【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、サテライト用レシーバーなどマイク
ロ波分野での応用機器に使用される誘電体共振器
などに用いられる誘電体磁器に関する。
近年、宇宙通信等の発達と共に、サテライト用
レシーバー等マイクロ波を利用した分野における
誘電体共振器の利用が、増加の一途を辿りつつあ
る。マイクロ波分野において使用される誘電体共
振器は、誘電率(ε)が、使用周波数1GHz〜
12GHzに適した30〜40であるのが望ましく、無負
荷時のQ(Qu)も3700以上で、共振周波数の温度
係数(τfp)が、−25<τfp<+25(ppm/℃)で、
小さいものが望ましく、さらに、回路形成に際し
ては、共振周波数の温度係数が0を中心にして、
自由に値をコントロールして、誘電体共振器が得
られることが望ましい。しかし、従来の誘電体共
振器においては、3GHzでの共振周波数の温度係
数は、+30ppm/℃と大きく、又ばらつきが大き
く、共振周波数の温度係数を自由にコントロール
して誘電体共振器を提供するまでには到つていな
かつた。
本発明の目的は、従来の問題点を解消し、共振
周波数の温度係数が、−25<τfp<+25(ppm/℃)
と小さい誘電体共振器を提供し、さらに、前記温
度係数値を0を中心に自由にコントロールできる
ような誘電体磁器を提供するにある。
本発明の特徴は、BaO−XTiO(3.9X4.1)
系組成物100wt%に、ZnOを1〜26wt%添加し
て、誘電体磁器を作成したことである。本発明者
は、共振周波数の温度変化特性の優れた共振器を
製作するため種々の誘電体共振器材料を、実験検
討してきたが、BaO−XTiO2(3.9X4.1)系
組成物100wt%に、1〜26wt%のZnOを添加した
材料を使用することにより、誘電率(ε)が30〜
40で、無負荷時のQ(Qu)も3700以上、さらに、
共振周波数の温度係数(τfp)が−25<τfp<+25
(ppm/℃)と小さくでき、しかも、前記温度係
数値も0を中心に微細にコントロールして、誘電
体共振器を作成できることを見出した。ZnO添加
量の限定理由は、1wt%以下だと、共振周波数の
温度係数(τfp)が、プラス側で大きくなりすぎ、
又26wt%以上だと、前記温度係数が、マイナス
側で大きくなりすぎるからである。
以下、実施例をもとに本発明を説明する。
実施例 1
BaO−XTiO2原材料としてTiO2、BaCO3を用
い、X=4と固定して、ZnO添加量を変化させ誘
電体磁器を作成した。作成にあたつては、まず、
材料TiO2、BaCO3、ZnOを秤量する。次に、ボ
ールミルなどで湿式混合し、仮焼成し、さらに、
混合物を粉砕整粒した後、500Kg/cm2の圧力で、
直径30mm、厚さ15mmの円柱状にプレス成形し、自
然雰囲気中、1200℃の温度で、5時間焼成し誘電
体磁器を得た。次に、該誘電体磁器を、対向した
2枚の平行金属板間にはさんで得られるマイクロ
波(3.0GHz〜3.5GHz)用共振器のH011モード用
いて、共振周波数の無負荷時のQ(Qu)、共振周
波数の温度係数(τfp)、及び誘電率(ε)を測定
し、各誘電体共振器の特性比較を行い、その結果
を第1表に示した。
The present invention relates to dielectric ceramics used in dielectric resonators and the like used in applied equipment in the microwave field, such as satellite receivers. In recent years, with the development of space communications and the like, the use of dielectric resonators in fields that utilize microwaves, such as receivers for satellites, is steadily increasing. The dielectric resonator used in the microwave field has a dielectric constant (ε) at a working frequency of 1 GHz or more.
It is desirable that the value is 30 to 40, which is suitable for 12 GHz, and the Q (Qu) at no load is 3700 or more, and the temperature coefficient (τ fp ) of the resonant frequency is -25 < τ fp < +25 (ppm/℃). ,
A small one is desirable, and when forming the circuit, the temperature coefficient of the resonance frequency is centered around 0,
It is desirable to be able to obtain a dielectric resonator by freely controlling the value. However, in conventional dielectric resonators, the temperature coefficient of the resonant frequency at 3 GHz is as large as +30 ppm/°C, and the variation is large, so it is necessary to freely control the temperature coefficient of the resonant frequency to provide a dielectric resonator. I had not yet reached that point. The purpose of the present invention is to solve the conventional problems and to reduce the temperature coefficient of the resonant frequency to −25<τ fp <+25 (ppm/℃).
The object of the present invention is to provide a small dielectric resonator, and further to provide a dielectric ceramic whose temperature coefficient value can be freely controlled around 0. The feature of the present invention is that BaO−XTiO (3.9×4.1)
Dielectric ceramics were created by adding 1 to 26 wt% of ZnO to 100 wt% of the system composition. The present inventor has experimentally investigated various dielectric resonator materials in order to fabricate a resonator with excellent temperature change characteristics of the resonance frequency . By using a material to which 1 to 26 wt% of ZnO is added, the dielectric constant (ε) can be increased from 30 to 30.
40, Q (Qu) at no load is more than 3700, and
Temperature coefficient of resonance frequency (τ fp ) is −25 < τ fp <+25
(ppm/°C), and also finely control the temperature coefficient value around 0 to create a dielectric resonator. The reason for limiting the amount of ZnO added is that if it is less than 1wt%, the temperature coefficient of resonance frequency (τ fp ) will become too large on the positive side.
Moreover, if it exceeds 26 wt%, the temperature coefficient becomes too large on the negative side. The present invention will be explained below based on Examples. Example 1 Dielectric ceramics were created by using TiO 2 and BaCO 3 as BaO-XTiO 2 raw materials, fixing X=4, and varying the amount of ZnO added. When creating, first,
Weigh the materials TiO 2 , BaCO 3 , and ZnO. Next, wet mixing is performed using a ball mill, etc., calcining is performed, and further,
After pulverizing and sizing the mixture, at a pressure of 500Kg/ cm2 ,
It was press-molded into a cylinder with a diameter of 30 mm and a thickness of 15 mm, and fired in a natural atmosphere at a temperature of 1200°C for 5 hours to obtain dielectric porcelain. Next, using the H 011 mode of a microwave (3.0GHz to 3.5GHz) resonator obtained by sandwiching the dielectric ceramic between two opposing parallel metal plates, Q (Qu), temperature coefficient of resonant frequency (τ fp ), and dielectric constant (ε) were measured, and the characteristics of each dielectric resonator were compared. The results are shown in Table 1.
【表】【table】
【表】
第1表よりわかるように、TiO2が61.8wt%、
BaCO3が38.2wt%からなる混合物に、ZnOの添
加量が11wt%のとき、得られる誘電体共振器の
共振周波数の温度係数(τfp)は0(ppm/℃)で
あり、添加量が11wt%より少ないと、プラス側
に徐々に大きくなり、11wt%より多いとマイナ
ス側に徐々に大きくなる傾向にあり、さらに、
ZnOの添加量が1wt%以下だと、前記温度係数が
+25(ppm/℃)以上となり、26wt%以上だと−
25(ppm/℃)以下となる。又本実施例1の誘電
体共振器の誘電率は30〜40、無負荷Q(Qu)も
3900以上である。
実施例 2
BaO−XTiO2原材料として、TiO2、BaCO3を
用い、ZnO添加量を11wt%と固定し、X=3.9及
びX=4.1としたとき得られる誘電体共振器を作
成した。誘電体共振器の作成法は、実施例1と同
じである。
この特性比較結果を第2表に示した。[Table] As can be seen from Table 1, TiO 2 is 61.8wt%,
When the amount of ZnO added to a mixture consisting of 38.2wt% BaCO 3 is 11wt%, the temperature coefficient (τ fp ) of the resonant frequency of the resulting dielectric resonator is 0 (ppm/℃), and the amount of addition is If it is less than 11wt%, it will gradually increase on the positive side, and if it is more than 11wt%, it will gradually increase on the negative side.
If the amount of ZnO added is less than 1wt%, the above temperature coefficient will be more than +25 (ppm/℃), and if it is more than 26wt%, -
25 (ppm/℃) or less. In addition, the dielectric constant of the dielectric resonator of Example 1 is 30 to 40, and the no-load Q (Qu) is also
It is over 3900. Example 2 Dielectric resonators were created using TiO 2 and BaCO 3 as BaO-XTiO 2 raw materials, fixing the amount of ZnO added at 11 wt%, and setting X=3.9 and X=4.1. The method for manufacturing the dielectric resonator is the same as in Example 1. The results of this characteristic comparison are shown in Table 2.
【表】
第2表よりわかるが、BaO−XTiO2における
Xが小さいと、得られる誘電体共振器の誘電率
(ε)が小さくなり、Xが大きいと無負荷Q(Qu)
が小さくなる傾向にあり、Xが3.9より小さいと、
εが30以下となり、又4.1より大きいとQuが3700
以下となり、マイクロ波(1.0GHz〜12GHz)用共
振器として好ましくない特性となつてしまう。[Table] As can be seen from Table 2, when X in BaO-XTiO 2 is small, the dielectric constant (ε) of the resulting dielectric resonator becomes small, and when X is large, the unloaded Q (Qu)
tends to become smaller, and when X is smaller than 3.9,
When ε is less than 30 and greater than 4.1, Qu is 3700
This results in unfavorable characteristics as a resonator for microwaves (1.0 GHz to 12 GHz).