(57)【要約】  本発明は、円筒状の誘電性共振器（１）とコンタクト構造体（４；４ａ，４ｂ）で終端する１つまたは複数の線路（２，３）とを含み、この線路は誘電性共振器へ電磁波を供給または放出する、電磁波フィルタリング素子に関する。本発明によれば、共振器（１）は線路（２，３）に対して可変の距離に配置されるが、この距離はｚ軸上の正の方向にも負の方向にも延在しうる。本発明では、有利には、送信信号電力が従来の結合構造体に比べて格段に高まる。本発明は、１８ＧＨｚを超える駆動周波数で動作する発振器回路での使用に適している。この発振器回路は例えば典型的には車線逸脱警報装置ＬＤＷ、死角検出装置ＢＳＤまたはリアビュー検出装置など、車両の外部空間システムでますます用いられるようになってきている。
2007509553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の誘電性共振器（１）とコンタクト構造体（４；４ａ，４ｂ）で終端する１つまたは複数の線路（２，３）とを含み、該線路は前記誘電性共振器へ電磁波を供給または放出する、
電磁波フィルタリング素子、例えば帯域通過フィルタ、帯域素子フィルタまたは反射フィルタその他において、
前記線路および前記コンタクト構造体は配線板構造体の一部であり、
前記共振器は配線板（６）によって支承されており、かつ前記コンタクト構造体に対して所定の距離に配置されており、
前記配線板（６）内に切欠（８）が設けられており、該切欠内に前記共振器が適切な固定手段（７）を介して配置されている
ことを特徴とする電磁波フィルタリング素子。
【請求項２】
場合により請求項１記載の電磁波フィルタリング素子であって、
円筒状の誘電性共振器（１）とコンタクト構造体（４；４ａ，４ｂ）で終端する１つまたは複数の線路（２，３）とを含み、該線路は前記誘電性共振器へ電磁波を供給または放出する、
電磁波フィルタリング素子、例えば帯域通過フィルタ、帯域素子フィルタまたは反射フィルタその他において、
前記コンタクト構造体の近傍に支承面またはカバー（５）が設けられており、該支承面または該カバー（５）を介して前記共振器が支承されており、
前記共振器は前記コンタクト構造体に対して可変の距離に配置されており、
前記支承面または前記カバー内に切欠（８）が設けられており、該切欠内に前記共振器が適切な固定手段（７）を介して配置されている
ことを特徴とする電磁波フィルタリング素子。
【請求項３】
前記切欠（８）は前記共振器のセルフアライメント実装が可能となるように形成されている、請求項１または２記載の素子。
【請求項４】
前記共振器に対する前記固定手段として接着剤またはシリコンが使用されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の素子。
【請求項５】
前記線路はそれぞれ個別に構成された前記コンタクト構造体で終端している、請求項１から４までのいずれか１項記載の素子。
【請求項６】
２つ以上の前記線路が共通に構成された１つの前記コンタクト構造体で終端している、請求項１から４までのいずれか１項記載の素子。
【請求項７】
前記コンタクト構造体は少なくとも部分的に鎌状に構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の素子。
【請求項８】
前記コンタクト構造体はリング状に構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の素子。
【請求項９】
前記コンタクト構造体は３６０゜より小さい可変の開放角（α）を有する円弧セグメントとして構成されており、２つの線路では開放角は例えば約１６０゜であり、３つの線路では開放角は例えば約１１０゜であり、４つの線路では開放角は例えば約７５゜である、請求項１から６までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１０】
前記コンタクト構造体は前記共振器よりも大きな寸法を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１１】
前記コンタクト構造体は前記共振器よりも小さな寸法を有する、請求項２から９までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１２】
前記共振器は前記コンタクト構造体のほぼ中心に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１３】
前記共振器は１８ＧＨｚを超える駆動周波数を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の素子。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の電磁波フィルタリング素子を含むことを特徴とする発振器、例えばレーダー装置、ＬＭＤＳ装置または衛星受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の誘電性共振器とコンタクト構造体で終端する１つまたは複数の線路とを含み、この線路は誘電性共振器へ電磁波を供給または放出する、電磁波フィルタリング素子、例えば帯域通過フィルタ、帯域素子フィルタまたは反射フィルタその他に関する。本発明はさらに、この種の電磁波フィルタリング素子から構成される発振器にも関する。
【０００２】
市販の共振器、すなわち振動可能系は個々の素子が所望の固有周波数に適合化されており、共振器をその周波数で励振すると発振する。こうした共振器は低周波数技術でも高周波数技術でも多様に使用されている。共振器の構造、材料および形状に応じて、これらは例えば最も簡単な狭帯域フィルタや、高周波数領域で材料特性を測定する発振器の周波数決定素子、または（粒子加速器で使用される）電磁エネルギの短期蓄積器に適している。
【０００３】
高周波数技術では、適用分野に応じて、マイクロストリップ線路共振器、キャビティ共振器、またはいわゆる誘電性共振器、すなわちたいていの場合セラミック材料から構成された共振器などが使用される。最後に挙げた誘電性共振器は円筒状であり、電気フィルタまたは電磁気フィルタひいては共振器回路内の振動形成フィルタとして使用される。この種のフィルタおよびこれを用いて製造される発振器で達成可能な特性は、誘電性共振器と線路との結合度に決定的に依存する。
【０００４】
平坦な端面を有する円筒状の誘電性共振器は配線板の表面に対して所定の距離を置いてその上に配置されるのが現在の主流である。配線板の表面には、電磁波を誘電性共振器へ供給したり放出したりする１つまたは複数の線路が設けられている。製造時に例えばレーダー装置、衛星受信機、ディジタルＴＶ用のワイヤレスディストリビュータまたはローカルマルチポイントディストリビューションサービスＬＭＤＳなどに対するローカル発振器およびフィルタに使用される。これは図８に示されている。
【０００５】
図８に示されている構造は、駆動周波数が高くなると、特にいわゆるＫ帯域、すなわち１８ＧＨｚ〜２６．５ＧＨｚのマイクロ波領域で、発振器の製造における重大な問題を呈するようになる。第１の線路から第２の線路へオーバカップリングされるエネルギはほとんどの場合に発振器回路を発振させるには不充分なのである。したがってこうしたセラミック共振器を用いる実際の適用分野では１８ＧＨｚよりも駆動周波数の小さい発振器が使用されている。
【０００６】
本発明の基礎とする課題は、前述の問題点を回避できる電磁波フィルタリング素子を提供することである。このために特に１８ＧＨｚを超える駆動周波数の円筒状の誘電性共振器およびこれに結合された線路の構造を改善する。
【０００７】
この課題は請求項１記載の特徴を有するフィルタリング素子および請求項１４記載の特徴を有する発振器により解決される。有利な実施形態および実施態様は従属請求項から得られ、これらは単独でも組み合わせても本発明の対象となりうる。
【０００８】
本発明は、冒頭で言及したように、円筒状の誘電性共振器と誘電性共振器へ電磁波を供給または放出する１つまたは複数の線路とを含む電磁波フィルタリング素子に関する。本発明では、共振器は線路に対して可変の位置に配置され、この位置までの距離はｚ軸上の正負のどちらの方向に延在していてもよい。
【０００９】
本発明の第１の手段、すなわち共振器がコンタクト構造体に対して負の方向の所定の距離の位置に配置される場合には、線路およびコンタクト構造体は配線板構造体の一部であり、共振器は配線板によって支承される。この場合には配線板に切欠が設けられ、この切欠内に共振器が適切な固定手段を介して配置される。
【００１０】
これに代わる本発明の第２の手段、すなわち共振器がコンタクト構造体に対して正の方向の可変の距離の位置に配置される場合には、コンタクト構造体の近傍に支承面またはカバーが設けられており、この支承面またはカバーを介して共振器が支承される。この場合には支承面またはカバーに切欠が設けられ、この切欠内に共振器が適切な固定手段を介して配置されている。
【００１１】
可変の距離に配置されるコンタクト構造体を通して、送信可能な信号電力が例えば図８に示されているような従来の構造体に比べて格段に高められる。これによりこの種のフィルタリング素子を用いて製造される発振器の確実な発振および安定動作が、実際の駆動条件において、特に大きな温度範囲にわたって達成される。
【００１２】
さらに、共振器が配線板の切欠内に部分的に“埋設される”場合、すなわち共振器がコンタクト構造体の箇所で終端する線路に対して負の方向に配置される場合、これに加えて、支承面またはカバーに共振器の他方の端面を支承する切欠を設けることもできる。こうした構造により一方では配線板およびカバーなどの実装が容易となり、他方では自動車産業でつねに関心の高いいわゆる最小構造寸法のユニットが形成される。
【００１３】
有利には、配線板または前述の装置（プレート部材、カバーその他）の切欠は共振器のセルフアライメント実装が可能となるように形成されている。例えば少なくとも切欠の入口が軽く円錐状となるように構成されるか、切欠にエッジまたはつばが設けられる。
【００１４】
有利には、共振器に対する固定手段として接着剤またはシリコンが使用される。
【００１５】
有利には、線路はそれぞれ個別に構成されたコンタクト構造体で終端している。これに代えて、２つ以上の線路が共通に構成されたコンタクト構造体で終端するように構成してもよい。
【００１６】
有利には、コンタクト構造体は少なくとも部分的に鎌状に構成されている。これにより所望のフィルタ特性が達成されるので有利である。前述したように、この種のフィルタリング素子またはこれを用いた発振器の動作にとって充分な信号電力が１つまたは複数の線路から出力または送信されることが重要であるからである。
【００１７】
これに代えて、コンタクト構造体をリング状に構成してもよい。これは３６０゜のリングであってもよいし、３６０゜よりも小さい可変の開放角の円弧セグメントとしての部分リングであってもよい。特に後者の場合、開放角αを適切に選定することにより、１つまたは複数の線路と共振器とのあいだの結合度を適合化し、望ましくない位相雑音を最小化することができる。したがって例えば２つの線路では開放角が約１６０゜であり、３つの線路では開放角が約１１０゜であり、４つの線路では開放角が約７５゜である。ただしここで挙げた角度は例示に過ぎない。
【００１８】
有利には、コンタクト構造体は円筒状共振器よりも大きな寸法を有する。これに代えて、共振器が支承面またはカバーに配置される場合に、構造寸法を最小化し、および／または結合効率を向上させるため、コンタクト構造体が円筒状の共振器よりも小さな寸法を有するように構成してもよい。
【００１９】
有利には、共振器はコンタクト構造体のほぼ中心に配置されている。ここで、本発明のコンタクト構造体は位置決めの際に従来の回路での場合よりも粗いずれ幅を許容でき、偏差が比較的小さいため共振回路の機能不全や欠陥も生じない。
【００２０】
有利には、本発明は特に１８ＧＨｚを超える駆動周波数を有する共振器に適している。本発明はさらに電磁波フィルタリング素子を含む発振器、例えばレーダー装置、ＬＭＤＳ装置または衛星受信機に適する。このように本発明の利点はシステム全体に通用する。
【００２１】
本発明を以下に図示の実施例に則して詳細に説明する。
【００２２】
図１には、円筒状共振器および端部に鎌状コンタクト構造体を有する線路を備えたフィルタリング素子の第１の実施例の平面図が示されている。図２には、円筒状共振器および端部にリング状コンタクト構造体を有する線路を備えたフィルタリング素子の第２の実施例の平面図が示されている。図３には、円筒状共振器および端部に個別の鎌状コンタクト構造体を有する２つの線路を備えたフィルタリング素子の第３の実施例の平面図が示されている。図４には、円筒状共振器および端部に共通の鎌状コンタクト構造体を有する２つの線路を備えたフィルタリング素子の第４の実施例の平面図が示されている。図５には、共振器がコンタクト構造体に対してｚ軸上の正の可変距離に配置され、カバーの設けられたフィルタリング素子の側面図が示されている。図６には、従来のように共振器がコンタクト構造体上に配置された発振器の側面図が示されている。図７には、共振器がコンタクト構造体に対してｚ軸上の負の可変距離、つまり配線板の切欠内に設けられたフィルタリング素子の側面図が示されている。図８には、円筒状共振器および２つの給電線を備えた従来のフィルタリング素子の平面図が示されている。
【００２３】
本発明の有利な実施例を以下に説明する。図中、同様の素子には相応の参照番号を付してある。
【００２４】
図１にはフィルタリング素子の第１の実施例の平面図が示されている。このフィルタリング素子は円筒状の誘電性共振器１を有しており、この共振器に線路２が接続されており、この線路の端部に鎌状のコンタクト構造体４が設けられている。鎌状のコンタクト構造体４は可変の開放角αの円弧セグメントとこれに接続された通常の線路２とから成る。開放角αは図１に示されている実施例では約１６０゜である。線路２の幅および鎌状のコンタクト構造体４の幅は相応の比に適合化されており、可変であると見なされる。特に１つ（図４を参照）、２つ（図３を参照）または３つ以上（図示されていない）のコンタクト構造体４；４ａ，４ｂが誘電性のセラミック共振器１に被着される。そのためには個々のコンタクト構造体の開放角αを相応に適合化するだけでよい。
【００２５】
鎌状のコンタクト構造体４；４ａ，４ｂは、特に図５に示されているように、共振器よりも小さい寸法を有することもある。この場合には円筒状共振器１が金属のコンタクト構造体４；４ａ，４ｂを少なくとも部分的に覆う。
【００２６】
図２にはフィルタリング素子の第２の実施例の平面図が示されている。このフィルタリング素子は円筒状共振器１を有しており、この共振器に線路２が接続されており、この線路の端部にリング状のコンタクト構造体４が設けられている。
【００２７】
図３にはフィルタリング素子の第３の実施例の平面図が示されている。このフィルタリング素子は円筒状共振器１を有しており、この共振器に２つの線路２，３が接続されており、この線路の端部に個別の鎌状のコンタクト構造体４ａ，４ｂが設けられている。ここで２つのコンタクト構造体４ａ，４ｂは相互にガルバニックに分離されている。この種のコンタクト構造体は特に発振器を製造する際のフィードバック回路に適している。この回路では円筒状の共振器１は狭帯域の帯域通過素子として使用され、例えば定められたモードで所定の周波数のみを通過させる。したがってこれは例えば基本モードおよび高次モードで動作するマルチモード帯域通過フィルタに相応する。共振器１は、図３に示されているように、２つの線路２，３を接触させている。発振器の動作にとって第１の線路２の信号電力が充分な大きさで第２の線路３へ出力または送信されることが重要であるが、本発明の鎌状のコンタクト構造体４ａ，４ｂによればこのことが保証される。
【００２８】
図４にはフィルタリング素子の第４の実施例の平面図が示されている。このフィルタリング素子は円筒状共振器１を有しており、この共振器に２つの線路２，３が接続されており、これらの線路は共通の１つの鎌状のコンタクト構造体４で終端している。線路２，３が鎌状のコンタクト構造体４から分岐しているこうした構造は特に帯域阻止フィルタに適している。
【００２９】
図５には、共振器がコンタクト構造体に対してｚ軸上の正の可変距離に配置され、カバーの設けられたフィルタリング素子の側面図が示されている。
【００３０】
図６には、従来のように共振器がコンタクト構造体上に配置された発振器の側面図が示されている。
【００３１】
図７には、コンタクト構造体がｚ軸上の負の可変距離に配置され、配線板の切欠内に共振器が設けられたフィルタリング素子の側面図が示されている。
【００３２】
その下部も含めてピルと称されるセラミックの円筒状共振器１の高さはふつう配線板６の表面を超えるが、本発明では必ずそうでなくてはならないというわけではなく、可変である。これにより全体としての電気的特性および電磁的特性を付加的に調整することができる。
【００３３】
円筒状共振器の機械的固定は、適切な固定材料、特に接着剤７その他を介して、例えば単純な支承面である配線板６の表面５近傍の任意の区域に被着することにより行われる（図５を参照）。有利には、配線板６は、発振器回路、電気的または電磁的フィルタリング素子を構成するほぼ全てのケースでピルの上方（つまり正のｚ方向）に設けられるカバーである。このカバーは例えば金属または吸収性材料、例えば吸収性プラスティックから成る。
【００３４】
これに代えてまたはこれに加えて、図示されてはいないが、セラミックの円筒状共振器１をコンタクト構造体４；４ａ，４ｂに対して負のｚ方向の領域に配置することもできる。特に図７に示されているように配線板に切欠８を設け、そこに共振器１を配置してもよい。特に有利には、切欠８は共振器１がコンタクト構造体４；４ａ，４ｂに対してセルフアライメントされるように配置される。補足すると、発振器回路を構成する際に、図示されていないカバーをこの種のフィルタリング素子のピルの上方（つまり正のｚ方向）に設けてもよい。
【００３５】
本発明では、共振器１から１つ、２つまたは３つ以上の線路２，３を含むコンタクト構造体４；４ａ，４ｂまでの距離が可変である。本発明によれば、有利には、送信信号電力が従来の結合構造体（図８に示されている帯域通過フィルタを参照）に比べて格段に高まる。これにより、フィルタリング素子によって構成された発振器の確実な発振および安定動作が実際的な駆動条件のもとで例えば大きな温度範囲にわたって達成される。
【００３６】
円筒状共振器１の位置精度への要求はきわめて小さい。したがって簡単かつ低コストに製造を行うことができ、有利には共振器１はセルフアライメントされ、少なくとも１つのコンタクト構造体４；４ａ，４ｂによって包囲された少なくとも１つの切欠８の中央に接着される。
【００３７】
本発明を円筒状の誘電性共振器１を備えたフィルタリング素子に則して説明した。ただし本発明はこの種の共振器に限定されない。特に回転対称型の共振器もコンタクト構造体とともに本発明の対象となりうる。ここで回転対称型の共振器は中実のディスクタイプであっても中空または部分中空のシリンダタイプであってもよい。
【００３８】
本発明は１８ＧＨｚを超える駆動周波数で動作する発振器回路での使用に適している。この発振器回路は例えば典型的には車線逸脱警報装置ＬＤＷ、死角検出装置ＢＳＤまたはリアビュー検出装置など、車両の外部空間システムでますます用いられるようになってきている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】フィルタリング素子の第１の実施例の平面図である。
【図２】フィルタリング素子の第２の実施例の平面図である。
【図３】フィルタリング素子の第３の実施例の平面図である。
【図４】フィルタリング素子の第４の実施例の平面図である。
【図５】共振器がコンタクト構造体に対してｚ軸上の正の可変距離に配置されたフィルタリング素子の側面図である。
【図６】従来の発振器の側面図である。
【図７】共振器がコンタクト構造体に対してｚ軸上の負の可変距離に配置されたフィルタリング素子の側面図である。
【図８】従来のフィルタリング素子の平面図である。
【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】
2007509553.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2007509553.tif 000011
2007509553.tif 000012
2007509553.tif 000013
2007509553.tif 000014
2007509553.tif 000015
2007509553.tif 000016