(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体板にストリップラインまたはマイクロストリップラインによる、共振周波数の異なる２つの共振線路を設け、当該２つの共振線路に選択的に導通する線路切替用可動部を設けた共振器であって、
前記誘電体板は、前記２つの共振線路の開放端が形成された内側面を有し、
前記誘電体板内の前記内側面で囲まれる空間で前記２つの共振線路の開放端の間に、前記線路切替用可動部が配置されていることを特徴とする共振器。
【請求項２】
前記線路切替用可動部の駆動源を圧電素子としたことを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記線路切替用可動部の駆動源をコイルと可動磁性体片とで構成したことを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の共振器に負性抵抗回路を接続して成る発振器。
【請求項５】
入力端子および出力端子の間に接続された伝送線路と、請求項１、２または３に記載の共振器と、を有し、前記共振器の前記線路切替用可動部が前記伝送線路に接続され、前記共振器の前記２つの共振線路の開放端とは反対側の端部が接地されている、フィルタ。
【請求項６】
一方を受信フィルタ、他方を送信フィルタとして、請求項５に記載のフィルタを２組備え、前記受信フィルタの阻止帯域は送信信号帯域であり、前記送信フィルタの阻止帯域は受信信号帯域であるデュプレクサ。
【請求項７】
請求項１〜３のうちいずれかに記載の共振器、請求項４に記載の発振器、請求項５に記載のフィルタまたは請求項６に記載のデュプレクサを設けて成る通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はストリップラインやマイクロストリップラインによる共振器、発振器、フィルタ、デュプレクサおよびそれらを備えた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波帯における電圧制御発振器（ＶＣＯ）は、誘電体板にマイクロストリップラインによる共振器を設け、その共振器に負性抵抗回路を接続して、帯域反射型の発振器として構成されている。そして、電圧制御によって発振周波数を制御するために、上記マイクロストリップラインによる共振器にバリキャップダイオードなどの可変容量素子を装荷し、外部から与える制御電圧によって共振器の共振周波数を変化させ、それによって発振周波数を制御するようにしていた。
【０００３】
従って発振周波数の可変範囲は可変容量ダイオードの容量変化範囲で決定され、容量変化比の大きな可変容量をダイオードを用いれば、それだけ周波数可変範囲が広くとれるが、一般に、容量変化比の大きなバリキャップダイオードは等価直列抵抗が大きいため、Ｃ／Ｎ比特性が悪くなる。また、電圧可変範囲を広くとることにより周波数可変範囲を広くすることができるが、制御電圧変化に対する発振周波数変化の直線性が悪くなる。
【０００４】
そこで、周波数可変範囲を広くする場合には、図９に示すようなダイオードスイッチによって、共振線路の共振周波数を切り替えるようにしていた。図９の（Ａ）に示す例では、マイクロストリップラインによる共振線路Ｓ１，Ｓ２に可変容量素子ＤＶ１および発振回路を接続し、可変容量素子ＤＶ１に対する、インダクタＬ１およびキャパシタＣ１による制御電圧供給回路を設けて、全体として電圧制御発振器を構成している。共振線路Ｓ１，Ｓ２はダイオードＤ１を介して接続し、このダイオードＤ１に対して、インダクタＬ２およびキャパシタＣ２によるＲＦ信号阻止回路を介して、帯域切り替え用の電圧信号を与えるようにしている。この構成により、帯域切替端子に対するバイアス電圧によって、ダイオードＤ１をオン／オフさせ、マイクロストリップラインによる共振線路の共振器長を切り替えて共振周波数を変化させる。
【０００５】
また図９の（Ｂ）に示す例では、マイクロストリップラインによる共振線路Ｓ１にキャパシタＣ３，Ｃ４を接続すると共に、Ｃ４に対してダイオードＤ１を並列に接続する構造をとり、帯域切替端子に対するバイアス電圧によって、ダイオードＤ１をオン／オフさせ、これにより共振線路Ｓ１の開放端に付加されるキャパシタンスを切り替えて共振周波数を切り替える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように共振線路の共振周波数を切り替えるためにダイオードを用いると、ダイオードの等価直列抵抗により共振器の損失が増大し、ダイオードのない場合に比べてＣ／Ｎ比が劣化するという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、共振周波数の可変範囲を広くすると共にＱの低下を防止した共振器、発振周波数の可変範囲を広くすると共にＣ／Ｎ比の劣化を防止した発振器、周波数特性の切替を可能にすると共に低損失化を図ったフィルタ、デュプレクサ、およびそれらを用いた通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の共振器は、誘電体板にストリップラインまたはマイクロストリップラインによる、共振周波数の異なる２つの共振線路を設け、この２つの共振線路に選択的に導通する線路切替用可動部を設けた共振器であって、
前記誘電体板は、前記２つの共振線路の開放端が形成された内側面を有し、
前記誘電体板内の前記内側面で囲まれる空間で前記２つの共振線路の開放端の間に、前記線路切替用可動部が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
このように線路切替用可動部で、２つの共振線路に選択的に導通させることによって、ダイオードの等価直列抵抗より低抵抗で線路を導通させることができ、共振器のＱの低下が抑えられる。
【００１０】
また、この発明の共振器は前記線路切替用可動部の駆動源を圧電素子とする。また、前記線路切替用可動部の駆動源をコイルと可動磁性体片とで構成する。
【００１１】
この発明の発振器は、上記共振器に負性抵抗回路を接続して構成する。
【００１２】
この発明のフィルタは、入力端子および出力端子の間に接続された伝送線路と、上記共振器と、を有し、線路切替用可動部を共振器の伝送線路に接続し、２つの共振線路の開放端とは反対側の端部を接地して、構成する。
【００１３】
この発明のデュプレクサは、一方を受信フィルタ、他方を送信フィルタとして、上記フィルタを２組備え、前記受信フィルタの阻止帯域は送信信号帯域であり、前記送信フィルタの阻止帯域は受信信号帯域であるものとする。
【００１４】
更に、この発明の通信装置は、上記共振器、発振器、フィルタまたはデュプレクサを用いて構成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態に係る電圧制御発振器の構成を図１および図２を参照して説明する。
図１はその回路図である。ここで２ａ，２ｂはそれぞれマイクロストリップラインによる共振線路であり、互いに線路長を異なったものとし、それらの共振周波数を所定値にしている。３は線路切替用可動部であり、この線路切替用可動部の状態によって、共振線路２ａまたは２ｂのいずれか一方が発振回路に接続されるようにする。発振回路は負性抵抗特性を示すＦＥＴや、それに対するバイアス電圧供給回路などから成る。ＤＶ１は可変容量ダイオードであり共振線路２ａ，２ｂに並列に接続している。インダクタＬ１およびキャパシタＣ１はＲＦ信号を阻止して、可変容量ダイオードＤＶ１に対して制御電圧を供給する。
【００１６】
図２は上記電圧可変発振器の構成を示す部分斜視図である。ここで１は誘電体板であり、その上面にマイクロストリップラインによる共振線路２ａ，２ｂを形成している。誘電体板１の下面には略全面の接地電極を形成している。この２つの共振線路２ａ，２ｂに共通に接続した端部はスルーホールを介して、下面の接地電極に接続している。（この接地電極に対する接続部を、図においてはアース記号で表している。）また、誘電体板１の上面には、共振線路の一部として作用し、且つ発振回路へつながるマイクロストリップライン４を形成している。このマイクロストリップライン４と共振線路２ａ，２ｂの開放端との間に線路切替用可動部３を設けている。この線路切替用可動部３は図中に示す矢印方向に変位して、共振線路２ａまたは２ｂのいずれか一方の開放端に接して電気的に導通する。尚、発振回路や可変容量ダイオード等の回路はチップ部品５などを用いてマイクロストリップライン４の端部に構成している。
【００１７】
次に、上記線路切替用可動部の、より具体的な構成例を図３〜図５を参照して説明する。
図３において７は磁性体片であり、ＦｅやＮｉ合金などの強磁性体で且つ導電率の高い金属材料からなる。６は磁性体片７を吸引する電磁石である。この電磁石６のコイルへの通電時には、磁性体片７の端部を共振線路２ｂ側へ接触させる。コイルへの非通電時には、磁性体片７の弾性によって、その端部が共振線路２ａ側に接するようにしておく。これにより、電磁石６の駆動によって共振線路を切り替える。
【００１８】
図４において、線路切替用可動部３はバネ性を持った金属板であり、８は圧電アクチュエータである。通常は、図に示すように共振線路２ａ側に接しているが、圧電アクチュエータ８に対し駆動電圧を印加することによって、圧電アクチュエータ８は可動部３を共振線路２ｂ側に押し出す。
【００１９】
図５において、９はバイモルフ構造の圧電アクチュエータであり、その端部付近に、マイクロストリップライン４に連続する電極１０を形成している。この圧電アクチュエータ９に対して駆動電圧を印加していない状態で、電極１０は共振線路２ａの端部に接触している。圧電アクチュエータ９に対し制御電圧を印加すると、電極１０は共振線路２ｂ側に変位して電気的に導通する。
【００２０】
尚、図２〜図５に示したいずれの例においても、線路切替可動部が大きく変位するように誇張して描いたが、線路切替可動部の実際の変位量は極僅かであってもよい。
【００２１】
次に、別の回路構成の発振器の例を図６を基に説明する。
図１に示した例では、２つの共振線路の一方端をそれぞれ接地し、他方端に発振回路を選択的に接続するようにしたが、この図６に示す例では、２つの共振線路２ａ，２ｂの一端を共通に接続して発振回路に接続すると共に、他方の端部を線路切替用可動部３を介して選択的に接地するようにしている。これにより線路切替用可動部３の切り替えによって接地された側の共振線路の共振周波数で発振させることができる。尚、接地されていない側の共振線路は一端が開放された共振器の構造をとるが、その共振周波数は所定の周波数帯から離れたものとなって、実質上影響を与えない。
【００２２】
次に、フィルタの構成例を図７を参照して説明する。
図７はフィルタの回路図であり、二つの共振線路２ａ，２ｂの一方端をそれぞれ接地し、他方端を線路切替用可動部３を介して伝送線路の所定点に接続している。従って、線路切替用可動部３が共振線路２ａ側を選択しているとき、共振線路２ａの共振周波数付近を阻止するトラップフィルタとして作用し、線路切替用可動部３が共振線路２ｂ側を選択しているとき、共振線路２ｂの共振周波数付近を阻止するトラップフィルタとして作用する。
【００２３】
図７に示した例では、伝送線路に単一の共振線路を選択的に接続するようにしただけであるが、同様にして伝送線路に複数の共振線路を接続することによって、所定帯域幅を減衰させる帯域阻止型フィルタを構成することができる。
【００２４】
次に、デュプレクサおよび通信装置の構成例を図８を参照して説明する。
ここで、受信フィルタと送信フィルタには、上記帯域阻止型フィルタを用いる。そして、送信フィルタの阻止帯域を受信信号帯域に合わせ、受信フィルタの阻止帯域を送信信号帯域に合わせる。このようなデュプレクサに対して受信回路と送信回路を接続し、アンテナを接続することによって、通信装置を構成する。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、線路切替用可動部で、２つの共振線路に選択的に導通させることによって、ダイオードの等価直列抵抗より低抵抗で線路を導通させることができ、共振器のＱの低下が抑えられる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、全体を大型化することなく、基板上に線路切替用可動部を容易に構成できる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、線路切替用可動部の可動量を大きく確保することができ、２つの共振線路の選択的切替を確実に行えるようになる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、発振周波数の可変範囲を広くすると共にＣ／Ｎ比の劣化を防止した発振器が得られる。
【００２９】
請求項５，６に記載の発明によれば、周波数特性の切替を可能にすると共に低損失化が図れる。
【００３０】
請求項７に記載の発明によれば、周波数切替部に生じる損失が少ないため、高効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る発振器の構成を示す回路図
【図２】同発振器の構成を示す部分斜視図
【図３】第２の実施形態に係る発振器の構成を示す部分斜視図
【図４】第３の実施形態に係る発振器の構成を示す部分斜視図
【図５】第４の実施形態に係る発振器の構成を示す部分斜視図
【図６】第５の実施形態に係る発振器の構成を示す回路図
【図７】第６の実施形態に係るフィルタの構成を示す図
【図８】第７の実施形態に係るデュプレクサおよび通信装置の構成を示す図
【図９】従来の発振器の構成を示す回路図
【符号の説明】
１−誘電体板
２ａ，２ｂ−共振線路
３−線路切替用可動部
４−マイクロストリップライン
５−チップ部品
６−電磁石
７−磁性体片
８，９−圧電アクチュエータ
１０−電極
【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】
0004678076.tif 000008
【図８】
0004678076.tif 000009
【図９】
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