JPS62144407A - マイクロ波発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、誘電体共振器により周波数を安定化している
マイクロ波発振器に関し、特に発振周波数の調整を可能
にしたマイクロ波発振器に関する。

（従来の技術） 誘電体共振器を周波数安定化素子として用いたマイクロ
波発振器は、通常１発振用能動素子としての半導体素子
を外気（主に湿気）から保護するために気密封止用のケ
ース内に封入されている。

ところが、気密封止後の経年変化および温度変化等によ
り周波数変動が生じ、所望の発振周波数が得られないと
いう問題があった。

そこで周波数調整を可能にしたマイクロ波発振器として
、従来より次のようなものが提案されている。まず、特
開昭５５−１１７３１０号公報に記載されたように、誘
電体共振器上にフェライトを載置し、このフェライトに
磁界を印加する手段を気密封止用ケースの外側に設けて
、フェライトに印加する磁界の強さを電気的に制御する
ことにより周波数調整を行なうものや、また特開昭５９
−１６９２１２号公報に記載されたように、気密封止用
ケースの外側から誘電体共振器に向けて金属ねじを入れ
、誘電体共振器と金属ねじどの距離を変えることにより
周波数調整を行なうものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記２つの従来例のうち、前者は電気的
に周波数調整を行なうので周波数の微調が可能ではある
が構造が大型化するという欠点があり、また後者は逆に
構造が大型化することはないがねじを使用していること
から周波数調整の精度やねじのがたつき等が問題となっ
て周波数の微調が困難であり結果的に粗調しかできない
という欠点があった。

そこで本発明では、構造を大型化することなく気密封止
後の発振周波数の粗調および微調を可能にしたマイクロ
波発振器を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、表面に能動素子および誘電体共振器を配設し
て発振回路が構成される誘電体基板を、気密封止用ケー
スによる発振回路の回路素子を保護するための気密構造
の一部として利用するとともに、この誘電体基板裏面に
誘電体共振器に対応する部分を除いて接地導体層を形成
し、誘電体基板の接地導体層のない部分を挟んで誘電体
共振器と対向し磁力線を媒介として誘電体共振器と磁気
的に結合する磁性部材と、この磁性部材に磁界を印加す
るための励磁ループとを誘電体基板の裏面側に配設した
ものである。

（作用） 上記の構成において本発明では、誘電体共振器と磁性部
材との磁気的な結合状態を変化させることにより発振周
波数を調整することができる。即ち磁性部材と誘電体共
振器との間の距離を変化させることおよび磁性部材の誘
電体共振器と対向する端面において環状の導体膜等によ
り磁力線を規制することにより機械的に発振周波数を調
整することができ、また励磁ループによって磁性部材に
印加する磁界の強さを変化させることにより磁性部材の
透磁率が変化し電気的に発振周波数を調整することがで
きる。従って前述の機械的な方法により周波数の粗調、
後述の電気的な方法により周波数の微調が可能となる。

さらに本発明では、誘電体基板を回路素子を保護するた
めの気密封止構造の一部として利用しているので、基板
の裏面側に気密封止構造に寄与しない空間を設けること
ができるので、そこに磁性部材および励磁ループを配設
することにより装置が大型化することを防止できる。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１１図は本発明の一実施例のカバーを除去して上方か
らみた平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’線に沿った断
面図である。第１図および第２図において、誘電体基板
１はテフロンまたはアルミナ等からなり、その裏面には
接地導体層２が被着されている。誘電体基板１の表面に
は誘電体共振器３が固着されており、その形状および寸
法は使用する誘電体の誘電率および目標となる発振周波
数により決定され、本実施例では円柱状のものが用いら
れている。また誘電体基板１の表面にはエツチング処理
により結合用ストリップ線路４、開放ストリップ線路５
、出力用ストリップ線路６が形成されている。結合用ス
トリップ線路４は誘電体共振器３の近傍に位置し、その
一端がコンデンサを介して終端抵抗器７に接続され、他
端が能動素子としてのＧａＡｓＦＥＴ　（以下単にＦＥ
Ｔと呼ぶ）８のゲート電極に接続されている。開放スト
リップ線路５はＦＥＴ　８のソース電極に接続され、出
力ストリップ線路６はその一端がＦＥＴ　８のドレイン
電極に接続され、他端がコンデンサを介して後述するケ
ースの側壁に設けられた出力端子に接続されている。な
お誘電体基板１の裏面の接地導体層２は誘電体共振器３
の直下部分が円形に除去されている。こうして発振回路
が構成された誘電体基板１は、銅やアルミ等の磁束に対
して影響の少ない金属から構成され上面が開放された箱
形のケース９内に、基板裏面の接地導体層２をケース内
底面に密着させて設置されている。ケース９の上面は同
様な金属板からなるカバー１０が接着されて閉塞されて
おり、またケース底抜には誘電体基板１上の誘電体共振
器３の直下部分に誘電体共振器３と同軸でかつやや径の
大なる円筒状の穴１１が設けられている。この穴１１に
はフェライト等の磁性体からなる円柱状の磁性部材１２
が同軸的に嵌入固定されており、磁性部材１２の誘電体
共振器３と対向する端面には円環導体膜１３が被着され
、他方の端面にはその全面に導体膜１４が被着されてい
る。なお、円環導体膜１３は必ずしも円環状である必要
はなく、その中央に何らかの形の穴を有する導体膜であ
ればよい。さらにケース９の底抜内には磁性部材１２を
その軸方向に垂直な面内で取り囲むように励磁ループ１
５が埋設されておす、この励磁ループ１５とケース９と
は互いに絶縁されている。またケース９の側壁には出力
用ストリップ線路６とコンデンサを介して接続された出
力端子１６と、励磁ループ１５の両端にそれぞれ接続さ
れた制御端子１７．１７とが配設されている。

上記の構成において、終端抵抗器７からＦＥＴ　８をみ
たインピーダンスが負性抵抗特性を示すことから、誘電
体共振器３をＦＥＴ　８より適当な位置で結合用ストリ
ップ線路４に電磁界結合させることにより誘電体共振器
３の共振周波数でのみ定在波を立たせることができ、Ｆ
ＥＴ　８は誘電体共振器３の共振周波数で発振してその
発振出力がＦＥＴ　８のドレイン電極より出力用ストリ
ップ線路６を介して出力端子１６に供給される。

この時本実施例では、誘電体共振器３の直下に磁性部材
１２が配置されており、かつ誘電体基板１の裏面の接地
導体層２の誘電体共振器３の直下部分が除去されている
ことから、誘電体共振器３と磁性部材１２とが磁力線を
媒介として互いに磁気的に結合する。即ち、第４図に示
すように通常使用されるＴＥ　　　　モードで励振した
場合、磁０１δ 力線が破線で示すように誘電体基板１を通過して誘電体
共振器３と磁性部材１２とを軸方向に一体に取り巻いて
一つの共振系を構成する。そこで、誘電体共振器３と磁
性部材１２との磁気的な結合の度合を変化させれば、誘
電体共振器３の共振周波数（マイクロ波発振器の発振周
波数）を変イヒさせることができ、この磁気的な結合の
度合いは主として誘電体共振器３と磁性部材１２との間
の距離および磁性部材１２の端面で磁力線を規制する円
環導体膜１３の中心孔の大きさに依存する。従って、磁
性部材１２の装着時に誘電体共振器３までの距離を変え
て実装すること、または円環導体膜１３の中心孔の大き
さを変更することにより発振周波数を機械的に調整する
ことがで１、この場合大きな調整範囲（〜数百Ｍ　Ｈｚ
　）が得られる。

また、磁性部材１２に用いた磁性体の透磁率を変化させ
ることによっても上記の磁気的な結合の度合が変化し、
誘電体共振器３の共振周波数を変化させることができる
。磁性体に磁界を印加すればその透磁率が変化すること
から、磁性部材１２を取り囲むように設けられた励磁ル
ープ１５に制御端子１７を介して電流を供給し、磁性部
材１２に印加される磁界の強さを変化させることにより
発振周波数を調整することができる。この場合調整範囲
は小さく（〜数十ＭＨｚ）、制御端子１７に印加する電
圧によって電気的に周波数の調整が行なえるので微調に
適している。

また本実施例では、ケース９の底板に磁性部材１２を嵌
入するための穴１１が設けられているが、誘電体基板１
の裏面の接地導体層２をケース９の内底面に密着させて
誘電体基板１をケース９およびカバー１０とともに気密
構造の一部として利用しているので、誘電体基板１の表
面に実装された回路素子は気密に封止されている。さら
に、磁性部材１２および励磁ループ１５といった周波数
調整手段をケース９の底抜に埋設しであるので構造が大
型化することがない。

なお上記実施例では１発振用の能動素子とじて３端子の
ＦＥＴ　８を用いたが、２端子のガンダイオード等でも
よい。また磁性部材１２に磁界を印加する手段として、
励磁ループ１５を磁性部材１２の軸方向に垂直な面内で
磁性部材１２を取り囲んで磁性部材１２にその軸方向と
平行な磁界を印加したが、第５図および第６図に示すよ
うに励磁ループ１５′を磁性部材１２に近接させてその
軸方向と平行に設けて、第６図に破線で示すように磁性
部材１２の軸方向に垂直な磁界を印加してもよく、さら
に永久磁石によっても磁性部材１２に磁界を印加するこ
ともでき、例えば磁性部材１２を取り囲むような円環状
の永久磁石をケース９の底板に外側から嵌め込むように
し、磁力線強度の異なる永久磁石を用いることにより発
振周波数を調整することができる。

また１本発明における磁性部材と励磁ループの配置は、
前記実施例では誘電体基板の裏面をケース内底面に密着
させて気密封止を計ることにより、ケース底板中央部の
気密封止に寄与しない部分を磁性部材の支持部として利
用するとともに励磁ループをケース底抜内に埋設してい
るが、ケースおよびカバーと誘電体基板の周縁部とによ
り気密封止構造を構成すればケース底板は必ずしも必要
ではなくなるので、誘電体基板の裏面に適当な支持部を
設けて磁性部材および励磁部材を配置すればよく、設計
の自由度が増す。さらに上記の如く誘電体基板の周縁部
を気密封止構造の一部として利用した場合、装置の厚み
がやや増加することを無視すれば、誘電体基板とケース
内底面との間に隙間を設けてケース内底面上に励磁ルー
プを配置することにより、励磁ループをケース底抜に埋
設する必要がなくなり構成が容易になる。また励磁ルー
プは磁性部材の表面に設けてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、誘電体基板の表面に発振
用の能動素子および誘電体共振器を配置して誘電体共振
器により周波数を安定化した発振回路を構成し、前記発
振回路を気密封止用のケースに収納したマイクロ波発振
器において、前記誘電体基板を気密封止構造の一部とし
て使用するとともに、前記誘電体基板の裏面には前記誘
電体共振器に対応する部分を除いて接地導体層を形成し
。

前記誘電体基板の裏面側に該誘電体基板を挟んで前記誘
電体共振器と対向しかつ磁力線を媒介として該誘電体共
振器と磁気的に結合する磁性部材と、該磁性部材に磁界
を印加するための励磁ループとを設けたものであり、誘
電体共振器と磁性部材との間の距離を変えたり、あるい
は両者間に磁力線を規制する環状導体をその中心孔の大
きさを変えて配設することにより、機械的にＭＷＬ体共
振器と磁性部材との磁気的な結合の度合いを調整して発
振周波数の粗調を行なうことができるとともに、励磁ル
ープによって磁性部材に印加する磁界の強さを変化させ
ることにより、電気的に前記の磁気的な結合の度合いを
調整して発振周波数の微調を行なうことができるので、
同一の誘電体共振器および回路設計でさまざまな周波数
の発振出力を得ることができ、さらに誘電体基板を気密
封止構造の一部として利用しているので、誘電体基板の
裏面側に気密封止構造に寄与しないスペースを設けるこ
とかでき、そこに磁性部材および励磁ループを配置する
ことにより装置の大型化を防止することができる等の効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
はそのカバーを除去して上方からみた平面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ’線に沿った断面図、第３図はその磁性
部材の斜視図、第４図はその磁性部材と誘電体共振器と
の磁気的な結合を示す図、第５図および第６図は本発明
の他の実施例を示し、第５図はその縦断面図、第６図は
その励磁ループの斜視図である。 １・・・誘電体基板、２・・・接地導体層、３・・・誘
電体共振器、８・・・ＦＥＴ、　９・・・ケース、１０
・・・カバー、１２・・・磁性部材、１３・・・円環導
体膜、１５・・・励磁ループ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体基板の表面に発振用の能動素子および誘電
   体共振器を配設して該誘電体共振器により周波数を安定
   化した発振回路を構成し、前記発振回路を気密封止用の
   ケースに収納したマイクロ波発振器において、前記誘電
   体基板を気密封止構造の一部として使用するとともに、
   前記誘電体基板の裏面には前記誘電体共振器に対応する
   部分を除いて接地導体層を形成し、前記誘電体基板の裏
   面側に該誘電体基板を挟んで前記誘電体共振器と対向し
   かつ磁力線を媒介として該誘電体共振器と磁気的に結合
   する磁性部材と、該磁性部材に磁界を印加するための励
   磁ループとを設けたことを特徴とするマイクロ波発振器
   。
2. （２）前記磁性部材は、前記誘電体共振器と対向する端
   面に該誘電体共振器との磁気的な結合の度合を規制する
   環状の導体膜を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のマイクロ波発振器。
3. （３）前記磁性部材および励磁ループは、前記気密封止
   用のケースと一体に設けられた支持部に配設されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   のマイクロ波発振器。