ヘリカル共振器

ヘリカル共振器は、フィルタ共振器として使用できる受動的な 電気部品です。

物理的には、らせん共振器は、四角形または円筒形の導電性シールドに囲まれたワイヤらせんです。らせんの一方の端はシールドに接続され、もう一方の端は開いたままになっています (Weston、2001、p. 660)。このデバイスは同軸共振器のように動作しますが、らせん状の内部導体が波の伝播速度を低下させるため、はるかに短くなります (Lancaster、2006、p. 99)。

空洞共振器と同様に、ヘリカル共振器は1000 のQ 値を達成できます。これは、高周波では表皮効果により電流のほとんどがヘリックスとシールドの表面を流れるためです。シールド壁とヘリックスを高伝導性材料でメッキすると、裸銅よりも Q 値が高くなります (Blattenberger、1989)。

ワイヤの長さは、対象となる波長の 4 分の 1 です。らせんは空間に巻かれており、巻線間のギャップはワイヤの直径に等しくなります (Blattenberger、1989)。らせんの開いた端が金属シールドのエンド キャップに近い場合、導体とシールド間の静電容量により長さがいくらか短くなります (Whittaker、2000、p. 227)。

共振器への結合は、短絡端から少し離れたところでらせんに半田付けされたタップ線で実現できます。入力インピーダンスは、インピーダンス変成器の作用により、短絡端からの距離に応じて変化します。タップ ポイントは、接続された回路とのインピーダンス整合を実現するように選択されます。共振器の調整は、らせんの中心軸にネジを挿入することで実現できます (Weston、2001、p. 660)。使用されるその他の入出力結合手段は、短絡端近くの磁場に結合するワイヤ ループ、または開放端近くで容量結合するプローブです。マルチ共振器フィルタ内の共振器間の結合は、多くの場合、共振器間のシールドの開口部で簡単に実現されます (Whittaker、2000、p. 227)。

ヘリカル共振器は、 600 MHz から 1500 MHz の範囲の UHF周波数に適しています(Blattenberger、1989)。

${\displaystyle Q=35.9\cdot d\cdot {\sqrt {f}}}$

${\displaystyle Z_{o}={\frac {136190}{d\cdot f}}}$

${\displaystyle h=1.5\cdot d}$

• Q - 品質係数（無次元）
• ${\displaystyle Z_{o}}$- 共振器特性インピーダンス（オーム）
• d - 平均らせん直径（cm）
• h - らせんの高さ（cm）
• f - 周波数 (MHz)

（ブラッテンバーガー、1989年）

• Kirt Blattenberger、「ヘリカル共振器の設計」、RF Cafe、1989 年。
• MJ Lancaster、「高温超伝導体の受動マイクロ波デバイスへの応用」、ケンブリッジ大学出版局、2006年ISBN  0521034175。
• David Weston、「電磁両立性：原理と応用」、第 2 版、CRC Press、2001 年ISBN 0824788893。 
• Jerry C. Whitaker、『The Resource Handbook of Electronics』、CRC Press、2000年ISBN 1420036866。 
• Anatol I. Zverev、「フィルタ合成ハンドブック」、pp.499-519、Wiley、1967 OCLC  972252。