(57)【要約】【課題】共振空胴の側面と周波数調整用可動板との隙間により生じる空胴共振のＱ値の低下がなく、周波数調整が可能であり、かつ温度による周波数変化を抑制できるようにする。【解決手段】矩形導波管１に設けられ、２つの共振空胴を並べて配置した空胴本体３において、各空胴の一方の端面に、空胴軸方向に変形可能となる調整板５を設け、かつ空胴の端面の外側で支持部８に支持板７を固定し、ネジ螺合形式のシャフト１０を回すことで、調整板５を変形させ、空胴の共振周波数を可変調整すると共に、支持板７と調整板５との間に、空胴材料よりも大きな熱膨張率の樹脂からなる充填材１２を充填し、温度変化時には、充填材１２による調整板５の変形により空胴の変形に基づく共振周波数の変化を抑制する。【選択図】図１
2018121227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁界が共振する空胴と、
この空胴の壁面に設けられ、空胴軸方向に変形可能となる調整板と、
上記空胴の壁面の外側で該空胴に固定された支持板と、
この支持板に支持され、上記調整板を変形させることにより上記空胴の共振周波数を可変調整するための調整部材と、
上記支持板と上記調整板との間に充填され、上記空胴の材料よりも大きな熱膨張率の材料からなる充填材と、を設け、
温度変化時の上記充填材による上記調整板の変形により上記空胴の変形に基づく共振周波数の変化を抑制する空胴共振器。
【請求項２】
上記調整板は、上記空胴の壁面よりも肉厚を薄くしたことを特徴とする請求項１記載の空胴共振器。
【請求項３】
上記調整板は、上記空胴の壁面の材料よりも延性の大きな材料で形成したことを特徴とする請求項１記載の空胴共振器。
【請求項４】
電磁界が共振する空胴と、この空胴の壁面に設けられ、空胴軸方向に変形可能となる調整板と、上記空胴の壁面の外側で該空胴に固定された支持板と、この支持板に支持され、上記調整板を変形させることにより上記空胴の共振周波数を可変調整するための調整部材と、を有する空胴共振器の製造方法であって、
上記調整部材により上記空胴の共振周波数を調整した後、上記支持板と上記調整板との間に、上記空胴の材料よりも大きな熱膨張率により温度変化時の上記空胴の変形に基づく共振周波数の変化を抑制するための充填材を充填することを特徴とする空胴共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空胴共振器及びその製造方法、特にマイクロ波、ミリ波の導波管回路でフィルタ等に用いられ、周辺温度等による共振周波数の変化を抑制する空胴共振器の構成及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空胴共振器は、例えば矩形導波管に円形導波管を接続し、この円形導波管の空胴構造によってフィルタ等の機能を実現するが、従来では、空胴における共振周波数が周辺温度等で変化するという不都合をなくすための対策が採用される。
【０００３】
例えば、下記特許文献１（特許第4643681号公報）では、方形導波管が円形導波管の円筒側面に結合する導波管フィルタ（共振器）において、例えば上記円形導波管内の一端に調整板が固定されると共に、他端にはこの調整板に対向する状態で円形導波管の軸方向に可動となる可動板が配置され、この可動板と調整板との間隔（共振軸長）を変えることで、共振モードが決まるように構成される。そして、この共振器の温度による共振周波数の変化を抑制するため、特許文献１では、上記調整板や可動板を、円形導波管よりも線膨張係数が大きい材料で形成する。即ち、温度変化に伴う円形導波管の直径（温度による直径の膨張）による共振周波数の変化と、調整板と可動板との間隔（温度による間隔の縮小）による共振周波数の変化が、相殺し合う方向で作用することで、共振器の温度変化による共振周波数の変化を補償している。
【０００４】
また、下記特許文献２（特許第3072089号公報）では、導波管（電磁フィルタ）の円筒空胴の端部壁に熱膨張率の異なる第１のプレート（第１の熱膨張係数の材料）と第２のプレート（第１の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数の材料）を配置し、熱膨張率の違いによる第１のプレートの変形を利用し、共振周波数の温度変化を抑制する共振器空胴端部壁構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６４３６８１号公報
【特許文献２】特許第３０７２０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、可動板が移動する構造のため、この可動板と円筒空胴を構成する円形導波管の側面（内壁）との間に隙間が生じ、共振器に閉じ込めたマイクロ波又はミリ波のエネルギーが、可動板の隙間から円形導波管の端部側（他端側）へ漏れ、空胴共振のＱ値が低下するという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２の構造では、端面に設置した２枚のプレート部分に共振周波数の調整機構を設置できず、他の箇所に周波数調整機構が必要となるという不都合がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、共振空胴の側面と周波数調整用可動板との隙間により生じる空胴共振のＱ値の低下がなく、周波数調整が可能であり、かつ温度による周波数変化を抑制することができる空胴共振器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る空胴共振器は、電磁界が共振する空胴と、この空胴の壁面に設けられ、空胴軸方向に変形可能となる調整板と、上記空胴の壁面の外側で該空胴に固定された支持板と、この支持板に支持され、上記調整板を変形させることにより上記空胴の共振周波数を可変調整するための調整部材と、上記支持板と上記調整板との間に充填され、上記空胴の材料よりも大きな熱膨張率の材料からなる充填材と、を設け、温度変化時の上記充填材による上記調整板の変形により上記空胴の変形に基づく共振周波数の変化を抑制することを特徴とする。
請求項２の発明は、上記調整板を、上記空胴の壁面よりも肉厚を薄くしたことを特徴とする。
請求項３の発明は、上記調整板を、上記空胴の壁面の材料よりも延性の大きな材料で形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明の製造方法は、電磁界が共振する空胴と、この空胴の壁面に設けられ、空胴軸方向に変形可能となる調整板と、上記空胴の壁面の外側で該空胴に固定された支持板と、この支持板に支持され、上記調整板を変形させることにより上記空胴の共振周波数を可変調整するための調整部材と、を有する空胴共振器の製造方法であって、上記調整部材により上記空胴の共振周波数を調整した後、上記支持板と上記調整板との間に、上記空胴の材料よりも大きな熱膨張率により温度変化時の上記空胴の変形に基づく共振周波数の変化を抑制するための充填材を充填することを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、共振周波数を調整・設定する変形可能な調整板が設けられ、この調整板と支持板の間に、空胴壁面の材料よりも大きな熱膨張率を持つ充填材、例えば樹脂を充填する構成とされる。上記調整板は、周波数調整のために塑性変形させられればよく、空胴壁面よりも薄くしたり、空胴壁面の材質と異なった延性の大きな材質で作製したりすることで、壁面の内外方向へ変形可能とすることができる。
周辺温度が変化すると、空胴の膨張、収縮により空胴体積が変化するが、同時に充填材の膨張、収縮に基づいて調整板が変形することにより、上記空胴の体積変化、そして共振周波数の変化を抑制する。
【００１２】
製造方法では、調整部材により調整板を変形させ、空胴の共振周波数を調整・設定した後、支持板等に開けられた開口部から支持板と調整板の間に流動性を持った樹脂等を充填し、加温又は長時間の放置により固化させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空胴壁面に設けた調整板を調整部材によって変形させることにより共振周波数が調整され、その際、調整板は単に変形するだけで、空胴壁面から離れることはなく、調整板と空胴壁面との間に隙間が生じることはないので、隙間に起因するＱ値の低下を招くこともない。
また、調整板と支持板の間に熱膨張率の大きな充填材を配置することで、温度変化による空胴の膨張、収縮による体積変化、共振周波数の変化を抑制する働きを付加することができる。
本発明の製造方法によれば、所定の共振モードにおける共振周波数の調整・設定を行った後、温度補償を行う充填材を配置するので、共振周波数の調整・設定が容易になるという利点がある。樹脂の場合は配置も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る空胴共振器の構成を示す断面図である。
【図２】実施例の空胴共振器の側面図である。
【図３】実施例の空胴共振器における共振周波数調整時の状態を示す断面図である。
【図４】実施例において共振周波数を上げる場合［図（Ａ）］と、下げる場合［図（Ｂ）］の調整を示す断面図である。
【図５】実施例の空胴共振器の温度補償時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、実施例の空胴共振器の構成、図２に、調整部材側から見た側面図が示されており、これらの図において、符号の１は矩形導波管、２はフランジ、３は矩形導波管１に挿入され、円筒空胴を２つ配置した銅製の空胴本体、４は矩形導波管１と空胴本体３との間及び２つの空胴の側面に配置されたアイリス（板）、５は円筒空胴の一方の端面(壁面の一部)に設けられた調整板(円形板)、６は円筒空胴の他方の端面であり、実施例の調整板５は空胴本体３の他の壁面(他方の端面６を含む)よりも薄く形成することで、変形しやすくしている。
また、この調整板５としては、空胴本体３の材質よりも延性の大きな材料としてもよい。例えば、空胴本体３を熱膨張率の低いインバー製とし、調整板５としてインバーよりも延性の大きな例えば銅で作製することができる。
【００１６】
符号の７は、例えばステンレス鋼からなる支持板、８は支持板７を取り付けるための空胴本体３の一部となる支持部で、この支持部８は内部に円柱空間を持つ。１０は支持板７に貫通配置されたネジ体からなるシャフト、１１はシャフト１０を受ける受け部(雌ネジ部)であり、シャフト１０を回して上記調整板５を変形させることで、空胴本体３の各空胴の共振周波数を調整することができる。なお、上記シャフト１０及び受け部１１は、周波数調整部材の一例であり、ネジ螺合形式以外の機構を採用してもよい。
符号の１２は、調整板５と支持板７の間の支持部８の内部に配置された、エポキシ樹脂の充填材であり、図２の１４は、充填材１２を充填するための開口部である。
【００１７】
実施例の空胴共振器は、空胴本体３の中に円筒空胴を２個並べて配置した帯域通過フィルタで、例えばＸ帯のＴＥ111 モードの共振周波数を通過帯域とするフィルタである。
即ち、図２の円形の支持板７からも分かるように、上記調整板５及び他方の端面６は円形であり、空胴本体３の各空胴の軸ａは導波管１の軸ｂに直交するように配置されており、それぞれの空胴は、ＴＥ111 モード共振を利用して、Ｘ帯で共振する寸法φ３０ｍｍ×２０ｍｍのものが用いられる。このような空胴本体３が、アイリス４を介して例えばＷＲ９０の矩形導波管１に介挿・接続される。
【００１８】
そして、上記調整板５と支持板７の間に充填材１２が充填されるが、実施例の空胴共振器では、この充填材１２の充填の前に、調整板５による空胴共振器の共振周波数の調整が行われる。
図３は、充填材１２を充填する前の状態であり、共振周波数を上げる場合は、図４(Ａ)のように、シャフト１０を用いて調整板５を空胴の内側(内方向)に押し込むと、調整板５の変形によって、円筒空胴の体積が減少し、その共振周波数を上げることができる。逆に、共振周波数を下げる場合は、図４(Ｂ)のように、シャフト１０を回転させ、調整板５の受け部１１にねじ込み、空胴の外側(外方向)に引き出すように調整すると、調整板５の変形によって、円筒空胴の体積が増え、その共振周波数を下げることができる。
【００１９】
このようにして共振周波数の調整が行われた後、温度補償の機能を果たす充填材１２の充填が行われる。
実施例では、充填材１２であるエポキシ樹脂を硬化剤と混合し、図２に示した支持板７の開口部１４から調整板５、支持板７及び支持部８で囲まれた円柱空間に充填する。このエポキシ樹脂は、熱硬化によって固化させるが、この固化に伴いエポキシ樹脂の体積が変化するので、空胴の共振周波数調整は、予めその分を考慮して行う必要がある。
【００２０】
上記エポキシ樹脂の熱膨張率は、６０×１０−６／Ｋ程度で、一方空胴本体３を形成する銅の熱膨張率は、１６．７×１０−６／Ｋであり、エポキシ樹脂は銅よりも大きな熱膨張率を持つため、周辺温度が上昇した場合、空胴よりも大きく膨張し、変形し易い調整板５を空胴内部に押し込むように変形させることになる。即ち、温度上昇時には、銅からなる空胴は膨張し、全体として体積は増加し、共振周波数は下がる方向であるが、充填材１２であるエポキシ樹脂の熱膨張によって、図５に示されるように、空胴の体積を減少させる方向(空胴内側)に調整板５が変形することになり、充填材１２は、空胴の膨張による共振周波数の低下を防ぐように働く。なお、支持板７はステンレス鋼製であり、銅よりも硬い材料であるため、支持板７自体の変形は小さく、銅製の調整板５の変形の方が大きい。
【００２１】
一方、周辺温度が低下した場合は、逆に空胴の体積は低下するが、熱膨張率の大きな充填材１２の収縮により調整板５は空胴の外側に変形することで、温度補償機能を果たすことができる。
【００２２】
また、実施例の空胴共振器の製造では、共振モードにおける共振周波数を調整した後、温度補償をする充填材１２を配置するので、共振周波数の調整が容易となり、しかも充填材１２を樹脂とするので、充填材の配置も簡単に行える利点がある。
【００２３】
実施例において、熱膨張率の大きな充填材１２としては、上記のエポキシ樹脂に限らず、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等でも同様の効果を得ることができる。
また、円筒空胴の共振モードは、上記のＴＥ111 モードに限らず、ＴＥ11ｎ モード、ＴＥ011 モードでも同様な構造で実現することができ、円筒空胴の代わりに、矩形空胴を用いることも可能である。
【００２４】
更に、実施例では、シャフト１０及び受け部１１の調整部材により周波数調整をする調整板５に対して温度補償をする充填材１２を配置するようにしたが、例えば図１の他方の端面６に、上記調整板５と同様の調整板を配置し、この調整板に対して、調整部材を配置せずに、支持板（７）及び支持部（８）を設け、これら支持板と調整板との間に、樹脂等の充填材を配置する構成等にすることも可能である。また、円筒空胴は２つに限るものでもない。
【符号の説明】
【００２５】
１…矩形導波管、        ３…空胴本体、
４…アイリス、          ５…調整板、
７…支持板、            ８…支持部、
１０…シャフト、        １１…受け部、
１２…充填材、          １４…開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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