ES2303329T3 - Resonador discreto sintonizable en tension, fabricado de material dielectrico. - Google Patents
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Abstract
Un resonador (1) discreto sintonizable en tensión, que comprende: una base dieléctrica (2) que comprende un material dieléctrico que tiene al menos una, de entre una constante dieléctrica dependiente de la tensión, y características piezoeléctricas, teniendo la mencionada base un anchura (W), una longitud (L) mayor o igual que la mencionada anchura, un grosor (t) y superficies principales opuestas; un contacto metálico (3) que tiene un área predeterminada formada sobre una superficie externa de la mencionada base dieléctrica, en una localización predeterminada para proporcionar un valor de Q cargado predeterminado para el mencionado resonador; y un revestimiento (4) metálico de masa, formado sobre las restantes superficies expuestas de la mencionada base dieléctrica, con la excepción de una región de aislamiento (5) definida en torno al mencionado contacto metálico, la mencionada región de aislamiento teniendo un área suficiente para impedir un acoplamiento significativo entre el mencionado contacto metálico y el mencionado revestimiento metálico de masa; en el que una tensión de control aplicada entre el mencionado contacto metálico y el mencionado revestimiento metálico de masa, proporciona al menos uno entre (i) un campo eléctrico variable para controlar la mencionada constante dieléctrica y una frecuencia resonante del mencionado resonador, y (ii) una respuesta piezoeléctrica que provoca un cambio dimensional en el mencionado resonador al objeto de controlar la mencionada frecuencia resonante del mencionado resonador.
Description
Resonador discreto sintonizable en tensión,
fabricado de material dieléctrico.
La presente invención se refiere a un resonador
discreto sintonizable en tensión, fabricado de un material
dieléctrico, y en concreto se refiere a un resonador discreto
sintonizable en tensión, que contiene una sola capa de material
dieléctrico cerámico que tiene una constante dieléctrica que depende
de la tensión, y que está cubierto con un revestimiento metálico de
masa, y un contacto metálico en contacto con el dieléctrico pero
aislado eléctricamente respecto del revestimiento metálico de
masa.
La resonadores eléctricos son utilizados en
diversos circuitos electrónicos, para llevar a cabo diversas
funciones. Dependiendo de la estructura y del material del
resonador, cuando se aplica una señal de CA al resonador sobre una
banda ancha de frecuencia, el resonador resonará a frecuencias
resonantes específicas. Esta característica permite que el resonador
sea utilizado, por ejemplo, en un filtro electrónico que está
diseñado para permitir el paso solo de frecuencias que están dentro
de un rango de frecuencias preseleccionado, o para atenuar
frecuencias específicas. Podría proporcionarse de forma inmejorable
muchas aplicaciones, por medio de resonadores y filtros que sean
eléctricamente sintonizables, minimizando así el ruido añadido y la
interferencia asociados con sus homólogos de sincronización
constante con mayor ancho de banda.
Se utiliza también resonadores en aplicaciones
de alta frecuencia, tales como sistemas de comunicación ópticos
inalámbricos que funcionan en el rango de GHz. En estos tipos de
aplicaciones se utiliza resonadores, por ejemplo para estabilizar la
frecuencia de osciladores en transmisores y receptores. Estos tipos
de resonadores tienen que exhibir valores de Q elevados, al objeto
de proporcionar las necesarias pureza espectral y estabilidad de
frecuencia del oscilador, y también para mantener un ruido de fase
bajo. Muchos osciladores utilizados en sistemas de comunicaciones
utilizan un oscilador controlado por tensión (VCO, Voltage
Controlled Oscillator), que está sintonizado eléctricamente a una
frecuencia exacta o a un conjunto de frecuencias (o canales)
exactas, por medio de una reactancia de tensión variable
(típicamente un diodo de capacidad variable) acoplada un resonador a
frecuencia fija. Una tensión de control aplicada a la reactancia de
tensión variable, sintoniza la frecuencia resonante del resonador y
por consiguiente sintoniza la frecuencia del oscilador. Este
característica de la frecuencia, de ser sintonizable en tensión,
permite compensar los efectos de la tolerancia de fabricación, de la
temperatura, del envejecimiento y de otros factores ambientales que
afectan a la frecuencia de oscilación. A frecuencias de microondas
normalmente se utiliza los diodos de capacidad variable de arseniuro
de galio en esta aplicación, debido a que tienen un valor de Q
relativamente elevado. Sin embargo, a 10 GHz su Q es típicamente
menor de 50, lo que sigue siendo bajo en comparación con el valor de
Q disponible para resonadores de frecuencia fija. Como resultado, la
característica de los osciladores y filtros que utilizan
sintonización electrónica tiende a exhibir ruido y pérdidas mayores
en comparación con sus homólogos de frecuencia
fija.
fija.
Si bien en las aplicaciones de valor de Q
elevado puede utilizarse varios tipos de resonadores de frecuencia
fija de valor de Q elevado conocidos en el arte, incluyendo por
ejemplo resonadores de cavidad, resonadores coaxiales, resonadores
de línea de transmisión y resonadores dieléctricos, hasta la fecha
no se conoce resonadores con valor de Q elevado sintonizables en
tensión. A la vista de lo anterior, sería deseable proporcionar un
resonador de valor de Q elevado sintonizable en tensión, que pueda
diseñarse para resonar en una variedad de frecuencias resonantes
específicas, que a la vez tenga una estructura simple, y que sea de
producción en serie económica, utilizando materiales de eficacia
probada (por ejemplo cerámicas) y técnicas microelectrónicas de
eficacia probada (por ejemplo litografía). El documento EP 1 176 716
revela un resonador piezoeléctrico.
Es un objetivo de la presente invención,
proporcionar un resonador de valor de Q elevado, sintonizable en
tensión, discreto, que pueda diseñarse para resonar en una variedad
de frecuencias resonantes específicas, las cuales puedan ajustarse
mediante aplicar una tensión de control, que tenga una estructura
simple y que sea de producción masiva económica.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, se proporciona un resonador discreto sintonizable en
tensión, que incluye una base dieléctrica fabricada de un material
dieléctrico que tiene al menos una entre (i) una constante
dieléctrica dependiente de la tensión, es decir una constante
dieléctrica que pueda variarse mediante un campo eléctrico aplicado,
y (ii) características piezoeléctricas, es decir una respuesta
piezoeléctrica, tras la aplicación de un campo eléctrico, que
provoque un cambio dimensional en la base dieléctrica. El resonador
sintonizable en tensión tiene una anchura, una longitud mayor o
igual que la anchura, un grosor, y superficies principales opuestas.
Se forma un contacto metálico sobre una superficie externa de la
base dieléctrica, y el contacto metálico de masa proporciona al
menos uno entre (i) un campo eléctrico variable para controlar la
constante dieléctrica a la frecuencia resonante del resonador, y
(ii) una respuesta piezoeléctrica que cambia las dimensiones del
resonador, para controlar la frecuencia resonante del
dispositivo.
Preferentemente, la región de aislamiento tiene
un área suficiente para impedir el acoplamiento significativo entre
el contacto de metal y el revestimiento metálico de masa.
Adicionalmente, el contacto metálico tiene preferentemente un área
predeterminada, y está posicionado en una localización
predeterminada sobre la base, para proporcionar un valor de Q
cargado, impedancia de entrada, y coeficiente de frecuencia de la
tensión de sintonización para el resonador, predeterminados.
La constante dieléctrica variable con la
tensión, del material utilizado para la base, y la anchura y la
longitud de la base dieléctrica, son seleccionadas de forma que el
resonador resuena al menos en un rango de frecuencia resonante
controlado por tensión, predeterminado, en el rango de GHz. Si bien
podría utilizarse cualquier material dieléctrico con una apropiada
constante dieléctrica dependiente del campo eléctrico, se prefiere
materiales rígidos con bajos coeficientes térmicos y expansión
dimensional, y con un bajo coeficiente de temperatura de la
constante dieléctrica, de forma que la frecuencia resonante del
resonador tenga un bajo coeficiente de temperatura global.
Se prefiere materiales que tengan una baja
tangente del ángulo de pérdidas dialécticas, de menos de 0,0005 para
minimizar la degradación del valor de Q del resonador. El material
dieléctrico tiene preferentemente una elevada resistencia de
aislamiento, preferentemente mayor que 10^{8} ohmios, entre el
contacto metálico aislado y la masa, para minimizar las corrientes
de pérdida CC y RF. Se prefiere materiales dieléctricos cristalinos
o cerámicos para la base dieléctrica, y materiales cristalinos tales
como cuarzo y niobato de litio, a la vista de la estabilidad de su
constante dieléctrica y su baja expansión mecánica con la variación
de temperatura.
La orientación del plano del cristal en relación
con la orientación del plano del resonador, es un parámetro de
diseño que influye en la estabilidad de la frecuencia resonante con
la temperatura, así como en el coeficiente de tensión de la
frecuencia y la sensibilidad a la modulación microfónica de la
frecuencia, en el caso de materiales piezoeléctricos, resultante de
parámetros tensoriales del material. Estos parámetros permiten
controlar la frecuencia resonante nominal del resonador, simplemente
mediante seleccionar un material con un rango predeterminado eficaz
de constante dieléctrica, y fabricar después la base de tal forma
que tenga una anchura y una longitud seleccionadas.
Adicionalmente, puede utilizarse técnicas
convencionales de fabricación microelectrónica para controlar el
tamaño y la localización del contacto metálico, al objeto de
controlar así el valor de Q cargado y la impedancia de entrada, para
el resonador dieléctrico sintonizable en tensión. Es más, puesto que
el revestimiento metálico de masa apantalla la energía
electromagnética dentro de la base dieléctrica, no es necesario
proporcionar un alojamiento separado para apantallar el resonador.
Como resultado de todo lo anterior, el resonador de la presente
invención puede fabricarse de forma que exhiba un amplio rango de
frecuencias resonantes sintonizables en tensión, con mayores valores
de Q asociados, en comparación con la solución del arte previo que
consiste en una combinación de un resonador de frecuencia fija y un
diodo de capacidad variable, y a un coste de fabricación reducido
en comparación con la solución del arte previo.
El resonador discreto de la presente invención
puede funcionar fácilmente a frecuencias resonantes en el rango de 1
GHz hasta 80 GHz, y puede exhibir valores de Q cargado en el rango
desde 50 hasta más de 2000. Esto permite utilizar el resonador en
una amplia variedad de aplicaciones. Adicionalmente, debido a su
estructura discreta y al valor controlable de Q, el resonador es
particularmente adecuado para estabilizar frecuencias de oscilador
en sistemas de comunicación o de radar.
Para una mejor comprensión de la naturaleza y
los objetivos de la invención, debe hacerse referencia a la
siguiente descripción detallada, de un modo preferido de llevar a
cabo la invención, leída en relación con los dibujos anexos, en los
cuales:
la figura 1 es una vista en perspectiva, de un
resonador dieléctrico sintonizable en tensión acorde con una
realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista en planta, de la
superficie superior del resonador sintonizable en tensión mostrado
en la figura 1;
la figura 3 es una vista en planta, de la
superficie superior de un resonador sintonizable en tensión acorde
con otra realización de la presente invención;
la figura 4 es una vista en planta, de la
superficie superior de un resonador sintonizable en tensión acorde
con otra realización de la presente invención;
la figura 5 es una vista en planta, de un
resonador dieléctrico sintonizable en tensión como el mostrado en la
figura 1, con parte del revestimiento metálico de masa retirado para
ajustar la frecuencia resonante del resonador; y
la figura 6 es una vista en planta, de la
superficie superior de un resonador dieléctrico sintonizable en
tensión acorde con otra realización de la presente invención.
Las figuras 1 y 2 muestran un resonador
dieléctrico sintonizable en tensión 1, acorde con una realización de
la presente invención. El resonador dieléctrico sintonizable en
tensión 1 incluye una base dieléctrica 2 que tiene una anchura (W),
una longitud (L) que es menor o igual que la anchura, un grosor (t)
y dos superficies principales opuestas. Las superficies principales
opuestas no pueden verse en las figuras 1 y 2, debido a que
sustancialmente toda la superficie externa de la base dieléctrica
está cubierta por un revestimiento metálico de masa 4, tal como se
discute abajo con mayor detalle. Adicionalmente, debe entenderse que
"W", "L" y "t" en la figura 1, designan la anchura,
la longitud, y el grosor de la base dieléctrica subyacente 2 que
está cubierta por el revestimiento metálico de masa 4.
Hay un contacto metálico 3 formado sobre una de
las superficies principales de la base dieléctrica 2, y está aislado
respecto del revestimiento metálico de masa 4, mediante una región
de aislamiento 5. El tamaño de la región de aislamiento 5 se
selecciona de forma que sea consistente con la impedancia de entrada
deseada, entre el contacto metálico 3 y el revestimiento metálico de
masa 4. Por ejemplo, para una base dieléctrica 2 que está fabricada
de cuarzo cristalino, tiene dimensiones del orden de 0,4 pulgadas
(W) x 0,4 pulgadas (L), y está previsto que funcione en torno a 10
GHz, la región de aislamiento 5 debería tener una anchura de
aproximadamente 0,01 pulgadas.
Si bien el material metálico utilizado para
formar el contacto metálico 3 y el revestimiento metálico de masa 4
no está especialmente limitado, ejemplos de metales que podría
utilizarse son oro, cobre y plata. Son deseables los metales con
elevada conductividad eléctrica, para un valor de Q elevado. Puede
utilizarse metales de superficie superconductora, para mejorar
adicionalmente Q.
El grosor del contacto metálico 3 y del
revestimiento metálico de masa 4 tampoco está limitado
especialmente, pero debe tener al menos tres "profundidades de
penetración" de grosor, a una frecuencia operativa para un valor
de Q elevado. En el contexto de un resonador de 10 GHz que utilice
un metal, por ejemplo oro o cobre, el contacto metálico 3 y el
revestimiento metálico de masa 4 deben tener un grosor de
aproximadamente 100 micro-pulgadas. Según se
incrementa la frecuencia del dispositivo, puede reducirse el grosor
del metal necesario para permitir el valor de Q óptimo del
dispositivo.
La base dieléctrica 2 puede estar fabricada de
cualquier material dieléctrico que tenga una constante dieléctrica
que no cambie significativamente con la temperatura, y que dependa
del campo eléctrico. Además, el dieléctrico puede exhibir también
características piezoeléctricas, mediante las cuales la tensión
aplicada produce un cambio dimensional en el resonador. Nótese que
estos efectos pueden utilizarse de forma independiente o en
combinación, para producir la deseada sincronización en tensión, de
la frecuencia resonante. Además de lo anterior, el material
dieléctrico debe tener también una constante dieléctrica predecible
y una baja tangente del ángulo de pérdidas eléctricas. Si el
resonador dieléctrico sintonizable en tensión ha de funcionar en el
rango de GHz, la constante dieléctrica del material debería
típicamente ser menor de 100 para la estabilidad en temperatura, y
la tangente del ángulo de pérdidas eléctricas debería ser menor de
0,005, de acuerdo con el valor de Q deseado del resonador. Algunos
ejemplos de materiales dieléctricos adecuados incluyen, pero no se
limitan a, cuarzo cristalino, niobato de litio y titanato de
estroncio.
El resonador puede estar diseñado para resonar
en una variedad de frecuencias resonantes predeterminadas, mediante
utilizar un material que tenga una constante dieléctrica menor de
100, y mediante seleccionar cuidadosamente la anchura y la longitud
de la base dieléctrica 2. Si bien la frecuencia resonante se
determinaría en función de la aplicación concreta del resonador, en
el contexto de un resonador que vaya a ser utilizado para
estabilizar la frecuencia de un oscilador en un sistema de
telecomunicaciones, la frecuencia resonante sería del orden de 1
hasta 45 GHz. El diseño de resonador de la presente invención
permite la fabricación de resonadores que resuenan a cualquier
frecuencia dentro de todo su rango, simplemente mediante cambiar la
longitud/anchura y/o la constante dieléctrica de la base
dieléctrica.
En el resonador mostrado en la figura 1, la
longitud (L) de la base dieléctrica 2 es mayor que su anchura (W).
Se prefiere que la relación W/L varíe entre 0,6 y 1,0. La máxima
separación entre frecuencias resonantes y Q máximo, se tiene para
W/L = 1,0. El modo de mínima frecuencia resonante de esta estructura
es el modo TE_{101}, que tiene como resultado la máxima intensidad
de campo eléctrico dentro de la base dieléctrica 2, en el centro
bidimensional con respecto a una de las superficies principales (por
ejemplo, la superficie superior) de la base dieléctrica 2. De este
modo, el acoplamiento entre el contacto metálico 3 y la energía
electromagnética contenida en la base dieléctrica 2, puede
controlarse mediante posicionar el contacto metálico en
localizaciones seleccionadas sobre la base die-
léctrica 2.
léctrica 2.
Por ejemplo, el acoplamiento entre el contacto
metálico 3 y energía electromagnética contenida dentro de la base
dieléctrica 2, podría maximizarse en el centro bidimensional de la
superficie superior de la base dieléctrica 2. Sin embargo, para
incrementar el valor de Q cargado que experimenta el circuito
externo cuando es conectado al resonador, es necesario reducir el
acoplamiento entre el contacto metálico 3 y la energía
electromagnética. Por consiguiente, el contacto metálico 3 puede
desplazarse respecto del centro geométrico de la base dieléctrica 2,
para reducir el acoplamiento. En el dispositivo mostrado en las
figuras 1 y 2, el contacto 3 está posicionado a lo largo de un eje
longitudinal (LCL) del resonador, pero hacia uno de los extremos
opuestos del resonador. De este modo se reduce significativamente
el acoplamiento.
La figura 3 es una vista en planta, que muestra
otra realización de un resonador dieléctrico sintonizable en
tensión, acorde con la presente invención. En esta realización, el
contacto metálico 3 está en disposición más próxima al extremo
longitudinal del resonador, pero centrado sobre el LCL del
resonador. Esta disposición reduce adicionalmente el acoplamiento
entre el contacto metálico 3 y la energía electromagnética contenida
en la base dieléctrica 2.
La figura 4 es una vista en planta, que muestra
otra realización de un resonador dieléctrico sintonizable en
tensión, acorde con la presente invención, en el que la contacto
metálico 3 está en disposición próxima al extremo longitudinal del
resonador, pero además está desplazado con respecto al LCL del
resonador. La geometría descrita de la base dieléctrica 2,
concentrará la energía electromagnética no solo en el centro
bidimensional de la superficie superior de la base dieléctrica 2,
sino también a lo largo del eje longitudinal de la base dieléctrica
2. La realización mostrada en la figura 4 reduce adicionalmente el
acoplamiento entre el contacto metálico 3 y la energía
electromagnética contenida en la base dieléctrica 2, mediante
posicionar el contacto metálico 3 no solo próximo a un extremo del
resonador, sino además de centrado con respecto al eje longitudinal
del resonador.
Como se ha explicado arriba, en las aplicaciones
de alta frecuencia y especialmente en el rango de GHz, es necesario
que el resonador exhiba un valor de Q elevado de al menos 100. En
muchas aplicaciones de oscilador con voltaje controlado (VCO), el
resonador acorde con la presente invención permite el uso de Qs
cargadas de resonador, superiores, puesto que el propio resonador es
sintonizable. A su vez, esto proporciona VCOs con menor ruido de
fase y a un coste menor que en el arte previo. Esta facultad de
sincronización electrónica permite además ajustar un grupo de
osciladores a una frecuencia exacta dentro de un rango de frecuencia
prescrito, al objeto de compensar la tolerancia de fabricación del
oscilador/resonador, así como los efectos del entorno de trabajo,
tales como la temperatura y la tensión de alimentación.
En gran parte, el valor de Q cargada del
resonador está definido por el grado de acoplamiento entre el
contacto metálico 3 y la energía electromagnética contenida en la
base dieléctrica 2. Así, puede modificarse la cantidad de
acoplamiento por medio de cambiar el tamaño del contacto metálico 3,
y por medio de cambiar la posición del contacto metálico con
respecto a aquellas áreas dentro de la base dieléctrica 2, donde la
energía electromagnética es máxima. De nuevo, como se ha explicado
arriba con respecto a las figuras 1 - 4, en el diseño del presente
resonador la energía electromagnética es máxima en el centro
bidimensional de la superficie superior de la base dieléctrica 2,
así como a lo largo del LCL de esta. Mediante seleccionar la
posición de contacto metálico 3 con respecto a estas áreas de máxima
intensidad de campo, puede controlarse el acoplamiento, y de esta
forma puede controlarse con precisión el valor de Q del dispositivo
global.
En el contexto de la presente invención, el
valor de Q del resonador es especialmente fácil de controlar, debido
a que se determina el tamaño y la posición del contacto metálico 3
utilizando técnicas litográficas estándar. Por tanto, cualquier
resonador dado puede conformarse de modo que exhiba una Q muy
específica, y así controlar el valor de Q cargada, experimentado por
el circuito externo. Adicionalmente, el uso de técnicas litográficas
también permite un control preciso sobre el tamaño de la región de
aislamiento 5 al objeto de imponer la impedancia de entrada del
dispositivo, lo que además es deseable cuando se implementa el
resonador en diferentes circuitos externos.
El resonador acorde con la presente invención
proporciona ventajas significativas sobre los resonadores
actualmente disponibles. Por ejemplo el resonador, como una sola
unidad discreta, puede proporcionar una Q cargada relativamente
alta, que hasta la fecha ha estado disponible solo con los
resonadores más complicados (y por tanto más costosos) discutidos
arriba. En segundo lugar, el mismo diseño básico puede implementarse
a través de una amplia variedad de aplicaciones, simplemente
mediante cambiar la longitud/anchura y/o la constante dieléctrica de
la base dieléctrica. El grosor de la base dieléctrica puede
ajustarse sobre un rango acorde con los métodos de fabricación y
con el valor de Q del resonador descargado, deseado. El valor de Q
se incrementa con el grosor, hasta un umbral en que el resonador
soporta el modo TE_{111} así como el modo TE_{101} (el modo de
frecuencia mínima). Adicionalmente, el uso de técnicas litográficas
al objeto de controlar la posición y el tamaño del contacto
metálico, proporciona una amplia flexibilidad para controlar el
valor de Q cargado y el rango de sintonización del resonador, para
satisfacer así una variedad de potenciales requisitos del
circuito.
El resonador de la presente invención tiene
otras ventajas frente al arte previo. Por ejemplo, si el tamaño de
la superficie ocupada por la placa de circuito está limitado, podría
modificarse fácilmente la constante dieléctrica del material
utilizado para formar la base dieléctrica 2, al objeto de conseguir
la frecuencia resonante deseada. Adicionalmente, podría variarse
también el grosor de la base dieléctrica 2 para contribuir a un
mayor control del valor de Q del resonador.
Otra ventaja del resonador acorde con la
presente invención es que presenta
auto-apantallamiento. Específicamente, puesto que
toda la superficie externa de la base dieléctrica 2 está cubierta
por el revestimiento metálico de masa 4 con excepción del contacto
metálico 3 y la región de aislamiento 5, la energía electromagnética
contenida en el resonador está confinada por el revestimiento del
metal 4. Por consiguiente, a diferencia de la resonadores del arte
previo no es necesario proporcionar un alojamiento en torno al
resonador, con el objeto de impedir la interferencia mediante, o
con, otros componentes sobre la placa del circuito en la que será
utilizado el resonador.
La figura 5 es una vista en planta, que muestra
un resonador dieléctrico sintonizable en tensión, acorde con otra
realización de la presente invención. Este resonador es
esencialmente idéntico al resonador mostrado en las figuras 1 y 2,
excepto por cuanto que se ha formado una ranura 6 a través del
revestimiento metálico de masa 4. Mediante retirar esta parte del
revestimiento metálico de masa 4, la frecuencia resonante del
resonador puede ser ajustada después de haberse completado las
etapas de fabricación primaria. Por ejemplo, podría fabricarse miles
de resonadores de forma idéntica, para producir resonadores tales
como el mostrado en la figura 1, y después podría procesarse
adicionalmente resonadores específicos (para formar la ranura 6) al
objeto de sintonizar tales resonadores a otra frecuencia resonante,
diferente respecto de la frecuencia resonante a la que podría
funcionar el resonador mostrado en la figura 1. Esto proporciona
flexibilidad adicional en el diseño del dispositivo, y adicionales
ahorros de costes en la producción masiva.
La figura 6 es una vista en planta, de otra
realización de un resonador dieléctrico sintonizable en tensión,
acorde con la presente invención, que incluye los contactos
metálicos 3A y 3B posicionados en extremos opuestos de la base
dieléctrica 2. En todos los demás aspectos, este resonador es
idéntico a los resonadores explicados arriba. Sin embargo, puesto
que este resonador tiene dos puertos (3A, 3B) puede utilizarse como
un filtro de paso de banda, sintonizable en tensión. Puede estar
diseñado para implementar una característica de un polo, así como de
dos o más polos mediante el diseño apropiado del resonador, al
objeto de soportar dos o más modos resonantes específicos,
conjuntamente con los apropiados coeficientes de acoplamiento.
Todos los resonadores descritos arriba pueden
ser fabricados utilizando técnicas estándar de fabricación de
cerámica y de microelectrónica. Por ejemplo, la base dieléctrica 2
puede formarse como una sola capa en bruto de material cerámico y
después cocerse, o como una pluralidad de cintas en bruto, que son
laminadas y después cocidas. En ambos casos, el cuerpo cocido
resultante es una sola pieza de material cerámico monolítico, que
exhibe las propiedades dialécticas necesarias.
El contacto metálico 3 y el revestimiento
metálico de masa 4, pueden también fabricarse utilizando técnicas
convencionales tales como deposición electrónica en RF y/o
recubrimiento electrónico. Se prefiere que el revestimiento metálico
de masa 4 se forme inicialmente cubriendo toda la superficie de la
base dieléctrica 2. Después puede formarse la región de aislamiento
5 utilizando técnicas litográficas para crear el contacto metálico
3.
Todas estas técnicas hacen que el resonador
dieléctrico sintonizable en tensión, acorde con la presente
invención, sea de fabricación relativamente barata. Si bien se ha
descrito arriba métodos a modo de ejemplo, podría utilizarse
cualquier método convencional de fabricación microelectrónica para
fabricar los resonadores de acuerdo con la presente invención.
Si bien la presente invención ha sido mostrada y
descrita con referencia específica al modo preferido que se ilustra
en los dibujos, las personas cualificadas en el arte comprenderán
que en esta puede efectuarse diversos cambios de detalles, como se
define mediante las reivindicaciones. Por ejemplo y tal como se
indica arriba, si bien la descripción atañe principalmente a
materiales cristalinos o cerámicos, podría utilizarse otros
materiales dieléctricos tales como polímeros y vidrios dieléctricos
con las apropiadas características de dependencia con la
tensión.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Incluso aunque se ha tomado especial
cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u
omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet EP 1 176 716 A [0004].
Claims (17)
1. Un resonador (1) discreto sintonizable en
tensión, que comprende:
- \quad
- una base dieléctrica (2) que comprende un material dieléctrico que tiene al menos una, de entre una constante dieléctrica dependiente de la tensión, y características piezoeléctricas, teniendo la mencionada base un anchura (W), una longitud (L) mayor o igual que la mencionada anchura, un grosor (t) y superficies principales opuestas;
- \quad
- un contacto metálico (3) que tiene un área predeterminada formada sobre una superficie externa de la mencionada base dieléctrica, en una localización predeterminada para proporcionar un valor de Q cargado predeterminado para el mencionado resonador; y
- \quad
- un revestimiento (4) metálico de masa, formado sobre las restantes superficies expuestas de la mencionada base dieléctrica, con la excepción de una región de aislamiento (5) definida en torno al mencionado contacto metálico, la mencionada región de aislamiento teniendo un área suficiente para impedir un acoplamiento significativo entre el mencionado contacto metálico y el mencionado revestimiento metálico de masa;
- \quad
- en el que una tensión de control aplicada entre el mencionado contacto metálico y el mencionado revestimiento metálico de masa, proporciona al menos uno entre (i) un campo eléctrico variable para controlar la mencionada constante dieléctrica y una frecuencia resonante del mencionado resonador, y (ii) una respuesta piezoeléctrica que provoca un cambio dimensional en el mencionado resonador al objeto de controlar la mencionada frecuencia resonante del mencionado resonador.
2. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 1, en el que el mencionado material dieléctrico
comprende al menos uno entre un material cristalino y un material
cerámico.
3. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 2, en el que el mencionado material dieléctrico
comprende un material piezoeléctrico.
4. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 2, en el que el mencionado material dieléctrico
es uno entre cuarzo cristalino, niobato de litio, y un material que
tiene una composición de titanato de estroncio.
5. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 1, en el que el mencionado valor de Q cargado
está en el rango desde 50 hasta más de 2000.
6. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 1, en el que la mencionada frecuencia resonante
está en el rango de 1 GHz a 80 GHz.
7. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 1, en el que la mencionada base dieléctrica
consiste en una sola pieza monolítica de material cerámico
dieléctrico cocido.
8. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 1, en el que la mencionada anchura y la
mencionada longitud de la mencionada base son seleccionadas de forma
que la intensidad de campo eléctrico dentro del mencionado
resonador, es máxima cerca de un centro geométrico bidimensional de
la mencionada base dieléctrica, en un modo de frecuencia resonante
mínima del mencionado resonador, y en el que el mencionado contacto
metálico está separado del mencionado centro geométrico.
9. El resonador discreto sintonizable en tensión
de la reivindicación 8, en el que el mencionado contacto metálico
está posicionado sobre la mencionada una de las mencionadas
superficies principales opuestas de la mencionada base dieléctrica,
próxima a un extremo opuesto de esta, a lo largo de la mencionada
longitud de esta.
10. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 9, en el que el mencionado contacto
metálico está posicionado en el mencionado uno de los mencionados
extremos opuestos de la mencionada base dieléctrica.
11. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 9, en el que la mencionada base
dieléctrica tiene un eje longitudinal que se extiende a lo largo de
la mencionada longitud de esta, y en el que el mencionado contacto
metálico está centrado sobre el mencionado eje longitudinal.
12. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 9, en el que la mencionada base
dieléctrica tiene un eje longitudinal que se extiende a lo largo de
la longitud de esta, y en el que el mencionado contacto metálico
está posicionado en un lado del mencionado eje longitudinal.
13. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 1, en el que el mencionado contacto
metálico y el mencionado revestimiento metálico de masa están
fabricados de un metal de alta conductividad eléctrica.
14. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 13, en el que el mencionado metal de
elevada conductividad eléctrica es un metal seleccionado entre el
grupo que consiste en oro, cobre y plata.
15. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 13, en el que el mencionado
revestimiento metálico de masa comprende un acabado de superficie
conductora para el montaje por soldadura.
16. El resonador discreto sintonizable en
tensión de la reivindicación 1, en el que una parte (6) del
mencionado revestimiento metálico de masa es retirada para cambiar
la mencionada frecuencia resonante.
17. Un filtro discreto, que comprende el
resonador (1) dieléctrico sintonizable en tensión, acorde con la
reivindicación 1.
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