(57)【要約】【課題】外部からの影響を受けず、電力効率の低下が無く、微妙な特性調整を容易に行えるようにした高周波モジュールとその特性調整方法および送受信装置を提供する。【解決手段】例えば共振器を構成した誘電体板１を覆うカバー５に、レーザトリミング用のレーザビームを透過し、且つ使用周波数帯の電磁波をカットオフする開口の広さおよび深さを有する孔２０を設ける。このカバー５を含めて全ての構成部品を組み立てた状態で電気的特性を測定し、所望の特性が得られるように、孔２０を介してレーザトリミングを行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電性または絶縁性の基板に導電体膜を形成してなる素子基板と、該素子基板を覆う導電性のカバーとを備えた高周波モジュールにおいて、
前記素子基板に対するレーザトリミング用のレーザビームを透過し且つ使用周波数の電磁波がカットオフとなる開口の広さおよび深さを有する孔を前記カバーに設けたことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記カバーに流れる電流の向きに略平行な向きに前記孔の形成領域を伸ばした請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記孔の開口の広さを、深さ方向の位置で異ならせて、前記レーザビームを前記素子基板に対して斜めに照射できるようにした請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記孔を介して前記レーザビームで前記素子基板の所定箇所をレーザトリミングすることにより発生する不要物を吸引可能とした、使用周波数の電磁波がカットオフとなる開口の広さおよび深さを有する他の孔を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記素子基板に前記基板と前記導電体膜による共振器を構成するとともに、該共振器に結合する負性抵抗素子を設けて発振器を構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の高周波モジュールと、該高周波モジュールの発振信号を送信する送信回路と、受信信号を中間周波信号に変換する回路とを備えた送受信装置。
【請求項７】
誘電体性または絶縁性の基板に導電体膜を形成してなる素子基板と、該素子基板を覆う導電性のカバーとを備えた高周波モジュールの特性調整方法であって、
前記カバーに設けた、レーザトリミング用のレーザビームを透過し且つ使用周波数の透過を遮断する開口の広さおよび深さを有する孔を通して、前記素子基板の所定箇所をレーザトリミング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、その特性調整方法および高周波モジュールを備えた送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トリミング法により電気的特性を調整するようにした高周波モジュールとして、▲１▼特開平５−１２９８１０、▲２▼特開平３−２８６５４２および▲３▼特開２００１−２９２０２８が開示されている。
【０００３】
▲１▼は、共振器を貫通する孔または非貫通の穴を形成してレーザビームを照射するか、サンドブラスト法によりグランドプレーン、誘電体および中心導体を削除することによって共振周波数を調整するようにしたものである。
【０００４】
▲２▼は、金属基板の窓が副ストリップ線路の裏面側で、マイクロストリップ線路全体を露出するように開口し、その窓からマイクロストリップ線路の裏面側を削除することによって誘電体共振素子の共振周波数を変更するようにしたものである。
【０００５】
▲３▼は、電圧制御発振器において、誘電体基板上にマイクロストリップライン共振器を形成し、誘電体基板上にケースを取り付けた後、誘電体基板の反対面（裏面）からレーザビームを照射し、ストリップ電極をトリミングすることによって周波数調整を行うようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、▲１▼▲２▼に示されている調整用の孔や窓は、その大きさに制限を設けていない。そのため、ミリ波帯のような高い周波数では、外部からの影響を大きく受ける可能性がある。また、信号の出力が外部に漏れるので、全体の電力効率が低下するおそれがある。
【０００７】
▲３▼の調整方法では、トリミングすべきストリップ電極が直接見えないため、ミリ波帯のような高周波モジュールでは、そのトリミング量を調整するのが非常に困難となる。
【０００８】
この発明の目的は、上述の各種問題を解消して、外部からの影響を受けず、電力効率の低下が無く、微妙な特性調整を容易に行えるようにした高周波モジュールとその特性調整方法および送受信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の高周波モジュールは、誘電性または絶縁性の基板に導電体膜を形成して成る素子基板と、該素子基板を覆う導電性のカバーとを備え、素子基板に対するレーザトリミング用のレーザビームを透過し且つ使用周波数の透過を遮断する開口の広さおよび深さを有する孔を前記カバーに設けたことを特徴としている。
【００１０】
この構造によれば、素子基板を覆うカバーを取り付けた状態でレーザトリミングが可能となるので、再現性良く特性調整が行える。しかも、レーザトリミング用のレーザビームを透過する孔は、使用周波数の電磁波の透過をカットオフするので、外部からの影響を受けず、外部への放射もない高周波モジュールが得られる。
【００１１】
また、この発明の高周波モジュールは、前記カバーに流れる電流の向きに略平行な向きに前記孔の形成領域を伸ばしたことを特徴としている。これにより、カバーを流れる電流経路に悪影響を与えずに、且つ比較的広範囲に亘って孔を形成することができるので、レーザトリミングが容易となる。
【００１２】
また、この発明の高周波モジュールは、前記孔の開口の広さの大きさを深さ方向の位置で異ならせて、レーザビームを素子基板に対して斜めに照射できるようにしたことを特徴としている。これにより、開口の小さな孔であっても、素子基板の広い範囲に亘ってレーザビームの照射が可能となる。
【００１３】
また、この発明の高周波モジュールは、前記孔を介してレーザビームで素子基板の所定箇所をレーザトリミングすることにより発生する不要物を吸引可能とした、使用周波数の電磁波がカットオフとなる開口の広さおよび深さを有する他の孔を設けたことを特徴としている。これにより、カバーで覆われた高周波モジュール内部への不要物の残留や素子基板への付着が防止できる。
【００１４】
また、この発明の高周波モジュールは、前記素子基板に前記基板と前記導電体膜による共振器を構成するとともに、該共振器に結合する負性抵抗素子を設けて発振器を構成したことを特徴としている。これにより、発振周波数の特性調整が容易に行えるようになり、発振周波数特性の特性ばらつきが少ない発振器としての高周波モジュールを構成できる。
【００１５】
この発明の送受信装置は、上記発振器としての高周波モジュールと、その発振信号を送信する送信回路と、受信信号を中間周波信号に変換する回路とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、調整精度の高い発振器を備えた、特性ばらつきの少ない送受信モジュールが得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体フィルタについて図１を基に説明する。
図１は誘電体フィルタの分解斜視図である。同図において１は厚さ１．０ｍｍ、比誘電率εｒ＝３０の誘電体板であり、この誘電体板１の上下面には導電体膜を形成している。１１はその上面の導電体膜である。この上下面の導電体膜には、互いに対向する円形の導電体膜非形成部を設けている。この導電体膜非形成部によって、１３ａ，１３ｂ，１３ｃで示す共振器部を構成している。これらの共振器部はＴＥ０１０モードの誘電体共振器として作用する。
【００１８】
図中の６は、厚さ０．３ｍｍ、比誘電率εｒ＝３．５のＢＴレジンからなる基板であり、その下面の略全面に接地電極を形成するとともに、上面の一部に導電体膜１２を形成している。また、この基板６の上面には一部をプローブとして作用させるマイクロストリップ線路９，１０を形成している。この基板６の図における上面の導電体膜１２に金属からなる枠体７を接合している。また、図中の５は金属製カバーであり、このカバーの周縁部を誘電体板１の周縁部で上面の導電体膜１１に接合する。このような構造により、３つのＴＥ０１０モードの共振器が順に結合し、マイクロストリップ線路９，１０がその初段と終段の共振器にそれぞれ結合する。
【００１９】
カバー５には、誘電体板１の上面に対してレーザトリミング用のレーザビームを透過させる孔２０を設けている。従ってカバー５も含めて各構成部品の全てを組み立てた状態でフィルタ特性を測定し、必要なトリミング量を求め、その分だけレーザトリミングすることができる。また、フィルタ特性を測定しつつレーザトリミングを行うこともできる。
【００２０】
孔２０は、その内径と深さ（カバー５の厚み）とによって定まる電磁波の遮断周波数が、この誘電体フィルタの使用周波数帯より高くなるようにその内径と深さを定めている。従って、上記使用周波数帯の電磁波は孔２０ではカットオフ状態となって、外部からこの誘電体フィルタ内部へ不要な電磁波が侵入したり、逆に誘電体フィルタから外部へ不要輻射を生じさせたりすることがない。
【００２１】
図１に示した例では、３つの共振器部１３ａ，１３ｂ，１３ｃのうち２段目の共振器部１３ｂの導電体膜非形成部すなわち誘電体板１の誘電体部分をレーザトリミングすることによって、２段目の共振器の共振周波数を調整する。これによりフィルタ特性を調整する。
【００２２】
次に、第２の実施形態に係る電圧制御発振器（ＶＣＯ）について図２〜図５を基に説明する。
図２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膜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膜非形成部が対向する誘電体部分をＴＥ０１０モードの共振器部１３としている。
【００２３】
図２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。
【００２４】
図２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の上にカバー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およびカバー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。
【００２５】
図３は上記カバー５を被せる前の状態を示す斜視図、図４はこのＶＣＯの等価回路図である。このようにして、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、共振器部１３に結合する副線路２２およびそれに接続した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。また、副線路２２の線路長を変えることによっても、その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変えることができる。
【００２６】
周波数調整は次のようにして行う。
先ず、図３に示したカバー５を既に組み立てた状態で、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、孔２０を透して、共振器部１３または副線路２２の端部にレーザビームを照射することによりレーザトリミングを行う。図３におけるＴは、レーザトリミング領域を示している。
【００２７】
図５は基板２に設けた主線路２１の向きとカバー５に流れる電流の向きおよび孔２０の形成領域との関係を示している。矢印はその電流の向きを示している。このように、主線路２１に略直交する方向にカバー５に電流が流れる。孔２０の形成領域は、電流の向きに略平行な向きに伸びるように形成している。これにより、比較的開口面積の大きな孔２０を設けても、その孔２０は、カバー５に流れる電流の電流経路に殆ど影響を与えず、ＶＣＯの電気的特性に悪影響を与えることがない。
【００２８】
また、副線路２２の先端部付近は、そのレーザトリミングによる共振周波数特性の調整に対する感度が高く、トリミング量と共振周波数との変化を定量化できる。その結果、副線路２２の先端部のレーザトリミングによって、広い範囲に亘って周波数調整を高精度に行えるようになる。
【００２９】
次に、第３の実施形態に係る送受信装置について、図６〜図１０を参照して説明する。
図６は送受信装置の構成を示す分解斜視図である。ここで２８ａは下部導体、２８ｂは上部導体である。下部導体２８ａと上部導体２８ｂとの間には、電圧制御発振器（ＶＣＯ）を構成するための回路を構成している。
【００３０】
図７は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の主要部の回路を示している。ここで２０は上部導体２８ｂに設けたレーザトリミング用の孔である。また、２１は主線路、２２は副線路である。主線路２１の所定位置にガンダイオード２６を接続している。また、主線路２１と副線路２２との間にバラクタダイオード２５を接続している。２１′で示す部分はレーザトリミングされる主線路２１の端部である。この部分を孔２０を介してレーザトリミングをすることによって、主線路２１による共振周波数を調整し、それにより、バラクタダイオード２５に対する制御電圧対ガンダイオード２６の発振周波数特性を調整する。
【００３１】
図８は、孔２０部分を通る面での発振器の断面図である。ここで孔２０は表面付近で内径を小さくし、深くなるに従い内径を広くしている。これにより、使用周波数帯の電磁波をカットオフ状態に保ち、且つ基板２上の主線路のトリミング部２１′に対してレーザビームを斜め方向に照射することができ、トリミング領域を広くとることができる。
【００３２】
なお、図８において２７ａ，２７ｂは誘電体ストリップであり、下部導体２８ａと上部導体２８ｂで挟まれることによって誘電体線路を構成している。この誘電体線路は、基板２に設けた主線路（図８では省略している）と結合して、誘電体線路のモードで発振信号を出力する。
【００３３】
図９は孔２０の他の形状の例を示している。この例では孔２０を、上部導体２８ｂの表面部分で内径を広く、深くなるに従い内径を小さくした形状としている。このような形状であっても、広範囲に亘ってトリミングが可能なり、且つ使用周波数帯の電磁波をカットオフ状態に保つことができる。
【００３４】
図１０は上部導体２８ｂの構造を変えた他の例を示している。ここで、２０ｂは副線路２２のトリミング部２２′に対応する位置に設けた孔である。２０ａは図７に示したものと同様に、主線路２１のトリミング部２１′に対応する位置に設けた孔である。このように上部導体２８ｂに二つの孔２０ａ，２０ｂを設け、一方の孔をレーザビーム照射用の孔として使用するとき、他方の孔をレーザトリミングにより生じる不要物を吸引するための孔として用いる。例えば孔２０ａを介してレーザビームを照射することによって、主線路のトリミング部２１′をトリミングするとともに孔２０ｂを吸引することにより、レーザトリミングによる不要物を吸引する。また、孔２０ｂを介してレーザビームを照射することにより副線路のトリミング部２２′をトリミングしつつ孔２０ａを吸引することにより、レーザトリミングによる不要物を吸引する。
【００３５】
このようにして複数の孔を設けることにより、レーザトリミング中に、レーザトリミングにより生じる不要物の吸引が可能となり、装置内部を気化した金属が付着するなどして特性に悪影響を及ぼすことが防止できる。特に孔が２箇所である場合に、不要物の吸引効率が高まる。
【００３６】
なお、第１〜第３の実施形態において孔２０を、特性調整後腐食ガスなどの影響を受けぬように、樹脂などで気密封止しても良い。このようにしても、孔はもともと使用周波数帯の電磁波に対しカットオフ状態であるので、気密封止のための樹脂が電気的特性に影響を与えることがない。
【００３７】
次に、第４の実施形態に係る送受信装置の一例としてのミリ波レーダ装置について図１１を基に説明する。
図１１において、ＶＣＯ３０は、ガンダイオードとバラクタダイオード等を用いた電圧制御発振器であり、ここ部分に第３の実施形態で示したＶＣＯを用いる。アイソレータ３１は、反射信号がＶＣＯ３０に戻るのを抑制する。カプラ３２は、送信信号の一部をローカル信号として取り出すＮＲＤガイドからなる方向性結合器である。サーキュレータ３３は、送信信号をアンテナ３４の１次放射器へ与え、また受信信号をミキサー３５側へ伝送する。ミキサ３５は、受信信号と上記ローカル信号とを混合して中間周波信号を出力する。ＩＦアンプ３６は、その中間周波信号を増幅して信号処理回路３７へＩＦ信号として与える。この信号処理回路３７は、ＶＣＯ３０の発振周波数を三角波状にＦＭ変調し、この変調信号と受信信号との関係から、物標までの距離および相対速度を検知する。
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、素子基板を覆うカバーを取り付けた状態でレーザトリミングが可能となるので、カバーを取り付ける前にレーザトリミングにより調整を行い、カバーを取り付けた状態で特性を測定するといった工程を繰り返す必要がなく、再現性良く特性調整が行える。しかも、レーザトリミング用のレーザビームを透過する孔は、使用周波数の電磁波の透過をカットオフするので、外部からの影響を受けず、外部への放射もない高周波モジュールが得られる。
【００３９】
また、この発明によれば、カバーに流れる電流の向きに略平行な向きに孔の形成領域を伸ばしたことにより、カバーを流れる電流経路に悪影響を与えずに、且つ比較的広範囲に亘って孔を形成することができるので、レーザトリミングが容易となる。
【００４０】
また、この発明によれば、孔の開口の広さの大きさを深さ方向の位置で異ならせて、レーザビームを素子基板に対して斜めに照射できるようにしたことにより、開口の小さな孔であっても、素子基板の広い範囲に亘ってレーザビームの照射が可能となる。
【００４１】
また、この発明によれば、孔を介してレーザビームで素子基板の所定箇所をレーザトリミングすることにより発生する不要物を吸引可能とした、使用周波数の電磁波がカットオフとなる開口の広さおよび深さを有する他の孔を設けたことにより、カバーで覆われた高周波モジュール内部への不要物の残留や素子基板への付着が防止できる。
【００４２】
また、この発明によれば、素子基板に共振器を構成するとともに、該共振器に結合する負性抵抗素子を設けて発振器を構成したことにより、発振周波数の特性調整が容易に行えるようになり、発振周波数特性の特性ばらつきが少ない発振器としての高周波モジュールを構成できる。
【００４３】
さらに、この発明によれば、上記発振器としての高周波モジュールと、その発振信号を送信する送信回路と、受信信号を中間周波信号に変換する回路とを備えたことにより、調整精度の高い発振器を備えた、特性ばらつきの少ない送受信モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体フィルタの分解斜視図
【図２】第２の実施形態に係る発振器の分解斜視図
【図３】カバーのみを取り外した状態での分解斜視図
【図４】同発振器の等価回路図
【図５】同発振器の主要部の縦断面図
【図６】第３の実施形態に係る発振器の分解斜視図
【図７】同発振器の主要部の平面図
【図８】同発振器の主要部の断面図
【図９】同発振器の他の構成例を示す部分断面図
【図１０】同発振器の他の構成例を示す部分平面図
【図１１】第４の実施形態に係る送受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１−誘電体板（素子基板）
２−基板（素子基板）
３−スペーサ
４−ステム
５−カバー
６−基板
７−枠体
９，１０−マイクロストリップ線路
１１，１２−導電体膜
１３−共振器部
１４−開口部
１５，１６，１７−ピン
２０−孔
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−ガンダイオード
２７−誘電体ストリップ
２８ａ−下部導体
２８ｂ−上部導体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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