KR20130118826A

KR20130118826A - 마이크로웨이브 어댑터 및 관련된 발진기 시스템

Info

Publication number: KR20130118826A
Application number: KR1020130043611A
Authority: KR
Inventors: 티에펑 쉬; 준 리
Original assignee: 프리스케일 세미컨덕터, 인크.
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-10-30
Also published as: JP2013225505A; US9288849B2; CN103378390A; US8823461B2; CN103378390B; JP6156980B2; US20150156828A1; US20130278345A1

Abstract

고체 상태 발진기용 어댑터(300) 및 관련된 마이크로웨이브 어댑터는, 도전성 재료의 입력 세그먼트(312), 입력 세그먼트와 제1 외부 차폐 세그먼트(338)에 결합된 제1 내부 도체(334)를 포함하는 제1 동축부(306), 및 제1 내부 도체와 제1 외부 차폐 세그먼트를 전기적으로 결합하도록 제1 동축부에 연결된 캡핑부(308)를 포함한다.

Description

마이크로웨이브 어댑터 및 관련된 발진기 시스템{MICROWAVE ADAPTORS AND RELATED OSCILLATOR SYSTEMS}

본 발명은 일반적으로 전자 회로에 관한 것으로, 특히, 고체 상태 마이크로웨이브 발진기용 마이크로웨이브 어댑터에 관한 것이다.

마그네트론은 보통 마이크로웨이브 오븐 및 다른 마이크로웨이브 응용에서 마이크로웨이브를 발생하는 데 사용된다. 마그네트론은 마이크로웨이브 오픈에서 사용하기에 매우 적합하지만, 전형적으로 동작을 위해 비교적 높은 전압의 전원(예를 들어, 4 킬로볼트 이상)을 필요로 한다. 또한, 어떤 마그네트론의 수명은 제한적일 수 있거나 그렇지 않으면 마그네트론은 연장된 동작 기간 동안 출력 전력이 저하될 우려가 있다. 따라서, 마이크로웨이브 에너지를 위한 대안적인 전원을 제공하는 것이 바람직하다.

다음의 도면과 관련하여 고려하면서 상세한 설명 및 청구 범위를 참조함으로써 발명의 주제를 보다 완전히 이해할 수 있고, 도면에서는 동일 참조 번호가 전 도면에 걸쳐서 유사한 구성요소를 표시하고 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 예시적인 발진기 시스템의 개략 블럭도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1의 발진기 시스템에 사용하기에 적합한 예시적인 공진 회로의 상면도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1의 발진기 시스템에 사용하기에 적합한 예시적인 어댑터의 단면도.
도 4는 도 1의 발진기 시스템에 사용하기에 적합한 도 3의 어댑터의 한 실시예를 위한 등가 회로의 개략 회로도.

다음의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이고 발명의 주제의 실시예들 또는 응용 및 이러한 실시예들의 사용을 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기서 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례 또는 예시의 역할을 하는 것"을 의미한다. 예시적인 것으로 여기서 설명된 임의의 구현이 반드시 다른 구현보다 양호하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다. 또한, 앞의 기술 분야, 배경, 또는 다음의 상세한 설명에서 제시된 어떤 표현된 또는 함축된 이론에 의해 제한하도록 의도되지 않는다.

여기에 설명된 발명의 주제의 실시예들은 마이크로웨이브 응용을 위한 고체 상태 발진기 시스템 및 관련된 어댑터에 관한 것이다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예시적인 발진기 시스템은 피드백 경로에 공진 회로가 있는 증폭기 장치를 이용하여 실현된다. 공진 회로는 환형 구조를 제공하도록 서로 대향하는 한 쌍의 아치형(또는 곡선형) 유도성 소자를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, "환형 구조"는 내부에 공간이 있는 링형 구조를 말하는 것으로 이해되지만, 환형 구조가 완벽하게 원형일 필요는 없다. 예시적인 실시예들에서, 아치형 유도성 소자들은 실질적으로 동일하고 상보적인 형태 및/또는 치수를 갖고 그들의 대향 단부에서 서로 용량성 결합된다. 하나 이상의 실시예들에 따르면, 직사각형 유도성 소자가 아치형 유도성 소자 중 하나에 인접하여 형성되고 각각의 아치형 유도성 소자로부터 이격되어, 직사각형 유도성 소자가 직사각형 유도성 소자와 아치형 유도성 소자 사이의 에어 갭에 의해 생긴 갭 캐패시턴스를 통해 아치형 유도성 소자와 용량성 결합되게 된다.

마이크로웨이브 오븐 및 관련된 응용을 위해, 발진기 시스템의 출력을 웨이브가이드 및/또는 캐비티에 전달하기 위해, 발진 전기 신호를 증폭기 장치의 출력 임피던스로부터 웨이브가이드 및/또는 캐비티의 입력 임피던스로 변환하는 어댑터가 발진기 시스템의 출력에 제공된다. 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예시적인 어댑터는 발진기 시스템의 출력에 결합된, 마이크로스트립 전송선 등의, 도전성 재료의 입력 세그먼트를 포함한다. 어댑터는 또한 발진기 시스템의 출력에서의 발진 전기 신호를 웨이브가이드 및/또는 캐비티의 입력 임피던스로 변환하도록 구성된 하나 이상의 동축부, 및 하나 이상의 동축부의 단부에 있는 안테나부를 포함한다. 적어도 안테나부는 웨이브가이드 및/또는 캐비티 내에 배치되고, 안테나부는 발진기 시스템에 의해 발생된 발진 신호에 대응하는 전자기 신호(또는 전자기파)를 웨이브가이드 및/또는 캐비티 내로 방출하기 위해 최종 동축부의 외부 차폐 세그먼트에 내부 도체를 전기적으로 결합한다. 여기에서는 마이크로웨이브 오븐 또는 다른 마이크로웨이브 주파수 응용의 맥락에서 발명의 주제가 여기서 설명되지만, 주제는 어떠한 특정한 주파수 범위에 의해 제한되도록 의도되지 않는다.

이제 도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 마이크로웨이브 오븐(150)에 사용하기에 적합한 발진기 시스템(100)은 제한 없이, 발진기 장치(102), 주파수 동조 회로(104), 바이어스 회로(106), 마이크로웨이브 어댑터(108), 및 웨이브가이드(110)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 발진기 시스템(100)의 소자들은 약 100 와트 이상의 출력 전력으로 마이크로웨이브 주파수 범위(예를 들어, 2.45GHz)의 주파수를 갖는 발진 전자기 신호를 웨이브가이드(110)의 입력에서 발생하도록 구성된다. 도 1은 설명을 목적으로 하고 설명을 쉽게 하기 위한 발진기 시스템(100)의 간략화된 도시이고, 실제 실시예들은 추가의 기능 및 특징을 제공하기 위한 다른 장치 및 구성 부품을 포함할 수 있고/있거나, 발진기 시스템(100)은 아래에 설명되는 바와 같이 훨씬 더 큰 전기적 시스템의 일부일 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예시적인 실시예에서, 발진기 장치(102)는 증폭기 장치(120), 공진 회로(122), 증폭기 입력 임피던스 정합 회로(124), 및 증폭기 출력 임피던스 정합 회로(126)를 포함한다. 공진 회로(122)는 증폭기 장치(120)의 출력 노드(116)와 증폭기 장치(120)의 입력 노드(114) 사이에 결합되어 증폭기 장치(120)에 의해 발생된 증폭된 전기 신호를 공진 회로(122)의 공진 주파수 및 그 근방에서 발진하게 하는 공진 피드백 루프를 제공한다. 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 공진 회로(122)는 2.45GHz의 공진 주파수를 제공하도록 구성되는데, 다시 말하면, 증폭기 출력(116)에서 증폭기 장치(120)에 의해 발생된 증폭된 전기 신호가 2.45GHz 또는 그 근방에서 발진하도록, 공진 회로(122)는 2.45GHz에서 발진한다. 실제로 공진 회로(122)의 실시예들은 발진기 시스템(100)을 사용하는 특정한 응용의 요구에 맞게 다른 주파수로 공진하도록 구성될 수 있다는 점에 주목하여야 한다.

예시적인 실시예들에서, 증폭기 장치(120)는 증폭기 입력 노드(114)에 결합된 입력 단자(또는 제어 단자) 및 증폭기 출력 노드(116)에 결합된 출력 단자를 갖는 하나 이상의 트랜지스터로서 실현된다. 도시된 실시예에서, 증폭기 장치(120)는 증폭기 입력 노드(114)에 접속된 게이트 단자, 증폭기 출력 노드(116)에 접속된 드레인 단자, 및 발진기 시스템(100)을 위한 접지 기준 전압을 수신하도록 구성된 노드(142)에 접속된 소스 단자를 갖는 N형 전계 효과 트랜지스터(FET)로서 실현된 트랜지스터(130)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 트랜지스터(130)는 수평 확산형 금속 산화물 반도체(LDMOS) 트랜지스터로서 실현된다. 그러나, 트랜지스터(130)는 어떠한 특정한 반도체 기술로 제한되는 것은 아니고, 다른 실시예들에서, 트랜지스터(130)는 질화 갈륨(GaN) 트랜지스터, MOSFET 트랜지스터, 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT), 또는 다른 반도체 기술을 이용한 트랜지스터로서 실현될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 부가적으로, 다른 실시예들에서, 증폭기 장치(120)는 임의의 적합한 증폭기 토폴로지를 사용하여 실현될 수 있고/있거나 증폭기 장치(120)는 다수의 트랜지스터를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 주파수 동조 회로(104)는 발진기 시스템(100)에 의해 발생된 발진 전기 신호의 발진 주파수를 조정하도록 구성되는 용량성 소자, 유도성 소자, 및/또는 저항성 소자를 일반적으로 포함한다. 예시적인 실시예에서, 주파수 동조 회로(104)는 접지 기준 전압 노드(142)와 발진기 장치(102)의 입력 노드(112) 사이에 결합된다. 바이어스 회로(106)는 증폭기 장치(120)와 포지티브(또는 공급) 기준 전압을 수신하도록 구성된 노드(140) 사이에 결합된 회로 소자, 부품, 및/또는 다른 하드웨어를 일반적으로 나타낸다. 예시적인 실시예들에서, 공급 전압 노드(140)와 접지 전압 노드(142) 간의 전압차는 50V 미만이다. 바이어스 회로(106)는 트랜지스터(130)의 게이트 및 드레인 단자에서의 직류(DC) 또는 공칭 바이어스 전압을 제어하여 트랜지스터(130)를 턴 온시키고 트랜지스터(130)를 발진기 시스템(100)의 동작 동안에 포화(또는 활성) 모드에서 동작하게 유지하도록 구성된다. 이와 관련하여, 바이어스 회로(106)는 증폭기 입력 노드(114)에서의 증폭기 장치(120)의 트랜지스터(130)의 게이트 단자 및 증폭기 출력 노드(116)에서의 트랜지스터(130)의 드레인 단자에 결합된다. 하나 이상의 실시예들에 따르면, 바이어스 회로(106)는 트랜지스터(130)의 온도를 감지하거나 다르게 검출하고 트랜지스터(130)의 온도의 증가 및/또는 감소에 응답하여 증폭기 입력 노드(114)에서의 게이트 바이어스 전압을 조정하여, 온도 변동에 응답하여 트랜지스터(130)에 대한 실질적으로 일정한 대기 전류를 유지하도록 구성된 온도 보상 회로를 포함한다.

도시된 바와 같이, 발진기 장치(102)는 발진기 장치(102)의 입력 노드(112)에서의 공진 회로(122)와 증폭기 입력 노드(114) 사이에 결합된 증폭기 입력 임피던스 정합 회로(124)를 포함하고, 임피던스 정합 회로(124)는 증폭기 입력 노드(114)에서의 증폭기 장치(120)의 입력 임피던스를 공진 회로(122)의 공진 주파수에서 노드(112)에서의 공진 회로(122) 및 주파수 동조 회로(104)의 임피던스와 정합시키도록 구성된다. 유사하게, 증폭기 출력 임피던스 정합 회로(126)는 증폭기 출력(116)과 공진 회로(122) 사이에 결합되어 증폭기 출력 노드(116)에서의 증폭기 장치(120)의 출력 임피던스를 공진 주파수에서 발진기 장치(102)의 출력 노드(118)에서의 공진 회로(122)의 임피던스와 정합시킨다.

예시적인 실시예에서, 마이크로웨이브 어댑터(108)는 발진기 장치(102)의 출력 노드(118)와 웨이브가이드(110)의 입력 사이에 결합되어 출력 노드(118)에서의 발진 전기 신호를 웨이브가이드(110)의 입력에 제공되는 발진 주파수에서의 전자기 신호(또는 전자기파)로 변환하는 마이크로스트립-웨이브가이드 어댑터로서 실현된다. 예시적인 실시예들에서, 마이크로웨이브 어댑터(108)는 웨이브가이드(110)의 입력 임피던스를 공진 주파수에서 발진기 출력 노드(118)에서의 임피던스와 정합시키도록 구성된다. 예를 들어, 한 실시예에서, 웨이브가이드(110)의 입력 임피던스는 약 300 오옴이고 발진기 출력 노드(118)에서의 임피던스는 약 50 오옴이고, 마이크로웨이브 어댑터(108)는 약 50 오옴 임피던스에서의 발진 전기 신호를 약 300 오옴 임피던스에서의 발진 전기 신호로 변환한다. 예시적인 실시예들에서, 마이크로웨이브 어댑터(108)는 웨이브가이드(110)의 입력 또는 그 근방에서 웨이브가이드(110) 내에 배치된 안테나부를 포함하고, 안테나부는 300 오옴 임피던스에서의 발진 전기 신호를 웨이브가이드(110)의 입력에 방출되거나 다르게 제공되는 발진 주파수에서의 대응하는 전자기 신호(또는 전자기파)로 변환한다. 예를 들어, 공진 회로(122)가 2.45GHz의 공진 주파수를 제공하도록 구성된 마이크로웨이브 오븐 응용에서, 마이크로웨이브 어댑터(108)는 발진기 출력 노드(118)에서의 발진 전기 신호를 웨이브가이드(110)의 입력에 제공된 2.45GHz에서의 방출된 마이크로웨이브 전자기 신호로 변환하고, 웨이브가이드(110)는 마이크로웨이브 신호를 마이크로웨이브 오븐(150)의 캐비티(또는 조리실) 내로 향하게 한다.

도 2는 도 1의 발진기 시스템(100)에서 공진 회로(122)로서 사용하기에 적합한 공진 회로(200)의 예시적인 실시예를 도시한다. 공진 회로(200)는 환형 공진 구조(202) 및 한 쌍의 유도성 소자(204, 206)를 포함한다. 환형 공진 구조(202)는 그 세로 단부(212, 214)에서 용량성 결합된 한 쌍의 아치형(또는 곡선형) 유도성 소자(208, 210)를 포함한다. 아치형 유도성 소자(208, 210)는 모양이 실질적으로 동일하고 상보적이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 아치형 유도성 소자(208, 210)는 그 세로 단부(212, 214)가 다른 아치형 유도성 소자(208, 210)의 것들과 마주하거나 다르게 대향할 때 공간이 빈 내부 영역(203)을 갖는 대칭의 환형 구조(202)를 제공한다. 다르게 말하면, 아치형 유도성 소자(208, 210)는 서로를 향해 안쪽으로 만곡되어, 공간이 빈 내부 영역(203)을 둘러싸는 대칭의 환형 구조(202)를 제공한다. 모양이 실질적으로 동일한 유도성 소자(208, 210)에 의해, 유도성 소자(208, 210)는 공진 회로(200)에 비교적 높은 품질 계수(또는 Q 값)를 제공하기 위해 실질적으로 동일한 전기적 특성을 갖는다. 도시된 실시예에서, 아치형 유도성 소자(208, 210)는 환형 공진 구조(202)가 둥근 모서리를 갖는 실질적인 직사각형이도록 실질적으로 U 자형이지만, 다른 실시예들에서, 아치형 유도성 소자(208, 210)는 환형 공진 구조(202)가 실질적으로 원형이도록 실질적으로 C 자형일 수 있다. 이와 관련하여, 환형 공진 구조(202)의 전체 모양은 면적 또는 레이아웃 요건 또는 특정한 실시예를 위한 다른 설계 제약에 따라 변할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 유도성 소자(208, 210)는 각각 인쇄 회로 기판 등의 전기 기판(201) 위에 형성된 마이크로스트립 또는 다른 도전성 재료(예를 들어, 도전성 금속 트레이스)로서 실현된다. 유도성 소자(208, 210)의 물리적 치수는 환형 공진 구조(202)가 원하는 주파수에서 공진하도록, 원하는 인덕턴스를 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 유도성 소자(208, 210)의 길이 및 폭은 환형 공진 구조(202)가 약 2.45GHz의 주파수에서 공진하게 하도록 선택될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 약 0.0024 인치의 두께를 갖는 도전성 금속 재료(또는 마이크스트립)로 약 2.45GHz의 공진 주파수를 제공하기 위해서, 제1 방향으로의 각 유도성 소자(208, 210)의 길이(240)는 약 1.03 인치이고, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로의 각 유도성 소자(208, 210)의 길이(250)는 약 0.42 인치이고, 각 유도성 소자(208, 210)의 폭(260)은 약 0.058 인치이고 그 내부 반경(270)은 약 0.121 인치이고, 유도성 소자(208, 210)의 단부 간의 에어 갭(216, 218)의 폭은 약 0.02 인치이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 아치형 유도성 소자(208, 210)의 세로 단부(212, 214)는 유도성 소자(208, 210)의 세로 단부(212, 214) 간의 에어 갭(216, 218)을 제공하기 위해 서로로부터 이격되거나 다르게 분리된다. 도시된 실시예에서, 공진 회로(200)는 유도성 소자(208, 210) 사이에 직렬로 전기적으로 결합된 한 쌍의 용량성 소자(220, 222)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 각각의 용량성 소자(220, 222)는 유도성 소자(208, 210)의 세로 단부(212, 214) 사이의 에어 갭(216, 218)을 가로질러 장착된 다층 세라믹 칩 캐패시터 등의 캐패시터로서 실현되어 실질적으로 연속적인 환형 구조를 제공한다. 이와 관련하여, 각각의 용량성 소자(220, 222)는 제1 아치형 유도성 소자(208)의 단부(212)에 장착, 부착 또는 다르게 접속된 제1 단자, 및 제2 아치형 유도성 소자(210)의 대향 단부(214)에 장착, 부착 또는 다르게 접속된 제2 단자를 갖는다. 이 방식으로, 용량성 소자(220, 222)는 유도성 소자(208, 210) 사이에 직렬로 전기적으로 접속된다. 예시적인 실시예에서, 용량성 소자(220, 222)의 캐패시턴스는 실질적으로 동일하고, 공진 회로(200)가 원하는 주파수에서 공진하게 하도록 유도성 소자(208, 210)의 인덕턴스에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 용량성 소자(220, 222)의 캐패시턴스는 공진 회로(200)가 약 2.45GHz의 주파수에서 공진하게 하도록 선택된다. 예시적인 실시예에서, 용량성 소자(220, 222)의 캐패시턴스는 약 2.2 피코패럿이다.

하나 이상의 대안적 실시예들에 따르면, 공진 회로(200)는 용량성 소자(220, 222)를 포함하지 않을 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 이와 관련하여, 유도성 소자(208, 210)의 단부(212, 214) 사이의 에어 갭(216, 218)에 의해 제공된 용량성 결합은 공진 회로(200)가 원하는 주파수에서 공진하게 하도록 원하는 캐패시턴스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 유도성 소자(208, 210)의 물리적 치수 및/또는 모양은 원하는 인덕턴스를 제공하도록 선택될 수 있고 에어 갭(216, 218)의 크기(즉, 단부(212, 214) 사이의 분리 간격)은 공진 회로(200)가 용량성 소자(220, 222) 없이 원하는 공진 주파수에서 공진하게 하도록 원하는 캐패시턴스(예를 들어, 2.2 피코패럿)를 제공하도록 선택될 수 있다.

도 2를 계속 참조하면, 유도성 소자(204, 206)는 일반적으로 공진 회로(200)의 입력 및 출력 단자를 나타낸다. 편의상, 그러나, 제한 없이, 제1 유도성 소자(204)는 대안적으로 여기서는 입력 유도성 소자라고 할 수 있고 제2 유도성 소자(206)는 대안적으로 여기서는 출력 유도성 소자라고 할 수 있다. 도 1을 참조하여 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예시적인 실시예들에서, 입력 유도성 소자(204)는 발진기 장치(102)의 출력 노드(118)에 결합되고 출력 유도성 소자(206)는 발진기 장치(102)의 입력 노드(112)에 결합된다.

도 2의 도시된 실시예에서, 입력 유도성 소자(204)는 제1 아치형 유도성 소자(208)에 인접하게 전기 기판(201) 위에 형성된 직사각형 마이크로스트립(또는 다른 도전성 재료)으로서 실현된다. 입력 유도성 소자(204)는 유도성 소자(204, 208) 사이에서 전기적으로 직렬로 갭 캐패시터로서 기능하는 에어 갭(224)에 의해 유도성 소자(208)로부터 이격되거나 다르게 분리된다. 이와 관련하여, 입력 유도성 소자(204)는 에어 갭(224)에 의해 제공된 갭 캐패시턴스를 통해 유도성 소자(208)에 용량성 결합된다. 예시적인 실시예에서, 유도성 소자(204, 208) 사이의 분리 간격(예를 들어, 에어 갭(224)의 폭)은 갭 캐패시턴스의 품질 계수(또는 Q 값)를 증가시키도록 가능한 한 작게 선택된다. 한 실시예에 따르면, 유도성 소자(204, 208) 사이의 분리 간격은 약 0.01 인치 이하이다.

유사한 방식으로, 출력 유도성 소자(206)는 제2 아치형 유도성 소자(210)에 인접하게 전기 기판(201) 위에 형성된 다른 직사각형 마이크로스트립(또는 다른 도전성 재료)으로서 실현된다. 도시된 실시예에서, 출력 유도성 소자(206)는 에어 갭(224)과 관련하여 위에 설명된 것과 유사한 방식으로 유도성 소자(206, 210) 사이의 갭 캐패시터로서 기능하는 에어 갭(226)에 의해 유도성 소자(210)로부터 이격되거나 다르게 분리된다. 유도성 소자(204, 206)는 실질적으로 모양이 직사각형이고, 각각의 유도성 소자(204, 206)의 치수는 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 공진 회로(200)의 공진 주파수에서 공진 회로(200)를 위한 원하는 입력 및/또는 출력 임피던스를 제공하도록 선택된다. 도 2는 하나 이상의 대안적 실시예들에 따라, 유도성 소자(204, 206) 둘 다의 사이의 에어 갭(224, 226)을 도시하지만, 유도성 소자(204, 206) 중 하나는 직렬 캐패시턴스 없이 환형 공진 구조(202)에 전기적으로 접속될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 예를 들어, 한 실시예에 따르면, 출력 유도성 소자(206)는 환형 공진 구조(202) 및/또는 아치형 유도성 소자(210)에 물리적으로 접촉하도록 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 유도성 소자(206)는 환형 공진 구조(202)의 아치형 유도성 소자(210)와 일체로 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 유도성 소자(204, 206) 중 적어도 하나는 공진 회로(200)의 품질 계수(또는 Q 값)를 증가시키도록 에어 갭(224, 226)에 의해 환형 공진 구조(202)로부터 분리된다. 예시적인 실시예에서, 공진 회로(200)의 품질 계수(또는 Q 값)는 약 190 이상이다.

공진 회로(200)의 제조는 전기 기판(201) 위에 유도성 소자(204, 206, 208, 210)를 형성하고, 아치형 유도성 소자(208, 210)의 세로 단부(212, 214) 사이에 결합된 용량성 소자(220, 222)를 형성함으로써 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 제조 공정은 공간이 빈 내부 영역(203)(예를 들어, 아치형 유도성 소자(208, 210)에 의해 실질적으로 둘러싸인 전기 기판(201)의 노출된 영역)을 갖는 환형 공진 구조(202)를 정의하는 아치형 유도성 소자(208, 210) 및 아치형 유도성 소자(208, 210)에 인접한 유도성 소자(204, 206)를 제공하기 위해, 전기 기판(201) 위에 놓이는 도전성 재료의 층을 형성하고 도전성 재료의 부분을 선택적으로 제거함으로써 시작될 수 있다. 상술한 바와 같이, 유도성 소자(204, 206) 중 적어도 하나와 각각의 아치형 유도성 소자(208, 210) 사이의 도전성 재료의 부분은 그 각각의 유도성 소자(204, 206)와 각각의 유도성 소자(204, 206)에 인접한 각각의 아치형 유도성 소자(208, 210) 사이에 직렬로 갭 캐패시턴스를 제공하도록 제거된다. 부가적으로, 도전성 재료의 부분은 아치형 유도성 소자(208, 210)의 세로 단부(212, 214) 사이에 에어 갭(216, 218)을 제공하도록 제거된다. 유도성 소자(204, 206, 208, 210)를 형성한 후, 공진 회로(200)의 제조는 아치형 유도성 소자(208, 210)의 세로 단부(212, 214)에, 에어 갭(216, 218)에 걸쳐지고 아치형 유도성 소자(208, 210)와 용량성 결합하는 용량성 소자(220, 222)를 장착, 납땜 또는 다르게 부착함으로써 완료될 수 있다.

이제 도 1 및 2를 참조하면, 예시적인 실시예에서, 발진기 시스템(100) 내의 공진 회로(122)는 환형 공진 구조(202)가 증폭기 장치(120)의 출력과 증폭기 장치(120)의 입력 사이에 결합되도록 공진 회로(200)로서 실현된다. 이와 관련하여, 입력 유도성 소자(204)는 노드(118)에 전기적으로 결합되고 출력 유도성 소자(206)는 노드(112)에 전기적으로 결합된다. 예를 들어, 증폭기 출력 임피던스 정합 회로(126)는 입력 유도성 소자(204)에 접속되거나 다르게 그와 일체로 되어 있는 전기 기판(201) 위에 형성된 마이크로스트립을 포함할 수 있고, 증폭기 입력 임피던스 정합 회로(124)는 출력 유도성 소자(206)에 접속되거나 다르게 그와 일체로 되어 있는 제2 마이크로스트립을 포함할 수 있다. 입력 유도성 소자(204)의 물리적 치수는 공진 회로(200)의 입력 임피던스를 노드(118)에서의 임피던스와 정합시키도록 선택되고, 유사하게, 출력 유도성 소자(206)의 물리적 치수는 공진 회로(200)의 출력 임피던스를 노드(112)에서의 임피던스와 정합시키도록 선택된다. 이와 관련하여, 예시적인 실시예에서, 임피던스 정합 회로(124, 126)의 임피던스와 유도성 소자(204, 206) 및 에어 갭(224, 226)의 임피던스는 공진 회로(122, 200)의 공진 주파수에서 발진기 장치(102)에 대한 원하는 이득을 제공하도록 협력하여 설정된다.

도 3은 도 1의 발진기 시스템(100)에서의 마이크로웨이브 어댑터(108)로서 사용하기에 적합한 어댑터(300)의 예시적인 실시예를 도시한다. 어댑터(300)는 제한 없이, 복수의 동축부(302, 304, 306), 안테나부(308), 및 입력 임피던스 정합부(310)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 입력 임피던스 정합부(310)는 마이크로스트립 또는 다른 도전성 재료(예를 들어, 도전성 금속 트레이스)의 입력 세그먼트(312), 및 입력 세그먼트(312)와 접지 기준 전압 노드(316)(예를 들어, 노드(142)) 사이에 결합된 입력 용량성 소자(314)를 포함하고, 입력 세그먼트(312)와 용량성 소자(314)는 마이크로웨이브 어댑터(300)의 입력 노드(318)에서의 입력 임피던스를 마이크로웨이브 어댑터(300)의 입력 노드(318)에 결합된 발진 전기 신호를 갖는 노드(예를 들어, 출력 노드(118))에 정합시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 4의 맥락에서 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 한 실시예에 따르면 마이크로웨이브 어댑터(108)가 어댑터(300)로서 실현될 때, 용량성 소자(314)는 약 2.2 피코패럿의 캐패시턴스를 갖는 캐패시터로서 실현되고, 입력 세그먼트(312)는 출력 노드(118)에서의 발진기 장치(102)의 50 오옴 출력 임피던스와 정합하도록 2.45GHz에서의 50 오옴의 임피던스를 제공하기 위해 선택된 길이를 갖는 마이크로스트립 전송선 세그먼트로서 실현된다. 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도, 마이크로웨이브 어댑터(300)의 안테나부(308)가 웨이브가이드 내에 (예를 들어, 웨이브가이드(110)의 입력 또는 그 근방에) 배치되어, 어댑터 입력 노드(318)에서 수신된 입력 전기 신호에 대응하는 발진 전자기 신호(또는 전자기파)를 웨이브가이드 내로 방출한다.

동축부(302, 304, 306)는 입력 임피던스 정합부(310)와 안테나부(308) 사이에 직렬로 전기적으로 결합되어 어댑터 입력 노드(318)에서의 임피던스를 최종 동축부(306)가 안테나부(308)에 결합되는 웨이브가이드(예를 들어, 웨이브가이드(110))의 입력 임피던스로 변환한다. 예시적인 실시예들에서, 동축부(302, 304, 306)는 모양이 실질적으로 원통형이고, 각 동축부(302, 304, 306)는 도전성 재료의 내부 원통형 세그먼트(또는 내부 도체), 내부 도체를 둘러싸거나 다르게 에워싸는 유전 재료, 및 유전 재료를 둘러싸거나 다르게 에워싸는 외부 차폐 재료를 포함한다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 제1 동축부(302)는 구리 또는 다른 적합한 도전성 재료의 내부 원통형 세그먼트(320), 및 내부 도체(320)를 에워싸는 테프론 등의 유전 재료의 주위부(322)를 포함한다. 이와 관련하여, 주위 유전부(322)는 내부 도체(320)의 직경 및/또는 원주에 대응하는 중공 내부 보어(hollow interior bore)(또는 개구)를 갖는 실질적으로 원통형일 수 있다. 제1 동축부(302)는 주위 유전부(322)의 적어도 일부를 에워싸는 구리 또는 다른 도전성 재료의 외부 차폐 세그먼트(324)를 또한 포함한다. 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 외부 차폐 세그먼트(324)는 외부 차폐 세그먼트(324)의 장착 및 접지를 용이하게 하기 위해서 동축부(302)의 세로축에 수직으로 연장하는 플랜지부(356)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 내부 도체(320)의 단부 부분(326)은 주위 유전부(322)로부터 연장하고 입력 마이크로스트립 세그먼트(312)에 전기적으로 접속된다. 한 실시예에 따르면, 단부 부분(326)의 연장의 길이는 단부 부분(326)과 입력 마이크로스트립 세그먼트(312) 사이의 전기적 접속을 용이하게 하기 위해서 약 5 밀리미터보다 크다. 예를 들어, 단부 부분(326)은 입력 마이크로스트립 세그먼트(312)에 납땜되거나 다르게 부착된 내부 도체(320)의 반원형 단면(예를 들어, 원통의 절반)으로서 실현될 수 있다.

도시된 실시예에서, 제2 동축부(304)는 제1 동축부(302)의 내부 도체(320)에 전기적으로 접속된 구리 또는 다른 적합한 도전성 재료의 내부 원통형 세그먼트(328), 유전 재료의 주위부(330), 및 세라믹 재료의 외부 차폐 세그먼트(332)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제2 동축부(304)의 내부 도체(328)는 제1 동축부(302)의 내부 도체(320)와 일체로 되고/되거나 인접하고, 제2 동축부(304)의 주위 유전부(330)는 제1 동축부(302)의 주위 유전부(322)와 일체로 되고/되거나 인접한다. 유사하게, 제3 동축부(306)는 제2 동축부(304)의 내부 도체(328)에 전기적으로 접속된 구리 또는 다른 적합한 도전성 재료의 내부 원통형 세그먼트(334), 유전 재료의 주위부(336), 및 구리 또는 다른 도전성 재료의 외부 차폐 세그먼트(338)를 포함하고, 제3 동축부(306)의 내부 도체(334)는 제2 동축부(304)의 내부 도체(328)와 일체로 되고/되거나 인접하고, 주위 유전부(336)는 주위 유전부(330)와 일체로 되고/되거나 인접한다. 따라서, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 내부 도체들(320, 328, 334)은 상이한 동축부들에 걸쳐 상이한 직경들 및/또는 길이들을 갖는 구리 또는 다른 도전성 재료의 단일체의 인접하고/하거나 일체로 된 원통형 세그먼트로서 실현될 수 있고, 마찬가지로, 주위 유전부들(322, 330, 336)은 상이한 동축부들에 걸쳐서 상이한 직경들 및/또는 길이들을 갖는 테프론 또는 다른 유전 재료의 단일체의 인접하고/하거나 일체로 된 원통형 세그먼트로서 실현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 동축부(306)의 내부 도체(334) 및 외부 차폐 세그먼트(338)는 그 안에 내부 도체(334)가 배치된 실질적으로 중공 영역을 제공하도록 주위 유전 재료(336)를 지나 연장한다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 안테나부(308)는 어댑터(300)로부터의 전자기파(또는 신호)를 웨이브가이드, 캐비티 등 내로 방출하는 것을 용이하게 하기 위해서 내부 도체(334)를 외부 차폐 세그먼트(338)에 전기적으로 접속하는 외부 차폐 세그먼트(338)에 의해 정해진 중공 영역 내에 배치된 도전성 캡핑부(conductive capping portion)로서 실현된다. 예시적인 실시예에서, 외부 차폐부(326, 332, 338)는 마그네트론 안테나 헤드에 대응한다. 다르게 말하면, 어댑터(300)는 마그네트론 안테나 헤드 내에 내부 도체(320, 328, 334) 및 주위 유전부(322, 330, 336)를 제공하고 안테나부(308)를 마그네트론 안테나 헤드의 단부 내로 삽입함으로써 형성될 수 있다.

하나 이상의 예시적인 실시예들에 따르면, 각각의 동축부(302, 304, 306)는 다른 동축부(302, 304, 306)와 다른 임피던스를 갖는다. 도시된 실시예에서, 각각의 동축부(302, 304, 306)는 다른 동축부(302, 304, 306)의 대응하는 직경(또는 원주)과 다른 하나 이상의 직경(또는 원주)을 갖는다. 예를 들어, 제1 동축부(302)의 내부 도체(320)의 직경(또는 원주)(화살표(360)로 표시됨)은 다른 동축부(304, 306)의 내부 도체(328, 334)의 직경(또는 원주)보다 크고, 제1 동축부(302)의 주위 유전부(322)의 공칭 직경(또는 원주)(화살표(362)로 표시됨)는 다른 동축부(304, 306)의 주위 유전부(330, 336)의 직경(또는 원주)보다 크다. 마찬가지로, 제2 및 제3 동축부(304, 306)의 내부 도체(328, 334)는 실질적으로 동일한 직경(또는 원주)(화살표(366)로 표시됨)을 갖지만, 제2 동축부(304)를 위한 주위 유전부(330)의 직경(또는 원주)(화살표(368)로 표시됨)은 제3 동축부(306)를 위한 주위 유전부(336)의 직경(또는 원주)(화살표(372)로 표시됨)보다 크고 제2 동축부(304)의 외부 차폐부(332)의 직경(또는 원주)은 제3 동축부(306)의 외부 차폐부(338)의 직경(또는 원주)보다 크다.

도 3을 계속 참조하면, 안테나부(308)는 내부 도체(334)를 외부 차폐부(338)에 전기적으로 접속하는 외부 차폐부(338)의 연장에 의해 정해진 중공 영역 내에 배치된 도전성 캡핑부로서 실현되어, 외부 차폐부(338)와 내부 도체(334)는 함께 효과적으로 단락된다(short-circuited). 안테나부(308)는 원통부(340) 및 원통부(340)와 일체로 된 캡핑부(342)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 안테나부(308)는 원통부(340) 및 캡핑부(342)를 통해 연장하고 내부 도체(334)의 직경(또는 원주)와 실질적으로 동일하거나 다르게 대응하는 직경(또는 원주)을 갖는 중심 보어(344)(또는 홀 또는 개구)를 포함하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 주위 유전 재료(336)로부터 차폐부(338)의 연장에 의해 정해진 중공 영역 내로 연장하는 내부 도체(334)의 부분이, 원통부(340)가 중공 영역 내에 삽입될 때, 원통부(340) 내에 배치되게 한다. 이와 관련하여, 보어(344)는 내부 도체(334)의 연장 부분이 원통부(340)와 접촉하도록 내부 도체(334)를 따르거나 다르게 그와 동일 평면을 이룬다. 원통부(340)는 차폐부(338)의 내부 원주와 실질적으로 동일하거나 다르게 대응하는 직경(또는 외부 원주)을 가져서, 원통부(340)의 외부 원주 표면이 차폐부(338)의 내부 원주 표면과 접촉하게 한다. 그러므로, 부분(340, 342)이 구리 등의 도전성 재료로서 실현될 때, 안테나부(308) 및/또는 원통부(340)는 내부 도체(334)를 외부 차폐부(338)에 전기적으로 접속한다.

예시적인 실시예에서, 내부 도체(334) 및 외부 차폐부(338)는 각각 (화살표(376)로 표시된) 제1 길이만큼 주위부(336)를 지나 연장하고, 원통부(340)의 길이는 그 연장 길이와 실질적으로 동일하거나 다르게 대응하게 되어, 원통부(340)가 외부 차폐부(338)의 연장 부분에 의해 정해진 중공 영역 내에 삽입될 때 원통부(340)는 주위부(336)와 접촉한다. 그러므로, 원통부(340)와 외부 차폐부(338) 사이에 내부 에어 갭 또는 빈 공간이 없다. 예시적인 실시예에서, 캡핑부(342)는 외부 차폐부(338)의 외부 직경(또는 외부 원주)과 실질적으로 동일하거나 다르게 대응하는 직경(또는 원주)을 갖는다. 캡핑부(342)는 보어(344)가 내부 도체(334)와 정렬되고 동축이고/이거나 동심인 내부 도체(334)의 연장 부분의 세로 단부에 에어 갭(346)을 제공하도록 하는 길이(화살표(378)로 표시됨)를 갖는다. 한 실시예에 따르면, 캡핑부(342)의 길이(378)는 약 1 밀리미터보다 크고, 바람직하게는 약 1.5 밀리미터이다. 예를 들어, 도 1과 관련하여 위에 설명된 바와 같이, 안테나부(308) 및/또는 원통부(340)는 에어 갭(346)으로부터 방출하는 전자기파를 마이크로웨이브 오븐(예를 들어, 마이크로웨이브 오븐(150))의 캐비티(또는 조리실) 내로 향하게 할 수 있는 웨이브가이드(예를 들어, 웨이브가이드(110)) 내로 삽입되거나 다르게 배치될 수 있다. 안테나부(308)에 의해 제공되는 내부 도체(334)와 외부 차폐부(338) 사이의 전기적 접속에 의해, 발진 전기 신호에 대응하는 전자기파는 내부 도체(334)를 따라 전파하여 안테나부(308) 및 외부 차폐부(338)로부터 주위 매질로 방출된다.

예시적인 실시예에서, 마이크로웨이브 어댑터(300)는 웨이브가이드(예를 들어, 웨이브가이드(110))에 장착되거나 다르게 부착되는 실질적으로 평면인 마운팅 구조(350) 내에 삽입된다. 이와 관련하여, 마운팅 구조(350)는 마이크로웨이브 어댑터(300)의 적어도 일부가 마운팅 구조(350)를 통해 웨이브가이드 내로 돌출하게 해 주는, 웨이브가이드의 입력과 정렬된 개구(또는 홀)를 포함한다. 도 3의 도시된 실시예에서, 개구는 제2 동축부(304)의 외부 직경(또는 원주)을 따르고, 제1 동축부(302)의 직경(또는 원주) 미만인 직경(또는 원주)를 가져서, 제2 및 제3 동축부(304, 306)만이 마운팅 구조(350)를 통해 웨이브드가이드 내로 연장할 수 있게 한다. 하나 이상의 실시예들에 따르면, 마운팅 구조(350)는 철 또는 알루미늄 등의 도전성 재료로서 실현된다. 도시된 실시예에서, 제1 동축부(302)의 직경(또는 외부 원주)에 대응하는 개구(또는 홀)을 갖는 제1 원통형 마운팅 구조(352)는 마운팅 구조(350)에 부착되거나 다르게 장착된다. 도시된 바와 같이, 제1 원통형 마운팅 구조(352)의 길이는 외부 차폐부(324)의 길이에 대응한다. 예시적인 실시예에서, 제1 원통형 마운팅 구조(352)는 마운팅 구조(350)와 외부 차폐부(324) 사이의 전기적 접속성을 제공하는 알루미늄 또는 다른 도전성 재료로서 실현되어, 외부 차폐부(324), 마운팅 구조(350), 및 제1 원통형 마운팅 구조(352)는 동일한 전기적 전위(예를 들어, 접지)를 갖게 된다. 외부 차폐부(324)로부터 연장하는 주위 유전부(322)의 세그먼트의 길이와 실질적으로 동일한 길이 및 외부 차폐부(324)로부터 연장하는 주위 유전부(322)의 세그먼트의 외부 표면에 대응하거나 다르게 그것을 따르는 개구(또는 홀)를 갖는 제2 원통형 마운팅 구조(354)는 제1 원통형 마운팅 구조(352)에 부착되거나 다르게 장착된다. 예시적인 실시예에서, 제2 원통형 마운팅 구조(354)는 황동 재료 또는 다른 도전성 재료로서 실현된다. 외부 차폐 세그먼트(324)의 플랜지 부분(356)은 제2 원통형 마운팅 구조(354)를 제1 원통형 마운팅 구조(352)의 전기적 전위로 접지하는 전기적 접속을 제공하기 위해 원통형 마운팅 구조(352, 354)와 접촉한다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 어떤 실시예들에서는, 하나 이상의 와셔(washer)(또는 스페이서)가 원통형 마운팅 구조들(352, 354) 사이에 간격을 유지하고 플랜지 부분(356)을 보호하기 위해 원통형 마운팅 구조들(352, 354) 사이에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 와셔는 플랜지 부분(356)을 에워쌀 수 있거나 또는 플랜지 부분(356)과 제2 원통형 마운팅 구조(354) 사이의 유전부(322)를 에워싸도록 플랜지 부분(356)의 직경 미만인 직경을 가질 수 있다. 와셔는 황동 재료 또는 다른 도전성 재료로서 실현될 수 있다. 마운팅 구조(350, 352, 354)와 플랜지 부분(356)의 도전성에 의해, 어댑터(300)의 외부 차폐부(324)는 어댑터(300)가 웨이브가이드에 장착될 때 접지될 수 있다(예를 들어, 마운팅 구조(350)를 통해 웨이브가이드의 외부와 동일한 전기적 전위로 될 수 있다).

도 4는 도 1의 발진기 시스템(100)에 사용하기에 적합한 도 3에 도시된 마이크로웨이브 어댑터(300)의 한 예시적인 실시예를 위한 등가 회로를 도시한다. 한 실시예에 따르면, 입력 마이크로스트립 세그먼트(312)는 2.45GHz에서 약 50 오옴의 임피던스를 제공하도록 구성되고, 용량성 소자(314)는 마이크로웨이브 어댑터(300)의 임피던스를 발진기 장치(102)의 출력 노드(118)에서의 임피던스에 정합시키도록 약 2.2 피코패럿의 캐패시턴스를 제공한다. 도 4에 의해 도시된 실시예를 위해, 제1 동축부(302)의 내부 도체(320)는 약 3.35 밀리미터(0.132 인치)의 직경(화살표(360)로 표시됨)을 갖고, 주위부(322)는 약 0.1473 미터(0.580 인치)의 공칭 직경(화살표(362)로 표시됨)을 갖고, 내부 도체(320) 및 주위 유전부(322)는 각각 2.45GHz에서 약 61.2 오옴의 임피던스를 제공하도록 약 0.1789 미터(0.704 인치)의 길이(화살표(364)로 표시됨)를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 한 실시예에서, 주위 유전부(322) 및 외부 차폐부(324)는 제1 원통형 마운팅 구조(352)가 제2 원통형 마운팅 구조(354)와 인터페이스하는 위치에/로부터 (평면 마운팅 구조(350)의 평면에 대해) 약 75˚의 각도로 챔퍼되고(chamfered), 주위 유전부(322)는 제2 동축부(304)와의 계면 근처에서 (평면 마운팅 구조(350)의 평면에 대해) 62˚의 각도로 챔퍼된다. 제2 동축부(304)에 대해, 내부 도체(328)는 약 1 밀리미터(0.04 인치)의 직경(화살표(366)로 표시됨)을 갖고, 주위부(330)는 약 0.1070 미터(0.421인치)의 공칭 직경(화살표(368)로 표시됨)을 갖고, 내부 도체(328) 및 주위 유전부(330)는 각각 2.45GHz에서 약 98.5 오옴의 임피던스를 제공하도록 약 0.1488 미터(0.586 인치)의 길이(화살표(370)로 표시됨)를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 한 실시예에서, 주위 유전부(330)는 제3 동축부(306)와의 계면 근처에서 (평면 마운팅 구조(350)의 평면에 대해) 56˚의 각도로 챔퍼된다. 제3 동축부(306)에 대해, 내부 도체(334)는 내부 도체(328)와 동일한 직경(366)을 갖고, 주위부(336)는 약 0.0660 미터(0.260 인치)의 직경(화살표(372)로 표시됨)을 갖고, 주위 유전부(336)는 2.45GHz에서 약 79 오옴의 임피던스를 제공하도록 약 0.1524 미터(0.600 인치)의 길이(화살표(374)로 표시됨)를 갖는다. 따라서, 도 4의 실시예에서, 마이크로웨이브 어댑터(300)는 어댑터 입력 노드(318)(예를 들어, 출력 노드(118))에서의 발진 전기 신호를 50 오옴 임피던스로부터 웨이브가이드(110)의 입력에서의 2.45GHz에서의 약 288.7 오옴의 임피던스로 변환한다. 예시적인 실시예에서, 내부 도체(224) 및 외부 차폐부(338)의 연장의 길이(화살표(376)로 표시됨)는 약 6.1 밀리미터(0.124 인치)이고, 캡핑부(342)의 길이(화살표(378)로 표시됨)는 약 1.52 밀리미터(0.06 인치)이다.

이제 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상술한 발진기 시스템의 한가지 장점은 발진기 시스템이 마그네트론을 사용하지 않고서도 저 전압에서 종래의 마그네크론에 의해 발생된 것들에 등가인 출력 전력을 갖는 마이크로웨이브 신호를 발생시킬 수 있다는 것이다. 이와 관련하여, 마이크로웨이브 신호를 마그네트론으로부터 웨이브가이드 및/또는 캐비티로 전달하는 데 사용되는 마그네트론 안테나 대신에, 마이크로웨이브 어댑터(108)는 발진기 장치(102)에 의해 발생된 발진 전기 신호의 임피던스를 발진기 장치(102)의 출력 노드(118)에서의 약 50 오옴으로부터 웨이브가이드(110)의 입력 임피던스(예를 들어, 약 300 오옴)로 변환하고, 전자기파를 웨이브가이드(110) 내로 방출하기 위해 웨이브가이드(110) 내에 삽입된 안테나부를 포함한다. 이와 관련하여, 마이크로웨이브 어댑터(108)의 입력 임피던스를 발진기 장치(102)의 출력 임피던스와 정합시킴으로써, 발진기 장치(102)로부터 마이크로웨이브 어댑터(108)로의 전력 전달이 개선되고, 마이크로웨이브 어댑터(108)의 출력 임피던스를 웨이브가이드(110)의 입력 임피던스와 정합시킴으로써, 마이크로웨이브 어댑터(108)에 의해 방출된 전자기파의 순방향 전송이 개선된다.

간결성을 위해, 공진기, 증폭기, 바이어싱, 부하 변조, 임피던스 정합, 마이크로웨이브 응용, 및 시스템의 다른 기능적 양상 (및 시스템의 개개의 동작 구성 부품)에 관련된 종래의 기술은 여기서 상세히 설명되지 않는다. 또한, 여기에 포함된 다양한 도면들에 도시된 연결선은 다양한 소자 간의 예시적인 기능적 관계 및/또는 물리적 결합을 나타내고자 한다. 많은 대안적인 또는 추가적인 기능적 관계 또는 물리적 접속이 발명의 주제의 실시예에서 제시될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 또한, 소정의 용어가 또한 참조의 목적으로만 여기서 사용될 수 있고, 따라서, 제한하려는 의도는 아니고, 용어 "제1", "제2", 및 구조를 참조하는 다른 그러한 수치적 용어는 맥락에 의해 분명하게 나타나 있지 않은 한 순차 또는 순서를 의미하는 것은 아니다.

여기서 사용된 바와 같이, "노드"는 주어진 신호, 논리 레벨, 전압, 데이터 패턴, 전류 또는 양이 제공되는 임의의 내부적 또는 외부적 기준점, 접속점, 접합, 신호선, 도전성 소자 등을 의미한다. 또한, 2개 이상의 노드가 하나의 물리적 소자에 의해 실현될 수 있다(그리고, 2개 이상의 신호는 공통 노드에서 수신 또는 출력되더라도 다중화되거나, 변조되거나, 다르게 구별될 수 있다).

상기 설명은 함께 "접속된(connected)" 또는 "결합된(coupled)" 소자 또는 노드 또는 특징을 언급한다. 여기서 사용된 바와 같이, 달리 명시하지 않는 한, "접속된"이라는 것은 하나의 소자가 다른 소자와 직접 연결(또는 직접 통신)하는 것을 의미하고 반드시 기계적일 필요는 없다. 마찬가지로, 달리 명시하지 않는 한, "결합된"이라는 것은 한 소자가 다른 소자와 직접 또는 간접 연결(또는 직접 또는 간접 통신)하는 것을 의미하고, 반드시 기계적인 필요는 없다. 그러므로, 도면에 도시된 개략이 소자의 한 예시적인 구성을 도시하더라도, 부가적인 중간 소자, 장치, 특징, 또는 구성 요소가 도시된 주제의 실시예에서 제시될 수 있다.

결론적으로, 어댑터의 예시적인 실시예가 제공된다. 어댑터는 도전성 재료의 입력 세그먼트, 입력 세그먼트에 결합된 제1 내부 도체 및 제1 외부 차폐 세그먼트를 포함하는 제1 동축부, 및 제1 내부 도체를 제1 외부 차폐 세그먼트와 전기적으로 결합하도록 제1 동축부에 결합된 캡핑부를 포함한다. 한 실시예에서, 캡핑부는 제1 내부 도체의 단부와 정렬된 에어 갭을 포함한다. 다른 실시예에서, 어댑터는 입력 세그먼트와 제1 내부 도체 사이에 결합된 제2 내부 도체를 포함하는 제2 동축부를 더 포함하고, 제2 동축부의 직경은 제1 동축부의 직경과 다르다. 또 다른 실시예에서, 어댑터는 입력 세그먼트와 제1 내부 도체 사이에 결합된 제2 내부 도체를 포함하는 제2 동축부를 더 포함하고, 제2 동축부의 임피던스는 제1 동축부의 임피던스와 다르다. 다른 실시예에 따르면, 어댑터는 입력 세그먼트와 기준 전압 노드 사이에 결합된 용량성 소자를 더 포함한다. 한 실시예에서, 입력 세그먼트는 마이크로스트립 전송선을 포함한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 제1 직경을 갖는 제1 동축부, 제2 직경을 갖는 제2 동축부 - 제2 직경은 제1 직경과 다르고, 제2 동축부는 내부 도전성 부분 및 외부 차폐 세그먼트를 포함함 -, 및 내부 도전성 부분과 외부 차폐 세그먼트를 전기적으로 결합하도록 제2 동축부에 결합된 캡핑부를 포함하는 어댑터가 제공된다. 한 실시예에서, 어댑터는 제1 동축부에 결합된 도전성 재료의 세그먼트 및 도전성 재료의 세그먼트와 기준 전압 노드 사이에 결합된 용량성 소자를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 직경은 제2 직경보다 크다. 다른 실시예에서, 세그먼트는 제1 동축부의 내부 도전성 부분에 접속된다. 한 실시예에 따르면, 제2 동축부의 내부 도전성 부분은 제2 직경을 갖고, 제1 동축부는 제1 직경을 갖는 제2 내부 도전성 부분을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제1 동축부는 제2 내부 도전성 부분, 및 제2 내부 도전성 부분을 둘러싸는 제1 유전부를 포함하고, 제1 유전부는 제1 직경을 갖고, 제2 동축부는 내부 도전성 부분을 둘러싸는 제2 유전부를 포함하고, 제2 유전부는 제2 직경을 갖는다. 한 실시예에서, 제1 직경은 제2 직경보다 크다. 또 다른 실시예에 따르면, 캡핑부는 내부 도전성 부분의 단부에 에어 갭을 제공하도록 내부 도전성 부분과 정렬되는 개구를 포함한다. 다른 실시예에서, 외부 차폐 세그먼트는 그 안에 배치된 내부 도전성 부분의 연장 부분을 갖는 중공 영역을 정의하고, 캡핑부는 중공 영역 내에 배치된 도전성 재료의 원통부를 포함하고, 내부 도전성 부분의 연장 부분은 원통부의 개구 내에 배치되고, 원통부는 내부 도전성 부분 및 외부 차폐 세그먼트와 접촉한다. 다른 실시예에 따르면, 제1 동축부의 임피던스는 제2 동축부의 임피던스와 다르다.

다른 실시예에 따르면, 발진기 시스템이 제공된다. 발진기 시스템은 입력 임피던스를 갖는 웨이브가이드, 제1 노드에서 발진 신호를 발생시키는 발진기 장치,및 제1 노드에 결합된 어댑터를 포함한다. 어댑터는 제1 노드에 결합된 도전성 재료의 입력 세그먼트, 웨이브가이드 내에 배치된 안테나부, 및 안테나부와 입력 세그먼트 사이에 결합되어 발진 신호를 안테나부에서의 웨이브가이드의 입력 임피던스로 변환하는 하나 이상의 동축부를 포함한다. 한 실시예에서, 발진기 시스템은 입력 세그먼트와 기준 전압 노드 사이에 결합된 용량성 소자를 더 포함하고, 입력 세그먼트의 임피던스는 제1 노드에서의 출력 임피던스에 대응하고, 하나 이상의 동축부는 발진 신호를 출력 임피던스로부터 웨이브가이드의 입력 임피던스로 변환하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 동축부는 입력 세그먼트에 결합된 제1 내부 도체를 갖는 제1 동축부 및 제1 내부 도체에 결합된 제2 내부 도체를 갖는 제2 동축부를 포함하고, 제1 내부 도체의 직경은 제2 내부 도체의 직경과 다르다. 또 다른 실시예에서, 발진기 장치는 제1 증폭기 입력 및 제1 노드에 결합된 제1 증폭기 출력을 갖는 제1 증폭기, 및 제1 증폭기 출력과 제1 증폭기 입력 사이에 결합된 환형 공진 구조를 포함한다.

적어도 하나의 예시적인 실시예가 상기 상세한 설명에서 제시되었지만, 많은 변화가 존재한다는 것을 이해하여야 한다. 여기에 설명된 예시적인 실시예 또는 실시예들은 청구된 주제의 범위, 적용 가능성, 또는 구성을 어떤 식으로 제한하려는 의도는 아니라는 점을 또한 이해하여야 한다. 오히려, 상기 상세한 설명은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 설명된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 지침을 제공한다. 본 특허 출원을 한 시점에 공지된 등가물 및 예견할 수 있는 등가물을 포함하는, 청구항들에 의해 정의된 범위로부터 벗어나지 않는 소자의 기능 및 구성에 있어서의 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 예시적인 실시예들의 상세 및 상술한 다른 제한은 달리 명시하지 않는 청구 범위 로 해석되어서는 안 된다.

Claims

도전성 재료의 입력 세그먼트;
상기 입력 세그먼트에 결합된 제1 내부 도체 및 제1 외부 차폐 세그먼트를 포함하는 제1 동축부(coaxial portion); 및
상기 제1 내부 도체와 상기 제1 외부 차폐 세그먼트를 전기적으로 결합하도록 상기 제1 동축부에 결합된 캡핑부(capping portion)
를 포함하는 어댑터.
제1항에 있어서, 상기 캡핑부는 상기 제1 내부 도체의 단부와 정렬된 에어 갭을 포함하는 어댑터.
제1항에 있어서, 상기 입력 세그먼트와 상기 제1 내부 도체 사이에 결합된 제2 내부 도체를 포함하는 제2 동축부를 더 포함하고, 상기 제2 동축부의 직경은 상기 제1 동축부의 직경과 다른 어댑터.
제1항에 있어서, 상기 입력 세그먼트와 상기 제1 내부 도체 사이에 결합된 제2 내부 도체를 포함하는 제2 동축부를 더 포함하고, 상기 제2 동축부의 임피던스는 상기 제1 동축부의 임피던스와 다른 어댑터.
제1항에 있어서, 상기 입력 세그먼트와 기준 전압 노드 사이에 결합된 용량성 소자를 더 포함하는 어댑터.
제1항에 있어서, 상기 입력 세그먼트는 마이크로스트립 전송선을 포함하는 어댑터.
제1 직경을 갖는 제1 동축부;
제2 직경을 갖는 제2 동축부 - 상기 제2 직경은 상기 제1 직경과 다르고, 상기 제2 동축부는 내부 도전성 부분 및 외부 차폐 세그먼트를 포함함 - ; 및
상기 내부 도전성 부분과 상기 외부 차폐 세그먼트를 전기적으로 결합하도록 상기 제2 동축부에 결합된 캡핑부
를 포함하는 어댑터.
제7항에 있어서,
상기 제1 동축부에 결합된 도전성 재료의 세그먼트; 및
상기 도전성 재료의 세그먼트와 기준 전압 노드 사이에 결합된 용량성 소자
를 더 포함하는 어댑터.
제8항에 있어서, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 큰 어댑터.
제8항에 있어서, 상기 세그먼트는 상기 제1 동축부의 내부 도전성 부분에 접속되는 어댑터.
제7항에 있어서, 상기 제2 동축부의 상기 내부 도전성 부분은 제2 직경을 갖고, 상기 제1 동축부는 상기 제1 직경을 갖는 제2 내부 도전성 부분을 포함하는 어댑터.
제7항에 있어서,
상기 제1 동축부는 제2 내부 도전성 부분, 및 상기 제2 내부 도전성 부분을 둘러싸는 제1 유전부를 포함하고;
상기 제1 유전부는 상기 제1 직경을 갖고;
상기 제2 동축부는 상기 내부 도전성 부분을 둘러싸는 제2 유전부를 포함하고;
상기 제2 유전부는 상기 제2 직경을 갖는 어댑터.
제12항에 있어서, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 큰 어댑터.
제7항에 있어서, 상기 캡핑부는 상기 내부 도전성 부분의 단부에 에어 갭을 제공하도록 상기 내부 도전성 부분과 정렬되는 개구를 포함하는 어댑터.
제14항에 있어서,
상기 외부 차폐 세그먼트는 그 안에 배치된 상기 내부 도전성 부분의 연장 부분을 갖는 중공(hollow) 영역을 정의하고;
상기 캡핑부는 상기 중공 영역 내에 배치된 도전성 재료의 원통부를 포함하고;
상기 내부 도전성 부분의 상기 연장 부분은 상기 원통부의 상기 개구 내에 배치되고;
상기 원통부는 상기 내부 도전성 부분 및 상기 외부 차폐 세그먼트와 접촉하는 어댑터.
제7항에 있어서, 상기 제1 동축부의 임피던스는 상기 제2 동축부의 임피던스와 다른 어댑터.
입력 임피던스를 갖는 웨이브가이드;
제1 노드에서 발진 신호를 발생시키는 발진기 장치; 및
상기 제1 노드에 결합된 어댑터
를 포함하고, 상기 어댑터는,
상기 제1 노드에 결합된 도전성 재료의 입력 세그먼트;
상기 웨이브가이드 내에 배치된 안테나부; 및
상기 안테나부와 상기 입력 세그먼트 사이에 결합되어 상기 발진 신호를 상기 안테나부에서의 상기 웨이브가이드의 상기 입력 임피던스로 변환하는 하나 이상의 동축부
를 포함하는 발진기 시스템.
제17항에 있어서, 상기 입력 세그먼트와 기준 전압 노드 사이에 결합된 용량성 소자를 더 포함하고,
상기 입력 세그먼트의 임피던스는 상기 제1 노드에서의 출력 임피던스에 대응하고,
상기 하나 이상의 동축부는 상기 발진 신호를 상기 출력 임피던스로부터 상기 웨이브가이드의 상기 입력 임피던스로 변환하도록 구성된 발진기 시스템.
제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 동축부는,
상기 입력 세그먼트에 결합된 제1 내부 도체를 갖는 제1 동축부; 및
상기 제1 내부 도체에 결합된 제2 내부 도체를 갖는 제2 동축부를 포함하고,
상기 제1 내부 도체의 직경은 상기 제2 내부 도체의 직경과 다른 발진기 시스템.
제17항에 있어서, 상기 발진기 장치는,
제1 증폭기 입력, 및 상기 제1 노드에 결합된 제1 증폭기 출력을 갖는 제1 증폭기; 및
상기 제1 증폭기 출력과 상기 제1 증폭기 입력 사이에 결합된 환형 공진 구조를 포함하는 발진기 시스템.