JPH0661092A - 周波数可変マイクロ波共振子 - Google Patents
周波数可変マイクロ波共振子Info
- Publication number
- JPH0661092A JPH0661092A JP21398392A JP21398392A JPH0661092A JP H0661092 A JPH0661092 A JP H0661092A JP 21398392 A JP21398392 A JP 21398392A JP 21398392 A JP21398392 A JP 21398392A JP H0661092 A JPH0661092 A JP H0661092A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- variable
- frequency
- changing
- microwave resonator
- mechanical means
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低損失で可変幅の広いかつ温度安定な周波数
可変マイクロ波共振素子を得る。 【構成】 ２枚の金属平行平板の間隔を機械的手段で変
えることにより静電容量を変化させる可変静電容量素子
と、低損失のインダクタンス素子を組み合わせたことを
特徴とする周波数可変マイクロ波共振素子。
可変マイクロ波共振素子を得る。 【構成】 ２枚の金属平行平板の間隔を機械的手段で変
えることにより静電容量を変化させる可変静電容量素子
と、低損失のインダクタンス素子を組み合わせたことを
特徴とする周波数可変マイクロ波共振素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波帯における電子
機器の小型化・高周波化・低電力化に対応して、これら
に用いられる受動部品である周波数可変マイクロ波共振
子の低損失化・広可変幅化・温度安定化に関する。
機器の小型化・高周波化・低電力化に対応して、これら
に用いられる受動部品である周波数可変マイクロ波共振
子の低損失化・広可変幅化・温度安定化に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の進歩にともない、高周波帯の
電子機器の小型化・高周波化・低電力化が急速に進んで
いる。その中で、周波数可変マイクロ波共振子の高性能
化は他の素子と比較すると遅れていると言える。特に、
１０ＭＨｚから５ＧＨｚ帯において、低損失で可変幅の
広い温度安定な周波数可変マイクロ波共振子の開発が強
く望まれている。これらの要求に答えるものとして、図
８に示すように、半導体ダイオードのＰＮ接合を用いた
可変静電容量素子１とインダクタンス素子３を組み合わ
せた周波数可変マイクロ波共振子が広く用いられてい
る。図８における左側の図は端子２、２ａを有する直列
共振の場合、右側の図は並列共振の場合を示す。この周
波数可変マイクロ波共振子は小型で安価であることが特
徴である。
電子機器の小型化・高周波化・低電力化が急速に進んで
いる。その中で、周波数可変マイクロ波共振子の高性能
化は他の素子と比較すると遅れていると言える。特に、
１０ＭＨｚから５ＧＨｚ帯において、低損失で可変幅の
広い温度安定な周波数可変マイクロ波共振子の開発が強
く望まれている。これらの要求に答えるものとして、図
８に示すように、半導体ダイオードのＰＮ接合を用いた
可変静電容量素子１とインダクタンス素子３を組み合わ
せた周波数可変マイクロ波共振子が広く用いられてい
る。図８における左側の図は端子２、２ａを有する直列
共振の場合、右側の図は並列共振の場合を示す。この周
波数可変マイクロ波共振子は小型で安価であることが特
徴である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記可変静電
容量素子１は半導体ダイオードに逆方向に電圧を加え
て、キャリアのない空乏層を形成させその厚みを前記電
圧の大きさで制御して実現しているものであり、材料が
半導体であることから、本質的に導体損による高周波帯
の損失が大きい及び温度変化が大きいという欠点があっ
た。また、制御系と信号系の絶縁を完全に確保するため
には回路構成が複雑になるという問題点もあった。従っ
て、本発明は、上記従来技術の欠点と問題点を改善し、
低損失でかつ変化幅の広い温度安定な周波数可変マイク
ロ波共振子を提供することを目的とするものである。
容量素子１は半導体ダイオードに逆方向に電圧を加え
て、キャリアのない空乏層を形成させその厚みを前記電
圧の大きさで制御して実現しているものであり、材料が
半導体であることから、本質的に導体損による高周波帯
の損失が大きい及び温度変化が大きいという欠点があっ
た。また、制御系と信号系の絶縁を完全に確保するため
には回路構成が複雑になるという問題点もあった。従っ
て、本発明は、上記従来技術の欠点と問題点を改善し、
低損失でかつ変化幅の広い温度安定な周波数可変マイク
ロ波共振子を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数可変マイ
クロ波共振子は、２枚の金属平板の間隔を変えることに
より静電容量を変化させる可変静電容量素子とインダク
タンス素子を組み合わせたものであり、前記２枚の金属
平板の間隔を変える方法として電気的に制御可能な機械
的な手段を用いることを特徴としている。
クロ波共振子は、２枚の金属平板の間隔を変えることに
より静電容量を変化させる可変静電容量素子とインダク
タンス素子を組み合わせたものであり、前記２枚の金属
平板の間隔を変える方法として電気的に制御可能な機械
的な手段を用いることを特徴としている。
【０００５】
【作用】上記構成によれば、前記可変静電容量素子が損
失の小さい空気等を絶縁媒体とした平行平板コンデンサ
ーの構造を基本とし、かつ該平行平板の間隔を電気的に
制御可能な機械的変位手段で微妙に変化できることか
ら、低損失なインダクタンス素子と組み合わせることに
より、低損失でかつ周波数変化幅の広い温度安定な周波
数可変マイクロ波共振子を実現できる。
失の小さい空気等を絶縁媒体とした平行平板コンデンサ
ーの構造を基本とし、かつ該平行平板の間隔を電気的に
制御可能な機械的変位手段で微妙に変化できることか
ら、低損失なインダクタンス素子と組み合わせることに
より、低損失でかつ周波数変化幅の広い温度安定な周波
数可変マイクロ波共振子を実現できる。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は本発明の基本構成を説明する図で
ある。左側の図は可変静電容量素子５とインダクタンス
素子３を組み合わせた端子２、２ａを有する直列共振の
場合を示す。右側の図は並列共振の場合を示す。可変静
電容量素子５は２枚の金属の平行平板４、４ａの間隔ｄ
を機械的な手段によってΔｄだけ変化させる構成となっ
ている。金属平板４、４ａの表面積をＳ、絶縁媒体１０
の比誘電率をεとすると、端子２'、２'ａ間の静電容量
Ｃは
細に説明する。図１は本発明の基本構成を説明する図で
ある。左側の図は可変静電容量素子５とインダクタンス
素子３を組み合わせた端子２、２ａを有する直列共振の
場合を示す。右側の図は並列共振の場合を示す。可変静
電容量素子５は２枚の金属の平行平板４、４ａの間隔ｄ
を機械的な手段によってΔｄだけ変化させる構成となっ
ている。金属平板４、４ａの表面積をＳ、絶縁媒体１０
の比誘電率をεとすると、端子２'、２'ａ間の静電容量
Ｃは
【数１】Ｃ＝Ｋ1εεoＳ／ｄ で表わされる。ここで、εoは真空の誘電率、Ｋ1は１よ
り小さい比例係数である。 一方、２枚の金属平板４、
４ａの間隔ｄをΔｄだけ小さくした場合、静電容量は
り小さい比例係数である。 一方、２枚の金属平板４、
４ａの間隔ｄをΔｄだけ小さくした場合、静電容量は
【数２】Ｃ＝Ｋ1εεoＳ／（ｄ−Δｄ） のように変化する。このとき、インダクタンス素子３の
インダクタンスをＬとすると、図１の二つの共振回路の
共振周波数ｆは
インダクタンスをＬとすると、図１の二つの共振回路の
共振周波数ｆは
【数３】 ｆ＝１／（２π√ＬＣ）＝√ｄ−Δｄ／（２π√Ｋ1εεoＳＬ） のように変化する。図２は、インダクタンス素子３とし
て終端短絡のストリップライン３ａを用い、かつ可変静
電容量素子５として機械的変位手段６により２枚の金属
平行平板４、４ａの間隔ｄを変化させる構成となった並
列共振の本発明の実施例を示す。図中、８は地導体、９
は絶縁体、１１は機械的変位手段６を固定する構造体で
ある。１２は入力側のストリップラインである。入力端
子２、２ａが一端の地導体８に接続されているマイクロ
ストリップラインの構成となっている。地導体８の一部
分が盛り上がり、その上に平行平板の一方４ａが固定さ
れている。これにより、地導体８に対して静電容量Ｃを
有する可変静電容量素子５が実現されるとともに周波数
可変マイクロ波共振子が実現できた。本実施例ではｄは
約２０μmとした。図３は直列共振の場合の本発明の実
施例を示す。図２と異なるのは、２枚の金属平行平板
４、４ａがストリップライン１２及び３ａに対して直列
に接続されている点である。これにより、インダクタン
ス素子３ａに対して直列に接続された静電容量Ｃを有す
る可変静電容量素子が実現されるとともに周波数可変マ
イクロ波共振子が実現できた。本実施例ではｄは約２０
μmとした。図４は、前記実施例の図２及び図３を実行
するために用いた機械的変位手段６として圧電素子６ａ
を用いた構成を示す。この素子は端子１３、１３ａに電
圧Ｖを印加することにより変位を得るものである。端子
１３、１３ａに１５０Ｖの電圧を印加することによりΔ
ｄ＝１０μｍが得られた。一般に、圧電素子４の変位量
ΔｄはΔｄ＝Ｋ2Ｖのように、端子電圧Ｖに比例するの
で、数２は次のようになる。
て終端短絡のストリップライン３ａを用い、かつ可変静
電容量素子５として機械的変位手段６により２枚の金属
平行平板４、４ａの間隔ｄを変化させる構成となった並
列共振の本発明の実施例を示す。図中、８は地導体、９
は絶縁体、１１は機械的変位手段６を固定する構造体で
ある。１２は入力側のストリップラインである。入力端
子２、２ａが一端の地導体８に接続されているマイクロ
ストリップラインの構成となっている。地導体８の一部
分が盛り上がり、その上に平行平板の一方４ａが固定さ
れている。これにより、地導体８に対して静電容量Ｃを
有する可変静電容量素子５が実現されるとともに周波数
可変マイクロ波共振子が実現できた。本実施例ではｄは
約２０μmとした。図３は直列共振の場合の本発明の実
施例を示す。図２と異なるのは、２枚の金属平行平板
４、４ａがストリップライン１２及び３ａに対して直列
に接続されている点である。これにより、インダクタン
ス素子３ａに対して直列に接続された静電容量Ｃを有す
る可変静電容量素子が実現されるとともに周波数可変マ
イクロ波共振子が実現できた。本実施例ではｄは約２０
μmとした。図４は、前記実施例の図２及び図３を実行
するために用いた機械的変位手段６として圧電素子６ａ
を用いた構成を示す。この素子は端子１３、１３ａに電
圧Ｖを印加することにより変位を得るものである。端子
１３、１３ａに１５０Ｖの電圧を印加することによりΔ
ｄ＝１０μｍが得られた。一般に、圧電素子４の変位量
ΔｄはΔｄ＝Ｋ2Ｖのように、端子電圧Ｖに比例するの
で、数２は次のようになる。
【数４】Ｃ＝Ｋ1εεoＳ／（ｄ−Ｋ2Ｖ） このように、端子電圧Ｖを変化させることにより静電容
量Ｃを変化させることができ、かつ数３に従い本発明の
周波数可変マイクロ波共振子５の共振周波数を変化させ
ることができる。図５は、前記実施例の図２及び図３を
実行するために用いた機械的変位手段６として磁歪素子
６ｂを用いた構成を示す。ここで、構造体11は図５とは
異なり、磁気回路を構成する上から軟磁性材料が採用さ
れた。同様に、地導体８、絶縁体９としても軟磁性材料
を用いた。この素子は端子１４、１４ａを通してコイル
15に電流Ｉを流することにより磁歪素子に磁界が印加さ
れ、変位を得るものである。本実施例では、端子１４、
１４ａに２Ａの電流を流すことにより〓ｄ＝１０μｍが
得られた。一般に、磁歪素子６ｂの変位量ΔｄはΔｄ＝
Ｋ3Ｉ2のように、端子電流Ｉの２乗に比例するので、数
２は次のようになる。
量Ｃを変化させることができ、かつ数３に従い本発明の
周波数可変マイクロ波共振子５の共振周波数を変化させ
ることができる。図５は、前記実施例の図２及び図３を
実行するために用いた機械的変位手段６として磁歪素子
６ｂを用いた構成を示す。ここで、構造体11は図５とは
異なり、磁気回路を構成する上から軟磁性材料が採用さ
れた。同様に、地導体８、絶縁体９としても軟磁性材料
を用いた。この素子は端子１４、１４ａを通してコイル
15に電流Ｉを流することにより磁歪素子に磁界が印加さ
れ、変位を得るものである。本実施例では、端子１４、
１４ａに２Ａの電流を流すことにより〓ｄ＝１０μｍが
得られた。一般に、磁歪素子６ｂの変位量ΔｄはΔｄ＝
Ｋ3Ｉ2のように、端子電流Ｉの２乗に比例するので、数
２は次のようになる。
【数５】Ｃ＝Ｋ1εεoＳ／（ｄ−Ｋ3Ｉ2） このように、端子電流Ｉを変化させることにより静電容
量Ｃを変化させることができ、かつ数３に従い本発明の
周波数可変マイクロ波共振子５の共振周波数を変化させ
ることができる。図６は、図２の実施例において、図４
の圧電素子６ａを用いた場合の、本発明の周波数可変マ
イクロ波共振子５の特性を示す図である。端子電圧を０
から１５０Ｖに変化させることにより、１.６ＧＨzから
１.１３ＧＨzまで変化させることができた。図７は、図
２の実施例において、図５の磁歪素子６ｂを用いた場合
の、本発明の周波数可変マイクロ波共振子５の特性を示
す図である。端子電流を０から２Ａに変化させることに
より、１.６ＧＨzから１.２ＧＨzまで変化させることが
できた。本発明の実施例のインダクタンス素子３として
終端短絡のマイクロストリップライン例を示したが、こ
の他にミアンダーインダクタ、スパイラルインダクタな
どの構成についても本発明の効果を確認しており、本発
明の範囲がそれらを包含することは本分野の専門家であ
れば容易に理解できるであろう。
量Ｃを変化させることができ、かつ数３に従い本発明の
周波数可変マイクロ波共振子５の共振周波数を変化させ
ることができる。図６は、図２の実施例において、図４
の圧電素子６ａを用いた場合の、本発明の周波数可変マ
イクロ波共振子５の特性を示す図である。端子電圧を０
から１５０Ｖに変化させることにより、１.６ＧＨzから
１.１３ＧＨzまで変化させることができた。図７は、図
２の実施例において、図５の磁歪素子６ｂを用いた場合
の、本発明の周波数可変マイクロ波共振子５の特性を示
す図である。端子電流を０から２Ａに変化させることに
より、１.６ＧＨzから１.２ＧＨzまで変化させることが
できた。本発明の実施例のインダクタンス素子３として
終端短絡のマイクロストリップライン例を示したが、こ
の他にミアンダーインダクタ、スパイラルインダクタな
どの構成についても本発明の効果を確認しており、本発
明の範囲がそれらを包含することは本分野の専門家であ
れば容易に理解できるであろう。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、従来技術に比較し、可
変静電容量素子として、低損失の平行平板コンデンサー
の平行平板の間隔を電気的に制御可能な機械的変位手段
で変化させる構成を用いていることから、これと低損失
なインダクタンス素子と組み合わせて、低損失で可変幅
の広い温度安定な周波数可変のマイクロ波共振子を提供
し得る。
変静電容量素子として、低損失の平行平板コンデンサー
の平行平板の間隔を電気的に制御可能な機械的変位手段
で変化させる構成を用いていることから、これと低損失
なインダクタンス素子と組み合わせて、低損失で可変幅
の広い温度安定な周波数可変のマイクロ波共振子を提供
し得る。
【図１】本発明の基本原理の説明図である。
【図２】本発明の実施例の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例の特性図である。
【図７】本発明の実施例の特性図である。
【図８】従来技術を示す部品記号図である。
２ 端子 ３ インダクタンス素子 ４ 金属平板 ５ 可変静電容量素子 ６ 機械的変位手段 ８ 地導体 ９ 絶縁体 10 絶縁媒体 11 構造体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｐ 7/00 Ｚ
Claims (4)
- 【請求項１】 静電容量素子とインダクタンス素子の組
合せにより構成されるマイクロ波共振子であって、前記
静電容量素子の静電容量を変化させることにより前記マ
イクロ波共振子の共振周波数を可変することができ、か
つ前記静電容量素子として２枚の金属平板の間隔を電気
的に制御可能な機械的手段により変化させることができ
る可変静電容量素子を用いたことを特徴とする周波数可
変マイクロ波共振子。 - 【請求項２】 前記２枚の金属平板の間隔を変えるため
の電気的に制御可能な機械的手段として圧電素子を用い
たことを特徴とする請求項１の周波数可変マイクロ波共
振子。 - 【請求項３】 前記２枚の金属平板の間隔を変えるため
の電気的に制御可能な機械的手段として磁歪素子を用い
たことを特徴とする請求項１の周波数可変マイクロ波共
振子。 - 【請求項４】 前記インダクタンス素子がマイクロスト
リップラインにより構成されていることを特徴とする請
求項１の周波数可変マイクロ波共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21398392A JPH0661092A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 周波数可変マイクロ波共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21398392A JPH0661092A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 周波数可変マイクロ波共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661092A true JPH0661092A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16648308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21398392A Pending JPH0661092A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 周波数可変マイクロ波共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661092A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7292124B2 (en) | 2004-02-03 | 2007-11-06 | Ntt Docomo, Inc. | Variable resonator and variable phase shifter |
| US7583168B2 (en) | 2004-10-27 | 2009-09-01 | Ntt Docomo, Inc. | Resonator |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP21398392A patent/JPH0661092A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7292124B2 (en) | 2004-02-03 | 2007-11-06 | Ntt Docomo, Inc. | Variable resonator and variable phase shifter |
| US7583168B2 (en) | 2004-10-27 | 2009-09-01 | Ntt Docomo, Inc. | Resonator |
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