トリミング等によつて導体層８を適切な面積だけ
除去すれば、その面積に対応して誘電体共振器素
子１から外部に洩れる電磁エネルギ量を調整する
ことができ、その結果この誘電体共振器の共振周
波数を所望の値に設定することができる。本実施
例では導体層８の除去部分を円形としているが、
他の形状でも同様の作用・効果が奏される。

第６図は第２図に示した誘電体共振器を用いて
第３図に示した誘電体共振器回路を構成したとき
の共振周波数調整の具体例である。共振周波数は
絶縁板の厚みが増加するにしたがい低下する。絶
縁板の厚みを0.5mmから３mmまで変化させると、
共振周波数は約10％変化する。なお、第６図は誘
電体共振器素子の寸法を直径７mm，厚さ2.8mmと
し、絶縁板として石英を用いてその寸法を直径11
mmとしたときの例である。

第７図は、第４図に示した誘電体共振器を用い
て第５図に示した誘電体共振器回路を構成したと
きの共振周波数調整の具体例である。共振周波数
は、導体層８を除去した部分の直径が増加するに
したがい低下する。なお、第７図は誘電体共振器
素子の寸法を直径７mm，厚さ2.8mmとし、絶縁板
７として石英を用い、その寸法を直径７mm，厚さ
0.5mmとしたときの例である。

上述した実施例においては誘電体共振器素子の
頂面上に絶縁板を装着したが、この素子の周囲に
漏洩する電磁エネルギーはほぼ等方的であるか
ら、絶縁板を装着すべき面は上述した頂面に限定
されるものではなく、側面であつてもよいし、あ
るいは頂面と側面の双方であつてもよい。また誘
電体共振器素子を吊下げて保持する場合等におい
ては、素子の下面に絶縁板を装着することもでき
る。

また、絶縁板として石英を使用する例を説明し
たが、低損失で低誘電率の誘電体材料であれば、
テフロン等の商品名で市販されている４ふつ化エ
チレンやセラミツク等適宜なものを使用すること
ができる。

以上詳細に説明したように、本発明は誘電体共
振器素子近傍の絶縁物の板厚で選択された位置に
選択された面積の導体を設置することにより、こ
の素子の周辺に漏洩する電磁エネルギー量を調整
し、これによつて誘電体共振器の共振周波数を所
望の値に設定する構成であるから、従来の誘電体
共振回路におけるように金属ケースや周波数調整
用ネジが不要となり、この結果、回路の小形化及
び製造コストの低減が可能である。また、金属ケ
ースの寸法の不適切さに起因する不要モードの発
生の問題も伴わず、さらには金属ケースの熱膨脹
等に伴う動作特性の変動も生ぜず、安定度が極め
て向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の誘電体共振器回路の構成の一例
を示す断面図、第２図は本発明の誘電体共振器の
一実施例を示す斜視図、第３図は第２図示の誘電
体共振器を用いた誘電体共振回路の構成の一例を
示す断面図、第４図は本発明の誘電体共振器の他
の実施例を示す斜視図、第５図は第４図示の誘電
体共振器を用いた誘電体共振回路の構成の一例を
示す断面図、第６図は第３図示の共振回路の特性
の一例を示す特性図、第７図は第５図の共振回路
の特性の一例を示す特性図。 １，１１…誘電体共振器素子、７…絶縁物の
板、８…導体層、１２…絶縁物の支持台、１３…
基板、１４…マイクロストリツプライン、１５…
金属ケース、１６…周波数微調用ネジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 分布定数回路に電磁的に結合されて該分布定
   数回路に共振特性を付与する誘電体共振器素子を
   備えた誘電体共振器であつて、前記誘電体共振器
   素子の少くとも１つの面上には該誘電体共振器素
   子の誘電率よりも低い誘電率を有する所定厚みの
   絶縁物の板が装着されており、該絶縁物の板の前
   記誘電体共振器素子に接する面と対向する面上の
   少くとも一部には所定面積の導体層が形成されて
   おり、かつ前記絶縁物の板の所定厚み及び前記導
   体層の所定面積は前記誘電体共振素子の誘電率及
   び寸法と共に該誘電体共振器の共振周波数を定め
   るように選択されていることを特徴とする誘電体
   共振器。