(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部およびこの底部の外周に結合された少なくとも１つの壁部を有する実質的に槽状のハウジング部と、蓋部とを備えたマイクロ波部品において、
前記ハウジング部および前記蓋部は透磁性材料からなるとともに内側スペースを包囲し、この内側スペース中には、前記底部と前記蓋部との間に複数の実質的にディスク状の部品が積層状態で配置されて、前記底部の少なくとも一部に隣接する内側スペースのうちの部分的スペースが積層構造によって開放状態に残され、
前記実質的にディスク状の部品からなる積層構造は蓋部からの積層順序で少なくとも、電磁波を伝導するマイクロ波伝導構造と、前記壁部の間において前記底部に対して少なくとも実質的に平行に延在する少なくとも１つの中間要素と、磁石要素と、を有し、
前記部分的スペースは少なくとも実質的に、前記底部、前記中間要素および前記壁部の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に隣接する空間区域中に延在し、
前記中間要素は、導電性および／または透磁性に作製され、
前記底部に対する前記中間要素の空間的な位置を画成するよう前記底部と前記中間要素との間に少なくとも１つの壁部に沿って対応形状および／または保持形状をもって延在する少なくとも１つの支承要素が設けられ、
前記支承要素は前記底部と前記中間要素との間に導電性でかつ非透磁性の接続をなす
ことを特徴とするマイクロ波部品。
【請求項２】
前記部分的スペースは、前記底部の少なくとも一部と、前記底部の方を見て積層構造の最も外側の部品との間に延在することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波部品。
【請求項３】
前記部分的スペースは前記底部の表面に対して実質的に平行に延在することを特徴とする請求項２記載のマイクロ波部品。
【請求項４】
前記部分的スペースは負荷インピーダンスの構造を収容するよう設計されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波部品。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載のマイクロ波部品の構造を備えたことを特徴とするマイクロ波サーキュレータ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか記載のマイクロ波部品の構造を備えたことを特徴とするマイクロ波アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
独国特許出願第１９６３６８４０．５号には、底部およびこの底部の外周に結合された少なくとも１つの壁部を有する実質的に槽状のハウジング部と、蓋部とを備え、前記ハウジング部および前記蓋部が内側スペースを包囲するよう構成されたマイクロ波部品が記載されている。この内側スペース中には、底部と蓋部との間に複数の実質的にディスク状の部品が積層状態で配置される。内側スペースの高さの少なくとも実質的に全体にわたって、底部と蓋部との間には部品の積層構造と隣接するよう少なくとも１つの非透磁性のスペーサ要素が配置される。このスペーサ要素は、底部の外周の方向に延在する壁部の寸法の少なくとも一部に沿った対応形状をもって、部品の積層構造と壁部との間のスペースを満たすよう設けられている。この場合、非透磁性のスペーサ要素は非導電性材料からなり、またこの場合にこのスペーサ要素は機械的保持部品としてのみならず絶縁部品としても役立つ。このスペーサ要素は特に高い誘電定数を有する。このようにして積層構造と壁部との間の中間スペースの少なくとも相当部分が高誘電定数の材料をもって満たされる。上述した特許出願においては、このスペースは望ましくはコンパクトな電気回路要素または電子回路要素のために用いることが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波部品一般の今日の発展に伴なって、種々の理由から、より小さな寸法を持つコンパクトな構造が望まれている。これらの理由の１つは、このようなマイクロ波部品を使用する器具が絶えず小型化されていることであり、他の理由はこれらのマイクロ波部品がより高い動作周波数で動作することにある。またこれは、通常は組込み型の負荷インピーダンスを有するマイクロ波サーキュレータおよびマイクロ波アイソレータに関するものである。負荷インピーダンスはその通常の構造において、それ自体公知のようにマイクロ波サーキュレータで用いられるマイクロ波案内構造と同一の高さに配置される。しかし、このような負荷インピーダンスの構造は、特に高電力消費の場合、マイクロ波案内構造の高さにて非常に大きなスペースを必要とする問題点がある。これは、負荷インピーダンスをハウジング内に収容しなければならない場合に、マイクロ波部品のマイクロ波案内構造の表面に沿って延在するハウジングの底部の面積を非常に大きくしなければならないことを意味する。実際にはこれは、回路テクノロジーと製造テクノロジーの理由からは望ましいものである。
【０００４】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、大きな負荷インピーダンスを挿入した場合でも小型化に寄与するコンパクトな構造が得られるよう、上述した種類のマイクロ波部品を改良することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、底部およびこの底部の外周に結合された少なくとも１つの壁部を有する実質的に槽状のハウジング部と、蓋部とを備えたマイクロ波部品において、前記ハウジング部および前記蓋部は透磁性材料からなるとともに内側スペースを包囲し、この内側スペース中には、前記底部と前記蓋部との間に複数の実質的にディスク状の部品が積層状態で配置されて、前記底部の少なくとも一部に隣接する内側スペースのうちの部分的スペースが積層構造によって開放状態に残されることを特徴とするマイクロ波部品によって上述した目的が達成される。
【０００６】
ディスク状の部品、特に上述した特許出願第１９６３６８４０．５号に記載されたマイクロ波部品のマイクロ波案内構造は、組立て中に前記槽状のハウジング部の底部に隣接して導入される。その結果、底部に隣接した非透磁性でかつ非導電性のスペーサ要素の区域において、追加部品、例えば負荷インピーダンスを収容するスペースが非常に小さくなってしまう。しかし、このスペースは所望の負荷インピーダンスにとっては不十分なものである。底部に沿ったこのスペースの増大は必然的にこの底部の拡大を伴なうこととなる。
【０００７】
これに対して本発明によるマイクロ波部品においては、この内側スペース中には、前記底部と前記蓋部との間に複数の実質的にディスク状の部品が積層状態で配置されて、前記底部の少なくとも一部、すなわち前記底部の部分的な表面区域に隣接する内側スペースのうちの部分的スペースが例えば負荷インピーダンスを収容するために積層構造によって開放状態に残される。この部分的スペースと呼ばれるスペースは特にハウジング部の底部を拡張することなく得られる。これは、実質的にディスク状の部品のうち底部の表面に対して平行方向の寸法が最小となる部品がこの底部に対して隣接して配置されるよう、これらのディスク状の部品の積層順序が決められるからである。槽状のハウジング部の底部に対して平行に延在する、より大きな寸法の部品はハウジング部の蓋部に隣接して配置される。これにより、ハウジング部の寸法、特に底部の寸法を拡大することなく、例えば大きな負荷インピーダンスにも適した十分な部分的スペースを設けることができる。この部分的スペースは、その隣接する底部の部分と底部に対して垂直方向の積層構造の最も外側の部品との間に延在することができる。この部分的スペースは、各ディスク状の部品の水平方向に存在する内側スペースの区域まで延在することができる。さもなければこの部分的スペースは実質的に底部の表面方向に延在することができ、この場合、部分的スペースはハウジング部の底部とこの底部に最も近い積層部品との間のスペース区域中に延在する。
【０００８】
このようにして本発明の結果として、マイクロ波部品のハウジング部の内側に、より大きな負荷インピーダンスを収容するのに適した部分的スペースが形成される。このような底部に隣接した部分的スペースの位置は、その中に収容される負荷インピーダンスがハウジング部と良好な熱接触をなすことができるという利点を有する。またこの構成は、非常に小さいハウジング部においても、比較的高電力消費の負荷インピーダンスを収容することを可能とし、動作中の加熱の問題、すなわちマイクロ波部品の過熱を避けることができる。このようにして底部はその構造と周囲との熱接触とによって、発生した熱エネルギーの急速かつ均等な最良の除去条件を与える。
【０００９】
本発明によるマイクロ波部品において、前記実質的にディスク状の部品からなる積層構造は蓋部からの積層順序で少なくとも、
電磁波を伝導するマイクロ波案内構造と、
前記壁部の間において前記底部に対して少なくとも実質的に平行に延在する少なくとも１つの導電性および／または透磁性の中間要素と、
磁石要素とを有する。
【００１０】
前記部分的スペースは少なくとも実質的に、前記底部、前記中間要素および前記壁部の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に隣接する空間区域中に延在する。前記中間要素はスクリーンとして作用し、また導電性である限り、前記蓋部とともに、マイクロ波案内構造に供給されるマイクロ波の外部導体として作用する。前記中間要素が透磁性であれば、この中間要素は磁石要素によってマイクロ波案内構造に加えられる磁界を均等化するために、通常は別個に存在する極ディスクの機能を果たす。しかし後者の場合、中間要素と壁部との間の磁気短絡を避けるよう配慮しなければならない。このため、例えば壁部と中間要素との間に十分な寸法のエアギャップを設けるとよい。中間要素が導電性であれば、電気伝導によってハウジング部に対して接続される。この電気的導通は中間要素と壁部との間の直接接触によって行うことができる。しかし、この電気的接触は低パーミアンス値を有しなければならない。
【００１１】
他の実施の形態において、本発明によるマイクロ波部品は、前記底部に対する前記中間要素の空間的な位置を画成するよう前記底部と前記中間要素との間に少なくとも１つの壁部に沿って対応形状および／または保持形状をもって延在する少なくとも１つの支承要素を備えている。従ってこの支承要素は中間要素をハウジング部内に保持して整列させるのに役立つ。好ましくは、他の実質的にディスク状の部品を中間要素に対して例えば接着によって固着するとよく、これによりハウジング部内のこの部品の位置は中間要素の配置によって決定される。
【００１２】
本発明のさらに他の実施の形態において、前記支承要素は前記底部と前記中間要素との間の導電性でかつ非透磁性の接続をなす。壁部に対する支承要素の位置に従って、壁部に対して支承要素を直接に電気的接触させることができる。好ましくはそのため支承要素は非透磁性の導電性材料、例えばアルミニウムからなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一部品には同一符号を付している。
【００１４】
図示された２つの実施の形態は、適当な寸法の負荷インピーダンスによりマイクロ波案内構造の３つのゲートのうちの１つの無反射閉鎖によってマイクロ波アイソレータの役割を果たすよう設計されたマイクロ波サーキュレータをなすマイクロ波部品を示す。このマイクロ波部品は、実質的に槽状のハウジング部１と蓋部２とからなるハウジングを備えている。実質的に槽状のハウジング部１は、少なくとも実質的に正方形外周を有する底部３と、底部３の外周に沿った４つの壁部４，５，６，７とを有している。このうち、第１の壁部４は正面図（Ｙ）において見られるハウジング部１の壁体をなす。第２の壁部５は背面図（Ｘ）において見られるハウジング部１の壁体をなし、第３の壁部６は左側面図（Ｚ）において見られるハウジング部１の壁体をなし、また第４の壁部７は視線Ｚと反対方向の右側面図において見られるハウジング部１の壁体をなす。底部３と壁部４乃至７とを有するハウジング部１は、好ましくは実質的に平坦な透磁性材料から切削等によらないプロセスによって一体的に形成され、例えば透磁性金属板からスタンピングされ折り畳まれて製造される。また蓋部２も同様に形成される。
【００１５】
壁部４乃至７は実質的に長方形に形成される。底部３と反対側のそれぞれの縁にはスタッド型突起を有し、ハウジング部１と蓋部２とが相互に接合されるときにこれらの突起が蓋部２の対応する嵌合キャビティに入る。これらの壁部４乃至７のスタッド型突起には参照符号８が付され、また蓋部２中のキャビティには参照符号９が付されている。ハウジング部１と蓋部２とは接着、溶接、ロウ付けまたはスタッド型突起８のフランジ化すなわち曲げによって相互に接合される。ハウジング部１を蓋部２に接合するために同様の結果をもたらすその他の任意の方法を用いることができる。
【００１６】
壁部４乃至７は底部３の実質的に正方形の外周の隅部に達することなく、これらの隅部において切欠きを有する。なお、これら底部３の隅部には孔が設けられ、これらの孔はマイクロ波部品を収容するマイクロ波機器または類似物内にマイクロ波部品を固着するためのねじ孔として役立つ。これらの実施の形態において参照符号１０で示されたこれらの孔は円形外周を有するが、さもなければこれらの孔１０は底部３の外周の溝穴状の凹部として形成されまたは類似の輪郭を有することができる。
【００１７】
上述した構造のハウジング１，２は磁気回路の一部をなし、その中に多数の実質的にディスク状の部品が収容され、これらのディスク状の部品が底部３と蓋部２との間に配置される。これらのディスク状の部品は、蓋部２に隣接する部品からの積層順序で、第１フェライトディスク１１、平坦な内側導体１２、第２フェライトディスク１３、中間要素１４、円形永久磁石１５、サーモフラックスディスク１６、およびエアギャップ１７によって分離されるとともに滑動可能なストリップ１８が含まれる。この実施の形態において、フェライトディスク１１，１３は内側導体１２とともにマイクロ波案内構造（マイクロ波伝導構造）をなし、この案内構造に対して蓋部２と中間要素１４とが相互に対称的に配置された外側導体をなす。このため中間要素１４は導電性を持つよう形成される。さらに中間要素１４は透磁性材料からなり、従って同時に永久磁石１５によって発生されて内側導体１２の平面次元に対して垂直方向にマイクロ波案内構造１１，１２，１３を透過する磁界を分布させ均質化する極ディスクをなす。この中間要素１４は対応形状をもって壁部４乃至７の間に挿入される。しかし、この中間要素１４はこれらの壁部４乃至７との磁気短絡を防止するため、これらの壁部４乃至７に隣接するその側面に沿って凹部が設けられ、従って中間要素１４は狭いブリッジ１９のみによってこれらの壁部４乃至７に当接する。さらにこの中間要素１４は切削等によることなく透磁性金属板から製造される。
【００１８】
上述した中間要素１４の代わりに、種々の中間要素、例えばマイクロ波案内構造１１，１２，１３の外側導体としての導電性ホイル型部品または透磁性極ディスク構造を用いることができる。
【００１９】
図示された実施の形態のストリップ１８は平坦な透磁性板からなり、底部３に対して平坦に当接する。ストリップ１８はエアギャップ１７とともに磁気同調要素をなし、これは幾何学的に変動可能であり、また磁気回路内に存在する。ストリップ１８を底部３に沿って線Ａ−Ａに対して平行に移動させると、エアギャップ１７の輪郭、特にその幅が変更され、その結果、磁気パーミアンスが変動する。これが、電磁回路全体の、従ってマイクロ波案内構造区域中の磁界の強さを変動させる。このようにしてマイクロ波部品の簡単かつ正確な同調が可能となる。
【００２０】
ストリップ１８が滑動可能に配置された底部３の区域には細長い開口が配置され、この開口２０は例えば打ち抜かれた部分であって、部分的にストリップ１８によって覆われ、かつ実質的にストリップ１８の滑動方向に延在する。この磁気同調要素の同調特性はこの開口２０の輪郭の選択によって影響される。
【００２１】
例えばマイクロ波部品がマイクロ波機器またはその類似物内に装着されるときにストリップ１８の移動、従って同調操作を容易に行うための開口２１，２２がそれぞれ第１および第２の壁部４，５の底部３と当接する縁に沿って設けられている。ストリップ１８を底部３に固着するための別個の手段は図示されておらず、また実際に存在しなくともよい。これらの２つの要素は磁気力によってそれぞれの位置に保持されているからである。しかし、ストリップ１８のこの位置は接着やロック塗料（locking paint）などによって固定するようにしてもよい。
【００２２】
内側導体１２はマイクロ波部品の３つのゲートをなすための３つの接続導体２３，２４，２５を有する。これらの接続導体は、ハウジング１，２に対する内側導体１２の絶縁を保障するよう、それぞれマイクロ波部品の第１、第３および第４の壁部４，６，７に適合に配置された凹部２６，２７，２８を通してハウジング１，２から外部に引き出されている。
【００２３】
エアギャップ１７は要素１１乃至１６および要素１８のあらかじめ決められた組立て位置によって生じるが、これらの実質的にディスク状の部品１１乃至１８の相対的な組立て位置は２つの支承要素２９，３０によって固定され、これらの支承要素はそれぞれ第３および第４の壁部６，７に沿って底部３と中間要素１４との間に対応形状をもって（実際上、保持形状をもって）延在する。これらの支承要素２９，３０は導電性であるが、非透磁性であって、好ましくはアルミニウムからなる。これらの支承要素は底部３に対する中間要素１４の空間的な位置を決定する。すなわち、支承要素はこれらの２つの要素間の相対間隔を決定する。さらに、これらの支承要素２９，３０は、底部３、中間要素１４および壁部４乃至７によって画成されるマイクロ波部品内の空間区域の一部を満たす。この空間区域はさらにストリップ１８とこのストリップによって影響されるエアギャップ１７とからなる磁気同調要素とともに永久磁石１５およびサーモフラックスディスク１６を含んでいる。上述した空間区域の内部に配置される上述した各部品によって底部３の一部に隣接する部分的スペース３１が残される。この部分的スペース３１は図５において破線で示されている。底部３に隣接し従って特にこの底部に対して高い電気的接触と熱接触とを示すこの部分的スペース３１の中に、上述した負荷インピーダンスを配置することが好ましく、このインピーダンスによって、内側導体１２の接続導体の１つ、好ましくは第１の接続導体２３が無反射接続される。この部分的スペース３１は、マイクロ波部品のハウジング１，２の寸法に対して高い電力損に対応するよう設計することのできる負荷インピーダンスの構造を可能とする。このようにして高電力クラスの非常にコンパクトな寸法を有するマイクロ波アイソレータが構成される。特に５０乃至２００Ｗの範囲内の電力消費を有する負荷インピーダンスが考慮される。この大負荷インピーダンスは底部３の寸法を増大することなくハウジング１，２内に収容することができる。さらに底部３に隣接する負荷インピーダンスの配置はマイクロ波案内構造１１乃至１３からの断熱を保障する。
【００２４】
本発明によるマイクロ波部品の上述した実施の形態の組立てに際して、まずストリップ１８をハウジング部１内に挿入する。次にハウジング部１内に支承要素２９，３０を挿入する。次に、支承要素２９，３０と底部３またはストリップ１８との間に存在する空間区域中にサーモフラックスディスク１６と永久磁石１５とを配置し、次にこの空間区域を中間要素１４で覆う。エアギャップ１７が存在するようにするため、視線Ｗの方向に見られた支承要素２９，３０の高さはストリップ１８、サーモフラックスディスク１６および永久磁石１５の高さの合計よりも大きくしなければならない。図面の簡略化のため、単一のサーモフラックスディスク１６を示したが、実際には複数のサーモフラックスディスク１６を配置することができる。予組立て段階において永久磁石１５とサーモフラックスディスク１６とを中間要素１４上に例えば接着によって固定し、永久磁石１５とともに準備されたサブアセンブリ１４，１５，１６を、支承要素２９，３０の上に、すなわち底部３の方向に配置する。フェライトディスク１１，１３と内側導体１２とからなるマイクロ波案内構造を順に中間要素１４上に配置し、蓋部２をハウジング部１上に配置して固定することによりマイクロ波案内構造を固定する。
【００２５】
マイクロ波部品全体の組立ては載置ジグの中で積層することによって行われ、このジグは例えば底部３の対応の孔にねじ込まれる３本の組立て用ピン（図示されていない）を有し、これらのピンが各ディスク状の部品１１乃至１６および１８の位置を決定する。蓋部２が固着された後に、マイクロ波要素から上述したピンが取り除かれる。
【００２６】
永久磁石１５は完全磁化状態で組み込まれる。マイクロ波部品の操作に必要な磁界が可動ストリップ１８によって同調される。開口２０がアクセス可能である限り、マイクロ波部品の組立て位置に従ってストリップ１８に対する機械的アクセスのためにこの開口２０を用いることができる。
【００２７】
永久磁石１５についてそれぞれ選択された形状の結果、部分的スペース３１の形状に関して各実施の形態は相違する。図１乃至図７に示す第１の実施の形態においてディスク状の永久磁石１５はフェライトディスク１１，１３に実質的に対応する放射方向の寸法を有するが、図１、図２および図８乃至図１２の第２の実施の形態はこれより小直径の永久磁石１５を有する。永久磁石１５の対応する体積を得るため、第２の実施の形態におけるディスク状の永久磁石１５の厚さは第１の実施の形態よりも大きく設定される。同様に、第１の実施の形態における部分的スペース３１はその大部分が永久磁石１５とストリップ１８との間の中間スペース、すなわちエアギャップ１７中に延在する。これに対して、第２の実施の形態における部分的スペース３１は、底部３と中間要素１４との間のスペース区域において、一方において第１の壁部４によって他方において永久磁石１５およびストリップ１８によって画成されて、はるかに広く延在する。さらに、永久磁石１５の半径が小さいので、第１の実施の形態と比較して負荷インピーダンスの収容のための部分的スペース３１を増大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４のＷ方向から見た本発明の第１および第２の実施の形態のマイクロ波部品の平面図。
【図２】図１のＸ方向から見たマイクロ波部品の背面図。
【図３】図１のＹ方向から見たマイクロ波部品の第１の実施の形態の正面図。
【図４】図１のＺ方向から見たマイクロ波部品の第１の実施の形態の側面図。
【図５】図１のＡ−Ａ線に沿った図１のマイクロ波部品の第１の実施の形態の横断面図。
【図６】図１のＢ−Ｂ線に沿った図１のマイクロ波部品の第１の実施の形態の横断面図。
【図７】図４のＣ−Ｃ線に沿った図１のマイクロ波部品部品の第１の実施の形態の横断面図。
【図８】図１のマイクロ波部品の第２の実施の形態の正面図（図１のＹ方向）。
【図９】図１のマイクロ波部品の第２の実施の形態の側面図（図１のＺ方向）。
【図１０】図１のＡ−Ａ線に沿った図１のマイクロ波部品の第２の実施の形態の横断面図。
【図１１】図１のＢ−Ｂ線に沿った図１のマイクロ波部品の第２の実施の形態の横断面図。
【図１２】図９のＣ’−Ｃ’線に沿った図１のマイクロ波部品の第２の実施の形態の横断面図。
【符号の説明】
１  ハウジング部
２  蓋部
３  底部
４，５，６，７  壁部
１０  孔
１１，１２，１３  マイクロ波案内構造
１１  第１フェライトディスク
１２  内側導体
１３  第２フェライトディスク
１４  中間要素（極板）
１５  永久磁石
１６  サーモフラックスディスク
１７  エアギャップ
１８  ストリップ
２３，２４，２５  導体
２９，３０  支承要素
３１  部分的スペース
【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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【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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【図１２】
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