(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可逆性の変形特性を有する部材で密閉封止された発振器を、さらに密閉封止した高周波発振器であり、
前記発振器は、共振回路に誘電体共振器を具備し、
該発振器の発振周波数が、常温から温度の上昇に伴い、低くなる特性を持つ場合には、前記誘電体共振器と該誘電体共振器上部の前記部材との間隔が狭くなるように前記部材が凹状に変形し、逆に発振周波数が高くなる特性を持つ場合には、前記誘電体共振器と該誘電体共振器上部の前記部材との間隔が広くなるように前記部材が凸状に変形して、前記発振器の前記温度変動による発振周波数の変動を緩和する高周波発振器であって、
前記発振器の内部圧力と外部圧力とが異なり、前記発振器の発振周波数が、常温から温度の上昇に伴い、低くなる特性を持つ場合には、前記内部圧力が前記外部圧力より低く設定され、逆に発振周波数が高くなる特性を持つ場合には、前記内部圧力が前記外部圧力より高く設定されていることを特徴とする高周波発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波発振器に関し、発振周波数の温度変動が少ない高周波発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘電体共振器を使用した高周波発振器には、（１）ＭＩＣ基板で製作した発振回路を筐体等で密閉封止する構造や、（２）別のＭＩＣ基板で製作した発振回路を金属パッケージで密閉封止し、それを更に先の金属パッケージ内の圧力と同等な圧力で筐体等にパッケージした構造のものがある。図７及び図８は、それぞれの高周波発振器の断面図である。これら図において、１はＭＩＣ基板、２は誘電体共振器、３は筐体等のパッケージ、４は別のＭＩＣ基板、５は金属パッケージ、６は発振周波数調整ねじである。
【０００３】
高周波発振器は、他の回路（ミキサー、アンプ等）と組み合わせてモジュール化することが多く、図７に示す高周波発振器の場合は、他の回路と同一のＭＩＣ基板１で構成できるため、安価にすることが可能である。しかし、発振周波数の温度変動の規格が厳しい場合などは、歩留まりが悪くなるため、図８に示すように金属パッケージで密閉封止された発振器を、他の回路基板と分けた構成として、これらを更に筐体等のパッケージ３に密閉封止する構造となっていた。このような構造にすると、発振器の発振周波数の温度変動が規格を越えた場合は、発振器のみを交換することで、歩留まりの低下が抑えられた。しかしながら、従来の高周波発振器においては、周辺温度が変動した場合に、誘電体共振器の発振周波数が変動しても、その変動を修正することができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示す構造の高周波発振器において、図７に示す構造の高周波発振器と比較して歩留まりの低下が抑えられるものの、周辺温度が変動すると、誘電体共振器の発振周波数が変動してしまい、その結果高周波発振器の発振周波数が変動してしまうという問題点があった。本発明はこのような問題点を解消し、歩留まりの低下を抑えることができると共に、周辺温度の変動があっても発振周波数の変動の少ない高周波発振器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は可逆性の変形特性を有する部材で密閉封止された発振器を、さらに密閉封止した高周波発振器であり、前記発振器は、共振回路に誘電体共振器を具備し、該発振器の発振周波数が、常温から温度の上昇に伴い、低くなる特性を持つ場合には、前記誘電体共振器と該誘電体共振器上部の前記部材との間隔が狭くなるように前記部材が凹状に変形し、逆に発振周波数が高くなる特性を持つ場合には、前記誘電体共振器と該誘電体共振器上部の前記部材との間隔が広くなるように前記部材が凸状に変形して、前記発振器の前記温度変動による発振周波数の変動を緩和する高周波発振器であって、前記発振器の内部圧力と外部圧力とが異なり、前記発振器の発振周波数が、常温から温度の上昇に伴い、低くなる特性を持つ場合には、前記内部圧力が前記外部圧力より低く設定され、逆に発振周波数が高くなる特性を持つ場合には、前記内部圧力が前記外部圧力より高く設定されていることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施形態】
図１は本発明の実施形態の高周波発振器を示す図で、１はＭＩＣ基板、２は誘電体共振器、３は筐体等のパッケージ、４は別のＭＩＣ基板、５は金属パッケージ、７は誘電体共振器２上部の可逆性の変形特性を有する部材からなる金属パッケージ部である。
【０００８】
図１に示すように、本発明は少なくとも誘電体共振器２上部が、可逆性の変形特性を有する部材からなる金属パッケージ部７で構成されている点が従来例と異なる。更に、室温においてＭＩＣ基板４と誘電体共振器２とで構成される発振回路を金属パッケージ５で密閉し、さらにこの発振器をＭＩＣ基板１に実装し、これら全体を筐体等のパッケージ３に密閉する際、金属パッケージ５の内部圧力と、外部圧力即ち筐体等のパッケージ３の内部圧力とを異ならせて密閉封止する点が従来例と異なる。
【０００９】
金属パッケージ５の内部圧力をＰ１、外部圧力即ち筐体等のパッケージ３の内部圧力をＰ２とすると、密閉封止する際の条件は、Ｐ１＝Ｐ２と設定したとき、発振器の発振周波数が、常温から温度の上昇に伴い、低くなる特性を持つ場合には、Ｐ１＜Ｐ２となるように設定する。逆に、常温から温度の上昇に伴い、発振周波数が高くなる特性を持つ場合、Ｐ１＞Ｐ２となるように設定する。
【００１０】
ここで具体的な数値を使って説明する。先ず、圧力差について理論式より計算すると下記のようになる。
ＰＶ／Ｔ  ＝  Ｐ'Ｖ'／Ｔ'
Ｐ，Ｐ'：圧力、  Ｖ，Ｖ'：体積、  Ｔ，Ｔ'：絶対温度
尚、パッケージ等の熱膨張は考慮せず、体積は一定として扱うこととする。
【００１１】
図２は、金属パッケージ５の内部圧力Ｐ１を＋２５℃において１ａｔｍとし、外部圧力Ｐ２を−４０℃において１ａｔｍとした場合を示す。−４０℃、＋６０℃に温度が変動した場合、−４０℃、＋６０℃時の金属パッケージ内外の圧力差を比較すると、＋６０℃時の圧力差が０．３１ａｔｍであるのに対して、−４０℃時の圧力差は  ０．２２ａｔｍであり、＋６０℃時の圧力差の方が大きくなっている。つまり、温度が上昇するほど金属パッケージ内外の圧力差が大きくなることになる。
【００１２】
一方、一定温度において、高周波発振器の一例として、少なくとも誘電体共振器２の上部を厚さ０．３ｍｍの鉄製で形成した金属パッケージ５内外の圧力差と高周波発振器の発振周波数の関係を図３に示す。図３では、金属パッケージ５の内部圧力を１ａｔｍとし、外部圧力を１〜２．６ａｔｍに変化させた場合の発振周波数変動量を示す。図から明らかなように、金属パッケージ５の外部圧力が内部圧力よりも０．１ａｔｍ大きくなる毎に、発振周波数が約１０４ｋＨｚ高くなる。更に図３には示されていないが、金属パッケージ５の内部圧力より外部圧力の方が低くなる場合についても同様の関係にあることが確認されている。即ち、金属パッケージ５の外部圧力が内部圧力よりも０．１ａｔｍ小さくなる毎に、発振周波数が約１０４ｋＨｚ低くなる。この発振周波数の変動は、誘電体共振器上部の金属パッケージ部７と誘電体共振器２の間隔が変動するために生じるものである。
【００１３】
また、一定温度において、誘電体共振器上部の金属パッケージ部７と誘電体共振器２の間隔と高周波発振器の発振周波数の関係を図４に示す。誘電体共振器上部の金属パッケージ部７と誘電体共振器との間隔が１μm変化すると、発振周波数が約１４ｋＨｚ変動することが確認された。
【００１４】
以上のことから、本発明は、温度変化によって生じる誘電体発振器の特性変動を、金属パッケージの内外に圧力差をつけておき、誘電体共振器上部の金属パッケージ部７と誘電体共振器２の間隔を変化させ、その変動を緩和させるものである。
【００１５】
例えば、図１に示す構造の高周波発振器において、発振器の発振周波数が、温度の上昇に伴い上昇する場合、常温２５℃で筐体等のパッケージ３内の圧力Ｐ２が金属パッケージ５内の圧力Ｐ１よりも高ければ、２５℃から温度が上昇すると、圧力Ｐ２の上昇が圧力Ｐ１の上昇よりも大きくなる。つまり、温度上昇に伴い圧力Ｐ２と圧力Ｐ１の圧力差が大きくなる。その結果、金属パッケージ５が圧力Ｐ２により受ける力が大きくなり、誘電体共振器２上部の金属パッケージ部７が凹状に変形し、誘電体共振器２に接近する。これにより誘電体共振器２の発振周波数は上がることになる。その結果を図５に示す。本発明によれば、従来例（Ｐ１＝Ｐ２の場合）より温度の上昇に伴う発振周波数の変動が緩和されていることがわかる。
【００１６】
また逆に、発振器の発振周波数が、温度の上昇に伴い上昇する場合、筐体等のパッケージ３内の圧力Ｐ２を金属パッケージ５内の圧力Ｐ１よりも低く設定しておく。常温２５℃から温度が上昇すると、圧力Ｐ１の上昇が圧力Ｐ２の上昇よりも大きくなり、温度上昇に伴い圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の圧力差が大きくなる。その結果、金属パッケージ５が圧力Ｐ１により受ける力が大きくなり、誘電体共振器２上部の金属パッケージ部７が凸状に変形し、誘電体共振器２から離れる。これにより誘電体共振器２の発振周波数は下がることになる。その結果を図３に示す。本発明によれば、従来例（Ｐ１＝Ｐ２の場合）より温度の上昇に伴う発振周波数の変動が緩和されていることがわかる。
【００１７】
なお、本発明は、図１に示す構造の高周波発振器に限定されるものではなく、種々変更することができることは言うまでもない。例えば、共振回路に誘電体共振器が用いられている発振器が使用されている場合において、金属パッケージ５の少なくとも誘電体共振器２の上部が可逆性の変形特性を有する部材で構成されていればよく、金属パッケージ５全体が、可逆性の変形特性を有する部材で構成されていても良い。さらに、誘電体共振器２の上部を変形しやすい形状としておくことも可能である。なお、その変形特性や誘電体共振器の温度特性に応じて、Ｐ１及びＰ２を適宜設定される。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、圧力差を利用することで、発振周波数を決めている誘電体共振器上部の金属パッケージ部を凹状あるいは凸状に変形（誘電体共振器に接近させたり離したり）することができるようになり、発振周波数の変動量を小さくすることができるようになる。さらに、発振器の内部圧力と外部圧力との圧力差、または金属パッケージの材質、構造等を任意に選ぶことで、発振周波数の温度特性曲線を変えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態を説明する図である。
【図５】本発明と従来例の発振周波数の温度特性曲線である。
【図６】別の本発明と従来例の発振周波数の温度特性曲線である。
【図７】従来の高周波発振器の断面図である。
【図８】従来の別の高周波発振器の断面図である。
【符号の説明】
１：ＭＩＣ基板、２：誘電体共振器、３：筐体等のパッケージ、４：別のＭＩＣ基板、５：金属パッケージ、６：発振周波数調整ねじ、７：金属パッケージ部、８：誘電体共振器上部の金属パッケージ部と誘電体共振器の間隔
【図１】
0004117142.tif 000002
【図２】
0004117142.tif 000003
【図３】
0004117142.tif 000004
【図４】
0004117142.tif 000005
【図５】
0004117142.tif 000006
【図６】
0004117142.tif 000007
【図７】
0004117142.tif 000008
【図８】
0004117142.tif 000009