(57)【要約】      （修正有）【課題】ＴＥ０１１モードの選択的励振と同モードの選択的検出が可能になり、２０ＧＨｚを超える周波数帯でも製作容易な誘電体の測定装置を提供する。【解決手段】円筒型共振器１の上面１１の中心を通る直線上に、上面１１の中心から対象な位置に結合孔１３、１４を設け、この２つの結合孔位置に開口部をもちかつ一端が短絡された伝送線路から直線の方向をもち互いに逆位相の磁界を供給して共振器内にＴＥ０１１モードを励起するとともに、下面１２上の中心を通る直線上に結合孔１５、１６を設け、この２個の結合孔位置に開口部をもちかつ一端が短絡された伝送線路へＴＥ０１１モードの磁界成分をとりだして励起された伝送線路内の定在波を検出する。この操作を、円筒型共振器の上下中央に試料を挿入したときとしないときに周波数を変数として行い、得られた共振曲線から誘電体の誘電率及び損失を求める。【選択図】図１
2019015587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その軸方向に直角な平面に沿って分割可能な円筒型共振器を用いた誘電体測定装置であって、
円筒型共振器の円筒中心軸に直角な２つの円形端面の各々に、当該円形端面の中心を通る１つの直線上に２つの結合孔を、前記中心から対象な位置に設けるとともに、前記２つの円形端面の各々に、２つの開口部を有しかつその一端が短絡されている伝送線路を、前記開口部の各々が前記円形端面に設けられた２つの結合孔の各々と対向するように配置し、
前記１つの伝送線路には、測定周波数のマイクロ波を入力して定在波を生成し、当該定在波の前記開口部から対向する結合孔を経由して漏れ出す磁界によって前記円筒共振器にＴＥ０１１モードの電磁波振動を選択的に励起し、
当該励起されたＴＥ０１１モードの磁界がもう１つの伝送路に設けられた開口部に対向する結合孔から当該開口部を経由して当該伝送路へ漏れ出した磁界によって当該伝送路内に励起された定在波を検出するように構成されたことを特徴とする誘電体測定装置。
【請求項２】
その軸方向に直角な平面に沿って分割可能な円筒型共振器を用いた誘電体測定装置であって、
円筒型共振器を分割した２つの半円筒部の各々の側面に、当該半円筒部の中心軸に対して対向する位置のそれぞれに結合孔を設けるとともに、前記半円筒部の各々の側面に、２つの開口部を有しかつその一端が短絡されている伝送線路を前記開口部の各々が前記半円筒部側面に設けられた２つの結合孔の各々と対向するように配置し、
前記１つの伝送線路には、測定周波数のマイクロ波を入力して定在波を生成し、当該定在波の前記開口部から対向する結合孔を経由して漏れ出す磁界によって前記円筒共振器にＴＥ０１１モードの電磁波振動を選択的に励起し、
当該励起されたＴＥ０１１モードの磁界がもう１つの伝送路に設けられた開口部に対向する結合孔から当該開口部を経由して当該伝送路へ漏れ出した磁界によって当該伝送路内に励起された定在波を検出するように構成されたことを特徴とする誘電体測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の誘電体測定装置において、
前記伝送線路をその短絡端が可動な矩形導波管で構成するとともに、該矩形導波管の片方のＥ面を構成する壁面を前記共振器の直径よりも大きい長さで切除し、
前記２つの結合孔が配置されている共振器筐体の外平面の幅を前記切除した長さとなるように成形して該筐体外平面を前記切除した壁面位置にはめ込んで当該筐体外平面でもって前記切除した矩形導波管の壁面部分を構成し、
かくして前記共振器に設けた２つの結合孔が前記矩形導波管の２つの開口部の機能をも持つように構成したことを特徴とする誘電体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体の測定装置にかかわり、特にマイクロ波帯における誘電体の誘電率および損失の測定に適した誘電体の測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯における誘電体の誘電率及び損失の測定には、共振器摂動法伝送線路法や、スプリット・シリンダー法などが実用化されている。そして２０ＧＨｚ以上の周波数帯では円形ＴＥ０１１モードを利用するスプレッド・シリンダー法が多く用いられている。
【０００３】
図６は、スプレッド・シリンダー法で用いられる円筒形空洞共振器の内部におけるＴＥ０１１モードの電界分布及び磁界分布を示したものである。同図点線は磁界の方向を示し、実線（円形）は電界の方向を示している。この円形電界の強度は共振器軸方向の中央面で最大となり、かつ軸に垂直な面内では円筒の壁面（金属）及び中心軸上で０となる。従って円筒形空洞共振器を構成する金属筐体を中心軸に垂直な平面に沿って上下に切り離しても共振特性には影響しない。
【０００４】
スプレッド・シリンダー法は、円筒型共振器におけるＴＥ０１１モードのこの性質を利用したもので、図７に示したように、円筒型共振器を電界強度が最大になる軸方向中央で軸方向に垂直な面に沿って上部筐体と下部筐体に分割可能な構造とし、この上下筐体の間にシート状の被測定試料（誘電体試料）を挟んだ状態での測定をできるようにする。測定するのはシートを挟んだ状態及びシートがない状態でのＴＥ０１１モードの共振曲線であり、これらから既知の方法、例えば上記２つの状態での共振周波数及びＱ値を求めてそれらから資料の誘電率及び損失を算出する。
【０００５】
このスプリット・シリンダー法では、試料内を電界が循環するため反電界の影響を受けないという利点がある。また、ＴＥ０１１モードは共振器内で壁面に沿った電界がつねに０であり、壁面に流れる電流がないため、共振器のＱ値が大きく、高精度測定が期待できる。しかし、円筒型空洞共振器には、図８に示したＴＭ１１１モードも存在できる。そして、ＴＭ１１１モードは、円筒型共振器が設計通りにつくられていれば、ＴＥ０１１モードと同一の共振周波数をもつ（縮退）。実際には共振器内面に寸法誤差など不完全さがあるため、縮退は解消し、各モードの共振周波数も一致しない。さらに、誘電体シートを挿入すると、シートの寄与が両モードで異なっているため、やはり両モードの縮退は解消される。図４は実際の測定例で、試料シートを入れない場合（Ｂｌａｎｋ）、テフロン（登録商標）シートを挿入した場合（ＰＴＦＥ）を示している。どちらの場合も各モードの共振曲線が現れている。
【０００６】
以上のように、ＴＭ１１１モードの共存は避けられず、このモードのエネルギーが十分小さくない場合、あるいは２つの共振周波数が極めて接近している場合は、正確なＴＥ０１１モードの共振曲線が得られず、測定に支障を来す。
【０００７】
この問題を解決するための１つの方法は、共振器の上面および下面の外周部に細い溝を設けてＴＥ０１１モードには殆ど影響せずにＴＭ１１１モードの共振周波数を移動するものである（非特許文献１）。図９はこの方法を具体化した共振器断面図で、上面、下面とも円形の溝９１、９２が設けられている。この溝の右下部の拡大図も示しており、溝の深さｄ及び幅Ｗは２０ＧＨｚの場合１ｍｍ以下の微細加工により形成する必要がある。
【０００８】
また、ＴＭ１１１モードの影響を避けるための方法として、円筒型共振器がＴＥ０１１モードのみにより励振され、またＴＥ０１１モードの磁界を選択的に検出されるように工夫した技術がある（非特許文献２）。図１０及び図１１はその説明図で、図１０に示したように円筒型共振器１０の上面１０１の中央に双対ループ１０３が、そして、下面１０２には双対ループ１０４が取り付けられている。
【０００９】
図１１は双対ループ１０３を示しており、２つの、同一方向に巻かれ、空洞中心軸から少し傾いた導電性のループ１１１、１１２から成っている。それらの一端は、共通のジョイント１１０に、他端はそれぞれ上面１０１に接続されている。この構造でジョイント１１０より励振電流を入力すると、２つのループに逆向きの電流が流れ、外に向かって互いに逆向きの磁界が発生する。ループ面が傾いているため、磁界の向きも傾き、ループが取り付けられた上面に平行な成分と直交する成分の磁界に分割される。
【００１０】
その結果、２つのループから出る磁界は、上面１０１に平行で互いに向きが逆の磁界と、軸方向に合成された一方向の磁界になる。双対ループ１０３は上面１０１の中心に置かれているので、ＴＥ０１１モードの磁界と一致して、ＴＥ０１１モードが選択的に励起される。一方ＴＭ１１１モードでは、上面１０１中心では一方向であり、かつ垂直方向の磁界は存在しないから、このループによってＴＭ１１１モードは励起されない。この双対ループ１０３を励振用とすると、他方の双対ループ１０４は検出用に用いられ、上記と同様にＴＥ０１１モードを選択的に検出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Takashi SHIMIZU et.al“Design of a Grooved Circular Cavity for Dielectric Substrate Measurements in Millimeter Wave Region ”p.1715-1720,IEICE TRANS. ELECTRON.,VOL.E86-C,NO.8 AUGUST 2003
【非特許文献２】H.Zhang et.al“A NOBEL DUAL-LOOP COUPLER FOR ONE-PORT CYLINDRICAL CAVITY PERMITTIVITY MEASUREMENT”p.537-552,Progress In Electromagnetic Research,Vol127,2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
非特許文献１及び図９に示した従来技術によると、ＴＭ１１１モードの共振周波数をＴＥ０１１モードの共振周波数から大きく離すことができ、ＴＥ０１１モードの共振曲線を正確に取得できるので、誘電体の正確な特性を検出できる。しかし、２０ＧＨｚの場合にＱ値を最大にできる円筒型共振器の直径は１９．７７ｍｍ、高さは１９．７９ｍｍであり、さらに周波数が高くなるとこのサイズは小さくなる。このような小さいサイズの共振器に１ｍｍ以下のサイズで溝を構成するのは、製造上の困難があり、実用化は難しい。
【００１３】
また、ＴＭ１１１モードが励振されないようにした非特許文献２の従来技術の場合は、励振用のループを完全なインダクターとして動作させるため、ループの周長を１／１０波長以下とする必要がある。２０ＧＨｚ以上になるとループの周長は１．５ｍｍ以下、直径にすると約０．５ｍｍ以下のループとなり、製作上の困難は避けられない。
【００１４】
本発明の目的は、２０ＧＨｚ以上の周波数帯においても、円筒型共振器のＴＭ１１１モードの発生を大幅に抑圧し、かつ検出しないようにし、かつ製造が容易な励振機構及び検出機構を備えた誘電体の測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明は、その軸方向に直角な平面に沿って分割可能な円筒型共振器を用いた誘電体測定装置であって、円筒型共振器の円筒中心軸に直角な２つの円形端面の各々に、当該円形端面の中心を通る１つの直線上に２つの結合孔を、前記中心から対象な位置に設けるとともに、前記２つの円形端面の各々に、２つの開口部を有しかつその一端が短絡されている伝送線路を、前記開口部の各々が前記円形端面に設けられた２つの結合孔の各々と対向するように配置し、前記１つの伝送線路には測定周波数のマイクロ波を入力して定在波を生成し、当該定在波の前記開口部から対向する結合孔を経由して漏れ出す磁界によって前記円筒共振器にＴＥ０１１モードの電磁波振動を選択的に励起し、当該励起されたＴＥ０１１モードの磁界がもう１つの伝送路に設けられた開口部に対向する結合孔から当該開口部を経由して当該伝送路へ漏れ出した磁界によって当該伝送路内に励起された定在波を検出するように構成されたことを特徴とする誘電体測定装置を提供する。
【００１６】
また、本発明は、その軸方向に直角な平面に沿って分割可能な円筒型共振器を用いた誘電体測定装置であって、円筒型共振器を分割した２つの半円筒部の各々の側面に、当該半円筒部の中心軸に対して対向する位置のそれぞれに結合孔を設けるとともに、前記半円筒部の各々の側面に、２つの開口部を有しかつその一端が短絡されている伝送線路を前記開口部の各々が前記半円筒部側面に設けられた２つの結合孔の各々と対向するように配置し、前記１つの伝送線路には測定周波数のマイクロ波を入力して定在波を生成し、当該定在波の前記開口部から対向する結合孔を経由して漏れ出す磁界によって前記円筒共振器にＴＥ０１１モードの電磁波振動を選択的に励起し、当該励起されたＴＥ０１１モードの磁界がもう１つの伝送路に設けられた開口部に対向する結合孔から当該開口部を経由して当該伝送路へ漏れ出した磁界によって当該伝送路内に励起された定在波を検出するように構成されたことを特徴とする誘電体測定装置を提供する。
【００１７】
また、本発明は、前記円形端面に結合孔を設けた誘電体測定装置において、前記伝送線路をその短絡端が可動な矩形導波管で構成するとともに、該矩形導波管の片方のＥ面を構成する壁面を前記共振器の直径よりも大きい長さで切除し、前記２つの結合孔が配置されている共振器筐体の外平面の幅を前記切除した長さとなるように成形して該筐体外平面を前記切除した壁面位置にはめ込んで当該筐体外平面でもって前記切除した矩形導波管の壁面部分を構成し、かくして前記共振器に設けた２つの結合孔が前記矩形導波管の２つの開口部の機能をも持つように構成したことを特徴とする誘電体測定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の装置によれば、伝送線路の開口部と共振器の結合孔とを対向して設置するだけで共振器ＴＥ０１１モードの選択的励振及び共振器からの選択的検出が可能になるため、従来技術のような微細な加工を用いなくても２０ＧＨｚ以上の周波数におけるＴＥ０１１モードでの測定が行えるようになる。
【００１９】
また、伝送線路として矩形導波管を利用した構成とすることにより、伝送線路にあらかじめ開口部を設けなくても、共振器に設けた結合孔が矩形導波管の開口部としても作用することになるから、励振・検出のための機構がより簡単になり、製作が一層容易になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明で用いる円筒型共振器と結合孔の配置例を示す図である。
【図２】本発明で用いる円筒型共振器と結合孔の別の配置例を示す図である。
【図３】伝送線路を矩形導波管としたときの共振器と矩形導波管の配置を示した図である。
【図４】伝送線路を同軸線路としたときの同軸線路形状例とその配置を示した図である。
【図５】本発明の装置による測定例を示す図である。
【図６】円筒型共振器内のＴＥ０１１モードの電磁界を示す図である。
【図７】スプリット・シリンダー型の円筒型共振器の外観図である。
【図８】円筒型共振器内のＴＭ１１１モードの電磁界を示す図である。
【図９】円筒上面と下面周辺に溝を設けた円筒型共振器の説明図である。
【図１０】双対ループを用いて励振・検出を行うようにした円筒型共振器の説明図である。
【図１１】図１０の双対ループの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明におけるＴＥ０１１モードの選択的励起方法を実現するための、円筒型共振器の構造例である。同図では、円筒型共振器１はその内面の円筒形のみを示しており、この円筒形の上面１１には、円筒中心軸に対象な位置に結合孔１３、１４が、そして、下面１２には同じく円筒中心軸に対象な位置に結合孔１５、１６が設けられている。
【００２２】
この共振器１の上面１１に設けられた結合孔１３，１４の位置では、ＴＥ０１１モードの磁界は２つの結合孔を結ぶ方向でかつ上面１１と平行になっており、かつ２つの結合孔の位置における磁界の大きさは同じで逆位相になっている。そこでこの２つの結合孔位置にＴＥ０１１モードと同じ方向の磁界を印加すれば、すなわち２つの結合孔を結ぶ方向でかつ上面１１に平行な、互いに逆位相で同じ大きさの磁界を印加すれば、ＴＥ０１１モードが共振器１内に励起される。
【００２３】
一方、ＴＭ１１１モードでは、図８で示したように、上面に沿って上面中心を通る磁界は上面中心の両側で同一方向であるので、上記のように結合孔１３、１４からの励振が逆位相であるとＴＭ１１１モードは励起されない。すなわちＴＥ０１１モードのみが選択的に励起される。但し実際には、結合孔の位置や結合の不完全さが生じるために、多少のＴＭ１１１モードの励起はさけられない。
【００２４】
図１の結合孔１５、１６は共振器１内の共振信号を検出するために設けられている。共振器１がＴＥ０１１モードで共振していると、結合孔１５、１６にはこのモードの磁界が、同じ大きさでかつ逆位相で結合孔１５、１６から出力されるので、これら２つの結合孔からの出力を逆位相で加算すればＴＥ０１１モードの磁界が検出できる。また、ＴＭ１１１モードの磁界に対しては結合孔１５、１６から出力される磁界は同位相であるため、これらを逆位相で加算すると相殺され、出力されない。すなわち共振器１内のＴＭ１１１モード磁界成分は検出されない。
【００２５】
なお、図１において、上面１１上の結合孔１３、１４を結ぶ直線と下面１２上の結合孔１５、１６を結ぶ直線とは上下に離れてかつ直交する方向になっている。これは後述するように、各結合孔を励振また検出するための伝送線路を配置するのが容易になるようにするためである。
【００２６】
図２は、本発明になる誘電体測定装置における、図１とは別のＴＥ０１１モードの選択的励起・検出方法を示す図である。円筒型共振器２はその内面の円筒形形状のみを示している。励振用の結合孔２３、２４は円筒側面上の円筒分割面と上面２１との中間の高さ位置にあって、かつ円筒中心軸から見て対向する位置に設けられている。また、検出用の結合孔２５、２６は、円筒側面上の円筒分割面と下面２２の中間の高さ位置にあって、かつ円筒中心軸から見て対向する位置に設けられている。結合孔２３、２４を結ぶ直線と結合孔２５、２６を結ぶ直線が異なる高さ位置でかつ直交する方向に配置されているのは、これら結合孔の励振・検出を行う伝送線路の配置を容易にするためである。
【００２７】
図２の結合孔の配置によると、ＴＥ０１１モードの磁界は、結合孔２３、２４の位置では上下方向に円筒側面に沿っており、同じ大きさの同一位相となっている。従って、結合孔２３、２４位置を同位相で上下方向に励起すれば、共振器２内にＴＥ０１１モードが励起される。一方、ＴＭ１１１モードでは２つの結合孔位置における磁界は、図８で示したように逆位相であるので、この２カ所の結合孔位置を同位相で励振するとＴＭ１１１モードは発生しない。すなわち結合孔２３、２４を同位相で励振することにより、ＴＥ０１１モードを選択的に励起できる。
【００２８】
図２の場合の検出用結合孔２５、２６の位置では、ＴＥ０１１モードの磁界はやはり同位相であるので、これら２つの結合孔からの磁界を取り出して同位相で加算すれば、ＴＥ０１１モードの磁界を検出できる。一方、ＴＭ１１１モードの磁界はこの２つの結合孔位置では逆位相であるから、これら２つの結合孔からの磁界を同位相で加算するとＴＭ１１１モードの磁界成分は打ち消され、ＴＥ０１１モードのみが選択的に検出できる。
【００２９】
図３は、図１のように共振器上面に２つの結合孔を設けた場合に、この結合孔から、その一端を短絡した矩形導波管を用いて共振器を励振するように構成した、本発明になる誘電体測定装置の構成例を示した断面図である。円筒型共振器３０の上部筐体３１と下部筐体３２は、分割面３３の上下に分割可能で、測定時には被測定誘電体シートを分割面に挟んだ状態と挟まない状態で励振、検出を行う。共振器は円筒型の空間で、その上面３４には結合孔３５、３６が設けられている。
【００３０】
矩形導波管３７にはその一端に可動短絡端３７３が設けられている。この矩形導波管はそのＥ面（管内ＴＥ１０モードの電界と平行な面）を構成する管壁３７１、３７２が共振器３０の上面３４と平行となるように設置される。そして、Ｅ面３７１側の管壁を図３のＡ−Ｂ間で切り取って、そこへ結合孔３５、３６が設けられている上部筐体３１の上面が切り取られた部分のＥ面と成るように挿入される。
【００３１】
この場合、上部筐体３１と矩形導波管３７の位置関係は重要で、結合孔３５、３６を結ぶ直線が、Ｅ面３７１の中間線（Ｅ面の幅方向の中間を通る直線）と重なるようにして、矩形導波管３７内の磁界により結合孔３５、３６を介しての共振器励振が確実に行えるようにする。また、矩形導波管３８は検出用であり、図１の検出用結合孔にその片方のＥ面が接するように取り付けられる。
【００３２】
以上の構成において、測定用のマイクロ波を入力端から入力すると、矩形導波管３７内部に定在波が発生する。この定在波は、電界が最大となる位置ｓ１、ｓ２…が入力波の半波長毎に現れ、これらの位置ｓ１、ｓ２…の間ごとにループ状の磁界３７４が形成される。この磁界３７４の形状は、矩形導波管のＨ面（図３の紙面と平行な面）に平行な管内の面上で同じ形状をしている。そこで、可動短絡端３７３により、位置ｓ１、ｓ２…のうちの１つが丁度共振器の中心軸３７５上に位置するように調整する。
【００３３】
図３では位置ｓ３を中心軸に合わせたとしている。そうすると、Ｑ値を最大とする共振器のサイズは、直径、高さとも１波長強であるから、結合孔３５、３６は位置ｓ３、ｓ４間の磁界ループ及び位置ｓ２、ｓ３間の磁界ループの中央付近にあり、この２つの位置における磁界の位相は逆となっている。こうして共振器３０がＴＥ０１１モードで選択的に励起される。
【００３４】
なお、上記において、磁界が最大となる位置を共振器中心軸と一致させるように可動短絡端３７３を調整するものとしたが、位置ｓ１、ｓ２…を直接検知するのは難しい。しかし、定在波の電界最大位置が中心軸３７５からずれるに従って結合孔３５と結合孔３６位置の磁界の変化が異なっているのでＴＭ１１１モードの発生レベルが次第に大きくなる。そこで、検出した共振曲線で最もＴＭ１１１モードが抑圧されている短絡端位置を、可動短絡端３７３を操作しながら見つけることで、間接的に判断することができる。
【００３５】
一般に伝送線路から共振器を励振する場合、伝送線路に開口部を設けてその開口部と共振器側の結合孔とを対向させて励振を行う。この場合、開口部と結合孔との位置合わせや、電磁界漏れを防ぐための対策が求められ、構造もやや複雑になりやすい。しかし、図３の構成によれば、共振器に設けた結合孔がそのまま矩形導波管の開口部ともなっているので、構造がきわめて簡単となり、製作上の困難も少ない。さらに共振器の筐体外側の形状には特別な制約はないので、矩形導波管のＥ面管壁を管方向に対して直角に切り取り、共振器外側筐体をその形に合わせることで、管壁切除や筐体製作も簡単になる。
【００３６】
なお、以上に説明した図３の例では、その説明から明らかなように、逆位相で２つの結合孔を励振する図１の実施例に対応するものである。図２の実施例では、２つの結合孔を同位相で励振する必要があるが、矩形導波管内の定在波の周期と共振器のサイズの関係から適用は難しい。以上、図３では励振側のみを詳しく図示し、その動作を説明したが、検出側も同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図４は、図３に示した構成の測定装置を用いてのテフロン（登録商標）材料の測定例である。テフロン（登録商標）材には種々の種類があるが、実験に用いたのはその１種のテフロン（登録商標）変性体で、暑さ２．５１ミクロンのシート、測定周波数は８０ＧＨｚ帯である。テフロン（登録商標）シートなしの場合（ＢＬＡＮＫ）も、挿入した場合（ＰＴＦＥ）もＴＭ１１１モードの共振ピークは２５ｄＢ以上ＴＥ０１１モードのピークより低く、共振周波数も十分離れているのが分かる。すなわちＴＭ１１１モードは十分抑制されている。このデータから計算により得られた誘電率は２．３９５６、損失（ｔａｎδ）は０．００１０７９であった。
【００３８】
次に、図１及び図２に示した実施例で、同軸線路を用いて励振および検出を行う場合を説明する。同軸線路の場合、その一端を短絡すると、短絡端から半波長ごとに線路内磁界の最強点が現れ、その最強点における磁界の位相は半波長ごとに反転するような定在波が発生する。また、この磁界は同軸線路内の垂直断面内で円形である。従って、同軸線路に開口部を設けて磁界を漏洩させると、漏洩磁界は同軸線路と直角方向でかつ同軸線路の断面円周に接する方向をもつ。従って、励起したい磁界と直角方向の同軸線路を、その開口部と共振器の結合孔が相対する位置に配置すれば、所望の磁界をもつモードを励振できる。
【００３９】
図５は、図１の実施例のように結合孔を配置し、同軸線路による励振及び検出を行う場合の、共振器と同軸線路の配置及び同軸線路の形状例を示したものである。同図において励起側の同軸線路５０はコの字型とし、終端５５で短絡されており、共振器５に設けられた結合孔５３及び５４上にそれぞれ開口部をもつように、そして、両開口部位置における共振器５内のＴＥ０１１モードの磁界方向と同軸線路方向が直交するように配置されている。
【００４０】
ここで、終端５５と結合孔５３位置との間は測定信号の１波長、結合孔５３と結合孔５４の間のコの字型の同軸線路長は２波長となるように同軸線路の形状を決める。この構成によると、結合孔５３、５４の位置では磁界は最大となり、かつ２つの位置の磁界位相は同相となる。ところが、同軸線路がこの２位置では向きが逆になっているので、励起される磁界の向きは逆であり、こうして同軸線路５０によるＴＥ０１１モードの選択的励起が行われる。検出側の同軸線路５６の形状、及び動作も同様に説明できる。
【００４１】
同軸線路の利用では、２つの結合孔位置での励振あるいは検出磁界を同方向にすることは、２個の結合孔間の同軸長を調整することにより容易に可能であるので、図２の実施例でも適用できる。但し、図１、図２のどちらの場合でも、同軸線路上の開口部を共振器の結合孔とは別に設ける必要があり、それと結合孔との位置合わせ、接合を正確に行わねばならない。この点では矩形導波管を用いた場合よりも製作・調整が複雑になる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
近年、２０ＧＨｚ以上のマイクロ波を利用した電子装置の開発が盛んになっており、その装置の電子基板などに用いられる誘電体の誘電率や損失を正確に測定する装置が求められている。本発明の装置は、特殊な微細加工を行わなくても２０ＧＨｚを超える周波数帯での測定が可能になり、高い周波数帯での電子装置開発に寄与できる。
【符号の説明】
【００４３】
１，２，３０…円筒型共振器
１３，１４，１５，１６…結合孔
２３，２４，２５，２６…結合孔
３５，３６…結合孔
３７…矩形導波管
３７３…可動短絡端
【図１】
2019015587.tif 000003
【図２】
2019015587.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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