(57)【要約】【課題】  ＴＭモード共振器の製造において不良品の発生を低下させる。【解決手段】  容器本体４と共にケース３を構成する蓋体５は、板状の弾性材からなる弾性体層５２を備え、ケース３内に配置される共振素子２は、セラミック製の誘電体からなり、その全長Ｌは、容器本体４に形成された凹部４ｂの深さ方向の長さ（空洞高さ）Ｄより大きく、且つ、蓋体５が内壁（導電層５３）側から押圧された時に弾性変形する弾性体層５２の最大変位量ΔＭに、空洞高さＤを加えた長さより小さく（Ｄ＜Ｌ＜Ｄ＋ΔＭ）なるように設定されている。この共振素子２において、全長方向の長さが空洞高さＤを超える部位（長さＶ＝Ｌ−Ｄ）である調整部位２ａを研磨して共振素子２の全長Ｌを調整することにより、共振周波数を低下させる調整を行う。【選択図】図１
2011010024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に開口部を有する有底筒状に形成された容器本体、及び該容器本体の開口部を塞ぐ形状に形成され、該容器本体に対向する側が弾性を有する蓋体からなり、前記容器本体の開口部を前記蓋体で塞ぐことで形成されるキャビティの内壁が導電性を有するケースと、
誘電体により柱状に形成され、全長方向の両端を前記容器本体の底面内壁及び前記蓋体の内壁に接触させた状態で、前記キャビティに配置される共振素子と、
を備え、
前記共振素子は、前記全長方向の少なくとも一端に、該全長方向の長さを調整するために設けられた研磨可能な調整部位を有すること
を特徴とするＴＭモード共振器。
【請求項２】
前記共振素子の全長が、前記容器本体の凹部の深さより大きく、且つ、該凹部の深さに前記蓋体の前記全長方向への弾性変形による最大変位量を加えた長さより小さいことを特徴とする請求項１に記載のＴＭモード共振器。
【請求項３】
前記ケースの内壁は金属材料により形成され、
前記共振素子は、前記キャビティの内壁に接触させる部位に電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＴＭモード共振器。
【請求項４】
一端に開口部を有する有底筒状に形成された容器本体、及び該容器本体の開口部を塞ぐ形状に形成され、該容器本体に対向する側が弾性を有する蓋体からなり、前記容器本体の開口部を前記蓋体で塞ぐことで形成されるキャビティの内壁が導電性を有するケースと、誘電体により柱状に形成され、全長方向の両端を前記容器本体の底面内壁、及び前記蓋体の内壁に接触させた状態で、前記キャビティに配置される共振素子とを備えたＴＭモード共振器の共振周波数を調整する共振周波数調整方法であって、
前記共振素子の前記全長方向の長さが短くなるように、前記共振素子を研磨することによって、前記ＴＭモード共振器の共振周波数を低下させることを特徴とする共振周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波回路で使用されるＴＭモード共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波やミリ波等を処理する高周波回路、例えば、移動体通信システムの基地局等で使用される高周波フィルタ等で使用される小型の誘電体共振器としてＴＭモード共振器が注目されている。
【０００３】
ＴＭモード共振器は、円筒状に形成された金属製のキャビティと、キャビティの中心軸に沿って配置される円柱状の誘電体素子とからなり、誘電体素子の長手方向の両端をキャビティの両底面の内壁に接触させた状態で使用する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ＴＭモード共振器では、共振周波数は誘電体素子の直径に依存し（直径Ｄが小さくなるほど共振周波数は高くなる）、軸方向の長さには依存しないことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１５８５１４号公報（図２，３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、ＴＭモード共振器では、製造時に共振周波数を調整する場合、誘電体素子の外周面を研磨して外径を小さくすることで行っており、共振周波数を上げる方向の調整しかできなかった。
【０００７】
従って、製品製造工程のバラツキ、あるいは共振周波数の調整ミス等により、共振周波数が、その製品の規定値より高くなってしまった場合、調整することができないため、不良品となってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために、ＴＭモード共振器の製造において不良品の発生を低下させることを目的とする。
【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なされた第一の発明は、一端に開口部を有する有底筒状に形成された容器本体、及び該容器本体の開口部を塞ぐ形状に形成され、該容器本体に対向する側が弾性を有する蓋体からなり、前記容器本体の開口部を前記蓋体で塞ぐことで形成されるキャビティの内壁が導電性を有するケースと、誘電体により柱状に形成され、全長方向の両端を前記容器本体の底面内壁及び前記蓋体の内壁に接触させた状態で、前記キャビティに配置される共振素子とを備えたＴＭモード共振器であって、前記共振素子は、前記全長方向の少なくとも一端に、該全長方向の長さを調整するために設けられた研磨可能な調整部位を有することを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明のＴＭモード共振器では、従来装置と同様に、共振素子を径方向に研磨することによって、共振周波数を高くする調整が可能であるだけでなく、共振素子を全長方向に研磨することによって、共振周波数を低くする調整も可能となる。
【００１１】
従って、本発明のＴＭモード共振器によれば、従来では共振周波数が規定値より高くなってしまったことにより、不良品となっていたものを、調整によって良品とすることができ、製品製造工程における歩留まりを向上させることができる。
【００１２】
即ち、理論的には、共振素子の全長は共振周波数に影響を与えないとされていたが、本発明者らは、実験の結果、共振素子の全長を変化させると、それに付随するキャビティ内の環境の変化によって共振周波数が変化することを見いだしたのである。
【００１３】
なお、共振素子の全長は、容器本体の凹部の深さより大きく、且つ、該凹部の深さに蓋体の全長方向への弾性変形による最大変位量を加えた長さより小さいことが望ましい。この場合、調整部位の長さは上記最大変位量以下となる。
【００１４】
このように共振素子の全長、及び調整部位の長さが設定されていれば、長さ方向の調整の有無に関わらず、常に、共振素子は、蓋体の弾性力によって容器本体の底面に付勢された状態で保持されることになるため、安定した特性を得ることができる。
【００１５】
また、ケースの内壁が金属材料により形成されている場合、共振素子は、キャビティの内壁に接触させる部位に電極が形成されていることが望ましい。
この場合、共振素子を、電極の部分を利用してケース内壁にハンダ実装することができ、共振素子とケース内壁とをより密着させること、ひいては当該共振器の特性をより安定させることができる。
【００１６】
次に第二の発明は、一端に開口部を有する有底筒状に形成された容器本体、及び該容器本体の開口部を塞ぐ形状に形成され、該容器本体に対向する側が弾性を有する蓋体からなり、前記容器本体の開口部を前記蓋体で塞ぐことで形成されるキャビティの内壁が導電性を有するケースと、誘電体により柱状に形成され、全長方向の両端を前記容器本体の底面内壁、及び前記蓋体の内壁に接触させた状態で、前記キャビティに配置される共振素子とを備えたＴＭモード共振器の共振周波数を調整する周波数調整方法であって、前記共振素子の前記全長方向の長さが短くなるように、前記共振素子を研磨することによって、前記ＴＭモード共振器の共振周波数を低下させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の共振周波数調整方法によれば、共振周波数を低くする調整が可能であるため、従来からある共振素子を径方向に研磨することによって、共振周波数を高くする調整と組み合わせることで、ＴＭモード共振器の共振周波数を任意に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＴＭモード共振器の構成を示す断面図、及び共振素子の構成を示す斜視図。
【図２】共振素子の全長と共振周波数との関係を測定した結果を示すグラフ。
【図３】共振素子の全長研磨量と共振周波数との関係を測定した結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１（ａ）は、ＴＭ010 モードで共振するＴＭモード共振器１の全体構成を示す断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、ＴＭモード共振器１は、円筒形状に形成された共振素子２と、共振素子２を収納するための円柱形状の空洞（キャビティ）を形成するケース３とからなる。
【００２１】
［ケースの構成］
ケース３は、一端に開口部を有する有底円筒状に形成された容器本体４と、容器本体４の開口部を塞ぐ形状に形成された円板状の蓋体５とからなる。
【００２２】
このうち、容器本体４は、全体が金属によって構成されている。また、容器本体４の側壁（周壁）には、キャビティの中心を挟んで対向する位置のそれぞれに、側壁を貫通する取付孔４１，４２が形成されている。そして、各取付孔４１，４２には、高周波信号を伝送する同軸ケーブルを接続するためのコネクタ４３，４４が取り付けられている。これらコネクタ４３，４４は、一方が入力用、他方が出力用として使用される。
【００２３】
そして、コネクタ４３，４４のうち、同軸ケーブルの外部導体に接続される部位は、容器本体４の外壁に接続（接地）されている。また、同軸ケーブルの中心導体に接続される端子４３ａ，４４ａは、キャビティの中心軸を通る断面内でループを形成するように、コの字状に屈曲させた形状を有すると共に、先端部分が容器本体４の内壁にハンダ付けすることで接地されている。
【００２４】
また、端子４３ａ，４４ａのうち取付孔４１，４２内に位置する部位は、端子４３ａ，４４ａが取付孔４１，４２内の端面と短絡することがないように絶縁体４３ｂ，４４ｂで被覆されている。
【００２５】
更に、容器本体４の開口部の周縁には、蓋体５を固定するためのネジ孔（本体側ネジ孔）４ａが複数箇所に形成されている。
一方、蓋体５は、金属板からなる蓋本体５１と、板状の弾性材からなる弾性体層５２と、薄い金属板からなる導電層５３とからなり、弾性体層５２を挟んで一方の側に蓋本体５１、他方の側に導電層５３が位置するように設けられている。
【００２６】
また、蓋体５を容器本体４の開口部を塞ぐように配置した時に、容器本体４の本体側ネジ孔４ａと対向する部位には、ネジ孔（蓋側ネジ孔）５ａが形成されている。
そして、蓋本体５１側から蓋側ネジ孔５ａを挿通させたネジ６の先端部を、本体側ネジ孔４ａに螺合させることにより、蓋体５は容器本体４に固定される。このとき、蓋本体５１側がケース３の外壁を構成し、導電層５３側がキャビティの内壁を形成することになる。
【００２７】
［共振素子の構成］
図１（ｂ）は、共振素子２の全体構成を示す斜視図である。
共振素子２は、セラミック製の誘電体からなり、その両端面には、図１（ｂ）に示すように、銀焼付け等により電極２１が形成されている。以下では、共振素子２の軸方向（図中上下方向）の長さを全長Ｌ、軸方向を全長方向ともよぶ。
【００２８】
また、共振素子２の全長Ｌは、容器本体４に形成された凹部４ｂの深さ方向の長さ（以下、空洞高さ）Ｄより大きく、且つ、蓋体５が内壁（導電層５３）側から押圧された時に弾性変形する弾性体層５２の最大変位量ΔＭに、空洞高さＤを加えた長さより小さく（Ｄ＜Ｌ＜Ｄ＋ΔＭ）なるように設定されている。
【００２９】
なお、共振素子２のうち、全長方向の長さが空洞高さＤを超える長さＶ（＝Ｌ−Ｄ）部位を、以下では、調整部位２ａと呼ぶ。
［組立・調整］
そして、共振素子２は、電極２１が形成された両端が、それぞれ容器本体４の底面内壁と、蓋体５の内壁（導電層５３）とに接触し、且つキャビティの中心に位置するように配置される。
【００３０】
このとき、共振素子２の全長Ｌは、キャビティの空洞高さＤより大きいため、蓋体５は共振素子２によって押圧され、その押圧により圧縮された弾性体層５２の復元力によって、容器本体４の底面に向けて押圧された状態で保持される。
【００３１】
なお、図１では、図面を見やすくするために、全長Ｌが空洞高さＤと同じ大きさである状態を示しているが、実際には、蓋体５の内壁は共振素子２に押圧されて変形する。
この状態で、ＴＭモード共振器１の共振周波数の測定を行い、測定結果が所望の共振周波数からずれている場合、ケース３から共振素子２を取り出し、共振素子２を研磨することで共振周波数を調整する。
【００３２】
但し、測定結果が所望の共振周波数と比較して低い場合には、共振素子２の外周を研磨して外径を小さくし、逆に高い場合には、共振素子２の端部（調整部位２ａ）を研磨することで全長を短くする。
【００３３】
そして、研磨によって電極２１が失われた場合は、電極２１を形成し直した後、上述の組立，測定を行い、測定結果が所望の共振周波数となるまで、同様の操作を繰り返す。
［動作］
このように構成されたＴＭモード共振器では、コネクタ４３を入力用、コネクタ４４を出力用として用いた場合、コネクタ４３に接続された同軸ケーブルを介して給電が行われると、コネクタ４３の端子４３ａが形成するループ部分に電流が流れることにより、ループを通過する磁力線（磁界）が発生し、更に、その磁力線によって電気力線（電界）が発生する。
【００３４】
ＴＭ010モードの共振周波数掃引時、磁力線は、共振素子の外周に沿って円形状に形成され、電気力線は共振素子の内部に直線状に形成される。このとき、この磁力線が、コネクタ４４の端子４４ａが形成するループ部分と結合することにより、コネクタ４４からは共振素子２の共振周波数を有した高周波信号が出力される。
【００３５】
［効果］
以上説明したように、ＴＭモード共振器１では、共振素子２の調整部位２ａを研磨して、共振素子２の全長を調整することによって、共振周波数を低下させる調整を可能としている。
【００３６】
従って、ＴＭモード共振器１によれば、共振素子２の外周を研磨して、共振素子２の外径を調整することによって共振周波数を高くする従来の調整手法と組み合わせることによって、共振周波数を任意に調整することができる。
【００３７】
その結果、従来では共振周波数が規定値より高くなってしまったことにより、不良品となっていた製品を、調整によって良品とすることができ、製品製造工程における歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
［測定１］
ここで図２は、共振素子２の全長と共振周波数との関係を測定した結果を示すグラフである。
【００３９】
なお、この測定では、複数の同等な円柱形状のセラミック焼成体を一定の外径寸法Ａｍｍとなるように外周を研磨し、その後、３分割して、それぞれ全長３５．３ｍｍ，３５．５ｍｍ，３５．７ｍｍになるように全長方向に研磨した。
【００４０】
研磨後、共振素子２の両端面にスクリーン印刷により一様な銀電極２１を形成した後、順次、同一のケース３に取り付けて、その共振周波数を測定した。
なお、測定には、ネットワークアナライザを使用し、測定結果として得られる周波数特性から共振周波数を抽出し、その抽出した共振周波数を共振素子２の全長と対応づけてグラフに示した。
【００４１】
図２のグラフに示されているように、共振素子２の全長が長くなるほど、共振周波数が高くなることが確認された。
［測定２］
図３は、共振素子２の全長方向の研磨量と共振周波数との関係を測定した結果を示すグラフである。
【００４２】
この測定では、円柱形状のセラミック焼成体からなる一つの共振素子２を使用し、最初に共振周波数を確認後、全長研磨（約０．２ｍｍ研磨），電極印刷，共振周波数測定を２回繰り返し、共振周波数測定で抽出された共振周波数を全長研磨量と対応付けてグラフに示した。
【００４３】
図３のグラフに示されているように、全長研磨量が増えるほど、共振周波数が低下することが確認された。
［他の実施形態］
以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、共振素子２の両端面に電極２１を形成したが、これらを省略してもよい。
また、ＴＭ010 モードで共振する共振器について説明したが、他のＴＭnm0モード（ｎ，ｍは、０または正の整数）で共振する共振器に適用してもよい。
【００４５】
上記実施形態では、共振素子２及びキャビティの形状をいずれも円柱状としたが、これに限るものではなく多角形柱状であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…ＴＭモード共振器  ２…共振素子  ２ａ…調整部位  ３…ケース  ４…容器本体  ４ａ…本体側ネジ孔  ４ｂ…凹部  ５…蓋体  ５ａ…蓋側ネジ孔  ６…ネジ  ２１…電極  ４１，４２…取付孔  ４３，４４…コネクタ  ４３ａ，４４ａ…端子  ４３ｂ，４４ｂ…絶縁体  ５１…蓋本体  ５２…弾性体層  ５３…導電層
【図１】
2011010024.tif 000003
【図２】
2011010024.tif 000004
【図３】
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