KR100319814B1 - 유전체 공진기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유전체 공진기 장치는, 소형화에 적합한 평면 회로형의 유전체 공진기 장치의 특성을 구비하면서, 공진기의 무부하 Q0를 증가시켜 밴드 패스 필터 등을 형성한 경우의 삽입 손실을 작게 하고, 공진기의 길이 및 공진기간의 간격 등의 구조적 칫수의 변화에 대한 필터 특성의 변화를 감소시키고 또한 공진 주파수의 조정 자유도를 증가시켜서 생산성을 향상시킨다.

본 발명의 구성에 의하면, 유전체판의 양 주면의 각각에, 서로 대향하는 개구부를 갖는 전극을 배치하고, 이 전극 개구부를 직사각형 슬롯 모드의 유전체 공진기로서 동작시킨다. 이 때, 공진기의 길이를, 사용하는 공진 주파수에 있어서의 반파장을 보다 길게 하여, 고차 모드에서 공진시킨다.

Description

유전체 공진기 장치{Dielectric Resonator Device}

본 발명은 마이크로파 대역 및 밀리미터파 대역에서 사용되는 유전체 공진기 장치에 관한 것이다.

종래부터, 유전체 공진기가 설치된 필터, 발진기 등의 유전체 공진기 장치를 소형화하는 것이 요구되어 왔다. 이러한 요구에 부응하기 위하여, 평면 회로형의 유전체 공진기 장치가 개발되고 있다. 예를 들면 1996년 전자 정보 통신 학회 종합 대회 C-121 '평면 회로형 유전체 공진기를 구비한 파라-밀리미터파 밴드 패스 필터' 및 일본국 특허출원 평9-101458호(1999년 1월 6일 공개) '평면 회로형 유전체 공진기 장치'가 있다.

상기 특허출원에 사용된 유전체 공진기 장치의 예를 도 14 및 도 15에 나타낸다. 도 14는 상기 유전체 공진기 장치의 분해 사시도이다. 도 14에 있어서, 유전체판(1)의 양 주면의 각각에는 서로 대향하는 3쌍의 직사각형 형상의 개구부를 갖는 전극이 배치되어 있다. 입출력 기판(7)의 상면에는, 프로브로서 사용되는 마이크로스트립 라인(9, 10)을 배치하고 있으며, 하면의 거의 전면에는 접지 전극을 형성하고 있다. 이 입출력 기판(7)상에 스페이서(11), 유전체판(1) 및 뚜껑(6)을 순차로 적층함으로써 1개의 유전체 공진기 장치를 형성한다. 도 15A, 15B 및 15C는 각각 상기 유전체판(1)에 형성된 3개의 공진기의 전자계(electromagnetic field) 분포도를 나타낸다. 도 15A는 유전체판(1)의 평면도, 도 15B는 3개의 전극 개구부(4a, 4b, 4c)의 단면도, 도 15C는 유전체판(1)의 단변 방향의 단면도이다. 이와 같이 유전체판(1)을 사이에 두고 서로 대향하는, 길이 L 및 폭 W를 갖는 직사각형의 전극 개구부(4a, 4b, 4c)를, 소정의 간격 g를 두어 형성하고 있다. 이러한 배치에 의하여, 전극 개구부(4a, 4b, 4c) 각각에 직사각형 슬롯 모드의 유전체 공진기를 형성하고, 이에 따라 전체적인 구조로 3단의 공진기로 이루어지는 필터를 형성하고 있다.

도 14 및 도 15에 나타낸 종래의 유전체 공진기 장치는, 유전체판내에 공진기를 형성한 평면 회로형의 장치이기 때문에, 전체적으로 매우 소형화된다. 그런데, 직사각형 슬롯 모드의 유전체 공진기를 설치한 종래의 유전체 공진기 장치에 있어서는, 유전체판의 양 주면에 형성한 전극의 도체 손실이 크기 때문에, TE01δ모드의 유전체 공진기에 비하여 무부하 Q(이하, Q0라 함)가 높지 않다. 이 때문에, 대역 통과 필터를 형성한 경우에, 삽입 손실이 커진다는 문제를 초래한다.

공진기의 Q0를 증가시키기 위해서는, 공진기의 폭(전극 개구부의 폭 W)을 공진기의 길이(전극 개구부의 길이 L)보다 크게 하는 것이 효과적이다. 그러나, 이 경우, 기본 공진 모드에 대하여 전계 방향이 직교하는 모드(전극 개구부의 폭과 길이간의 방향 관계를 역전한 모드)의 공진 주파수가, 기본 모드의 주파수에 가까워지게 되며, 이에 따라서, 스퓨리어스 특성이 열화되게 된다.

또한, 종래의 직사각형 슬롯 모드 공진기에 있어서는, 공진기의 길이 L 및 간격 g 등의 구조적 칫수의 변화에 대한 필터 특성의 변화가 크다. 이에 따라, 양산성을 저하시킨다.

게다가, 종래의 직사각형 슬롯 모드 유전체 공진기를 사용한 장치에 있어서는, 자계 및 전계에 섭동(攝動; perturbation)을 부여하여 공진 주파수를 조정할 때, 섭동량이 크기 때문에 조정의 제어가 용이하지 않으므로, 양산성을 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 소형화에 적합한 평면 회로형의 유전체 공진기 장치의 특성을 구비하면서, 상술한 각종 문제를 해소할 수 있는 유전체 공진기 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 유전체 공진기 장치의 분해 사시도이다.

도 2A, 도 2B 및 도 2C는 각각 유전체 공진기 장치에 사용된 공진기의 전자계 분포도를 나타낸다.

도 3은 기본 모드 공진기 및 2배 모드 공진기에 대하여 공진기의 폭과 무부하 Q간의 관계를 나타낸 도이다.

도 4는 기본 모드 공진기 및 2배 모드 공진기에 대하여 공진기 길이의 변화량과 공진 주파수의 변화량간의 관계를 나타낸 도이다.

도 5는 기본 모드 공진기 및 2배 모드 공진기에 대하여 공진기 간격의 변화량과 결합 계수의 변화량간의 관계를 나타낸 도이다.

도 6은 기본 모드 공진기 및 2배 모드 공진기에 대하여 공진 주파수 조정용 나사의 삽입량과 공진 주파수의 변화량간의 관계를 나타낸 도이다.

도 7A, 도 7B 및 도 7C는 각각 본 발명의 다른 구현예에 따른 유전체 공진기 장치의 유전체판의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 8A, 도 8B 및 도 8C는 각각 본 발명의 다른 구현예에 따른 유전체 공진기 장치의 유전체판의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 9A, 도 9B 및 도 9C는 각각 본 발명의 다른 구현예에 따른 유전체 공진기장치의 유전체판의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 10A는 유전체 공진기 장치의 분해 사시도이고, 도 10B는 본 발명의 다른 구현예에 따른 유전체판의 평면도이다.

도 11A는 유전체 공진기 장치의 분해 사시도이고, 도 11B는 본 발명의 다른 구현예에 따른 유전체판의 평면도이다.

도 12는 안테나 공용기의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 13은 트랜시버의 구조를 나타낸 블럭도이다.

도 14는 종래의 유전체 공진기 장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 15A, 도 15B 및 도 15C는 각각 종래의 유전체 공진기 장치에 사용된 공진기의 전자계 분포도의 예를 나타낸 도이다.

(도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명)

1: 유전체판 2, 3: 전극

4, 5: 개구부 6: 뚜껑

7: 입출력 기판 9, 10: 마이크로스트립 라인(프로브)

11: 스페이서

21, 22, 23: 접지 전극

24, 25: 공진 주파수 조정용 나사

41, 42: 개구부

46: 안테나 공용기

50: 트랜시버

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유전체판; 상기 유전체판의 양 주면(on the main surface)에 각각 형성되는 전극; 상기 전극에 형성되어 서로 대향하는 적어도 1쌍의 다각형상 개구부; 상기 전극 개구부에 의해 형성되는 공진기부와 결합하여 외부로부터 신호를 입력하는 신호 입력부; 및 상기 공진기부와 결합하여 외부에 신호를 출력하는 신호 출력부;를 포함하는 유전체 공진기 장치로서, 상기 개구부 중의 적어도 1개의 개구부에 있어서의 길이 방향(긴 쪽 방향)의 길이 L을, 사용하는 공진 주파수에서의 반파장에 의해 결정되는 기본 공진 모드의 반파장보다 길게 하여, 상기 기본 공진 모드의 고차 모드에서 공진시키는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치를 제공한다.

이와 같은 구조에 의하여, 공진기부는 기본 공진 모드의 고차 모드에서 공진하게 되며, 이에 따라서 전자계 분포의 마디와 마디 사이에 무손실의 전기벽(electrical barrier)이 형성된다. 이 전기벽에 의한 도체 손실이 없는 만큼, 전체적인 도체 손실이 저하하고, 공진기의 Q0가 높아지며, 그러므로 필터를 형성한 경우에 있어서 삽입 손실이 저하된다. 상기 전기벽의 수는, 공진 차수를 n이라 하면, n-1로 표현되므로, 공진 차수가 높일 수록 전체적인 도체 손실이 저하하게 된다. 그러나, 그 만큼 공진기의 길이 L이 증가하므로, 결국 공진 차수 n은 장치의 소형화를 고려하여 결정하게 된다.

또한, 직사각형 슬롯 모드 유전체 공진기에서는, 공진 차수가 커짐에 따라서, 공진기 내부로의 전자계 에너지의 폐쇄(lock-in) 효과가 높아지기 때문에, 공진기 길이 L 및 공진기간의 간격 g의 변화에 대한 필터 특성 변화가 적어진다. 따라서, 본원 발명은 양산성을 향상시킬 수가 있다.

게다가, 기본 모드의 공진기의 경우에는 전자계의 강도 분포는 단지 하나의 파(wave)를 형성하지만, 고차 모드의 공진기의 경우에는 공진 차수에 상응하는 수의 분포를 나타내므로, 전자계 에너지의 분포에 따라서 전계 또는 자계에 대한 섭동 효과를 달리할 수가 있다. 예를 들면 전자계 강도가 높은 영역에서의 금속 나사의 삽입량에 의해, 공진 주파수의 대충 조정(coarse adjustment)을 행하고, 강도가 약한 영역에서의 금속 나사의 삽입량에 의해, 공진 주파수의 미세 조정(fine adjustment)을 행하는 것이 가능해진다.

(발명의 실시 형태)

본 발명의 한 구현예에 따른 유전체 공진기 장치의 구조를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하겠다.

도 1은 유전체 공진기 장치의 분해 사시도이다. 도 1에 있어서 참조 번호 1은 유전체판을 나타내며, 그 유전체판의 양 주면의 각각에, 서로 대향하는 3쌍의 직사각형 형상의 개구부를 갖는 전극을 형성하고 있다. 참조 번호 7은 입출력 기판을 나타내며, 그 상면에 프로브로서 사용하는 마이크로스트립 라인(9, 10)을 형성하고 있으며, 기판의 하면의 거의 전면에 접지 전극을 형성하고 있다. 참조 번호 11은 금속제의 틀 형상으로 된 스페이서를 나타내며, 입출력 기판(7)상에 스페이서(11)를 적층하고, 그 위에 유전체판(1)을 얹어놓음으로써, 입출력 기판(7)과 유전체 기판(1)의 사이에 소정의 간격을 형성한다. 더욱이, 스페이서(11)의 마이크로스트립 라인(9, 10)에 대향하는 각 부분에는, 마이크로스트립 라인(9, 10)을 단락하지 않도록, 노치부를 형성하고 있다. 참조 번호 6은 금속제의 뚜껑을 나타내며, 스페이서(11)를 둘러싸서 유전체판(1)의 주위를 전자(電磁)적으로 차폐한다.

도 2A, 2B 및 2C는 각각 상기 유전체판(1)에 형성되는 3개의 공진기부의 전자계 분포도를 나타낸다. 도 2A는 유전체판(1)의 평면도, 도 2B는 각각 대향하는 3개의 전극 개구부를 통과하는 단면도, 도 2C는 유전체판(1)의 단변 방향의 단면도이다. 유전체판(1)을 사이에 두고 대향하는, 길이 L 및 폭 W의 직사각형의 전극 개구부(4a, 5a, 4b, 5b, 4c, 5c)를, 소정의 간격 g를 두어 형성하고 있다. 이 구조에 의하여, 전극 개구부(4a, 5a, 4b, 5b, 4a, 5c)가 각각 직사각형 슬롯 모드의 유전체 공진기로서 작용하며, 인접하는 공진기 사이에 자계 결합을 생기게 한다. 또한,마이크로스트립 라인(9)은 전극 개구부(4a, 5a)에 의해 형성되는 공진기와 자기적으로 결합하고, 마이크로스트립 라인(10)은 전극 개구부(4c, 5c)에 의해 형성되는 공진기와 자기적으로 결합한다. 이러한 배치에 따라서, 전체적으로 3단의 공진기로 이루어지는 필터를 형성하고 있다.

이 직사각형 슬롯 모드 유전체 공진기에 있어서는, 공진 주파수가 공진기 길이 L, 공진기 폭 W, 및 유전체판(1)의 두께 및 유전율에 의하여 결정된다. 본 구현예에서는, 공진기 길이 L은 기본 공진 모드 공진기에 있어서의 공진기 길이의 대략 2배, 즉 사용하는 공진 주파수에 있어서의 1파장에 상당한다. 이에 따라서, 도 2A 및 도 2B에 나타내는 바와 같이 2차 고차 모드(이하 '2배 모드'라고 한다)의 공진기가 형성되며, 공진기 길이 L의 중앙부에 전기벽이 생기게 된다. 도 2A중의 실선 화살표는 전기력선을 나타내며, 도 2B중의 파선은 자력선을 나타낸다. 이와 같이 전자계가 분포하기 때문에, 전극 개구부의 외주부의 단변 방향에 전류가 흐르고 그 부분에서 도체 손실이 생기더라도, 중앙의 전기벽에서는 도체가 존재하지 않기 때문에, 이 부분에서는 도체 손실이 발생하지 않는다. 따라서, 전체적인 도체 손실이 감소되며, Q0가 높은 유전체 공진기가 제조된다.

또한, 고차 모드의 공진기는 기본 모드 공진기에 비하여 전자계 에너지의 폐쇄 효과가 높기 때문에, 고차 모드 공진기에 있어서 공진기 길이 L, 공진기간의 간격 g의 변화에 대한 필터 특성의 변화는 기본 모드 공진기에 비하여 적다. 따라서, 어느 정도까지는, 유전체 기판의 표면에 박막으로 형성된 전극(2, 3)의 칫수 정밀도에 관계없이 안정된 특성이 얻어질 수 있다.

도 2B에 있어서 참조 번호 24a, 25a, 24b, 25b, 24c 및 25c는 각각 공진기의 공진 주파수 조정용 나사이며, 나사(24a, 24b, 24c)는 각각 공진기 길이 L의 중앙부에서 발생하는 전기벽에 위치하고 있다. 또한, 나사(25a, 25b, 25c)는 공진기 길이 L의 상단부 부근에 각각 위치하고 있다. 공진기의 공진 주파수 조정용 나사(24a, 24b, 24c)는 각각 자계 에너지 밀도가 높은 영역에 위치하고 있기 때문에, 나사 삽입량이 각 공진기의 자계를 크게 섭동하여, 공진 주파수의 대충 조정을 가능하게 한다. 한편, 나사(25a, 25b, 25c)는 각각 자계 에너지 밀도가 낮은 영역에 위치하기 때문에, 나사 삽입량이 각 공진기의 자계를 약하게 섭동하여, 공진 주파수의 미세 조정을 행한다. 이런 식으로, 대충 조정 및 미세 조정을 조합함으로써, 공진기의 공진 주파수의 대충 조정 및 미세 조정을 행할 수 있으며, 따라서 생산성이 향상된다.

도 3은 기본 공진 모드(이하, 간단히 '기본 모드'라고 함)의 공진기 및 2배 모드의 공진기에 대하여 몇개의 공진기 폭 W에 대한 무부하비 Q를 나타내고 있다. 도 3으로부터, 공진기 폭 W에 관계없이 높은 무부하비 Q를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이 공진기를, 중심 주파수 40GHz 및 분수 대역폭(fractional bandwidth) 2%의 대역 통과 필터에 사용한 경우, 2배 모드 사용시에는 기본 모드 사용시에 비하여 삽입 손실이 약 20% 개선된다.

도 4는 기본 모드의 공진기 및 2배 모드의 공진기에 대하여 공진기 길이 L을 다르게 하였을 때의 공진 주파수의 변화량을 나타내고 있다. 또한, 도 5는 공진기간의 간격 g의 변화량에 대한 결합 계수의 변화량을 나타내고 있다. 이들 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 2배 모드의 공진기는 기본 모드의 공진기에 비하여 공진기 길이 L의 변화에 대한 공진기 주파수의 변화, 및 공진기간의 간격 g의 변화에 대한 결합 계수의 변화가 적다.

도 6은 기본 모드의 공진기 및 2배 모드의 공진기에 대하여 공진 주파수 조정용 나사의 삽입량 및 공진 주파수의 변화량간의 관계를 나타내고 있다. 기본 모드의 공진기에 있어서는, 공진기의 중앙부에 공진 주파수 조정용 나사를 삽입한 경우에 대하여 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 2배 모드의 공진기에서는, 중앙에 삽입하는 공진 주파수 조정용 나사의 삽입량에 대한 공진 주파수 변화량이 크고, 반대로 공진기의 단부 부근에 삽입하는 공진 주파수 조정용 나사의 삽입량에 대한 공진 주파수 변화량이 적다.

다음으로, 유전체판에 배치하는 전극 개구부의 형상이 다른 예를 각각 도 7A, 도 7B 및 도 7C에 나타낸다. 이들은 각각 유전체판의 평면도를 나타내며, 폭이 다른 공진기를 함께 배치시킨 예를 나타내고 있다. 각 공진기에 필요한 특성에 따라서 공진기 길이 L 및 공진기 폭 W1, W2를 정할 수 있다. 특히 도 7B에 나타낸 바와 같이, 프로브와 결합하는 1단 공진기 및 3단 공진기의 공진기폭 W1을 넓게 하면, 에너지 폐쇄 효과가 높은 2배 모드의 공진기이라는 사실에도 불구하고, 공진기를 프로브와 더욱 확실히 결합시킬 수가 있다.

도 8A, 도 8B 및 도 8C는 각각 공진기 길이가 다른 복수의 공진기를 함께 배치시킨 예를 나타내고 있다. 각 단의 공진기의 길이 L1 및 L2는, 각 공진기에 요구되는 특성에 따라서 정할 수 있다. 특히 도 8A 및 도 8C에 나타내는 바와 같이, 프로브와 결합하는 1단 공진기 또는 3단 공진기가, 공진기 길이 L1을, 사용하는 공진 주파수에 있어서의 대략 반파장으로 설정하는 공진기, 즉 기본 모드의 공진기인 경우, 공진기와 프로브간의 결합을 용이하게 할 수 있으며, 이에 따라서 외부 회로와의 결합이 용이해진다. 즉, 기본 공진 모드는 고차 공진 모드에 비하여 전자계의 폐쇄 효과가 낮기 때문에, 유전체판이 프로브로부터 어느 정도 떨어져 있더라도 소정의 결합도를 얻을 수가 있다.

도 9A, 도 9B 및 도 9C는 각각 공진기 폭 및 공진기 길이가 다른 공진기를 함께 배치시킨 예이다. 공진기 길이 L1, L2 및 공진기폭 W1, W2는 각 공진기에 요구되는 특성, 공진기와 프로브간의 결합도 등에 따라서 정할 수가 있다.

상술한 구현예들에서는, 전극 개구부를 직사각형 형상으로 하였으나, 이 전극 개구부를 다른 형상으로 한 예를 도 10 및 도 11에 나타낸다.

도10A 및 11A는 각각 유전체 공진기 장치의 분해 사시도를 나타내며, 도 10B 및 11B는 각각 상기 장치에 사용된 유전체판의 평면도를 나타낸다. 도 10A 및 도 10B에서는, 전극 개구부(4a, 4b, 4c)를, 직사각형 형상의 네 모서리를 절단한 다각 형상으로 하고 있다. 도 11A 및 도 11B에서는, 전극 개구부(4a, 4b, 4c)를, 직사각형 형상의 네 모서리에 라운딩(R형상)을 부여한 형상으로 하고 있다. 그 외의 배치는 도 1, 도 2A 및 도 2B에 나타낸 것과 동일하다.

이와 같이 전극 개구부를 도 10A, 도 10B 및 도 11A, 도 11B에 나타낸 형상으로 하여 배치하면, 상기 네 모서리에서의 전류 집중이 완화되어 Q0가 개선된다. 또한, 메인 모드와 스퓨리어스 모드간의 디튜닝(detuning) 정도를, 모서리의 절단또는 모서리의 라운딩에 의하여 조정할 수 있기 때문에, 필터 감쇠 특성을 향상시킬 수가 있다.

더욱이, 도 10A 및 도 10B에 나타낸 예에서는, 단순히 직사각형의 전극 개구부의 네 모서리를 절단하여 얻어진 팔각 형상을 채용하고 있으나, 그 외의 다각 형상도 채택가능하다. 또한, 도 11B에 나타낸 바와 같이 R 형상의 모서리를 갖는 전극 개구부 또한 본 발명에서 설명한 '대략 다각형'에 포함되는 것이다.

이어서, 본원 발명의 송수신 공용기를 안테나 공용기로서 사용한 예를 도 12에 나타낸다. 도 12에 있어서, 참조 번호 1은 유전체판을 나타내며, 유전체판의 양 주면의 각각에는, 서로 대향하는 10쌍의 직사각형 개구부를 갖는 전극이 배치되어 있다. 참조 번호 41a∼41e 및 42a∼42e는 상면에 배치되는 전극 개구부이다. 참조 번호 7은 입출력 기판이며, 그 상면에 프로브로서 사용하는 마이크로스트립 라인(9, 10, 12)을 형성하고 있으며, 기판(7)의 하면에는 거의 전면에 접지 전극을 형성하고 있다. 참조 번호 11은 금속제의 틀형상의 스페이서이다. 스페이서(11)는 입출력 기판(7)상에 적층되고 그 위에 유전체판(1)을 얹어놓음으로써, 입출력 기판(7) 및 유전체판(1)의 사이에 소정의 간격이 형성된다. 스페이서(11)의 마이크로스트립 라인(9, 10)에 대향하는 부분에는, 마이크로스트립 라인(9, 10)이 단락하지 않도록, 노치부를 형성하고 있다. 참조 번호 6은 금속제의 뚜껑이며, 스페이서(11)를 둘러싸서 유전체판(1)의 주위를 전자적으로 차폐한다.

도 12에 있어서, 유전체판(1)의 상면에 형성되는 전극 개구부(41a∼41e) 및 그들에 대향하는 하면의 전극 개구부에 의하여 구성되는 5개의 유전체 공진기가 제공되며, 서로 인접하는 유전체 공진기간의 순차적 결합에 의하여, 5단의 공진기로 이루어지는 대역 통과 특성을 갖는 수신 필터를 형성한다. 마찬가지로, 유전체판 상면의 전극 개구부(42a∼42e) 및 그들에 대향하는 하면의 전극 개구부에 의하여 구성되는 다른 5개의 유전체 공진기가 제공되며, 이들 5개의 유전체 공진기가 5단의 공진기로 이루어지는 대역 통과 특성을 갖는 송신 필터를 형성한다.

입출력 기판(7)의 마이크로스트립 라인(9)의 상단부는 수신 필터의 수신 신호 출력 포트(Rx 포트)로서 사용하고, 마이크로스트립 라인(10)의 상단부는 송신 필터의 송신 신호 입력 포트(Tx 포트)로서 사용한다. 마이크로스트립 라인(12)은 분기 회로를 포함하며, 라인(12)의 상단부는 안테나 포트로서 사용한다. 이 분기 회로는, 분기점에서 수신 필터의 등가적 단락면까지의 전기적 길이가 송신 주파수의 파장으로 1/4파장의 홀수배, 분기점에서 송신 필터의 등가적 단락면까지의 전기적 길이가 수신 주파수의 파장으로 1/4파장의 홀수배의 관계가 되도록 하여, 송신 신호와 수신 신호간의 분기를 행한다.

스페이서(11)에는 수신 필터와 송신 필터의 사이를 분리하기 위한 칸막이를 형성하고 있다. 또한 칸막이가 도면에는 나타나 있지 않지만, 뚜껑(6)의 하면에도 수신 필터와 송신 필터의 사이를 분리하는 다른 칸막이를 형성하고 있다. 게다가, 입출력 기판(7)의 스페이서(11)를 부착하는 부위에는, 입출력 기판의 양면의 전극을 전기적으로 접속하는 복수의 관통 구멍을 형성하고 있다. 이러한 구조에 의하여, 수신 필터와 송신 필터간의 아이솔레이션을 확보하고 있다.

이와 같이, 단일 기판상에 다수의 공진기를 배열하는 경우일지라도, 본 발명에 의하면, 삽입 손실이 낮은 송수신 공용기를 제조할 수가 있다.

도 13은 상술한 안테나 공용기를 설치한 트랜시버의 구현예를 나타낸다. 여기서, 참조 번호 46a는 상기 수신 필터, 참조 번호 46b는 상기 송신 필터이며, 참조 번호 46으로 나타낸 부분은 안테나 공용기를 포함한다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 안테나 공용기(46)의 수신 신호 출력 포트(46c)에 수신 회로(47)가 접속되며, 송신 신호 입력 포트(46d)에 송신 회로(48)가 접속되며, 안테나 포트(46e)에 안테나(49)가 접속된다. 그 결과, 전체적으로 트랜시버(50)를 형성한다.

본 발명에 의하면, 공진기부는 기본 공진 모드의 고차 모드에서 공진하게 되며, 전자계 분포의 마디들 사이에 무손실의 전기벽이 형성되기 때문에, 이 전기벽에 기인하는 도체 손실이 없으며, 그 만큼 전체적인 도체 손실을 저감할 수가 있다. 따라서, 공진기의 Q0가 높아지므로, 필터를 형성한 경우에 삽입 손실이 저하된다.

또한, 공진기 길이 L 및 공진기간의 간격 g의 변화에 대한 필터 특성 변화가 적어지기 때문에, 전극을 형성함에 있어서 칫수 정밀도가 그다지 높게 요구되지 않으며, 이에 따라서 생산성이 향상한다.

게다가, 본 발명에서는, 전자계 에너지 밀도의 분포 위치에 따라서 전계 또는 자계에 대한 섭동 효과를 달리할 수 있으므로, 전자계 에너지 밀도 분포가 높은 부분 및 낮은 부분에 대하여 독립적으로 섭동을 부여할 수 있으므로, 공진 주파수의 대충 조정 및 미세 조정을 둘다 행하는 것이 가능해진다.

본 발명의 한 양태에 있어서, 직사각형 형상의 전극 개구부를 형성함으로써, 유전체판에 대하여 전극 개구부의 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 소정의 공진 주파수의 공진기를 얻기 쉽다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 신호 입력부 또는 신호 출력부와 결합하는 공진기부의 전극 개구부의 폭을 넓게 함으로써, 에너지 폐쇄 효과가 높은 고차 모드의 공진기임에도 불구하고, 공진기와 신호 입력부 또는 신호 출력부간의 결합을 용이하게 한다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 있어서, 신호 입력부 또는 신호 출력부와 결합하는 공진기부를 기본 공진 모드의 공진기부로 함으로써, 공진기와 신호 입력부 또는 신호 출력부간의 결합을 용이하게 할 수 있다.

게다가, 본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 유전체 공진기 장치를 송신 필터 및 수신 필터로서 사용하고, 송신 필터를 송신 신호 입력 포트와 입출력 포트의 사이에 배치하고, 수신 필터를 수신 신호 출력 포트와 입출력 포트의 사이에 배치함으로써, 삽입 손실이 낮은 송수신 공용기를 제조할 수가 있다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 송수신 공용기의 송신 신호 입력 포트에 송신 회로를 접속하고, 송수신 공용기의 수신 신호 출력 포트에 수신 회로를 접속하고, 송수신 공용기의 입출력 포트에 안테나를 접속함으로써, 고주파 회로에서의 손실이 적은 고효율의 트랜시버를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 유전체판;

   상기 유전체판의 양 주면에(on the main surface) 각각 형성되는 전극;

   상기 전극에 형성되어 서로 대향하는 적어도 1쌍의 다각형상 개구부;

   상기 전극 개구부에 의해 형성되는 공진기와 결합하여 외부로부터 신호를 입력하는 신호 입력부; 및

   상기 공진기와 결합하여 외부에 신호를 출력하는 신호 출력부;를 포함하는 유전체 공진기 장치로서,

   상기 개구부 중의 적어도 1개의 개구부에 있어서의 길이 방향(긴 방향)의 길이 L을, 사용하는 공진 주파수에서의 반파장에 의해 결정되는 기본 공진 모드의 반파장보다 길게 하여, 상기 기본 공진 모드의 고차 모드에서 공진시키는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 개구부는 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 개구부를 복수개 배열하여 공진기를 형성하여 이들 공진기를 서로 결합시키고, 또한 서로 폭 W가 다른 복수쌍의 개구부를 형성한 것을특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 개구부를 복수개 배열하여 공진기를 형성하여 이들 공진기를 서로 결합시키고, 또한 기본 모드의 공진기 및 고차 모드의 공진기를 함께 배치시킨 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 신호 입력부 또는 상기 신호 출력부와 결합하는 공진기로서 사용되는 개구부의 폭 W를, 다른 공진기로서 사용되는 개구부의 폭보다 길게 넓힌 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
6. 제 4항에 있어서, 상기 신호 입력부 또는 상기 신호 출력부와 결합하는 공진기가, 기본 모드의 공진기인 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
7. 청구항 1에 따른 유전체 공진기 장치를 포함하는 송수신 공용기이며,

   상기 유전체 공진기 장치를, 송신 신호 입력 포트와 입출력 포트의 사이에 배치되는 송신 필터 및 수신 신호 출력 포트와 상기 입출력 포트 사이에 배치되는 수신 필터로서 사용한 것을 특징으로 하는 송수신 공용기.
8. 청구항 7에 따른 송수신 공용기의 송신 신호 입력 포트에 접속되는 송신 회로와;

   상기 송수신 공용기의 수신 신호 출력 포트에 접속되는 수신 회로; 및

   상기 송수신 공용기의 입출력 포트에 접속되는 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜시버.