(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を導体で囲んだ空間内に複数の誘電体柱を交差させてなる複合誘電体柱を配し、前記複合誘電体柱を構成する誘電体柱に、共振時に生じる電界の方向に垂直な方向に周波数調整用孔を形成し、該周波数調整用孔に周波数調整用誘電体棒を挿抜自在に保持してなるＴＭ多重モード誘電体共振器であって、
前記周波数調整用孔を共振時に生じる複数のモードの電気力線が通る位置に形成し、前記周波数調整用孔の断面形状と前記周波数調整用誘電体棒の断面形状とを異ならせることにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における前記周波数調整用誘電体棒と前記周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における前記周波数調整用誘電体棒と前記周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせ、このことにより、前記周波数調整用棒を挿抜した際の前記少なくとも一つのモードの共振周波数と他の少なくとも一つのモードの共振周波数との間の周波数差が一定とるようにしたことを特徴とするＴＭ多重モード誘電体共振器。
【請求項２】
前記周波数調整用孔の内周面を前記一つのモードの電気力線の方向に沿って拡張して空隙部を形成することにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における前記周波数調整用誘電体棒と前記周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における前記周波数調整用誘電体棒と前記周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせたことを特徴とする請求項１記載のＴＭ多重モード誘電体共振器。
【請求項３】
前記周波数調整用孔の中心軸に対して前記周波数調整用誘電体棒の中心軸を偏心させることにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における前記周波数調整用誘電体棒と前記周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における前記周波数調整用誘電体棒と前記周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のＴＭ多重モード誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の誘電体柱を交差させてなる複合誘電体柱を周囲を導体で囲んだ空間内に配したＴＭ多重モード誘電体共振器に関し、さらに詳しくは、複合誘電体柱を構成する誘電体柱同士の結合度に影響を与えることなく、個々の誘電体柱の周波数調整ができるＴＭ多重モード誘電体共振器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＴＭ二重モード誘電体共振器を図６に示す。
図６はＴＭ二重モード誘電体共振器の構成を示す分解斜視図である。
図６に示すようにＴＭ二重モード誘電体共振器１１は、複合誘電体柱１２、キャビティ１３、金属パネル１４、周波数調整用誘電体棒１５とから構成されている。
【０００３】
キャビティ１３は、一体成型により複合誘電体柱１２と同一の誘電体材料で形成され、キャビティ１３の上下面と左右側面には導体１６が形成されている。また、キャビティ１３の二つの開口は金属パネル１４で覆われ、金属パネル１４は導体１６と電気的に接続される。
【０００４】
複合誘電体柱１２は二本の角柱状の誘電体柱１２ａ、１２ｂを一体に複合して十字形状に形成されており、各誘電体柱１２ａ、１２ｂの交差部には結合用切欠部１７が形成されている。また、各誘電体柱１２ａ、１２ｂには各誘電体柱の軸方向に垂直な方向にそれぞれ周波数調整用孔１８を設けている。この周波数調整用孔１８には、周波数調整用誘電体棒１５が挿抜自在となるように金属パネル１４で保持される。
【０００５】
この時、誘電体柱１２ａの電磁界と誘電体柱１２ｂの電磁界とが結合用切欠部１７により結合していると、複合誘電体柱１２にはｆｅｖｅｎ（偶モードの共振周波数）およびｆｏｄｄ  （奇モードの共振周波数）の二つの共振周波数が生じる。ここでは、低い方の共振周波数をｆｅｖｅｎとし、高い方の共振周波数をｆｏｄｄ  とする。
【０００６】
図７は、ＴＭ二重モード誘電体共振器１１の電界を示す図であり、実線の矢印はｆｅｖｅｎの電気力線を表し、破線の矢印はｆｏｄｄ  の電気力線を表す。
【０００７】
そして、結合係数はｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差によって決定される。したがって、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差が０の場合、結合係数が０となって、誘電体柱１２ａと誘電体柱１２ｂとが結合しない。また、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差が大きければ大きいほど結合係数は大きくなる。このとき、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数は図７に示す電気力線の経路に影響されて変化し、結合係数も同様に変化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来は上記したように誘電体柱の周波数を調整するために周波数調整用孔を形成し、周波数調整用孔に周波数調整用誘電体棒を挿抜することによって行っていたが、周波数調整用孔を設けることによって、誘電体柱同士の結合係数が変化するという問題点があった。
【０００９】
これは、各誘電体柱に周波数調整用孔を形成した際に、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の電界に与える影響に差があるからである。
【００１０】
通常、周波数調整用孔を形成するとｆｅｖｅｎ及びｆｏｄｄ  はともに高くなる。この時、周波数調整用孔によってｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  とが同じ程度高くなるのであれば、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差は変化せず、結合係数も変化しない。
【００１１】
ｆｏｄｄ  に比べてｆｅｖｅｎの方が周波数調整用孔の影響が大きい場合、図８に示すように、周波数調整用誘電体棒を挿入していない時は、ｆｅｖｅｎが高くなるためｆｏｄｄに近づき周波数差が小さくなって結合係数も小さくなり、周波数調整用誘電体棒を挿入した時は、ｆｏｄｄ  に比べてｆｅｖｅｎの方が周波数が低くなる程度が大きく結合係数が大きくなる。すなわち、周波数調整用誘電体棒の挿抜により大きく結合係数が変化する。
【００１２】
逆に、ｆｅｖｅｎに比べてｆｏｄｄ  の方が周波数調整用孔の影響が大きい場合、図９に示すように、周波数調整用誘電体棒を挿入していない時は、ｆｏｄｄ  が高くなるためｆｅｖｅｎから離れて周波数差が大きくなって結合係数も大きくなり、周波数調整用誘電体棒を挿入した時は、ｆｅｖｅｎに比べてｆｏｄｄ  の方が周波数が低くなる程度が大きく結合係数が小さくなる。すなわち、周波数調整用誘電体棒の挿抜により大きく結合係数が変化する。
【００１３】
周波数調整用孔がｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  に与える影響はそれぞれの電界にどれだけ影響を与えるかによる。すなわち、周波数調整用孔がｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の電気力線をどのように遮断するかによる。
【００１４】
図７に示すように、ｆｅｖｅｎでは一方の電気力線が周波数調整用孔を２つ横切り、他方の電気力線が周波数調整用孔を横切らないのに対して、ｆｏｄｄ  は一方の電気力線が周波数調整用孔を１つ横切り、他方の電気力線も周波数調整用孔を１つ横切っている。
【００１５】
この時、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  をともに電気力線全体で見た場合、電気力線が周波数調整用孔を横切る数としてみれば同じではあるが、実際にはｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  における実効誘電率の違いにより、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の両方にバランス良く影響を与えられていなかった。
【００１６】
したがって、ＴＭ多重モード誘電体共振器の周波数を変化させるために周波数調整用孔を形成して周波数調整用誘電体棒を挿抜自在に取り付けた時、周波数とともに、ｆｅｖｅｎ及びｆｏｄｄ  の結合係数まで変化することが避けられなかった。
【００１７】
このような場合、結合係数を調整するためには、ＴＭ多重モード誘電体共振器に新たに金属ねじ等の結合調整用の機構を形成する必要があり、時間及びコストがかかることとなっていた。
【００１８】
本発明は、これらの問題点を鑑みてなされたもので、複合誘電体柱を構成する各誘電体柱に周波数調整用孔を形成し、周波数調整用誘電体棒を挿抜することにより周波数調整を行っても、結合係数に影響を与えることのないＴＭ多重モード誘電体共振器を提供することを目的とする。
【００１９】
【発明を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る発明では、周囲を導体で囲んだ空間内に複数の誘電体柱を交差させてなる複合誘電体柱を配し、複合誘電体柱を構成する誘電体柱に、共振時に生じる電界の方向に垂直な方向に周波数調整用孔を形成し、周波数調整用孔に周波数調整用誘電体棒を挿抜自在に保持してなるＴＭ多重モード誘電体共振器であって、周波数調整用孔を共振時に生じる複数のモードの電気力線が通る位置に形成し、周波数調整用孔の断面形状と周波数調整用誘電体棒の断面形状とを異ならせることにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせ、このことにより、前記周波数調整用棒を挿抜した際の少なくとも一つのモードの共振周波数と他の少なくとも一つのモードの共振周波数との間の周波数差が一定となるようにしている。
【００２１】
また、請求項２に係る発明では、周波数調整用孔の内周面を一つのモードの電気力線の方向に沿って拡張して空隙部を形成することにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせている。
【００２２】
さらに、請求項３に係る発明では、周波数調整用孔の中心軸に対して周波数調整用誘電体棒の中心軸を偏心させることにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせている。
【００２３】
【作用】
請求項１に係る発明によれば、周波数調整用孔を共振時に生じる複数のモードの電気力線が通る位置に形成し、周波数調整用孔の断面形状と周波数調整用誘電体棒の断面形状とを異ならせることにより、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを異ならせ、このことにより、少なくとも一つのモードの共振周波数と他の少なくとも一つのモードの共振周波数との間の周波数差が一定にすることができる。
【００２５】
請求項２に係る発明によれば、周波数調整用孔を一つのモードの電気力線の方向に沿って拡張し空隙部を形成しているので、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを容易に異ならせることができ、少なくとも一つのモードあるいは他の少なくとも一つの電気力線だけを選択してより影響を与えることができる。
【００２６】
請求項３に係る発明によれば、周波数調整用孔の中心軸に対して周波数調整用誘電体棒の中心軸を偏心させているので、複数のモードのうち少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率と、複数のモードのうち他の少なくとも一つのモードの電気力線の方向における周波数調整用誘電体棒と周波数調整用孔とにより生じる誘電率とを容易に異ならせることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例に係る誘電体共振器を図１、図２を用いて説明する。図１はＴＭ二重モード誘電体共振器の構成を示す分解斜視図である。
図１に示すようにＴＭ二重モード誘電体共振器１は、複合誘電体柱２、キャビティ３、金属パネル４、周波数調整用誘電体棒５とから構成されている。
【００２８】
キャビティ３は、一体成型により複合誘電体柱２と同一の誘電体材料で形成され、キャビティ３の上下面と左右側面には導体６が形成されている。また、キャビティ３の二つの開口は金属パネル４で覆われ、金属パネル４は導体６と電気的に接続される。
【００２９】
複合誘電体柱２は二本の角柱状の誘電体柱２ａ、２ｂを一体に複合して十字形状に形成されており、各誘電体柱２ａ、２ｂの交差部には結合用切欠部７が形成されている。また、各誘電体柱２ａ、２ｂには各誘電体柱の軸方向に垂直な方向にそれぞれ周波数調整用孔８を設けている。この周波数調整用孔８には、周波数調整用誘電体棒７が挿抜自在となるように金属パネル４で保持される。
【００３０】
本実施例の周波数調整用孔８は図６、図７に示す従来の周波数調整用孔１８と異なり、断面方向から見て円形状の孔ではなく、円形状の孔に長方形状の空隙部８ａ、８ｂを形成している。
【００３１】
図２は本実施例のＴＭ二重モード誘電体共振器１をキャビティ３の開口側から見たＴＭ二重モード誘電体共振器１の電界を示す図であり、実線の矢印はｆｅｖｅｎの電気力線を表し、破線はｆｏｄｄ  の電気力線を表す。
【００３２】
図２に示すように、本実施例では周波数調整用孔８の空隙部８ａ、８ｂをｆｅｖｅｎの電気力線の方向に沿って形成している。また、周波数調整用誘電体棒５は周波数調整用孔８の円形状部分に対応する円筒状に形成されている。これは、従来の図８に示すｆｏｄｄ  に比べてｆｅｖｅｎの方が周波数調整用孔の影響が大きい場合に対応するためのものである。
【００３３】
すなわち、周波数調整用孔８に周波数調整用誘電体棒５を挿入すると、ちょうど空隙部８ａ、８ｂがエアギャップとなり、ｆｏｄｄ  の電気力線よりｆｅｖｅｎの電気力線の方に強く影響を与えることができる。
【００３４】
すなわち、従来の図８に示すｆｏｄｄ  及びｆｅｖｅｎの周波数差を、図３に示すように、周波数調整用誘電体棒を挿入していない時のｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差と、周波数調整用誘電体棒を挿入した時のｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差とがほぼ同程度となるようにしているので、周波数調整用誘電体棒の挿抜により結合係数がほとんど変化しない。
【００３５】
逆に、ｆｅｖｅｎに比べてｆｏｄｄ  の方が周波数調整用孔の影響が大きい場合には、ｆｏｄｄ  の電気力線の方向に沿って周波数調整用孔に空隙部を形成すればよい。
【００３６】
なお、本実施例では、周波数調整用孔８の断面形状を円形状に長方形状の空隙部８ａ、８ｂを加えた形状にしていたがこれに限るものではない。
【００３７】
図４は本発明の第１の実施例の変形例を示す図であり、周波数調整用孔部分を拡大した正面図である。図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、周波数調整用孔２８、３８、４８、５８、６８の断面形状と、周波数調整用棒２５、３５、４５、５５、６５の断面形状とを異ならせることにより、空隙部２８ａ、２８ｂ、３８ａ、４８ａ、４８ｂ、５８ａ、５８ｂ、６８ａを形成している。これにより、図１、図２に示す第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図４（Ｆ）に示すのは、周波数調整用孔７８の断面形状と周波数調整用誘電体棒７５の断面形状とを相似の楕円にして、周波数調整用孔７８の長径の向きと周波数調整用誘電体棒７５の長径の向きとを変えることにより、空隙部７８ａ、７８ｂを形成したものである。このようにすることにより、図１、図２に示す第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、ここに示す組み合わせだけでなく、要はｆｅｖｅｎの電気力線の方向における周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒により生じる誘電率と、ｆｏｄｄ  電気力線の方向における周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒とにより生じる誘電率とを異ならせることができる組み合わせであればよい。
【００４０】
図５は本発明の第２の実施例を示す図であり、周波数調整用孔部分を拡大した正面図である。図５に示すように、周波数調整用孔８８の断面形状と周波数調整用誘電体棒８５の断面形状を同一の円形状にするとともに、周波数調整用孔８８の中心軸に対して周波数調整用誘電体棒８５の中心軸を偏心させて、空隙部８８ａを形成し、ｆｅｖｅｎの電気力線の方向における周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒とにより生じる誘電率とｆｏｄｄ  の電気力線の方向における周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒とにより生じる誘電率とを異ならせている。これにより、ｆｅｖｅｎとｆｏｄｄ  の周波数差をほぼ一定に調整することができ、周波数調整用誘電体棒を挿抜しても、結合係数が大きく変化しない。
【００４１】
本実施例では、周波数調整用孔の断面形状と周波数調整用誘電体棒の断面形状とを同一の円形状にしたがこれに限るものではなく、多角形状でもよく、また、断面形状の異なる周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒の中心軸を偏心させてもよい。要は周波数調整用孔の中心軸に対して周波数調整用誘電体棒の中心軸を偏心させることにより、ｆｅｖｅｎの電気力線の方向における周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒とにより生じる誘電率とｆｏｄｄ  の電気力線の方向における周波数調整用孔と周波数調整用誘電体棒とにより生じる誘電率とを異ならせることができればよい。
【００４２】
なお、本発明では第１の実施例及び第２の実施例ともにＴＭ二重モード誘電体共振器を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、複数の誘電体柱を交差させてなる複合誘電体柱を周囲を導体で囲んだ空間内に配したＴＭ多重モード誘電体共振器すべてに対応できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係るＴＭ多重モード誘電体共振器によれば、一つのモードと他のモードの周波数を調整することができ、周波数調整用誘電体棒を挿抜することによって周波数調整をした際に、結合係数が大きく変化することを抑止することができる。また、周波数調整用孔もしくは周波数調整用誘電体棒を加工するだけなので、周波数調整の時間が掛からず、コストも低くおさえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係るＴＭ二重モード誘電体共振器の構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施例に係るＴＭ二重モード誘電体共振器の電界分布を示す正面図である。
【図３】第１の実施例に係るＴＭ二重モード誘電体共振器のｆｅｖｅｎおよびｆｏｄｄ  と結合係数の関係を示す正面図である。
【図４】第１の実施例に係るＴＭ二重モード誘電体共振器の周波数調整用孔の変形例を示す周波数調整用孔部分の拡大正面図である。
【図５】第２の実施例に係るＴＭ二重モード誘電体共振器の周波数調整用孔部分の拡大正面図である。
【図６】従来のＴＭ二重モード誘電体共振器の構成を示す分解斜視図である。
【図７】従来のＴＭ二重モード誘電体共振器の電界分布を示す正面図である。
【図８】従来のＴＭ二重モード誘電体共振器のｆｅｖｅｎおよびｆｏｄｄ  と結合係数の関係を示す正面図である。
【図９】従来の他のＴＭ二重モード誘電体共振器のｆｅｖｅｎおよびｆｏｄｄ  と結合係数の関係を示す正面図である。
【符号の説明】
１  ＴＭ二重モード誘電体共振器
２  複合誘電体柱
２ａ、２ｂ  誘電体柱
３  キャビティ
４  金属パネル
５  周波数調整用誘電体棒
６  導体
７  結合用切欠部
８  周波数調整用孔
８ａ、８ｂ  空隙部
【図１】
0003562037.tif 000002
【図２】
0003562037.tif 000003
【図３】
0003562037.tif 000004
【図４】
0003562037.tif 000005
【図５】
0003562037.tif 000006
【図６】
0003562037.tif 000007
【図７】
0003562037.tif 000008
【図８】
0003562037.tif 000009
【図９】
0003562037.tif 000010