(57)【要約】【課題】    生産コストの増大を防ぎ、かつ、誘電体共振器の共振周波数の温度特性を安定させることが可能な誘電体共振器の実装構造ならびにそれを備えた誘電体発振器、低雑音ダウンコンバータおよびトランスミッタを提供する。【解決手段】    誘電体共振器の実装構造は、基板１０１と、誘電体共振器１１０とを備え、基板１０１に貫通孔１０９が形成され、誘電体共振器１１０が実装される基板１０１の実装面における貫通孔１０９の断面が、誘電体共振器１１０が実装される領域の一部である。【選択図】        図６
2006081097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
誘電体共振器とを備え、
前記基板に貫通孔が形成され、前記誘電体共振器が実装される前記基板の実装面における前記貫通孔の断面が、前記誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造。
【請求項２】
前記実装面における貫通孔の断面の形状は円形である請求項１記載の誘電体共振器の実装構造。
【請求項３】
前記誘電体共振器は円柱形状であり、前記誘電体共振器が実装される領域の形状は円形であり、
前記貫通孔の断面の面積は、前記誘電体共振器が実装される領域の面積の４９％である請求項２記載の誘電体共振器の実装構造。
【請求項４】
基板と、
誘電体共振器とを備え、
前記基板に貫通孔が形成され、前記誘電体共振器が実装される前記基板の実装面における前記貫通孔の断面が、前記誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器。
【請求項５】
前記誘電体発振器は、さらに、前記誘電体共振器に電磁結合する線路導体と、発振用能動素子であるバイポーラトランジスタとを含む請求項４記載の誘電体発振器。
【請求項６】
前記誘電体発振器は、さらに、前記誘電体共振器に電磁結合する線路導体と、発振用能動素子である電界効果トランジスタとを含む請求項４記載の誘電体発振器。
【請求項７】
基板と、
誘電体共振器とを備え、
前記基板に貫通孔が形成され、前記誘電体共振器が実装される前記基板の実装面における前記貫通孔の断面が、前記誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器を含む低雑音ダウンコンバータ。
【請求項８】
基板と、
誘電体共振器とを備え、
前記基板に貫通孔が形成され、前記誘電体共振器が実装される前記基板の実装面における前記貫通孔の断面が、前記誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器を含むトランスミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体共振器の実装構造ならびにその実装構造を備えた誘電体発振器、低雑音ダウンコンバータおよびトランスミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＢ（低雑音ダウンコンバータ：Low Noise Block Down Converter）およびトランスミッタは、双方向衛星送受信システムのアウトドアユニットと呼ばれるアンテナに取り付けられるものである。ＬＮＢは、衛星からの微弱電波であるＲＦ（Radio Frequency）信号をアンテナを介して受信し、受信したＲＦ信号を低雑音増幅し、かつ中間周波数（ＩＦ（Intermediate Frequency）周波数）に周波数変換する。そしてＬＮＢは、低雑音でかつ十分なレベルのＩＦ信号をインドアユニットに出力する。トランスミッタは、インドアユニットから受けた信号を周波数変換してＲＦ信号を生成し、かつ増幅する。そしてトランスミッタは、増幅したＲＦ信号をアンテナを介して衛星に送信する。
【０００３】
ＬＮＢおよびトランスミッタが行なう周波数変換で用いられる局部発振器には、誘電体発振器（ＤＲＯ：Dielectric Resonator Oscillator）が一般的に使用されている。誘電体発振器は、誘電体共振器を用いることで、共振回路の共振の鋭さを表わすＱファクタ（Quality Factor）を大きくし、周波数安定化を図ったものである。
【０００４】
誘電体発振器の発振周波数は、誘電体共振器の共振周波数によって決まる。そして、誘電体共振器の共振周波数は、誘電体共振器の材質、形状および寸法によって決まる。誘電体共振器の共振周波数は、さらに誘電体共振器と誘電体発振器の筐体との距離等、誘電体共振器と誘電体共振器周辺の他の誘電体との距離の影響を受ける。
【０００５】
図７は誘電体発振器における誘電体共振器の共振周波数の調整方法を示す図である。なお、同図は誘電体発振器の縦方向の断面を示している。図７（１）は、筐体を変形させることにより、誘電体共振器の共振周波数を調整する方法を示す。すなわち、誘電体発振器の筐体の天井部を誘電体共振器に向かって押し込むことで、筐体の天井部と誘電体共振器との距離を変化させ、誘電体共振器の共振周波数を調整している。
【０００６】
また、図７（２）は、筐体の天井部にビスをねじ込むことにより、誘電体共振器の共振周波数を調整する方法を示す。すなわち、ビスを回すことで、ビスと誘電体共振器との距離を変化させ、誘電体共振器の共振周波数を調整している。
【０００７】
図８は、図７（２）に示す方法により、誘電体共振器の発振周波数の調整を行なった場合の、ビスと誘電体共振器との距離と、誘電体共振器の共振周波数との関係を示す図である。また、図９は、図８をグラフ化したものである。
【０００８】
図８および図９より、誘電体共振器とビスとの距離を変化させることで、誘電体共振器の共振周波数を調整できることが分かる。誘電体共振器を誘電体基板へ実装した後に、このような誘電体共振器の性質を利用して、誘電体発振器の発振周波数を調整することが可能である。
【０００９】
一方、誘電体共振器の共振周波数は温度にも影響を受ける。ここで、誘電体共振器の共振周波数の温度特性はほぼ線形であり、誘電体共振器が使用される温度範囲において温度特性の傾きの小さい誘電体共振器を選別して使用することにより、誘電体共振器の共振周波数の温度変化をある程度抑えることが可能である。
【００１０】
しかしながら、温度特性の傾きの小さい誘電体共振器を選別するだけでは、誘電体共振器の共振周波数の温度特性を安定させる方法としては不十分である。以下、その理由を説明する。
【００１１】
図１０は従来の誘電体共振器の実装構造を示す図である。なお、同図は誘電体発振器の縦方向の断面を示している。
【００１２】
同図を参照して、この実装構造は、誘電体基板１０１と、誘電体共振器１０２と、結合線路１０３と、結合線路１０４と、ベタアース１０５と、筐体１０６とを備える。
【００１３】
誘電体基板１０１は、テフロン（登録商標）ガラス基板であり、厚さが０．５ｍｍである。ここで、テフロン（登録商標）ガラス基板は、ＬＮＢおよびトランスミッタが扱う信号の周波数帯において低損失であることから、誘電体共振器を実装する誘電体基板として主流となっている。
【００１４】
誘電体共振器１０２は、円柱形状であり、直径が５．０ｍｍである。そして、誘電体共振器１０２が誘電体基板１０１に、直接固着されている。なお、固着には、エポキシ系熱硬化接着剤が用いられる。
【００１５】
誘電体共振器１０２が実装される誘電体基板１０１の実装面上に結合線路１０３および結合線路１０４が配置される。誘電体共振器１０２は、結合線路１０３および結合線路１０４と電磁結合している。
【００１６】
誘電体基板１０１の実装面の裏面に、ベタアース１０５が配置される。
【００１７】
筐体１０６はその一部が図示されており、誘電体基板１０１と、誘電体共振器１０２と、結合線路１０３と、結合線路１０４と、ベタアース１０５とを覆うものである。また、誘電体基板１０１に他の部品が配置される場合には、それらの部品も筐体１０６で覆われる。
【００１８】
図１１は、各誘電体発振器の発振周波数の温度特性を示す図である。また、図１２は、図１１をグラフ化したものである。各誘電体発振器は、後述する図４に示す、バイポーラトランジスタを用いたエミッタ接地型誘電体発振器である。そして、図１１および図１２に示す温度特性は、実際の測定結果を示している。
【００１９】
また、図１１および図１２において、サンプルＡが、前述した図１０に示す実装構造を備えた誘電体発振器である。サンプルＢが、後述する図１３に示す実装構造を備えた誘電体発振器である。サンプルＣが、後述する図６に示す実装構造を備えた誘電体発振器である。また、Ｄｒｉｆｔ（ｋＨｚ）は、２０℃における誘電体発振器の発振周波数からの、各温度における周波数ずれを表わしている。
【００２０】
図１２より、サンプルＡはサンプルＢおよびサンプルＣと比べて１０℃〜３０℃の間で急激な発振周波数の温度特性を有している。
【００２１】
また、図１１より、１０℃〜３０℃の間におけるサンプルＡの発振周波数の周波数ずれは、プラス側の最大値が、１０℃における５８２ｋＨｚであり、マイナス側の最大値が、２４℃における−１７６ｋＨｚである。サンプルＡの発振周波数は、１０℃〜３０℃の間において、７５８ｋＨｚと大きく変動している。
【００２２】
これは、テフロン（登録商標）ガラス基板である誘電体基板１０１が、１０℃〜３０℃の間で急激な温度特性を有しており、誘電体基板１０１に直接固着されている誘電体共振器１０２の共振周波数が大きく影響を受けるからである。
【００２３】
したがって、温度特性の傾きの小さい誘電体共振器を選別しても、誘電体基板１０１に直接固着されている誘電体共振器１０２の共振周波数の温度特性は安定しない。このため、図１０に示す実装構造を有する複数個の誘電体発振器の発振周波数調整を行ない、各誘電体発振器の調整がそれぞれ異なる温度条件下で行なわれた場合には、各誘電体発振器の発振周波数にばらつきが生じてしまう。このばらつきを防ぐためには、生産工場における温度管理を厳しく行なう必要があり、生産コストが増大する。
【００２４】
このような問題点を解決するために、図１３に示す誘電体共振器の実装構造が従来から提案されている。同図を参照して、この誘電体共振器の実装構造は、図１０に示す誘電体共振器の実装構造に対して、さらに、台座１０７を備える。また、この誘電体共振器の実装構造は、誘電体共振器１０２の代わりに誘電体共振器１０８を備える。
【００２５】
誘電体共振器１０８と、台座１０７の上面とが固着される。そして、台座１０７の下面と、誘電体基板１０１とが固着される。なお、固着にはエポキシ系熱硬化接着剤が用いられる。
【００２６】
誘電体共振器１０８は、円柱形状であり、直径が５．８ｍｍである。
【００２７】
他の構成は図１０に示す誘電体共振器の実装構造と同様であるので説明は繰り返さない。
【００２８】
図１２より、サンプルＢは１０℃〜３０℃の間でサンプルＡと比べて安定した発振周波数の温度特性を有している。
【００２９】
また、図１１より、１０℃〜３０℃の間におけるサンプルＢの発振周波数の周波数ずれは、プラス側の最大値が、２６℃における１５０ｋＨｚであり、マイナス側の最大値が、１０℃における−１８２ｋＨｚである。したがって、サンプルＢの発振周波数は、１０℃〜３０℃の間において、３３２ｋＨｚ変動している。サンプルＢの発振周波数の温度変動は、サンプルＡの発振周波数の温度変動の４３．８％である。
【００３０】
これは、台座１０７が温度変化の影響を受けにくい材質で形成されているからである。
【００３１】
したがって、図１３に示す誘電体共振器の実装構造により、誘電体基板による誘電体共振器の共振周波数への影響を抑えることができる。
【００３２】
例えば、特許文献１では、基板上に熱膨張係数の小さい、すなわち、熱膨張率の温度特性が緩やかな下敷材、すなわち台座を接着し、この台座上に誘電体共振器を接着する実装構造が提案されている。また、特許文献２では、誘電体共振器の共振周波数の温度特性と同様の温度特性を有する材質からなる台座を、基板と誘電体共振器との間に設置する実装構造が提案されている。また、特許文献３では、低誘電率でかつ強度が保てる範囲で外形をできるだけ小さくかつ肉厚を薄くした筒状の台座を、基板と誘電体共振器との間に設置する実装構造が提案されている。また、特許文献４では、微粒子を添加した樹脂からなる台座を、基板と誘電体共振器との間に設置する実装構造が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２８８７１６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４４２１４号公報
【特許文献３】実開昭５９−４６０１２号公報
【特許文献４】実開昭６４−４８９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
しかしながら、特許文献１〜特許文献４記載の誘電体共振器の実装構造では、基板上に誘電体共振器を直接固着した実装構造に対して、台座の材料費および台座と誘電体共振器との固着作業の費用がさらに必要となるため、生産コストが増大するという問題点があった。
【００３４】
それゆえに、本発明の目的は、生産コストの増大を防ぎ、かつ、誘電体共振器の共振周波数の温度特性を安定させることが可能な誘電体共振器の実装構造ならびにそれを備えた誘電体発振器、低雑音ダウンコンバータおよびトランスミッタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題を解決するために、この発明に係わる誘電体共振器の実装構造は、基板と、誘電体共振器とを備え、基板に貫通孔が形成され、誘電体共振器が実装される基板の実装面における貫通孔の断面が、誘電体共振器が実装される領域の一部である。
【００３６】
好ましくは、実装面における貫通孔の断面の形状は円形である。
【００３７】
好ましくは、誘電体共振器は円柱形状であり、誘電体共振器が実装される領域の形状は円形であり、貫通孔の断面の面積は、誘電体共振器が実装される領域の面積の４９％である。
【００３８】
また本発明の別の局面に係る誘電体発振器は、基板と、誘電体共振器とを備え、基板に貫通孔が形成され、誘電体共振器が実装される基板の実装面における貫通孔の断面が、誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造を備える。
【００３９】
好ましくは、誘電体発振器は、さらに、誘電体共振器に電磁結合する線路導体と、発振用能動素子であるバイポーラトランジスタとを含む。
【００４０】
好ましくは、誘電体発振器は、さらに、誘電体共振器に電磁結合する線路導体と、発振用能動素子である電界効果トランジスタとを含む。
【００４１】
また本発明の別の局面に係る低雑音ダウンコンバータは、基板と、誘電体共振器とを備え、基板に貫通孔が形成され、誘電体共振器が実装される基板の実装面における貫通孔の断面が、誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器を含む。
【００４２】
また本発明の別の局面に係るトランスミッタは、基板と、誘電体共振器とを備え、基板に貫通孔が形成され、誘電体共振器が実装される基板の実装面における貫通孔の断面が、誘電体共振器が実装される領域の一部である誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器を含む。
【発明の効果】
【００４３】
生産コストの増大を防ぎ、かつ、誘電体共振器の共振周波数の温度特性を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
［双方向衛星送受信システム］
図１は、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を採用するＬＮＢおよびトランスミッタを含む双方向衛星送受信システムの構成図である。
【００４６】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る双方向衛星送受信システムは、双方向人工衛星１と、パラボラアンテナ２と、フィードホーン３と、ＯＭＴ（Orthogonal Mode Transfer）４と、ＬＮＢ（Low Noise Block down converter）５と、受信用同軸ケーブル６と、インドアユニット７と、送信用同軸ケーブル８と、トランスミッタ９とを含む。
【００４７】
双方向人工衛星１から送信されたＲＦ信号は、パラボラアンテナ２によって集束される。なお、パラボラアンテナ２は、インドアユニット７に対して「アウトドアユニット」とも呼ばれる。パラボラアンテナ２によって集束されたＲＦ信号は、フィードホーン３によってさらに集束され、ＯＭＴ４へと送られる。ＯＭＴ４は、フィードホーン３から送られてきたＲＦ信号を直交偏波の方向に応じて分波する。ＬＮＢ５は、フィードホーン３からＯＭＴ４を経て送られてきたＲＦ信号を、低雑音でかつ十分なレベルのＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。ＬＮＢ５から出力された信号は、受信用同軸ケーブル６を通って、インドアユニット（ＩＤＵ）７へと送られる。
【００４８】
一方、インドアユニット７から出力された信号は、送信用同軸ケーブル８を通って、トランスミッタ９へと送られる。トランスミッタ９は、送信用同軸ケーブル８を通って送られてきたＩＦ信号を、十分なレベルのＲＦ信号に変換する。トランスミッタ９から出力されたＲＦ信号は、ＯＭＴ４、フィードホーン３およびパラボラアンテナ２を経て、双方向人工衛星１に向けて送信される。
【００４９】
この双方向衛星送受信システムにより、ユーザは、インドアユニット７に接続された図示しないテレビやコンピュータ等の端末を利用して、衛星放送やインターネット接続サービスといった双方向通信のサービスを受けることができる。
【００５０】
［ＬＮＢ］
図２は、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器（ＤＲＯ）を含むＬＮＢの機能ブロック図である。
【００５１】
図２を参照して、本発明の実施の形態に係るＬＮＢは、２入力１出力構成を有し、入力導波管３０と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）３１と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）３２と、ミキサ３３と、ＤＲＯ３４と、ＤＲＯ３５と、ＩＦアンプ３６と、電源制御回路３９と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）４１とを含む。
【００５２】
ＬＮＡ３１は、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）３１Ｖ、ＨＥＭＴ３１ＨおよびＨＥＭＴ３１Ａを含む。ＬＰＦ４１は、インダクタ３７と、コンデンサＣ３８とを含む。
【００５３】
入力導波管３０に入力された周波数１０．７ＧＨｚ〜１２．７５ＧＨｚの入力信号は、入力導波管３０内に設置されたＶ偏波反射棒３０Ｒにより、Ｖ偏波信号とＨ偏波信号とに分けられる。Ｖ偏波信号は、入力導波管３０内におけるアンテナプローブ３０Ｖによって受信され、ＬＮＡ３１におけるＨＥＭＴ３１Ｖに送られる。Ｈ偏波信号は、入力導波管３０内におけるアンテナプローブ３０Ｈによって受信され、ＬＮＡ３１におけるＨＥＭＴ３１Ｈに送られる。
【００５４】
ＬＮＡ３１は、電源制御回路３９の制御にもとづいて、Ｖ偏波信号およびＨ偏波信号のいずれか一方を低雑音増幅し、ＢＰＦ３２へ出力する。すなわち、ＬＮＡ３１におけるＨＥＭＴ３１Ｖは、Ｖ偏波信号受信時には電源制御回路３９から電源供給を受けて、Ｖ偏波信号を低雑音増幅し、出力する。一方、Ｈ偏波信号受信時には電源制御回路３９からの電源供給が停止されるため、前述の処理を行なわない。また、ＬＮＡ３１におけるＨＥＭＴ３１Ｈは、Ｈ偏波信号受信時には電源制御回路３９から電源供給を受けて、Ｈ偏波信号を低雑音増幅し、出力する。一方、Ｖ偏波信号受信時には電源制御回路３９からの電源供給が停止されるため、前述の処理を行なわない。
【００５５】
ＢＰＦ３２は、入力された信号のうち、所望の周波数帯域のみを通過させ、イメージ周波数帯域の信号を除去する。ＢＰＦ３２を通過した信号は、ミキサ３３に入力される。
【００５６】
ＤＲＯ３４は、Ｌｏｗバンド用の周波数９．７５ＧＨｚの発振信号を生成し、ミキサ３３へ出力する。また、ＤＲＯ３５は、Ｈｉｇｈバンド用の周波数１０．６ＧＨｚの発振信号を生成し、ミキサ３３へ出力する。
【００５７】
電源制御回路３９は、Ｌｏｗバンド信号受信時にＤＲＯ３４への電源供給を行ない、ＤＲＯ３５への電源供給を停止する。また、電源制御回路３９は、Ｈｉｇｈバンド信号受信時にＤＲＯ３５への電源供給を行ない、ＤＲＯ３４への電源供給を停止する。これにより、ＬｏｗバンドおよびＨｉｇｈバンドの切替に応じて、ＤＲＯ３４またはＤＲＯ３５のいずれか一方からのみ発振信号が出力される。
【００５８】
ミキサ３３は、ＤＲＯ３４またはＤＲＯ３５から発振信号を受けて、ＢＰＦ３２から受けた信号を、Ｌｏｗバンド信号受信選択時は周波数９５０ＭＨｚ〜１９５０ＭＨｚのＩＦ信号に周波数変換する。また、ミキサ３３は、Ｈｉｇｈバンド信号受信選択時は周波数１１００ＭＨｚ〜２１５０ＭＨｚのＩＦ信号に周波数変換する。
【００５９】
ＩＦアンプ３６は、適切な雑音特性と利得特性を有しており、ミキサ３３から受けたＩＦ信号を増幅して出力端子４０へ出力する。
【００６０】
また、出力端子４０に、レシーバとしてテレビジョン受像機を接続することにより、ＬｏｗバンドおよびＨｉｇｈバンドの放送番組を受信することができる。
【００６１】
電源制御回路３９は、ＬＰＦ４１を介して直流バイアスの供給および切替信号を受ける。また、電源制御回路３９は、レシーバからの切替信号にもとづいて、Ｖ偏波信号またはＨ偏波信号を選択し、前述のように、ＨＥＭＴ３１ＶおよびＨＥＭＴ３１Ｈへの電源供給制御を行なう。また、電源制御回路３９は、レシーバからの切替信号にもとづいて、Ｌｏｗバンド信号またはＨｉｇｈバンド信号を選択し、前述のように、ＤＲＯ３４およびＤＲＯ３５への電源供給制御を行なう。ここで、レシーバからの切替信号は、Ｖ偏波信号を表わす場合に切替信号の直流電圧が１３Ｖとなり、Ｈ偏波信号を表わす場合に切替信号の直流電圧が１７Ｖとなる。また、レシーバからの切替信号は、Ｈｉｇｈバンド信号を表わす場合には、２２ｋＨｚのパルス信号となり、Ｌｏｗバンド信号を表わす場合には、直流成分のみの信号となる。さらに、電源制御回路３９は、ＨＥＭＴ３１Ａ、ミキサ３３およびＩＦアンプ３６への電源供給を行なう。
【００６２】
なお、ＬＰＦ４１は、低い周波数帯の信号のみを通過させるため、電源制御回路３９はＩＦアンプ３６が出力するＩＦ信号を受けない。
【００６３】
［トランスミッタ］
図３は、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器（ＤＲＯ）を含むトランスミッタの機能ブロック図である。
【００６４】
図３を参照して、本発明の実施の形態に係るトランスミッタ９は、入力端子１１と、ＨＰＦ（High Pass Filter）１２と、ＩＦアンプ１３と、ＩＦアンプ１５と、減衰回路１４と、ＢＰＦ１６と、ＢＰＦ１８と、ＢＰＦ２０と、ＢＰＦ２２と、ＢＰＦ２４と、ミキサ１７と、ＤＲＯ２８と、ＲＦアンプ１９と、ＲＦアンプ２１と、ハイパワーアンプ２３と、出力端子２５と、インダクタ２７と、コンパレータ２６と、電源回路２９とを含む。
【００６５】
ローパスフィルタの機能を有するインダクタ２７は、入力端子１１から受けた信号のうち、１３Ｖ〜２６Ｖの直流バイアスのみを通過させる。
【００６６】
電源回路２９は、インダクタ２７を介して直流バイアスの供給を受けて、ＨＰＦ１２と、ＩＦアンプ１３と、ＩＦアンプ１５と、ミキサ１７と、ＤＲＯ２８と、ＲＦアンプ１９と、ＲＦアンプ２１と、ハイパワーアンプ２３とに対して、電源供給を行なう。
【００６７】
コンパレータ２６は、インダクタ２７を介して受けた直流バイアスが所定のしきい値電圧以下となった場合、例えば、１１Ｖ以下となった場合に、電源回路２９が行なう電源供給を停止させる制御を行なう。
【００６８】
ハイパスフィルタ１２は、入力端子１１から受けた、９５０ＭＨｚ〜１４５０ＭＨｚの帯域内の周波数成分を有する信号のうち、９５０ＭＨｚ以上の高域周波数の成分のみを通過させる。
【００６９】
ＩＦアンプ１３は、ＨＰＦ１２から受けた信号を増幅する。ＩＦアンプ１３によって増幅された信号は、減衰回路１４によって利得が調整され、ＩＦアンプ１５によって再び増幅される。
【００７０】
ＢＰＦ１６は、ＩＦアンプ１５から受けた信号のうち、ＩＦ帯域の周波数成分のみを通過させる。ＢＰＦ１６を通過した信号は、ミキサ１７に入力される。ＤＲＯ２８によって生成された周波数１３．０５ＧＨｚの発振信号もまた、ミキサ１７に入力される。
【００７１】
ミキサ１７は、ＢＰＦ１６から受けた信号およびＤＲＯ２８から受けた発振信号をミキシングし、周波数１４ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの信号に周波数変換する。ＢＰＦ１８は、ミキサ１７によって周波数変換された信号のうち、ＲＦ帯域の周波数成分のみを通過させる。
【００７２】
ＲＦアンプ１９は、ＢＰＦ１８から受けた信号を増幅する。ＢＰＦ２０は、ＲＦアンプ１９によって増幅された信号のうち、ＲＦ帯域の周波数成分のみを通過させる。ＲＦアンプ２１およびＢＰＦ２２においても、ＲＦアンプ１９およびＢＰＦ２０と同様の処理がなされる。
【００７３】
ハイパワーアンプ２３は、ＢＰＦ２２から受けた信号を増幅する。ＢＰＦ２４は、ハイパワーアンプ２３によって増幅された信号のうち、ＲＦ帯域の周波数成分のみを通過させる。ＢＰＦ２４を通過した周波数１４ＧＨｚ〜１４．５ＧＨｚの信号は、出力端子２５から出力される。
【００７４】
［誘電体発振器の第１の例］
図４は、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器の一例である、バイポーラトランジスタを用いたエミッタ接地型誘電体発振器の構成を示す図である。
【００７５】
同図を参照して、この誘電体発振器は、コンデンサ５１と、コンデンサ５２と、抵抗５３と、抵抗５４と、オープンスタブ５５と、オープンスタブ５６と、インダクタンスライン５７と、インダクタンスライン５８と、結合線路５９と、結合線路６０と、バイポーラトランジスタ６１と、誘電体共振器６２と、出力端子６３と、電源端子６４とを含む。
【００７６】
バイポーラトランジスタ６１のベースにインダクタンスライン５７および結合線路５９が接続される。バイポーラトランジスタ６１のコレクタにインダクタンスライン５８、結合線路６０および出力端子６３が接続される。バイポーラトランジスタ６１のエミッタが接地電位に接続される。
【００７７】
インダクタンスライン５８の他端にコンデンサ５２、オープンスタブ５６および抵抗５４が接続され、この接続点に抵抗５３およびコンデンサ５１が接続される。抵抗５３の他端にオープンスタブ５５およびインダクタンスライン５７の他端が接続される。コンデンサ５１の他端およびコンデンサ５２の他端が接地電位に接続される。
【００７８】
以下、誘電体共振器６２の共振周波数をｆｒとし、波長をλとする。
【００７９】
バイポーラトランジスタ６１は、電源端子６４から供給される電源電圧がベースおよびコレクタに印加されることにより、オン状態となる。
【００８０】
抵抗５３および抵抗５４は、バイポーラトランジスタ６１のベースおよびコレクタに適切な直流電圧を印加することができる抵抗値が選択される。
【００８１】
バイポーラトランジスタ６１によって増幅された信号がコレクタから出力される。この増幅された信号のうち、誘電体共振器６２の共振周波数ｆｒを有する信号のみが、電磁結合している結合線路６０、誘電体共振器６２および結合線路５９を介してバイポーラトランジスタ６１のベースに入力される。これにより正帰還回路が形成され、バイポーラトランジスタ６１が、誘電体共振器６２の共振周波数ｆｒで発振する。そして、出力端子６３から共振周波数ｆｒの発振信号が出力される。
【００８２】
また、オープンスタブ５５の電気長はλ／４であり、その先端が開放されているため、オープンスタブ５５の先端では、共振周波数ｆｒの信号の振幅が最大となる。したがって、オープンスタブ５５とインダクタンスライン５７との接続点において、共振周波数ｆｒの信号の振幅は常に０となる。また、インダクタンスライン５７は、電気長がλ／４である。以上より、バイポーラトランジスタ６１のベースからインダクタンスライン５７を見たインピーダンスは、共振周波数ｆｒにおいて無限大、すなわち開放状態となる。
【００８３】
ここで、オープンスタブ５６およびインダクタンスライン５８は電気長がλ／４である。したがって、オープンスタブ５５およびインダクタンスライン５７と同様に、バイポーラトランジスタ６１のコレクタからインダクタンスライン５８を見たインピーダンスは、共振周波数ｆｒにおいて無限大、すなわち開放状態となる。
【００８４】
これにより、電源端子６４に電源電圧を供給する回路が、共振周波数ｆｒの発振信号に対して影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００８５】
また、コンデンサ５１およびコンデンサ５２は、共振周波数ｆｒの信号を除去することができる容量値が選択されており、オープンスタブ５５およびオープンスタブ５６と同様の目的で配置されるものである。
【００８６】
［誘電体発振器の第２の例］
図５は、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器の一例である、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いたドレイン接地型誘電体発振器の構成を示す図である。
【００８７】
同図を参照して、この誘電体発振器は、抵抗７１〜抵抗７３と、オープンスタブ７４〜オープンスタブ７６と、インダクタンスライン７７と、インダクタンスライン７８と、結合線路７９と、コンデンサ８０と、ＦＥＴ８１と、誘電体共振器８２と、出力端子８３と、電源端子８４とを含む。
【００８８】
ＦＥＴ８１のゲートに結合線路７９が接続される。ＦＥＴ８１のソースにインダクタンスライン７７および出力端子８３が接続される。ＦＥＴ８１のドレインがオープンスタブ７５およびインダクタンスライン７８に接続される。
【００８９】
インダクタンスライン７７の他端に抵抗７１およびオープンスタブ７４が接続される。
【００９０】
結合線路７９の他端に抵抗値が５０Ωである抵抗７２が接続される。抵抗７２の他端が接地電位に接続される。
【００９１】
インダクタンスライン７８の他端にオープンスタブ７６および抵抗７３が接続される。抵抗７３の他端にコンデンサ８０および電源端子８４が接続される。コンデンサ８０の他端が接地電位に接続される。
【００９２】
以下、誘電体共振器８２の共振周波数をｆｒとし、波長をλとする。
【００９３】
ＦＥＴ８１は、Ｎチャネル形である。電源端子８４から供給される電源電圧が抵抗７３およびインダクタンスライン７８を介してＦＥＴ８１のドレインに印加され、ＦＥＴ８１のソースがインダクタンスライン７７および抵抗７１を介して接地電位に接続される。ＦＥＴ８１のゲートは結合線路７９および抵抗７２を介して接地電位に接続される。抵抗７１における電圧降下によりＦＥＴ８１のソースの直流電位は接地電位より大きくなり、またＦＥＴ８１のゲートの直流電位は接地電位となることから、ＦＥＴ８１のゲート・ソース間電圧は負であり、ＦＥＴ８１はオン状態となる。
【００９４】
ここで、抵抗７１および抵抗７３は、ＦＥＴ８１のソースおよびドレインに適切な直流電圧を印加するために、その抵抗値が選ばれる。
【００９５】
誘電体共振器８２および結合線路７９は電磁結合しており、並列共振回路を構成する。そうすると、ＦＥＴ８１のゲートから出力される信号のうち共振周波数ｆｒと同一周波数の信号は、この並列共振回路で反射されて、ＦＥＴ８１のゲートへ入力される。これにより、ＦＥＴ８１は、共振周波数ｆｒで発振し、出力端子８３から共振周波数ｆｒの発振信号を出力する。なお、ＦＥＴ８１のゲートから出力される信号のうち共振周波数ｆｒ以外の周波数の信号は、抵抗７２で終端される。
【００９６】
オープンスタブ７６の電気長はλ／４であり、その先端が開放されているため、オープンスタブ７６の先端では、共振周波数ｆｒの信号の振幅が最大となる。したがって、オープンスタブ７６とインダクタンスライン７８との接続点において、共振周波数ｆｒの信号の振幅は常に０となる。また、インダクタンスライン７８は、電気長がλ／４である。以上より、ＦＥＴ８１のドレインからインダクタンスライン７８を見たインピーダンスは、共振周波数ｆｒにおいて無限大、すなわち開放状態となる。
【００９７】
これにより、電源端子８４に電源電圧を供給する回路が、共振周波数ｆｒの発振信号に対して影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００９８】
コンデンサ８０は、共振周波数ｆｒの信号を除去することができる容量値が選択されており、オープンスタブ７６と同様の目的で配置されるものである。
【００９９】
オープンスタブ７５は電気長がλ／４である。そうすると、オープンスタブ７６と同様に、オープンスタブ７５とＦＥＴ８１のドレインとの接続点において、共振周波数ｆｒの信号の振幅は常に０となる。したがって、ＦＥＴ８１のドレインからオープンスタブ７５を見たインピーダンスは、共振周波数ｆｒにおいて０、すなわち接地状態となる。これにより、ＦＥＴ８１のソースからのみ発振信号を出力させることができる。
【０１００】
オープンスタブ７４およびインダクタンスライン７７は電気長がλ／４である。したがって、オープンスタブ７６およびインダクタンスライン７８と同様に、ＦＥＴ８１のソースからインダクタンスライン７７を見たインピーダンスは、共振周波数ｆｒにおいて無限大、すなわち開放状態となる。これにより、発振信号が抵抗７１で終端されて減衰することを防ぐことができる。
【０１０１】
［本発明の誘電体発振器の実装構造］
図６は、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を示す図である。なお、同図は誘電体発振器の縦方向の断面を示している。
【０１０２】
同図を参照して、この実装構造は、図１０に示す誘電体共振器の実装構造に対して、さらに、貫通孔１０９を備える。また、この実装構造は、誘電体共振器１０２の代わりに、誘電体共振器１１０を備える。
【０１０３】
誘電体基板１０１に貫通孔１０９が形成される。そして、誘電体共振器１１０が実装される誘電体基板１０１の実装面における貫通孔１０９の断面が、誘電体共振器１１０が実装される領域の一部となっている。
【０１０４】
誘電体共振器１１０は円柱形状であり、底面の直径が５．０ｍｍである。また、誘電体共振器１１０の底面が、誘電体基板１０１との接合面になる。すなわち、誘電体基板１０１の実装面上の、誘電体共振器１１０が実装される領域の形状は円形である。
【０１０５】
誘電体基板１０１の実装面における貫通孔１０９の断面の形状は円形であり、直径０．３５ｍｍである。したがって、貫通孔１０９の面積は、誘電体共振器１１０が実装される領域の面積の４９％となる。
【０１０６】
なお、誘電体共振器１１０の形状および寸法は、この誘電体発振器が安定した性能を有するように最適化されたものである。また、貫通孔１０９の寸法は、誘電体共振器１１０の実装位置のばらつきおよび実装強度を考慮して、本発明の効果が最大限得られる値を選択したものである。また、誘電体共振器１１０の初期共振周波数の調整は、前述した図７（２）に示す方法により行なう。
【０１０７】
他の構成は図１０に示す誘電体共振器の実装構造と同様であるので説明は繰り返さない。
【０１０８】
図１２より、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器であるサンプルＣは、１０℃〜３０℃の間でサンプルＡと比べて安定した発振周波数の温度特性を有している。
【０１０９】
また、図１１より、１０℃〜３０℃の間におけるサンプルＣの発振周波数の周波数ずれは、プラス側の最大値が、１８℃における３０ｋＨｚであり、マイナス側の最大値が、３０℃における−３１０ｋＨｚである。したがって、サンプルＣの発振周波数は、１０℃〜３０℃の間において、３４０ｋＨｚ変動している。サンプルＣの発振周波数の温度変動は、サンプルＡの発振周波数の温度変動の４４．９％である。
【０１１０】
このように、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器は、図１３に示す誘電体共振器の実装構造を備えた誘電体発振器とほぼ同程度の安定した発振周波数の温度特性を実現することができる。
【０１１１】
これは、サンプルＣの方がサンプルＡよりも誘電体基板と誘電体共振器との接合面積が小さいため、誘電体基板による誘電体共振器の共振周波数への影響が低減されるからである。
【０１１２】
ところで、特許文献１〜特許文献４記載の誘電体共振器の実装構造では、基板上に誘電体共振器を直接固着した実装構造に対して、台座の材料費および台座と誘電体共振器との固着作業の費用がさらに必要となるため、生産コストが増大するという問題点があった。
【０１１３】
しかしながら、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造では、誘電体基板と誘電体共振器との間に台座を設置せず、誘電体基板の実装面上の、誘電体共振器が実装される領域内から誘電体基板の実装面の裏面にかけて貫通孔を設ける。このため、台座の材料費および台座の取り付け作業に伴う生産コストの増大を防ぐことができる。
【０１１４】
さらに、本発明の実施の形態に係る誘電体共振器の実装構造では、誘電体基板に設ける貫通孔の断面の形状を円形としたことにより、基板製造時に通常行なわれるノンスルーホール（電気的に接続されていない穴）加工と同じ工程において、同じ工作機械を用いて貫通孔の加工を行なうことが可能であり、生産コストの増大を防ぐことができる。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】双方向衛星送受信システムの構成を示す図である。
【図２】ＬＮＢの機能ブロック図である。
【図３】トランスミッタの機能ブロック図である。
【図４】バイポーラトランジスタを用いた誘電体発振器の構成を示す図である。
【図５】ＦＥＴを用いた誘電体発振器の構成を示す図である。
【図６】本発明の誘電体共振器の実装構造を示す図である。
【図７】誘電体共振器の共振周波数の調整方法を示す図である。
【図８】ビスと誘電体共振器との距離と、誘電体共振器の共振周波数との関係を示す図である。
【図９】ビスと誘電体共振器との距離と、誘電体共振器の共振周波数との関係を示すグラフ図である。
【図１０】従来の誘電体共振器の実装構造を示す図である。
【図１１】誘電体発振器の発振周波数の温度特性を示す図である。
【図１２】誘電体発振器の発振周波数の温度特性を示すグラフ図である。
【図１３】従来の誘電体共振器の実装構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  双方向人工衛星、２  パラボラアンテナ、３  フィードホーン、４  ＯＭＴ、５  ＬＮＢ、６  受信用同軸ケーブル、７  インドアユニット、８  送信用同軸ケーブル、９  トランスミッタ、１１  入力端子、１２  ＨＰＦ、１３，１５，３６  ＩＦアンプ、１４  減衰回路、１６，１８，２０，２２，２４，３２  ＢＰＦ、１７，３３  ミキサ、２８，３４，３５  ＤＲＯ、１９，２１  ＲＦアンプ、２３  ハイパワーアンプ、２５  出力端子、２６  コンパレータ、２７，３７  インダクタ、２９  電源回路、３０  入力導波管、３１  ＬＮＡ、３１Ａ，３１Ｖ，３１Ｈ  ＨＥＭＴ、３８，５１，５２，８０  コンデンサ、３９  電源制御回路、４１  ＬＰＦ、５３，５４，７１，７２，７３  抵抗、５５，５６，７４，７５，７６  オープンスタブ、５７，５８，７７，７８  インダクタンスライン、５９，６０，７９  結合線路、６１  バイポーラトランジスタ、６２，８２，１０２，１０８，１１０  誘電体共振器、６３，８３  出力端子、６４，８４  電源端子、８１  ＦＥＴ、１０１  誘電体基板、１０３，１０４  結合線路、１０５  ベタアース、１０６  筐体、１０７  台座、１０９  貫通孔。
【図１】
2006081097.tif 000003
【図２】
2006081097.tif 000004
【図３】
2006081097.tif 000005
【図４】
2006081097.tif 000006
【図５】
2006081097.tif 000007
【図６】
2006081097.tif 000008
【図７】
2006081097.tif 000009
【図８】
2006081097.tif 000010
【図９】
2006081097.tif 000011
【図１０】
2006081097.tif 000012
【図１１】
2006081097.tif 000013
【図１２】
2006081097.tif 000014
【図１３】
2006081097.tif 000015