KR20060080213A

KR20060080213A - 유전체 공진기 장치, 발진기 및 송수신 장치

Info

Publication number: KR20060080213A
Application number: KR1020067005716A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 히미; 히로시 니시다; 코이치 사카모토
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-07-07
Also published as: CN1860641A; US7479849B2; JP3885826B2; KR100760813B1; JPWO2005034280A1; EP1670091A1; EP1670091A4; WO2005034280A1; US20070126534A1

Abstract

본 발명은 제조 비용을 저감할 수 있음과 아울러, 특성이 안정된 유전체 공진기 장치, 발진기 및 송수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 회로기판(1)의 표면(1A)에는 전송선로(2)를 형성함과 아울러, 이면(1B)에는 그라운드 전극(3)을 형성한다. 또한, 유전체 기판(5)의 양면(5A, 5B)에 원형의 개구부(7)를 가진 전극(6)을 형성함으로써, TE010 모드 공진기(4)를 구성한다. 그리고, 회로기판(1)의 그라운드 전극(3)과 TE010 모드 공진기(4)의 전극(6) 사이에는 절연층(8)을 형성함과 아울러, 절연성 접착제(9)를 사용해서 TE010 모드 공진기(4)를 회로기판(1)에 부착한다. 이것에 의해, 회로기판(1)과 TE010 모드 공진기(4) 사이에 부분적인 박리가 발생했을 때라도, 전류 경로의 변화가 없으며, 특성을 안정화할 수 있다.

유전체 공진기 장치, 발진기, 송수신 장치, 전극, 회로기판, 절연층

Description

유전체 공진기 장치, 발진기 및 송수신 장치{DIELECTRIC RESONATOR, OSCILLATOR AND TRANSMITTER/RECEIVER}

본 발명은 예를 들면 마이크로파, 밀리미터파 등의 고주파의 전자파(고주파 신호)에 사용하기에 바람직한 유전체 공진기 장치, 발진기 및 송수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 통신기 장치, 레이더 장치 등의 송수신 장치에 사용되는 유전체 공진기 장치로서, 그라운드 전극과 전송선로가 형성된 회로기판과, 상기 회로기판 중 그라운드 전극과 대향한 위치에 부착되며 상기 전송선로에 결합한 유전체 공진기에 의해 구성된 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1참조).

특허문헌 1: 일본국 특허공개 평11-214908호 공보

이와 같은 종래기술에서는, 유전체 공진기는 예를 들면 유전체 기판의 양면에 형성된 전극에 대해서 서로 대향하는 원형의 개구부가 형성된 TE010 모드 공진기에 의해 구성하고 있었다. 그리고, TE010 모드 공진기의 전극과 회로기판의 그라운드 전극 사이를 전기적으로 접속함으로써, TE010 모드 공진기의 전극은 그라운드 전위에 유지되어 있었다.

그런데, 상술한 종래기술에서는, TE010 모드 공진기의 전극과 회로기판의 그 라운드 전극 사이를 도전성 돌기 등을 사용해서 전기적으로 접속하고 있었기 때문에, 예를 들면 도전성 돌기로서 범프를 사용할 때에는, 상기 범프를 부착시키기 위한 전용의 설비나 공정이 필요해져서, 제조 비용이 상승하는 경향이 있다. 또한, 회로기판에는 저렴한 절연성 수지 재료 등이 사용되는 데 비해서 TE010 모드 공진기에는 고유전율의 세라믹스 기판이 사용되기 때문에, 회로기판과 TE010 모드 공진기 사이에 선팽창계수의 차이에 의한 열응력이 작용하여, 회로기판의 그라운드 전극과 TE010 모드 공진기의 전극과의 접합부분에 박리가 발생하는 일이 있다. 이 결과, 접합부분의 박리에 의해 전류 경로가 변화하기 때문에, TE010 모드 공진기의 특성의 변동이 발생하기 쉽다고 하는 문제도 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 감안해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 제조 비용을 저감할 수 있음과 아울러, 특성이 안정된 유전체 공진기 장치, 발진기 및 송수신 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 그라운드 전극과 전송선로가 형성된 회로기판과, 상기 회로기판 중 그라운드 전극과 대향한 위치에 부착되며 상기 전송선로에 결합한 유전체 공진기를 구비하고, 상기 유전체 공진기는 유전체 기판의 양면에 형성되며 서로 대향하는 개구부를 갖는 전극에 의해 구성해서 이루어지는 유전체 공진기 장치에 적용된다.

그리고, 본 발명이 채용하는 구성의 특징은 상기 회로기판의 그라운드 전극과 유전체 공진기의 전극 사이에는 이들 사이를 절연하는 절연층을 형성하고, 상기 유전체 공진기의 개구부에는 당해 유전체 공진기를 상기 회로기판에 접합하기 위한 절연성 접착제를 형성하는 구성으로 한 데 있다.

본 발명에 따르면, 회로기판의 그라운드 전극과 유전체 공진기의 전극 사이에는 이들 사이를 절연하는 절연층을 형성하였기 때문에, 선팽창계수의 차이에 의해 접착제가 부분적으로 박리한 경우라도, 전류 경로의 변화가 발생하는 일이 없으며, 특성을 안정화할 수 있다. 또한, 회로기판의 그라운드 전극과 유전체 공진기의 전극 사이에 절연층을 끼우기 때문에, 절연층에 의해 회로기판의 높이방향에 대해서 유전체 공진기를 위치결정할 수 있으며, 전송선로와 유전체 공진기와의 결합량을 안정화시킬 수 있다.

또한, 유전체 공진기와 회로기판은 절연성 접착제를 사용해서 접합하기 때문에, 도전성 접착제를 사용한 경우에 비해서, 접착력을 높일 수 있으며, 신뢰성, 내구성을 높일 수 있다. 또한, 절연성 접착제는 유전체 공진기의 개구부에 배치하기 때문에, 예를 들면 접착제를 유전체 공진기 주위에 형성한 경우에 비해서, 접착제가 유전체 공진기 주위로 비어져 나오는 일이 없다. 이 때문에, 접착제의 비어져 나온 부분이 유전체 공진기를 수용하는 패키지 등에 간섭하는 일이 없으며, 소형의 패키지 등에 적용할 수 있다. 또한, 접착제를 유전체 공진기의 개구부 내의 어느 위치에 도포해도 좋기 때문에, 작업성을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 절연층은 상기 유전체 공진기의 개구부를 둘러싸서 형성해도 좋다.

본 발명에 따르면, 절연층은 유전체 공진기의 개구부를 둘러싸서 형성하였기 때문에, 절연층을 회로기판의 그라운드 전극과 유전체 공진기의 전극 사이에 협지(挾持)함으로써, 유전체 공진기의 경사를 방지할 수 있으며, 전송선로와의 결합특성을 안정화시킬 수 있다.

이 경우, 본 발명에서는, 상기 절연층에는 상기 유전체 공진기의 개구부 내로부터 외부를 향해서 상기 절연성 접착제를 인도하는 릴리프 통로(relief passage)를 형성하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 절연층에는 유전체 공진기의 개구부 내로부터 외부를 향해서 절연성 접착제를 인도하는 릴리프 통로를 형성하였기 때문에, 잉여의 절연성 접착제를 릴리프 통로를 사용해서 외부로 인도할 수 있으며, 유전체 공진기가 절연층으로부터 떨어지는 것을 방지해서 특성을 안정화할 수 있다. 또한, 예를 들면 유전체 공진기를 패키지 내에 수용하는 경우라도, 릴리프 통로를 사용해서 잉여의 절연성 접착제를 패키지와 간섭하지 않는 위치로 인도할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유전체 공진기 장치를 사용해서 발진기를 구성해도 좋고, 본 발명에 따른 유전체 공진기 장치를 사용해서 레이더 장치, 통신장치 등의 송수신 장치를 구성해도 좋다.

이것에 의해, 본 발명에 따른 유전체 공진기 장치를 사용해서 발진기나 송수신 장치를 구성하였기 때문에, 발진기 등의 특성 안정화, 신뢰성 향상 및 조립 작업성의 향상을 도모할 수 있음과 아울러, 수율을 높여서 제조 비용을 저감할 수 있다.

도 1은 제1의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치를 분해한 상태에서 나타내는 분해 사시도이다.

도 2는 도 1 중의 TE010 모드 공진기를 단체(單體)로 나타내는 평면도이다.

도 3은 TE010 모드 공진기를 도 2 중의 화살표 Ⅲ-Ⅲ방향에서 본 단면도이다.

도 4는 절연층과 절연성 접착제를 부착한 상태에서 회로기판을 단체로 나타내는 저면도이다.

도 5는 제1의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치를 도 4 중의 화살표 Ⅴ-Ⅴ방향에서 본 단면도이다.

도 6은 제2의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치의 회로기판을 단체로 나타내는 저면도이다.

도 7은 제2의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치를 절연성 접착제를 생략한 상태에서 도 6 중의 화살표 Ⅶ-Ⅶ방향에서 본 단면도이다.

도 8은 제3의 실시형태에 따른 발진기를 분해한 상태에서 나타내는 분해 사시도이다.

도 9는 도 8 중의 발진기를 나타내는 등가 회로도이다.

도 10은 제4의 실시형태에 따른 통신기 장치를 나타내는 블록도이다.

<부호의 설명>

1, 21 : 회로기판 2, 24, 33 : 전송선로

3 : 그라운드 전극 4, 37 : TE010 모드 공진기

5 : 유전체 기판 6 : 전극

7 : 개구부 8 : 절연층

9 : 절연성 접착제 11 : 릴리프 통로

41 : 통신기 장치(송수신 장치) 56 : 발진기

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치, 발진기 및 통신장치를, 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

우선, 도 1 내지 도 5는 제1의 실시형태를 나타내며, 본 실시형태에서는, TE010 모드 공진기를 사용한 유전체 공진기 장치를 예로 들어 서술한다.

1은 고주파 신호의 처리 등을 행하는 각종의 회로가 실장되는 회로기판으로서, 상기 회로기판(1)은 예를 들면 절연성 수지 재료, 세라믹스 재료 등의 유전체 재료에 의해 거의 평판형상으로 형성되며, 표면(1A)과 이면(1B)을 갖고 있다.

2는 회로기판(1)의 표면(1A)에 2개 평행하게 형성된 예를 들면 마이크로 스트립 선로로 이루어지는 전송선로로서, 상기 각 전송선로(2)는 띠형상의 도체 패턴에 의해 형성되며, 후술하는 TE010 모드 공진기에 결합하는 결합선로를 구성하고 있다.

3은 회로기판(1)의 이면(1B)에 형성된 그라운드 전극으로서, 상기 그라운드 전극(3)은 회로기판(1)의 이면(1B)을 거의 전면에 걸쳐서 덮고 있다. 또한, 그라운드 전극(3) 중 회로기판(1)의 중앙측에 위치하는 부위에는 원형의 개구부(3A)가 형성되고, 상기 개구부(3A) 내에는 회로기판(1)이 노출하고 있다. 그리고, 개구부 (3A)는 회로기판(1)을 사이에 두고 2개의 전송선로(2)와 대향함과 아울러, 후술하는 TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7)와 대향하는 것이다. 또한, 그라운드 전극(3)의 개구부(3A)는 TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7)에 비해서, 예를 들면 작은 직경 치수를 갖고 있다.

4는 유전체 공진기로서의 TE010 모드 공진기로서, 상기 TE010 모드 공진기(4)는 후술하는 유전체 기판(5) 및 전극(6)에 의해 구성되어 있다.

5는 유전체 기판으로서, 상기 유전체 기판(5)은 예를 들면 회로기판(1)보다도 높은 비유전율을 가진 세라믹스 재료 등을 사용해서 거의 사각형(예를 들면 0.6mm의 두께 치수를 가진 한 변이 3.3mm정도인 정사각형)의 평판형상으로 형성되며, 표면(5A)과 이면(5B)을 갖고 있다.

6은 유전체 기판(5)의 양면(5A, 5B)에 각각 형성된 전극으로서, 상기 각 전극(6)은 예를 들면 도전성 금속 재료를 사용한 박막에 의해 형성되며, 유전체 기판(5)을 사이에 두고 서로 대향하는 개구부(7)를 가짐과 아울러, 상기 개구부(7)를 제외하고 유전체 기판(5)의 양면(5A, 5B)을 각각 덮고 있다. 그리고, 유전체 기판(5)의 표면(5A)측의 전극(6)은 후술하는 절연층(8)을 통해서 회로기판(1)의 그라운드 전극(3)에 대면하고 있다.

또한, 개구부(7)는 전극(6)의 중앙측에 위치하며 거의 원형형상의 관통구멍에 의해 형성됨과 아울러, 그 내부에는 유전체 기판(5)이 노출하고 있다. 여기에서, 개구부(7)의 직경 치수는 유전체 기판(5) 내에서의 공진주파수에 대응한 파장(λg)에 따른 값으로 설정되어 있다. 또한, 2개의 개구부(7)는 유전체 기판(5)을 사 이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치되며, 개구부(7) 내에는 TE010 모드에 준한 공진 모드가 발생하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 개구부(7)의 중심 위치는 그라운드 전극(3)의 개구부(3A)의 중심 위치와 거의 일치한 위치에 배치되어 있다.

8은 회로기판(1)의 그라운드 전극(3)과 TE010 모드 공진기(4)의 전극(6) 사이에 위치하며 개구부(7)를 둘러싸서 형성된 절연층으로서, 상기 절연층(8)은 예를 들면 레지스트 재료 등을 사용해서 유전체 기판(5)(TE010 모드 공진기(4))보다도 넓은 범위를 덮는 박막형상으로 형성되고, 그 중심 위치에는 개구부(3A)와 거의 동일한 형상의 개구부(8A)가 형성되어 있다. 또한, 절연층(8)은 예를 들면 거의 균일한 두께 치수로 그라운드 전극(3)의 개구부(3A) 주위에 도포됨과 아울러, TE010 모드 공진기(4)의 전극(6)에 충합(衝合)하고 있다. 이것에 의해, 절연층(8)은 회로기판(1)의 그라운드 전극(3)과 TE010 모드 공진기(4)의 전극(6) 사이를 절연함과 아울러, 회로기판(1)에 대해서 그 두께 치수만큼 이간한 위치에 TE010 모드 공진기(4)를 유지할 수 있으며, 회로기판(1)의 두께방향(높이방향)에 대해서 TE010 모드 공진기(4)를 위치결정하고 있다.

9는 회로기판(1)의 개구부(3A)와 TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7) 사이에 형성된 절연성 접착제로서, 상기 절연성 접착제(9)는 예를 들면 유전체 기판(5)보다도 낮은 비유전율을 가짐과 아울러, 원형형상을 이루는 개구부(3A, 7)의 거의 중심 위치에 배치되어, 회로기판(1)과 유전체 기판(5)을 접착하고 있다. 이것에 의해, TE010 모드 공진기(4)는 절연성 접착제(9)를 사용해서 회로기판(1)의 이면(1B) 중 개구부(3A)에 대응한 위치에 고정되고, 개구부(3A) 등을 통해서 전송선로(2)에 결합하는 구성으로 되어 있다.

본 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치는 상술과 같은 구성을 갖는 것으로, TE010 모드 공진기(4)의 동작시에는, 개구부(7)의 주연(周緣)간을 연결하는 원주면이 쇼트면(단락면)을 이루기 때문에, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 개구부(7) 내에는 원환(圓環)형상의 전계(E)가 형성됨과 아울러, 상기 전계(E)를 둘러싸는 도너츠형상의 자계(H)가 형성된다. 이것에 의해, TE010 모드 공진기(4) 내의 고주파 신호는 TE010 모드에 준한 공진 모드로 공진함과 아울러, 도 5에 나타내는 개구부(3A) 등을 통해서 전송선로(2)와 결합한다.

그런데, 본 실시형태에서는, 회로기판(1)의 그라운드 전극(3)과 TE010 모드 공진기(4)의 전극(6) 사이에는 이들 사이를 절연하는 절연층(8)을 형성하였기 때문에, 회로기판(1)과 유전체 기판(5)과의 선팽창계수의 차이에 의해 절연성 접착제(9)가 부분적으로 박리한 경우라도, 전류 경로의 변화가 발생하는 일이 없으며, 특성을 안정화할 수 있다.

또한, 회로기판(1)의 그라운드 전극(3)과 TE010 모드 공진기(4)의 전극(6) 사이에 절연층(8)을 끼우기 때문에, 절연층(8)에 의해 회로기판(1)의 높이방향에 대해서 TE010 모드 공진기(4)를 위치결정할 수 있으며, 전송선로(2)와 TE010 모드 공진기(4)와의 결합량을 안정화시킬 수 있다.

또한, TE010 모드 공진기(4)와 회로기판(1)은 절연성 접착제(9)를 사용해서 접합하기 때문에, 도전성 접착제를 사용한 경우에 비해서, 접착력을 높일 수 있으며, 신뢰성, 내구성을 높일 수 있다.

또한, 절연성 접착제(9)는 TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7)에 배치하기 때문에, 예를 들면 접착제를 TE010 모드 공진기(4) 주위에 형성한 경우에 비해서, 절연성 접착제(9)가 TE010 모드 공진기(4) 주위로 비어져 나오는 일이 없다. 이 때문에, TE010 모드 공진기(4)를 패키지 등에 수용하는 경우라도, 절연성 접착제(9)의 비어져 나온 부분이 패키지 등에 간섭하는 일이 없으므로, 소형의 패키지를 사용할 수 있으며, 장치 전체를 소형화할 수 있다. 또한, 절연성 접착제(9)는 TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7) 내이면 어느 위치에 도포해도 좋기 때문에, 작업성을 향상할 수 있다.

다음으로, 도 6 및 도 7은 제2의 실시형태에 따른 유전체 공진기 장치를 나타내며, 본 실시형태의 특징은 절연층에 TE010 모드 공진기의 개구부 내로부터 외부를 향해서 절연성 접착제를 인도하는 릴리프 통로(relief passage)를 형성한 데 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 제1의 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

11은 절연층(8)에 형성된 2개의 릴리프 통로로서, 상기 각 릴리프 통로(11)는 예를 들면 개구부(3A, 7)의 직경방향 외측을 향해서 연장되는 직선형상의 노치에 의해 형성되며, 서로 반대방향을 향해서 연신(延伸)하고 있다. 이것에 의해, 릴리프 통로(11)는 절연층(8)을 2분할함과 아울러, TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7) 내로부터 외부를 향해서 잉여의 절연성 접착제(9)를 인도하고 있다.

이렇게 해서, 본 실시형태에서도 제1의 실시형태와 거의 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 절연층(8)에 릴리프 통로(11)를 형성하 였기 때문에, 잉여의 절연성 접착제(9)를 릴리프 통로(11)를 통해서 TE010 모드 공진기(4)의 개구부(7) 내로부터 외부를 향해서 배출할 수 있다. 이 때문에, 잉여의절연성 접착제(9)에 의해 TE010 모드 공진기(4)가 절연층(8)으로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있으므로, TE010 모드 공진기(4)와 전송선로(2)와의 결합량을 거의 일정하게 유지할 수 있으며, 특성을 안정화할 수 있다.

또한, 예를 들면 TE010 모드 공진기(4)를 패키지(도시하지 않음) 내에 수용하는 경우라도, 릴리프 통로(11)를 사용해서 잉여의 절연성 접착제(9)를 패키지와 간섭하지 않는 위치로 인도할 수 있다. 즉, 패키지에는 릴리프 통로(11)의 외주단측(도 6 중의 TE010 모드 공진기(4)의 좌, 우 양측)에 잉여의 절연성 접착제(9)를 수용하는 틈새를 확보해 두면 되고, 다른 부위는 TE010 모드 공진기(4)에 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 패키지를 불필요하게 크게 할 필요가 없으며, 패키지를 포함한 유전체 공진기 장치 전체를 소형화할 수 있다.

한편, 상기 제2의 실시형태에서는, 절연층(8)에는 릴리프 통로(11)를 2개 형성하는 구성으로 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않으며, 절연층에는 예를 들면 릴리프 통로를 1개만 형성하는 구성으로 해도 좋고, 3개 이상의 릴리프 통로를 형성하는 구성으로 해도 좋다.

다음으로, 도 8 및 도 9는 본 발명의 제3의 실시형태를 나타내며, 본 실시형태의 특징은 본 발명의 유전체 공진기 장치를 사용해서 발진기를 구성한 데 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 제1의 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

21은 유전체 재료로 이루어지는 회로기판으로서, 상기 회로기판(21)은 예를 들면 유전체 기판(5)에 비해서 낮은 유전율을 가진 세라믹스 재료, 수지 재료 등을 사용해서 형성되며, 거의 사각형의 평판형상을 이루고 있다. 또한, 회로기판(21)의 이면측에는 거의 전면에 걸쳐서 그라운드 전극(3)이 형성됨과 아울러, 상기 그라운드 전극(3) 중 후술하는 전송선로(24, 33)와 대향하는 위치에는, 제1의 실시형태와 거의 동일하게 원형의 개구부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

22는 회로기판(21)에 형성된 발진회로부로서, 상기 발진회로부(22)는 전계 효과 트랜지스터(23)(이하, FET(23)라고 말함), 마이크로 스트립 선로로 이루어지는 전송선로(24) 등에 의해 구성되어 있다. 그리고, 발진회로부(22)는 전원단자(21A)를 통해서 전원전압이 공급되며, 후술하는 TE010 모드 공진기(37)에 의해 설정된 소정의 발진주파수(공진주파수)의 신호를 발진함과 아울러, 이 신호를 출력단자(21B)를 통해서 출력하고 있다.

여기에서, FET(23)의 게이트 단자(G)는 전송선로(24)의 기단측에 접속되어 있다. 또한, FET(23)의 소스단자(S)는 귀환 주파수를 제어하는 스터브(25)와 바이어스용의 코일(26)에 접속됨과 아울러, 직류 성분을 차단하기 위한 커플드 라인(coupled line;27)을 통해서 출력단자(21B)에 접속되어 있다.

한편, FET(23)의 드레인 단자(D)는 스터브(28A)와 코일(28B)로 이루어지는 필터회로(28)와 바이어스 저항(29)을 통해서 전원단자(21A)에 접속되어 있다. 또한, 전원단자(21A)에는 서지(surge) 제거용의 커패시터(30)가 접속되어 있다. 또한, 전송선로(24)의 선단측에는 종단저항(終端抵抗)(31)이 접속되어 있다.

32는 회로기판(21)에 형성된 주파수 제어회로부로서, 상기 주파수 제어회로부(32)는 TE010 모드 공진기(37) 근방에 배치된 마이크로 스트립 선로로 이루어지는 전송선로(33)와, 상기 전송선로(33)의 선단측에 접속된 변조소자로서의 가변용량 다이오드(34)(버랙터 다이오드)에 의해 대략 구성되어 있다. 여기에서, 가변용량 다이오드(34)는 그 캐소드 단자(cathode terminal)가 전송선로(33)에 접속됨과 아울러, 애노드 단자(anode terminal)가 그라운드에 접속되어 있다. 또한, 전송선로(33)의 기단측은 필터회로(35)를 통해서 제어입력 단자(21C)에 접속됨과 아울러, 제어입력 단자(21C)는 커패시터(36)에 접속되어 있다.

그리고, 주파수 제어회로부(32)는 제어입력 단자(21C)에 인가되는 제어전압에 따라 가변용량 다이오드(34)의 정전용량을 변화시켜서, 발진주파수(공진주파수)를 제어하고 있다.

37은 회로기판(21)의 이면측에 부착된 TE010 모드 공진기로서, 상기 TE010 모드 공진기(37)는 제1의 실시형태에 따른 TE010 모드 공진기(4)와 거의 마찬가지로, 유전체 기판(5), 전극(6), 개구부(7)에 의해 대략 구성되어 있다. 그리고, TE010 모드 공진기(37)는 회로기판(21)을 사이에 둔 전송선로(24, 33)와 대향하는 위치에 배치되며, 이들 전송선로(24, 33)를 통해서 발진회로부(22)와 주파수 제어회로부(32)에 접속되어 있다.

또한, TE010 모드 공진기(37)의 전극(6)과 회로기판(21)의 그라운드 전극(3) 사이에는 제1의 실시형태와 마찬가지로 레지스트 재료 등으로 이루어지는 절연층(도시하지 않음)이 형성되고, 상기 절연층에 의해 TE010 모드 공진기(37)의 전극(6) 과 회로기판(21)의 그라운드 전극(3) 사이는 절연되어 있다. 또한, TE010 모드 공진기(37)의 개구부(7) 내에는 절연성 접착제(9)가 형성되며, 상기 절연성 접착제(9)를 사용해서 TE010 모드 공진기(37)는 회로기판(21)에 부착되어 있다.

38은 TE010 모드 공진기(37)와 함께 회로기판(21)을 수용하는 패키지로서, 상기 패키지(38)는 알루미나 등에 의해 바닥이 있는 상자형상으로 형성됨과 아울러, 패키지(38)의 중앙부에는 TE010 모드 공진기(37)를 수용하는 수용 오목부(38A)가 형성되어 있다. 또한, 패키지(38)는 회로기판(21) 등을 수용한 상태에서 그 개구 상부가 니켈 도금 등이 실시된 캡(39)에 의해 덮여지는 것이다.

본 실시형태에 따른 발진기는 상술과 같은 구성을 갖는 것으로, 다음으로 그 작동에 대해서 설명한다.

전원단자(21A)에 구동전압이 인가되면, FET(23)의 게이트 단자(G)에는 TE010 모드 공진기(37)의 공진주파수에 따른 신호가 입력된다. 이것에 의해, 발진회로부(22)와 TE010 모드 공진기(37)는 대역 반사형 발진회로를 구성하기 때문에, FET(23)는 TE010 모드 공진기(37)의 공진주파수에 따른 신호를 증폭하고, 출력단자(21B)를 통해서 외부를 향하여 출력한다.

또한, TE010 모드 공진기(37)에는 가변용량 다이오드(34)로 이루어지는 주파수 제어회로부(32)가 접속되어 있기 때문에, 제어입력 단자(21C)에 인가하는 제어전압의 값에 따라, TE010 모드 공진기(37)의 공진주파수를 가변하게 설정할 수 있다. 이것에 의해, 발진기 전체는 전압제어 발진기(VCO)로서 기능한다.

이렇게 해서, 본 실시형태에서는, 제1의 실시형태와 동일한 TE010 모드 공진 기(37)를 사용해서 전압제어 발진기를 구성하였기 때문에, 발진기의 특성 안정성, 신뢰성 향상 및 조립 작업성의 향상을 도모할 수 있음과 아울러, 수율을 높여서 제조 비용을 저감할 수 있다.

한편, 제3의 실시형태에서는, TE010 모드 공진기 장치(37)로서 제1의 실시형태에 따른 TE010 모드 공진기를 사용하는 구성으로 하였으나, 제2의 실시형태에 따른 TE010 모드 공진기를 사용하는 구성으로 해도 좋다.

다음으로, 도 10은 본 발명의 제4의 실시형태를 나타내며, 본 실시형태의 특징은 본 발명의 TE010 모드 공진기를 구비한 발진기를 사용해서 송수신 장치로서의 통신기 장치를 구성한 데 있다.

41은 본 실시형태에 따른 통신기 장치로서, 상기 통신기 장치(41)는 예를 들면 신호처리회로(42)와, 신호처리회로(42)에 접속되며 고주파의 신호를 출력 또는 입력하는 고주파 모듈(43)과, 상기 고주파 모듈(43)에 접속해서 형성되며 안테나 공용기(44)(듀플렉서)를 통해서 고주파의 신호를 송신 또는 수신하는 안테나(45)에 의해 구성되어 있다.

그리고, 고주파 모듈(43)은 신호처리회로(42)의 출력측과 안테나 공용기(44) 사이에 접속된 대역통과 필터(46), 증폭기(47), 믹서(48), 대역통과 필터(49), 전력증폭기(50)에 의해 송신측이 구성됨과 아울러, 안테나 공용기(44)와 신호처리회로(42)의 입력측에 접속된 대역통과 필터(51), 저잡음 증폭기(52), 믹서(53), 대역통과 필터(54), 증폭기(55)에 의해 수신측이 구성되어 있다. 그리고, 믹서(48, 53)에는 예를 들면 제3의 실시형태와 같이 본 발명의 TE010 모드 공진기를 사용한 발 진기(56)가 접속되어 있다.

본 실시형태에 따른 통신기 장치는 상술과 같은 구성을 갖는 것으로, 다음으로 그 작동에 대해서 설명한다.

우선, 송신시에는, 신호처리회로(42)로부터 출력된 중간 주파신호(IF신호)는 대역통과 필터(46)에서 불필요한 신호가 제거된 후, 증폭기(47)에 의해 증폭되어 믹서(48)에 입력된다. 이때, 믹서(48)는 이 중간 주파신호와 발진기(56)로부터의 반송파를 곱해서 고주파 신호(RF신호)에 업 컨버트(up-convert)한다. 그리고, 믹서(48)로부터 출력된 고주파 신호는 대역통과 필터(49)에서 불필요한 신호가 제거된 후, 전력 증폭기(50)에 의해 송신전력으로 증폭된 후, 안테나 공용기(44)를 통해서 안테나(45)로부터 송신된다.

한편, 수신시에는, 안테나(45)로부터 수신된 고주파 신호는 안테나 공용기(44)를 통해서 대역통과 필터(51)에 입력된다. 이것에 의해, 고주파 신호는 대역통과 필터(51)에서 불필요한 신호가 제거된 후, 저잡음 증폭기(52)에 의해 증폭되어 믹서(53)에 입력된다. 이때, 믹서(53)는 이 고주파 신호와 발진기(56)로부터의 반송파를 곱해서 중간 주파신호에 다운 컨버트(down-convert)한다. 그리고, 믹서(53)로부터 출력된 중간 주파신호는 대역통과 필터(54)에서 불필요한 신호가 제거되고, 증폭기(55)에 의해 증폭된 후, 신호처리 회로(42)에 입력된다.

이렇게 해서, 본 실시형태에 따르면, 방사가 억압된 본 발명의 TE010 모드 공진기로 이루어지는 발진기(56)를 사용해서 통신기 장치를 구성하기 때문에, 제3의 실시형태와 거의 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 제4의 실시형태에서는, 본 발명에 따른 TE010 모드 공진기를 사용한 발진기(56)를 통신기 장치(41)에 적용한 경우를 예를 들어서 설명하였으나, 예를 들면 레이더 장치 등에 적용해도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 원형의 개구부(7)를 갖는 TE010 모드 공진기(4, 37)를 사용하는 구성으로 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않으며, 예를 들면 사각형 등의 다른 형상의 개구부를 갖는 유전체 공진기를 사용하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, TE010 모드 공진기(4, 37)를 회로기판(1, 21)의 양면 중 전송선로(2, 24, 33)와는 반대측에 부착하는 것으로 하였으나, 예를 들면 회로기판 중 전송선로와 같은 측에 부착하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에서는, 전송선로(2, 24, 33)로서 마이크로 스트립 선로를 사용하는 구성으로 하였으나, 예를 들면 스트립 선로, 코플레이너 선로(coplanar lines) 등을 사용하는 구성으로 해도 좋다.

Claims

그라운드 전극과 전송선로가 형성된 회로기판과, 상기 회로기판 중 그라운드 전극과 대향한 위치에 부착되며 상기 전송선로에 결합한 유전체 공진기를 구비하고, 상기 유전체 공진기는 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 양면에 형성되며 서로 대향하는 개구부를 갖는 전극에 의해 구성해서 이루어지는 유전체 공진기 장치로서,

상기 회로기판의 그라운드 전극과 유전체 공진기의 전극 사이에는 이들 사이를 절연하는 절연층을 형성하고, 상기 유전체 공진기의 개구부에는 당해 유전체 공진기를 상기 회로기판에 접합하기 위한 절연성 접착제를 형성하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
제1항에 있어서, 상기 절연층은 상기 유전체 공진기의 개구부를 둘러싸서 형성해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
제2항에 있어서, 상기 절연층에는 상기 유전체 공진기의 개구부 내로부터 외부를 향해서 상기 절연성 접착제를 인도하는 릴리프 통로(relief passage)를 형성해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치를 사용한 것 을 특징으로 하는 발진기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 유전체 공진기 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 송수신 장치.