(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体板と、
前記第１導体板に対向する第２導体板と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と電気的に接続され、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板と
を含むことを特徴とする誘電体共振器。
【請求項２】
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記第３導体板を支持して前記第１導体板及び前記第２導体板の各々から所定距離の位置に保持する支持体を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の誘電体共振器。
【請求項３】
前記支持体が導電性を有し、前記支持体を用いて、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と、前記第３導体板とが電気的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の誘電体共振器。
【請求項４】
前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と前記支持体との間隙に設けられた高さ調整部材を更に含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の誘電体共振器。
【請求項５】
前記支持体及び前記高さ調整部材が導電性を有し、
前記支持体及び前記高さ調整部材を用いて、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と、前記第３導体板とが電気的に接続されることを特徴とする請求項４に記載の誘電体共振器。
【請求項６】
第１導体板と、
前記第１導体板に対向する第２導体板と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板と
を含む誘電体共振器と、
前記誘電体共振器の周波数特性を測定する測定部と、
前記測定部で測定された前記周波数特性に基づいて共振周波数及び無負荷Ｑ値を算出する処理部と
を含むことを特徴とする測定装置。
【請求項７】
第１導体板と、
前記第１導体板に対向する第２導体板と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板と
を含む誘電体共振器の周波数特性を測定し、
測定された前記周波数特性に基づいて共振周波数及び無負荷Ｑ値を算出することを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体共振器、測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の導体板間に所定の直径及び高さの誘電体円柱を挟んだ構成を有する誘電体共振器が知られている。
このような誘電体共振器で得られる所定の共振モードの周波数特性（共振波形）から共振周波数及び無負荷Ｑ値を求める技術、求めた共振周波数及び無負荷Ｑ値に基づいて導体板表面の導電率を求める技術等が知られている。
【０００３】
尚、誘電体円柱を用いた誘電体共振器を利用する測定方法については、JIS R 1627及びIEC 61338-1-3（所謂２誘電体共振器法）、JIS H 7307及びIEC 61788-7（所謂１誘電体共振器２モード法）に規定がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４６７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘電体円柱を用いた誘電体共振器内には、その周波数特性の取得にあたり、共振周波数（共振ピーク）及び無負荷Ｑ値等を求めるのに用いる所定の共振モードのほかに、それとは異なる他の共振モードも発生する場合がある。
【０００６】
このような場合において、所定の共振モードと他の共振モードの、互いの共振周波数が重なったり狭い周波数範囲に混在したりすると、所定の共振モードについて適正な共振周波数が求められないことが起こり得る。所定の共振モードについて適正な共振周波数が求められないと、無負荷Ｑ値のほか、導体板の導電率等、誘電体共振器に関する適正な特性値が得られなくなる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、第１導体板と、前記第１導体板に対向する第２導体板と、前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と電気的に接続され、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板とを含む誘電体共振器が提供される。
【０００８】
また、本発明の一観点によれば、誘電体共振器の周波数特性を測定する測定部と、前記測定部で測定された前記周波数特性に基づいて共振周波数及び無負荷Ｑ値を算出する処理部とを含む測定装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の一観点によれば、誘電体共振器の周波数特性を測定し、測定された前記周波数特性に基づいて共振周波数及び無負荷Ｑ値を算出する測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、誘電体共振器の所定の共振モードについて適正な共振周波数を得て、誘電体共振器に関する適正な特性値を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その１）である。
【図２】第１の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その２）である。
【図３】第１の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その３）である。
【図４】第１の実施の形態に係る誘電体共振器を用いた測定時の状態の一例を示す図である。
【図５】別形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その１）である。
【図６】別形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その２）である。
【図７】別形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その３）である。
【図８】別形態に係る誘電体共振器を用いた測定時の状態の一例を示す図である。
【図９】別形態に係る誘電体共振器で測定される周波数特性の一例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る誘電体共振器で測定される周波数特性の一例を示す図である。
【図１１】別形態に係る誘電体共振器の電磁界解析結果の一例を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る誘電体共振器の電磁界解析結果の一例を示す図である。
【図１３】誘電体円柱端からの距離と磁場強度との関係の一例を示す図である。
【図１４】誘電体円柱端からの距離と電界強度との関係の一例を示す図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その１）である。
【図１８】第４の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その２）である。
【図１９】第４の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その３）である。
【図２０】第４の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図（その４）である。
【図２１】第５の実施の形態に係る測定装置の構成例を示す図である。
【図２２】第５の実施の形態に係る測定装置の一例を示す図である。
【図２３】第５の実施の形態に係る測定方法の一例を示す図である。
【図２４】コンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１〜図３は第１の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。
図１には、第１の実施の形態に係る誘電体共振器の一例の要部斜視模式図を図示している。
【００１３】
図１に示す誘電体共振器１は、上下方向Ｓに対向する一対の導体板１０及び導体板２０と、これらの導体板１０と導体板２０との間に設けられた誘電体円柱３０とを含む。図１に示す誘電体共振器１は更に、対向する導体板１０と導体板２０との間に設けられ、誘電体円柱３０が非接触で貫通する円孔４１を有する導体板４０と、その導体板４０を支持する支持体５０とを含む。ここでは支持体５０の一例として、円孔４１を有する導体板４０の平面と直交するように立てられ、互いに対向する位置に設けられた、一対の板状の支持体５０を図示している。
【００１４】
図２（Ａ）には、図１に示す誘電体共振器１を上下方向Ｓに、対向する支持体５０を含むような位置で切断した時の断面模式図を図示している。図２（Ｂ）には、図１に示す誘電体共振器１を上下方向Ｓに、対向する支持体５０を含まないような位置で切断した時の断面模式図を図示している。図３には、図１に示す誘電体共振器１を、上下の導体板１０と導体板２０とに挟まれた導体板４０の平面に沿って左右方向Ｔに切断した断面を、下側の導体板２０に向かって見た時の平面模式図を図示している。
【００１５】
図１〜図３に示すような誘電体共振器１において、導体板１０及び導体板２０には、例えば、平面円形状の導体板が用いられる。導体板１０及び導体板２０の厚みは特に限定されるものではない。例えば、数μｍ〜数ｍｍ程度の厚みの導体板１０及び導体板２０が、誘電体共振器１に用いられる。
【００１６】
導体板１０及び導体板２０は、互いの平面がそれぞれ誘電体円柱３０の上端面３１及び下端面３２と対向するように設けられる。例えば、一方の導体板１０が、誘電体円柱３０の上端面３１と接触するように設けられ、他方の導体板２０が、誘電体円柱３０の下端面３２と接触するように設けられる。
【００１７】
導体板１０及び導体板２０は、誘電体円柱３０の上端面３１及び下端面３２よりも大きな平面サイズ、例えば、縁端効果が無視できる程度に充分大きな平面サイズとされる。例えば、平面円形状の導体板１０及び導体板２０の場合、互いの直径がそれぞれ誘電体円柱３０の直径Ｄの３倍以上となるような平面サイズとされる。
【００１８】
導体板１０及び導体板２０には、例えば、導電率等の特性値の測定対象となる銅板等の導体板（被測定導体板）や、物性値が既知である無酸素銅板等の導体板（物性値既知導体板）が用いられる。この場合、導体板１０及び導体板２０は、例えば誘電体共振器１を用いた測定の目的によって、いずれも被測定導体板としたり、或いはいずれも物性値既知導体板としたり、或いはまた、一方を被測定導体板とし、他方を物性値既知導体板としたりすることができる。
【００１９】
誘電体共振器１の誘電体円柱３０には、各種セラミック円柱が用いられる。例えば、（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ4セラミック円柱、Ｂａ（Ｓｎ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ3セラミック円柱、サファイア円柱等が、誘電体共振器１の誘電体円柱３０として用いられる。
【００２０】
誘電体共振器１では、誘電体円柱３０の材質、サイズ（直径Ｄ及び高さＬ）によって共振周波数ｆが異なってくる。そのため、例えば誘電体共振器１を用いた測定で使用する周波数帯域に基づいて、誘電体円柱３０の材質、サイズが決定される。
【００２１】
誘電体共振器１の導体板４０は、その円孔４１に誘電体円柱３０が非接触で貫通するように、導体板１０と導体板２０との間、例えば導体板１０と導体板２０との中間位置に、設けられる。導体板４０は、例えば、誘電体円柱３０の上下に設けられる導体板１０及び導体板２０に電気的に接続される。導体板４０を導体板１０及び導体板２０に電気的に接続することで、導体板４０に流れる電流を、導体板１０又は導体板２０或いはそれらの双方に導く（逃がす）。
【００２２】
導体板４０には、誘電体円柱３０の上下の導体板１０及び導体板２０と同様に、平面円形状の導体板が用いられる。導体板４０の厚みは特に限定されるものではない。例えば、数μｍ〜数ｍｍ程度の厚みの導体板４０が、誘電体共振器１の導体板１０と導体板２０との間に設けられる。導体板４０には、誘電体円柱３０の上下の導体板１０及び導体板２０と同様に、銅板等が用いられる。例えば、導体板４０には、平面円形状の無酸素銅板が用いられる。導体板４０は、導体板１０及び導体板２０の平面サイズと同等の平面サイズ（外形サイズ）とされる。尚、導体板４０は、導体板１０及び導体板２０と同等の平面サイズであれば、平面円形状に限らず、平面矩形状等、他の平面形状であってもよい。
【００２３】
誘電体円柱３０が非接触で貫通する導体板４０の円孔４１は、その内縁４１ａが、誘電体円柱３０の側端面３３から一定距離だけ離間するような内径（直径）で、設けられる。導体板４０の円孔４１の内径は、誘電体共振器１を用いた測定時に誘電体円柱３０の側端面３３付近に生じて当該側端面３３から離れるにつれて低下する電界（電場）の、その低下の程度に基づいて、設定することができる。例えば、導体板４０の円孔４１の内径は、誘電体円柱３０の直径Ｄの１．５倍以上に設定される。
【００２４】
誘電体共振器１の支持体５０は、導体板４０を支持し、導体板４０を、誘電体円柱３０を挟む導体板１０と導体板２０との間に保持する。例えば、支持体５０は、導体板４０の平面と直交するような平面を持った板状とされ、導体板４０と固定されることで、導体板４０を支持する。例えば、支持体５０の上端は、誘電体円柱３０の上側に設けられる導体板１０に接触され、支持体５０の下端は、誘電体円柱３０の下側に設けられる導体板２０に接触される。導体板４０は、支持体５０で支持されることにより、導体板１０及び導体板２０からそれぞれ所定の距離だけ離れた位置、例えば導体板１０及び導体板２０からそれぞれ等距離の位置（即ち、導体板１０と導体板２０との中間位置）に、精度良く保持される。
【００２５】
支持体５０は、例えば、導電性とされる。この場合、導電性の支持体５０が、上記のように導体板４０に固定されてこれを支持し、例えば上記のようにその上端及び下端がそれぞれ導体板１０及び導体板２０に接触されることで、導体板４０と、導体板１０及び導体板２０とを電気的に接続する。
【００２６】
尚、導体板４０は、必ずしも支持体５０を通じて導体板１０及び導体板２０に電気的に接続されることを要しない。例えば、導体板４０が支持体５０以外の導体部材（図示せず）によって導体板１０及び導体板２０に電気的に接続されるような構成とすることもできる。このような構成とする場合には、支持体５０に絶縁体を用いることもできる。
【００２７】
また、ここでは板状の支持体５０を例示したが、支持体５０は、板状に限らず、ブロック状やピン状といった、他の形状とすることもできる。
上記のような構成を有する誘電体共振器１に対し、励振及び検波が行われ、共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値の測定が行われる。
【００２８】
図４は第１の実施の形態に係る誘電体共振器を用いた測定時の状態の一例を示す図である。図４には、誘電体共振器を用いた測定時の要部斜視模式図を図示している。
測定時には、図４に示すように、誘電体共振器１の、導体板１０及び導体板２０に挟まれた誘電体円柱３０の近傍に、励振線６０が設けられる。誘電体共振器１には、例えば、一対の励振線６０が、誘電体円柱３０を挟んで対向する位置に、設けられる。励振線６０には、例えば、同軸ケーブル６１の先端部にループアンテナ６２を形成したものが用いられる。このような励振線６０が、例えば導体板４０と導体板２０との間の、誘電体円柱３０の近傍に、先端部のループアンテナ６２が位置するように、設けられる。
【００２９】
励振線６０は、ここでは図示を省略するが、その同軸ケーブル６１が、ネットワークアナライザに接続される。ネットワークアナライザが用いられ、同軸ケーブル６１を通じてループアンテナ６２に所定の高周波信号が印加され、ループアンテナ６２との磁界結合により、誘電体共振器１の励振が行われる。また、誘電体共振器１との磁界結合により、ループアンテナ６２から同軸ケーブル６１を通じて検波が行われる。ループアンテナ６２と誘電体円柱３０とが所定の距離で配置され、励振線６０を用いてこのような励振及び検波が行われることで、誘電体共振器１についての周波数特性（周波数とＳ21等のＳパラメータとの関係）が測定される。
【００３０】
測定される周波数特性に基づき、誘電体共振器１における所定の共振モード、この例ではＴＥ0mnモード（ｍ，ｎは自然数）の共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値が求められる。また、得られる所定の共振モードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値に基づき、誘電体共振器１に関する各種特性値、例えば、誘電体円柱３０の誘電率ε、誘電損失ｔａｎδ、導体板１０又は導体板２０の表面抵抗Ｒs及び導電率σが求められる。
【００３１】
尚、誘電体共振器１の、導体板４０を支持する支持体５０を導電性としている場合、支持体５０は、励振線６０の電界から可能な限り離した位置に設けることが望ましい。例えば、平面視で、一対の支持体５０が対向する方向と、一対の励振線６０が対向する方向とが、直交するような配置とされる。これにより、導電性の支持体５０による影響を抑えて励振線６０を用いた励振及び検波を行うことが可能になる。
【００３２】
以上述べたように、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１では、誘電体円柱３０を挟む導体板１０と導体板２０との間に、誘電体円柱３０が非接触で貫通するような円孔４１を設けた導体板４０が配置される。第１の実施の形態に係る誘電体共振器１では、このような導体板４０が配置されることで、所定の共振モードについて適正な共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を求めることができ、更にそれらを用いて誘電体共振器１の各種特性値を適正に求めることができる。以下、この点について更に説明する。
【００３３】
まず、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１との比較のため、別形態に係る誘電体共振器について述べる。
図５〜図７は別形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。
【００３４】
図５には、別形態に係る誘電体共振器の一例の要部斜視模式図を図示している。
図５に示す誘電体共振器１００は、上記のような円孔４１を有する導体板４０及びそれを支持する支持体５０が設けられていない点で、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１と相違する。
【００３５】
図６には、図５に示す誘電体共振器１００を上下方向Ｓに切断した時の断面模式図を図示している。図７には、図５に示す誘電体共振器１００の導体板１０と導体板２０との中間位置を左右方向Ｔに切断した断面を、下側の導体板２０に向かって見た時の平面模式図を図示している。
【００３６】
この別形態に係る誘電体共振器１００の導体板１０及び導体板２０並びにそれらに挟まれる誘電体円柱３０には、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１と同じものを用いることができる。
【００３７】
図８は別形態に係る誘電体共振器を用いた測定時の状態の一例を示す図である。図８には、誘電体共振器を用いた測定時の要部斜視模式図を図示している。
測定時には、図８に示すように、誘電体共振器１００の、導体板１０及び導体板２０に挟まれた誘電体円柱３０の近傍に、上記同様、同軸ケーブル６１の先端部にループアンテナ６２を形成した励振線６０が設けられる。例えば、一対の励振線６０が用いられ、誘電体共振器１００の励振及び検波が行われ、その周波数特性（周波数とＳパラメータの関係）が測定される。測定される周波数特性に基づき、誘電体共振器１における所定の共振モード、この例ではＴＥ0mnモード（ｍ，ｎは自然数）の共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値が求められる。
【００３８】
別形態に係る誘電体共振器で測定される周波数特性の一例を図９に示す。図９において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸はＳ21［ｄＢ］を表している。
例えば、この図９に示すような周波数特性から、誘電体共振器１００（図５〜図８）のＴＥ011モードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値が求められる。しかし、誘電体共振器１００では、共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を求めるのに用いるＴＥ011モードのほかにも、ＨＥ111モードやＨＥ211モードといった他の共振モードも発生する。共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を求めるのに用いる共振モード（測定共振モード）以外の共振モードは、謂わば、目的の共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を求めるうえでは不要な共振モード（不要共振モード）である。
【００３９】
尚、測定共振モードであるＴＥモードは、誘電体円柱３０付近の比較的狭い領域に、上下方向Ｓに回転するような磁場（磁界）が発生する共振モードである。また、不要共振モードであるＨＥモードは、誘電体円柱３０から外側の比較的広い領域に、上下方向Ｓに回転するような磁場が発生する共振モードである。
【００４０】
測定共振モードとその他の不要共振モードとの、互いの共振周波数ｆが重なったり狭い周波数帯域に混在したりすると、測定共振モードについて適正な共振周波数ｆが求められないことが起こり得る。不要共振モードの影響で、測定共振モードについて適正な共振周波数ｆが求められないと、無負荷Ｑ値のほか、その他の各種特性値も適正に求められない可能性が生じる。誘電体共振器１００において、このような不要共振モードの影響を回避するためには、測定共振モードと不要共振モードの互いの共振周波数ｆが明確に分離されるように、そのサイズや形状を設定する必要が生じる。
【００４１】
このような誘電体共振器１００のサイズや形状による共振モードの分離は、比較的不要共振モードが少ない１次、２次といった低次モードでは有効となり得る。しかし、３次、４次、５次といった、より高次モードになると、測定共振モードの共振周波数ｆが含まれる比較的狭い周波数帯域に多数の不要共振モードが混在してしまい、やはり測定共振モードの適正な共振周波数ｆが求められないことが起こり得る。
【００４２】
一方、図１０は第１の実施の形態に係る誘電体共振器で測定される周波数特性の一例である。図１０において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸はＳ21［ｄＢ］を表している。
【００４３】
例えば、この図１０に示すような周波数特性から、誘電体共振器１（図１〜図４）のＴＥ011モードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値が求められる。誘電体共振器１では、図１０に示すように、測定共振モードであるＴＥ011モードは上記図９と同様に明確に存在する一方、ＴＥ011モード付近の不要共振モードであるＨＥ111モード及びＨＥ211モードが消失或いは低減される。このように誘電体共振器１では、測定共振モードを残し、不要共振モードを選択的に消失或いは低減させることで、測定共振モードについて適正な共振周波数ｆを求めることが可能になる。それにより、無負荷Ｑ値、その他の各種特性値も適正に求めることが可能になる。
【００４４】
誘電体共振器１において、このような不要共振モードの選択的な消失或いは低減は、誘電体円柱３０を挟む導体板１０と導体板２０との間に配置される、円孔４１を設けた導体板４０によって実現されている。
【００４５】
ここで、図５〜図８に示したような別形態に係る誘電体共振器の電磁界解析結果の一例を図１１に、図１〜図４に示したような第１の実施の形態に係る誘電体共振器の電磁界解析結果の一例を図１２に、それぞれ示す。図１１及び図１２において、（Ａ）はＨＥ211モードに関する電磁界解析結果の一例、（Ｂ）はＴＥ011モードに関する電磁界解析結果の一例である。
【００４６】
電磁界解析（シミュレーション）において、導体板１０及び導体板２０は、直径５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの無酸素銅板としている。誘電体円柱３０は、直径（Ｄ）１１．８０ｍｍ、高さ（Ｌ）６．７４ｍｍ、高さ方向をＣ軸とするサファイア円柱としている。導体板４０は、直径５０ｍｍ、内径２３．６０ｍｍの無酸素銅板とし、対向する一対の支持体５０はいずれも、高さ６．７４ｍｍ、幅１４ｍｍの無酸素銅板としている。
【００４７】
別形態に係る誘電体共振器１００（図５〜図８）では、図１１（Ｂ）に示すように、測定共振モードであるＴＥ011モードの磁場が、誘電体円柱３０の側端面３３付近の比較的狭い領域に発生する。このＴＥ011モードの共振周波数ｆは１０．７ＧＨｚ、無負荷Ｑ値は８０６８である。そして、この誘電体共振器１００では、図１１（Ａ）に示すように、不要共振モードの１つであるＨＥ211モードの磁場が、誘電体円柱３０から導体板２０（又は導体板１０）の外側の比較的広い領域に発生する。このＨＥ211モードの共振周波数ｆは１１．２ＧＨｚ、無負荷Ｑ値は２００５４である。
【００４８】
一方、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１（図１〜図４）では、図１２（Ｂ）に示すように、測定共振モードであるＴＥ011モードの磁場が、誘電体共振器１００（図１１（Ｂ））と同様に、誘電体円柱３０の側端面３３付近に発生する。誘電体共振器１において、ＴＥ011モードの磁場は、主に平面視で導体板４０の円孔４１より内側の領域に発生する。誘電体共振器１でのＴＥ011モードの共振周波数ｆは１０．７ＧＨｚ、無負荷Ｑ値は８０６９で、誘電体共振器１００の時と同等の値となる。そして、この誘電体共振器１では、図１２（Ａ）に示すように、不要共振モードの１つであるＨＥ211モードの磁場が発生していない或いは殆ど発生していないことが分かる。
【００４９】
図１３は誘電体円柱端からの距離と磁場強度との関係の一例を示す図である。図１３において、横軸は誘電体円柱端からの距離［ｍｍ］を表し、縦軸は磁場強度［Ａ／ｍ］を表している。
【００５０】
図１３には、別形態に係る誘電体共振器１００（図５〜図８）及び第１の実施の形態に係る誘電体共振器１（図１〜図４）において、誘電体円柱３０の直径Ｄを１２ｍｍとした時の、その側端面３３からの距離と、ＨＥ211モードの磁場強度との関係を例示している。図１３に示す実線Ｘは、誘電体共振器１００における、誘電体円柱３０の側端面３３からの距離とＨＥ211モードの磁場強度との関係である。図１３に示す点線Ｙは、誘電体共振器１における、誘電体円柱３０の側端面３３からの距離とＨＥ211モードの磁場強度との関係である。
【００５１】
誘電体共振器１００では、図１３の実線Ｘに示すように、誘電体円柱３０の側端面３３（０ｍｍ）におけるＨＥ211モードの磁場強度が比較的高く、誘電体円柱３０から離れるにつれて徐々にＨＥ211モードの磁場強度が低くなっていく。
【００５２】
一方、誘電体共振器１では、図１３の点線Ｙに示すように、誘電体円柱３０の側端面３３（０ｍｍ）におけるＨＥ211モードの磁場強度が、誘電体共振器１００の場合に比べて極めて低くなる。誘電体共振器１におけるＨＥ211モードの磁場強度は、そのような誘電体円柱３０の側端面３３での低い状態から、誘電体円柱３０から離れるにつれて更に低くなり、一定距離以降ほぼ０になる。
【００５３】
第１の実施の形態に係る誘電体共振器１では、導体板１０と導体板２０とに挟まれる誘電体円柱３０が非接触で円孔４１を貫通する導体板４０を設け、この導体板４０を、導体板１０及び導体板２０に電気的に接続する。この構成により、図１１〜図１３に見られるように、不要共振モードが選択的に消失或いは低減される。即ち、円孔４１により、誘電体円柱３０付近に発生する測定共振モード（ＴＥ011モード）の磁場への影響を抑えつつ、円孔４１外側の部分により、誘電体円柱３０外側のより広い領域で上下方向Ｓに回転するような不要共振モード（ＨＥ211モード）の磁場を遮断する。このような不要共振モードの磁場の遮断によって導体板４０に流れる電流は、導体板４０に電気的に接続される導体板１０又は導体板２０に逃がされる。尚、導体板４０を、導体板１０と導体板２０との中間（各々から等距離）の位置に配置すると、不要共振モードであるＨＥモードの磁場が効果的に遮断される。
【００５４】
第１の実施の形態に係る誘電体共振器１によれば、測定共振モードを残し、不要共振モードを選択的に消失或いは低減させた周波数特性（図１０）の測定が可能になる。これにより、測定共振モードについて適正な共振周波数ｆを求め、無負荷Ｑ値、その他の各種特性値を適正に求めることが可能になる。
【００５５】
このような誘電体共振器１において、誘電体円柱３０を非接触で貫通させる導体板４０の円孔４１の内径は、誘電体円柱３０の周囲に発生する電界に基づいて設定することができる。
【００５６】
図１４は誘電体円柱端からの距離と電界強度との関係の一例を示す図である。図１４において、横軸は誘電体円柱端からの距離［ｍｍ］を表し、縦軸は電界強度［Ｖ／ｍ］を表している。
【００５７】
図１４には、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１（図１〜図４）において、誘電体円柱３０の直径Ｄを１２ｍｍとした時の、その側端面３３からの距離と、ＴＥ011モードの電界強度との関係を例示している。
【００５８】
誘電体共振器１では、図１４に示すように、ＴＥ011モードの電界強度が、誘電体円柱３０の側端面３３（０ｍｍ）で最も高く、誘電体円柱３０から離れるにつれて徐々に低くなっていく。測定共振モードであるＴＥ011モードについて得られる、この図１４に示すような関係に基づき、導体板４０に設ける円孔４１の内径を設定する。例えば、誘電体円柱３０の側端面３３から、当該側端面３３における電界強度の１／１０以下の電界強度になる位置よりも外側に内縁４１ａが位置するように、円孔４１の内径を設定する。
【００５９】
図１４の例では、誘電体円柱３０の側端面３３からの距離が６ｍｍで、ＴＥ011モードの電界強度が、側端面３３での電界強度の１／１０以下になっているので、側端面３３から６ｍｍ以上に内縁４１ａが位置するように、円孔４１の内径を設定する。図１４の例では、誘電体円柱３０の直径Ｄが１２ｍｍであるので、その側端面３３から６ｍｍ以上に内縁４１ａが位置する円孔４１は、その中心を誘電体円柱３０と同じにした場合、内径が１８ｍｍとなる。導体板４０の円孔４１の内径は、それを貫通させる誘電体円柱３０の直径の１．５倍（１８ｍｍ／１２ｍｍ）以上に設定すればよい。
【００６０】
このように導体板４０の円孔４１を、測定共振モードの電界強度分布に基づき、電界強度が誘電体円柱３０の側端面３３よりも一定レベル以上低くなる位置に内縁４１ａが存在するような内径に設定する。これにより、測定共振モードの電場（電界）に及ぼす影響を抑えつつ、円孔４１を設けた導体板４０を配置することができる。
【００６１】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る誘電体共振器１では、誘電体円柱３０を挟む導体板１０と導体板２０との間に、誘電体円柱３０が非接触で貫通する円孔４１を設けた導体板４０を配置し、これを導体板１０及び導体板２０に電気的に接続する。この導体板４０の円孔４１で、誘電体円柱３０付近に発生する測定共振モードの電磁場への影響を抑えつつ、円孔４１外側の部分で、誘電体円柱３０外側のより広い領域で上下方向Ｓに回転するような不要共振モードの磁場を遮断し、これを消失或いは低減させる。不要共振モードの磁場の遮断によって導体板４０に流れる電流は、導体板４０に電気的に接続される導体板１０又は導体板２０に逃がされる。
【００６２】
第１の実施の形態に係る誘電体共振器１によれば、不要共振モードを選択的に消失或いは低減させた周波数特性の測定が可能になり、測定共振モードの共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値、その他の各種特性値を適正に求めることが可能になる。
【００６３】
例えば、測定共振モードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値に基づき、誘電体円柱３０の誘電率ε、誘電損失ｔａｎδ、導体板１０又は導体板２０の表面抵抗Ｒs及び導電率σが求められる。
【００６４】
一例として、無負荷Ｑ値は、測定される周波数特性から、測定共振モードの波形とその共振周波数ｆに基づき、半値幅（半値全幅）法によって算出される。誘電率ε及び誘電損失ｔａｎδが既知でない場合、これらは、誘電体円柱３０の直径Ｄ及び高さＬ、共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値等に基づいて算出される。また、ＴＥ0mnモードを測定共振モードとした測定では、励振線６０から高周波信号を印加した際、誘電体円柱３０の上端面３１と導体板１０との界面、誘電体円柱３０の下端面３２と導体板２０との界面に、電流が集中的に分布する。測定される周波数特性から得た測定共振モードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値に基づき、導体板１０の、誘電体円柱３０の上端面３１側の面、或いは、導体板２０の、誘電体円柱３０の下端面３２側の面について、表面抵抗Ｒsが算出され、導電率σが算出される。適正な周波数特性が測定され、測定共振モードの適正な共振周波数ｆが求められることで、無負荷Ｑ値、誘電体円柱３０の誘電率ε、誘電損失ｔａｎδ、導体板１０又は導体板２０の表面抵抗Ｒs及び導電率σが適正に求められる。
【００６５】
次に、第２の実施の形態について説明する。
上記第１の実施の形態においては、導体板４０を支持する導電性の支持体５０を、上下の導体板１０及び導体板２０の双方に接触させ、その支持体５０で導体板４０と導体板１０及び導体板２０とを電気的に接続する一形態を例示した。このほか、支持体５０は、導体板１０及び導体板２０のうちの一方にのみ接触させ、当該一方と導体板４０とを支持体５０で電気的に接続する形態とすることもできる。このような形態を、ここでは第２の実施の形態として説明する。
【００６６】
図１５は第２の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。図１５には、第２の実施の形態に係る誘電体共振器の一例の要部断面模式図を図示している。
尚、図１５（Ａ）は、上記図２（Ａ）と同様に、第２の実施の形態に係る誘電体共振器１Ａを上下方向に、対向する支持体５０を含むような位置で切断した時の断面模式図である。図１５（Ｂ）は、上記図２（Ｂ）と同様に、第２の実施の形態に係る誘電体共振器１Ａを上下方向に、対向する支持体５０を含まないような位置で切断した時の断面模式図である。
【００６７】
図１５に示す誘電体共振器１Ａは、導体板４０を支持する支持体５０が、誘電体円柱３０を挟む導体板１０及び導体板２０のうち、下側の導体板２０にのみ接触する点で、上記第１の実施の形態に係る誘電体共振器１と相違する。誘電体共振器１Ａにおいて、支持体５０は導電性とされ、それによって導体板４０と下側の導体板２０とが電気的に接続される。尚、導体板４０は、支持体５０以外の導体部材を用いて導体板２０又は導体板１０に電気的に接続されてもよい。
【００６８】
この第２の実施の形態に係る誘電体共振器１Ａでは、支持体５０の高さに要求される精度を低減することが可能になる。
例えば、導体板１０を被測定導体板とする場合、適正な周波数特性を得るためには、導体板１０を誘電体円柱３０の上端面３１に対して高い精度で平行に配置することが望ましい。ここで、導体板１０と導体板２０との間に、円孔４１を設けた導体板４０を配置するために、導体板４０を支持体５０で支持し、その支持体５０を導体板１０及び導体板２０に接触させて電気的に接続する形態を採用する場合を想定する。この場合、導体板１０と導体板２０との間隔よりも高背の支持体５０が１つでも存在すると、その高い支持体５０の上端に導体板１０が当接し、導体板１０が誘電体円柱３０の上端面３１に対して傾いてしまうことが起こり得る。
【００６９】
これに対し、第２の実施の形態に係る誘電体共振器１Ａでは、支持体５０を導体板１０と導体板２０との間隔（この例では誘電体円柱３０の高さＬ）よりも低背にして、支持体５０と導体板１０とを非接触とし、導体板１０を誘電体円柱３０の上端面３１で支持する。このようにして導体板１０を誘電体円柱３０の上端面３１に対して平行に配置し、それにより、適正な周波数特性を得る。この誘電体共振器１Ａでは、支持体５０の高さを、導体板１０と導体板２０との間隔に高精度に一致させることを要しないため、支持体５０の高さに要求される精度が低減される。
【００７０】
このような誘電体共振器１Ａによっても、上記第１の実施の形態で述べたのと同様の効果が得られる。即ち、誘電体共振器１Ａでは、導体板１０と導体板２０との間に、誘電体円柱３０が非接触で円孔４１を貫通する導体板４０を配置し、これを一方の導体板２０に電気的に接続する。これにより、導体板４０の円孔４１で、誘電体円柱３０付近に発生する測定共振モードの磁場への影響を抑えつつ、円孔４１外側の部分で、誘電体円柱３０外側のより広い領域で上下方向Ｓに回転するような不要共振モードの磁場を遮断する。更に、円孔４１の内径を適切に設定することで、導体板４０が測定共振モードの電場に及ぼす影響を抑える。不要共振モードの磁場の遮断によって導体板４０に流れる電流は、導体板４０に電気的に接続される導体板２０に逃がす。
【００７１】
これにより、測定共振モードを残し、不要共振モードを選択的に消失或いは低減させた周波数特性の測定が可能になり、測定共振モードの共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値、その他の各種特性値を適正に求めることが可能になる。
【００７２】
次に、第３の実施の形態について説明する。
図１６は第３の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。図１６には、第３の実施の形態に係る誘電体共振器の一例の要部断面模式図を図示している。
【００７３】
尚、図１６（Ａ）は、上記図２（Ａ）と同様に、第３の実施の形態に係る誘電体共振器１Ｂを上下方向に、対向する支持体５０を含むような位置で切断した時の断面模式図である。図１６（Ｂ）は、上記図２（Ｂ）と同様に、第３の実施の形態に係る誘電体共振器１Ｂを上下方向に、対向する支持体５０を含まないような位置で切断した時の断面模式図である。
【００７４】
図１６に示す誘電体共振器１Ｂは、導体板１０と導体板２０との間隔（この例では誘電体円柱３０の高さＬ）よりも低背の支持体５０と、導体板１０との間に、高さ調整部材７０が設けられている点で、上記第２の実施の形態に係る誘電体共振器１Ａと相違する。
【００７５】
高さ調整部材７０には、導体板１０及び導体板２０並びに支持体５０よりも柔らかく、一定の押圧力で変形する弾性材料又は塑性材料が用いられる。図１６では便宜上、高さ調整部材７０を概念的に図示しているが、高さ調整部材７０には、コイルバネや板バネ等のバネ（スプリング）、ゴム、樹脂、樹脂とフィラーを含む樹脂組成物等を用いることができる。
【００７６】
高さ調整部材７０には、導電性を持たせることができる。支持体５０が導電性とされ、且つ、高さ調整部材７０も導電性とされる場合には、その導電性の高さ調整部材７０で導体板１０と支持体５０とが電気的に接続され、それによって導体板４０と導体板１０及び導体板２０とが電気的に接続される。尚、導体板４０は、支持体５０及び高さ調整部材７０以外の導体部材を用いて導体板１０又は導体板２０に電気的に接続されてもよい。
【００７７】
この第３の実施の形態に係る誘電体共振器１Ｂでは、導体板１０と導体板２０との間隔よりも低背の支持体５０を用いることで、上記第２の実施の形態で述べたように、支持体５０の高さに要求される精度を低減することが可能になる。
【００７８】
更に、この誘電体共振器１Ｂでは、導体板１０と支持体５０との間にできるギャップが、両者に挟持される高さ調整部材７０の変形によって、埋められる。導体板１０は、その中心部を誘電体円柱３０の上端面３１で支持されると共に、その中心部外側の部位を高さ調整部材７０で支持される。これにより、誘電体円柱３０の上端面３１に対する導体板１０の平行度を効果的に確保し、維持することが可能になる。
【００７９】
このような誘電体共振器１Ｂによっても、上記第１及び第２の実施の形態で述べたのと同様に、測定共振モードを残し、不要共振モードを選択的に消失或いは低減させた周波数特性を測定し、測定共振モードの共振周波数ｆ等を適正に求めることが可能になる。
【００８０】
尚、ここでは上側の導体板１０と支持体５０との間に高さ調整部材７０を配置する場合を例示したが、支持体５０の上端を上側の導体板１０に当接させるようにし、支持体５０の下端と下側の導体板２０との間に高さ調整部材７０を配置することもできる。更に、上側の導体板１０と支持体５０との間、及び下側の導体板２０と支持体５０との間の双方に、高さ調整部材７０を配置することもできる。このような高さ調整部材７０の配置形態によっても、上記同様の効果を得ることが可能である。
【００８１】
また、上記第１の実施の形態で述べた誘電体共振器１において、その支持体５０に、その上端及び下端がそれぞれ接触する導体板１０及び導体板２０よりも柔らかい変形性材料を用いた場合も、この第３の実施の形態で述べたのと同様の効果を得ることが可能である。
【００８２】
次に、第４の実施の形態について説明する。
図１７〜図２０は第４の実施の形態に係る誘電体共振器の構成例を示す図である。図１７〜図２０にはそれぞれ、第４の実施の形態に係る誘電体共振器の一例の要部断面模式図を図示している。
【００８３】
尚、図１７〜図２０はそれぞれ、上記図２（Ｂ）と同様に、第４の実施の形態に係る誘電体共振器１Ｃ〜１Ｆを上下方向に、対向する支持体５０を含まないような位置で切断した時の断面模式図である。
【００８４】
図１７に示す誘電体共振器１Ｃは、絶縁層１１の表面に設けられた導体板１０と、絶縁層２１の表面に設けられた導体板２０との間に、誘電体円柱３０が挟まれた構成を有する。誘電体円柱３０の上端面３１に、絶縁層１１の表面に設けられた導体板１０が接触され、誘電体円柱３０の下端面３２に、絶縁層２１の表面に設けられた導体板２０が接触される。このような導体板１０と導体板２０との間に、ここでは図示されない支持体５０で支持された、円孔４１を有する導体板４０が配置される。誘電体円柱３０は、その導体板４０の円孔４１を非接触で貫通するように配置される。
【００８５】
周波数特性や共振周波数ｆ等の各種特性値の取得に用いる被測定導体板、物性値既知導体板として、この誘電体共振器１Ｃのような、絶縁層１１の表面に設けられた導体板１０、絶縁層２１の表面に設けられた導体板２０を用いてもよい。このような誘電体共振器１Ｃによっても、導体板１０又は導体板２０の表面（誘電体円柱３０側の面）の導電率を測定することができる。
【００８６】
尚、誘電体共振器１Ｃでは、導体板４０と、導体板１０又は導体板２０との電気的な接続を、ここでは図示されない導電性の支持体５０と、導体板１０又は導体板２０との接触によって、或いは支持体５０以外の導体部材によって、実現することができる。
【００８７】
また、図１８に示す誘電体共振器１Ｄは、誘電体円柱３０の上端面３１及び下端面３２にそれぞれ、表面に導体板１０が設けられた絶縁層１１及び表面に導体板２０が設けられた絶縁層２１が接触される点で、上記図１７に示した誘電体共振器１Ｃと相違する。
【００８８】
導体板１０及び導体板２０はそれぞれ、この誘電体共振器１Ｄのように、絶縁層１１及び絶縁層２１を介して誘電体円柱３０の上端面３１及び下端面３２に対向させるようにすることもできる。誘電体共振器１Ｄでは、導体板１０及び導体板２０に流れる高周波電流が、主にそれぞれ絶縁層１１及び絶縁層２１との界面に分布することを利用し、当該界面の導電率を測定することができる。
【００８９】
尚、誘電体共振器１Ｄでは、ここでは図示されない支持体５０が、絶縁層１１と絶縁層２１との間に配置されるため、導体板４０の、導体板１０又は導体板２０との電気的な接続は、支持体５０の上下端とそれらの対向部位との直接接触によっては実現されない。導体板４０は、支持体５０以外の導体部材によって導体板１０又は導体板２０に電気的に接続される。
【００９０】
また、図１９に示す誘電体共振器１Ｅは、誘電体円柱３０の端面の一方側、例えば、上端面３１側を、単体の導体板１０としている点で、上記図１８に示した誘電体共振器１Ｄと相違する。
【００９１】
この誘電体共振器１Ｅのように、単体の導体板１０と、絶縁層２１の表面に設けられた導体板２０との組み合わせで共振器が構成されてもよい。誘電体共振器１Ｅでは、導体板２０と絶縁層２１との界面の導電率、或いは導体板１０の表面（誘電体円柱３０側の面）の導電率を測定することができる。
【００９２】
尚、誘電体共振器１Ｅでは、導体板４０を、ここでは図示されない支持体５０を導体板１０に接触させることによって導体板１０に、或いは支持体５０以外の導体部材によって導体板１０又は導体板２０に、電気的に接続することができる。
【００９３】
また、図２０に示す誘電体共振器１Ｆは、誘電体円柱３０の上端面３１側に、一定のギャップ３４を設けて導体板１０を配置している点で、上記図１９に示した誘電体共振器１Ｅと相違する。誘電体共振器１Ｆでは、ギャップ３４を調整することで、所定の共振モードの共振周波数をシフトさせることができる。また、ギャップ３４を調整することで、誘電体円柱３０の上端面３１の粗さや高さＬのばらつきの補償、上端面３１と導体板１０との平行度合わせ等を行うことができる。このような誘電体共振器１Ｆによっても、導体板２０と絶縁層２１との界面の導電率等を測定することができる。
【００９４】
尚、誘電体共振器１Ｆでは、導体板４０を、ここでは図示されない支持体５０を導体板１０に接触させることによって導体板１０に、或いは支持体５０以外の導体部材によって導体板１０又は導体板２０に、電気的に接続することができる。
【００９５】
図１７〜図２０に例示したような誘電体共振器１Ｃ〜１Ｆにおいては、上記第２の実施の形態で述べた例に従い、導体板４０を支持する、ここでは図示されない支持体５０を、誘電体円柱３０よりも低背なものとしてもよい。また、そのように支持体５０を低背なものとしたうえで、その上端側又は下端側に、上記第３の実施の形態で述べた例に従い、高さ調整部材７０を挿入してもよい。支持体５０を低背なものとすることで、またその上端側又は下端側に高さ調整部材７０を挿入することで、支持体５０に要求される精度の低減、導体板１０等の平行度の確保及び維持といった、上記第２及び第３の実施の形態で述べたような効果が得られる。
【００９６】
以上、第１〜第４の実施の形態について説明した。
以上の説明では、一対の支持体５０で導体板４０を支持する形態を例示したが、支持体５０の数は、これに限定されるものではなく、円孔４１を設けた導体板４０を支持可能であれば、１つでもよく、また３つ以上でもよい。
【００９７】
また、以上の説明では、円孔４１を設けた導体板４０を、導体板１０及び導体板２０の双方、或いはそれらのうちのいずれか一方に、電気的に接続する形態を例示した。このほか、導体板４０は、そこに流れる電流を導体板４０の外に逃がすことが可能であれば、導体板１０及び導体板２０以外の他の導体部材、導体板１０及び導体板２０とは電気的に独立した他の導体部材に、電気的に接続することもできる。
【００９８】
また、以上の説明では、円孔４１を設けた導体板４０を例示したが、導体板４０を誘電体円柱３０が非接触で貫通し、その導体板４０で不要共振モードを選択的に消失或いは低減できるものであれば、導体板４０の設ける孔の平面形状は、円形には限定されない。
【００９９】
以上、第１〜第４の実施の形態で述べたような誘電体共振器１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ等は、２誘電体共振器法（JIS R 1627，IEC 61338-1-3）、１誘電体共振器２モード法（JIS H 7307，IEC 61788-7）のいずれにも採用することが可能である。
【０１００】
次に、第５の実施の形態について説明する。
ここでは、以上述べたような誘電体共振器を用いた測定装置及び測定方法の一例を、第５の実施の形態として説明する。
【０１０１】
図２１は第５の実施の形態に係る測定装置の構成例を示す図である。
測定装置８０は、誘電体共振器８１、測定部８２及び処理部８３を含む。
誘電体共振器８１には、上記第１〜第４の実施の形態で述べた誘電体共振器１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ等が用いられる。即ち、一対の導体板１０及び導体板２０と、それらの間に設けられた誘電体円柱３０と、誘電体円柱３０が非接触で貫通する円孔４１を備え導体板１０及び導体板２０の少なくとも一方に電気的に接続された導体板４０とを含むものが用いられる。
【０１０２】
測定部８２は、誘電体共振器８１の周波数特性を測定する。測定部８２は、誘電体共振器８１に対する励振及び検波を行い、周波数と、Ｓ21等のＳパラメータとの関係を示す周波数特性を測定する。
【０１０３】
処理部８３は、測定部８２で測定された周波数特性に基づき、測定共振モードであるＴＥ0mnモードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を算出する処理を実行する。
測定装置８０では、その誘電体共振器８１に、上記のような導体板４０を設けたものが用いられることで、測定部８２において、ＨＥ211モード等の不要共振モードが消失或いは低減された周波数特性が得られる。これにより、処理部８３において、測定共振モードの適正な共振周波数ｆが算出され、更に、適正な無負荷Ｑ値が算出される。
【０１０４】
以下、測定装置の一例について説明する。
図２２は第５の実施の形態に係る測定装置の一例を示す図である。
図２２に示す測定装置９０は、誘電体共振器９１、ネットワークアナライザ９２及び処理装置９３を含む。
【０１０５】
図２２には誘電体共振器９１として、上記第１の実施の形態で述べた誘電体共振器１を例示している。尚、誘電体共振器９１には、このほか、第２〜第４の実施の形態で述べたような誘電体共振器１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ等を用いることもできる。
【０１０６】
ここでは便宜上、誘電体共振器９１の、誘電体円柱３０の上側の導体板１０を、測定対象である被測定銅板とし、誘電体円柱３０の下側の導体板２０を、物性値が既知の無酸素銅板とする。
【０１０７】
誘電体共振器９１（１）の、誘電体円柱３０の近傍には、一対の励振線６０が設けられる。各励振線６０は、同軸ケーブル６１とその一端部に設けられたループアンテナ６２とを有し、ループアンテナ６２が誘電体円柱３０の近傍に配置され、他端部がネットワークアナライザ９２に接続される。誘電体共振器９１の励振及び検波は、このようなループアンテナ６２を有する励振線６０を用いた磁界結合によって行われる。励振線６０のループアンテナ６２の位置は、測定装置９０により自動で、或いは、測定者により手動で、調整される。
【０１０８】
ネットワークアナライザ９２は、一方の励振線６０（ポート１）から誘電体共振器９１への高周波信号の入力、誘電体共振器９１から当該一方の励振線６０に反射される高周波信号の検出、誘電体共振器９１から他方の励振線６０（ポート２）に出力される高周波信号の検出を行う。ネットワークアナライザ９２は、高周波信号の入力及び検出の結果に基づき、Ｓ21等のＳパラメータを算出する。このようなネットワークアナライザ９２が、処理装置９３に接続される。
【０１０９】
処理装置９３は、入力部９３ａ、取得部９３ｂ、第１算出部９３ｃ、第２算出部９３ｄ、記憶部９３ｅ及び出力部９３ｆを含む。
入力部９３ａには、被測定銅板（導体板１０）の導電率σの算出に用いられる各種情報が入力される。例えば、誘電体共振器９１の誘電体円柱３０の直径Ｄ及び高さＬ等のほか、後述のような導電率σの算出処理に用いられる各種物性値、定数、特性式等の情報が入力される。
【０１１０】
取得部９３ｂは、ネットワークアナライザ９２で得られた、周波数とＳパラメータ（例えばＳ21）との関係、即ち、誘電体共振器９１の周波数特性の情報を取得する。
第１算出部９３ｃは、取得部９３ｂで取得された周波数特性の情報に基づき、測定共振モードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を算出する。一例として、第１算出部９３ｃは、周波数特性の情報から、測定共振モードの共振周波数ｆを得て、その測定共振モードの波形の半値全幅Ｗを求めて、無負荷Ｑ値を算出する。所謂２ポート法では、Ｑ＝ｆ／Ｗに従い、無負荷Ｑ値を算出することができる。尚、第１算出部９３ｃは、無負荷Ｑ値を複数回算出し、それらの平均値を得ることもできる。
【０１１１】
第２算出部９３ｄは、第１算出部９３ｃで算出された共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値（又は無負荷Ｑ値の平均値）の情報に基づき、誘電体共振器９１の導体板１０（被測定銅板）の導電率σを算出する。ここで、まず第２算出部９３ｄが行う導電率σの算出の原理について述べる。
【０１１２】
被測定銅板（導体板１０）の表面抵抗Ｒsは、次の式（１）で表される。
Ｒs＝２πｆ3μ0ε0εrＬ3／〔ｎ2（１＋ＦＧ）〕×〔１／Ｑ×（１＋ＦＧ／εr）−ｔａｎδ〕・・・（１）
ここで、ｆはＴＥ0mnモードの共振周波数、ＱはＴＥ0mnモードの無負荷Ｑ値、εrは比誘電率、ε0は真空の誘電率、μ0は真空の透磁率（４π×１０-7Ｈ／ｍ）、Ｌは誘電体円柱３０の高さである。Ｆ，Ｇは、それぞれ次の式（２），（３）で表される。
【０１１３】
Ｆ＝Ｊ12（α）／〔Ｊ12（α）−Ｊ0（α）Ｊ2（α）〕・・・（２）
Ｇ＝Ｋ0（β）／〔Ｋ2（β）−Ｋ1（β）Ｋ12（β）〕・・・（３）
ここで、Ｊ0（α）及びＪ1（α）は第１種ベッセル関数、Ｋ0（β）及びＫ1（β）は第２種ベッセル関数であり、α及びβは更に、次の式（４）〜（６）で表される。
【０１１４】
α＝（２πＤ／λ0）×〔εr−（λ0／λg）2〕1/2・・・（４）
β＝（２πＤ／λ0）×〔（λ0／λg）−１〕1/2・・・（５）
λ0＝ｃ／ｆ，λg＝２Ｌ／ｎ・・・（６）
ここで、λ0は共振波長、λgは伝搬波長、ｃは光速、Ｄは誘電体円柱３０の直径である。
【０１１５】
被測定銅板（導体板１０）の導電率σは、次の式（７）で表される。
σ＝πｆμ／（σ0Ｒｓ2）・・・（７）
ここで、μは被測定銅板の透磁率、σ0は万国標準軟銅の導電率（５．８×１０7Ｓ／ｍ）である。尚、被測定銅板のような非磁性体では比透磁率（μr＝μ／μ0）は１である。
【０１１６】
誘電率εは、誘電体円柱３０の直径Ｄ、高さＬ、及び共振周波数ｆから算出される。誘電損失ｔａｎδは、無負荷Ｑ値を用いて算出されるか、或いは、誘電体円柱３０について予め取得された値が用いられる。導電率σは、ｔａｎδ，Ｄ，Ｌ，ｆ，Ｑ，ｎに依存し、ｆ，Ｑ以外は既知の値か、或いは既知の値とｆ，Ｑから求めることができるため、ｆ，Ｑが測定により得られれば、得られたそのｆ，Ｑに基づいて導電率σを得ることができる。
【０１１７】
処理装置９３の第２算出部９３ｄは、第１算出部９３ｃで算出された共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値の情報を用い、上記原理に基づき、式（７）に示される被測定銅板（導体板１０）の導電率σを算出する。
【０１１８】
記憶部９３ｅは、第２算出部９３ｄでの導電率σの算出に用いられる各種情報を記憶する。例えば、記憶部９３ｅは、取得部９３ｂで取得される周波数特性の情報、第１算出部９３ｃで算出される共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値の情報を記憶する。また、記憶部９３ｅは、第１算出部９３ｃ及び第２算出部９３ｄによって算出される導電率σのその算出過程で用いられる各種物性値、定数、特性式の情報、導電率σの算出過程で得られる算出値の情報、算出の結果得られる導電率σの情報等を記憶する。
【０１１９】
出力部９３ｆは、第２算出部９３ｄで算出された導電率σの情報、或いは算出されて記憶部９３ｅに記憶された導電率σの情報を、例えば、モニタ等の表示装置に出力する。出力部９３ｆは、導電率σのほか、周波数特性、共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値等の情報を出力することもできる。
【０１２０】
図２３は第５の実施の形態に係る測定方法の一例を示す図である。
上記図２２に示すような構成を有する測定装置９０を用いた測定では、まず、誘電体共振器９１（この例では上記第１の実施の形態で述べた誘電体共振器１）が準備される。例えば、被測定銅板の導体板１０と、無酸素銅板の導体板２０との間に、所定の誘電体円柱３０、及びその誘電体円柱３０が非接触で貫通する円孔４１を有し支持体５０で支持される導体板４０を設け、誘電体共振器９１（１）を組み立てる（図１〜図３）。導体板４０は、例えば支持体５０を通じて導体板１０及び導体板２０に電気的に接続される。このような誘電体共振器９１の、誘電体円柱３０の近傍に、自動で或いは手動で、励振線６０を配置する（図４）。
【０１２１】
このようにして準備された誘電体共振器９１に対し、測定装置９０は、ネットワークアナライザ９２により、励振線６０を通じて誘電体共振器９１の励振及び検波を行い、周波数特性、例えば周波数とＳ21との関係を測定する（ステップＳ１）。
【０１２２】
次いで、測定装置９０は、処理装置９３の取得部９３ｂにより、ネットワークアナライザ９２で測定された周波数特性の情報を取得する（ステップＳ２）。
次いで、測定装置９０は、処理装置９３の第１算出部９３ｃにより、取得部９３ｂで取得された周波数特性の情報に基づき、測定共振モードであるＴＥ0mnモードの共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を算出する（ステップＳ３）。
【０１２３】
次いで、測定装置９０は、処理装置９３の第２算出部９３ｄにより、第１算出部９３ｃで算出された共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値の情報に基づき、上記原理に従い、被測定銅板の導体板１０の導電率σを算出する（ステップＳ４）。
【０１２４】
測定装置９０は、導電率σの算出に用いられる各種情報、及び算出された導電率σの情報を、記憶部９３ｅにより記憶する（ステップＳ５）。
また、測定装置９０は、算出された導電率σを、出力部９３ｆにより、モニタ等の表示装置に出力する（ステップＳ６）。
【０１２５】
測定装置９０は、このような処理を実行し、誘電体共振器９１の導体板１０（被測定銅板）の導電率σを取得する。
測定装置９０では、誘電体共振器９１として、誘電体円柱３０が非接触で円孔４１を貫通し、導体板１０及び導体板２０の少なくとも一方に電気的に接続された導体板４０を設けたものが用いられる。測定時には、この導体板４０により、不要共振モードが選択的に消失或いは低減されるため、所定の測定共振モード、即ちＴＥ0mnモードについて、適正な共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値を得ることができる。その結果、それらを用いて算出される導電率σについても、適正な値を得ることができる。
【０１２６】
例えば、近年のプリント基板の信号は、高速化が進み、ＧＨｚ帯の伝送速度になっている。高速伝送が可能なプリント基板の設計においては、伝送損失を適正に見積もることが重要になる。伝送損失の要因の１つとして、プリント基板の、配線等の導体部の導電率σが挙げられる。高周波における導電率σには、主に導体部表面に電流が集中する表皮効果と、導体部表面の凹凸形状が影響してくる。そのため、伝送損失はプリント基板毎に異なる可能性があり、伝送損失に影響し得る導体部の導電率σは、プリント基板毎に適正に測定できることが望ましい。
【０１２７】
ＧＨｚ帯域における導電率σの測定手法として、誘電体共振器を用いたものが知られているが、前述のように、測定共振モードのほかに不要共振モードが混在して発生すると、適正な共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値、導電率σが得られない可能性が生じる。
【０１２８】
これに対し、上記のような導体板４０を用いた誘電体共振器９１によれば、不要共振モードを選択的に消失或いは低減し、適正な共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値、導電率σを得ることが可能になる。上記測定装置９０及びそれを用いた測定方法によれば、適正な共振周波数ｆ、無負荷Ｑ値、導電率σを得て、プリント基板の、配線等の導体部の伝送損失を適正に見積もり、高速伝送が可能なプリント基板の設計に貢献することができる。
【０１２９】
尚、共振周波数ｆ及び無負荷Ｑ値は、前述のような２ポート法のほか、所謂１ポート法によって求めることもできる。この場合は、ネットワークアナライザ９２を用い、ＳパラメータとしてＳ11を求め、周波数とＳ11との関係を取得する。この関係に基づき、測定共振モードの共振周波数ｆを得て、その測定共振モードの波形の半値全幅Ｗを求めて、無負荷Ｑ値を算出する。１ポート法では、Ｑ＝２×ｆ／Ｗに従い、無負荷Ｑ値を算出することができる。
【０１３０】
また、上記のような測定装置９０が備える処理装置９３の処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。
図２４はコンピュータのハードウェアの構成例を示す図である。
【０１３１】
コンピュータ２００は、プロセッサ２０１によって制御される。プロセッサ２０１には、バス２０９を介してＲＡＭ（Random Access Memory）２０２と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ２０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ２０１には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）等が用いられる。
【０１３２】
ＲＡＭ２０２は、コンピュータ２００の主記憶装置である。ＲＡＭ２０２には、プロセッサ２０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ２０２には、プロセッサ２０１による処理に必要な各種データが格納される。
【０１３３】
バス２０９に接続される周辺機器としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０３、グラフィック処理装置２０４、入力インタフェース２０５、光学ドライブ装置２０６、機器接続インタフェース２０７及びネットワークインタフェース２０８がある。
【０１３４】
ＨＤＤ２０３は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込み及び読み出しを行う。ＨＤＤ２０３は、コンピュータ２００の補助記憶装置である。ＨＤＤ２０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。尚、補助記憶装置として、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が用いられてもよい。
【０１３５】
グラフィック処理装置２０４には、モニタ２１１が接続される。グラフィック処理装置２０４は、プロセッサ２０１からの命令に従って、画像をモニタ２１１の画面に表示させる。
【０１３６】
入力インタフェース２０５には、キーボード２１２とマウス２１３とが接続される。入力インタフェース２０５は、キーボード２１２やマウス２１３から送られてくる信号をプロセッサ２０１に送信する。尚、マウス２１３は、ポインティングデバイスの一例であり、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボール等の他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【０１３７】
光学ドライブ装置２０６は、レーザ光等を利用して、光ディスク２１４に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク２１４には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等がある。
【０１３８】
機器接続インタフェース２０７は、コンピュータ２００に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。例えば、機器接続インタフェース２０７には、メモリ装置２１５やメモリリーダライタ２１６が接続される。メモリ装置２１５は、機器接続インタフェース２０７との通信機能を搭載した記録媒体である。メモリリーダライタ２１６は、カード型の記録媒体であるメモリカード２１７へのデータの書き込み、又はメモリカード２１７からのデータの読み出しを行う装置である。
【０１３９】
ネットワークインタフェース２０８は、ネットワーク２１０に接続される。ネットワークインタフェース２０８は、ネットワーク２１０を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
【０１４０】
以上のようなハードウェア構成によって、測定装置９０が備える処理装置９３の処理機能を実現することができる。
コンピュータ２００は、例えば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、測定装置８０，９０の処理機能を実現する。当該プログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。例えば、コンピュータ２００に実行させるプログラムをＨＤＤ２０３に格納しておくことができる。プロセッサ２０１は、ＨＤＤ２０３内のプログラムの少なくとも一部をＲＡＭ２０２にロードし、プログラムを実行する。また、コンピュータ２００に実行させるプログラムを、光ディスク２１４、メモリ装置２１５、メモリカード２１７等の可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、例えば、プロセッサ２０１からの制御により、ＨＤＤ２０３にインストールされた後、実行可能となる。また、プロセッサ２０１が可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。
【０１４１】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  第１導体板と、
前記第１導体板に対向する第２導体板と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板と
を含むことを特徴とする誘電体共振器。
【０１４２】
（付記２）  前記第３導体板は、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方に電気的に接続されることを特徴とする付記１に記載の誘電体共振器。
（付記３）  前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記第３導体板を支持して前記第１導体板及び前記第２導体板の各々から所定距離の位置に保持する支持体を更に含むことを特徴とする付記１又は２に記載の誘電体共振器。
【０１４３】
（付記４）  前記支持体が導電性を有し、前記支持体を用いて、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と、前記第３導体板とが電気的に接続されることを特徴とする付記３に記載の誘電体共振器。
【０１４４】
（付記５）  前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と前記支持体との間隙に設けられた高さ調整部材を更に含むことを特徴とする付記３又は４に記載の誘電体共振器。
【０１４５】
（付記６）  前記支持体及び前記高さ調整部材が導電性を有し、
前記支持体及び前記高さ調整部材を用いて、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方と、前記第３導体板とが電気的に接続されることを特徴とする付記５に記載の誘電体共振器。
【０１４６】
（付記７）  前記誘電体円柱の近傍に設けられる励振線を更に含むことを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の誘電体共振器。
（付記８）  前記第１導体板、前記第２導体板及び前記第３導体板の外形サイズが同じであることを特徴とする付記１乃至７のいずれかに記載の誘電体共振器。
【０１４７】
（付記９）  前記孔の内径は、前記誘電体円柱の直径の１．５倍以上であることを特徴とする付記１乃至８のいずれかに記載の誘電体共振器。
（付記１０）  第１導体板と、
前記第１導体板に対向する第２導体板と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板と
を含む誘電体共振器と、
前記誘電体共振器の周波数特性を測定する測定部と、
前記測定部で測定された前記周波数特性に基づいて共振周波数及び無負荷Ｑ値を算出する処理部と
を含むことを特徴とする測定装置。
【０１４８】
（付記１１）  前記第３導体板は、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方に電気的に接続されることを特徴とする付記１０に記載の測定装置。
（付記１２）  前記処理部は更に、算出された前記共振周波数及び前記無負荷Ｑ値に基づいて前記第１導体板の導電率を算出することを特徴とする付記１０又は１１に記載の測定装置。
【０１４９】
（付記１３）  第１導体板と、
前記第１導体板に対向する第２導体板と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられる誘電体円柱と、
前記第１導体板と前記第２導体板との間に設けられ、前記誘電体円柱が非接触で貫通する孔を有する第３導体板と
を含む誘電体共振器の周波数特性を測定し、
測定された前記周波数特性に基づいて共振周波数及び無負荷Ｑ値を算出することを特徴とする測定方法。
【０１５０】
（付記１４）  前記第３導体板は、前記第１導体板と前記第２導体板の少なくとも一方に電気的に接続されることを特徴とする付記１３に記載の測定方法。
（付記１５）  算出された前記共振周波数及び前記無負荷Ｑ値に基づいて前記第１導体板の導電率を算出することを特徴とする付記１３に記載の測定方法。
【符号の説明】
【０１５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，８１，９１，１００  誘電体共振器
１０，２０，４０  導体板
１１，２１  絶縁層
３０  誘電体円柱
３１  上端面
３２  下端面
３３  側端面
３４  ギャップ
４１  円孔
４１ａ  内縁
５０  支持体
６０  励振線
６１  同軸ケーブル
６２  ループアンテナ
７０  調整部材
８０，９０  測定装置
８２  測定部
８３  処理部
９２  ネットワークアナライザ
９３  処理装置
９３ａ  入力部
９３ｂ  取得部
９３ｃ  第１算出部
９３ｄ  第２算出部
９３ｅ  記憶部
９３ｆ  出力部
２００  コンピュータ
２０１  プロセッサ
２０２  ＲＡＭ
２０３  ＨＤＤ
２０４  グラフィック処理装置
２０５  入力インタフェース
２０６  光学ドライブ装置
２０７  機器接続インタフェース
２０８  ネットワークインタフェース
２０９  バス
２１０  ネットワーク
２１１  モニタ
２１２  キーボード
２１３  マウス
２１４  光ディスク
２１５  メモリ装置
２１６  メモリリーダライタ
２１７  メモリカード
【図１】
0006519348.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006519348.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006519348.tif 000007
【図７】
0006519348.tif 000008
【図８】
0006519348.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006519348.tif 000011
【図１１】
0006519348.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0006519348.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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