JPH09186513A - 誘電体共振器 - Google Patents

誘電体共振器

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JPH09186513A
JPH09186513A JP34398195A JP34398195A JPH09186513A JP H09186513 A JPH09186513 A JP H09186513A JP 34398195 A JP34398195 A JP 34398195A JP 34398195 A JP34398195 A JP 34398195A JP H09186513 A JPH09186513 A JP H09186513A
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JP
Japan
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dielectric
dielectric layer
resonator
resonance frequency
ceramics
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Application number
JP34398195A
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English (en)
Inventor
Toru Sugiyama
亨 杉山
Takeshi Miyagi
武史 宮城
Kunio Yoshihara
邦夫 吉原
Hideyuki Kanai
秀之 金井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体共振器の共振周波数を高精度で安価に
調整・製作する。 【解決手段】 誘電体共振器は、誘電体セラミックスか
らなる第1誘電体層11と、誘電体セラミックスに比べ
高精度での寸法加工が可能な誘電体からなり共振周波数
の調整のために寸法加工を施される第2誘電体層13と
を有する。前記誘電体セラミックスの誘電率の温度変化
を補償するような誘電率の温度変化を示す誘電体によっ
て共振周波数が温度に対して安定化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体共振器、詳
細にはミリ波等の短波長用の誘電体共振器に関する。
【0002】
【従来の技術】誘電体セラミックスは比誘電率が高く温
度変化に対する特性変動が小さいため、共振器の材料に
適用した場合に、Q値(例えば、共振器がLCR回路で
構成される場合のQ値は1/ωCRで、容量/抵抗を近
似的に意味する)が高く損失の低い共振器が得られるの
で、共振周波数の温度安定性の良い小型の共振器を提供
する材料として広く用いられている。誘電体セラミック
スを発振器の共振器として使用するには、図1に示すよ
うに、円柱型の誘電体セラミックス1を発振回路のマイ
クロストリップライン3の近傍位置に取り付けてマイク
ロストリップラインと電磁気的に結合させることによっ
て発振器を形成する。この発振器において誘電体セラミ
ックス1は共振器として作用し、発振器の発振周波数は
誘電体セラミックスの寸法・形状によって変化するが、
回路全体としての影響等も受けるため、所望の周波数で
共振するようなセラミックスの大きさを計算によって正
確に決定するすることは難しく、発振回路と組み合わせ
た後に再度大きさを修正する必要が生じる。従って、ミ
リ波帯などのような短い波長帯用の共振器では、誘電体
素子の寸法が小さいために加工においてより高い精度が
要求されてくる。しかし、通常、セラミックスは研磨に
より寸法制御を行っているので、高精度な加工は難し
い。さらに、マイクロ波発振回路上に誘電体セラミック
スを装荷した状態で発振周波数調整のための加工をする
のは難しい。
【0003】このため、周波数調整手段として、図2に
示すように、発信回路の基板5上に載置した誘電体セラ
ミックス1の上方に金属板7を設け、金属板7と誘電体
セラミックス1上面との間隔をネジ9で調整する方法が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法は、ミリ波帯で用いるような小さな誘電体共振器を安
価に作製・調整するのは難しい。また、この様な構成に
おいては、温度特性の良いBa(Mg,Ta)O3 を誘
電体共振器の材料として用いた60GHz帯発振器にお
いても、発振周波数が4ppm/℃程度は変動する。
【0005】従って、ミリ波帯で用いるような小さな誘
電体共振器においても共振周波数が精度良く調整でき、
温度安定性も良い誘電体共振器が望まれている。
【0006】本発明は、上記課題を解決し、共振周波数
が精度良く調整できる誘電体共振器を安価に提供するこ
とを目的とする。
【0007】又、共振周波数の調整が容易で、温度安定
性に優れた誘電体共振器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の誘電体共振器は、誘電体セラミックスから
なる第1誘電体層と、誘電体セラミックスに比べ高精度
での寸法加工が可能な誘電体からなり共振周波数の調整
のために寸法加工を施される第2誘電体層とを有する。
【0009】又、本発明の誘電体共振器は、誘電体セラ
ミックスからなる第1誘電体層と、誘電体セラミックス
に比べ高精度での寸法加工が可能な誘電体からなり共振
周波数の調整のために寸法加工を施される第2誘電体層
と、前記誘電体セラミックスの誘電率の温度変化を補償
するような誘電率の温度変化を示す誘電体層からなる第
3誘電体層とを有する。
【0010】第2誘電体層を構成する誘電体には、該誘
電体セラミックスより低い誘電率を有しエッチング可能
な誘電体が使用され、レーザー又はプラズマによるエッ
チングあるいはケミカルエッチングにより加工される。
【0011】上記構成に従って、第2誘電体層は寸法加
工が精密に施され、共振器の共振周波数が発振回路の周
波数に整合するように正確に調整される。誘電体セラミ
ックスの誘電率の温度変化が第3誘電体層を構成する誘
電体によって補償され、共振器の共振周波数が温度変化
に対して安定する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。
【0013】図3は本発明の誘電体共振器の第1の実施
例を示す。誘電体共振器10は、誘電体セラミックスか
らなる第1誘電体層11と、この上に積層される第2誘
電体層13とを備え、図4に示すように、ミリ波帯発振
回路15のマイクロストリップライン17の近傍位置に
位置するように発振回路基板上に固定してマイクロスト
リップライン17と電磁気的に結合させることによって
発振器を形成する。この後、発振器の発振周波数を測定
しながら、適宜第2誘電体層13を寸法加工して厚さを
調整する。第2誘電体層13の厚さを変えることにより
共振器10の共振周波数が変化するので、厚さの調整に
より共振周波数が調整される。
【0014】第2誘電体層13の寸法加工は精密さが求
められるが、研磨加工より高精度な加工法として、酸素
プラズマ等のプラズマ又はレーザーによるエッチングあ
るいはケミカルエッチング等のエッチング加工が挙げら
れる。従って、第2誘電体層を構成する誘電体として
は、エッチングによって加工可能なものを用いるのが好
ましく、例えば、ポリイミド樹脂、SiO2 、SiN、
ベンゾシクロブテン(BCB)ポリマー等が有効であ
る。
【0015】加工する第2誘電体層13の誘電率が第1
誘電体層11よりも低いと、電磁波の実効的な波長は長
くなり、寸法加工の制御性が向上するので調整を精密に
行う上で好ましい。第1誘電体層を構成する誘電体セラ
ミックスとしては、Ba(Mg1/3 Ta2/3 )O3 、A
2 3 、SrZrO3 、BiNbO4 等が挙げられ、
用いる誘電体セラミックスに応じて適宜第2誘電体層1
3の誘電体を選択することができる。
【0016】第2誘電体層13の形成方法は特に限定さ
れず、一般に考えら得る方法に従えばよく、例えばポリ
イミド樹脂で形成する場合には、誘電体セラミックスの
上にポリイミド前駆体をコーティングした後熱硬化する
ことによって第1誘電体層に積層された第2誘電体層が
形成される。
【0017】上述に従って構成される誘電体共振器は、
共振周波数の調整が精密に行えるので、ミリ波帯のよう
な短い波長帯用の発振器の共振器として特に有効であ
る。
【0018】以下、本発明の他の実施例について図面を
参照して説明する。
【0019】図5の(A)及び(B)は本発明の誘電体
共振器の第2の実施例を示し、この共振器19において
は、第1の実施例と異なり、第1誘電体層21の上面の
一部分のみを第2誘電体層23が被覆する。この実施例
においても、図4と同様に、発振回路基板上に共振器1
9を固定した後、発振器の発振周波数を測定しながら、
誘電体セラミックス上の第2誘電体層の上面をレーザー
または酸素プラズマによりエッチングして膜厚を調整し
て共振周波数を所定の周波数に合わせる。
【0020】図6は本発明の第3の実施例を示す。この
実施例においては、誘電体共振器25は、第1誘電体層
27と、この全面を覆うように形成された第2誘電体層
29とからなる。
【0021】上述から明らかなように、第2誘電体層の
位置については、加工が容易な位置であればよく、従っ
て、周囲に曝されるように配置されていればよい。形状
についても特に限定はなく、共振周波数の計算等に都合
のようものを採用すればよい。
【0022】図7の(A)及び(B)は本発明の第4の
実施例を示す。この実施例の誘電体共振器31、31’
は上下面または片面に金属板33、35を有するもの
で、セラミックス誘電体による第1誘電体層37に第2
誘電体層39を形成した後、金属板のない状態で第2誘
電体層39の膜厚を調整し、その後(A)あるいは
(B)のように金属板33、35を一時的に設置した状
態で共振周波数を測定し、共振周波数が合わなければメ
タルを追加又は除去し、あるいは更に第2誘電体層39
の膜厚調整を行う。これを繰り返して最終的に所望の共
振周波数に設定する。
【0023】図8は本発明の第5の実施例を示す。この
実施例の誘電体共振器41は、第4の実施例と同様に、
誘電体セラミックスによる第1誘電体層43の下面に金
属板45を付設し、第1誘電体層43の上面にポリアミ
ド前駆体をコーティングした後熱硬化して、第2誘電体
層47を形成する。この誘電体生成物の側部に金属板4
9を周設する。この金属板49には、発振回路基板上に
共振器41が固定された時に金属板49内部の誘電体が
マイクロストリップラインと電磁気的に結合可能なよう
にスロット51が設けられている。このようにして形成
された誘電体共振器を、図4に示すようなミリ波帯発振
回路基板上に固定する。第2誘電体層47の膜厚をレー
ザー又は酸素プラズマにより平坦にエッチングして、金
属板を第2誘導体層の上面に載せてから発振器の発振周
波数を測定し、所定の周波数になるようにエッチングを
適宜繰り返して調整する。
【0024】誘電体の誘電率は温度により変化し、誘電
体の種類によって誘電率の温度変化率は異なる。本発明
の誘電帯共振器は、第1誘電体層及び第2誘電体層を有
するが、この2つの層において誘電体の誘電率の温度変
化が互いに打ち消し合うような組合せであると、共振器
全体として誘電率の温度変化が補償され、共振周波数は
温度の変化に対しても安定化する。例えば、誘電体セラ
ミックスであるBa(Mg1/3 Ta2/3 )O3 の誘電率
の温度変化率は8ppm/℃、Al2 3 は110pp
m/℃、SrZrO3 は120ppm/℃、BiNbO
4 は8ppm/℃であるのに対し、ポリイミド樹脂の誘
電率の温度変化率は−6〜−200ppm/℃程度であ
るので、上記誘電体セラミックスとポリイミド樹脂との
組合せは、第1誘電体層及び第2誘電体層に適用された
際に誘電率の温度変化を補償し得る。従って、共振器全
体としての誘電率及び共振周波数が温度変化に対して安
定化される。
【0025】上記のような誘電体セラミックスの誘電率
の温度変化を補償し得る誘電体を第2誘電体層とは独立
した第3誘電体層として構成してもよいことは前述から
容易に理解される。例えば、図9に示す本発明の第6の
実施例のように、第1誘電体層53の上面に前述の寸法
加工を容易にするための第2誘電体層55を載設し、下
面に温度補償のための第3誘電体層57を別途設けるこ
とができる。又、前述の第2〜第5の実施例を応用し
て、第1誘電体層と第2誘電体層の間あるいは第1誘電
体層の下側に温度補償用の第3誘電体層が設けられるよ
うにしてもよい。
【0026】以上のように、本発明によれば、ミリ波帯
のような短波帯での周波数調整にも対応できるような高
精度の調整が回路基板に装荷した状態で容易に実現さ
れ、誘電体発振器の製作・調整も安価にできる。
【0027】尚、上記説明において、発振器の共振器と
しての実施例を述べてきたが、本発明の誘電体共振器は
フィルターなどにも応用可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、誘電体セラミックスを用いた共振器の共
振周波数の調整の精度が向上し、安価且つ容易に製作す
ることができるので、産業上において非常に有益であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の発振器の例を示す図。
【図2】従来の発振器における共振周波数の調整法を示
す図。
【図3】本発明の共振器の第1の実施例を示す斜視図。
【図4】図3の共振器を用いた発振器を示す図。
【図5】本発明の共振器の第2の実施例を示す平面図
(A)及び側面図(B)。
【図6】本発明の共振器の第3の実施例を示す斜視図。
【図7】本発明の共振器の第4の実施例における周波数
調整を説明する側面図であり、金属板を1枚用いた図
(A)及び金属板を2枚用いた図(B)。
【図8】本発明の共振器の第5の実施例を示す斜視図。
【図9】本発明の共振器の第6の実施例を示す側面図。
【符号の説明】
10、19、25、31、31’、41 共振器 11、21、27、37、43、53 第1誘電体層 13、23、29、39、47、55 第2誘電体層 17 マイクロストリップライン 33、35 金属板 45、49 金属板 51 スロット 57 第3誘電体層
フロントページの続き (72)発明者 金井 秀之 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体セラミックスからなる第1誘電体
    層と、誘電体セラミックスに比べ高精度での寸法加工が
    可能な誘電体からなり共振周波数の調整のために寸法加
    工を施される第2誘電体層とを有することを特徴とする
    誘電体共振器。
  2. 【請求項2】 誘電体セラミックスからなる第1誘電体
    層と、誘電体セラミックスに比べ高精度での寸法加工が
    可能な誘電体からなり共振周波数の調整のために寸法加
    工を施される第2誘電体層と、前記誘電体セラミックス
    の誘電率の温度変化を補償するような誘電率の温度変化
    を示す誘電体層からなる第3誘電体層とを有することを
    特徴とする誘電体共振器。
JP34398195A 1995-12-28 1995-12-28 誘電体共振器 Pending JPH09186513A (ja)

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Cited By (6)

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KR100392324B1 (ko) * 1999-03-25 2003-07-22 전자부품연구원 이종접합 유전체 공진기 및 이를 이용한 대역 통과 필터
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