JP2001308617A - Resonator device, oscillator, filter, duplexer and communications apparatus - Google Patents

Resonator device, oscillator, filter, duplexer and communications apparatus

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JP2001308617A
JP2001308617A JP2000124882A JP2000124882A JP2001308617A JP 2001308617 A JP2001308617 A JP 2001308617A JP 2000124882 A JP2000124882 A JP 2000124882A JP 2000124882 A JP2000124882 A JP 2000124882A JP 2001308617 A JP2001308617 A JP 2001308617A
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Japan
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resonator
excitation probe
coupling
probe
excitation
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Japanese (ja)
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Kenichi Iio
憲一 飯尾
Takatoshi Kato
貴敏 加藤
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonator device designed to easily improve the strength of coupling between a resonator and an excitation probe, an oscillator capable of obtaining high power, a filter duplexer having less insertion loss, and a communications apparatus using these devices. SOLUTION: In this arrangement, there are formed electrodes 2 and 3 having their own electrode opening sections H faced each other on the top and bottom planes of a board for resonator 1 to build a TE010 mode resonator on the electrode opening sections, then there is formed a coplanar line-structured excitation probe 5 and a stub S on the upper side electrode 2. Between the coupling section of this excitation probe 5 and resonator, there is disposed the excitation probe against the resonator so that the phase difference on the resonator is matched with the one on the excitation probe.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、共振器に励振プ
ローブを結合させてなる共振器装置、発振器、フィル
タ、デュプレクサおよびそれらを用いた通信装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonator device having an excitation probe coupled to a resonator, an oscillator, a filter, a duplexer, and a communication device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘電体基板に設けた共振器とプローブと
からなる共振器装置の構成例を図15に示す。図15は
その分解斜視図である。ここで、1は高誘電率誘電体材
料からなる共振器用基板であり、それぞれ円形の電極開
口部Ha,Hbを有する上面電極2および下面電極3を
形成している。このような電極構造によって、電極開口
部Ha,Hb部分がTE010モードの誘電体共振器と
して作用する。4は低誘電率材料からなるプローブ用基
板であり、その上面に直線状のストリップ導体からなる
励振プローブ5,6を形成している。このプローブ用基
板4は共振器用基板1の上面に重ね、プローブ用基板4
および共振器用基板1からそれぞれ所定距離離れた位置
に上部シールド板7および下部シールド板8を配置して
いる。
2. Description of the Related Art FIG. 15 shows an example of the configuration of a resonator device comprising a resonator and a probe provided on a dielectric substrate. FIG. 15 is an exploded perspective view thereof. Here, reference numeral 1 denotes a resonator substrate made of a high dielectric constant dielectric material, and forms an upper electrode 2 and a lower electrode 3 having circular electrode openings Ha and Hb, respectively. With such an electrode structure, the electrode openings Ha and Hb function as a TE010 mode dielectric resonator. Reference numeral 4 denotes a probe substrate made of a low dielectric material, on which excitation probes 5 and 6 made of linear strip conductors are formed. The probe substrate 4 is placed on the upper surface of the resonator substrate 1 and the probe substrate 4
In addition, an upper shield plate 7 and a lower shield plate 8 are arranged at positions separated from the resonator substrate 1 by a predetermined distance.

【0003】なお、以下の説明においては、上部シール
ド板および下部シールド板についての説明は基本的に省
略する。
In the following description, the description of the upper shield plate and the lower shield plate will be basically omitted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような直線状の励
振プローブを用いて共振器と結合させるようにした従来
の共振器装置においては、特にTE010モードおよび
それに準じた共振モードを利用する共振器をストリップ
導体による励振プローブを用いて励振する際に、その寸
法の選び方によっては、ストリップ中を伝搬する電磁波
の位相が無視できずに、励振プローブと共振器との間の
結合が弱められるといった現象を起こす場合があった。
そのため、小さな外部Q(Qe)を得ることが難しく、
低挿入損失のフィルタや高出力の発振器が得難いという
問題があった。
In a conventional resonator device which is coupled to a resonator using such a linear excitation probe, a resonator using a TE010 mode and a resonance mode similar thereto is particularly desirable. , When the excitation is performed using an excitation probe with a strip conductor, the phase of the electromagnetic wave propagating in the strip cannot be ignored depending on how the dimensions are selected, and the coupling between the excitation probe and the resonator is weakened. Was caused.
Therefore, it is difficult to obtain a small external Q (Qe),
There is a problem that it is difficult to obtain a low insertion loss filter or a high output oscillator.

【0005】この発明の目的は、共振器と励振プローブ
との間の結合の強さを容易に高められるようにして、上
述の問題を解消した共振器装置、発振器、フィルタ、デ
ュプレクサおよびそれらを用いた通信装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a resonator device, an oscillator, a filter, a duplexer, and a use thereof which solve the above-mentioned problems by easily increasing the coupling strength between the resonator and the excitation probe. To provide a communication device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、共振器と、
該共振器に対して複数の結合箇所で結合する励振プロー
ブとを設けて成る共振器装置であって、前記複数の結合
箇所間の共振器上の位相差と、前記複数の結合箇所間の
励振プローブ上の位相差とが略一致するように、共振器
と励振プローブとを配置する。この構造により、共振器
と励振プローブとが複数箇所で結合する際に、共振器と
励振プローブとを同位相で結合させ、両者の結合度を向
上させる。
The present invention comprises a resonator,
What is claimed is: 1. A resonator device comprising: an excitation probe coupled to a plurality of coupling points with respect to the resonator, wherein a phase difference on the resonator between the plurality of coupling points and an excitation between the plurality of coupling points The resonator and the excitation probe are arranged so that the phase difference on the probe substantially matches. With this structure, when the resonator and the excitation probe are coupled at a plurality of locations, the resonator and the excitation probe are coupled in the same phase, and the degree of coupling between the two is improved.

【0007】上記共振器としては、電界ベクトルの一周
にわたって位相が変化しないモードであるTEモードま
たは準TEモードを利用し、結合箇所間の共振器上およ
び励振プローブ上の位相差を電気的に略1波長とし、励
振プローブの結合箇所間を共振器から遠ざけて配置す
る。このようにTEモードまたは準TEモードを利用す
れば、共振器の1周にわたって位相が変化しないので、
励振プローブの配置のみを考慮すればよく、励振プロー
ブ上の位相差が使用周波数における略1波長分異なった
間隔を隔てて共振器に結合させることによって、共振器
上の位相を考慮して適切な位置まで励振プローブを延出
させることなく、不必要に励振プローブを長くすること
なく、強い結合を得る。
As the above-mentioned resonator, a TE mode or a quasi-TE mode in which the phase does not change over one round of the electric field vector is used, and the phase difference between the coupling points on the resonator and the excitation probe is electrically substantially reduced. The wavelength is set to one wavelength, and the coupling point of the excitation probe is arranged away from the resonator. If the TE mode or the quasi-TE mode is used, the phase does not change over one round of the resonator.
Only the arrangement of the excitation probe needs to be considered, and the phase difference on the excitation probe is coupled to the resonator at a different interval of approximately one wavelength at the operating frequency, so that an appropriate phase can be taken into account in consideration of the phase on the resonator. Strong coupling is obtained without extending the excitation probe to a position and without unnecessarily lengthening the excitation probe.

【0008】また上記励振プローブの或る結合箇所と他
の結合箇所との間に移相器を接続する。これにより、結
合箇所間の励振プローブ上での距離を短縮化し、共振器
装置全体の小型化を図る。
A phase shifter is connected between a certain connection point of the excitation probe and another connection point. As a result, the distance on the excitation probe between the coupling points is reduced, and the overall size of the resonator device is reduced.

【0009】また、上記移相器の移相量を可変とするこ
とによって位相調整を行い、その結果、共振器と励振プ
ローブとの結合度の調整を可能とする。
Further, the phase is adjusted by making the phase shift amount of the phase shifter variable, and as a result, the degree of coupling between the resonator and the excitation probe can be adjusted.

【0010】また、この発明は上記の共振器に反射増幅
回路を結合させて共振器が強く結合した帯域反射型の発
振器を構成する。これにより発振出力を向上させる。
Further, the present invention forms a band reflection type oscillator in which a resonator is strongly coupled by coupling a reflection amplifier circuit to the resonator. This improves the oscillation output.

【0011】また、この発明は上記励振プローブと共振
器とが結合した構造を用いてフィルタまたはデュプレク
サを構成する。
According to the present invention, a filter or a duplexer is formed by using a structure in which the excitation probe and the resonator are coupled.

【0012】また、この発明は、上記共振器装置、発振
器、フィルタまたはデュプレクサを備えて通信装置を構
成する。
Further, the present invention constitutes a communication device including the above-mentioned resonator device, oscillator, filter or duplexer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】第1の実施形態に係る共振器装置
の構成を図1〜図6を参照して説明する。まずTE01
0モードの共振器の構造と、その共振モードの例を図1
に示す。図1において1は高誘電率誘電体材料からなる
共振器用基板であり、円形の電極開口部Hを有する上面
電極2、および電極開口部Hに対向する位置に同様の電
極開口部を有する下面電極3をそれぞれ形成している。
このような電極構造によって、共振器用基板の電極開口
部H部分が誘電体共振器として作用する。図中の実線は
TE010モードの電界分布、破線は磁界分布をそれぞ
れ示している。このようにTE010モードの電磁界分
布は、共振器の中心軸に対して軸対象になっており、そ
のため、この磁界によって励振される電流は電極開口部
Hの周方向に沿って流れ、しかも位相変化のない変位電
流となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a resonator device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. First TE01
FIG. 1 shows the structure of a 0-mode resonator and an example of its resonance mode.
Shown in In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a resonator substrate made of a high dielectric constant dielectric material, and an upper electrode 2 having a circular electrode opening H and a lower electrode having a similar electrode opening at a position facing the electrode opening H. 3 are formed respectively.
With such an electrode structure, the electrode opening portion H of the resonator substrate functions as a dielectric resonator. The solid line in the figure indicates the electric field distribution of the TE010 mode, and the broken line indicates the magnetic field distribution. As described above, the electromagnetic field distribution of the TE010 mode is symmetric with respect to the central axis of the resonator. Therefore, the current excited by the magnetic field flows along the circumferential direction of the electrode opening H, and furthermore, The displacement current does not change.

【0014】この共振器に電磁波を励起するための励振
プローブとしては、一般にストリップ線路が用いられ
る。この類の共振器をマイクロ波帯において扱う場合に
は、通常、共振器径(電極開口部Hの内径)がストリッ
プ線路上の当該周波数における波長に対して小さいが、
ミリ波といった高周波領域においては、共振器径が波長
と略同等のサイズになる。そのため、Qeがとり難い
(外部結合がとり難い)という問題が生じる。これは、
ストリップ導体中を流れる電流が定常電流であり、位相
変化が存在するのに対し、共振器を流れる電流は変位電
流であり、位相変化がないためである。
As an excitation probe for exciting an electromagnetic wave to the resonator, a strip line is generally used. When this kind of resonator is handled in the microwave band, the resonator diameter (the inner diameter of the electrode opening H) is usually smaller than the wavelength at the frequency on the strip line,
In a high frequency region such as a millimeter wave, the diameter of the resonator is substantially equal to the wavelength. Therefore, there is a problem that Qe is difficult to take (external coupling is difficult to take). this is,
This is because the current flowing in the strip conductor is a steady current and there is a phase change, whereas the current flowing in the resonator is a displacement current and there is no phase change.

【0015】次に、この共振器とストリップ線路の結合
に関して説明を加える。まず、図1に示したTE010
モードの共振器の外部の電磁界は、図2の(B)に示す
ように、共振器の代わりに、その中央部に磁気ダイポー
ルモーメントを置いたものと等価である。従って、ルー
プアンテナの面に立てた法線が共振器の中心軸と一致す
るように、上記中央部にループアンテナを配置したもの
とも等価となる。
Next, the coupling between the resonator and the strip line will be described. First, TE010 shown in FIG.
The electromagnetic field outside the mode resonator is equivalent to that in which a magnetic dipole moment is placed at the center instead of the resonator as shown in FIG. 2B. Therefore, it is also equivalent to an arrangement in which the loop antenna is arranged at the center such that the normal line on the surface of the loop antenna coincides with the central axis of the resonator.

【0016】このようなモデルを考えた場合、ストリッ
プ線路と共振器との結合の強さは、ストリップ線路に電
流を流した場合にループアンテナの面内を貫く鎖交磁束
数の多少によって表すことができる。
In consideration of such a model, the strength of coupling between the strip line and the resonator is expressed by the number of interlinkage magnetic fluxes passing through the plane of the loop antenna when a current flows through the strip line. Can be.

【0017】次に、上記ループアンテナとストリップ線
路a,b,cとが図3に示すように結合する場合を考え
る。図3において、ストリップ線路を伝搬する電磁界は
同図に示すような鎖交磁束を生み、ループアンテナと結
合する。しかし、線路aと線路bとは電流の向きが逆に
なるため、線路a,cとループアンテナとの結合に対し
て線路bはその結合を弱めるように作用していると考え
ることができる。そこで、図3の(B)に示すように、
線路b部分をループアンテナから遠ざけて粗結合とす
る。これによりストリップ線路とループアンテナとの間
の全体の結合を強くすることができる。
Next, consider the case where the loop antenna and the strip lines a, b, and c are coupled as shown in FIG. In FIG. 3, the electromagnetic field propagating through the strip line generates a linkage magnetic flux as shown in FIG. 3, and is coupled to the loop antenna. However, since the current directions of the line a and the line b are reversed, it can be considered that the line b acts to weaken the coupling between the lines a and c and the loop antenna. Therefore, as shown in FIG.
The line b is separated from the loop antenna to form a coarse coupling. Thereby, the overall coupling between the strip line and the loop antenna can be strengthened.

【0018】次にその実際の構造と実験結果について示
す。図4は共振器装置の構造を示す分解斜視図である。
ここで1は、厚み1.0mmで比誘電率εrが30の共
振器用基板であり、それぞれ円形の電極開口部Hを有す
る上面電極2および下面電極3を形成している。この上
下の電極2,3はAuの薄膜電極である。また4はプロ
ーブ用基板であり、その上面にストリップ線路である励
振プローブ5,6を形成している。このプローブ用基板
4を共振器用基板1の上面に重ね、共振器用基板1の上
下にそれぞれ1.0mmの間隔を隔てて上下のシールド
板7,8を配置することによって共振器装置を構成す
る。この構造パラメータの場合、共振周波数は20GH
zとなる。図4に示した構造では、励振プローブ5が共
振器に対して2か所で結合し、その結合箇所間の励振プ
ローブ上の距離を使用周波数における1波長としてい
る。
Next, the actual structure and experimental results will be described. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the structure of the resonator device.
Here, reference numeral 1 denotes a resonator substrate having a thickness of 1.0 mm and a relative permittivity εr of 30, forming an upper electrode 2 and a lower electrode 3 each having a circular electrode opening H. The upper and lower electrodes 2 and 3 are Au thin film electrodes. Reference numeral 4 denotes a probe substrate on which excitation probes 5 and 6 as strip lines are formed. The resonator substrate is formed by stacking the probe substrate 4 on the upper surface of the resonator substrate 1 and disposing the upper and lower shield plates 7 and 8 above and below the resonator substrate 1 with an interval of 1.0 mm. For this structural parameter, the resonance frequency is 20 GHz
z. In the structure shown in FIG. 4, the excitation probe 5 is coupled to the resonator at two points, and the distance between the coupling points on the excitation probe is one wavelength at the operating frequency.

【0019】図5は上記共振器装置の比較例としての共
振器装置の分解斜視図である。図5に示す例では、励振
プローブ5が共振器に対して3か所で結合するように
し、その結合箇所間の励振プローブ上の距離をそれぞれ
使用周波数における半波長としている。
FIG. 5 is an exploded perspective view of a resonator device as a comparative example of the above-mentioned resonator device. In the example shown in FIG. 5, the excitation probe 5 is coupled to the resonator at three points, and the distance between the coupling points on the excitation probe is a half wavelength at the operating frequency.

【0020】図6は上記2つの共振器装置の透過特性を
示している。ここで、三角形のマークの連続で描いた曲
線が図4の共振器装置の特性、もう一方の曲線が図5の
共振器装置の特性をそれぞれ示している。このように図
4に示した形状の励振プローブを用いた場合の方が、中
間部でさらに結合させた図5の形状を有する励振プロー
ブを用いた場合より結合度が高く、低挿入損失特性が得
られる。
FIG. 6 shows the transmission characteristics of the above two resonator devices. Here, a curve drawn with a series of triangular marks indicates the characteristics of the resonator device of FIG. 4, and the other curve indicates the characteristics of the resonator device of FIG. Thus, when the excitation probe having the shape shown in FIG. 4 is used, the coupling degree is higher than when the excitation probe having the shape shown in FIG. can get.

【0021】この結果から、励振プローブを、その励振
プローブ上で使用周波数における半波長離れた2か所で
共振器に結合させることにより、その結合が互いに弱め
合う方向に作用することを確認できる。
From these results, it can be confirmed that, when the excitation probe is coupled to the resonator at two places on the excitation probe, which are separated by a half wavelength at the operating frequency, the coupling acts in directions weakening each other.

【0022】次に、第2の実施形態として、各種共振モ
ードと、そのモードの共振器と強い結合が得られる励振
プローブの例を図7に示す。これらの図は共振器部分の
上面図である。(A)はHE11δモードの電磁界分布
を示している。(B)は、このHE11δモードに結合
する励振プローブの配置を示している。共振器に近接す
る励振プローブの2つの結合箇所で励振プローブはHE
11δモードの磁界と結合する。ここで励振プローブ上
の結合箇所間の長さは使用周波数における半波長であ
り、共振器上の結合箇所間の位相差はπラジアン(逆位
相)の関係にある。したがって、2つの結合箇所間の共
振器上の位相差と励振プローブ上の位相差とが一致し
て、この励振プローブはHE11δモードと強く結合す
る。
Next, as a second embodiment, FIG. 7 shows examples of various resonance modes and an excitation probe capable of obtaining strong coupling with a resonator of the mode. These figures are top views of the resonator portion. (A) shows the electromagnetic field distribution of the HE11δ mode. (B) shows the arrangement of the excitation probe coupled to the HE11δ mode. At the two coupling points of the excitation probe close to the resonator, the excitation probe is HE
Coupling with 11δ mode magnetic field. Here, the length between the coupling points on the excitation probe is a half wavelength at the operating frequency, and the phase difference between the coupling points on the resonator has a relationship of π radian (opposite phase). Therefore, the phase difference on the resonator between the two coupling points matches the phase difference on the excitation probe, and this excitation probe is strongly coupled to the HE11δ mode.

【0023】図7の(C)はHE21δモードの電磁界
分布を示している。(D)は、このHE21δモードに
結合する励振プローブの配置を示している。共振器に近
接する励振プローブの3つの結合箇所で、励振プローブ
はHE21δモードの磁界と結合する。励振プローブ上
の隣接する2つの結合箇所間の長さは半波長であり、共
振器上の隣接する2つの結合箇所間の位相差はπラジア
ン(逆位相)の関係にある。したがって、2つの結合箇
所間の共振器上の位相差と励振プローブ上の位相差とが
一致して、この励振プローブはHE21δモードと強く
結合する。
FIG. 7C shows the electromagnetic field distribution in the HE21δ mode. (D) shows the arrangement of the excitation probe coupled to the HE21δ mode. At three coupling points of the excitation probe close to the resonator, the excitation probe couples with the HE21δ mode magnetic field. The length between two adjacent coupling points on the excitation probe is half a wavelength, and the phase difference between two adjacent coupling points on the resonator has a relationship of π radian (opposite phase). Therefore, the phase difference on the resonator between the two coupling points matches the phase difference on the excitation probe, and this excitation probe is strongly coupled to the HE21δ mode.

【0024】なお、この図7(B),(D)において、
励振プローブの一方の端部を開放端とし、その開放端か
らその開放端に近い側の結合箇所までの長さを略1/4
波長とすることによって、磁界強度最大の点で共振器に
結合させることができる。
Note that in FIGS. 7B and 7D,
One end of the excitation probe is defined as an open end, and the length from the open end to the joint near the open end is approximately 1/4.
The wavelength allows coupling to the resonator at the point where the magnetic field strength is maximum.

【0025】次に、第3の実施形態に係る共振器装置の
構成を図8、図9および図10を参照して説明する。図
8は励振プローブの所定箇所にスタブを設けた構成を示
している。また図9は並列スタブによる1波長線路の短
縮効果を示している。線路の両端に先端開放のスタブを
設けて、インピーダンスがZ′で、1/4波長の線路を
等価的に構成する際、図9に示すように、インピーダン
スZa、電気長θの線路の両端に、インピーダンスZs
で、電気長がθsのスタブを接続し、このスタブを集中
定数的にキャパシタとして作用させることによって、線
路長を1/4波長より短縮化できる。具体的には、 Zs=Za/sinθ 1/Za=(1/Z′−(1/Zs)tanθs) の関係となるように、線路とスタブを選べばよい。
Next, the configuration of a resonator device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG. 8 shows a configuration in which a stub is provided at a predetermined position of the excitation probe. FIG. 9 shows the effect of shortening one wavelength line by the parallel stub. When stubs having open ends are provided at both ends of the line, and the impedance is Z 'and a 1/4 wavelength line is equivalently constructed, as shown in FIG. , Impedance Zs
By connecting a stub having an electrical length of θs and using the stub as a capacitor in a lumped manner, the line length can be reduced to less than 1 / wavelength. Specifically, the line and the stub may be selected so that the following relationship is satisfied: Zs = Za / sinθ1 / Za = (1 / Z ′ − (1 / Zs) tanθs).

【0026】図8は、この短縮化した2つの線路を直列
に接続した構造を、図3の(B)に示した中央の線路b
に適用したものである。ここで中央のスタブは2つのス
タブを重ね合わせたものであるので、そのインピーダン
スはZs/2である。また線路の電気長θは1/4波長
に相当するが、物理的な長さは短縮化されているため、
励振プローブの所定箇所を共振器から遠ざけるためのス
ペースが小さくなって、全体に小型化が図れる。また、
この線路部分で共振器と結合しても、図3の(A)に示
した場合より、スタブにもエネルギーが伝わるため、結
合を弱める作用が抑制され、全体として強い結合が得ら
れる。
FIG. 8 shows a structure in which the shortened two lines are connected in series to each other by using the central line b shown in FIG.
It is applied to Here, since the center stub is obtained by superposing two stubs, its impedance is Zs / 2. Also, the electrical length θ of the line is equivalent to 波長 wavelength, but since the physical length is shortened,
The space for keeping the predetermined portion of the excitation probe away from the resonator is reduced, and the overall size can be reduced. Also,
Even when the line is coupled to the resonator, energy is transmitted to the stub as compared with the case shown in FIG. 3A, so that the effect of weakening the coupling is suppressed, and strong coupling is obtained as a whole.

【0027】なお、上記線路間に接続する移相器として
は、上記スタブ以外に、90°ハイブリッド移相器、1
80°ハイブリッド移相器、サーキュレータによる移相
器などを用いてよい。
As the phase shifter connected between the lines, in addition to the stub, a 90 ° hybrid phase shifter,
An 80 ° hybrid phase shifter, a phase shifter using a circulator, or the like may be used.

【0028】図10は上記スタブによる線路長短縮化を
図った共振器装置の具体的な例を示す図である。この例
では、共振器用基板1の上下面に、対向する電極開口部
Hを有する上面電極2および下面電極3を形成して、T
E010モードの共振器を構成している。また上面電極
2には、グラウンデッドコプレーナ構造の励振プローブ
5およびスタブSを形成している。
FIG. 10 is a diagram showing a specific example of a resonator device for shortening the line length by the stub. In this example, an upper surface electrode 2 and a lower surface electrode 3 having opposing electrode openings H are formed on the upper and lower surfaces of the resonator substrate 1, respectively.
An E010 mode resonator is configured. An excitation probe 5 and a stub S having a grounded coplanar structure are formed on the upper surface electrode 2.

【0029】この例では、スタブSの先端部にランドを
設けておき、このランド部分の電極除去によって、また
はスタブの端部とランドとの間をワイヤーで接続するこ
とによって、スタブの電気長θsを変化させ、2つのス
タブ間の等価的な線路長を調整可能としている。このこ
とにより、共振器に対する励振プローブの2つの結合箇
所間の電気長を調整し、結果的に結合度の調整(Qeの
調整)を可能としている。
In this example, a land is provided at the tip of the stub S, and the electric length θs of the stub is obtained by removing the electrode of the land or connecting the end of the stub and the land with a wire. And the equivalent line length between the two stubs can be adjusted. As a result, the electrical length between two coupling points of the excitation probe to the resonator is adjusted, and as a result, the degree of coupling (adjustment of Qe) can be adjusted.

【0030】図11は第4の実施形態に係る共振器装置
の主要部の斜視図である。この例は図10に示した各ス
タブを複数本のスタブで構成した例である。このような
構造により、複数本の分岐したスタブのうち、所定の本
数をカットすることによってスタブのインピーダンスZ
sを変化させ、このことにより、上述の場合と同様にQ
eの調整を可能とする。
FIG. 11 is a perspective view of a main part of a resonator device according to a fourth embodiment. This example is an example in which each stub shown in FIG. 10 is configured by a plurality of stubs. With such a structure, a predetermined number of stubs are cut out of a plurality of branched stubs to thereby reduce the impedance Z of the stub.
s, which, as in the above case,
e can be adjusted.

【0031】次に、第5の実施形態としての発振器の構
成例を、図12を参照して説明する。図12はその主要
部の斜視図である。共振器用基板1の上下面には、互い
に対向する電極開口部を有する電極2,3を形成して、
TE010モードの共振器を構成している。また、図中
の10で示す部分は、共振器用基板1に重ねた基板であ
り、その上面に主線路としての励振プローブ5を形成
し、その一方の端部に終端抵抗を設けている。FETは
負性抵抗素子であり、励振プローブ5の他方の端部に接
続して反射増幅回路を構成している。励振プローブ5の
所定電気長だけ離れた2箇所には上記共振器を結合させ
ている。この共振器と励振プローブとの結合構造は図4
に示したものと同様である。このように共振器と強く結
合した線路を用いて帯域反射型の発振器を構成すること
によって、発振出力が高く、C/N比の優れた特性が得
られる。
Next, an example of the configuration of an oscillator according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a perspective view of the main part. Electrodes 2 and 3 having electrode openings facing each other are formed on the upper and lower surfaces of the resonator substrate 1, respectively.
This constitutes a TE010 mode resonator. A portion indicated by reference numeral 10 in the drawing is a substrate superposed on the resonator substrate 1, on which an excitation probe 5 as a main line is formed, and a terminating resistor is provided at one end thereof. The FET is a negative resistance element, and is connected to the other end of the excitation probe 5 to form a reflection amplification circuit. The above resonator is coupled to two locations of the excitation probe 5 separated by a predetermined electrical length. The coupling structure between this resonator and the excitation probe is shown in FIG.
Is the same as that shown in FIG. By configuring a band reflection type oscillator using the line strongly coupled to the resonator in this manner, a high oscillation output and excellent C / N ratio characteristics can be obtained.

【0032】なお、副線路としてもう1つの励振プロー
ブを上記共振器に結合させ、その励振プローブに可変リ
アクタンス素子を装荷すれば、可変リアクタンス素子に
印加する制御電圧によって発振周波数が変化する電圧制
御発振器VCOを構成することができる。
If another excitation probe is coupled to the resonator as a sub-line and a variable reactance element is loaded on the excitation probe, a voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency changes according to a control voltage applied to the variable reactance element. A VCO can be configured.

【0033】次に、第6の実施形態として、帯域通過フ
ィルタおよびデュプレクサの例を図13に示す。共振器
用基板1の上面には2つの電極開口部Ha,Hbを有す
る上面電極2を形成し、下面にはこの2つの電極開口部
にそれぞれ対向する電極開口部を有する下面電極3を形
成している。この構造によって2つのTE010モード
の共振器を構成している。上面電極2には図10に示し
たものと同様のスタブ付の励振プローブ5,6を形成し
ている。この構造により、励振プローブ5は電極開口部
Ha部分に生じる共振器と強く結合し、励振プローブ6
は電極開口部Hb部分に生じる共振器と強く結合する。
そして2つの共振器同士も磁界結合することにより、こ
の装置全体は、2段の共振器を結合させた帯域通過フィ
ルタとして作用する。
Next, as a sixth embodiment, an example of a band-pass filter and a duplexer is shown in FIG. An upper surface electrode 2 having two electrode openings Ha and Hb is formed on the upper surface of the resonator substrate 1, and a lower surface electrode 3 having an electrode opening respectively opposed to the two electrode openings is formed on the lower surface. I have. With this structure, two TE010 mode resonators are formed. Excitation probes 5 and 6 with stubs similar to those shown in FIG. 10 are formed on the upper surface electrode 2. With this structure, the excitation probe 5 is strongly coupled to the resonator generated at the electrode opening Ha, and the excitation probe 6
Strongly couples with the resonator generated in the electrode opening Hb.
The two resonators are magnetically coupled to each other, so that the entire device acts as a band-pass filter in which two resonators are coupled.

【0034】このように、励振プローブと共振器との結
合度を高めることにより、低挿入損失なフィルタ特性を
得る。
As described above, by increasing the degree of coupling between the excitation probe and the resonator, a filter characteristic with low insertion loss is obtained.

【0035】同様にして、単一の共振器用基板1を用い
て複数のフィルタを構成し、アンテナ接続用の入出力端
子を設ければ、上記共振器と励振プローブとの結合構造
を有するデュプレクサを構成することができる。
Similarly, if a plurality of filters are formed using a single resonator substrate 1 and input / output terminals for antenna connection are provided, a duplexer having a coupling structure between the resonator and the excitation probe is provided. Can be configured.

【0036】なお、以上に示した共振器装置では、誘電
体の共振器用基板に共振器を構成した例を示したが、キ
ャビティ内に所定形状の誘電体コアや誘電体柱を配置し
た誘電体共振器に励振プローブを結合させる場合にも、
本願発明は同様に適用できる。また、空胴共振器に励振
プローブを結合させる場合にも、本願発明は同様に適用
できる。また、以上に示した共振器装置では、基板に励
振プローブのパターンを形成した例を示したが、導体線
や導体板による励振プローブを用いる場合にも、本願発
明は同様に適用できる。
In the above-described resonator device, an example in which a resonator is formed on a dielectric resonator substrate has been described. However, a dielectric in which a dielectric core or a dielectric pillar having a predetermined shape is disposed in a cavity is used. When coupling the excitation probe to the resonator,
The present invention is similarly applicable. Further, the present invention can be similarly applied to a case where an excitation probe is coupled to a cavity resonator. In the above-described resonator device, an example is shown in which the pattern of the excitation probe is formed on the substrate. However, the present invention can be similarly applied to a case where an excitation probe using a conductor wire or a conductor plate is used.

【0037】次に、上記フィルタまたは発振器を用いた
通信装置の構成を図14を参照して説明する。図14に
おいてANTは送受信アンテナ、DPXはデュプレク
サ、BPFa,BPFbはそれぞれ帯域通過フィルタ、
AMPa,AMPbはそれぞれ増幅回路、MIXa,M
IXbはそれぞれミキサ、OSCはオシレータ、SYN
は周波数シンセサイザ、VCOは電圧制御発振器であ
る。MIXaはSYNから出力される周波数信号をVC
Oの出力信号IFで変調し、BPFaは送信周波数の帯
域のみを通過させ、AMPaはこれを電力増幅してDP
Xを介しANTより送信する。BPFbはDPXから出
力される信号のうち受信周波数帯域のみを通過させ、A
MPbはそれを増幅する。MIXbはSYNより出力さ
れる周波数信号と受信信号とをミキシングして中間周波
信号IFを出力する。
Next, the configuration of a communication device using the above filter or oscillator will be described with reference to FIG. In FIG. 14, ANT is a transmitting / receiving antenna, DPX is a duplexer, BPFa and BPFb are band-pass filters, respectively.
AMPa and AMPb are amplifier circuits, MIXa and M, respectively.
IXb is a mixer, OSC is an oscillator, SYN
Is a frequency synthesizer, and VCO is a voltage controlled oscillator. MIXa converts the frequency signal output from SYN to VC
The signal is modulated by the output signal IF of O, the BPFa passes only the band of the transmission frequency, and the AMPa
Sent from ANT via X. BPFb allows only the reception frequency band of the signal output from DPX to pass,
MPb amplifies it. MIXb mixes the frequency signal output from the SYN with the received signal and outputs an intermediate frequency signal IF.

【0038】図14に示した帯域通過フィルタBPF
a,BPFbには上記各種構造の誘電体フィルタを用い
ることができる。また、電圧制御発振器VCOとしては
図12を用いて説明した構造の発振器を用いることがで
きる。
The band pass filter BPF shown in FIG.
For a and BPFb, the dielectric filters having the various structures described above can be used. Further, the oscillator having the structure described with reference to FIG. 12 can be used as the voltage controlled oscillator VCO.

【0039】このようにして、低挿入損失のフィルタお
よび高C/N比の発振器を用いた、通信性能の優れた通
信機を構成する。
In this manner, a communication device having excellent communication performance using the low insertion loss filter and the high C / N ratio oscillator is constructed.

【0040】[0040]

【発明の効果】この発明によれば、共振器と励振プロー
ブとが複数箇所で結合する際に、共振器と励振プローブ
とが同位相で結合するため、両者を容易に強く結合させ
ることができる。
According to the present invention, when the resonator and the excitation probe are coupled at a plurality of locations, the resonator and the excitation probe are coupled in the same phase, so that both can be easily and strongly coupled. .

【0041】また、TEモードまたは準TEモードを利
用すれば、共振器の1周にわたって位相が変化しないの
で、共振器に対する励振プローブの配置のみを考慮すれ
ばよく、励振プローブ上の位相差が略1波長分異なった
間隔を隔てて共振器に結合させることによって、共振器
上の位相を考慮して不必要に励振プローブを長くするこ
となく、強い結合が容易に得られる。
When the TE mode or the quasi-TE mode is used, the phase does not change over one round of the resonator. Therefore, only the arrangement of the excitation probe with respect to the resonator needs to be considered, and the phase difference on the excitation probe is approximately By coupling the resonator to the resonator at a distance different by one wavelength, strong coupling can be easily obtained without unnecessarily lengthening the excitation probe in consideration of the phase on the resonator.

【0042】また上記励振プローブの或る結合箇所と他
の結合箇所との間に移相器を接続することにより、結合
箇所間の励振プローブ上での距離が短縮化でき、共振器
装置全体を容易に小型化できる。
Further, by connecting a phase shifter between a certain coupling point of the excitation probe and another coupling point, the distance on the excitation probe between the coupling points can be reduced, and the entire resonator device can be reduced. It can be easily miniaturized.

【0043】また、上記移相器の移相量を可変とし、位
相調整を行うことによって、共振器と励振プローブとの
結合度の調整が可能となる。
Further, by making the phase shift amount of the phase shifter variable and performing phase adjustment, it becomes possible to adjust the degree of coupling between the resonator and the excitation probe.

【0044】また、この発明は上記の共振器に反射増幅
回路を結合させて、共振器が強く結合した帯域反射型の
発振器を構成することにより、小型でありながら発振出
力の高い発振器が得られる。
Further, according to the present invention, a reflection amplifier circuit is coupled to the above-described resonator to form a band reflection type oscillator in which the resonator is strongly coupled, whereby a small-sized oscillator having a high oscillation output can be obtained. .

【0045】また、上記励振プローブと共振器とが結合
した構造のフィルタおよびデュプレクサを構成すること
によって、挿入損失の低い特性を容易に持たせることが
できる。
Further, by configuring a filter and a duplexer having a structure in which the excitation probe and the resonator are coupled, it is possible to easily provide a characteristic with low insertion loss.

【0046】また、上記共振器装置、発振器、フィルタ
またはデュプレクサを備えて通信装置を構成することに
よって、低損失高利得の通信性能に優れた通信機を構成
することができる。
Further, by configuring a communication device including the above-described resonator device, oscillator, filter or duplexer, it is possible to configure a communication device having excellent communication performance with low loss and high gain.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係る共振器装置の共振器部分
の構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a resonator portion of a resonator device according to a first embodiment.

【図2】同共振器の等価的な構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing an equivalent configuration of the resonator.

【図3】同共振器と励振プローブとの結合の関係を示す
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between coupling between the resonator and an excitation probe.

【図4】同共振器装置の具体的な構成を示す分解斜視図FIG. 4 is an exploded perspective view showing a specific configuration of the resonator device.

【図5】比較例としての共振器装置の分解斜視図FIG. 5 is an exploded perspective view of a resonator device as a comparative example.

【図6】共振器装置の透過特性を示す図FIG. 6 is a diagram showing transmission characteristics of a resonator device;

【図7】第2の実施形態に係る共振器装置の共振モード
と励振プローブとの関係を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a resonance mode of the resonator device according to the second embodiment and an excitation probe.

【図8】第3の実施形態に係る共振器装置の励振プロー
ブの構成を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an excitation probe of a resonator device according to a third embodiment.

【図9】同励振プローブのスタブによる線路長短縮効果
を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a line length shortening effect of a stub of the excitation probe.

【図10】同共振器装置の具体的な構成例を示す斜視図FIG. 10 is a perspective view showing a specific configuration example of the resonator device.

【図11】第4の実施形態に係る共振器装置の斜視図FIG. 11 is a perspective view of a resonator device according to a fourth embodiment.

【図12】第5の実施形態に係る発振器の斜視図FIG. 12 is a perspective view of an oscillator according to a fifth embodiment.

【図13】第6の実施形態に係るフィルタの主要部の斜
視図
FIG. 13 is a perspective view of a main part of a filter according to a sixth embodiment.

【図14】第7の実施形態に係る通信装置の構成を示す
ブロック図
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a communication device according to a seventh embodiment.

【図15】従来の共振器装置の構成を示す分解斜視図FIG. 15 is an exploded perspective view showing the configuration of a conventional resonator device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−共振器用基板 2−上面電極 3−下面電極 4−プローブ用基板 5,6−励振プローブ 7−上シールド板 8−下シールド板 10−基板 H−電極開口部 S−スタブ 1-resonator substrate 2-upper surface electrode 3-lower surface electrode 4-probe substrate 5,6-excitation probe 7-upper shield plate 8-lower shield plate 10-substrate H-electrode opening S-stub

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J006 HC03 HC12 LA02 NA08 5J012 GA11 5J081 AA11 CC11 CC21 CC42 DD04 EE10 GG06 LL07 MM06 MM09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5J006 HC03 HC12 LA02 NA08 5J012 GA11 5J081 AA11 CC11 CC21 CC42 DD04 EE10 GG06 LL07 MM06 MM09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共振器と、該共振器に対して複数の結合
箇所で結合する励振プローブとを設けて成る共振器装置
であって、 前記複数の結合箇所間の共振器上の位相差と、前記複数
の結合箇所間の励振プローブ上の位相差とが略一致する
ように、前記共振器と前記励振プローブとを配置した共
振器装置。
1. A resonator device comprising: a resonator; and an excitation probe coupled to the resonator at a plurality of coupling points, wherein a phase difference on the resonator between the plurality of coupling points is provided. A resonator device in which the resonator and the excitation probe are arranged such that a phase difference on the excitation probe between the plurality of coupling points substantially matches.
【請求項2】 前記共振器は電界ベクトルが周回するモ
ードで共振し、該電界ベクトルの一周にわたって位相が
変化せず、前記結合箇所間の励振プローブ上の位相差を
電気的に使用周波数における略1波長とし、結合箇所間
の励振プローブを共振器から遠ざけて配置した請求項1
に記載の共振器装置。
2. The resonator resonates in a mode in which an electric field vector rotates. The phase does not change over one round of the electric field vector. 2. An excitation probe between coupling points, which is one wavelength, and which is arranged away from the resonator.
3. The resonator device according to claim 1.
【請求項3】 前記励振プローブの結合箇所間に移相器
を接続した請求項1または2に記載の共振器装置。
3. The resonator device according to claim 1, wherein a phase shifter is connected between coupling points of the excitation probe.
【請求項4】 前記移相器の移相量を可変とした請求項
3に記載の共振器装置。
4. The resonator device according to claim 3, wherein a phase shift amount of said phase shifter is variable.
【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれかに記載の共
振器装置の励振プローブに反射増幅回路を結合して成る
発振器。
5. An oscillator comprising a reflection amplifier circuit coupled to the excitation probe of the resonator device according to claim 1.
【請求項6】 請求項1〜4のうちいずれかに記載の共
振器装置を備えたフィルタ。
6. A filter comprising the resonator device according to claim 1.
【請求項7】 請求項1〜4のうちいずれかに記載の共
振器装置を備えたデュプレクサ。
7. A duplexer comprising the resonator device according to claim 1.
【請求項8】 請求項1〜4のうちいずれかに記載の共
振器装置、請求項5に記載の発振器、請求項6に記載の
フィルタまたは請求項7に記載のデュプレクサを備えた
通信装置。
8. A communication device comprising the resonator device according to claim 1, the oscillator according to claim 5, the filter according to claim 6, or the duplexer according to claim 7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017123520A (en) * 2016-01-05 2017-07-13 サクラテック株式会社 Tag information reading circuit of chip-less rfid tag

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