(57)【要約】【課題】  発振周波数の調整が確実かつ容易であり、しかもその構成が比較的簡単であって組立作業も容易なマイクロ波発振器を提供する。【解決手段】  マイクロストリップラインを共振器として、トランジスタ３のエミッタ端の容量性スタブ１３、およびトランジスタ３の内部容量とを帰還容量とするマイクロ波発振器において、誘電体基板１４の表面の一部に接地導体膜（ＧＮＤ面）１７を形成するとともに、接地導体膜１７上に所定の距離隔てた状態で該接地導体膜を跨ぐ橋形状に配置した帯状の金属片１配置してマイクロストリップライン共振器を構成し、金属片１と接地導体膜１７との間に発振周波数を微調整する誘電体板２配置する。この誘電体板２をマイクロストリップライン共振器と交差する方向に移動することによりマイクロストリップライン共振器の実効長を変化させて発振周波数を微調整する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、該誘電体基板表面の一部に形成された接地導体膜と、該誘電体基板表面上の前記接地導体膜が形成されている領域の両側近傍に、その両端に形成された折り曲げ部が配置されることにより前記接地導体膜面から所定の距離隔てて前記接地導体膜を跨ぐ橋形状に配置された帯状の金属片と、該金属片と前記接地導体膜との間に挿入配置された共振周波数調整用の誘電体板とを備えていることを特徴とするマイクロストリップライン共振器。
【請求項２】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、前記共振周波数調整時に前記接地導体膜に沿って前記帯状の金属片と交差する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロストリップライン共振器。
【請求項３】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、前記帯状の金属片と交差する方向に移動するに従ってその幅が増大する形状に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップライン共振器。
【請求項４】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、その幅は一定に構成され、かつ前記帯状の金属片と交差する方向に移動するに従って該帯状の金属片と重なる部分の幅が増大するように楔状の切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップライン共振器。
【請求項５】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、その幅は一定に構成され、かつ前記帯状の金属片と交差する方向に移動するに従って該帯状の金属片と重なる部分の厚みが増大する形状に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロストリップライン共振器。
【請求項６】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、前記帯状の金属片と交差する方向に移動されて前記共振周波数の微調整完了後に、接着剤で固定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロストリップライン共振器。
【請求項７】
誘電体基板と、該誘電体基板上に搭載された発振素子及び該発振素子による発振周波数を決めるマイクロストリップライン共振器を備えているマイクロ波発振器において、
前記マイクロストリップライン共振器は、前記誘電体基板表面の一部に形成された接地導体膜と、両端に折り曲げ部を形成することによって前記接地導体膜面から所定の距離隔てて該接地導体膜を跨ぐ橋形状に配置された帯状の金属片と、該金属片と前記接地導体膜との間に挿入配置された該マイクロストリップライン共振器の共振周波数調整用の誘電体板とを備えていることを特徴とするマイクロ波発振器。
【請求項８】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、前記共振周波数調整時に前記接地導体膜に沿って前記帯状の金属片と交差する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ波発振器。
【請求項９】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、前記帯状の金属片と交差する方向に移動するに従ってその幅が増大する形状に構成されていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ波発振器。
【請求項１０】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、その幅は一定に構成され、かつ前記帯状の金属片と交差する方向に移動するに従って該帯状の金属片と重なる部分の幅が増大するように楔状の切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ波発振器。
【請求項１１】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、その幅は一定に構成され、かつ前記帯状の金属片と交差する方向に移動するに従って該帯状の金属片と重なる部分の厚みが増大する形状に構成されていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ波発振器。
【請求項１２】
前記共振周波数調整用の誘電体板は、前記帯状の金属片と交差する方向に移動されて前記共振周波数の微調整完了後に、接着剤で固定されることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のマイクロ波発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロストリップライン共振器および該マイクロストリップライン共振器を用いたマイクロ波発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、マイクロストリップラインを共振器として用いたマイクロ波発振器の例を示している。このマイクロ波発振器は、トランジスタ３のエミッタ端の容量性スタブ１３、およびトランジスタ３の内部容量とを帰還容量とし、マイクロストリップラインＡを共振器として、マイクロ波帯で発振するコルピッツ型発振器となっている。発振周波数は、容量性スタブ１３およびトランジスタ３の内部容量と、マイクロストリップラインＡの電気長とによって決定される。
【０００３】
発振素子（能動素子）であるトランジスタ３へは、電源端子１５から、バイアス用抵抗５，６，７を介して電源が供給されている。さらに、周波数変調端子１６からバイパスコンデンサ１２及びコイル１０を介してバラクタダイオード４へ電圧を印加することによりその容量を変化させることによって、周波数変調を加えることが可能である。マイクロストリップラインＡ両端のコンデンサ８、９は、発振素子であるトランジスタ３と共振器であるマイクロストリップラインＡとの結合が疎になるように接続されており、これにより発振の安定度を高めている。
【０００４】
一般に、マイクロ波発振器においては、トランジスタ、バラクタダイオード、コンデンサ等の製造ばらつき、基板上のパターン精度、などの影響により、発振周波数にばらつきが生じるため、何らかの調整行為が必要となる。従来はこの発振周波数のばらつきを調整する手段として、マイクロストリップラインの一部を切除する方法が採用されている。
【０００５】
図８及び図９は、図７に示すマイクロ波発振器がガラスエポキシ基板１４上に実装された状態を示す斜視図及びＳ−Ｓ線に沿った断面図である。共振器となるマイクロストリップラインＡは、ガラスエポキシ基板１４の上にパターンとして形成されており、ガラスエポキシ基板１４の裏面に形成されている接地導体膜（ＧＮＤ面）１８とによりマイクロストリップライン共振器を構成している。そして発振周波数のばらつきを調整するために、マイクロストリップラインＡの長さを、マイクロストリップラインＡのほぼ中央に設けられた導体パターン切欠き個所１５の切欠き深さを変化させることによりその共振周波数を調整して発振周波数の微調整ができるようになっている。
【０００６】
この導体パターン切欠き個所１５の導体膜を切除する方法として、カッター等の工具を用いる切除方法、あるいはレーザ光による非接触切除方法等が採用されるが、これらの方法はいずれも、切除行為そのものが、発振周波数を一方向にのみ変化させてしまうため、切除し過ぎないように発振周波数を確認しながら切除を行わなければならず、また、マイクロストリップラインの切除を行う場合、切除によって生じた金属の屑が、電気特性上問題を起こす可能性があり、この点にも注意しながら調整を行う必要、もしくは洗浄等で金属屑を除去しながら調整する必要があるため、その調整作業は非常に困難である。
【０００７】
一方、特許文献１には、マイクロストリップラインを共振器として用いたマイクロ波発振器における周波数調整手段として、マイクロストリップラインを、と接地基板である金属導体上に配置された配線基板と発振素子であるガンダイオードとの間に架け渡して配置するとともに、マイクロストリップラインと接地導体の間の空間に、括れ部を有する誘電体板を配置し、この誘電体板をマイクロストリップラインと交差する方向に移動させることにより、誘電体板とマイクロストリップラインが重なる部分の面積を調整することにより、マイクロストリップラインの実効長を変化させて発振周波数を調整する技術が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３９２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記発振周波数のばらつきを調整する手段として、特許文献１に記載のマイクロ波発振器で用いられている技術を採用して発振周波数を調整するように構成すれば、比較的簡単な調整作業により発振周波数の微調整が可能であり、また、マイクロストリップラインの切除による発振周波数調整に伴う上記諸問題を解消することが期待できる。
【００１０】
しかし、図８に示すマイクロ波発振器に対して、上記特許文献１に記載の技術を採用するには、少なくとも、マイクロストリップラインＡが配置されている範囲のガラスエポキシ基板１４を取り除いて、周波数調整用の誘電体板を配置するための空間を確保するか、あるいは特許文献１記載のように金属部材２を設け、その表面に、マイクロストリップラインの両端を架け渡して固定するために、ガラスエポキシ基板を２つに分離して配置する必要がある。
【００１１】
いずれにしても、マイクロストリップライン共振器の共振周波数を調整可能な構成とするために、ガラスエポキシ基板の一部を除去するための作業、あるいは２つに分離されたガラスエポキシ基板を固定配置するため部材、および分離されたガラスエポキシ基板間の位置合わせ作業等が必要となり、その構成および組立作業が複雑になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、共振周波数の調整が確実かつ容易であり、しかもその構成が比較的簡単であって組立作業も容易なマイクロストリップライン共振器の構成、および該マイクロストリップライン共振器を用いたマイクロ波発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のマイクロストリップライン共振器は、誘電体基板と、該誘電体基板表面の一部に形成された接地導体膜と、該誘電体基板表面上の前記接地導体膜が形成されている領域の両側近傍に、その両端に形成された折り曲げ部が配置されることにより前記接地導体膜面から所定の距離隔てて前記接地導体膜を跨ぐ橋形状に配置された帯状の金属片と、該金属片と前記接地導体膜との間に挿入配置された共振周波数調整用の誘電体板とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
上記誘電体板は、微調整時に前記接地導体膜に沿って前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動可能に構成されており、誘電体板の幅は、前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動するに従って増大する形状に構成されている、または、誘電体板の幅は一定に構成し、前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動するに従って前記マイクロストリップラインと重なる部分の幅あるいは厚みが増大する形状に構成されている。
【００１５】
また、本発明のマイクロ波発振器は、誘電体基板と、該誘電体基板上に搭載された発振素子及び該発振素子による発振周波数を決めるマイクロストリップライン共振器を備えているマイクロ波発振器において、前記誘電体基板表面の一部に形成された接地導体膜と、両端に折り曲げ部を形成することによって前記接地導体膜面から所定の距離隔てて該接地導体膜を跨ぐ橋形状に配置された帯状の金属片とにより前記マイクロストリップライン共振器を構成し、該金属片と該接地導体膜との間に発振周波数調整用の誘電体板を挿入配置したことを特徴とする。
【００１６】
上記誘電体板は、微調整時に前記接地導体膜に沿って前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動可能に構成されており、誘電体板の幅は、前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動するに従って増大する形状に構成されている、または、誘電体板の幅は一定に構成し、前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動するに従って前記マイクロストリップラインと重なる部分の幅あるいは厚みが増大する形状に構成されている。
【００１７】
また、この誘電体板は、前記マイクロストリップラインと交差する方向に移動されて前記発振周波数の微調整完了後に、該接地導体膜上に接着剤等で固定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、誘電体基板表面の一部に接地導体膜を形成し、マイクロストリップライン共振器を構成する帯状の金属片を、両端に折り曲げ部を形成することによって接地導体膜から所定の距離隔てられた状態で該接地導体膜を跨ぐ橋形状に配置するとともに、該金属片と該接地導体膜との間に周波数微調整用の誘電体板を配置する構成としているため、接地導体膜の形成は、誘電体基板表面上の他の導体膜である容量スタブあるいは端子用の電極膜形成と同時に一体的に形成可能となり、また金属片の形成もプレス及び切断加工等により簡単に作成できるので、その構成は極めて簡単となり、組立作業も容易となる。
【００１９】
また、本発明においては、発振周波数を見ながら、誘電体板の位置を接地導体膜面に沿ってマイクロストリップラインと交差する方向に動かし、所望の発振周波数が得られたところで、誘電体板を固着する、という手順で周波数調整が可能であるので、発振周波数を所望の発振周波数の前後に調整しながら確認することができ、調整が確実で、かつ容易に実施できる。
【００２０】
さらに、マイクロストリップラインの切除を行う場合生ずる金属の屑も発生しないので、その点に注意しながら調整を行う必要はなく、また、洗浄等で金属屑を除去する必要もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態を示すマイクロ波発振器の斜視図であり、図２は、図１のＳ−Ｓ線に沿う断面図である。
【００２２】
本実施形態のマイクロ波発振器も、その回路構成は、図７に示すマイクロストリップラインを共振器として用いたマイクロ波発振器と同様に、マイクロストリップラインＡを共振器として、トランジスタ３のエミッタ端の容量性スタブ１３、およびトランジスタ３の内部容量とを帰還容量として、マイクロ波帯で発振する、コルピッツ型発振器となっている。
【００２３】
発振素子であるトランジスタ３へは、電源端子１５から、バイアス用抵抗５，６，７を介して電源が供給される。さらに、周波数変調端子１６からバイパシコンデンサ１２及びコイル１０を介してバラクタダイオード４へ電圧を印加することにより、その容量を変化させることによって周波数変調を加えることが可能である。マイクロストリップラインＡ両端のコンデンサ８、９は、発振素子であるトランジスタ３と共振器であるマイクロストリップラインＡとの結合が疎になるように接続されており、これにより発振の安定度を高めている。
【００２４】
本実施形態では、マイクロストリップラインＡは、ガラスエポキシ基板１４の表面の一部に形成された接地導体膜（ＧＮＤ面）１７と、両端に折り曲げ部が形成された金属片１と、誘電体板２とで構成されている。接地導体膜（ＧＮＤ面）１７の形成は、容量性スタブ１３あるいは素子接続用の端子電極膜を形成する時に、同時に一体的に形成することができるので、そのための特別の工程が増えることはない。なお本実施形態において、ガラスエポキシ基板１４の裏面全体に接地導体膜１８が設けられているが、この接地導体膜１８は必ずしもガラスエポキシ基板１４の裏面全体に設ける必要はなく、例えば、容量性スタブ１３が配置されている位置等、裏面の一部にのみ接地導体膜を設ける構成であっても良い。
【００２５】
ガラスエポキシ基板１４上の接地導体膜（ＧＮＤ面）１７が形成されている領域の両側近傍に、マイクロストリップラインＡ両端に接続されるコンデンサ８、９搭載用の端子電極を形成する。一方、金属片１の両端部はほぼ直角に曲げられており、この両端部をコンデンサ８、９搭載用の端子電極膜と接続することにより、金属片１を、接地導体膜１７との間に所定の高さの空間を保って橋渡しされた状態で配置することにより、金属片１及び接地導体膜１７からなるマイクロストリップラインＡを構成している。金属片１は両端の折り曲げ部も含めてプレス加工等により簡単に作成可能であり、その接続も他の素子の接続と同様に、通常の自動搭載機により実装可能である。
【００２６】
金属片１とガラスエポキシ基板１４上の接地導体膜（ＧＮＤ面）１７の間に形成された空間には、発振周波数微調整用の誘電体板２が挿入配置される。その際、誘電体板２は、金属片１とガラスエポキシ基板１４上の接地導体膜１７により形成される空間の、全部もしくは一部を充たすように配置される。空間のいかほどを充たすかは、誘電体板２を、接地導体膜１７に沿ってマイクロストリップラインＡと直行する方向に動かし、その位置を変更することによって調整できるようになっている。
【００２７】
誘電体板２は、その位置が調整により決定した後、接着剤等で固着される。本コルピッツ型発振器の発振周波数は、容量性スタブ１３およびトランジスタ３の内部容量と、誘電体板２により調整されたマイクロストリップラインＡの電気長とによって決定される。
【００２８】
本実施形態においては、図１の誘電体板２の位置を、ガラスエポキシ基板１４表面の接地導体膜（ＧＮＤ面）１７上に沿ってマイクロストリップラインと直交する方向に変化させ、金属片１による橋の下の空間における誘電体の充たす量を変化させることによって、マイクロストリップラインＡの電気長を変化させることができる。これにより、マイクロ波発振器の発振周波数の調整が可能になっている。
【００２９】
図３は、金属片１の大きさを、幅１ｍｍ、長さ１０ｍｍとし、金属片１と接地導体の間の空間を高さ０．４ｍｍ、とした時に、この空間をテフロン（比誘電率＝２．２）で充たすものとして、その充たす量に対する、マイクロストリップラインの通過位相を計算した結果を示しており、図４は、テフロン基板上のマイクロストリップラインの長さに対する通過位相について計算した結果を示している。
【００３０】
図３と図４の結果を比較すると、誘電体の満たす領域を、１００％から５０％まで変化させた場合の通過位相の変化量は、同じ幅１ｍｍでテフロン上に形成されたマイクロストリップラインの長さを、１０ｍｍから９ｍｍまで変化した場合の通過位相の変化量にほぼ相当している。
【００３１】
これはつまり、本実施形態における誘電体板２について、材質はテフロンを用い、誘電体板を移動して金属片１の下に配置される誘電体の占有率を１００％から５０％まで、調整できるように構成すれば、本実施形態における発振器の共振器の長さを、約１０％の範囲で調整したことに相当することを示している。また、誘電体板２の比誘電率、およびその形状について、別のものを選択することによって、調整範囲について更に変更することも可能である。
【００３２】
図５は、本発明の第２の実施形態を示すマイクロ波発振器の斜視図であり、誘電体板の形状を第１の実施形態とは異なる形状としている点以外は、第１の実施形態と同様である。
【００３３】
第１の実施形態における誘電体板２は、その幅が、マイクロストリップラインＡと交差する方向に移動するに従って増大する形状に構成されているが、本実施形態では、誘電体板２の幅は一定としており、その先端中央部に楔状の切り欠き部を形成することにより、マイクロストリップラインＡと交差する方向に移動するに従ってマイクロストリップラインＡと重なる部分の幅が増大する形状に構成している。
【００３４】
本実施形態では、誘電体板２の幅を一定としているので、周波数調整時に誘電体板２の位置が、金属片１の長辺方向に動かないようにすることができ、周波数調整をより安定に実施することができる。
【００３５】
図６は、本発明の第３の実施形態を示すマイクロ波発振器の斜視図であり、誘電体板の形状を第１あるいは第２の実施形態とは異なる形状としている点以外は、第１あるいは第２の実施形態と同様である。
【００３６】
本実施形態も第２の実施形態と同様に誘電体板２の幅は一定としているが、本実施形態では、誘電体板２の厚みを、マイクロストリップラインＡと交差する方向に移動するに従ってマイクロストリップラインＡと重なる部分の厚みが増大する形状に構成することにより、金属片１の下に配置される誘電体の占有率を変化させている。本実施形態でも、誘電体板２の幅を一定としているので、周波数調整時に誘電体板２の位置が、金属片１の長辺方向に動かないようにすることができ、周波数調整をより安定に実施することが可能である。
【００３７】
なお、実施例ではコルピッツ型のマイクロ波発振器をその対象として説明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、一枚の誘電体基板表面に配置された発振素子、及びマイクロストリップライン共振器を備えたマイクロ波発振器であれば、本発明の構成を適用することができる。さらに、マイクロストリップライン共振器単体としての構成に対して、本発明を適用しても、同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すマイクロ波発振器の斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態における、Ｓ−Ｓ線に沿う断面図である。
【図３】金属片と接地導体の間の空間を充填する誘電体量を変化したときのマイクロストリップラインの通過位相を計算した結果を示すグラフである。
【図４】テフロン基板上のマイクロストリップラインの長さを変化したときの通過位相を計算した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すマイクロ波発振器の斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示すマイクロ波発振器の斜視図である。
【図７】マイクロストリップラインを共振器として用いたマイクロ波発振器の例を示す回路図である。
【図８】図７に示すマイクロ波発振器をガラスエポキシ基板上に実装した従来例を示す斜視図である。
【図９】図８に示す従来例のＳ−Ｓ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  金属片
２  誘電体板
３  トランジスタ
４  バラクタダイオード
５〜７  トランジスタバイアス用抵抗
８〜９  コンデンサ
１０  コイル
１１〜１２  バイパスコンデンサ
１３  容量性スタブ
１４  ガラスエポキシ基板
１５  パターン切り欠き部
１６  周波数変調端子
１７〜１８  接地導体膜（ＧＮＤ面）
【図１】
2006129202.tif 000003
【図２】
2006129202.tif 000004
【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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【図９】
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