JP2613315B2 - 誘電体共振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、電圧制御発振器等を構成するのに好適な誘
電体共振器に関する。

＜従来の技術＞ 誘電体共振器は、例えば自動車電話器等の移動通信用
無線機器、携帯電話器等の各種無線機器、またはこれら
に組込まれる電圧制御発振器等の構成部品として広く用
いられている。第11図は従来の誘電体共振器の平面図、
第12図は同じくその側面図、第13図は電気的等価回路図
を示している。図示するように、従来の誘電体共振器
は、誘電体磁器等で構成される誘電体１にストリップ線
路２を設けた構造となっている。ストリップ線路２は誘
電体１の一面側に形成されたＵ状のパターン201を有す
ると共にＵ状パターン201の一端部を、誘電体１の他面
側に設けられた接地導体202に導通させた構造となって
いる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述した従来の誘電体共振器には、次
のような問題点がある。

（Ａ）ストリップ線路２が誘電体１の表面に露出してお
り、外部に対する電気絶縁性が確保できていない。外部
損傷も受け易い。このため、例えば、電圧制御発振器等
において、誘電体共振器を他の回路部品と共に回路基板
上に実装する場合等を考えると、他の回路部品との間の
電気絶縁を考慮して実装しなければならず、必然的に実
装スペースが大きくなり、機器の大型化を招く。自動車
電話器等の移動通信用無線機器や携帯電話器等は、小型
化がきわめて重要な事項であり、従来構造では、この要
請に応えることが困難になりつつある。

（Ｂ）自動車電話器等の移動通信用無線機器や携帯電話
器等は、使用時に振動や衝撃等を受けたり、湿度の多い
状態で使用される等、比較的、厳しい使用環境におかれ
るのが普通である。従来の誘電体共振器は、ストリップ
線路２が誘電体１の表面に露出しているため、耐湿性及
び耐久性保証が不充分になり易い。

本発明の課題は、上述した従来の問題点を解決し、コ
イル導体保護、外部に対する電気絶縁、耐湿性及び耐久
性に優れた誘電体共振器を提供することにある。

本発明のもう一つの課題は、限られた領域内でストリ
ップ線路長を確保すると共に、容量を発生させたストリ
ップ線路型誘電体共振器を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、共振特性調整の容易
な誘電体共振器を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、抵抗損失が少なく、
C/N比が良好で、放射ノイズ発生源が少なく、EMI対策に
有効な電圧制御発振器を得るのに好適な誘電体共振器を
提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、ラジェーション損失
を減少させ、高いＱを得ることができるようにした誘電
体共振器を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、接地導体と、コイル
導体との接続の容易な誘電体共振器を提供することであ
る。

＜課題を解決するための手段＞ 上述した課題解決のため、本発明に係る誘電体共振器
は、絶縁支持体と、コイル導体と、２つの接地導体とを
含む。

前記コイル導体及び前記接地導体は、前記絶縁支持体
内に埋設されている。前記コイル導体は、前記絶縁支持
体のほぼ同一面上でＵ状に湾曲し、湾曲内部に含まれる
前記絶縁支持体の部分がコンデンサ領域として動作し、
自由端である両端が互いに間隔を隔てて前記絶縁支持体
の一端面に導出されている。

前記２つの接地導体は、前記コイル導体を間に挟んで
その両側に配置され、前記絶縁支持体の前記一端面に導
出された接地端子を有しており、前記接地端子は前記コ
イル導体の前記両端の一方と前記一端面上で導通接続さ
れている。

前記コイル導体の前記両端間に現れる前記絶縁支持体
の前記一端面が容量調整用トリミング部分として用いら
れる。

＜作用＞ 絶縁支持体の内部にコイル導体及び接地導体を埋設し
てあるので、コイル導体及び接地導体を絶縁支持体によ
って封止したモノリシックな構造となり、導体保護、外
部に対する電気絶縁、耐湿性及び耐久性等に優れた高信
頼度の誘電体共振器が得られる。

また、絶縁支持体により、外部に対する電気絶縁が確
保される。このため、絶縁支持体を他の回路部品の実装
面として利用し、部品点数の削減、小型化及び薄型化を
図ることが可能になる。例えば内部電極構造を有するコ
ンデンサネットワーク層や内部導体構造を有するインダ
クタ層との積層構造等をとることが可能になり、より一
層の小型化及び薄型化を図ることが可能になる。

また、使用時に振動や衝撃等を受けたり、湿度の多い
状態で使用される自動車電話器等の移動通信用無線機器
や携帯電話器等においても、充分な耐湿性及び耐久性を
保証できる。

コイル導体は、絶縁支持体の内部でＵ状に湾曲してい
るから、限られた大きさの絶縁支持体内で、コイル導体
の長さをできるだけ長くし、共振波長に充分に対応する
ことができる。

コイル導体は、絶縁支持体の内部のほぼ同一面上でＵ
状に湾曲し、湾曲内部に含まれる絶縁支持体の部分がコ
ンデンサ領域として動作する。このため、コイル導体の
対向距離や絶縁支持体の誘電率等によって定まる容量値
が得られる。

コイル導体は、自由端である両端が互いに間隔を隔て
て絶縁支持体の端面に導出されているから、コイル導体
の両端間に現れる絶縁支持体の端面を容量調整用トリミ
ング部分として用いることができる。このため、コイル
導体をトリミングすることなく、絶縁支持体のみを表面
からトリミングし、容量値を調整できる。これにより、
コイル導体のインダクタンスを変更することなく、トリ
ミング量に応じて容量値を調整し、共振周波数を調整す
ることができ、共振特性の調整が容易になる。

コイル導体の両端が絶縁支持体の一端面に導出されて
いるので、この部分に端子電極等を付与することによ
り、導体パターンを短くできる。このため、抵抗損失が
少なく、C/N比が良好で、放射ノイズ発生源が少なく、E
MI対策に有効な電圧制御発振器を得るのに好適な誘電体
共振器が得られる。

２つの接地導体は、コイル導体を間に挟んでその両側
に配置されている。かかる構造をとると、ラジェーショ
ン損失が減少し、高いＱを得ることができる。

２つの接地導体は、絶縁支持体の一端面に導出された
接地端子を有しており、接地端子はコイル導体の両端の
一方と一端面上で導通接続されている。このような構造
であると、２つの接地導体のそれぞれを、絶縁支持体の
同一端面上で、コイル導体と接続できるので、接続作業
が容易になる。

＜実施例＞ 第１図は本発明に係る誘電体共振器の透視図、第２図
は同じくその電気的等価回路図である。図において、30
は誘電体磁器等で構成された絶縁支持体、31、33は接地
導体、32はコイル導体、41、42は端子電極である。

接地導体31、33及びコイル導体32は絶縁支持体30の内
部に埋設されている。接地導体31、33は、コイル導体32
を間に挟んで、平面部311、331が互いに対向するように
配置されており、平面部311、331の端縁に引出部312、3
32が設けられている。これらの引出部312、332は接地用
の端子電極41に導通接続される。

コイル導体32は接地導体31−33間に配置されている。
このコイル導体32は、本体部321が、Ｕ状パターンとな
るように湾曲して形成されており、本体部321により、
第２図のインダクタンス成分Ｌが得られる。本体部321
の両端部は、同一方向に引出される引出部322、323とな
っている。本体部321の引き出し構造としては、スルー
ホールによる引き出し構造も有効である。引出部322は
接地導体31、33の引出部312、332と共に、接地用端子電
極41に接続され、引出部323は回路のホット側端子とな
る端子電極42に接続される。コイル導体32は、Ｕ状湾曲
内部に絶縁支持体30を含んでいる。従って、引出部31
2、332の間に第２図に示すような容量Ｃが得られる。

上述のように、絶縁支持体30の内部にコイル導体32及
び接地導体31、32を埋設してあるので、コイル導体32及
び接地導体31、32を絶縁支持体30によって封止したモノ
リシックな構造となり、導体保護、外部に対する電気絶
縁、耐湿性及び耐久性等に優れた高信頼度の誘電体共振
器が得られる。

また、外部に対する電気絶縁が確保されているため、
絶縁支持体30を他の回路部品の実装面として利用し、部
品点数の削減、小型化、薄型化を図ることが可能にな
る。その具体例については、応用例として、後で説明す
る。

コイル導体32及び接地導体31、33を絶縁支持体30の内
部に埋設したモノリシックな構造としたことにより、自
動車電話器等の移動通信用無線機器や携帯電話器等にお
いても、充分な耐湿性及び耐久性を保証できるようにな
る。

更に、コイル導体32の両端の引出部322、323を絶縁支
持体30の端面に導出してあるので、この部分に端子電極
41、42を付与することにより、導体パターンを短くでき
る。このため、抵抗損失が少なく、C/N比が良好で、放
射ノイズ発生源が少なく、EMI対策に有効な電圧制御発
振器を得るのに好適な誘電体共振器が得られる。ここに
C/N比とは、搬送周波数Ｃに対するノイズＮの比であ
る。

接地導体31、33は、コイル導体32を間に挟んでその両
側に配置されている。かかる構造をとると、ラジェーシ
ョン損失が減少し、高いＱを得ることができる。ここ
で、Ｑは、 Ｑ＝（保持エネルギー）／損失 で表わされる。損失は導体損失、ラジェーション損失、
表皮損失及び近接損失の和で与えられる。つまり、リア
クタンスが決定されれば、損失を小さくすることによ
り、Ｑを上げることができる。実施例の場合、コイル導
体32を間に挟んでその両側に接地導体31、33を配置して
あるので、ラジェーション損失が減少し、高いＱを得る
ことができる訳である。

また、引出部322−323間の絶縁支持体30の体積を矢印
ａ方向に削減することにより、その削減量に応じて第２
図の容量値Ｃを制御し、共振周波数を調整できる。コイ
ル導体32はトリミングされない。従って、コイル導体32
によるインダクタンス値は、上記トリミングによって変
更されない。このため、共振特性の調整が容易である。

２つの接地導体31、32は、絶縁支持体30の一端面に導
出された接地端子を有しており、接地端子はコイル導体
の両端の一方と一端面上で導通接続されている。このよ
うな構造であると、２つの接地導体31、32のそれぞれ
を、絶縁支持体30の同一端面上で、コイル導体32と接続
できるので、接続作業が容易になる。

次に、第３図〜第６図に本発明の他の実施例を示す。
第３図では引出部322、323よりも少し内側に入った位置
に、容量調整用の突片部324、325が間隔を隔てて形成さ
れている。この突片部324−325間にある絶縁支持体30の
体積を、矢印ａに示す方向にトリミングすることによ
り、そのトリミング量に応じて第２図に示す容量値Ｃを
制御し、共振周波数を調整する。

第４図では、引出部322、323よりも少し内側に入った
位置に、図において、上下方向に重なる容量調整用の突
片部324、325を間隔を隔てて形成してある。この突片部
324−325間にある絶縁支持体30の体積を、矢印ａに示す
方向にトリミングすることにより、そのトリミング量に
応じて第２図に示す容量値Ｃを制御し、共振周波数を調
整する。

第５図〜第６図は絶縁支持体30を誘電体以外の材料に
よって構成した場合に有効な構造を示し、絶縁支持体30
とは別に、その内側に誘電体磁器等でなる誘電体34を設
けてある。接地導体31、33及びコイル導体32の構造に関
しては、第５図は第１図に、第６図は第４図にそれぞれ
対応している。

＜応用例＞ 次に、本発明に係る誘電体共振器を電圧制御発振器に
組込んだ応用例を示す。電圧制御発振器は、前述したよ
うに、自動車電話器等の移動通信用無線機器や携帯電話
器を始めとして、各種無線機器に広く用いられている。
電圧制御発振器の回路構成は周知である。その一例を第
７図に示す。図において、ＶCCは動作電源電圧、C1〜C1
2はコンデンサ、R1〜R10は抵抗器、Q1〜Q3はトランジス
タ、ＣVは可変容量ダイオード、L1、L3はインダクタ、L
2は本発明に係る誘電体共振器である。

入力電圧ＶTが変化すると、可変容量ダイオードＣVの
容量値が変化する。発振周波数は主として、入力電圧Ｖ
Tに応じて可変設定された可変容量ダイオードＣVの容量
値と、コンデンサC2〜C5の容量値と、誘電体共振器L2と
によって定まる。

上述の回路構成を実現する場合、従来は、アルミナ基
板等で構成された回路基板上に導体パターンを引き、そ
の上に上述した各種回路部品を実装していた。また、誘
電体共振器L2として、円筒状の同軸型誘電体共振器を用
い、これを他の各種回路部品と共に回路基板上に実装し
ていた。このため、回路基板の平面積が大きくなり、大
型になるという問題点があった。更に、回路基板の一面
上で回路部品を実装するため、導体パターンが長くな
り、導体パターンによる抵抗損失が増え、Ｑが低くな
り、C/N比が悪化すること、導体パターンが長くなるた
め、放射ノイズ発生源が増え、電磁妨害を生じ易くなる
こと等の問題も抱えていた。

第１図〜第６図に示した本発明に係る誘電体共振器を
用いると、上述する従来の問題点を解決し、全体形状を
小型化すると共に、導体パターンを縮小し、抵抗損失が
少なく、C/N比が良好で、放射ノイズ発生源が少なく、E
MI対策に有効な電圧制御発振器を得ることができる。そ
の具体例を第８図〜第10図に示す。

第８図は本発明に係る誘電体共振器を組込んだ電圧制
御発振器の平面図、第９図は同じくその正面図、第10図
は同じくその部分断面図である。電圧制御発振器として
の回路構成は任意でよいが、この実施例では、第７図に
示した回路構成を前提にして説明する。図において、５
はコンデンサネットワーク層、６はインダクタ層、L2は
本発明に係る誘電体共振器である。71〜73はトランジス
タで、第７図のトランジスタQ1〜Q3に対応している。８
は可変容量ダイオードで、第７図の可変容量ダイオード
ＣVに対応している。91〜93は抵抗、101〜126は端子で
ある。抵抗91〜93は図示の簡単化のため３個だけ示して
あるが、第７図の回路構成に従った個数だけ備えること
ができる。

コンデンサネットワーク層５は、第10図に示すよう
に、誘電体磁器51の内部に電極521〜525を埋設して構成
されている。電極521〜525は所定のコンデンサデンサネ
ットワークが得られるようなパターン及び個数とし、端
子101〜126の何れかに接続する。コンデンサネットワー
ク層５には第７図のコンデンサC1〜C12が含まれてい
る。

インダクタ層６は、絶縁層61の内部にコイル621、622
を埋設して構成されている。絶縁層61は通常はフェライ
トによって構成し、その内部にコイル621、622を埋設す
る。コイル621、622は端子101〜126の何れかに導通させ
る。これらは第７図のインダクタL1、L3を構成してい
る。コイル621、622は例えば特公昭57−39521号公報に
開示された技術によって形成できる。

コンデンサネットワーク層５、インダクタ層６及び誘
電体共振器L2は、一体焼結または接着等によって一体化
し、一つの基板を構成する。これらの各層の積層順序は
任意でよい。そして、この基板の上に、トランジスタ71
〜73、可変容量ダイオード８、抵抗91〜93を実装する。
実装に当っては、コンデンサネットワーク層５を構成す
る誘電体磁器51の１面上に、導体パターン11〜21を形成
しておき、この導体パターン11〜21の上に半田付けす
る。導体パターン11〜21は所定の回路構成となるよう
に、端子101〜126の何れかに導通させる。

上述のように、コンデンサネットワーク層５、インダ
クタ層６及び誘電体共振器L2を積層して基板を構成し、
抵抗91〜93及びトランジスタ71〜73を基板の面上に配置
したので、小型になる。また、誘電体共振器L2も層状に
なっているので、薄型になる。

基板上の導体パターン11〜21は、抵抗91〜93及びトラ
ンジスタ71〜73や可変容量ダイオード８等の能動回路部
品に必要な導体パターンだけでよい。このため、導体パ
ターン11〜21が短くなり、抵抗損失が少なく、C/N比が
良好で、しかも放射ノイズ発生源が少なく、EMI対策に
有効な電圧制御発振器が得られる。

＜発明の効果＞ 以上述べたように、本発明によれば、次のような効果
が得られる。

（ａ）絶縁支持体の内部にコイル導体を埋設してあるの
で、コイル導体を絶縁支持体によって封止したモノリシ
ックな構造となり、コイル導体保護、外部に対する電気
絶縁、耐湿性及び耐久性等に優れた高信頼度の誘電体共
振器が得られる。

（ｂ）外部に対する電気絶縁が確保されるから、絶縁支
持体を他の回路部品の実装面として利用し、部品点数の
削減、小型化、薄型化を図ることが可能になる。

（ｃ）自動車電話器等の移動通信用無線機器や携帯電話
器等においても、充分な耐湿性及び耐久性を保証し得る
誘電体共振器を提供できる。

（ｄ）限定された領域内で必要なストリップ線路長を確
保すると共に、容量を発生させたストリップ線路型誘電
体共振器を提供できる。

（ｅ）コイル導体をトリミングすることなく、絶縁支持
体のみを表面からトリミングし、それによって、コイル
導体のインダクタンス値を変更することなく、トリミン
グ量に応じて容量値のみを調整し、共振周波数を調整す
ることができる。このため、共振特性調整の容易な誘電
体共振器を提供できる。

（ｆ）抵抗損失が少なく、C/N比が良好で、放射ノイズ
発生源が少なく、EMI対策に有効な電圧制御発振器を得
るのに好適な誘電体共振器を提供できる。

（ｇ）ラジェーション損失を減少させ、高いＱを得るよ
うにした誘電体共振器を提供できる。

（ｈ）接地導体と、コイル導体との接続の容易な誘電体
共振器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る誘電体共振器の透視図、第２図は
同じくその電気的等価回路図、第３図〜第６図は本発明
に係る誘電体共振器の別々の実施例における角透視図、
第７図は電圧制御発振器の電気回路図、第８図は本発明
に係る誘電体共振器を組込んだ電圧制御発振器の平面
図、第９図は同じくその正面図、第10図は同じく正面部
分断面図、第11図は従来の誘電体共振器の平面図、第12
図は同じくその側面図、第13図は電気的等価回路図であ
る。 30……絶縁支持体、31、33……接地導体 32……コイル導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−290303（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−295407（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−209305（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−125002（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−91431（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁支持体と、コイル導体と、２つの接地
   導体とを含む誘電体共振器であって、 前記コイル導体及び前記接地導体は、前記絶縁支持体内
   に埋設されており、 前記コイル導体は、前記絶縁支持体のほぼ同一面上でＵ
   状に湾曲し、湾曲内部に含まれる前記絶縁支持体の部分
   がコンデンサ領域として動作し、自由端である両端が互
   いに間隔を隔てて前記絶縁支持体の一端面に導出されて
   おり、 前記２つの接地導体は、前記コイル導体を間に挟んでそ
   の両側に配置され、前記絶縁支持体の前記一端面に導出
   された接地端子を有しており、前記接地端子は前記コイ
   ル導体の前記両端の一方と前記一端面上で導通接続され
   ており、 前記コイル導体の前記両端間に現れる前記絶縁支持体の
   前記一端面が容量調整用トリミング部分として用いられ
   る 誘電体共振器。