共振器、導波管フィルタ
【課題】熱による共振周波数の変化を従来よりも抑制する共振器を提供する。
【解決手段】周壁に他の導波管が結合可能な結合孔１９が設けられた円筒形の導波管１０と、導波管１０の両底面にそれぞれ設けられる固定板１１、１２と、一方の固定板１２に接続される調整板１７と、他方の固定板１１から所定の距離を開けて設けられており、導波管１０の軸方向に可動になっている可動板１３と、を備えた共振器１である。環境温度が変化すると、導波管１０の直径Ｄが変動するとともに可動板１３と調整板１７との間隔である共振軸長Ｌが変動する。導波管１０の直径Ｄの変動による共振周波数の変化と共振軸長Ｌの変動による共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている。
【解決手段】周壁に他の導波管が結合可能な結合孔１９が設けられた円筒形の導波管１０と、導波管１０の両底面にそれぞれ設けられる固定板１１、１２と、一方の固定板１２に接続される調整板１７と、他方の固定板１１から所定の距離を開けて設けられており、導波管１０の軸方向に可動になっている可動板１３と、を備えた共振器１である。環境温度が変化すると、導波管１０の直径Ｄが変動するとともに可動板１３と調整板１７との間隔である共振軸長Ｌが変動する。導波管１０の直径Ｄの変動による共振周波数の変化と共振軸長Ｌの変動による共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯の帯域通過フィルタに用いることができる中空導波管を用いた共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空導波管は、金属を材料として構成されることが一般的である。導波管は、例えばアルミニウムや銅を所定の寸法に加工し、半田付けや蝋付け等で筒状に形成することにより構成される。筒状の導波管内部は、動作周波数のスキンデプスδの５倍程度の銀メッキが施される。銀メッキにより導波管の主要な電気特性の一つである挿入損失を低減する。
【０００３】
図１５は、円形導波管７１を用いた共振器７の外観図である。この共振器７は、円形導波管７１、円形導波管７１の両底面に取り付けられる固定板７２、７３、及び円形導波管７１の筒部に接続される入力用の方形導波管７４、及び出力用の方形導波管７５を備えている。円形導波管７１は、固定板７２、７３により両底面が閉じられることで、ＴＥ０１モードの共振器となる。各方形導波管７４、７５の基本モードはＴＥ１０である。
円形導波管７１は、周壁に入力用の結合孔７６及び出力用の結合孔７７が設けられている。入力用の方形導波管７４を伝播してきたＴＥ１０モードの一部は、入力用の結合孔７６で円形導波管７１のＴＥ０１モードに変換される。入力用の結合孔７６は、結合度Ｋ１を有している。円形導波管７１のＴＥ０１モードは、出力用の結合孔７７で出力用の方形導波管７５のＴＥ１０モードに変換される。出力用の結合孔７７は、結合度Ｋ２を有している。結合度Ｋ１とＫ２はほぼ同等の値である。
【０００４】
図１６は、ＴＥ０１モードの円形導波管７１の軸方向から見た電界分布及び磁界分布を表す図である。図１７は、ＴＥ０１１モードの円形導波管７１内部の電界分布及び磁界分布を表す図である。図１６及び図１７において、電界分布は実線で表され、磁界分布は点線で表される。図１８は共振器７の等価回路図である。
【０００５】
図１９は、共振器を円形導波管７８の軸方向に切断した断面図である。この共振器は、共振周波数を可変にするために、軸方向に移動可能な可動板７９を有している。可動板７９にはシャフト８０が接続されており、シャフト８０が軸方向に移動するようになっている。この共振器は、図１５の共振器７と同様に、結合孔８３が設けられた円形導波管７８と、円形導波管７８の端部に取り付けられる固定板８１、８２を備えている。固定板８１には、シャフト８０が貫通する孔が設けられている。シャフト８０は、固定板８１にナット８４により支持される。共振器の固定板８２と可動板７９との間の距離である共振軸長Ｌは、ＴＥ０１モードの共振定在波の半波長の整数倍である。共振軸長Ｌの長さにより、共振モードが決まる。共振軸長ＬがＴＥ０１モードの半波長に相当する場合、共振次数は「１」で共振モードがＴＥ０１１となる。
【０００６】
共振器は、単独、或いは複数接続して使用される。共振器を複数接続して使用する場合、より選択性の高い帯域通過フィルタを実現することができる。例えば、３ＧＨｚ帯において通過帯域２ＭＨｚを確保しながら、１０ＭＨｚ離調点で２０ｄＢの減衰量が要求される「超狭帯域スプリアス抑圧フィルタ」を、共振器を５個縦続接続することで実現することができる。
【０００７】
共振器では、共振周波数の温度特性を考慮しなければならない。即ち、環境温度の変化に対して、共振周波数の変化を一定の範囲内に抑える必要がある。環境温度による共振周波数の変化は、共振器に使用する材料の線膨張係数に依存することが知られている。
【０００８】
環境温度による共振周波数の変化を規格内に収めるために、従来は、共振器の材料に、線膨張係数ができるだけ小さいものを選ぶことで対処している。例えばニッケルと鉄との合金である「インバー」は、線膨張係数が約１．２×１０−６／Ｋで、この種の共振器の材料としてよく用いられる。インバーのブロック材により形成した導波管を用いて「超狭帯域スプリアス抑圧フィルタ」を製作すると、共振周波数の温度変化が鉄（線膨張係数が約１２×１０−６／Ｋ）を使ったときに比べて１０分の１になり、６５℃で−１４０ＫＨｚ、−１５℃で＋１４０ＫＨｚと温度変化の許容値を満たすものになる。特許文献１には、インバーを用いた導波管による共振器が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−４９５０５号公報
【０００９】
図２０は、円形導波管を用いた従来の共振器の共振周波数の温度特性を表す図である。図２０の横軸は環境温度（℃）であり、縦軸は共振周波数の変化量である。特性Ａ、Ｂ、Ｃは共振器を構成する材料の線膨張係数がαＡ、αＢ、αＣの場合のそれぞれの特性であり、いずれも負の傾きを有している。この図では、温度変化量は、特性Ａ＜特性Ｂ＜特性Ｃであり、材料の線膨張係数はαＡ＜αＢ＜αＣである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
インバーのブロック材のような線膨張係数が低い金属材は、非常に高価であり、入手するのが困難である。また、このような金属材は硬度が高いために加工に手間がかかる。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、従来とは異なる方式により、熱による共振周波数の変化を従来よりも抑制する共振器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の共振器は、周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた筒状の導波管と、前記導波管内に、前記導波管の軸方向に共振周波数に応じた間隔で設けられる２つの端板と、を備えており、環境温度が変化すると、前記導波管の大きさが前記軸に垂直な方向に変動するとともに前記端板の間隔が変動して、前記導波管の大きさの変動による前記共振周波数の変化と前記端板の間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている。
【００１３】
本発明の共振器は、導波管の変動に伴う共振周波数の変化と端板間の間隔の変動に伴う共振周波数の変化が逆になる、つまり一方が共振周波数の増加に作用し、他方が共振周波数の減少に作用するので、環境温度の変化による共振周波数の変化を従来よりも抑制することができる。
例えば、少なくとも一方の前記端板の材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい場合には、環境温度の増加に伴って導波管が軸に垂直な方向に大きくなり端板間が狭くなる。共振周波数は、導波管が大きくなるのに伴って増加し、端板間が狭くなるのに伴って減少する。そのために、共振周波数の変化が従来よりも小さくなる。環境温度が減少する場合には、逆に作用する。
【００１４】
本発明の共振器は、前記端板の少なくとも一方を、前記軸方向に可動にしてもよい。このような構成では、端板の間隔を変えることで、環境温度の変化に関わらず共振周波数を変化させることが可能になる。
例えば、前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられる場合に、可動な前記端板に前記軸方向に可動なシャフトが設けられ、可動な前記共振器側に設けられた前記固定板には前記シャフトが貫通する孔が設けられて、前記シャフトが前記導波管の外側から操作可能になる。シャフトの操作により端板が可動になり、端板の間隔を変えることができる。
なお、この場合、前記端板及び前記シャフトの材料の線膨張係数を、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きくしてもよい。
【００１５】
本発明の共振器は、前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられる場合に、可動な前記端板と前記固定板との間に電波吸収体、或いは乾燥剤を設けてもよい。電波吸収体が設けられる場合には、固定板と端板の間に漏れこむ電波を吸収でき、この電波に起因する高次モード干渉を抑圧できる。乾燥剤が設けられる場合には、導波管内の湿気（水蒸気）が除去される。水蒸気により共振周波数が変化することもあるため、乾燥剤を用いることで、共振周波数の変化を抑制することができる。
なお、以上のような本発明の共振器の前記２つの端板の対向する面に、導体板を設けてもよい。
【００１６】
本発明の他の共振器は、周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた円筒形の導波管と、前記導波管の両底面にそれぞれ設けられる固定板と、一方の固定板に接続される調整板と、他方の固定板から所定の距離を開けて設けられており、前記導波管の軸方向に可動になっている可動板と、を備えており、環境温度が変化すると、前記導波管の直径が変動するとともに前記可動板と前記調整板との間隔が変動して、前記導波管の直径の変動による前記共振周波数の変化と前記可動板と前記調整板との間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている。
この共振器は、例えば、前記導波管が所定の金属で形成され、前記調整板及び前記可動板の少なくとも一方がプラスチックで形成される。
【００１７】
以上のような共振器を複数接続して導波管フィルタを構成することができる。例えば、前記導波管の前記結合孔を介して結合することで、共振器を複数接続する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明の共振器によれば、温度の変化による導波管の変動に伴う共振周波数の変化と端板間の間隔の変動に伴う共振周波数の変化が逆になるために、熱による共振周波数の変化を従来よりも抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の共振器の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の共振器１の断面図である。
この共振器１は、ＴＥ０１ｎモードの円形導波管１０の両底面が固定板１１、１２により閉じられた構成であり、円形導波管１０内部に円形導波管１０の軸方向に移動可能な可動板１３が設けられている。可動板１３には円形導波管１０の軸方向に移動可能なシャフト１４が接続されている。固定板１１には孔が設けられており、シャフト１４は、この孔を貫通して固定板１１にナット１５により支持される。円形導波管１０には、周壁に結合孔１９が設けられている。結合孔１９には、図１５のように、方形導波管等の他の導波管（図示省略）が接続される。
【００２１】
可動板１３の固定板１２側には、導体板１６が設けられる。固定板１２には、調整板１７が接合されており、調整板１７の可動板１３側には、導体板１８が設けられる。導体板１６、１８の厚さは、それぞれ例えば約５０μｍである。可動板１３及び調整板１７は、本発明の端板に相当する。
【００２２】
ナット１５を回転させることで、シャフト１４が円形導波管１０の軸方向に移動する。シャフト１４の移動により、可動板１３が円形導波管１０の軸方向に移動する。可動板１３の移動に伴い、調整板１７に設けられる導体板１８と可動板１３に設けられる導体板１６との間の距離である共振軸長Ｌが変動する。共振軸長Ｌの長さにより、共振モードが決まる。共振軸長ＬがＴＥ０１モードの半波長分に相当する場合、共振次数は「１」で共振モードがＴＥ０１１となる。
【００２３】
可動板１３は、円形導波管１０よりも線膨張係数が大きい材料で形成されている。この実施形態では、円形導波管１０が鉄（線膨張率１２×１０−６／Ｋ）、固定板１１、１２が真鍮（線膨張率１９×１０−６／Ｋ）、シャフト１４が鉄（線膨張率１２×１０−６／Ｋ）で形成され、可動板１３がポリエチレン（線膨張率４×１０−５／Ｋ）などのプラスチックで形成されている。ほとんどのプラスチックは、線膨張係数が１０−５オーダであるために、円形導波管１０の材料となる金属よりも線膨張係数が大きい。なお、シャフト１４及び調整板１７が可動板１３と同じ材料で形成されていてもよい。
【００２４】
ＴＥ０１ｎモードの円形導波管１０を用いた共振器１の共振周波数ｆ０は、一般に下記の式（１）で表される。
ｆ０＝ｃ｛（Ｘ／π）２＋（ｎＤ／２Ｌ）２｝１／２ ／Ｄ …（１）
Ｄ：円形導波管１０の直径、Ｌ：共振軸長、ｎ：共振次数（ＴＥ０１１共振モードの場合は「１」）、Ｘ：ＴＥ０１共振モードの場合「３．８３２」である。
【００２５】
共振器１の物理寸法は、温度変化ΔＴによって、式（２）、（３）で表される。Ｄｔは、温度変化後の円形導波管１０の直径、Ｌｔは温度変化後の共振軸長である。α１は、円形導波管１０の線膨張係数、α２（α１＜α２）は、可動板１３及び調整板１７の線膨張係数、Ｌ２は、可動板１３及び調整板１７の軸方向の長さである。
Ｄｔ＝Ｄ＋α１・ΔＴ・Ｄ …（２）
Ｌｔ＝Ｌ＋α１・ΔＴ・Ｌ−α２・ΔＴ・Ｌ２ …（３）
【００２６】
円形導波管１０の直径Ｄは、温度上昇によりα１・ΔＴ・Ｄだけ大きくなる（Ｄ＜Ｄｔ）。円形導波管１０の直径Ｄの増大は、共振周波数がより低い周波数になるように作用する。また、温度が低下する場合には、円形導波管１０の直径Ｄは小さくなり、共振周波数がより高い周波数になるように作用する。
共振軸長Ｌは、α１＜α２であるために、α１・Ｌ＜α２・Ｌ２のときに、温度上昇により小さくなる（Ｌ＞Ｌｔ）。共振軸長Ｌが小さくなるために、共振周波数がより高い周波数になるように作用する。また、共振軸長は温度低下により大きくなり、共振周波数がより低い周波数になるように作用する。
このように、温度変化に伴う円形導波管１０の直径Ｄによる共振周波数の変化と、共振軸長Ｌによる共振周波数の変化は、相殺し合う方向で作用する。そのために、共振器１の温度変化による共振周波数の変化が補償される。
【００２７】
例えば３ＧＨｚ帯の円形導波管を用いた共振器１において、導波管１０及びシャフト１４が同じ線膨張係数を持つ同一材質の場合、直径Ｄの温度変化に対する共振周波数の変化は図２で表され、共振軸長Ｌの温度変化に対する共振周波数の変化は図３で表される。図２に示すように直径Ｄは負の温度係数を持ち、図３に示すように共振軸長Ｌは正の温度係数を持つ。
【００２８】
図４は、直径Ｄ及び共振軸長Ｌの温度変化に対する共振周波数を合成して、共振周波数の温度補償を説明するための図である。図４では、円形導波管１０の直径Ｄの温度変化による周波数の変化を特性Ｄで表し、共振軸長Ｌの温度変化による周波数の変化を特性Ｌで表している。共振器１の共振周波数の温度変化は特性Ｆで表されており、特性Ｄと特性Ｌを合わせたものとなっている。このように、共振器１の環境温度による共振周波数の変化は、従来よりも小さいものとなる。
【００２９】
以上のように、共振器１を線膨張係数が異なる複数の部材を組み合わせて構成することで、共振器１の温度変化による共振周波数の変化を補償することができる。
この実施形態では、可動板１３及び調整板１７を他の共振器１を構成する部材とは異なるものとしたが、更に多くの種類の材料を用いて共振器１を構成するようにしてもよい。いずれにしても、図４に示すように、共振軸長Ｌによる共振周波数の変化が特性Ｌ、もしくは特性Ｄの傾きよりも傾斜の小さい特性で表されるものであればよい。
【００３０】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態の共振器２の断面図である。
共振器２の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器２は、共振器１の調整板１７に換えて第２可動板２１を有する点が大きく異なる。
【００３１】
第２可動板２１の可動板１６側には、導体板２２が設けられる。また、第２可動板２１の導体板２２が設けられる面の反対の面には、円形導波管２０の軸方向に移動可能な第２シャフト２４が接続されている。固定板２３には孔が設けられており、第２シャフト２４は、この孔を貫通して固定板２３に第２ナット２５により支持される。第２ナット２５を回転させることで第２シャフト２４が円形導波管１０の軸方向に移動する。第２シャフト２４の移動により第２可動板２１が移動する。
【００３２】
共振器２の共振軸長も、共振器１の共振軸長と同様の温度変化特性を有する。そのため、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、共振器２では、結合孔１９の結合度を可変にすることができる。結合孔１９の結合度は、共振軸長Ｌの長さが同じ場合でも、可動板１６及び第２可動板２１の位置により変化する。例えば、結合孔１９が、可動板１６及び第２可動板２１の中央に位置する場合と、中央よりいずれかにずれている場合とでは結合度が変化する。そのために、円形導波管２０に接合される方形導波管の特性に合わせて、結合度を調整することができる。
【００３３】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態の共振器３の断面図である。
共振器３の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器３では、共振器１の可動板１３が断面Ｔ字型の可動板３２になり、調整板１７も断面Ｔ字型の調整板３４になる。可動板３２は、金属板３１を介してシャフト１４に接続される。可動板３２は周囲に導体板３３が設けられる。導体板３３と円形導波管１０の側面、及び導体板３３と金属板３１とで形成されるＬ字部分は、チョーク構造になっている。Ｌ字部分の長さは、共振周波数の半波長と同じ長さである。導体板３３の最も調整板３４側の端部と円形導波管１０の側面との間は等価的に短絡となる。
【００３４】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態の共振器４の断面図である。
共振器４の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器４は、共振器１の可動板１３と固定板１１との間に電波吸収体４１を設けた構成である。
共振器４も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００３５】
電波吸収体４１は、可動板１３から固定板１１側に漏れる電波を減衰させる。そのために、漏れこんだ電波の高次モード成分が基本モードの共振特性に干渉することを抑制することができる。
【００３６】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態の共振器５の断面図である。
共振器５の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器５は、共振器１の可動板１３と固定板１１の間に乾燥剤５１を設けた構成である。
共振器５も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００３７】
上記の式（１）においてｃ＝１／（εμ）−１／２とした場合、共振周波数は式（４）で表される。
ｆ０＝１／（εμ）１／２・｛（Ｘ／π）２＋（ｎＤ／２Ｌ）２｝１／２ ／Ｄ …（４）
式（４）によると、誘電率が変化した場合に共振周波数も変化する。誘電率は真空の誘電率（定数）と比誘電率の積で表される。
【００３８】
温度変動に伴い水蒸気圧が変化することによって、比誘電率も変化する。比誘電率が変化すると、式（４）により、共振周波数の変化が起こる。
【００３９】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態の共振器６の断面図である。
共振器６の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器６は、可動板６１及び調整板６４の内部にそれぞれ電熱器６２、６５を備えたことで、共振器１と異なる。電熱器６２、６５は、外部の制御装置６３、６６により、円形導波管１０内部の温度が外部の温度とほぼ同じになるように制御される。電熱器６２、６５により、共振器６に入力されるマイクロ波を大電力で間欠的に動作させた場合でも、可動板６１及び調整板６４の熱応答時間の遅れを補償することができる。
共振器６も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４０】
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態の共振器１’の断面図である。
共振器１’の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器１’は、共振器１から調整板１７及び導体板１６、１８を除いた構成である。しかし、共振器１’は、共振器１とは異なる材料により、固定板１１’、１２’が形成されている。固定板１１’、１２’に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板１１’、１２’と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器１’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４１】
＜第８実施形態＞
図１１は、本発明の第８実施形態の共振器２’の断面図である。
共振器２’の第２実施形態の共振器２と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器２’は、共振器２の導体板１６、２２を除いた構成である。しかし、共振器２’は、共振器２とは異なる材料により、固定板２６、２７が形成されている。固定板２６、２７に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管２０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板２６、２７と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器２’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４２】
＜第９実施形態＞
図１２は、本発明の第９実施形態の共振器３’の断面図である。
共振器３’の第３実施形態の共振器３と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器３’は、共振器３の調整板３４及び導体板３３、３５を除いた構成である。しかし、共振器３’は、共振器３とは異なる材料により、固定板３６、３７が形成されている。固定板３６、３７に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板３６、３７と可動板３２とは同じ材料で形成される。
共振器３’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４３】
＜第１０実施形態＞
図１３は、本発明の第１０実施形態の共振器４’の断面図である。
共振器４’の第４実施形態の共振器４と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器４’は、共振器４の導体板１６、１８及び調整板１７を除いた構成である。しかし、共振器４’は、共振器４とは異なる材料により、固定板４２、４３が形成されている。固定板４２、４３に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板４２、４３と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器４’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、第４実施形態の共振器４と同様に、電波吸収体４１による効果も得られる。
【００４４】
＜第１１実施形態＞
図１４は、本発明の第１１実施形態の共振器５’の断面図である。
共振器５’の第５実施形態の共振器５と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器５’は、共振器４の導体板１６、１８及び調整板１７を除いた構成である。しかし、共振器５’は、共振器５とは異なる材料により、固定板５２、５３が形成されている。固定板５２、５３に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板５２、５３と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器５’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、第５実施形態の共振器５と同様に、乾燥剤５１による効果も得られる。
【００４５】
以上のような本実施形態１〜１１の共振器は、導波管を結合孔１９により複数接続することで導波管フィルタとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の共振器の断面図である。
【図２】直径Ｄの温度変化に対する共振周波数の変化を表す図である。
【図３】共振軸長Ｌの温度変化に対する共振周波数の変化を表す図である。
【図４】共振周波数の温度補償を説明するための図である。
【図５】第２実施形態の共振器の断面図である。
【図６】第３実施形態の共振器の断面図である。
【図７】第４実施形態の共振器の断面図である。
【図８】第５実施形態の共振器の断面図である。
【図９】第６実施形態の共振器の断面図である。
【図１０】第７実施形態の共振器の断面図である。
【図１１】第８実施形態の共振器の断面図である。
【図１２】第９実施形態の共振器の断面図である。
【図１３】第１０実施形態の共振器の断面図である。
【図１４】第１１実施形態の共振器の断面図である。
【図１５】ＴＥ０１ｎモードの円形導波管を用いた従来の共振器の外観図である。
【図１６】ＴＥ０１モードの円形導波管の軸方向から見た電界分布及び磁界分布を表す図である。
【図１７】ＴＥ０１１モードの円形導波管内部の電界分布及び磁界分布を表す図である。
【図１８】図１５の共振器の等価回路図である。
【図１９】従来の共振器を円形導波管の軸方向に平行な面で切断した断面図である。
【図２０】従来の共振器の共振周波数の温度特性を表す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、２、３、４、５、６、７、１’、２’、３’、４’、５’ 共振器
１０、２０、７１、７８ 円形導波管
１１、１２、２３、１１’、１２’、２６、２７、３６、３７、４２、４３、５２、５３、７２、７３、８１、８２ 固定板
１３、３２、６１、７９ 可動板
１４、８０ シャフト
１５、８４ ナット
１６、１８、２２、３３、３５ 導体板
１７、３４、６４ 調整板
１９、７６、７７、８３ 結合孔
２１ 第２可動板
２４ 第２シャフト
２５ 第２ナット
３１ 金属板
４１ 電波吸収体
５１ 乾燥剤
６２、６５ 電熱器
６３、６６ 制御装置
７４、７５ 方形導波管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯の帯域通過フィルタに用いることができる中空導波管を用いた共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空導波管は、金属を材料として構成されることが一般的である。導波管は、例えばアルミニウムや銅を所定の寸法に加工し、半田付けや蝋付け等で筒状に形成することにより構成される。筒状の導波管内部は、動作周波数のスキンデプスδの５倍程度の銀メッキが施される。銀メッキにより導波管の主要な電気特性の一つである挿入損失を低減する。
【０００３】
図１５は、円形導波管７１を用いた共振器７の外観図である。この共振器７は、円形導波管７１、円形導波管７１の両底面に取り付けられる固定板７２、７３、及び円形導波管７１の筒部に接続される入力用の方形導波管７４、及び出力用の方形導波管７５を備えている。円形導波管７１は、固定板７２、７３により両底面が閉じられることで、ＴＥ０１モードの共振器となる。各方形導波管７４、７５の基本モードはＴＥ１０である。
円形導波管７１は、周壁に入力用の結合孔７６及び出力用の結合孔７７が設けられている。入力用の方形導波管７４を伝播してきたＴＥ１０モードの一部は、入力用の結合孔７６で円形導波管７１のＴＥ０１モードに変換される。入力用の結合孔７６は、結合度Ｋ１を有している。円形導波管７１のＴＥ０１モードは、出力用の結合孔７７で出力用の方形導波管７５のＴＥ１０モードに変換される。出力用の結合孔７７は、結合度Ｋ２を有している。結合度Ｋ１とＫ２はほぼ同等の値である。
【０００４】
図１６は、ＴＥ０１モードの円形導波管７１の軸方向から見た電界分布及び磁界分布を表す図である。図１７は、ＴＥ０１１モードの円形導波管７１内部の電界分布及び磁界分布を表す図である。図１６及び図１７において、電界分布は実線で表され、磁界分布は点線で表される。図１８は共振器７の等価回路図である。
【０００５】
図１９は、共振器を円形導波管７８の軸方向に切断した断面図である。この共振器は、共振周波数を可変にするために、軸方向に移動可能な可動板７９を有している。可動板７９にはシャフト８０が接続されており、シャフト８０が軸方向に移動するようになっている。この共振器は、図１５の共振器７と同様に、結合孔８３が設けられた円形導波管７８と、円形導波管７８の端部に取り付けられる固定板８１、８２を備えている。固定板８１には、シャフト８０が貫通する孔が設けられている。シャフト８０は、固定板８１にナット８４により支持される。共振器の固定板８２と可動板７９との間の距離である共振軸長Ｌは、ＴＥ０１モードの共振定在波の半波長の整数倍である。共振軸長Ｌの長さにより、共振モードが決まる。共振軸長ＬがＴＥ０１モードの半波長に相当する場合、共振次数は「１」で共振モードがＴＥ０１１となる。
【０００６】
共振器は、単独、或いは複数接続して使用される。共振器を複数接続して使用する場合、より選択性の高い帯域通過フィルタを実現することができる。例えば、３ＧＨｚ帯において通過帯域２ＭＨｚを確保しながら、１０ＭＨｚ離調点で２０ｄＢの減衰量が要求される「超狭帯域スプリアス抑圧フィルタ」を、共振器を５個縦続接続することで実現することができる。
【０００７】
共振器では、共振周波数の温度特性を考慮しなければならない。即ち、環境温度の変化に対して、共振周波数の変化を一定の範囲内に抑える必要がある。環境温度による共振周波数の変化は、共振器に使用する材料の線膨張係数に依存することが知られている。
【０００８】
環境温度による共振周波数の変化を規格内に収めるために、従来は、共振器の材料に、線膨張係数ができるだけ小さいものを選ぶことで対処している。例えばニッケルと鉄との合金である「インバー」は、線膨張係数が約１．２×１０−６／Ｋで、この種の共振器の材料としてよく用いられる。インバーのブロック材により形成した導波管を用いて「超狭帯域スプリアス抑圧フィルタ」を製作すると、共振周波数の温度変化が鉄（線膨張係数が約１２×１０−６／Ｋ）を使ったときに比べて１０分の１になり、６５℃で−１４０ＫＨｚ、−１５℃で＋１４０ＫＨｚと温度変化の許容値を満たすものになる。特許文献１には、インバーを用いた導波管による共振器が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−４９５０５号公報
【０００９】
図２０は、円形導波管を用いた従来の共振器の共振周波数の温度特性を表す図である。図２０の横軸は環境温度（℃）であり、縦軸は共振周波数の変化量である。特性Ａ、Ｂ、Ｃは共振器を構成する材料の線膨張係数がαＡ、αＢ、αＣの場合のそれぞれの特性であり、いずれも負の傾きを有している。この図では、温度変化量は、特性Ａ＜特性Ｂ＜特性Ｃであり、材料の線膨張係数はαＡ＜αＢ＜αＣである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
インバーのブロック材のような線膨張係数が低い金属材は、非常に高価であり、入手するのが困難である。また、このような金属材は硬度が高いために加工に手間がかかる。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、従来とは異なる方式により、熱による共振周波数の変化を従来よりも抑制する共振器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の共振器は、周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた筒状の導波管と、前記導波管内に、前記導波管の軸方向に共振周波数に応じた間隔で設けられる２つの端板と、を備えており、環境温度が変化すると、前記導波管の大きさが前記軸に垂直な方向に変動するとともに前記端板の間隔が変動して、前記導波管の大きさの変動による前記共振周波数の変化と前記端板の間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている。
【００１３】
本発明の共振器は、導波管の変動に伴う共振周波数の変化と端板間の間隔の変動に伴う共振周波数の変化が逆になる、つまり一方が共振周波数の増加に作用し、他方が共振周波数の減少に作用するので、環境温度の変化による共振周波数の変化を従来よりも抑制することができる。
例えば、少なくとも一方の前記端板の材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい場合には、環境温度の増加に伴って導波管が軸に垂直な方向に大きくなり端板間が狭くなる。共振周波数は、導波管が大きくなるのに伴って増加し、端板間が狭くなるのに伴って減少する。そのために、共振周波数の変化が従来よりも小さくなる。環境温度が減少する場合には、逆に作用する。
【００１４】
本発明の共振器は、前記端板の少なくとも一方を、前記軸方向に可動にしてもよい。このような構成では、端板の間隔を変えることで、環境温度の変化に関わらず共振周波数を変化させることが可能になる。
例えば、前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられる場合に、可動な前記端板に前記軸方向に可動なシャフトが設けられ、可動な前記共振器側に設けられた前記固定板には前記シャフトが貫通する孔が設けられて、前記シャフトが前記導波管の外側から操作可能になる。シャフトの操作により端板が可動になり、端板の間隔を変えることができる。
なお、この場合、前記端板及び前記シャフトの材料の線膨張係数を、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きくしてもよい。
【００１５】
本発明の共振器は、前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられる場合に、可動な前記端板と前記固定板との間に電波吸収体、或いは乾燥剤を設けてもよい。電波吸収体が設けられる場合には、固定板と端板の間に漏れこむ電波を吸収でき、この電波に起因する高次モード干渉を抑圧できる。乾燥剤が設けられる場合には、導波管内の湿気（水蒸気）が除去される。水蒸気により共振周波数が変化することもあるため、乾燥剤を用いることで、共振周波数の変化を抑制することができる。
なお、以上のような本発明の共振器の前記２つの端板の対向する面に、導体板を設けてもよい。
【００１６】
本発明の他の共振器は、周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた円筒形の導波管と、前記導波管の両底面にそれぞれ設けられる固定板と、一方の固定板に接続される調整板と、他方の固定板から所定の距離を開けて設けられており、前記導波管の軸方向に可動になっている可動板と、を備えており、環境温度が変化すると、前記導波管の直径が変動するとともに前記可動板と前記調整板との間隔が変動して、前記導波管の直径の変動による前記共振周波数の変化と前記可動板と前記調整板との間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている。
この共振器は、例えば、前記導波管が所定の金属で形成され、前記調整板及び前記可動板の少なくとも一方がプラスチックで形成される。
【００１７】
以上のような共振器を複数接続して導波管フィルタを構成することができる。例えば、前記導波管の前記結合孔を介して結合することで、共振器を複数接続する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明の共振器によれば、温度の変化による導波管の変動に伴う共振周波数の変化と端板間の間隔の変動に伴う共振周波数の変化が逆になるために、熱による共振周波数の変化を従来よりも抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の共振器の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の共振器１の断面図である。
この共振器１は、ＴＥ０１ｎモードの円形導波管１０の両底面が固定板１１、１２により閉じられた構成であり、円形導波管１０内部に円形導波管１０の軸方向に移動可能な可動板１３が設けられている。可動板１３には円形導波管１０の軸方向に移動可能なシャフト１４が接続されている。固定板１１には孔が設けられており、シャフト１４は、この孔を貫通して固定板１１にナット１５により支持される。円形導波管１０には、周壁に結合孔１９が設けられている。結合孔１９には、図１５のように、方形導波管等の他の導波管（図示省略）が接続される。
【００２１】
可動板１３の固定板１２側には、導体板１６が設けられる。固定板１２には、調整板１７が接合されており、調整板１７の可動板１３側には、導体板１８が設けられる。導体板１６、１８の厚さは、それぞれ例えば約５０μｍである。可動板１３及び調整板１７は、本発明の端板に相当する。
【００２２】
ナット１５を回転させることで、シャフト１４が円形導波管１０の軸方向に移動する。シャフト１４の移動により、可動板１３が円形導波管１０の軸方向に移動する。可動板１３の移動に伴い、調整板１７に設けられる導体板１８と可動板１３に設けられる導体板１６との間の距離である共振軸長Ｌが変動する。共振軸長Ｌの長さにより、共振モードが決まる。共振軸長ＬがＴＥ０１モードの半波長分に相当する場合、共振次数は「１」で共振モードがＴＥ０１１となる。
【００２３】
可動板１３は、円形導波管１０よりも線膨張係数が大きい材料で形成されている。この実施形態では、円形導波管１０が鉄（線膨張率１２×１０−６／Ｋ）、固定板１１、１２が真鍮（線膨張率１９×１０−６／Ｋ）、シャフト１４が鉄（線膨張率１２×１０−６／Ｋ）で形成され、可動板１３がポリエチレン（線膨張率４×１０−５／Ｋ）などのプラスチックで形成されている。ほとんどのプラスチックは、線膨張係数が１０−５オーダであるために、円形導波管１０の材料となる金属よりも線膨張係数が大きい。なお、シャフト１４及び調整板１７が可動板１３と同じ材料で形成されていてもよい。
【００２４】
ＴＥ０１ｎモードの円形導波管１０を用いた共振器１の共振周波数ｆ０は、一般に下記の式（１）で表される。
ｆ０＝ｃ｛（Ｘ／π）２＋（ｎＤ／２Ｌ）２｝１／２ ／Ｄ …（１）
Ｄ：円形導波管１０の直径、Ｌ：共振軸長、ｎ：共振次数（ＴＥ０１１共振モードの場合は「１」）、Ｘ：ＴＥ０１共振モードの場合「３．８３２」である。
【００２５】
共振器１の物理寸法は、温度変化ΔＴによって、式（２）、（３）で表される。Ｄｔは、温度変化後の円形導波管１０の直径、Ｌｔは温度変化後の共振軸長である。α１は、円形導波管１０の線膨張係数、α２（α１＜α２）は、可動板１３及び調整板１７の線膨張係数、Ｌ２は、可動板１３及び調整板１７の軸方向の長さである。
Ｄｔ＝Ｄ＋α１・ΔＴ・Ｄ …（２）
Ｌｔ＝Ｌ＋α１・ΔＴ・Ｌ−α２・ΔＴ・Ｌ２ …（３）
【００２６】
円形導波管１０の直径Ｄは、温度上昇によりα１・ΔＴ・Ｄだけ大きくなる（Ｄ＜Ｄｔ）。円形導波管１０の直径Ｄの増大は、共振周波数がより低い周波数になるように作用する。また、温度が低下する場合には、円形導波管１０の直径Ｄは小さくなり、共振周波数がより高い周波数になるように作用する。
共振軸長Ｌは、α１＜α２であるために、α１・Ｌ＜α２・Ｌ２のときに、温度上昇により小さくなる（Ｌ＞Ｌｔ）。共振軸長Ｌが小さくなるために、共振周波数がより高い周波数になるように作用する。また、共振軸長は温度低下により大きくなり、共振周波数がより低い周波数になるように作用する。
このように、温度変化に伴う円形導波管１０の直径Ｄによる共振周波数の変化と、共振軸長Ｌによる共振周波数の変化は、相殺し合う方向で作用する。そのために、共振器１の温度変化による共振周波数の変化が補償される。
【００２７】
例えば３ＧＨｚ帯の円形導波管を用いた共振器１において、導波管１０及びシャフト１４が同じ線膨張係数を持つ同一材質の場合、直径Ｄの温度変化に対する共振周波数の変化は図２で表され、共振軸長Ｌの温度変化に対する共振周波数の変化は図３で表される。図２に示すように直径Ｄは負の温度係数を持ち、図３に示すように共振軸長Ｌは正の温度係数を持つ。
【００２８】
図４は、直径Ｄ及び共振軸長Ｌの温度変化に対する共振周波数を合成して、共振周波数の温度補償を説明するための図である。図４では、円形導波管１０の直径Ｄの温度変化による周波数の変化を特性Ｄで表し、共振軸長Ｌの温度変化による周波数の変化を特性Ｌで表している。共振器１の共振周波数の温度変化は特性Ｆで表されており、特性Ｄと特性Ｌを合わせたものとなっている。このように、共振器１の環境温度による共振周波数の変化は、従来よりも小さいものとなる。
【００２９】
以上のように、共振器１を線膨張係数が異なる複数の部材を組み合わせて構成することで、共振器１の温度変化による共振周波数の変化を補償することができる。
この実施形態では、可動板１３及び調整板１７を他の共振器１を構成する部材とは異なるものとしたが、更に多くの種類の材料を用いて共振器１を構成するようにしてもよい。いずれにしても、図４に示すように、共振軸長Ｌによる共振周波数の変化が特性Ｌ、もしくは特性Ｄの傾きよりも傾斜の小さい特性で表されるものであればよい。
【００３０】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態の共振器２の断面図である。
共振器２の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器２は、共振器１の調整板１７に換えて第２可動板２１を有する点が大きく異なる。
【００３１】
第２可動板２１の可動板１６側には、導体板２２が設けられる。また、第２可動板２１の導体板２２が設けられる面の反対の面には、円形導波管２０の軸方向に移動可能な第２シャフト２４が接続されている。固定板２３には孔が設けられており、第２シャフト２４は、この孔を貫通して固定板２３に第２ナット２５により支持される。第２ナット２５を回転させることで第２シャフト２４が円形導波管１０の軸方向に移動する。第２シャフト２４の移動により第２可動板２１が移動する。
【００３２】
共振器２の共振軸長も、共振器１の共振軸長と同様の温度変化特性を有する。そのため、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、共振器２では、結合孔１９の結合度を可変にすることができる。結合孔１９の結合度は、共振軸長Ｌの長さが同じ場合でも、可動板１６及び第２可動板２１の位置により変化する。例えば、結合孔１９が、可動板１６及び第２可動板２１の中央に位置する場合と、中央よりいずれかにずれている場合とでは結合度が変化する。そのために、円形導波管２０に接合される方形導波管の特性に合わせて、結合度を調整することができる。
【００３３】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態の共振器３の断面図である。
共振器３の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器３では、共振器１の可動板１３が断面Ｔ字型の可動板３２になり、調整板１７も断面Ｔ字型の調整板３４になる。可動板３２は、金属板３１を介してシャフト１４に接続される。可動板３２は周囲に導体板３３が設けられる。導体板３３と円形導波管１０の側面、及び導体板３３と金属板３１とで形成されるＬ字部分は、チョーク構造になっている。Ｌ字部分の長さは、共振周波数の半波長と同じ長さである。導体板３３の最も調整板３４側の端部と円形導波管１０の側面との間は等価的に短絡となる。
【００３４】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態の共振器４の断面図である。
共振器４の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器４は、共振器１の可動板１３と固定板１１との間に電波吸収体４１を設けた構成である。
共振器４も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００３５】
電波吸収体４１は、可動板１３から固定板１１側に漏れる電波を減衰させる。そのために、漏れこんだ電波の高次モード成分が基本モードの共振特性に干渉することを抑制することができる。
【００３６】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態の共振器５の断面図である。
共振器５の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器５は、共振器１の可動板１３と固定板１１の間に乾燥剤５１を設けた構成である。
共振器５も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００３７】
上記の式（１）においてｃ＝１／（εμ）−１／２とした場合、共振周波数は式（４）で表される。
ｆ０＝１／（εμ）１／２・｛（Ｘ／π）２＋（ｎＤ／２Ｌ）２｝１／２ ／Ｄ …（４）
式（４）によると、誘電率が変化した場合に共振周波数も変化する。誘電率は真空の誘電率（定数）と比誘電率の積で表される。
【００３８】
温度変動に伴い水蒸気圧が変化することによって、比誘電率も変化する。比誘電率が変化すると、式（４）により、共振周波数の変化が起こる。
【００３９】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態の共振器６の断面図である。
共振器６の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器６は、可動板６１及び調整板６４の内部にそれぞれ電熱器６２、６５を備えたことで、共振器１と異なる。電熱器６２、６５は、外部の制御装置６３、６６により、円形導波管１０内部の温度が外部の温度とほぼ同じになるように制御される。電熱器６２、６５により、共振器６に入力されるマイクロ波を大電力で間欠的に動作させた場合でも、可動板６１及び調整板６４の熱応答時間の遅れを補償することができる。
共振器６も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４０】
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態の共振器１’の断面図である。
共振器１’の第１実施形態の共振器１と同じ構成要素には、同じ符号を付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器１’は、共振器１から調整板１７及び導体板１６、１８を除いた構成である。しかし、共振器１’は、共振器１とは異なる材料により、固定板１１’、１２’が形成されている。固定板１１’、１２’に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板１１’、１２’と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器１’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４１】
＜第８実施形態＞
図１１は、本発明の第８実施形態の共振器２’の断面図である。
共振器２’の第２実施形態の共振器２と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器２’は、共振器２の導体板１６、２２を除いた構成である。しかし、共振器２’は、共振器２とは異なる材料により、固定板２６、２７が形成されている。固定板２６、２７に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管２０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板２６、２７と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器２’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４２】
＜第９実施形態＞
図１２は、本発明の第９実施形態の共振器３’の断面図である。
共振器３’の第３実施形態の共振器３と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器３’は、共振器３の調整板３４及び導体板３３、３５を除いた構成である。しかし、共振器３’は、共振器３とは異なる材料により、固定板３６、３７が形成されている。固定板３６、３７に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板３６、３７と可動板３２とは同じ材料で形成される。
共振器３’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。
【００４３】
＜第１０実施形態＞
図１３は、本発明の第１０実施形態の共振器４’の断面図である。
共振器４’の第４実施形態の共振器４と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器４’は、共振器４の導体板１６、１８及び調整板１７を除いた構成である。しかし、共振器４’は、共振器４とは異なる材料により、固定板４２、４３が形成されている。固定板４２、４３に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板４２、４３と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器４’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、第４実施形態の共振器４と同様に、電波吸収体４１による効果も得られる。
【００４４】
＜第１１実施形態＞
図１４は、本発明の第１１実施形態の共振器５’の断面図である。
共振器５’の第５実施形態の共振器５と同じ構成要素には、同じ符号が付けてある。同じ構成要素の説明は省略する。共振器５’は、共振器４の導体板１６、１８及び調整板１７を除いた構成である。しかし、共振器５’は、共振器５とは異なる材料により、固定板５２、５３が形成されている。固定板５２、５３に用いられる材料の線膨張係数は、円形導波管１０に用いられる材料の線膨張係数よりも大きい。例えば、固定板５２、５３と可動板１３とは同じ材料で形成される。
共振器５’も、共振器１と同様の原理による温度補償効果を得ることができる。また、第５実施形態の共振器５と同様に、乾燥剤５１による効果も得られる。
【００４５】
以上のような本実施形態１〜１１の共振器は、導波管を結合孔１９により複数接続することで導波管フィルタとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の共振器の断面図である。
【図２】直径Ｄの温度変化に対する共振周波数の変化を表す図である。
【図３】共振軸長Ｌの温度変化に対する共振周波数の変化を表す図である。
【図４】共振周波数の温度補償を説明するための図である。
【図５】第２実施形態の共振器の断面図である。
【図６】第３実施形態の共振器の断面図である。
【図７】第４実施形態の共振器の断面図である。
【図８】第５実施形態の共振器の断面図である。
【図９】第６実施形態の共振器の断面図である。
【図１０】第７実施形態の共振器の断面図である。
【図１１】第８実施形態の共振器の断面図である。
【図１２】第９実施形態の共振器の断面図である。
【図１３】第１０実施形態の共振器の断面図である。
【図１４】第１１実施形態の共振器の断面図である。
【図１５】ＴＥ０１ｎモードの円形導波管を用いた従来の共振器の外観図である。
【図１６】ＴＥ０１モードの円形導波管の軸方向から見た電界分布及び磁界分布を表す図である。
【図１７】ＴＥ０１１モードの円形導波管内部の電界分布及び磁界分布を表す図である。
【図１８】図１５の共振器の等価回路図である。
【図１９】従来の共振器を円形導波管の軸方向に平行な面で切断した断面図である。
【図２０】従来の共振器の共振周波数の温度特性を表す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、２、３、４、５、６、７、１’、２’、３’、４’、５’ 共振器
１０、２０、７１、７８ 円形導波管
１１、１２、２３、１１’、１２’、２６、２７、３６、３７、４２、４３、５２、５３、７２、７３、８１、８２ 固定板
１３、３２、６１、７９ 可動板
１４、８０ シャフト
１５、８４ ナット
１６、１８、２２、３３、３５ 導体板
１７、３４、６４ 調整板
１９、７６、７７、８３ 結合孔
２１ 第２可動板
２４ 第２シャフト
２５ 第２ナット
３１ 金属板
４１ 電波吸収体
５１ 乾燥剤
６２、６５ 電熱器
６３、６６ 制御装置
７４、７５ 方形導波管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた筒状の導波管と、
前記導波管内に、前記導波管の軸方向に共振周波数に応じた間隔で設けられる２つの端板と、を備えており、
環境温度が変化すると、前記導波管の大きさが前記軸に垂直な方向に変動するとともに前記端板の間隔が変動して、前記導波管の大きさの変動による前記共振周波数の変化と前記端板の間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている、
共振器。
【請求項２】
少なくとも一方の前記端板の材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい、
請求項１記載の共振器。
【請求項３】
前記端板の少なくとも一方は、前記軸方向に可動である、
請求項１記載の共振器。
【請求項４】
前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられており、
可動な前記端板に前記軸方向に可動なシャフトが設けられ、
可動な前記共振器側に設けられた前記固定板には前記シャフトが貫通する孔が設けられ、前記シャフトが前記導波管の外側から操作可能になっている、
請求項３記載の共振器。
【請求項５】
前記端板及び前記シャフトの材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい、
請求項４記載の共振器。
【請求項６】
前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられており、
可動な前記端板と前記固定板との間に電波吸収体が設けられている、
請求項１又は２記載の共振器。
【請求項７】
前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられており、
可動な前記端板と前記固定板との間に乾燥剤が設けられている、
請求項１又は２記載の共振器。
【請求項８】
前記２つの端板の対向する面には、導体板が設けられる、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項９】
周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた円筒形の導波管と、
前記導波管の両底面にそれぞれ設けられる固定板と、
一方の固定板に接続される調整板と、
他方の固定板から所定の距離を開けて設けられており、前記導波管の軸方向に可動になっている可動板と、を備えており、
環境温度が変化すると、前記導波管の直径が変動するとともに前記可動板と前記調整板との間隔が変動して、前記導波管の直径の変動による前記共振周波数の変化と前記可動板と前記調整板との間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている、
共振器。
【請求項１０】
前記導波管は所定の金属で形成されており、
前記調整板及び前記可動板の少なくとも一方はプラスチックで形成されている、
請求項９記載の共振器。
【請求項１１】
請求項１〜１０記載の共振器を、前記導波管の前記結合孔を介して結合することで、複数接続して構成される、
導波管フィルタ。
【請求項１】
周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた筒状の導波管と、
前記導波管内に、前記導波管の軸方向に共振周波数に応じた間隔で設けられる２つの端板と、を備えており、
環境温度が変化すると、前記導波管の大きさが前記軸に垂直な方向に変動するとともに前記端板の間隔が変動して、前記導波管の大きさの変動による前記共振周波数の変化と前記端板の間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている、
共振器。
【請求項２】
少なくとも一方の前記端板の材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい、
請求項１記載の共振器。
【請求項３】
前記端板の少なくとも一方は、前記軸方向に可動である、
請求項１記載の共振器。
【請求項４】
前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられており、
可動な前記端板に前記軸方向に可動なシャフトが設けられ、
可動な前記共振器側に設けられた前記固定板には前記シャフトが貫通する孔が設けられ、前記シャフトが前記導波管の外側から操作可能になっている、
請求項３記載の共振器。
【請求項５】
前記端板及び前記シャフトの材料の線膨張係数は、前記導波管の材料の線膨張係数よりも大きい、
請求項４記載の共振器。
【請求項６】
前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられており、
可動な前記端板と前記固定板との間に電波吸収体が設けられている、
請求項１又は２記載の共振器。
【請求項７】
前記導波管の両底面にそれぞれ固定板が設けられており、
可動な前記端板と前記固定板との間に乾燥剤が設けられている、
請求項１又は２記載の共振器。
【請求項８】
前記２つの端板の対向する面には、導体板が設けられる、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項９】
周壁に他の導波管が結合可能な結合孔が設けられた円筒形の導波管と、
前記導波管の両底面にそれぞれ設けられる固定板と、
一方の固定板に接続される調整板と、
他方の固定板から所定の距離を開けて設けられており、前記導波管の軸方向に可動になっている可動板と、を備えており、
環境温度が変化すると、前記導波管の直径が変動するとともに前記可動板と前記調整板との間隔が変動して、前記導波管の直径の変動による前記共振周波数の変化と前記可動板と前記調整板との間隔の変動による前記共振周波数の変化とが相殺し合うように構成されている、
共振器。
【請求項１０】
前記導波管は所定の金属で形成されており、
前記調整板及び前記可動板の少なくとも一方はプラスチックで形成されている、
請求項９記載の共振器。
【請求項１１】
請求項１〜１０記載の共振器を、前記導波管の前記結合孔を介して結合することで、複数接続して構成される、
導波管フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−２６７６９２（Ｐ２００９−２６７６９２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３８６８（Ｐ２００８−１１３８６８）
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 発行者：島田理化工業株式会社 刊行物名：島田理化技法 Ｎｏ．１９、２００７年１２月８日発行
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 発行者：島田理化工業株式会社 刊行物名：島田理化技法 Ｎｏ．１９、２００７年１２月８日発行
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
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