(57)【要約】【目的】表面実装を可能として発振周波数を制御する可変型高周波発振器を提供する。【構成】基板の両主面に設けられた回路導体及び接地導体によって電磁波動場を形成する平面共振器と、前記平面共振器に接続した増幅器とを備えてなる平面共振器を用いた高周波発振器において、前記平面共振器は、前記回路導体が開口路によって複数の独立導体に分割されるとともに、前記複数の独立導体間には可変リアクタンスを接続して、前記電磁波動場が電子的に制御されて共振周波数の変化する可変型とし、  前記接地導体は前記開口路に交差する開口部が設けられてコプレーナラインを形成し、前記コプレーナラインに前記増幅器を接続して構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の両主面に設けられた回路導体及び接地導体によって電磁波動場を形成する平面共振器と、前記平面共振器に接続した増幅器とを備えてなる平面共振器を用いた高周波発振器において、
前記平面共振器は、前記回路導体が開口路によって複数の独立導体に分割されるとともに、前記複数の独立導体間には可変リアクタンスを接続して、前記電磁波動場が電子的に制御されて共振周波数の変化する可変型とし、
前記接地導体は前記開口路に交差する開口部が設けられてコプレーナラインを形成し、前記コプレーナラインに前記増幅器を接続してなる可変型の平面共振器を用いた高周波発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波（マイクロ波）用の平面回路構成とした可変型の平面共振器を用いた高周波発振器（以下、可変型高周波発振器とする）を産業上の技術分野とし、特に簡易構成の可変型高周波発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）高周波発振器は例えばワイヤレスとした通信システム機器に装備され、需要も年々増加する傾向にある。このようなものの一つに、電磁波動場による平面共振器を用いた高周波発振器があり、製造の容易性が求められている。
【０００３】
（従来技術の例）第２図は一従来例を説明する高周波発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面図である。
高周波発振器は平面共振器及び増幅器を備えてなる。平面共振器は誘電体からなる基板１の一主面に例えば円形の回路導体２を、他主面に接地導体３を有する。回路導体２及び接地導体３は両者間での電界及び磁界によって電磁波動場を形成する。これにより、ＴＭモードによるマイクロストリップライン型の共振器を形成する。
【０００４】
増幅器６は通常ではガンダイオードとして、基板１に設けられた貫通孔に埋設（挿入）する。そして、ガンダイオードの両端子を例えば半田によって回路導体２及び接地導体３に接続し、平面共振器の共振周波数を帰還増幅して発振回路を構成する。なお、平面共振器は、発振回路の共振器であると同時に位相同期と電力合成機能の役割を果たす。図中の符号４は引出線、同５はマッチング用の容量線路である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の高周波発振器では平面共振器に依存して発振周波数は固定され、可変型として高機能化とすることが困難であった。なぜなら、平面共振器の共振周波数は、幾何学的形状で規定される境界条件等によって形成される固定的な電磁波動場によって決定されるからである。
【０００６】
また、上述したように増幅器６としてのガンダイオードは回路導体２と接地導体３間の基板１内に埋設して接続するので、基板１に貫通孔を要するとともに表面実装を困難にして生産性が低下する問題もあった。
【０００７】
なお、ガンダイオード６を基板１の一主面に配置（表面実装）した場合には、回路導体２と接地導体３と所謂ビアホール（電極貫通孔）によって接続せざるを得ない。しかし、この場合には、伝送線路とビアホールとのインピーダンス整合が困難であるとともに、インダクタ成分が増加して高周波特性を劣化させる。このため、一般には、基板１内にガンダイオード６を埋設する。
【０００８】
（発明の目的）本発明は、表面実装を可能として発振周波数を制御する可変型高周波発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】特願２００１−３０２４８３号（平成１３年９月２８日、平面回路、第４図）
【非特許文献１】２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、９／１０〜９／１３、Ｂ−１−６６、可変容量素子装荷アクティブ平面アンテナ
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（着目点及び適用）本発明は上記の非特許文献１の共振周波数を可変する平面アンテナ（可変型平面共振器）を本出願人による特許文献１の高周波発振器（平面発振器）即ち平面共振器と高周波伝送路との電磁結合による高周波発振器に適用した。
【００１１】
（解決手段）本発明では、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、平面共振器は、基板の一主面に設けられた回路導体が開口路によって複数の独立導体に分割されるとともに、前記複数の独立導体間には可変リアクタンスを接続して、前記基板の他主面に設けられた接地導体との間に形成される電磁波動場が電子的に制御されて共振周波数の変化する可変型とする。これにより、回路導体の境界条件が等価的に変化して共振周波数が変化する基本的な作用を有する可変型の平面共振器が得られる。
【００１２】
そして、前記接地導体は前記開口路に交差する開口部が設けられてコプレーナラインを形成し、前記コプレーナラインに前記増幅器を接続する。これにより、平面共振器とコプレーナラインとが電磁結合するので、発振閉ループを形成して高周波発振器を得られる。したがって、増幅器を表面実装できて発振周波数を可変（制御）できる。
【００１３】
【実施例】
第１図（ａｂｃ）は本発明の一実施例を説明する可変型高周波発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は裏面図、同図（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１４】
可変型高周波発振器は、基板１の一主面に例えば方形状とした回路導体２を、他主面に接地導体３を形成する。回路導体２は中央領域の開口路９によって分割された２個の独立導体２（ａｂ）からなる。開口路９には可変容量ダイオード１０（例えば６個）が極性を同一向きにして均等な間隔で実装され、独立導体２（ａｂ）を電気的に接続する。各可変容量ダイオード１０の両端子には、独立導体２（ａｂ）に供給された正負（＋−）の直流電圧（制御電圧）が印加される。
【００１５】
他主面の接地導体３は、一主面の開口路９に直交した開口部１１が設けられ、一対の信号線１２（ａｂ）を配置する。一対の信号線１２（ａｂ）は接地導体３との間でコプレーナラインを形成する。そして、一対の信号線１２（ａｂ）間には、ＩＣ等を含む半導体素子からなる増幅器１３が接続する。
【００１６】
このような構成であれば、可変容量ダイオード１０の容量値によって、電磁波動場を形成する回路導体２の境界条件が等価的に変化する。したがって、回路導体２と接地導体３による平面共振器の共振周波数が変化する。そして、基板１の他主面に設けたコプレーナラインである一対の信号線１２（ａｂ）と回路導体２との電磁結合によって、第４図（ｃ）の矢印で示すように発振閉ループを形成する。
【００１７】
したがって、可変容量ダイオード１０の容量値を印加する直流電圧によって制御することにより、発振周波数を可変できる。これにより、可変型高周波発振器（所謂電圧制御発振器）が得られる。なお、発振周波数は可変型とした平面共振器の共振周波数に依存する。
【００１８】
そして、この場合には、増幅器１３を開口部１１上に配置するので、従来のように増幅器１３を基板１内に埋設することなく基板面上に表面実装できる。これらから、製造を容易にするとともに、ビアホール等を要しないので、設計を容易にして高周波特性を良好に維持する。
【００１９】
【他の事項】
上記実施例では独立導体２（ａｂ）を可変容量ダイオード１０によって接続したが、例えば可変容量ダイオード１０に並列あるいは直列に固定のコンデンサを接続すれば、基準としての発振周波数を調整することもできる。
【００２０】
また、上記実施例では回路導体２は２個の独立導体２（ａｂ）に分割したが、３個以上に分割してもさらには縦横に分割してもよい。但し、開口路９に可変リアクタンスを配置して分割された独立導体を電気的に接続する。そして、電圧可変容量素子１０は６個として開口路９に均等に配置したが、基本的には少なくとも１個が配置されで電気的に接続されば効果は期待できる。
【００２１】
また、可変リアクタンス素子を表面上に実装するとしたが、例えばバンプを用いて実装すると接続線路長を最小にするので好都合である。また、基板１は誘電体としたが、これに代えて磁性体あるいは半導体でもよい。
【００２２】
また、可変リアクタンス素子は容量値の変化する電圧可変容量素子１０としたが、制御電圧に対して実質的にインダクタンスを含むリアクタンスが変化する素子であれば適用でき、電圧によらず結果としてリアクタンスを制御できればよい。
【００２３】
また、可変型高周波発振器として説明したが、例えば回路導体２と接地導体３からなる可変型の平面共振器をアンテナとして設計すれば、周波数可変とした発振機能とアンテナ機能を持たせた送信モジュールが実現できる。
【００２４】
【発明の効果】
（解決手段）本発明は、基板の一主面に設けられた回路導体が開口路によって複数の独立導体に分割されるとともに、前記複数の独立導体間には可変リアクタンスを接続して、前記基板の他主面に設けられた接地導体との間に形成される電磁波動場が電子的に制御されて共振周波数の変化する可変型平面共振器を備え、前記接地導体は前記開口路に交差する開口部が設けられてコプレーナラインを形成し、前記コプレーナラインに前記増幅器を接続して可変型高周波発振器を構成する。したがって、表面実装を可能として発振周波数を制御する可変型高周波発振器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する可変型高周波発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は裏面図、同図（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】従来例を説明する平面発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａは断面図である。
１  基板、２  回路導体、３  接地導体、４  引出線、５  マッチング用の容量線路、６、１３  増幅器、９  開口路、１０  電圧可変容量素子、１１  開口部、１２  信号線．
【図１】
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【図２】
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