(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体板の両主面に一部を除いて導電体膜を形成し、該導電体膜を形成していない領域を誘電体共振器部とし、該誘電体共振器部に結合する線路を形成した基板を前記誘電体板に重ねるとともに、前記基板および前記誘電体板を導電体ケース内に設けて成る高周波モジュールにおいて、
前記基板の前記誘電体共振器部に対向する領域の一部を削除して、または当該削除とともに前記誘電体板の前記誘電体共振器部の一部を削除して、前記誘電体共振器部の共振周波数を設定したことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
誘電体板の両主面に一部を除いて導電体膜を形成し、該導電体膜を形成していない領域を誘電体共振器部とし、該誘電体共振器部に結合する線路を形成した基板を前記誘電体板に重ねるとともに、前記基板および前記誘電体板を導電体ケース内に設けて成る高周波モジュールにおいて、
前記基板の前記誘電体共振器部に対向する領域の全体または一部に誘電体部材を付与して前記誘電体共振器部の共振周波数を設定したことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項３】
誘電体板の両主面に一部を除いて導電体膜を形成し、該導電体膜を形成していない領域を誘電体共振器部とし、該誘電体共振器部に結合する線路を形成した基板を前記誘電体板に重ねるとともに、前記基板および前記誘電体板を導電体ケース内に設けて成る高周波モジュールにおける前記誘電体共振器部の共振周波数調整方法であって、前記基板の表面側から、当該基板もしくは当該基板とともに前記誘電体板を部分削除することにより、前記誘電体共振器部の共振周波数を設定することを特徴とする高周波モジュールの特性調整方法。
【請求項４】
誘電体板の両主面に一部を除いて導電体膜を形成し、該導電体膜を形成していない領域を誘電体共振器部とし、該誘電体共振器部に結合する線路を形成した基板を前記誘電体板に重ねるとともに、前記基板および前記誘電体板を導電体ケース内に設けて成る高周波モジュールにおける前記誘電体共振器部の共振周波数調整方法であって、前記基板の前記誘電体共振器部に対向する領域の全体または一部に誘電体部材を付与することにより、前記誘電体共振器部の共振周波数を設定することを特徴とする高周波モジュールの特性調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯やミリ波帯で使用される共振器、フィルタ、発振器などの高周波モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の移動体通信システムの需要の拡大および伝送情報量の拡大に伴って、通信帯域がミリ波帯へも拡大されつつある。このような高周波帯域においてＴＥ０１δモードの誘電体共振器を用いて誘電体フィルタや発振器を構成する場合、一般的なＴＥ０１δモードの誘電体共振器の共振周波数は円柱形状の誘電体の外形寸法で決定され、またマイクロストリップ線路などとの結合は相互間の距離によって決定されるため、高い寸法精度および位置決め精度が要求される。
【０００３】
そこで、本願出願人は特願平７−６２６２５号でこれらの問題を解消した加工精度に優れた誘電体共振器および誘電体フィルタを提案している。
【０００４】
上記出願に係る誘電体共振器および誘電体フィルタは誘電体板の両主面に電極を形成することによって、誘電体板の一部を誘電体共振器として用いるものである。このような誘電体共振器は、その誘電体板に形成されている電極をアース電極として用いることができるので、他の誘電体シートなどにマイクロストリップ線路を構成して上記誘電体板に積層することによって、誘電体共振器と電子部品とを含む発振器などの高周波モジュールを構成することができる。
【０００５】
また、誘電体板の一部を誘電体共振器として用い、線路を形成したシートを誘電体板に重ねて、誘電体共振器と線路とを結合させた誘電体共振器装置および高周波モジュールを特願平８−２９４０８７号で提案している。
【０００６】
その構成例を斜視図として図８に示す。同図において１は誘電体板であり、その両主面に、一部を除いて導電体膜を形成することによって、ＴＥ０１０モードの誘電体共振器部を構成する。２は誘電体または絶縁体のシート状の基板であり、その表面に線路２１，２２を形成している。この基板２を誘電体板１に積層した状態で、線路２１，２２が上記誘電体共振器部と磁界結合する。このようなユニットを筐体内に収納することにより１つの高周波モジュールを構成することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の高周波モジュールにおいては、半導体デバイス、部品の寸法精度、組み立て精度などの誤差ばらつき要因が大きく、所望の発振特性を無調整で得ることは非常に困難で、必ず誘電体共振器の共振周波数調整が必要となる。
【０００８】
ところが誘電体共振器を構成している誘電体板は、その誘電体共振器に結合する線路などを形成した基板の下面にあり、組み立てた状態では共振器部が基板に隠れてしまい、共振周波数を調整することはできない。そのため、誘電体共振器については、それ単体で共振周波数を調整するしかなかった。もし、筐体の裏面に調整用の穴を設ければ、筐体の裏側から共振周波数を調整することができるが、その結果、共振器のＱが低下し、筐体の気密性も悪化するという問題が生じる。
【０００９】
この発明の目的は上述の問題を解消し、誘電体共振器部の共振周波数の調整を容易に行えるようにし、且つＱの低下や筐体の気密性の悪化などが生じないようにした高周波モジュールおよびその特性調整方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、誘電体板の両主面に一部を除いて導電体膜を形成し、該導電体膜を形成していない領域を誘電体共振器部とし、該誘電体共振器部に結合する線路を形成した基板を前記誘電体板に重ねるとともに、前記基板および前記誘電体板を導電体ケース内に設けて成る高周波モジュールにおいて、請求項１，３に記載のとおり、基板の誘電体共振器部に対向する領域の一部を削除することによって、または当該削除とともに誘電体板の誘電体共振器部の一部を削除することによって、誘電体共振器部の共振周波数を設定する。
【００１１】
また、請求項２，４に記載のとおり前記基板の誘電体共振器部に対向する領域の全体または一部に誘電体部材を付与させて誘電体共振器部の共振周波数を設定する。
【００１２】
誘電体板に重なる基板の誘電率は誘電体共振器部の共振周波数に影響を与えるため、誘電体板はそのままであっても、基板の誘電体共振器部に対向する領域の一部を削除すれば、誘電体共振器部の共振周波数は上昇方向に変化し、その削除量によって共振周波数を設定できる。また、誘電体共振器部の誘電体の誘電率は共振周波数に直接影響を与えるため、基板の削除とともに誘電体板の誘電体共振器部の一部をも削除すれば、誘電体共振器部の共振周波数が上昇方向に比較的大きく変化し、その削除量によって共振周波数を比較的大きな幅で設定できる。
【００１３】
また逆に、基板の誘電体共振器部に対向する領域の全体または一部に誘電体部材を付与すれば、誘電体共振器部の共振周波数は下降方向に変化し、その付与量によって、共振周波数を設定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係る電圧制御発振器（以下「ＶＣＯ」という。）の構成を図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
図１はその全体の構成を示す分解斜視図である。同図において１は誘電体板であり、図における上面には、中央部を円形の導電体非形成部とする導電体膜１１を形成している。下面にも、この導電体膜１１と同一形状の導電体膜を形成している。この上下の円形の導電体非形成部が対向する誘電体部分をＴＥ０１０モードの誘電体共振器部１３としている。
【００１６】
図１において２はＰＴＦＥなどからなる誘電体のシート状の基板であり、図における上面に上記誘電体共振器部と磁界結合する線路を形成している。また同図において３は金属スペーサであり、誘電体板１をはめ込む開口部１４を形成している。この開口部１４に誘電体板１をはめ込んだ状態で、誘電体板１の表面はスペーサ３の表面と同一高さとなる。この状態でスペーサ３の上面に基板２を重ねることによって、誘電体板１と基板２とが所定位置で重なることになる。
【００１７】
図１において４はステムであり、１５，１６，１７で示す３つのピンを取り付けている。このステム４上にスペーサ３、誘電体板１、基板２を順に装着し、ピン１５，１６，１７を基板２に設けた端子電極にそれぞれ半田付けし、更にステム４の上にキャップ５を接合することによってＶＣＯを構成する。なお、上記ステム４およびキャップ５が導電体ケースを構成し、この導電体ケースは上記誘電体共振器の電磁界を閉じ込め、外部への放射および外部との結合を防止する。
【００１８】
図２は上記キャップ５を被せる前の状態を示す斜視図、図３の（Ａ）は周波数調整後の、スペーサ、誘電体板および基板の積層状態の平面図、図３の（Ｂ）は図２におけるＡ−Ａ部分に相当する断面図である。
【００１９】
図３に示すように、基板２の上面には主線路２１、副線路２２を形成していて、これらが誘電体板に設けた誘電体共振器部１３のＴＥ０１０モードに磁界結合する。主線路２１の一端は終端抵抗２４を介してアース電極３５に接続している。主線路２１の他端はボンディングワイヤを介してＦＥＴ２３のゲートに接続している。副線路２２の所定位置とアース電極３５との間にはバラクタダイオード２５を接続している。また副線路２２からは高インピーダンス線路２８を引き出し、λｇ／４毎に発振周波数に対するトラップを入れている。（λｇは伝送線路上の波長）この高インピーダンス線路２８の端部とバイアス電極３６との間にはチップ抵抗３１を接続している。
【００２０】
ＦＥＴ２３のソースを接続する線路からは高インピーダンス線路２６を引き出していて、その端部とアース電極３５との間にチップ抵抗２９を接続している。ＦＥＴ２３のドレインを接続する線路と出力電極３７との間には線路３３，３４の線路間の間隙によるコンデンサを形成している。またこのＦＥＴ２３のドレインを接続する線路からはインダクタ２７を引き出し、その端部と入力電極３８との間にチップ抵抗３０を接続している。この入力電極３８とアース電極３９との間にチップコンデンサ３２を接続している。
【００２１】
上記ＶＣＯの等価回路は図４のようになる。このようにして、誘電体共振器部１３，主線路２１，およびＦＥＴ２３により帯域反射型の発振器を構成し、誘電体共振器部１３に結合する副線路２２とともにバラクタダイオード２５を設けることによって、バラクタダイオードの静電容量で発振周波数が変化するＶＣＯを構成している。従って誘電体共振器部１３の共振周波数を変えることによって、バラクタダイオードに印加するバイアス電圧に対する発振周波数の変化カーブをシフトさせることができる。
【００２２】
周波数調整は図２に示すように、キャップ５を被せる前の状態でピン１５，１６，１７に測定器を接続し、その発振周波数を測定しながら基板２の表面側からドリルまたは微小な研削工具により、基板２を部分削除して、Ｂで示すような穴を開ける。この穴Ｂは図１に示した誘電体共振器部１３の領域内の所定位置に形成する。穴Ｂの直径を広げるほど誘電体共振器部の実効誘電率が低下するため、共振周波数は上昇する。また誘電体共振器部１３の領域内での位置によっても穴Ｂが共振モードに与える影響が変化するので、それによっても共振周波数を設定することができる。
【００２３】
次に第２の実施形態に係るＶＣＯの構成を図５を参照して説明する。同図はスペーサ、誘電体板および基板の積層状態での平面図および断面図である。第１の実施形態と異なる点は、基板２の所定箇所に穴Ｃを開ける際、誘電体板１部分にまで及んで削除したことである。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。通常、誘電体板１の方が基板２より誘電率が高いため、基板２とともに誘電体板１を部分削除することにより、第１の実施形態の場合より広範囲にわたって周波数調整を行うことができる。
【００２４】
次に、第３の実施形態に係るＶＣＯの構成を図６および図７を参照して説明する。
【００２５】
図６はキャップ５を被せる前の状態を示す斜視図、図７の（Ａ）は周波数調整後の、スペーサ、誘電体板および基板の積層状態の平面図、図７の（Ｂ）は図６におけるＡ−Ａ部分に相当する断面図である。
【００２６】
この例では、第１・第２の実施形態のように基板および誘電体板に穴を穿つのではなく、誘電体部材を付与するようにしている。すなわち、図６に示すように、ステム４上にスペーサ３、誘電体板（スペーサ３内に位置するため、図には現れていない。）、基板２を載置し、ピンに基板の端子電極を半田付けし、発振周波数を測定する。そして、その発振周波数の基準値からずれ量に応じて最適な誘電体部材４０を誘電体共振器部に対向する領域の一部に貼付する。
【００２７】
このように誘電体部材４０を貼付することによって、誘電体共振器部の実効誘電率が増大し、共振周波数が低下する。従って誘電体部材４０の大きさおよび誘電率を選ぶことによって所定の共振周波数に変更できるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜４に記載の発明によれば、ステムなどの筐体部分に開口部を設けることなく周波数調整を行えるので、Ｑの低下させることなく、また筐体の気密性を低下させることもない。
【００２９】
特に請求項１，３に記載の発明によれば、誘電体共振器部の共振周波数を上昇方向に容易に調整できる。
【００３０】
また、請求項２，４に記載の発明によれば、誘電体共振器部の共振周波数を下降方向に容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るＶＣＯの構成を示す分解斜視図
【図２】同ＶＣＯの周波数調整後の構成を示す斜視図
【図３】同ＶＣＯの主要部の構成を示す平面図および断面図
【図４】同ＶＣＯの等価回路図
【図５】第２の実施形態に係るＶＣＯの主要部の平面図および断面図
【図６】第３の実施形態に係るＶＣＯの周波数調整後の斜視図
【図７】同ＶＣＯの主要部の構成を示す平面図および断面図
【図８】従来のＶＣＯの主要部の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１−誘電体板
２−基板
３−スペーサ
４−ステム
５−キャップ
１１−導電体膜
１３−誘電体共振器部
１４−開口部
１５，１６，１７−ピン
２１−主線路
２２−副線路
２３−ＦＥＴ
２４−終端抵抗
２５−バラクタダイオード
２６，２７，２８−インダクタ
２９，３０，３１−チップ抵抗
３２−チップコンデンサ
３３，３４−線路
３５−アース電極
３６−バイアス電極
３７−出力電極
３８−入力電極
３９−アース電極
４０−誘電体部材
Ｂ，Ｃ−穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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