JPS62166602A - Dielectric resonator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To adjust a resonance frequency in a wider range without lowering Q0 sharply, by providing a conductor case, dielectric resonator element fixed in the conductor case, tuning unit composed of a dielectric which is to be combined with the dielectric resonator element, displacing means of the tuning unit, and fixing means. CONSTITUTION:A dielectric resonator element 24 is held in a case 12 under a fixed condition and a dielectric resonator 10 which utilizes TE01delta mode is constituted as a whole. On the inner wall of the hollow section 26 of the resonator element 24 two recess parts 28 facing each other are formed and tuning units 30 having a rectangular parallelepipidous shape and made of a high- dielectric-constant dielectric material, such as ceramics, etc., are relatively loosely put in the recess parts 28. The rotational movement of a shaft 42 is changed to the linear movement of guides 34 and 36 and, accordingly, the tuning units 30 are displaced in the radial direction of the dielectric resonator element 24. When the guides 34 and 36 are held between a guide plate 43a and movable plate 43b, the tuning units 30 are fixed. Therefore, a set resonance frequency is never shifted even when vibrations are given from the outside.

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。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to dielectric resonators, particularly TEo.

６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。The present invention relates to a structure for adjusting the resonant frequency of a dielectric resonator using six modes or modified modes thereof.

（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、ＴＥｏ、δ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づけあるいは
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
づけば共振周波数は高くなる。(Prior art) An example of the prior art is Utility Model Application No. 57-122909.
Disclosed in the issue. In this conventional technology, a dielectric material is supported in a metal case to realize a TEo and δ mode dielectric resonator, and a screw is attached to the metal case and the screw is moved up and down to create a dielectric resonator element. The resonant frequency is adjusted by moving it closer to or farther away from. For example, the closer a metal screw is to its dielectric resonator element, the higher the resonant frequency will be.

（発明が解決しようとする問題点） 共振周波数をｆｏからｆｏ’に変化させると、それにと
もなって無負荷ＱがＱＯからＱＯ′に変化するが、金属
ねじを用いた従来技術では、たとえば共振周波数の変化
率（ｌ（ｆｏ’−ｆｏ）／ｆｏｌｘｌｏＯ）が３．５％
であったとき、Ｑ。(Problem to be solved by the invention) When the resonant frequency is changed from fo to fo', the no-load Q changes from QO to QO', but in the conventional technology using metal screws, for example, the resonant frequency The rate of change (l(fo'-fo)/folxloO) is 3.5%
When Q.

の変動率（１（Ｑｏ　’　−Ｑｏ）　／Ｑｏｌ　　Ｘ　
１００）はたとえば２０％であった。Fluctuation rate (1(Qo' - Qo) /Qol
100) was, for example, 20%.

すなわち、従来技術では、共振周波数の変化率が３．５
％であるにも拘わらず、ＱＯの変動率が２０％にもなっ
てしまい実用には不向きであった。That is, in the conventional technology, the rate of change of the resonant frequency is 3.5.
%, the QO fluctuation rate was as high as 20%, making it unsuitable for practical use.

それゆえに、この発明の主たる目的は、Ｑｏの大幅な低
下なしに、より広い範囲で共振周波数を調整でき、しか
も設定した共振周波数が外部からの振動などでずれるこ
とのない、誘電体共振器を提供することである。Therefore, the main purpose of this invention is to provide a dielectric resonator that can adjust the resonant frequency over a wider range without significantly lowering the Qo, and that does not shift the set resonant frequency due to external vibrations. It is to provide.

（問題点を解決するための手段） この発明は、簡単にいえば、導体ケース、導体ケース内
に固定された誘電体共振器素子、誘電体共振器素子に組
み合わされ誘電体からなるチューニングユニット、チュ
ーニングユニットヲ誘電体共振器素子の径方向に変位さ
せるための変位手段、およびチューニングユニットを固
定するための固定手段を備える、誘電体共振器である。(Means for Solving the Problems) Simply put, the present invention includes a conductor case, a dielectric resonator element fixed within the conductor case, a tuning unit made of a dielectric combined with the dielectric resonator element, The dielectric resonator includes a displacement means for displacing the tuning unit in the radial direction of a dielectric resonator element, and a fixing means for fixing the tuning unit.

（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効誘電率（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。(Operation) A tuning unit made of a dielectric changes the effective permittivity (ε) of the dielectric resonator element, thereby changing the resonant frequency based on perturbation theory.

そして、共振周波数を設定した後、設定された共振周波
数がずれないように、チューニングユニットは固定手段
で固定される。After setting the resonance frequency, the tuning unit is fixed by a fixing means so that the set resonance frequency does not shift.

（発明の効果） この発明によれば、従来のように金属ねじを用いないの
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、電流集中によるＱＯの低下がない。した
がって、共振周波数を広い範囲で変化させても、従来の
ものに比べ、そのＱＯの変動率を小さくできる。さらに
、チューニングユニットは固定手段で固定されるので、
設定された共振周波数が外部からの振動等によってずれ
ることはない。(Effects of the Invention) According to the present invention, since a metal screw is not used as in the conventional case, that is, a tuning unit made of a dielectric material is used, so there is no reduction in QO due to current concentration. Therefore, even if the resonant frequency is changed over a wide range, the fluctuation rate of the QO can be reduced compared to the conventional one. Furthermore, since the tuning unit is fixed with a fixing means,
The set resonance frequency will not shift due to external vibrations, etc.

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。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

（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。(Example) FIG. 1 is an illustrative cross-sectional view showing one embodiment of the present invention.

誘電体共振器１０は、たとえばアルミニウムのような導
体材料からなる有底円筒状のケース１２を含む。このケ
ース１２の上端には、同じようにアルミニウムからなる
上蓋１４が固着される。ケース１２および上蓋１４で封
止されるシールド空間に突出するように、ケース１２の
底部１６には、入力端子１８と出力端子２０が設けられ
る。The dielectric resonator 10 includes a bottomed cylindrical case 12 made of a conductive material such as aluminum. A top cover 14 made of aluminum is similarly fixed to the upper end of the case 12. An input terminal 18 and an output terminal 20 are provided on the bottom 16 of the case 12 so as to protrude into a shielded space sealed by the case 12 and the top lid 14 .

なお、上述のような導電ケースに代えて、たとえば実開
昭５９−１２７３０９号公報に開示されるように、セラ
ミ、ツタのような誘電体材料でケースを構成し、その内
表面および／または外表面にたとえば銀などからなる電
極を形成してシールド空間を規定するようにしてもよい
。Note that instead of the conductive case as described above, the case may be made of a dielectric material such as ceramic or ivy, as disclosed in Japanese Utility Model Application Publication No. 59-127309, and its inner surface and/or outer surface may be The shield space may be defined by forming an electrode made of silver or the like on the surface.

ケース１２内において底部１６上には、そのほぼ中央に
、低誘電体材料からなる筒状の支持台２２が取り付けら
れる。そしてこの支持台２２上には、たとえば酸化チタ
ン系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２４が固着される。した
がって、誘電体共振器素子２４がケース１２内に固定的
に保持され、全体として、ＴＥｏ＋ａモードを利用する
誘電体共振器１０が構成される。Inside the case 12, a cylindrical support 22 made of a low dielectric material is attached on the bottom 16 at approximately the center thereof. A hollow cylindrical dielectric resonator element 24 made of a dielectric material with a high dielectric constant, such as titanium oxide ceramic, is fixed onto the support base 22 . Therefore, the dielectric resonator element 24 is fixedly held within the case 12, and the dielectric resonator 10 that utilizes the TEo+a mode is configured as a whole.

誘電体共振器素子２４の中空部２６の内壁には、第２図
にケースの上蓋を除いた状態の上面図を示すように、対
向して２つの四部２８が形成される。Two opposing four parts 28 are formed on the inner wall of the hollow part 26 of the dielectric resonator element 24, as shown in FIG. 2, which is a top view of the case with the top cover removed.

この対向する凹部２８には、それぞれ、セラミ・ツクな
どの高誘電率の誘電体材料からなる直方体形状のチュー
ニングユニット３０が比較的緩やかに嵌め込まれる。し
たがって、このチューニングユニット３０は、それぞれ
、第２図の矢印方向に変位可能とされている。また、チ
ューニングユニ・ノド３０はその高さが誘電体共振器素
子２４の軸方向長さく高さ）とほぼ等しく選ばれている
。しかし、この高さは、誘電体共振器素子２４の高さよ
り長くても、短くてもよい。A rectangular parallelepiped-shaped tuning unit 30 made of a dielectric material with a high dielectric constant, such as ceramic, is relatively loosely fitted into each of the opposing recesses 28 . Therefore, each of the tuning units 30 is movable in the direction of the arrow in FIG. Further, the height of the tuning uni-node 30 is selected to be approximately equal to the axial length (height) of the dielectric resonator element 24. However, this height may be longer or shorter than the height of the dielectric resonator element 24.

チューニングユニット３０の対向する面３２には、第３
図にその斜視図を示すように、それぞれ互い違いにたと
えばセラミックなどでの比較的低誘電率の誘電体材料か
らなるガイド３４または３６が固着される。また、面３
２には、対向する相手方のチューニングユニット３０か
ら延びるガイド３４または３６をその先端部から受は入
れるだめの四角形の穴３８または４０が、同じように、
互い違いに設けられる。これらガイド３４および３６の
対向する内側面には、詳細は図示していないが、その長
さ方向にラックが形成される。On the opposing surface 32 of the tuning unit 30, a third
As shown in a perspective view in the figure, guides 34 or 36 made of a dielectric material with a relatively low dielectric constant, such as ceramic, are fixed alternately. Also, side 3
2 has a rectangular hole 38 or 40 for receiving the guide 34 or 36 extending from the opposing tuning unit 30 from its tip end.
They are arranged alternately. Although not shown in detail, racks are formed on opposing inner surfaces of these guides 34 and 36 in the length direction thereof.

ガイド３４と３６との間には、回転軸４２が介挿され、
この回転軸４２のガイド３４および３６と接触する面に
は、上述のラックと噛合するピニオンが形成される。し
たがって、回転軸４２を回転させれば、軸４２の回転運
動はたとえばラックとピニオンのような結合手段（これ
は単なる摩擦機構であってよい）によって、ガイド３４
および３６の直線運動に変換され、応じてチューニング
ユニット３０が誘電体共振器素子２４の径方向に変位さ
れることになる。たとえば回転軸４２を右方向（時計回
り）に回転させると、第４図に拡大図を示すように、ガ
イド３４は左方向へ、またガイド３６は右方向に、それ
ぞれ変位し、したがって、対向する２つのチューニング
ユニット３０は相反する方向に変位し、外方へ広がるこ
とになる。A rotating shaft 42 is inserted between the guides 34 and 36,
A pinion that meshes with the rack described above is formed on the surface of the rotating shaft 42 that comes into contact with the guides 34 and 36. Therefore, if the rotary shaft 42 is rotated, the rotational movement of the shaft 42 is transferred to the guide 34 by a coupling means such as a rack and pinion (which may be a simple friction mechanism).
and 36, and the tuning unit 30 is accordingly displaced in the radial direction of the dielectric resonator element 24. For example, when the rotating shaft 42 is rotated to the right (clockwise), the guide 34 is displaced to the left and the guide 36 is displaced to the right, as shown in an enlarged view in FIG. The two tuning units 30 will be displaced in opposite directions and will spread outward.

逆に、回転軸４２を左方向（反時計回り）に回転させる
と、チューニングユニット３０は互いに接近する方向に
変位される。Conversely, when the rotating shaft 42 is rotated to the left (counterclockwise), the tuning units 30 are displaced in a direction toward each other.

そして、この回転軸４２には、ガイド３４および３６の
下面を摺動自在に保持するように、正方形状の案内板４
３ａが設けられる。ガイド３４および３６の上側には、
回転軸４２のピニオンを上下に摺動可能なスリーブ４５
　（たとえばセレイション軸に嵌合される円筒状のもの
）が嵌め込まれ、このスリーブ４５には、案内板４３ａ
とともにガイド３４および３６を挟圧固定するための正
方形状の可動板４３ｂが固着される。A square guide plate 4 is attached to the rotating shaft 42 so as to slidably hold the lower surfaces of the guides 34 and 36.
3a is provided. Above the guides 34 and 36,
A sleeve 45 that can slide the pinion of the rotating shaft 42 up and down
(For example, a cylindrical piece that fits on the serration shaft) is fitted into the sleeve 45, and the guide plate 43a
At the same time, a square movable plate 43b for clamping and fixing the guides 34 and 36 is fixed.

すなわち、案内板４３ａと可動板４３ｂとでガイド３４
および３６を挟持すれば、チューニングユニット３０は
固定される。That is, the guide plate 43a and the movable plate 43b move the guide 34
and 36, the tuning unit 30 is fixed.

回転軸４２は、第１図に示すように、ケース１２の底部
１６および上蓋１４の中央部と誘電体共振器素子２４の
中空部とをそれぞれ貫通して、杵゛部１６および上蓋１
４にそれぞれ設けられた軸受４４によって回転自在に支
承される。したがって、ケース１２の外部から軸４２を
回転させることにより、チューニングユニット３０を上
述の方向すなわち誘電体共Ｊｉ器素子２４の径方向に変
位させ、それによって共振周波数を調整ないし設定する
ことができる。そして、共振周波数を設定した後、スリ
ーブ４５を回転軸４２の下方へ摺動させると、案内板４
３ａと可動板４３ｂとによってガイド３４および３６が
挟持されるため、外部から振動が与えられたとしても、
設定された共振周波数がずれることはない。As shown in FIG. 1, the rotating shaft 42 passes through the bottom 16 of the case 12, the center of the top lid 14, and the hollow portion of the dielectric resonator element 24, and connects the punch 16 and the top lid 1.
4 are rotatably supported by bearings 44 provided respectively. Therefore, by rotating the shaft 42 from outside the case 12, the tuning unit 30 can be displaced in the above-mentioned direction, that is, in the radial direction of the dielectric resonance element 24, thereby adjusting or setting the resonance frequency. After setting the resonance frequency, when the sleeve 45 is slid below the rotating shaft 42, the guide plate 4
Since the guides 34 and 36 are held between the movable plate 43a and the movable plate 43b, even if vibration is applied from the outside,
The set resonance frequency will not shift.

なお、上述の実施例では、チューニングユニット３０を
容易に変位させるため、チューニングユニット３０が凹
部２８へ比較的緩やかに嵌め込まれた。もし、嵌め合い
が強いものであれば、ガイド３４および３６を挟圧して
固定しなくても、チューニングユニット３０が外部から
の振動で動くことはない。このときは、案内板４３ａ、
可動板４３ｂおよびスリーブ４５は不要である。In the above-described embodiment, the tuning unit 30 was fitted into the recess 28 relatively gently in order to easily displace the tuning unit 30. If the fit is strong, the tuning unit 30 will not move due to external vibrations even if the guides 34 and 36 are not clamped and fixed. At this time, the guide plate 43a,
Movable plate 43b and sleeve 45 are unnecessary.

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、次のような摂動方程式を用いて説明す
る。The reason why the resonant frequency fO can be changed in such a structure will be explained using the following perturbation equation.

ｆｏ　　　　　　　　２Ｗｔ ただし、ｆＯ：摂動前の共振周波数、へｆ：摂動による
共振周波数の変化分、Ｗｔ：共振器内の全エネルギの時
間平均、Δε：誘電率の変化量、Ｅ、：摂動前の電界ベ
クトル、Ｅ２＊：摂動後の共役電界ベクトル、■＝誘電
体共振器素子２４の実効体積である。fo 2Wt Where, fO: Resonant frequency before perturbation, f: Change in resonant frequency due to perturbation, Wt: Time average of total energy in the resonator, Δε: Amount of change in permittivity, E: Electric field before perturbation Vector, E2*: conjugate electric field vector after perturbation, ■=effective volume of dielectric resonator element 24.

この摂動方程式かられかるように、第５図のような電界
強度分布において、チューニングユニット３０を中心付
近か゛ら外方に向けて径方向に変位させると、右辺の分
子である電気エネルギの変化分子、ΔεＥ＋　　’Ｅ２
　”　ｄｖは増大する。したがって、共振周波数ｆｏは
小さくなる。チューニングユニット３０が外方から内方
に向けて変位されると、逆に共振周波数ｆｏが大きくな
るのである。As can be seen from this perturbation equation, when the tuning unit 30 is displaced in the radial direction from the vicinity of the center toward the outside in the electric field intensity distribution as shown in FIG. ΔεE+ 'E2
" dv increases. Therefore, the resonant frequency fo becomes smaller. When the tuning unit 30 is displaced from the outside toward the inside, the resonant frequency fo becomes larger.

発明者等の実験によれば、このような誘電体共振器１０
において、チューニングユニソｌ−３０を変位させて共
振周波数の変化率が３．５％であったとき、ＱＯの変化
率ΔＱＯは７％であった。すなわち、この結果から明ら
かなように、チューニングユニソ）３０を径方向に変位
させて従来と同じように共振周波数ｆｏを変化させても
、Ｑｏの変化は１／３程度に抑えることができた。According to experiments conducted by the inventors, such a dielectric resonator 10
In this example, when the rate of change in the resonant frequency was 3.5% by displacing the Tuning Unisol I-30, the rate of change in QO ΔQO was 7%. In other words, as is clear from this result, even if the resonant frequency fo was changed in the same way as before by displacing the tuning unit 30 in the radial direction, the change in Qo could be suppressed to about 1/3. .

なお、上述の実施例では、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、’ｒ”ｌＥｏ＋
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、ＴＥｏＩ６の変形モードと
なろう。In the above-described embodiment, the dielectric resonator is configured as a cylindrical or cylindrical shape as a whole, and 'r"lEo+
An s-mode dielectric resonator was constructed. However, a hollow angular dielectric resonator element or case may also be used. In this case, the mode would be a variant of TEoI6.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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図は第１図実施例の上蓋を除いた状態の上面図であ
る。 第３図はチューニングユニットの変位機構を示す要部斜
視図である。 第４図は第３図による変位を説明するための要部断面図
を示す。 図において、１２はケース、２４は誘電体共振器素子、
３０はチューニングユニット、３４および３６はガイド
、４２および６０は回転軸、４３ａは案内板、４３ｂは
可動板、４５はスリーブを示す。 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３図 第４図FIG. 1 is an illustrative cross-sectional view showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view of the embodiment of FIG. 1 with the top cover removed. FIG. 3 is a perspective view of essential parts showing the displacement mechanism of the tuning unit. FIG. 4 shows a sectional view of a main part for explaining the displacement according to FIG. 3. In the figure, 12 is a case, 24 is a dielectric resonator element,
30 is a tuning unit, 34 and 36 are guides, 42 and 60 are rotating shafts, 43a is a guide plate, 43b is a movable plate, and 45 is a sleeve. Patent applicant Murata Manufacturing Co., Ltd. Representative Patent attorney Yama 1) Yoshito (and 1 other person) Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 　導体ケース、 前記導体ケース内に固定された誘電体共振器素子、 前記誘電体共振器素子に組み合わされ誘電体からなるチ
ューニングユニット、 前記チューニングユニットを前記誘電体共振器素子の径
方向に変位させるための変位手段、および 前記チューニングユニットを固定するための固定手段を
備える、誘電体共振器。[Scope of Claims] A conductor case, a dielectric resonator element fixed in the conductor case, a tuning unit made of a dielectric combined with the dielectric resonator element, and a tuning unit that is connected to the dielectric resonator element. A dielectric resonator comprising displacement means for radially displacing and fixing means for fixing the tuning unit.