KR19990083407A - 유전체공진기장치,유전체필터,발진기,공유기및전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 유전체 공진기 장치는 서로 대향하고 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖는 전극 비형성부들을 구비하고 유전체판의 대향하는 주면상에 형성되는 전극을 포함한다. 서로 대향하는 전극 비형성부들의 사이에 배치되는 유전체판의 부분은 유전체 공진기 부분으로서 이용된다. 또, 이러한 유전체 공진기 장치의 특성은 유전체 공진기 부분의 내부 또는 인접한 유전체 공진기 부분들 사이에 유전체칩들을 부착하여 조정한다. 상술한 구성에 의해, 무부하 Q특성을 저하시키지 않고 유전체 공진기 장치의 특정 조정을 행할 수 있도록 하고, 이러한 소형의 유전체 공진기 장치를 이용하여 특성이 우수한 소형의 송수신 공유기 및 통신기 등의 전자기기를 제공한다.

Description

유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 발진기, 공유기 및 전자기기{Dielectric resonator device, dielectric filter, oscillator, sharing device, and electronic apparatus}
본 발명은 마이크로파대 또는 미리파대에서 이용되는 유전체 필터 등의 유전체 공진기와, 이것을 이용한 발진기, 공유기 및 통신기 등의 전자기기에 관한 것이다.
차세대의 이동체 통신과 멀티메디아 통신을 실현하기 위해서는 초고속에 대용량의 정보를 전송할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해서는 넓은 대역폭을 갖는 미리파가 적합하다. 또한, 통신 뿐만 아니라 미리파대의 특성을 능숙하게 이용한 새로운 용도로서 충돌완충용 자동차 레이더가 있다. 미리파 레이더는 종래의 광(光)을 이용한 레이저 레이더의 약점인 안개가 끼거나 눈이 내릴 때의 안전성 확복에 큰 기대가 되고 있다.
종래의 마이크로스트립 선로를 주체로한 회로 구성을 미리파대에 사용하면, Q특성이 저하하기 때문에 손실이 크게 된다. 또한, 종래에 널리 이용되고 있는 TE01δ유전체 공진기는 공진 에너지가 공진기 외부로 많이 누설된다. 따라서, 공진기와 회로의 상대 치수가 작은 미리파대에서는 결합시킬 필요가 없는 회로와도 결합하고, 설계와 특성 재현성이 곤란하게 된다는 문제도 있다.
본 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위해서 PDICTM(Planer Dielectric Integrated Circuit)를 발명하고, 이 기술을 이용한 미리파대 모듈을 제안하였다. 상술한 모듈에 삽입되는 평면 회로형 유전체 공진기의 일례는 일본 무심사 특허 공개 제8-265015호에 개시되어 있다.
상술한 유전체 공진기 장치의 구성을 도 19에 나타낸다. 도 19에서 참조부호 3은 유전체판을 나타내고, 그 양주면에 소정 치수의 원형의 전극 비형성부를 대향시켜 전극을 형성하고 있다. 또한, 도면에서 참조부호 1은 유전체판 3의 상면의 전극을 나타내고, 참조부호 4a, 4b는 전극 비형성부를 나타내고 있다. 이러한 구성으로 전극 비형성부에 삽입되는 부분을 유전체 공진기로서 이용하고 있다.
도 19에 도시한 바와 같이, 평면 회로형 유전체 공진기를 이용한 장치에서는 차폐케이스 24에 차폐케이스 내부에 대하여 삽입량을 조절할 수 있도록 금속제의 조정 스크루(screw)를 설치하고, 이런 조정 스크루에 의해 유전체 공진기 부분의 공진 주파수 및 인접한 유전체 공진기 부분들 간의 결합계수를 조정하도록 하고 있다.
그러나, 금속제의 조정 스크루를 사용한 경우, 조정 스크루가 공진기 부분에 접근하면, 조정 스크루 부분에 도체 손실이 발생하여 무부하 Q특성이 저하한다. 따라서, 이 유전체 공진기 장치를 필터로서 이용한 경우에 필터 특성이 열화한다는 문제가 있다. 또한, 조정 스크루의 일부가 차폐케이스의 외부에 충돌하기 때문에 장치의 외형 치수가 크게 된다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 무부하 Q특성을 저하시키지 않고 유전체 공진기 장치의 특성 조정을 행하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 유전체 공진기 장치를 이용하면서 소형이고 특성에 우수한 송수신 공유기 및 통신기를 제공하는 것이다.
도 1a와 1b는 본 발명의 제1구현예에 따른 유전체 필터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a는 유전체 공진기 부분에 유전체칩의 부착 위치를 나타내는 도면이다.
도 2b는 유전체칩의 부착 위치가 변화되는 경우 비유전율에 대한 공진주파수의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3a는 인접한 유전체 공진기 부분들 사이에 제공된 유전체칩의 크기를 나타내는 도면이다.
도 3b는 비유전율과 결합계수의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 4는 기본 모드와 스퓨리어스 모드에서 유전체 공진기의 투과 특성의 일례를 보여주는 그래프이다.
도 5a는 유전체 공진기 부분에 대한 유전체칩의 부착 위치를 나타내는 도면이다.
도 5b는 유전체칩의 비유전율에 대한 기본 모드와 스퓨리어스 모드와의 주파수차의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6a는 유전체 공진기 부분에 대한 유전체칩의 부착 위치를 나타내는 도면이다.
도 6b는 유전체칩의 비유전율에 대한 기본 모드와 스퓨리어스 모드와의 주파수차의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 7a와 7b는 유전체 공진기 부분에 유전체 부재가 매설된 일례를 나타낸 도면이다.
도 8a는 유전체 공진기 부분에 매설된 유전체 부재의 위치를 2가지로 설명하는 도면이다.
도 8b와 8c는 유전체 부재의 비유전율에 대한 기본 모드와 스퓨리어스 모드와의 주파수차의 관계를 보여주는 그래프들이다.
도 9a는 유전체 공진기 부분에 매설된 유전체 부재의 위치를 2가지로 설명하는 도면이다.
도 9b와 9c는 유전체 부재의 비유전율에 대한 기본 모드와 스퓨리어스 모드와의 주파수차의 관계를 보여주는 그래프들이다.
도 10a와 10b는 유전체 공진기 부분에 유전체 부재가 매설된 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11a와 11b는 유전체 공진기 부분에 유전체 부재가 매설된 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 12a와 12b는 유전체 공진기 부분에 오목부가 형성된 일례를 나타낸 도면이다.
도 13a와 13b는 유전체 공진기 부분에 오목부가 형성된 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 14a와 14b는 유전체 공진기 부분에 관통홀이 형성된 일례를 나타낸 도면이다.
도 15a와 15b는 송수신 공유기의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16은 통신기의 구성의 일례를 보여주는 블록도이다.
도 17a와 17b는 발진기의 구성의 일례를 나타낸 도면들이다.
도 18은 도 17의 발진기의 등가 회로도이다.
도 19는 종래의 유전체 필터의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2 ... 전극 3 ... 유전체판
4, 5 ... 전극 비형성부 6 ... 기판
7 ... 프레임(frame) 8 ... 커버
9, 10 ... 마이크로스트립 선로 11, 12 ... 전극
19 ... 단자 전극 21 ... 유전체칩
22 ... 유전체 부재 23 ... 오목부(또는 관통홀)
24 ... 차폐 케이스 31 ... 회로 기판
32, 33 ... 스트립선로
본 발명은 서로 대향하는 거의 동일 형상의 1조 또는 복수조의 전극 비형성부를 구비하는 전극을 유전체판의 양주면에 형성하고, 대향하는 상기 전극 비형성부에 끼워지는 부분을 유전체 공진부로서 구성하는 유전체 공진기 장치로서, 상기 유전체 공진기 부분에 또는 서로 인접한 유전체 공진기 부분들 사이에 유전체칩을 부착한다. 이 유전체칩의 부착 위치, 유전율, 크기 및 형성에 의해 공진기 부분의 공진 주파수, 인접한 유전체 공진기 부분들 간의 결합 계수, 외부 Q특성 및 스퓨리어스 특성을 조정한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체 공진기 부분의 유전체판내에 또는 서로 인접한 유전체 공진기 부분들 사이의 유전체판 내에 상기 유전체판과는 다른 유전율을 갖는 부분을 설치한다. 이에 의해 유전체판 내의 유전율이 다른 부분의 크기 및 형상에 의해 공진기부의 공진 주파수, 인접한 유전체 공진기 부분들 간의 결합 계수, 외부 Q특성 및 스퓨리어스 특성을 조정한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체 공진기 부분에 신호의 입력 또는 출력을 행하는 신호입력 수단을 설치하여 유전체 필터를 구성한다. 유전체판에 부착되는 상기 유전체칩의 부착 위치, 유전율, 크기 및 형성에 의해 또는 유전체판 내의 유전율이 다른 부분의 크기 및 형성에 의해 공진기부의 공진 주파수, 인접한 유전체 공진기 부분들 간의 결합계수, 외부 Q특성 및 스퓨리어스 특성이 정하기 때문에 이들에 의해 소정 특성을 갖는 유전체 필터를 구성한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체 공진기 부분에 결합하는 결합 선로에 부성(-) 저항회로를 접속하여 발진기를 구성한다. 상술한 대로, 유전체판에 부착한 상기 유전체칩의 부착 위치, 유전율, 크기 및 형상에 의해 또는 유전체판 내의 유전율이 다른 부분의 크기 및 형상에 의해 공진기부의 공진 주파수, 인접한 유전체 공진기 부분들 간의 결합계수, 외부 Q특성 및 스퓨리어스 특성이 정해지기 때문에 이들에 의해 소정의 특성을 갖는 발진기를 구성한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체 필터의 신호 입출력 수단 중의 적어도 1개를 복수개의 유전체 공진기에 결합시켜 공유기를 구성한다. 예를 들면, 송신 필터와 수신 필터를 설치한 듀플렉서와 3개 이상의 필터를 설치한 멀티플렉서를 구성한다. 이것에 의해 삽입손실이 작아지고 분지특성이 우수한 소형의 공유기를 얻는다.
게다가, 본 발명은 상기 유전체 공진기 장치, 유전체 필터, 발진기, 및 공유기 중의 어느 하나를 고주파 회로 부분에 설치되어 통신기 등의 전자 기기를 구성한다. 이것에 의해 삽입손실이 작고 스퓨리어스가 낮은 고주파 회로를 가진 전자기기를 얻는다.
본 발명의 제1구현예에 따른 유전체 필터의 구성을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1a는 유전체 필터의 일부가 절단된 개략적인 사시도이고, 도 1b는 차폐케이스를 제거한 상태에서의 평면도이다. 도 1a에서 참조부호 3은 유전체 세라믹으로 이루어진 유전체판을 나타내고, 그 상면에 4a, 4b로 표시된 전극 비형성부를 갖는 전극 1을 형성하고 있다. 유전체판 3의 하면에는 전극 비형성부 4a, 4b에 각각 대향하는 동일한 형상의 전극 비형성부를 갖는 전극을 형성하고 있다. 이러한 구성에 의해, 대향하는 전극 비형성부를 각각 TE010모드의 유전체 공진기 부분으로서 작용시킨다. 이들 유전체 공진기의 공진 주파수는 예를 들어 20㎓ 대역에 놓인다.
직방체 형상의 유전체칩은 각각 참조부호 21b, 21b, 21c, 21d 및 21e로 표시되고, 예를 들어 에폭시계의 접착제를 이용하여 유전체판 3의 소정 개소에 접착 고정되어 있다.
이러한 유전체판상에 유전체칩을 설치함으로써 유전체 공진기 장치의 특성을 조정한다. 우선 공진 주파수의 조정예를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2a는 유전체 공진기 부분(전극 비형성부) 내의 유전체칩의 위치를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 상기 유전체칩의 부착 위치를 변화시켰을 때의 비유전율에 대한 공진 주파수의 변화를 나타낸다. 여기에서 공진기부의 직경(전극 비형성부의 직경)dms 4.35㎜이고, 유전체 공진기 부분의 두께(유전체판의 두께 치수)는 1.0㎜이며, 유전체판의 비유전율 εr은 30이며, 유전체칩은 1×1㎟, 두께 0.5㎜이다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 유전체칩을 전극 비형성부 내에 설치하는 것에 의해 공진 주파수는 저하한다. 그리고, 유전체칩의 비유전율이 높은 만큼 공진 주파수는 더욱 저하하고, 유전체칩의 부착 위치가 중앙으로부터 멀어지는 방향이 공진 주파수의 저하 효과가 크다는 것을 확인하였다. 따라서, 공진 주파수를 조정하고자 할 때에는 적절한 유전율, 크기 및 형상의 유전체칩을 소정 위치에 접착 고정하기만 하면 된다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 1개의 유전체 공진기 부분에 대하여 2개 이상의 유전체칩을 부착할 수도 있다. 예를 들면, 비교적 치수가 큰 유전체칩을 전극 비형성부의 원주상에 근접하게 배치하여 공진 주파수의 대략적인 조정을 행하고, 비교적 적은 유전체칩을 전극 비형성부의 중앙 부근에 배치하여 공진 주파수의 미세 조정을 행할 수도 있다.
이러한 조정은 측정기를 이용하여 공진 주파수를 측정하면서 동시에 유전체칩이 접착될 위치를 탐색하고, 소정의 특성이 얻어지는 위치에 접착하여 실시될 수 있다.
다음으로, 각 유전체 공진기부의 공진 주파수를 조정한 후에, 유전체 공진기부들 간의 결합 계수를 조정하는 일례를 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3a는 결합 조정용 유전체칩의 배치 위치를 나타내고, 도 3b는 상기 유전체칩의 크기를 다르게 한 경우의 비유전율에 대한 결합계수의 변화의 예를 나타낸다. 여기에서 2개의 공진기부의 구성은 앞서 설명한 예와 동일하다. 2개의 유전체 공진기부들 간의 간격 g는 0.5㎜이고, 유전체칩으로서는 1×1㎟, 두께0.5㎜의 것과, 2×2㎟, 두께0.5㎟의 것에 대해 나타내고 있다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 유전체 공진기부들 사이에 유전체칩을 배치하면, 인접한 유전체 공진기부들 간의 유도성 결합이 증가하기 때문에 결합계수가 증대된다. 또한, 동일한 유전율의 유전체칩인 경우에도 그 크기가 큰 만큼 결합계수가 증대하는 것을 확인하였다. 따라서, 소정의 결합계수가 얻어지도록 또는 그 결합계수에 의해 정해지는 소정의 필터 특성이 얻어지도록 유전체칩의 크기와 비율전율을 선택할 수 있다.
도 4는 상기 유전체 공진기부에 의한 공진기의 TE010모드와 그 근접 스퓨리어스모드의 투과 특성을 나타낸다. 도 4에서 표시1이 HE110모드, 표시2가 HE210모드, 표시3이 TE010모드, 표시4가 HE310모드의 응답이다. 여기에서 HE210모드와 HE310모드가 TE010모드에 근접하게 나타난 스퓨리어스모드이다. 이 유전체 공진기 장치를 실제로 유전체 필터로서 이용하는 경우에, TE010모드의 공진 주파수 뿐만 아니라 그 근방에 나타나는 스퓨리어스모드의 공진 주파수와의 차 df(HE210) 및 df(HE310)이 중요하게 된다.
따라서, 다음으로 스퓨리어스 특성의 조정예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5a와 도 6a는 전극 비형성부 내에 배치한 유전체칩의 위치를 나타내고, 도 5b와 도 6b는 그때의 주파수차 df(HE210), df(HE310)에 대하여 나타낸다. 도 5는 유전체칩을 전극 비형성부의 중앙에서 벗어난 위치에 배치한 예이고, 도 6은 유전체칩을 전극 비형성부의 중앙에 배치한 예이다. 여기에서, 유전체칩은 1×1㎟, 두께 0.5㎜이다. 공진기부의 구성은 도 2에 도시한 것과 동일하다. 이와 같이 전극 비형성부 내에 유전체칩을 배치한 위치와 비유전율에 의해 도 5b와 도 6b에 도시한 바와 같이 TE010모드의 공진 주파수에 대한 HE210모드와 HE310모드 등의 스퓨리어스모드의 공진 주파수의 차가 변화한다. 이들 공진 주파수의 차는 유전체칩의 부착 위치, 유전율, 크기 및 형상에 의해 다르기 때문에 TE010모드의 공진 주파수를 소정값으로 하는 동시에 TE010모드의 공진 주파수에 대한 스퓨리어스모드의 공진 주파수의 차를 조정할 수 있다.
다음으로 제2구현예에 따른 유전체 공진기 장치의 구성을 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
제1구현예에서는 유전체판의 상면에 유전체칩을 접착 고정하는 예를 도시하였지만, 본 제2구현예에서는 유전체판의 내부에 유전체판 3의 유전율과는 다른 유전율을 갖는 유전체 부재를 매설한다. 도 7a는 유전체판의 평면도이고, 도 7b는 상기 유전체판의 단면도이다. 본 구현예에서는 전극 비형성부 4a의 내측에 유전체부 22a를 매설하고 전극 비형성부 4b의 내측에 유전체 부재 22b, 22c를 매설하고 있다.
다음으로, 매설한 유전체 부재의 위치와, 기본모드(TE010모드)에 대한 스퓨리어스모드의 주파수차와의 관계를 도 8 및 도 9에 나타낸다. 두 경우 모두 1×1㎟의 사각형, 높이 h의 유전체 부재를 매설한 예이며, 도 8에서는 유전체 공진기부의 중앙에서 벗어난 위치에 유전체 부재를 매설하고 있다. 도 8b는 h=0.6㎜의 경우이고, 도 8c는 h=1㎜의 경우이다. 또한, 도 9는 유전체 공진기부의 중앙 부분에 유전체 부재를 배설한 경우이며, 도 9b는 h=0.6㎜의 경우이고, 도 9c는 h=1㎜의 경우이다.
이와 같이, 매설한 유전체 부재의 위치, 깊이 및 유전율에 의해 기본 모드에 대한 근접 스퓨리어스 모드의 공진 주파수차를 조정할 수 있다.
도 7에 도시한 예에서는 유전체판의 상면에 소정 깊이의 유전체를 매설하였지만, 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이, 유전체판 3의 상면에 유전체 부재 22a, 22b, 22c를 매설하고, 하면에 유전체 부재 22d, 22e를 매설하도록 하거나, 도 11과 같이 유전체판 3의 상하면을 관통시켜 유전체 부재 22a, 22b, 22c를 매설할 수도 있다. 게다가, 표면에 노출되지 않은 상태로 유전체판 3의 내부에 유전체를 매설할 수도 있다.
상술한 구현예에서는 유전체판에 유전체판의 유전율과는 다른 유전율을 갖는 유전체 부재를 매설한 예를 나타내었지만, 유전체 재료로서는 공기가 될 수도 있다. 즉, 유전체판에 오목부 또는 관통홀을 형성할 수도 있다.
도 12는 유전체판 3의 상면에 오목부 23a, 23b, 23c를 설치한 예이다. 또한, 도 13은 유전체판 3의 상면에 오목부 23a, 23b, 23c를 형성하고 하면에 오목부 23d, 23e를 형성한 예이다. 게다가, 도 14는 유전체판 3에 관통홀 23a, 23b, 23c를 형성한 예이다.
다음으로, 송수신 공유기의 구성예를 도 15에 나타낸다. 도 15a는 상부의 커버 8을 제거한 상태에서의 평면도이고, 도 15b는 전체의 단면도이다. 유전체판 3의 상면에는 4a 내지 4e로 표시한 5개의 전극 비형성부를 구비한 전극 1이 형성되어 있고, 그 하면에는 이들 전극 비형성부에 각각 대향하는 전극 비형성부 5a 내지 5e를 구비한 전극 2가 형성되어 있다. 이것에 의해 유전체판 3에 5개의 TE010모드의 유전체 공진기부를 구성하고 있다.
상술한 유전체 공진기부의 소정 개소에는 유전체칩 21a, 21c, 21e, 21g를 접착되어 소정의 공진 주파수로 조정된다. 또한, 소정의 인접한 유전체 공진기부들 사이의 유전체칩 21b, 21d, 21f를 접착하여 이들 유전체 공진기부들 간의 결합계수를 조정한다.
이들 전극 비형성부 4a, 4b, 4c, 5a, 5b, 5c 부분에 구성되는 3개의 유전체 공진기부를 3단 공진기로 이루어지는 수신필터로서 이용한다. 또한 전극 비형성부 4d, 4e, 5d, 5e 부분에 구성되는 2개의 유전체 공진기부를 2단 공진기로 이루어지는 송신필터로서 이용한다.
이러한 유전체판 3은 기판 6의 상부에 프레임 7을 끼워 부착하고, 유전체판 3의 상부에 커버 8을 덮는다. 기판 6의 상면에는 9r, 10r, 10t, 9t로 표시된 4개의 프로브(probe)로서의 마이크로스트립 선로를 형성하고 있다. 기판 6의 하면에는 거의 전면에 접지 전극 12를 형성하고 있다.
유전체판 3의 하면의 마이크로스트립 선로 9t에 근접한 개소에는 유전체칩 21을 접착하고 있다. 이에 의해 전극 비형성부 4e, 5e 부분의 유전체 공진기부와 마이크로스트립 선로 9t와의 결합계수를 조정하고, 소정의 외부 Q특성(Qe)를 얻고 있다.
여기에서 마이크로스트립 선로 9r, 9t의 말단부는 수신신호 출력포트, 송신신호 입력포트로서 각각 이용한다. 또한, 마이크로스트립 선로 10r과 10t의 말단부는 분지용의 마이크로스트립 선로에 결합하고, 입출력 포트로서 외부로 인출되어 있다. 여기에서, 송신 주파수의 마이크로스트립 선로상에서의 파장을 λgt라고 하면, 마이크로스트립 선로 10r, 10t의 분지점으로부터 수신필터의 초단의 등가적 단락 회로면까지의 전기장을 λgt/4의 기수배의 관계가 되도록 하고, 또한 수신 주파수의 마이크로스트립 선로상에서의 파장을 λgr이라고 하면, 마이크로스트립 선로 10r, 10t의 분지점으로부터 송신필터의 종단의 등가적 단락 회로면까지의 전기장을 λgr/4의 기수배의 관계가 되도록 정한다.
게다가, 유전체칩을 접착하는 방법이외에 앞서 설명한 바와 같이 미소한 절삭 공구를 이용하여 유전체판의 소정 개소에 오목부를 형성하여 공진 주파수 및 결합계수를 조정할 수도 있다.
상술한 커버 8의 내부의 단일 기판상에서 특성 조정을 행하기 위해 커버 8의 외부로 특성 조정용 스크루가 돌출하지도 않고 전체적으로 소형인 송수신 공유기가 얻어진다.
도 16은 상술한 상술한 송수신 공유기를 안테나 공유기로서 이용한 통신기의 구현에에 관한 도면이다. 여기에서, 참조부호 46a는 수신 필터, 46b는 송신 필터이며, 46은 안테나 공용기를 구성하고 있다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 안테나 공유기 46의 수신신호 입력포트 46c에 수신 회로 47을 접속하고, 송신신호 출력포트 46d에 송신 회로 48을 접속하며, 안테나 포트 46e에 안테나 49를 접속하여, 전체로서 통신기 50을 구성하고 있다. 이러한 통신기는 예를 들어 휴대 전화기 등의 고주파 회로 부분에 해당한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 유전체 필터를 적용한 안테나 공유기를 이용함으로써, 소형이며 손실이 적고, 낮은 스퓨리어스의 안테나 공유기를 이용한 소형의 통신기를 구성할 수 있다.
다음으로, 발진기의 구성예를 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한다.
도 17은 발진기의 전체 구조를 나타내며, 도 17a는 평면도, 도 17b는 유전체 공진기 부분의 단면도이다. 도 17에 있어서 유전체판 3의 상하면에는 서로 대향하는 1조의 전극 비형성부 4, 5를 구비한 전극 1, 2가 형성되어 있고, 전극 비형성부에 TE010모드를 기본 모드로 하는 유전체 공진기 DR을 구성하고 있다. 이러한 유전체 공진기 DR부분에 유전체칩 21을 부착하여 유전체 공진기 DR의 공진주파수를 결정하고 있다.
도 17a와 17b에서 참조부호 31은 비교적 저유전율의 절연성 회로 기판을 나타내며, 그 상면에 스트립선로 32, 33 등의 전극 패턴을 형성하고, 소정 위치에 칩부품을 실장한다. 또한, 4개소에 단자 삽입홀 19a, 19b, 19c, 19d를 형성한다. 참조부호 43은 FET이고, 참조부호 47은 버랙터(varactor) 다이오드이며, 이들을 스트립선로 32, 33의 한쪽 말단부에 각각 접속한다. 버랙터 다이오드 47의 다른쪽 말단부는 접지 전극 39을 접속시킨다. 또한, 스트립선로 33의 말단부와 제어 단자용 전극 41과의 사이에는 인덕터 40 및 저항막 48을 설치한다. 또, 스트립선로 32의 말단부는 접지 전극 42와의 사이에 저항막 44를 설치하여 저항 종단시킨다. 또한, 이 접지 전극 42와 제어 단자용 전극 41과의 사이에 칩커패시터 49를 설치한다. FET 43의 소스는 출력용 선로 도체 38에 접속하고, 이 FET 43의 소스와 접지 전극 36과의 사이에 저항막 46 및 인덕터 37을 형성한다. 또한, FET 43의 드레인과 전원 단자용 전극 28과의 사이에 인덕터 34와 35를 설치하고, 전원 단자용 전극 28과 접지 전극 36과의 사이에 칩커패시터 45를 설치한다.
도 18은 도 17a와 17b에 도시한 발진기의 등가회로도이다. 여기에서 스트립선로 32는 유전체 공진기 DR에 결합하는 주선로이고, 스트립선로 33은 유전체 공진기 DR에 결합하는 부선로로서 작용한다. 이러한 회로구조에 의해 대역 반사형의 발진 회로를 구성하고, 유전체 공진기 DR의 공진 주파수는 전극 41에 인가하는 제어 전압에 의해 버랙터 다이오드 47의 정전용량을 변화시켜 제어한다.
상술한 제어 전압에 대한 발진 주파수의 변화율은 주로 버랙터 다이오드의 특성으로 결정하지만, 발진 주파수의 변화 범위의 기준치(예를 들어 중심 주파수)는 주로 유전체 공진기 DR의 공진 주파수로 결정한다. 따라서, 도 17에 도시한 유전체칩 21의 크기 및 부착 위치에 의해 발진 주파수의 변화 범위의 기준치를 소정값으로 결정할 수 있다.
본 발명의 유전체 공진기 장치는 유전체 필터, 공유기, 발진기에 적용되는 것으로 한정되지 않고, 유전체 공진기를 이용한 각종 고주파 모듈에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 공유기는 안테나 공유기 등의 3-포트형 듀플렉서로 한정하지 않고, 4-포트형 이상의 멀티플렉서에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자기기는 안테나 공유기를 이용한 통신기에 한정되지 않고, 유전체 필터, 공유기, 발진기 등을 고주파 회로 부분에 구비한 전자기기에 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조정 스크루를 이용하는 것에 따른 무부하 Q특성의 저하가 없으며, 유전체 필터를 구성할 경우에 삽입 손실을 감소시킬 수 있다. 게다가, 조정 스크루의 일부가 차폐 케이스의 외부에 돌출하지 않기 때문에 장치 전체를 용이하게 소형화할 수 있다.
또한, 유전체판에 대한 유전체칩의 부착 위치, 유전체판에 대한 유전율이 다른 부분의 형성 위치, 이들의 유전율, 크기 및 형상에 의해 공진기부의 공진 주파수와, 인접한 유전체 공진기부들 간의 결합계수, 외부 Q특성 및 스퓨리어스 특성을 조정할 수 있기 때문에, 다수의 조정 항목에 대하여 광범위하게 특성 조정을 행할 수 있다.

Claims (6)

  1. 유전체판의 대향하는 주면들상에 형성된 전극을 포함하고
    상기 전극들은 서로 대향하고 실질적으로 동일한 형상과 크기를 구비한 적어도 한 쌍의 전극 비형성부를 포함하며,
    서로 대향하는 상기 전극 비형성부들 사이에 삽입된 유전체판의 부분이 유전체 공진기 부분으로서 작용하는 유전체 공진기 장치로서,
    상기 유전체 공진기 부분에 또는 인접한 상기 유전체 공진기 부분들 사이에 유전체칩이 부착되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
  2. 유전체판의 대향하는 주면들상에 형성된 전극을 포함하고
    상기 전극들은 서로 대향하고 실질적으로 동일한 형상과 크기를 구비한 적어도 한 쌍의 전극 비형성부를 포함하며,
    서로 대향하는 상기 전극 비형성부들 사이에 삽입된 유전체판의 부분이 유전체 공진기 부분으로서 작용하는 유전체 공진기 장치로서,
    상기 유전체판과는 다른 유전율의 부분이 상기 유전체 공진기 부분의 유전체판 내부에 또는 인접한 상기 유전체 공진기 부분들 사이의 유전체판 내부에 제공되는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기 장치.
  3. 제1항 및 제2항 중의 한 항에 따른 상기 유전체 공진기 부분에 결합되며, 신호를 입력하거나 출력하기 위한 신호입력-출력 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
  4. 제1항 및 제2항 중의 한 항에 따른 유전체 공진기 부분에 결합된 결합선로, 및 상기 결합선로에 접속된 부성 회로(negative characteristic circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진기.
  5. 제3항에 따른 복수개의 신호 입력-출력 수단을 포함하며, 상기 신호 입력-출력 수단의 적어도 하나가 복수개의 상기 유전체 공진기 부분에 접속되는 것을 특징으로 하는 공유기.
  6. 제1항 및 제2항 중의 한 항에 따른 유전체 공진기 장치와, 제3항에 따른 유전체 필터, 제4항에 따른 발진기, 및 제5항에 따른 공유기 중의 하나를 고주파 회로 부분에 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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