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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen dielektrischen Resonator,
der beispielsweise in einem Mikrowellen- oder Millimeterwellenband verwendet
wird, auf einen spannungsgesteuerten Oszillator, der den dielektrischen
Resonator umfasst, und auf eine drahtlose Vorrichtung, die den dielektrischen Resonator
umfasst.
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Hintergrundtechnik
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1(A) zeigt einen bekannten Oszillator. Der
Oszillator umfasst einen dielektrischen Resonator 104,
der auf einer Oberfläche
eines dielektrischen Substrats bereitgestellt ist. Eine Signalleitung
und eine Hauptleitung 103, die mit dem Resonator gekoppelt
ist, sind auf einer Befestigungsplatine bereitgestellt, auf der
der dielektrische Resonator 104 angeordnet ist. In der
Hauptleitung 103 ist ein Elektrodenfreiraum zum Gleichsignalsperren
(hierin nachfolgend wird diese Struktur als eine Gleichsignalsperrstruktur
bezeichnet) 106 bereitgestellt. Somit umfasst die Hauptleitung 103 zwei
Komponenten 103A und 103B. Ein Negativwiderstandselement 101 ist
mit der Hauptleitungskomponente 103A verbunden, und ein Abschlusswiderstand 102 ist
mit der Hauptleitungskomponente 103B verbunden. Entsprechend
ist ein Oszillator vom Bandreflexionstyp konfiguriert (siehe z.
B. Patentdokument 1).
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Zusätzlich zu
dem im Vorhergehenden beschriebenen dielektrischen Resonator ist
ein dielektrischer Wellenleiterresonator 110 bekannt, der
einen dielektrischen Block 111 umfasst, der wie in 1(B) gezeigt eine im Wesentlichen rechteckige
Parallelepipedform aufweist. Eine Konfiguration, bei der Öffnungen 113A und 113B in
einer an einer Außenfläche des
dielektrischen Blocks 111 bereitgestellten Außenflächenelektrode
angeordnet sind, und bei der Leitungsstrukturen (Eingangs-/Ausgangselektroden) 114A und 114B,
bei denen jeweils ein Ende bezüglich
der Außenflächenelektrode 112 kurzgeschlossen ist
und das andere Ende bezüglich
der Außenflächenelektrode 112 im
Leerlauf ist, in den Öffnungen 113A bzw. 113B bereitgestellt
sind, ist öffentlich
bekannt (siehe z. B. Patentdokument 2).
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Bei
jedem der im Vorhergehenden beschriebenen Resonatoren ist eine Eingangs-/Ausgangselektrode
eines dielektrischen Substrats, eines dielektrischen Blocks oder
dergleichen (hierin nachfolgend einfach als ein dielektrisches Bauglied
bezeichnet) mit einer Signalleitung einer Befestigungsplatine verbunden,
und ein Teil einer Außenflächenelektrode des
dielektrischen Bauglieds ist mit einer Masseelektrode verbunden.
Entsprechend ist ein äquivalenter kurzgeschlossener
Punkt in der Eingangs-/Ausgangselektrode bereitgestellt, und der
dielektrische Resonator kann so angeregt werden.
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Es
ist bekannt, dass, in einem Fall, bei dem eine Gleichsignalsperrstruktur
mit der Bereitstellung eines Elektrodenfreiraums in einer Mikrostreifenleitung,
wie beispielsweise einer Hauptleitung, implementiert wird, wenn
jede der Leitungshauptrichtungslängen
von Abschnitten von Leitungen, die einander über den Elektrodenfreiraum
hinweg zugewandt sind, auf ein Viertel der Wellenlänge eines
durchlaufenden Hochfrequenzsignals eingestellt ist, ein minimaler
Signalverlust erzielt werden kann (siehe z. B. Nicht-Patentdokument 1).
- Patentdokument 1: geprüfte
japanische Gebrauchsmustereintragungsanmeldungsveröffentlichung
Nr. 6-48974
- Patentdokument 2: Broschüre
der internationalen Veröffentlichung
Nr. WO2002/078119
- Nicht-Patentdokument 1: Yoshihiro KONISHI, „Maikuroha
Kairo no Kiso to Sono Ouyou (Gasics and Applications of Microwave
Circuits), S. 318.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch
die Erfindung zu lösende
Problematik In der im Vorhergehenden beschriebenen bekannten Technologie,
die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, sind die Signalleitung
und Hauptleitung, die auf der Befestigungsplatine angeordnet sind,
auf einem Abschnitt des Substrats außerhalb des Resonators angeordnet.
Somit besteht eine Tendenz, die Größe der Befestigungsplatine,
auf der der dielektrische Resonator angeordnet ist, vergrößert wird,
womit die Größe des gesamten
Bauteils vergrößert wird.
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Zudem
verändert
sich in der in dem Patentdokument 2 beschriebenen bekannten Technologie der
Betrag an Kopplung zwischen dem dielektrischen Resonator und der
Eingangs-/Ausgangselektrode beträchtlich,
selbst wenn die relativen Positionen einer Außenflächenelektrode und einer Eingangs-/Ausgangselektrode
eines dielektrischen Bauglieds nur geringfügig verschoben werden. Als
Folge ist es wahrscheinlich, dass der Betrag an Kopplung mit einer
Eingangs-/Ausgangselektrode
gemäß dem verwendeten
dielektrischen Resonator variiert. Somit ist es erforderlich, um
die Schwankung in den elektrischen Charakteristika eines Resonators
zu verringern, eine Feineinstellung der äußeren Form einer Eingangs-/Ausgangselektrode
exakt durchzuführen, nachdem
die Eingangs-/Ausgangselektrode gebildet worden ist.
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Zudem
ist bei einem derartigen dielektrischen Resonator die Phase eines
Reflexionssignals oder eines Sendesignals von dem Resonator gemäß dem Abstand
von einem Gesamtreflexionsende (kurzgeschlossenen Punkt) der Eingangs-/Ausgangselektrode
fest. Somit können
den Positionen und Größen der
anderen Schaltungselemente und -leitungen auf der angeschlossenen
Befestigungsplatine feste Beschränkungen
auferlegt werden. Entsprechend ist ein Schaltungsentwurf der Befestigungsplatine
strikt beschränkt.
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In
der in dem Nicht-Patentdokument 1 beschriebenen bekannten Technologie
kann, wenn hinsichtlich der Wellenlänge eines sich in der Signalleitung
ausbreitenden Hochfrequenzsignals die Länge kammartiger Abschnitte
der Gleichsignalsperrstruktur auf ein Viertel der Wellenlänge des
Hochfrequenzsignals eingestellt wird, der Übertragungsverlust des Signals
auf das Minimum reduziert werden. Wenn jedoch ein Elektrodenfreiraum
auf eine andere Länge
eingestellt wird, erhöht
sich der Übertragungsverlust
des Signals beträchtlich.
Somit ist es erforderlich, die Form der die Leistung zuführenden
Leitung exakt einzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die Probleme der im Vorhergehenden
beschriebenen Technologien entworfen. Eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, einen dielektrischen Resonator bereitzustellen,
der zum Gleichsignalsperren fähig
ist, ohne ein Gleichsignalsperrelement oder eine Signalleitung mit
einer Gleichsignalsperrstruktur, die auf einer Befestigungsplatine
zu bilden ist, zu benötigen,
der eine Verringerung bei der Gesamtabmessung des dielektrischen
Resonators erzielt, der eine Herstellung erleichtert, und der eine
Beschränkung
bezüglich
des Schaltungsentwurfs der Befestigungsplatine, auf der der Resonator
angeordnet ist, ausschließt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen spannungsgesteuerten
Oszillator, der derart verwendet werden kann, dass die Vorzeichen
von Potentialen beider Enden eines Elements mit variabler Kapazität einander
entgegengesetzt sind, und der eine einfache Schaltungskonfiguration aufweist;
und eine drahtlose Vorrichtung, die den spannungsgesteuerten Oszillator
umfasst, bereitzustellen.
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Mittel zum Lösen der
Probleme
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Um
die im Vorhergehenden erwähnten
Aufgaben zu lösen,
weist ein dielektrischer Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung
die nachfolgend beschriebene Konfiguration auf.
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Der
dielektrische Resonator, der ein dielektrisches Bauglied und eine
auf einer Außenfläche des dielektrischen
Bauglieds bereitgestellte Elektrode umfasst, umfasst eine Leitungsstruktur,
deren eines Ende bezüglich
der Elektrode kurzgeschlossen ist, und deren anderes Ende bezüglich der
Elektrode im Leerlauf ist, wobei die Leitungsstruktur auf einem
Abschnitt der Außenfläche des
dielektrischen Bauglieds bereitgestellt ist. Die Leitungsstruktur
umfasst einen Elektrodenfreiraum, der die Leitungsstruktur teilt,
einen Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt, der auf einer Seite bereitgestellt
ist, die bezüglich
der Elektrode im Leerlauf ist, und einen Masseabschnitt, der auf einer
Seite bereitgestellt ist, die bezüglich der Elektrode kurzgeschlossen
ist.
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Da,
wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, die Leitungsstruktur auf
der auf dem dielektrischen Bauglied bereitgestellten Elektrode bereitgestellt
ist und der Elektrodenfreiraum in der Leitungsstruktur bereitgestellt
ist, sind die Leitungsstruktur und der Resonator hauptsächlich gemäß einer
Magnetfeldkopplung an einem Gesamtreflexionsende miteinander gekoppelt.
Somit kann eine Gleichsignalsperr struktur einstückig mit dem dielektrischen Resonator
implementiert werden. Folglich kann die Gesamtabmessung des dielektrischen
Resonators verringert werden.
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Aufgrund
des Bereitstellens des Elektrodenfreiraums wird zwischen dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
und dem Masseabschnitt eine Kapazität erzeugt. Eine Einstellung
der Form und der Freiraumgröße des Elektrodenfreiraums ändert die
Kapazität
zwischen dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
und dem Masseabschnitt. Somit kann der Betrag an Kopplung zwischen
dem dielektrischen Resonator und der Leitungsstruktur, die eine
Eingangs-/Ausgangselektrode
ist, lediglich durch Einstellen des Elektrodenfreiraums eingestellt
werden. Folglich kann eine Fertigung vereinfacht werden.
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Zudem
verändert
die Einstellung der Kapazität
die Reflexionsphase eines sich in der Leitungsstruktur ausbreitenden
Hochfrequenzsignals. Mit der Einstellung der Reflexionsphase können Beschränkungen
bezüglich
der Position und Größe eines Schaltungselements
und einer Leistung zuführenden Leitung
einer externen Befestigungsplatine ausgeschaltet werden. Folglich
kann die Flexibilität
des Entwurfs verbessert werden.
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Zudem
kann der dielektrische Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung
die nachfolgend beschriebene Konfiguration aufweisen.
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Eine
Hauptrichtungslänge
jedes von Abschnitten der Leitungsstruktur, in dem der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
und der Masseabschnitt einander zugewandt sind, wobei sich der Elektrodenfreiraum
zwischen denselben befindet, kann kleiner als ein Viertel der Wellenlänge eines
Resonanzsignals des Resonators sein.
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In
einem Fall, bei dem die zugewandte Länge in der Leitungshauptrichtung
eines Gleichsignalsperrstrukturab schnitts (hierin nachfolgend als
eine zugewandte Länge
bezeichnet) kleiner als ein Viertel der Wellenlänge eines Resonanzsignals des
Resonators ist, wenn beispielsweise eine Gleichsignalsperrstruktur
wie in einer bekannten Technologie in einer Signalleitung bereitgestellt
ist, kann eine Kopplung Q beträchtlich
verringert werden, und eine Kopplung mit dem Resonator ist unter
Umständen
nicht erzielbar. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch, da
die Gleichsignalsperrstruktur in das dielektrische Bauglied implementiert
ist, die Gleichsignalsperrstruktur in der Nähe eines Gesamtreflexionsende
positioniert ist, in dem eine Magnetfeldkopplung stattfindet (ein
ursprüngliches
Reflexionsende oder eine Position in der Nähe des ursprünglichen
Reflexionsendes) eine Verringerung bei der Kopplung Q unterdrückt werden.
Somit kann, selbst wenn die Form des Signaleingangs-/-ausgangsabschnitts
derart eingestellt ist, dass die zugewandte Länge kleiner als ein Viertel
der Wellenlänge
des Resonanzsignals ist, eine Kopplung mit dem Resonator erzielt
werden, und die Größe eines
Leitungsabschnitts der Gleichsignalsperrstruktur kann reduziert
werden. Zudem kann die Reflexionsphase eines Hochfrequenzsignals
mit der zugewandten Länge
verändert
werden. Somit schaltet die Einstellung der Reflexionsphase die Beschränkungen
bezüglich
der Position und Größe eines
Schaltungselements und einer Leistung zuführenden Leitung einer externen
Befestigungsplatine aus. Folglich kann die Flexibilität des Entwurfs verbessert
werden.
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Zudem
weist ein spannungsgesteuerter Oszillator gemäß der vorliegenden Erfindung
die nachfolgend beschriebene Konfiguration auf.
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Der
spannungsgesteuerte Oszillator umfasst eine mit dem im Vorhergehenden
beschriebenen dielektrischen Resonator verbundene Hauptleitung,
wobei die Hauptleitung mit einem Negativwiderstandselement verbunden
ist, wobei der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt mit einer mit
einem Element mit variabler Kapazität verbundenen Leitung verbunden
ist; und eine Steuerspannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen eines
positiven Potentials an ein Ende des Elements mit variabler Kapazität und zum
Anlegen eines negativen Potentials an das andere Ende des Elements
mit variabler Kapazität.
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Da,
wie im Vorhergehenden beschrieben, die Gleichsignalsperrstruktur
in der Leitungsstruktur des dielektrischen Resonators bereitgestellt
ist, können die
Elektrode des dielektrischen Resonators (im Allgemeinen mit einer
Masseelektrode verbunden) und die Leitungsstruktur unterschiedliche
Potentiale aufweisen. Somit kann erreicht werden, dass jedes der Potentiale
beider Enden des Elements mit variabler Kapazität, das mit der Leitungsstruktur
verbunden ist, sich von dem Potential (Massepotential) der Elektrode
des dielektrischen Resonators unterscheidet. Beispielsweise kann
ein negatives Potential eines Endes des Elements mit variabler Kapazität und ein
positives Potential des anderen Endes des Elements mit variabler
Kapazität,
die sich beide von dem Massepotential unterscheiden, verwendet werden. Somit
kann der Absolutwert einer an das Element mit variabler Kapazität anzulegenden
Spannung reduziert und verwendet werden.
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Zudem
weist eine drahtlose Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
die nachfolgend beschriebene Konfiguration auf.
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Die
drahtlose Vorrichtung umfasst den im Vorhergehenden beschriebenen
spannungsgesteuerten Oszillator, der in einem Hochfrequenzsignalgenerator
bereitgestellt ist.
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Vorteile
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es nicht erforderlich, ein Gleichsignalsperrelement
oder eine Signalleitung mit einer Gleichsignalsperrstruktur auf
einer Befestigungspla tine zu bilden, die Gesamtabmessung eines Bauteils
kann reduziert werden, und die Fertigung kann vereinfacht werden.
Zudem kann eine Beschränkung
bezüglich
des Schaltungsentwurfs der Befestigungsplatine, auf der der dielektrische
Resonator angeordnet ist, ausgeschaltet werden. Zudem kann eine
Gleichsignalsperrstruktur mit einer vereinfachten Schaltungskonfiguration erzielt
werden, und die Vorzeichen von Potentialen beider Enden eines Elements
mit variabler Kapazität, das
mit dem Bauteil verbunden ist, können
so gestaltet sein, dass sie sich voneinander unterscheiden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 umfasst erklärende Veranschaulichungen dielektrischer
Resonatoren gemäß bekannten
Technologien.
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2 zeigt die Konfiguration eines dielektrischen
Resonators gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel.
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3 umfasst perspektivische Ansichten, wenn
der dielektrische Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
auf einer Befestigungsplatine angeordnet ist.
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4 zeigt
die Konfiguration einer Leitungsstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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5 veranschaulicht die Beziehung zwischen
einer zugewandten Länge
L und einer Reflexionsphase.
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6 umfasst Schaltungsdiagramme, die Konfigurationen
von Leitungsstrukturen gemäß Modifizierungen
zeigen.
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7 zeigt
die Konfiguration eines dielektrischen Resonators gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
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8 zeigt
die Konfiguration eines dielektrischen Resonators gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
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9 ist
ein Schaltungsdiagramm eines spannungsgesteuerten Oszillators eines
Spannungssteuerungstyps gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel.
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10 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Radargeräts gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
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Beste Methode zum Ausführen der
Erfindung
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Ein
dielektrischer Resonator gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird mit Bezug auf 2 beschrieben.
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2(A) ist eine Draufsicht eines dielektrischen
Resonators 1 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. 2(B) ist eine Unteransicht des dielektrischen
Resonators 1. 2(C) ist eine
Veranschaulichung, in der eine Leitungsstruktur 6, die
in der Unteransicht des dielektrischen Resonators 1 gezeigt ist,
vergrößert ist.
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Der
dielektrische Resonator 1 ist ein Resonator, der hauptsächlich in
einem TMO10-Wellentyp resonant ist. Der dielektrische Resonator 1 umfasst ein
plattenähnliches
dielektrisches Bauglied 2, eine im Wesentlichen kreisförmige Kreiselektrode 3,
die auf einer oberen Oberfläche
des in 2(A) gezeigten dielektrischen
Bauglieds 2 vorgesehen ist, und eine Rückflächenelektrode 4, die
auf einer Befestigungsfläche
vorgesehen ist, die eine Rückfläche des in 2(B) gezeigten dielektrischen Bauglieds 2 ist. In
dem dielektrischen Resonator 1 ist die auf der Unterfläche vorgesehene
Rückflächenelektrode 4 mit einer
Masseelektrode einer Befestigungsplatine verbunden, und ein in einer
Signalleitung der Befestigungsplatine vorgesehener Kontakthöcker ist
mit der Leitungsstruktur 6 verbunden. Das plattenartige
dielektrische Bauglied 2 ist aus einem hochgradig dielektrischen
Material, wie beispielsweise einer Keramik, die eine dielektrische
Konstante e aufweist, hergestellt. Das dielektrische Bauglied 2 weist
in 2 dieselbe Abmessung L1 in der
longitudinalen Richtung (y-Richtung)
und der lateralen Richtung auf, und die Dicke von der Oberfläche zu der
Rückfläche des dielektrischen
Bauglieds 2 ist durch eine Abmessung L2 (nicht gezeigt)
dargestellt.
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Die
in 2(A) gezeigte Kreiselektrode 3 ist auf
der Oberfläche
vorgesehen, die der Befestigungsplatine zugewandt ist. Die Kreiselektrode 3 befindet
sich in einem mittigen Abschnitt des dielektrischen Bauglieds 2 und
ist aus einem aus einem Metallmaterial oder dergleichen hergestellten
leitfähigen Dünnfilm gebildet.
Der Durchmesser der Kreiselektrode 3 ist durch eine Abmessung
L3 dargestellt. Vier Schlitze 5 sind in einer kreisförmigen Weise
in Richtung von einem mittigen Achsenabschnitt der Kreiselektrode 3 zu
Eckabschnitten des dielektrischen Bauglieds 2 bereitgestellt.
Die Schlitze 5, die eine lange und schmale Rillenform aufweisen,
sind in regelmäßigen Intervallen
bezüglich
der Umfangsrichtung angeordnet. Die Schlitze 5 werden zum
Einstellen einer Resonanzfrequenz eines anderen Resonanzwellentyps
(z. B. eines TM210-Wellentyps oder eines TM310-Wellentyps) verwendet.
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Die
in 2(B) gezeigte Rückflächenelektrode 4 ist
in einer rechteckigen Form auf im Wesentlichen der ganzen die Befestigungsfläche bedeckenden
Oberfläche
gebildet. Ein Abschnitt, in dem keine Elektrode angeordnet ist,
ist in der Nähe
einer Endfläche
vorgesehen. Demgemäß ist die
Rückflächenelektrode 4 so
vorgesehen, dass sie der Kreiselektrode 3 zugewandt ist.
Ein Öffnungsabschnitt 7A und
ein Öffnungsabschnitt 7B,
in denen das dielektrische Bauglied 2 freiliegend ist,
sind in der Nähe
der Mitte einer Seite der rechteckigen Form vorgesehen. Somit ist
die Leitungsstruktur 6 zwischen dem Öffnungsabschnitt 7A und
dem Öffnungsabschnitt 7B bereitgestellt.
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Die
Leitungsstruktur 6 und die Öffnungsabschnitte 7A und 7B,
die in 2(C) gezeigt sind, sind in
einer länglichen
Form gebildet, die sich linear von der Nähe der Mitte der einen Seite
der rechteckigen Befestigungsfläche
zu einem mittigen Abschnitt der Befestigungsfläche erstreckt. Die Leitungsstruktur 6 ist
zwischen den Öffnungsabschnitten 7A und 7B bereitgestellt.
Die Leitungsstruktur 6 weist eine Abmessung in der lateralen
Richtung (Breitenabmessung) L4 und eine Abmessung in der longitudinalen
Richtung (Längenabmessung)
L5 auf. Jeder der Öffnungsabschnitte 7A und 7B weist
eine Breitenabmessung L6 und eine Längenabmessung L5 auf. Die Breitenabmessung
L6 jedes der Öffnungsabschnitte 7A und 7B ist
größer als
die Breitenabmessung L4 der Leitungsstruktur 6. Die Längenabmessung
L5 jedes der Öffnungsabschnitte 7A und 7B ist
im Wesentlichen gleich der Längenabmessung
der Leitungsstruktur.
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Die
Leitungsstruktur 6 umfasst einen Elektrodenfreiraum 9.
Mit der Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 9 umfasst
die Leitungsstruktur 6 einen Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10,
der von einer weiteren Elektrode elektrisch getrennt ist, und einen Masseabschnitt 11,
der mit der Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 9 von
dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 elektrisch getrennt
ist und mit der Rückflächenelektrode 4 verbunden
ist.
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Der
Elektrodenfreiraum 9 ist in einer rillenartigen Form gebildet.
Der Elektrodenfreiraum 9 ist eine Rille, die sich so erstreckt,
dass sie beide Enden in einer Position verbindet, die in der y-Richtung
um eine vorbestimmte Abmessung L8 von einem Endabschnitt der Leitungsstruktur 6 entfernt
ist. Mit der Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 9 weisen
sowohl der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 als auch
der Masseabschnitt 11 eine rechteckige Form auf.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist der dielektrische Resonator 1 die im Vorhergehenden
beschriebene Konfigurati on auf. Wenn der dielektrische Resonator 1 auf
der Befestigungsplatine angeordnet ist, ist mit der Bereitstellung
des Signaleingangs-/-ausgangsabschnitts 10 in der Nähe einer Endfläche der
Befestigungsfläche
der dielektrische Resonator 1 mit der Signalleitung der
Befestigungsplatine verbunden. Wenn der Kontakthöcker, der aus Gold (Au) oder
dergleichen hergestellt ist und in der Signalleitung der Befestigungsplatine
vorgesehen ist, mit einem Kontakthöckerverbindungsabschnitt 8 des Eingangs-/Ausgangselektrodenabschnitts 10 verbunden
ist und ein Hochfrequenzsignal ein- oder ausgegeben wird, ist die
Nähe einer
Position S, in der der Masseabschnitt 11 und die Rückflächenelektrode 4 miteinander
verbunden sind, als ein Totalreflexionsende des Hochfrequenzsignals
wirksam.
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3(A) ist eine perspektivische Ansicht
einer Befestigungsplatine 21. 3(B) ist
eine perspektivische Ansicht, wenn der dielektrische Resonator 1 auf
der Befestigungsplatine 21 angeordnet ist.
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Die
Befestigungsplatine 21 ist aus einer dielektrischen Platte 22 gebildet,
die aus einem Keramikmaterial mit einer dielektrischen Konstante,
die niedriger als das dielektrische Bauglied 2 des im Vorhergehenden
beschriebenen dielektrischen Resonators 1 ist, gebildet
ist und eine Dickenabmessung L11 aufweist. Die Befestigungsplatine 21 umfasst
eine Signalleitung 23, die mit dem Eingangs-/Ausgangselektrodenabschnitt 10 verbunden
ist, wenn der dielektrische Resonator auf der Befestigungsplatine 21 angeordnet
ist, und eine Masseelektrode 24, die mit der Rückflächenelektrode 4 des
dielektrischen Resonators 1 verbunden ist. Sowohl die Signalleitung 23 als
auch die Masseelektrode 24 sind aus einem leitfähigen Material
wie beispielsweise einem Metalldünnfilm
hergestellt. Ein aus Gold (Au) hergestellter Kontakthöcker 25,
der mit dem Kontakthöckerverbindungsabschnitt 8 des
Signaleingangs-/-ausgangsabschnitts 10 des
dielektrischen Resonators 1 zu verbinden ist, ist in einem
vorderen Endabschnitt der Signalleitung 23 vorgesehen.
Durchgangslöcher 26 sind
in vorbestimmten Intervallen über
die gesamte Masseelektrode 24 hinweg vorgesehen. Die Masseelektrode 24 ist
durch die Durchgangslöcher 26 mit
einer Masseelektrode, die auf der Rückfläche der dielektrischen Platte 22 vorgesehen
ist, elektrisch verbunden. Eine Mehrzahl von Kontakthöckern 27 sind in
einem Abschnitt der Masseelektrode 24 angeordnet. Durch
die Kontakthöcker 27 ist
die Rückflächenelektrode 4 des
dielektrischen Resonators 1 mit der Masseelektrode 24 verbunden.
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Ein
Hochfrequenzsignal mit einer Resonanzfrequenz des dielektrischen
Resonators 1 wird aus der Signalleitung 23 eingegeben.
Das aus der Signalleitung 23 eingegebene Hochfrequenzsignal
wird durch den Kontakthöcker 25 und
den Kontakthöckerverbindungsabschnitt 8 an
den Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 des
dielektrischen Resonators 1 gesendet. In dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 wird
das Potential des Elektrodenfreiraums 9 gemäß dem Hochfrequenzsignal
verändert,
und der Masseabschnitt 11, der dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 zugewandt ist,
wobei sich der Elektrodenfreiraum 9 zwischen denselben
befindet, wird ebenfalls verändert.
Somit wird eine Kapazität
C in dem Elektrodenfreiraum 9 erzeugt, der sich zwischen
dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 und dem Masseabschnitt 11 befindet,
und der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 ist
mit dem Masseabschnitt 11 gekoppelt. Demgemäß wird ein
Zustand erreicht, in dem die Kapazität in Reihe mit dem Resonator
geschaltet ist. Aufgrund der Kapazität wird die Phase (Reflexionsphase)
eines sich bei Betrachtung von der Signalleitung 23 aus
in dem dielektrischen Resonator 1 reflektierenden Signals
verändert.
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Zudem
dient, wenn die Rückflächenelektrode 4 mit
der Masseelektrode 24 verbunden ist, der Abschnitt S, in
dem der Masseabschnitt 11 mit der Rückflächenelektrode 4 verbunden
ist, der ein Abschnitt ist, der um eine Abmessung L5 von dem Endabschnitt
der Leitungsstruktur 6 entfernt ist, als ein Ersatzmassepunkt.
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In
einem Fall, in dem ein aus der Signalleitung 23 eingegebenes
Hochfrequenzsignal eine Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 1 aufweist,
wird das maximale Magnetfeld in der Nähe des Massepunkts S erzeugt.
Das Magnetfeld wird erzeugt, um sich in der Hauptrichtung der Leitungsstruktur 6 (der
y-Richtung in der Figur) zu drehen, d. h., um sich auf einer zu
der Hauptrichtung senkrechten Ebene zu wickeln.
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Anschließend wird
in dem dielektrischen Resonator 1 ein Magnetfeldvektor
in einer Querrichtung in einer Ebene, die zu der Mittelachse der
Kreiselektrode 3 senkrecht ist und der Ebene, die zu der Hauptrichtung
der Leitungsstruktur 6 senkrecht ist, erzeugt. Somit wird
ein Magnetfeld erzeugt, das sich auf der zu der Mittelachse der
Kreiselektrode 3 senkrechten Ebene wickelt. Daher wird
ein elektrisches Feld in der Richtung der Mittelachse in dem dielektrischen
Bauglied 2 zwischen der Rückflächenelektrode 4 und
der Kreiselektrode 3 erzeugt.
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Demgemäß wird mit
der Bereitstellung der Leitungsstruktur 6 in einem Abschnitt
einer Elektrode des dielektrischen Bauglieds 2 ein in der
Leitungsstruktur 6 erzeugtes Magnetfeld entsprechend einem in
dem dielektrischen Bauglied 2 erzeugten Magnetfeld hergestellt
werden. Somit kann eine Magnetfeldkopplung zwischen der Leitungsstruktur 6 und
dem Resonator erzielt werden, und der dielektrische Resonator 1 ist
in dem TMO10-Wellentyp gemäß einem Hochfrequenzsignal,
das sich in der Leitungsstruktur 6 ausbreitet, in Resonanz.
Da die Gleichsignalsperrstruktur wie im Vorhergehenden beschrieben
einstückig
mit dem dielektrischen Resonator implementiert werden kann, kann
die Gesamtabmessung des dielektrischen Resonators verringert werden.
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Zudem
kann, da die Kapazität
C in dem Elektrodenfreiraum 9, der sich zwischen dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 10 und
dem Masseabschnitt 11 befindet, die in der Leitungsstruktur 6 bereitgestellt
sind, erzeugt wird, die Gleichsignalsperrstruktur zum Sperren einer
Gleichsignalkomponente implementiert werden. Somit ist es beispielsweise nicht
erforderlich, eine Mikrostreifenleitung bereitzustellen, bei der
sich die Gleichsignalsperrstruktur oder ein Gleichsignalsperrelement
auf der Befestigungsplatine befindet.
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Zudem
kann, da eine Konfiguration, in der die Kapazität in Reihe mit dem Resonator
geschaltet ist, erzielt wird, die Phase eines Ausgangssignals lediglich
durch Einstellen des dielektrischen Resonators 1 eingestellt
werden. Somit kann die Flexibilität des Entwurfs, wie beispielsweise
die Position und Größe einer
externen Befestigungsplatine und einer Leistung zuführenden
Leitung erzielt werden.
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Um
eine Reflexionsphase einzustellen, kann die Größe der Kapazität C eingestellt
werden. In einem Fall, in dem die Kapazität gemäß der Freiraumabmessung des
Elektrodenfreiraums eingestellt wird, wird die Kapazität C verringert,
wenn die Freiraumabmessung vergrößert wird,
und die Kapazität C
wird vergrößert, wenn
die Freiraumabmessung verringert wird. Demgemäß kann die Kapazität C eingestellt
werden.
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Zudem
kann mit der Bereitstellung der Leitungsstruktur auf der Befestigungsfläche des
dielektrischen Bauglieds 2 und der Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 9 in
der Leitungsstruktur die Schwankung in der Kapazität C zwischen
einer Mehrzahl von dielektrischen Resonatoren 1 verglichen
mit einem Fall, in dem eine Signalleitung oder dergleichen, die
eine Gleichsignalsperrstruktur aufweist, auf einer Befestigungsplatine
vorgesehen ist, verringert werden. Somit können die elektrischen Charakteristika
der dielektrischen Resonatoren 1 im Wesentlichen unverändert bleiben.
Zudem kann, da der dielektrische Resonator 1 selbst die
Gleichsignalsperrstruktur aufweist, die Schaltungskonfiguration
der Befestigungsplatine vereinfacht und verkleinert werden.
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Auch
wenn in diesem Ausführungsbeispiel ein
Beispiel eines Resonators in dem TM010-Wellentyp, der eine Kreiselektrode
und eine Rückflächenelektrode
umfasst, beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung bezüglich der
Form der Kreiselektrode oder der Rückflächenelektrode nicht beschränkt. Die
vorliegende Erfindung kann auch unter Verwendung des Wellenleiterresonators,
wie er in Patentdokument 2 beschrieben ist, implementiert werden.
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Ein
dielektrischer Resonator gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Ein
Merkmal des dielektrischen Resonators gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist, dass die in dem im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
verwendete Leitungsstruktur durch einen Elektrodenfreiraum getrennt
ist, der eine hervortretende Form aufweist, und dass die zugewandte Länge des
hervortretenden Abschnitts kleiner als ein Viertel der Wellenlänge einer
Resonanzfrequenz ist.
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4 ist
eine Veranschaulichung, in der eine Leitungsstruktur 46 in
einer Unteransicht eines dielektrischen Resonators 41 vergrößert ist.
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Der
dielektrischen Resonator 41 weist eine im Wesentlichen
zu dem in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen dielektrischen Resonator 1 ähnliche
Konfiguration auf. Jedoch unterscheidet sich die Form der Leitungsstruktur 46 von
der in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie es in 4 gezeigt ist, umfasst die Leitungsstruktur 46 einen
Elektrodenfreiraum 49. Die Leitungsstruktur 46 umfasst
auch einen Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 50, der von einer
anderen Elektrode und einem Masseabschnitt 51, der von
dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt 50 aufgrund der
Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 49 elektrisch getrennt
ist, elektrisch getrennt ist und der mit der Rückflächenelektrode 44 verbunden
ist. Ein Kontakthöcker
einer Signalleitung einer Befestigungsplatine ist mit einem Kontakthöckerverbindungsabschnitt 48 des
Signaleingangs-/-ausgangsabschnitts 50 verbunden.
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Der
Elektrodenfreiraum 49 weist eine rillenartige Form entlang
der gesamten Länge
mit einem Freiraumabschnitt L50 auf. Der Elektrodenfreiraum 49 tritt
um eine vorbestimmte Abmessung L in Richtung zu der Mitte der Rückflächenelektrode 44 von beiderseitigen
Abschnitten, die um eine vorbestimmte Abmessung L49 einwärts von
Seiten einer Position, die um eine vorbestimmte Abmessung L48 in
der y-Richtung von einem Endabschnitt der Leistungsstruktur 46 entfernt
liegt, hervor. In dem hervortretenden Abschnitt sind sich von den
beiden Seiten erstreckende Rillen miteinander verbunden. Mit der
Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 49 weist der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
50 eine hervortretende Form und der Masseabschnitt 51 eine
zurückgesetzte
Form auf.
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Wenn
der Elektrodenfreiraum 49 in der Leitungshauptrichtung
wie im Vorhergehenden beschrieben um die zugewandte Länge L in
dem Gleichsignalsperrstrukturabschnitt hervortritt, kann die Kapazität C weiter
um die zugewandte Länge
L vergrößert werden.
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Die
Kapazität
C kann durch Einstellen der zugewandten Länge L und der Freiraumabmessung L50
des Elektrodenfreiraums 49 eingestellt werden. Eine Vergrößerung bei
der zugewandten Länge
L vergrößert die
Kapazität
C. Eine Verringerung bei der zugewandten Länge L verringert die Kapazität C. Zudem
reduziert eine Vergrößerung bei
der Freiraumabmessung L50 die Kapazität C. Eine Verringerung bei
der Freiraumabmessung L50 vergrößert die Kapazität C. Da
die Reflexionsphase gemäß der Größe der Kapazität C abweicht,
stellt eine Einstellung der Kapazität C die Reflexionsphase ein.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die zugewandte Länge
L des hervortretenden Abschnitts kleiner als ein Viertel der Wellenlänge eines
Resonanzsignals des Resonators. In einem Fall, in dem beispielsweise
eine Leistung zuführende
Leitung eine Gleichsignalsperrstruktur gemäß einer bekannten Technologie
aufweist, reduziert sich, wenn die zugewandte Länge L kleiner als ein Viertel
der Wellenlänge
eines Resonanzsignals eines Resonators ist, die Kopplung Q beträchtlich,
womit unter Umständen eine
Kopplung zwischen dem Resonator und der Leistung zuführenden
Leitung nicht erzielt werden kann. Jedoch wird in einem Fall, in
dem ein dielektrisches Bauglied eine Gleichsignalsperrstruktur wie
in der vorliegenden Erfindung aufweist, da die Gleichsignalsperrstruktur
in der Nähe
eines Totalreflexionsendes positioniert ist, in dem eine Magnetfeldkopplung
stattfindet (ein Originalreflexionsende oder eine Position in der
Nähe des
Originalreflexionsendes), die Verringerung in der Kopplung Q unterdrückt. Somit
kann, selbst wenn die zugewandte Länge L auf kleiner als ein Viertel
der Wellenlänge
des Resonanzsignals eingestellt ist, eine Kopplung mit dem Resonator
erzielt werden. Demgemäß kann ein
Leitungsabschnitt der Gleichsignalsperrstruktur verkleinert werden.
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5 zeigt Ergebnisse einer Analyse der Reflexionscharakteristika
des dielektrischen Resonators gemäß diesem Ausführungsbeispiel
gemäß einer
Elektromagnetfeldsimulation. In der Elektromagnetfeldsimulation
wird eine Reflexionsphasendifferenz zwischen Simulationsbeispielen,
in denen die zugewandte Länge
L variiert wird, bestätigt. 5(A) zeigt Beobachtungsergebnisse von
Phasendifferenzen zwischen einem Reflexionssignal und einem Eingangssignal,
die in einem Fall erhalten werden, in dem die zugewandte Länge L variiert
wird. Reflexionsphasendifferenzen bei und um eine Resonanzfrequenz
von 38 GHz sind in 5(A) gezeigt. 5(B) zeigt Berechnungsergebnisse von Phasendifferen zen,
Lasten Q (QL), Leerläufen
Q (Q0) und Kopplungen Q (Qe) bei einer Frequenz von 38 GHz. Hier
werden Reflexionsphasendifferenzen, die erhalten werden, wenn die
zugewandte Länge
L variiert wird, wie beispielsweise (1) L = 0,1 mm, (2) L = 0,15
mm, (3) L = 0,2 mm, (4) L = 0,25 mm und (5) L = 0,3 mm gemäß der Simulation
gewonnen. Gemäß den Ergebnissen weicht
die Reflexionsphasendifferenz gemäß der zugewandten Länge L (1),
(2), (3), (4) oder (5) ab. Mit der Verringerung der zugewandten
Länge L
wird eine größere Phasendifferenz
erhalten. Eine kleinere Phasendifferenz wird mit der Vergrößerung der
zugewandten Länge
L erhalten. Der Wert einer Last Q (QL), eines Leerlaufs Q (Q0) und
einer Kopplung Q (Qe) für
jede zugewandte Länge
L ist im Wesentlichen für
eine praktische Verwendung geeignet. Es wird bestätigt, dass
selbst in dem Fall eines unausgeglichenen Endes eine Kopplung erzielt
werden kann.
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Wie
im Vorhergehenden beschrieben kann in einem Fall, in dem wie in
diesem Ausführungsbeispiel
die Gleichsignalsperrstruktur in dem dielektrischen Bauglied implementiert
ist, eine Verringerung in der Kopplung Q unterdrückt werden. Zudem kann, selbst
wenn die Form des Signaleingangs-/-ausgangsabschnitts so eingestellt ist,
dass die zugewandte Länge
kleiner als ein Viertel der Wellenlänge eines Resonanzsignals ist,
eine Kopplung mit dem Resonator erzielt und die Größe eines
Leitungsabschnitts der Gleichsignalsperrstruktur reduziert werden.
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Obwohl
der hervortretende Abschnitt eine Form aufweist, in der in der vorhergehenden
Beschreibung der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt hervortritt
und der Masseabschnitt zurückgesetzt
ist, muss der hervortretende Abschnitt nicht notwendigerweise die
im Vorhergehenden beschriebene Form aufweisen. Die anwesenden Erfinder
haben gemäß einer
Elektromagnetfeidsimulation bestätigt,
dass eine Kopplung wie in diesem Ausführungsbeispiel erzielt werden
kann, selbst wenn der hervortretende Abschnitt eine andere Form
aufweist.
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Zum
Beispiel ist wie in einer in 6(A) gezeigten
Modifizierung selbst in einem Fall, in dem sich ein Elektrodenfreiraum
derart erstreckt, dass die Position des Elektrodenfreiraums einem
Massepunkt entspricht, d. h., sich der Elektrodenfreiraum auf eine Position
eines Abschnitts erstreckt, in dem eine Leitungsstruktur und eine
Rückflächenelektrode
miteinander verbunden sind, die Rückflächenelektrode als ein Masseabschnitt
wirksam. Somit ist bestätigt,
dass Vorteile ähnlich
den im Vorhergehenden beschriebenen Vorteilen erzielt werden können und
eine Kopplung erzielt werden kann.
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Zudem
ist bestätigt,
dass Vorteile ähnlich den
im Vorhergehenden beschriebenen Vorteilen erzielt werden können und
eine Kopplung erzielt werden kann, und zwar selbst in einem Fall,
in dem der gesamte Elektrodenfreiraum in eine Leitungsstruktur wie
in einer in 6(B) gezeigten Modifizierung
aufgenommen ist, oder selbst in einem Fall, in dem sich ein hervortretender
Abschnitt eines Elektrodenfreiraums auf einen Rückflächenelektrodenabschnitt erstreckt,
wie es in einer in 6(C) gezeigten
Modifizierung der Fall ist.
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Zudem
ist bestätigt,
dass Vorteile ähnlich den
im Vorhergehenden beschriebenen Vorteilen erzielt werden können, und
eine Kopplung erzielt werden kann, und zwar selbst in einem Fall,
in dem ein Elektrodenfreiraum eine Form aufweist, in der ein Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
zurückgesetzt
ist und ein Masseabschnitt hervortritt, wie es in einer in 6(D) gezeigten Modifizierung der Fall
ist, im Gegensatz zu dem bei dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten
Beispiel.
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Zudem
ist bestätigt,
dass Vorteile ähnlich den
im Vorhergehenden beschriebenen Vorteilen erzielt werden können und
eine Kopplung erzielt werden kann, und zwar selbst in einem Fall,
in dem ein Elektrodenfreiraum eine Mäanderleitungsform aufweist,
die eine Mehrzahl von hervortretenden Ab schnitten umfasst, wie es
in einer in 6(E) gezeigten Modifizierung
der Fall ist.
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Zudem
ist bestätigt,
dass Vorteile ähnlich den
im Vorhergehenden beschriebenen Vorteilen erzielt werden können und
eine Kopplung erzielt werden kann, und zwar selbst in einem Fall,
in dem ein Elektrodenfreiraum eine stufenartige Form aufweist, wie
es in einer in 6(F) gezeigten Modifizierung der
Fall ist.
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Zudem
ist bestätigt,
dass Vorteile ähnlich den
im Vorhergehenden beschriebenen Vorteilen erzielt werden können und
eine Kopplung erzielt werden kann, und zwar selbst in einem Fall,
in dem ein Elektrodenfreiraum in einem scharfen Winkel geschnitten
ist, wie es in einer in 6(G) gezeigten Modifizierung
der Fall ist.
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Ein
spannungsgesteuerter Oszillator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 7 beschrieben.
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7 zeigt
einen dielektrischen Wellenleiterresonator 51, der einen
dielektrischen Block 52 umfasst, der eine im Wesentlichen
rechteckige Parallelepipedform aufweist. Öffnungen 57A und 57B sind in
Positionen angeordnet, die Kante-Umfang-Abschnitte einer Ebene berühren, die
eine longitudinale Richtung einer im Wesentlichen über eine
gesamte Außenfläche des
dielektrischen Blocks 52 hinweg vorgesehenen Außenflächenelektrode 53 aufweist. Eine
Leitungsstruktur (Eingangs-/Ausgangselektrode) 56, deren
eines Ende kurzgeschlossen ist, und deren anderes Ende im Leerlauf
ist, ist in der Öffnung 57A vorgesehen.
Die Leitungsstruktur 56 umfasst einen Elektrodenfreiraum 59.
Mit der Bereitstellung des Elektrodenfreiraums 59 umfasst
die Leitungsstruktur 56 einen Eingangs-/Ausgangsabschnitt 55 und
einen Masseabschnitt 54.
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Die
Leitungsstruktur 56 und der Elektrodenfreiraum 59 weisen
im Wesentlichen die gleichen Formen wie die Leitungsstruktur und
der Elektrodenfreiraum auf, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
sind.
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Demgemäß kann die
vorliegende Erfindung wie in dem im Vorhergehenden beschriebenen
Ausführungsbeispiel
implementiert werden, sogar mit dem dielektrischen Wellenleiterresonator 51.
Sowohl die Leitungsstruktur 56 als auch der Elektrodenfreiraum 59 können jede
beliebige Form der im Vorhergehenden beschriebenen Formen aufweisen.
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Ein
spannungsgesteuerter Oszillator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben.
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8 ist
eine Unteransicht einer Befestigungsfläche eines dielektrischen Resonators 61. 9 ist
ein Schaltungsdiagramm eines spannungsgesteuerten Oszillators 63,
in dem der dielektrische Resonator 61 auf einer Befestigungsplatine
angeordnet ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist der dielektrische Resonator 61 eine im Wesentlichen
zu dem dielektrischen Resonator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche
Konfiguration auf. Jedoch unterscheiden sich die Formen einer Rückflächenelektrode 64 und
einer Leitungsstruktur 66, die auf einer Seite einer Befestigungsfläche bereitgestellt
sind, von denen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Auf
der Befestigungsfläche
sind eine erste Leitungsstruktur 66A und eine zweite Leitungsstruktur 668 bereitgestellt.
Die Leitungsstruktur 66A trennt eine Rückflächenelektrode in eine erste
Rückflächenelektrode 64A und
eine zweite Rückflächenelektrode 648.
Die Leitungsstruktur 66B ist mit der Rückflächenelektrode 64A verbunden.
Um eine Gleichsignalsperrstruktur auf die Leitungsstruktur 66B anzulegen,
ist ein Elektrodenfreiraum 69 in der Leitungsstruktur 66B vorgesehen.
Auch wenn es hier nicht veranschaulicht ist, umfasst der dielektrische
Resonator 61 eine im Wesentlichen kreisförmige Kreiselektrode,
die auf einer Oberfläche
gegenüber
der Befestigungsfläche
vorgesehen und einer Befestigungsplatine zugewandt ist.
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Die
Leitungsstruktur 66A, die auf der Befestigungsfläche angeordnet
ist, erstreckt sich linear entlang des Durchmessers der Kreiselektrode,
während
sie durch die Nähe
einer Mittelachse der Kreiselektrode hindurchgeht. An beiden Enden
der Leitungsstruktur 66A (beiden Enden in einer lateralen Richtung
der Figur) sind Verbindungsabschnitte mit großer Breite gebildet, mit denen
eine Signalleitung der Befestigungsplatine verbunden ist. Die Verbindungsabschnitte
sind mit der Signalleitung der Befestigungsplatine mittels eines
Kontakthöckers
verbunden. Zudem sind die Rückflächenelektroden 64A und 64B an
beiden Seiten in der Breitenrichtung der Leitungsstruktur 66A auf
der Seite der Befestigungsfläche
des dielektrischen Bauglieds vorgesehen, so dass sie voneinander
getrennt sind. Die Rückflächenelektroden 64A und 64B sind
auf der gesamten Befestigungsfläche
des dielektrischen Bauglieds ausschließlich der Leitungsstrukturen
und Öffnungen in
der Nähe
der Leitungsstrukturen vorgesehen.
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Wird
ein Hochfrequenzsignal mit einer Resonanzfrequenz des dielektrischen
Resonators 61 aus der Signalleitung in die Leitungsstruktur 66A eingegeben,
wird ein Magnetfeld erzeugt, das sich auf einer zu der Hauptrichtung
der Leitungsstruktur 66A senkrechten Ebene wickelt. Zudem
wird in dem dielektrischen Bauglied ein Magnetfeld erzeugt, das
sich auf einer zu der Mittelachse der Kreiselektrode senkrechten
Ebene wickelt. Die Stärke
jedes der beiden Magnetfelder wird für jede Halbwellenlänge zwischen hoher
Stärke
und niedriger Stärke
verändert.
Positionen des Magnetfelds, die eine hohe Stärke aufweisen, entsprechen
einander, und Positionen des Magnetfelds, die eine niedrige Stärke aufweisen,
entsprechen einander. Zudem entsprechen Magnetfeld vektoren in einer
Richtung einer Schnittlinie einer Ebene, die zu der Leitungsstruktur 66A senkrecht
ist, und die zu der Mittelachse der Kreiselektrode senkrecht ist, einander.
Somit sind die zwei Magnetfelder miteinander gekoppelt. Folglich
ist, wenn ein Ende der Leitungsstruktur 66A als ein Abschluss
dient, der dielektrische Resonator 61 als ein Resonator
vom Bandreflexionstyp wirksam.
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Die
auf der Befestigungsfläche
angeordnete Leitungsstruktur 66B weist eine Konfiguration ähnlich der
in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Leitungsstruktur auf. Die Leitungsstruktur 66B befindet
sich auf der Seite der Befestigungsfläche des dielektrischen Bauglieds
und erstreckt sich von der Seite einer Endfläche des dielektrischen Bauglieds
zu dem Mittelabschnitt des dielektrischen Bauglieds. Die Leitungsstruktur 66B ist
in einer Breitenrichtung (in einer longitudinalen Richtung in der
Figur) von einer U-förmigen Öffnung (Schlitz)
umgeben und weist eine bandartige Form (zungenartige Form) auf.
Die Seite der Endfläche
der Leitungsstruktur 66B ist von der Öffnung umgeben und dient als
ein offenes Ende. Eine Platinenseite der Leitungsstruktur 66B dient
als ein kurzgeschlossenes Ende, das mit der Rückflächenelektrode 64A verbunden
ist.
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Da
die Rückflächenelektrode 64A mit
einer Masseelektrode verbunden und somit geerdet ist, ist die Platinenseite
der Leitungsstruktur 66B als ein kurzgeschlossener Punkt
wirksam. Die Leitungsstruktur erzeugt ein Magnetfeld mit hoher Stärke in dem
kurzgeschlossenen Punkt. Aufgrund des erzeugten Magnetfelds wird
eine Magnetfeldkopplung zwischen dem dielektrischen Resonator 61 und
der Leitungsstruktur 66B erzielt.
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Zu
diesem Zeitpunkt ändert
sich aufgrund des Sendens eines Hochfrequenzsignals von einer Signalleitung
zu den dielektrischen Resonator 61 das Potential eines
Elektrodenfreiraumabschnitts gemäß dem Hochfrequenzsignal.
Somit wird eine Kapazität C
in dem Elektrodenfreiraumabschnitt der Leitungsstruktur 66B erzeugt.
Da die Kapazität
in Reihe mit dem Resonator geschaltet ist, kann die Reflexionsphase
gemäß der Kapazität C verändert werden.
Zudem dient, da die Rückflächenelektrode
geerdet ist, ein Abschnitt, in dem die Leitungsstruktur 66B und die
Rückflächenelektrode 64A miteinander
verbunden sind, als ein Ersatzmassepunkt. Somit wird das maximale
Magnetfeld in der Nähe
des Massepunktes erzeugt, und die Leitungsstruktur 66B kann
mit dem dielektrischen Resonator 61 magnetfeldgekoppelt werden.
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Der
spannungsgesteuerte Oszillator 63 eines Spannungssteuerungstyps
wird implementiert, wenn der dielektrische Resonator 61,
der die im Vorhergehenden beschriebene Konfiguration aufweist, auf
die Befestigungsplatine geladen wird (nicht veranschaulicht). Die
Befestigungsplatine ist ein aus einem dielektrischen Material hergestelltes
Substrat. Eine Verstärkungsschaltungseinheit 71,
die einen Feldeffekttransistor (hierin nachfolgend als ein FET bezeichnet) 73,
eine Mikrostreifenleitung und dergleichen umfasst, ist auf der Befestigungsplatine
vorgesehen. Wenn über
einen Leistungsversorgungsanschluss Vd eine Leistungsversorgungsspannung
zugeführt
wird, wird ein Signal mit einer durch den dielektrischen Resonator 61 eingestellten
vorbestimmten Schwingungsfrequenz in Schwingung versetzt, und das
Signal wird durch einen Ausgangsanschluss Vout ausgegeben.
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Ein
Gateanschluss G des FET 73 ist mit einem Ende der Leitungsstruktur 66A verbunden,
und ein Source-Anschluss des FET 73 ist mit einer Mikrostreifenleitung 75A verbunden,
die eine Viertelwellenlängenleitung
ist. Eine Anpassungsstichleitung 76A ist mit der Mikrostreifenleitung 75A auf
einer Seite des Leistungsversorgungsanschlusses Vd verbunden. Zudem
geht ein Signal von einem Drain-Anschluss D des FET 73 zum
Sperren einer Gleichsignalkomponente durch eine gekoppelte Leitung 77 und
ein Dämpfungsglied 78 hindurch
und wird von dem Ausgangsanschluss Vout ausgegeben.
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Ferner
ist das andere Ende der Leitungsstruktur 66A des dielektrischen
Resonators 61, das nicht mit dem FET 73 verbunden
ist, durch einen Abschlusswiderstand 70 geerdet. Auch wenn
es hier nicht veranschaulicht ist, sind Abschnitte von Signalleitungen
auf einer Seite der Befestigungsplatine, auf die der dielektrische
Resonator geladen ist, auf einer Seite des FET 73 und einer
Seite des Abschlusswiderstands 70 vorgesehen. Die Signalleitungen
sind unter Verwendung der Leitungsstruktur 66A miteinander
verbunden. Die Rückflächenelektroden 64A und 64B sind
auf die Masseelektrode geerdet.
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Eine
Frequenzsteuerungsschaltungseinheit 72 ist ebenfalls auf
der Befestigungsplatine angeordnet. Die Frequenzsteuerungsschaltungseinheit 72 ist mit
der Leitungsstruktur 66B des dielektrischen Resonators
verbunden. In der Frequenzsteuerungsschaltungseinheit 72 ist
die Anode einer Diode mit variabler Kapazität 79 mit der Leitungsstruktur 66B verbunden.
Die Kathode der Diode mit variabler Kapazität 79 ist mit einer
Anpassungsstichleitung 76B und einer Mikrostreifenleitung 75B verbunden.
Ferner sind eine Stichleitung 76C, die eine Viertelwellenlängenleitung
ist, und ein Positive-Steuerspannung-Eingangsanschluss Vp zum Anlegen
einer positiven Steuerspannung, um die Übergangskapazität der Diode
mit variabler Kapazität 79 einzustellen,
mit dem anderen Ende der Mikrostreifenleitung 75B, das nicht
mit der Kathode der Diode mit variabler Kapazität 79 verbunden ist,
verbunden.
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Zudem
ist eine Mikrostreifenleitung 75C mit der Anode der Diode
mit variabler Kapazität 79 verbunden.
Eine Stichleitung 76D, die eine Viertelwellenlängenleitung
ist, und ein Negative-Steuerspannung-Eingangsanschluss Vn zum Anlegen
einer negativen Spannung, um die Übergangskapazität der Diode
mit variabler Kapazität
einzustellen, sind mit dem anderen Ende der Mikrostreifenleitung 75C,
das nicht mit der Anode der Diode mit variabler Kapazität 79 verbunden
ist, verbunden.
-
Der
spannungsgesteuerte Oszillator mit der im Vorhergehenden beschriebenen
Konfiguration ist bereitgestellt. Wenn eine Steuerspannung an den Leistungsversorgungsanschluss
Vd angelegt wird, wird ein einer Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 61 entsprechendes
Signal in den Gate-Anschluss G des FET 73 eingegeben. Somit bilden
die Verstärkungsschaltungseinheit 71 und
der dielektrische Resonator 61 eine Schwingschaltung. Anschließend verstärkt der
FET 73 das der Resonanzfrequenz des dielektrischen Resonators 61 entsprechende
Signal und versetzt dasselbe in Schwingung und gibt das Signal durch
den Ausgangsanschluss Vout aus.
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In
der Frequenzsteuerungsschaltungseinheit 72 wird eine positive
Steuerspannung an den Positive-Steuerspannung-Eingangsanschluss Vp angelegt, und eine
negative Steuerspannung wird an den Negative-Steuerspannung-Eingangsanschluss
Vn angelegt. Obwohl der Negative-Steuerspannung-Eingangsanschluss
Vn mit dem dielektrischen Resonator 61 sowie der Diode
mit variabler Kapazität 79 verbunden
ist, ist, da ein Elektrodenfreiraum in der Leitungsstruktur 66B des
dielektrischen Resonators 61 wie im Vorhergehenden beschrieben
bereitgestellt ist, der Elektrodenfreiraum als eine Gleichsignalsperrschaltung
wirksam. Dies verhindert, dass der Negative-Steuerspannung-Eingangsanschluss
Vn durch die Rückflächenelektrode 64A des
dielektrischen Resonators 61 auf die Masseelektrode der
Befestigungsplatine geerdet wird. Somit wird eine positive Spannung
auf die Kathode der Diode mit variabler Kapazität 79 angelegt, und
eine negative Spannung wird an die Anode der Diode mit variabler
Kapazität 79 angelegt.
Die Übergangskapazität wird gemäß der Differenz
zwischen der positiven Spannung und der negativen Spannung eingestellt.
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Wie
im Vorhergehenden beschrieben kann, da eine positive Spannung an
die Kathode der Diode mit variabler Kapazität 79 angelegt wird
und eine negative Spannung an die Anode der Diode mit variabler
Kapazität 79 angelegt
wird, selbst wenn der Absolutwert einer Steuerspannung niedrig ist,
eine große Differenzialspannung
angelegt werden. Somit kann der Absolutwert der Steuerspannung verringert
werden.
-
Ein
Radargerät
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf 10 beschrieben.
-
10 ist
ein Blockdiagramm, das die gesamte Konfiguration eines Radargeräts zeigt.
Ein Radargerät 80 umfasst
den spannungsgesteuerten Oszillator 63, einen Leistungsverstärker 85,
einen Koppler 84, einen Zirkulator 82, eine Antenne 81,
einen Mischer 83, einen rauscharmen Verstärker 86,
eine Signalverarbeitungseinheit 87 und dergleichen.
-
Der
spannungsgesteuerte Oszillator 63 ist der gleiche wie der
in dem vierten Ausführungsbeispiel
beschriebene spannungsgesteuerte Oszillator. Der Leistungsverstärker 85 verstärkt ein
Signal, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 63 ausgegeben
wird, und bewirkt, dass das verstärkte Signal als ein Strahl
durch den Zirkulator 82 hindurchgeht und von der Antenne 81 zu
einer Erfassungsrichtung gesendet wird. Ein Empfangssignal, das
erzeugt wird, wenn die Antenne 81 eine Reflexionswelle
von einem Zielobjekt empfängt,
wird durch den Zirkulator 82 in den Mixer 83 eingegeben.
Der Mixer 83 empfängt
ein Leistungsverteilungssignal eines Sendesignals, das von dem Koppler 84 ausgegeben
wird, als ein lokales Signal und liefert ein Schwebungssignal des
lokalen Signals und des Empfangssignals an den rauscharmen Verstärker 86.
Der rauscharme Verstärker 86 verstärkt das
Schwebungssignal und liefert das verstärkte Schwebungssignal als ein
Zwischenfrequenzsignal an die Signalverarbeitungseinheit 87. Die
Signalverarbeitungseinheit 87 liefert ein Spannungssignal
mit einer Dreieckwellenform an den spannungsgesteuerten Oszillator 63,
so dass der spannungsgesteuerte Oszillator 63 ein Schwingungssignal
in einer Dreieckwellenweise modulieren kann. Zudem wandelt die Signalverarbeitungseinheit 87 das
Zwischenfrequenzsignal in eine Digitaldatensequenz um und führt eine
FFT-Verarbeitung an der Digitaldatensequenz durch, um ein Frequenzspektrum
des Zwischenfrequenzsignals zu erhalten. Demgemäß werden, gemäß dem erhaltenen
Frequenzspektrum, der Abstand zu dem Zielobjekt und die relative
Geschwindigkeit bezüglich
des Zielobjekts erfasst.
-
Wenn
das Radargerät 80 unter
Verwendung des im Vorhergehenden beschriebenen spannungsgesteuerten
Oszillators 63 gemäß der vorliegenden Erfindung
konfiguriert wird, kann die Schwankung in den elektrischen Charakteristika
gemäß dem Radargerät 80 verringert
werden. Zudem können
die Herstellungskosten verringert werden.
-
Der
spannungsgesteuerte Oszillator gemäß der vorliegenden Erfindung
kann unter Verwendung beispielsweise eines Millimeterwellenbands
sowie des im Vorhergehenden beschriebenen Radargeräts auf eine
Kommunikationsvorrichtung angewendet werden. In diesem Fall kann,
im Gegensatz zu einem Fall, in dem ein Schwebungssignal eines Sendesignals
und eines Empfangssignals verwendet wird, wie in Radargeräten, ein
Empfangssignal unter Verwendung eines rauscharmen Verstärkers verstärkt werden,
und eine Empfangsschaltung kann eine Verarbeitung an dem Empfangssignal
durchführen.
-
In
einem dielektrischen Resonator (41) umfasst eine Leitungsstruktur
(46) einen Elektrodenfreiraum (49), der eine Mehrzahl
von Elektrodenabschnitten, einen Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
(50), der auf einem Elektrodenabschnitt an einer Seite
im Leerlauf bereitgestellt ist, und einen Masseabschnitt (51),
der auf einem Elektrodenabschnitt an einer kurzgeschlossenen Seite
bereitgestellt ist, definiert. Die Länge L in einer Hauptrichtung eines
Abschnitts der Leitungsstruktur (46), in dem der Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
(50) und der Masseabschnitt (51) einander zugewandt
sind, ist kleiner als ein Viertel der Wellenlänge eines Resonanzsignals des
Resonators. Ein Element mit variabler Kapazität ist mit dem Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
(50) verbunden. Ein Ende des Elements mit variabler Kapazität weist
ein positives Potential auf, und das andere Ende des Elements mit
variabler Kapazität
weist ein negatives Potential auf.
-
- 1,
41, 51, 61
- dielektrischer
Resonator
- 2,
22, 52, 62
- dielektrisches
Bauglied
- 3
- Kreiselektrode
-
-
- 53
- Außenflächenelektrode
-
-
- 4,
44, 64
- Rückflächenelektrode
- 5
- Schlitz
- 6,
46, 56, 66
- Leitungsstruktur
- 7,
47, 57
- Öffnung
- 8
- Kontakthöckerverbindungsabschnitt
- 9,
49, 59
- Elektrodenfreiraum
- 10,
50, 55
- Signaleingangs-/-ausgangsabschnitt
- 11,
51, 54
- Masseabschnitt
- 21
- Befestigungsplatine
- 23
- Signalleitung
- 24
- Masseelektrode
- 25,
27, 48
- Kontakthöcker
- 26
- Durchgangsloch
- 63
- spannungsgesteuerter
Oszillator
- 70
- Abschlusswiderstand
- 73
- Feldeffekttransistor
- 75
- Mikrostreifenleitung
- 76
- Stichleitung
- 77
- gekoppelte
Leitung
- 78
- Dämpfungsglied
- 79
- Diode
mit variabler Kapazität