KR100322658B1 - 유전체 공진기 장치 - Google Patents

Abstract

유전체 시트의 각각의 두 개의 주면들 위에 전극들이 형성되어 있으며, 상기 각각의 전극에는, 대향하는 전극에 형성된 개구부의 위치에 대응하는 위치에 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 개구부들에 의해 형성된 부분은 유전체 공진기로서 작용한다. 결합선로들은 상기 전극 개구부에 직접 형성된다. 전송선로들은 회로기판상에 형성된다. 상기 결합선로들 및 상기 대응하는 전송선로들은 접속선들에 의해 서로 접속된다. 이 구조에 의해, 상기 유전체 공진기를 사용하여 공진회로의 외부 Q를 최소화할 수 있다. 이 공진회로를 사용하여 발진이 발생하는 경우, 큰 출력을 갖는 큰 주파수 변조를 달성할 수 있다.

Description

유전체 공진기 장치{Dielectric Resonant Apparatus}

본 발명은 유전체 공진기 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마이크로파 또는 밀리미터파 범위에서 사용되는 유전체 공진기 장치에 관한 것이다.

공진 주파수의 고(高)안정성과 저위상(低位相) 소음을 갖는 유전체 공진기가, 예를 들어, 마이크로파 또는 밀리미터 범위 등의 고주파 범위에서 공진기로서 또는 발진기로 사용된다.

공개된 일본 특허 출원번호 8-265015호 공보에서는, 본 출원의 양수인은 유전체 시트의 양주면상에 전극들을 배열함으로써 시트의 일부분에 유전체 공진기를 형성한 모듈을 제시하였다. 상기 유전체 시트상에 배열된 전극들은 접지전위로서 작용한다. 또, 또 하나의 유전체 시트상에 배열된 마이크로스트립이 상기 유전체 시트상에 적층된다. 이 배열은, 예를 들어, VCO 등의 고주파 모듈에 사용된다.

또한, 유사한 유형의 고주파 모듈이 일본 특허 출원번호 8-294087호 공보 및 함께 계류중인 미국 특허 출원번호 08/965,464호 공보에 제시되어 있다. 도19 및 도20은 고주파 모듈의 구조를 도시한 것이다. 주지하는 바와 같이, 이 고주파 모듈은, 본 출원이 기본이 된 일본 출원번호 10-42017호 공보의 출원시에 일반에 공개되지 않았다. 그러므로, 본원 발명자들은 도19~도20의 고주파 모듈을 본 발명에 대한 종래 기술이 될 것이라고 생각하지 않는다.

도19에서, 참조번호 1은 유전체 시트를 나타낸다. 상기 유전체 시트 1의 각각의 두 개의 주표면들상에 전극들이 형성된다. 각각의 전극은 대향하는 전극의 개구부(참조번호 4는 한 개의 개구부를 나타낸다)의 위치에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 갖는다. 상기 전극 개부부들에 의해 형성된 부분은 유전체 공진기로서 작용한다. 마이크로스트립 선로들을 포함하는 회로가 형성된 표면상의, 회로기판 6은, 유전체 시트 1의 상면상에 놓여진다. 상기 회로기판 6 위에는, 상기 전극 개구부들 4에 형성된 유전체 공진기에 결합선로들 11, 12가 결합될 수 있는 위치에, 결합선로들 11, 12가 또한 설치되어 있다.

도20에 나타낸 예에서는, 서로 대응하는 위치들에 형성된 개구부를 각각 갖는 전극들(참조번호 5는 한 개의 전극에 형성된 개구부를 나타낸다)이 유전체 시트 1의 두 개의 각각의 주표면들에 배치되어, 상기 전극 개구부들에 의해 형성된 부분이 유전체 공진기로서 작용한다. 상기 유전체 시트 1이, 회로기판 6 위에 위치되어서, 상기 유전체 공진기가 상기 회로기판 6 위에 형성된 전송선로에 결합된다. 상기 유전체 시트 1과 상기 회로기판 6과의 사이에 스페이서(spacer)가 배치되어, 도20에서 유전체 시트 1의 하면상의 전극들이 상기 회로기판 6의 상면상의 전극들로부터 절연된다.

서로 대응하는 위치들에 개구부가 각각 형성되어 있는 전극들이 유전체 시트의 각각의 두 개의 주표면들상에 배치되어 있는 상술한 유형들의 유전체 공진기들에 있어서, 거의 모든 전자계가 전극 개구부들에 의해 형성된 부분에 갇히며, 따라서 전자 에너지가 이 부분에 집중된다. 그러므로, 적절한 위치에 결합선로를 위치시킴으로써 강한 결합을 달성할 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 큰 발진 주파수 변조폭 및/또는 큰 출력전원을 갖는 발진기를 실현하는데에, 유전체 공진기를 사용할 수 있다.

도19 및 도20에 나타낸 발진기들에 있어서, 상기 주파수 변조폭은 도16에 나타낸 공진회로(결합선로 12)의 외부 Q(Qe2)에 의존하여 변화한다. 도16으로부터 알 수 있듯이, 외부 Q(Qe2)를 감소함으로써 주파수 변조폭을 대단히 증가할 수 있다.

도17은, 공진회로의 반사율과, 유전체 공진기와 대역-반사 결합선로 11의 외부 Q(Qe1)와의 관계를 도시한 것이다. 도17로부터, 외부 Q(Qe1)이 감소된 경우, 공진회로의 반사율이 증가한다는 것을 알 수 있다. 공진회로의 반사율의 증가와 함께 출력이 증가하기 때문에, 외부 Q(Qe1)을 감소함으로써 상기 출력을 증가할 수 있다.

도2는, 도19 또는 도20에서 설명한 방법으로 유전체 시트상에 공진기를 형성한 유형의 유전체 공진기에서의 전자계 분포를 도시한 것이다. 도2에서, 참조번호 2. 3은 상기 유전체 시트 1의 각각의 주표면들상에 형성된 전극들을 나타낸다. 상기 각각의 전극들 2, 3의 원형상의 개구부들 4, 5에 형성된 부분은 TE010 모드 유전체 공진기로서 작용한다. 발진기에 사용하기 위한 종래의 공진회로에서, 상기 결합선로들 11, 12가, 유전체 공진부를 형성하는 전극 개구부들 4, 5의 주표면들로부터 약간 떨어진 위치(이하, '전극 개구면'으로 간주한다)에 배치된다. 상기 결합선로들과 상기 전극 개구면들간의 거리가 증가된 경우, 상기 결합선로들에 인가된 전자계가 도1로부터 알 수 있듯이 빠르게 감소한다. 이것은, 상기 결합선로들과 상기 전극 개구면간의 거리의 증가와 함께, 결합도가 빠르게 감소한다는 것을 의미한다.

도18은 상기 결합선로들과 상기 전극 개구면(상기 거리는 상기 전극 개구면에 수직인 방향에서 측정된다)간의 거리(이에 대해서는 도 2b 참조)의 함수로서 발진 출력을 도시한 것이다. 도18로부터 알 수 있듯이, 상기 결합선로들과 상기 전극 개구면간의 거리가 감소되면, 그 때는 상기 외부 Q가 감소하며 상기 출력이 증가한다.

그러나, 도19 또는 도20에 나타낸 유전체 공진기 장치에서, 상기 결합선로들과 상기 전극 개구부간의 거리가 실제적인 한계보다 더 작은 값으로 감소할 수 있다. 즉, 도19에 나타낸 예에서, 전극 개구부 4의 전극 개구면으로부터 결합선로들 11, 12까지의 거리를 감소하기 위해, 결합선로들 11, 12가 상기 회로기판 6의 상면상에 배치되기 때문에, 상기 회로기판 6의 두께를 감소할 필요가 있다. 그러나, 상기 회로기판 6의 두께에 있어서의 감소가 실제적으로 가능한 최소값으로 제한된다. 도20에 나타낸 예에서는, 상기 스페이서의 두께를 감소할 필요가 있다. 그러나, 상기 스페이서는 또한 이것의 최소의 가능한 두께를 가질 수 있다. 게다가, 상기 스페이서의 두께에 있어서의 감소는, 상기 스페이서의 두께에 있어서의 감소가 상기 선로들 11, 12의 특성 임피던스의 큰 변화를 발생하기 때문에 원하는 특성을 얻을 수 없다는 또 하나의 문제점을 초래한다.

또 다른 문제점은, 상기 공진기와 관련한 상기 결합선로들의 위치정도이다. 밀리미터 범위내에서, 상기 공진기의 위치와 관련한 결합선로들의 위치에 있어서의 매우 작은 변화가, 특성에 있어서 큰 변화를 초래한다. 그러므로, 높은 위치정도가 요구된다. 그러나, 종래 유전체 공진기 장치에 있어서, 상기 공진기와 상기 결합선로들이 다른 공정들에 의해 개별적으로 제조되며, 따라서 필요한 높은 위치정도를 달성하기 어렵다.

본 발명의 목적은, 예를 들어, 큰 주파수 변조폭과 큰 출력을 갖는 발진기를실현하는데에 사용될 수 있도록, 감소된 외부 Q를 갖는 유전체 공진기를 사용하여 공진회로를 포함하는 유전체 공진기 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은, 공진기와 결합선로간의 위치정도가 높으며, 따라서 특성변화가 작은 유전체 공진기 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 구현예에 따른 VCO의 주요부의 사시도이다.

도2a는 유전체 공진기에서의 전자계 분포의 일례를 도시한 단면도이고, 도2b는 도 2a에서 전자계 분포를 생략한 단면도이다.

도3은 상기 VCO의 등가회로도이다.

도4는 동일평면상의 전송선로를 사용하여 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성의 일례를 도시한 사시도이다.

도5는 동일평면상의 전송선로를 사용하여 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성의 또 하나의 예를 도시한 사시도이다.

도6은 동일평면상의 전송선로를 사용하여 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.

도7은 동일평면상의 전송선로를 사용하여 유전체 공진기 장치의 주요부의 구성의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.

도8은 동일평면상의 전송선로의 형태로 전송선로를 사용하여 VCO의 주요부의 구성의 일례를 도시한 사시도이다.

도9는 동일평면상의 전송선로의 형태로 전송선로를 사용하여 VCO의 주요부의 구성의 또 하나의 예를 도시한 사시도이다.

도10은 동일평면상의 전송선로의 형태로 전송선로를 사용하여 VCO의 주요부의 구성의 또 하나의 예를 도시한 사시도이다.

도11은 마이크로스트립 선로의 형태로 전송선로를 사용하여 VCO의 구성의 일례를 도시한 사시도이다.

도12는 결합선로와 마이크로스트립 선로간의 접속부의 구조를 도시한 부분 사시도이다.

도13은 결합선로의 구조의 또 하나의 예를 도시한 단면도이다.

도14는 PDTL 모드 유전체 공진기를 사용한 유전체 공진기 장치의 주요부의 사시도이다.

도15는 PDTL 모드에서의 전자계 분포의 일례를 도시한 것이다.

도16은 결합도와 발진기의 주파수 변조폭과의 관계를 도시한 도면이다.

도17은 공진회로의 반사율과 외부 Q와의 관계를 도시한 도면이다.

도18은 전극 개구면과 결합선로와의 거리에 대하여 발진기의 출력의 의존성을 도시한 도면이다.

도19는 종래 VCO의 구성의 일례를 도시한 부분 사시도이다.

도20은 종래 VCO의 구성의 또 하나의 예를 도시한 부분 사시도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 유전체 시트

2, 3: 전극

4, 5: 개구부

6: 유전체 시트상의 회로기판

7, 8: 도체판

11, 12: 결합선로

11', 12': 전송선로

13: 종단저항

14: 접지전극

15: FET

16: 버랙터 다이오드

17: 접지전극

20: 직렬 귀환 선로

21. 22, 23: 바이어스 회로

24: 출력회로

25: 칩 저항

26: 에어 브리지

27: 배선부재

28: 도체

30: 공진회로기판

31: 부성의 저항회로기판

본 발명의 한 측면에 따라서, 유전체 시트의 각각의 두 개의 주면들 위에 형성된 전극들을 포함한 유전체 공진기를 포함하는 유전체 공진기 장치가 제공되어 있으며, 상기 각각의 전극에는, 대향하는 전극에 형성된 개구부의 위치에 대응하는 위치에 개구부가 형성되어 있고,

상기 유전체 공진기 장치는,

상기 서로 대응하는 위치들에 형성된 개구부들 중의 적어도 하나의 개구부에, 상기 유전체 공진기에 결합된 결합선로가 배치되어 있어서, 상기 전극 개구면과 상기 결합선로간의 간격이 적절하게 감소하고,

상술한 개구부들 중의 적어도 하나의 개구부의 외측에 전송선로가 형성되어 있으며,

상기 전송선로가 상기 결합선로에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서, 상기 결합선로가 상기 전극 개구면에 직접 형성되며, 따라서, 상기 결합선로와 상기 유전체 공진기와의 사이에 강한 결합을 실현할 수 있다.

상기 전송선로가, 상기 유전체 시트상에 형성된 상기 전극들 중의 하나를 접지전극으로서 사용하여 동일평면성의 선로의 형태로 구성된 경우, 동시에 전송선로와 결합선로와 유전체 시트상의 전극들을 형성할 수 있어서, 추가적인 기판을 사용해야하는 것 없이도, 이 위에 유전체 공진부를 형성할 수 있다.

상술한 시트의 표면위에, 또 하나의 유전체 시트 또는 유전체막(dielectric film)이 배치되어 있으며, 이 위에는 상술한 전송선로로서 작용하는 마이크로스트립 선로가 형성된다. 이 구성에 있어서, 상기 결합선로 이외에 다른 전송선로가 마이크로스트립 선로의 구조로 형성된 경우, 결합선로와 유전체 공진기와의 사이에 강한 결합을 달성할 수 있다.

상기 전송선로와 상기 결합선로와의 연결은, 상기 유전체 시트의 표면상에 배치된 배선부재 위에 형성된 도체에 의해 실현될 수 있으며,

상기 배선부재상에 형성된 도체가 상기 유전체 시트의 주면상의 전극으로부터 절연되는 것을 특징으로 한다. 이 구조에 있어서, 상기 전송선로와 상기 결합선로와의 연결은, 다른 칩 형상의 부품들을 실장하는데 사용된 방법과 유사한 방법으로 유전체 시트의 표면상에 배선부재를 실장함으로써 용이하게 달성될 수 있다.

상기 결합선로 및 상기 전송선로가 상기 유전체 시트상에 형성되는 경우, 상기 동일평면상의 선로의 중심도체가, 상기 동일평면상의 중심도체와 상기 결합선로가 일체의 선로로 구성되도록 형성될 수 있다. 이 구조에 있어서, 상기 결합선로와 상기 전송선로와의 연결을 위한 추가적인 배선이 요구되지 않는다.

게다가, 상기 동일평면상의 중심도체의 양측에 위치된 두 개의 접지전극들이 상기 중심도체를 건너서 연장하는 도체에 의해 서로 접속될 수 있다. 이 경우, 상기 도체의 위치를 조정함으로써 상기 유전체 공진기의 공진 주파수를 변화할 수 있으며, 이 도체에 의해 두 개의 접지전극들이 서로 접속된다.

이하, 도1~도3을 참조하여, 본 발명에 따른 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)(이하, 'VCO'라 한다)에 대한 제1구현예를 설명한다.

도1은 VCO 모듈(module)의 부분 사시도이다. 도1에서, 참조번호 1은 유전체 시트(dielectric sheet)를 나타낸다. 전극들 2, 3은 상기 유전체 시트 1의 각각의 두 개의 주표면(主表面)들 위에 형성된다. 각각의 전극들 2, 3은, 다른 전극의 개구부의 위치에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 갖는다. 도1에서, 참조번호 4는 유전체 시트 1의 상면에 배치된 전극에 형성된 개구부를 나타낸다. 참조번호 6은 전극 개구부 4에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 갖는 유전체 시트상(像)의 회로기판을 나타낸다. 하술하는 바와 같이, 회로기판 6의 상면에는 다양한 회로들이 형성된다. 이들은, 전극 개구부 4에 형성된 결합선로(coupling line) 11에 접속된 전송선로 11' 및 전극 개구부 4에 형성된 결합선로 12에 접속된 전송선로 12'를 포함한다. 한쪽의 전송선로 11'와 접지전극 14와의 사이에는, 종단저항 13이 설치된다. 한편, 전송선로 12'와 접지전극 17과의 사이에는 버랙터 다이오드(varactor diode) 16이 설치된다. 게다가, 바이어스 회로(bias circuit) 23은 전송선로 12'의 엔드(end)부에 접속된다.

또한, 직렬 귀환 선로(series feedback line) 20이 설치되어 있으며, 이 위에는, FET 15가 실장된다. 참조번호 24는 출력회로를 나타낸다. 상기 FET 15의 게이트(gate)는 전송선로 11의 엔드부에 접속된다. 상기 FET 15의 드레인(drain)과소스(source)는, 각각 직렬 귀환 선로 20 및 출력회로 24에 접속된다. 바이어스 회로 22는 직렬 귀환 선로 20에 접속된다. 또, 바이어스 회로 21은 출력회로 24에 접속된다. 게다가, 칩 저항 25는, 바이어스 회로 21의 엔드부와 접지전극과의 사이에 배치된다.

회로기판 6의 후면이, 유전체 시트 1의 상면에 형성된 접지전극에 접촉하기 때문에, 마이크로스트립 선로가 상술한 각각의 전송선로와 접지전극과의 사이에 형성된다. 대안으로, 접지전극은 회로기판 6의 배면(背面)(유전체 시트 1에 대향하는 면)의 거의 전면(全面) 위로 형성될 수 있다.

유전체 시트 1의 상면상의, 전극 개구부에 의해 노출된 부분에는, 결합선로들 11, 12가 형성된다. 결합전극들 11, 12는, 각각, 회로기판 6에 형성된 전극들 11', 12'에 접속선들에 의해 접속된다.

도2는 유전체 공진부에서의 전자계 분포를 도시한 단면도이다. 상술한 바와 같이, 서로 대응하는 위치상에 형성된 원형상의 전극 개구부들 4, 5를 갖는 전극들 2, 3이 유전체 시트 1의 양주면들에 형성되어, 개구부들 4, 5에 의해 형성된 부분이 TE010 모드 유전체 공진기(dielectric resonator)로서 작용한다. 상기 TE010 모드에 있어서, 전극 개구부들 4, 5의 근방에서, 유전체 시트 1의 표면 부근의 위치에서, 전자계 강도가 더 크다.

도3은 상술한 VCO의 등가회로를 나타낸다. 이 도면에서, R은 유전체 공진기를 나타낸다. 상기 FET 15는 부성(負性)의 저항회로를 구성한다. 상기 부성의 저항회로와, 결합선로 11, 및 이 결합선로 11에 결합된 유전체 공진기 R은 대역 반사형발진기를 형성한다. 상기 유전체 공진기 R에 결합된 상기 결합선로 12에 접속된 버랙터 다이오드 16의 정전용량에 따라서, 발진 주파수가 변화한다.

상술한 방법으로 전극 개구면(開口面)에 직접 결합선로를 형성함으로써, 유전체 공진기와 결합선로간의 강한 결합을 얻을 수 있다. 게다가, 이 기술에 있어서, 유전체 공진기와 결합선로를 형성하는 전극 개구부가 동일한 단일의 유전체 시트상에 형성되기 때문에, 유전체 공진기와 결합선로간의 높은 위치정도(positional accuracy)를 용이하게 얻을 수 있다. 그 결과, 특성 변화가 적은 유전체 공진기 장치들을 용이하게 제조할 수 있다.

제1구현예에서, 전송선로가 마이크로스트립 선로 구조로 형성되지만, 이들은 또한 동일평면상의 선로 구조로 형성될 수 있다. 도4는, 동일평면상의 선로가 사용된 구현예를 도시한 것이다. 도4에서는, 상기 전극 개구부에 형성된 전극들 중에서, 단지 결합선로 11만을 도시한 것이다. 도4에서, 원형상의 개구부 4를 갖는 전극 2, 및 중심도체 11'를 포함하는 동일평면상의 전송선로가 유전체 시트 1의 상면에 형성된다. 상기 동일평면상의 전송선로의 중심도체 11' 및 상기 결합선로 11은 접속선에 의해 서로 접속된다. 상기 전송선로들이 상술한 방법으로 동일평면상의 전송선로의 형태로 제조되는 경우, 적어도 도1에 나타낸 것과 같은 회로기판 6이 전송선로를 위해서는 불필요하다. 상기 접지전극과 상기 전송선로들 및 상기 결합선로들이 모두 유전체 시트상에서 형성될 수 있기 때문에, 필요한 제조공정이 더 단순하게 된다. 게다가, 상기 유전체 공진기와 상기 결합선로와의 높은 위치정도가 용이하게 얻어질 수 있다.

도4에 나타낸 접속선을 사용하는 대신에, 또한 도5에 나타낸 리본선(ribbon wire)을 사용하여 접속을 이룰 수 있다.

대안으로, 도6에 나타낸 바와 같이, 도체 28을 포함하는 배선부재가, 결합선로 11과 동일평면상의 전송선로의 엔드부와의 사이에 배치되어, 동일평면상의 전송선로의 중심도체 11'가 도체 28에 의해 결합선로 11에 접속될 수 있다.

또 다른 대안으로, 도7에 나타낸 바와 같이, 상기 결합선로 11은 에어 브리지(air bridge) 26에 의해 상기 동일평면상의 전송선로의 중심도체 11'에 접속될 수 있다.

도8은 동일평면상의 전송선로의 형태로 전송선로를 사용하여 구성된 VCO의 예를 도시한 것이다. 도8에서, 참조번호 30은 유전체 시트 1을 포함하는 공진회로기판을 나타낸다. 여기에서, 서로 대응하는 위치에 형성된 개구부들을 갖는 전극들 2, 3이 유전체 시트 1의 각각의 두 개의 주면들에 배치되어, TE010 모드 유전체 공진부를 형성한다. 게다가, 동일평면상의 전송선로들의 형태로 전송선로들 11', 12'를 포함하는 다양한 전송선로들 및 결합선로들 11, 12가 상기 유전체 시트 1의 상면에 형성된다. 참조번호 31은 부성의 저항회로를 나타낸다. 접지전극은 유전체 시트의 하면의 거의 전면에 걸쳐서 형성된다. FET 15를 포함하는 부성의 저항회로는 유전체 시트의 상면에 형성된다. 이 부성의 저항회로는 도1에 나타낸 부성의 저항회로와 유사하게 구성된다.

상기 공진회로기판 30에 있어서, 종단저항(terminating resistor) 13이 유전체 시트 1의 상면에 배치됨으로써, 상기 전송선로 11'가 종단저항 12에 의해 접지전극으로서 작용하는 전극 2에 접속된다. 게다가, 버랙터 다이오드 16이 전송선로 12'와 접지전극과의 사이에 배치된다. 상기 전송선로 12'는 또한 바이어스 회로 23에 접속된다. 본 구현예에서 흔히 있듯이 두 개의 동일평면상의 선로들 및 마이크로스트립 선로들이 사용된 경우, 공진회로기판 및 부성의 저항회로기판이 개별적으로 제조될 수 있으며, 상기 두 개의 기판상의 전송선로가 접속선에 의해 연결될 수 있다.

도9는 동일평면상의 전송선로의 형태로 전송선로를 사용하여 구성된 VCO의 또 하나의 예를 도시한 것이다. 부성의 저항회로기판 31은 도8에 나타낸 것과 유사하다. 공진회로기판 30은 도8에 나타낸 것과 다른데, 결합선로들 11, 12가 전극 개구부 4의 내부로부터 외부로 신장됨으로써, 상기 신장부들이 동일평면상의 전송선로들로서 작용한다는 점에서 다르다. 즉, 상기 결합선로들 및 상기 동일평면상의 전송선로의 중심도체들이 동일한 연속선들로 구성된다. 이 구조에 있어서, 상기 결합선로들과 상기 전송선로들과의 접속을 위한 접속선이 불필요하게 된다. 공진회로기판 30 위의 전송선로와 부성의 저항회로기판 31 위의 전송선로와의 연결에 대하여, 상기 전송선로들은 접속선을 사용하지 않고서도 땜납 등을 사용하여 직접 연결될 수 있다.

도10은 동일평면상의 전송선로들의 형태로 전송선로들을 사용하여 구성된 VCO의 또 하나의 예를 도시한 사시도이다. 도10에서, 참조번호 26은, 상기 중심도체들의 양측에 있는 두 개의 접지전극들(전극들 2)이 상기 에어 브리지들에 의해 서로 접속되도록, 상기 결합선로들 11, 12로부터 신장하는 동일평면상의 전송선로들의 중심도체들을 건너서 신장한 에어 브리지들을 나타낸다. 상기 전극 개구부 4의 경계선 부근에 에어 브리지들 26을 설치함으로써, 이로써 얻은 구조가, 상기 전극 개구부가 연속적인 접지도체에 의해 둘러싸인 도8에 나타낸 구조와 동등하게 되며, 이에 의해, 본래의 공진 주파수에서 발진이 발생하는 것을 보장한다.

에어 브리지 26의 위치가 전극 개구부 4의경계선으로부터 멀리 이동되는 경우, 전극 개구부의 경계선 부근의 전자계 분포가 변화하며, 따라서 공진 주파수가 변화한다(감소한다). 이 효과에 의해, 공진 주파수가 에어 브리지들 26의 위치에 의해 설정되거나 또는 조정될 수 있다.

도10에 나타낸 에어 브리지 26 대신에, 동일평면상의 전송선로의 중심도체들의 양측의 접지전극들 사이에 접속을 이루는데 이용될 수 있다. 대안으로, 상기 브리지들은 2층 배선기술(a two-layer interconnection technique)을 이용하여 형성될 수 있다.

동일 평면상의 전송선로들이 도8~도9에 나타낸 예들에서 사용되지만, 전송선로들이 마이크로스트립 선로들을 사용하여 제조된 경우, 상기 회로는 또한, 도11에 나타낸 바와 같이, 두 개의 모듈로, 즉, 공진회로기판 30과 부성의 저항회로기판 31로 분할될 수 있다. 도11에서, 위치들에 있어서는 차이가 있지만, 공진 회로 전극 개구부 4에 형성된 유전체 공진기와, 상기 유전체 공진기에 결합된 결합선로들 11, 12 및 상기 각각의 결합선로들 11, 12에 접속된 전송선로들 11', 12'가 도1에 나타낸 것과 유사하다. 부성의 저항회로기판 31은 도8에 나타낸 것과 유사하다. 상기 회로를 상술한 공진 회로 모듈 및 부성의 저항 회로 모듈로 분할함으로써, 이들두 개의 모듈들을 개별적으로 제조하고 조정하는 것이 가능하게 된다.

도12는, 회로기판 6 위에 형성된 마이크로스트립 선로를, 전극 개구부에서 유전체 시트상에 형성된 결합선로에 연결하는 또 하나의 기술을 도시한 것이다. 이 구현예에서, 상기 회로기판 6이 상기 유전체 시트상에 형성된 전극 개구부 4에 대응하는 위치에 형성된 개구부를 포함한다. 또, 상기 회로기판 6은, 돌출부의 엔드부가 상기 전극 개구부에 형성된 결합선로 11의 엔드부에 도달하도록, 상기 개구부로 부분적으로 돌출한다. 상기 마이크로스트립 선로 형성부의 전송선로 11'과 결합선로 11이 땜납 등에 의해 돌출부에서 서로 접속된다. 땜납을 사용하는 것 대신에, 상기 접속은 또한 상기 전송선로 11'와 상기 결합선로 11과의 정전용량에 의해 달성될 수 있다.

상기 구현예들에서, 결합선로들은 전극 개구부의 유전체 시트 1의 표면상에 단순하게 형성된다. 대안으로, 각각의 결합선로는 도13에 나타낸 도랑(trench) 구조로 형성될 수 있다. 이런 도랑 결합선로는, 결합선로가 형성될 위치에 도랑을 형성한 다음, 상기 도랑의 내면에 전극을 형성함으로써 얻어질 수 있다. 이런 전극 구조를 이용함으로써, 도체손실(conductor loss)을 줄일 수 있으며, 따라서 유전체 공진기의 Q₀를 증가할 수 있다.

상술한 구현예들에 있어서, 원형상의 전극 개구부가 TE010 모드 유전체 공진기를 실현하도록 형성된다. 대안으로, 도14에 나타낸 바와 같이, 직사각형상의 전극 개구부가, 직사각형상의 슬롯(slot) 모드 공진기를 실현하도록 형성될 수 있다.이 모드에서, 평면상의 유전체 전송선로가 공진기로서 작용하며, 따라서 이 모드는 PDTL 모드라 불릴 수 있다.

도15는, 상기 PDTL 모드 유전체 공진기에서의 전자계 분포를 도시한 것이다. 상기 PDTL 모드에서 자계의 방향에 교차하는 방향으로 도14에 나타낸 결합선로 11을 배치함으로써, 유전체 공진기와 결합선로를 자계결합할 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따라서, 유전체 시트의 각각의 두 개의 주면들 위에 형성된 전극들을 포함한 유전체 공진기를 포함하는 유전체 공진기 장치가 제공되어 있으며, 상기 각각의 전극에는, 대향하는 전극에 형성된 개구부의 위치에 대응하는 위치에 개구부가 형성되어 있고,

상기 유전체 공진기 장치는,

상기 서로 대응하는 위치들에 형성된 개구부들 중의 적어도 하나의 개구부에, 상기 유전체 공진기에 결합된 결합선로가 배치되어 있어서, 상기 전극 개구면과 상기 결합선로간의 간격이 적절하게 감소하고,

상술한 개구부들 중의 적어도 하나의 개구부의 외측에 전송선로가 형성되어 있으며,

상기 전송선로가 상기 결합선로에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 있어서, 상기 결합선로가 상기 전극 개구면에 직접 형성되며, 따라서, 상기 결합선로와 상기 유전체 공진기와의 사이에 강한 결합을 실현할 수 있다.

상기 전송선로가, 상기 유전체 시트상에 형성된 상기 전극들 중의 하나를 접지전극으로서 사용하여 동일평면성의 선로의 형태로 구성된 경우, 동시에 전송선로와 결합선로와 유전체 시트상의 전극들을 형성할 수 있어서, 추가적인 기판을 사용해야하는 것 없이도, 이 위에 유전체 공진부를 형성할 수 있다.

상술한 시트의 표면위에, 또 하나의 유전체 시트 또는 유전체막(dielectric film)이 배치되어 있으며, 이 위에는 상술한 전송선로로서 작용하는 마이크로스트립 선로가 형성된다. 이 구성에 있어서, 상기 결합선로 이외에 다른 전송선로가 마이크로스트립 선로의 구조로 형성된 경우, 결합선로와 유전체 공진기와의 사이에 강한 결합을 달성할 수 있다.

상기 전송선로와 상기 결합선로와의 연결은, 상기 유전체 시트의 표면상에 배치된 배선부재 위에 형성된 도체에 의해 실현될 수 있으며,

상기 배선부재상에 형성된 도체가 상기 유전체 시트의 주면상의 전극으로부터 절연되는 것을 특징으로 한다. 이 구조에 있어서, 상기 전송선로와 상기 결합선로와의 연결은, 다른 칩 형상의 부품들을 실장하는데 사용된 방법과 유사한 방법으로 유전체 시트의 표면상에 배선부재를 실장함으로써 용이하게 달성될 수 있다.

상기 결합선로 및 상기 전송선로가 상기 유전체 시트상에 형성되는 경우, 상기 동일평면상의 선로의 중심도체가, 상기 동일평면상의 중심도체와 상기 결합선로가 일체의 선로로 구성되도록 형성될 수 있다. 이 구조에 있어서, 상기 결합선로와 상기 전송선로와의 연결을 위한 추가적인 배선이 요구되지 않는다.

게다가, 상기 동일평면상의 중심도체의 양측에 위치된 두 개의 접지전극들이 상기중심도체를 건너서 연장하는 도체에 의해 서로 접속될 수 있다. 이 경우, 상기 도체의 위치를 조정함으로써 상기 유전체 공진기의 공진 주파수를 변화할 수 있으며, 이 도체에 의해 두 개의 접지전극들이 서로 접속된다.

Claims (6)

1. 유전체 시트의 각각의 두 개의 주면들 위에 형성된 전극들을 포함한 유전체 공진기를 포함하는 유전체 공진기 장치로서,

   상기 각각의 전극에는, 대향하는 전극에 형성된 개구부의 위치에 대응하는 위치에 개구부가 형성되어 있고,

   상기 서로 대응하는 위치들에 형성된 개구부들 중의 적어도 하나의 개구부에, 상기 유전체 공진기에 결합된 결합선로가 배치되어 있으며,

   상기 개구부들 중의 적어도 하나의 개구부의 외측에 전송선로가 형성되어 있으며,

   상기 전송선로가 상기 결합선로에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전송선로가, 상기 유전체 시트상에 형성된 상기 전극들 중의 하나를 접지전극으로서 사용하여 동일평면성의 선로의 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유전체 시트의 표면위에, 또 하나의 유전체 시트 또는 유전체막(dielectric film)이 배치되어 있으며,

   상기 또 하나의 유전체 시트 또는 유전체막 위에 마이크로스트립 선로를 형성함으로써, 이 마이크로스트립 선로가 상기 전송선로로서 작용하는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전송선로 및 상기 결합선로가 상기 유전체 시트의 표면상에 배치된 배선부재 위에 형성된 도체에 의해 서로 전기적으로 연결되며,

   상기 도체가 상기 유전체 시트의 주면상의 전극으로부터 절연되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 결합선로 및 상기 동일평면상의 선로의 중심도체가 일체의 선로로 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 동일평면상의 선로의 중심도체의 양측에 위치된 두 개의 접지전극들이 상기 중심도체를 건너서 신장하는 도체에 의해 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.