(57)【要約】製造コストを低減できる高出力で広帯域変調に使用可能な発振器装置および送受信装置を提供する。  発振回路基板１にマイクロストリップ線路５，１６等からなる発振回路部２と周波数制御回路部１５を形成する。また、誘電体基板２２に共振器電極２３Ａ，２３ＢからなるＴＭ０１０モード共振器２３を形成すると共に、励振電極２４，２５を形成し、誘電体共振器チップ２１を構成する。そして、発振回路基板１のランド１９と共振器電極２３Ｂとをバンプ２６を用いて接着すると共に、マイクロストリップ線路５，１６と励振電極２４，２５とをバンプ２６を用いて接着する。これにより、励振電極２４，２５を用いてＴＭ０１０モード共振器２３を励振できると共に、誘電体共振器チップ２１を小型化でき、製造コストを低減することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路基板と、該発振回路基板に設けられ所定の発振周波数の信号を発振する発振回路部と、前記発振周波数を設定する誘電体共振器部とからなる発振器装置において、
前記誘電体共振器部は、前記発振回路基板の表面に積み重ねて設けられた誘電体基板と、該誘電体基板の両面に設けられた電極からなり少なくとも一方の電極が円形状をなすＴＭ０１０モード共振器と、前記誘電体基板に設けられ前記発振回路部に接続され該ＴＭ０１０モード共振器と結合する励振電極とによって構成したことを特徴とする発振器装置。
【請求項２】
前記発振回路部は、前記発振回路基板の裏面にグランド電極が設けられた伝送線路を有し、
前記ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極は前記発振回路基板の表面に設けられたランドに接続され、該ランドは前記発振回路基板を貫通して設けられたスルーホールを通じて前記伝送線路のグランド電極に接続される構成としてなる請求項１に記載の発振器装置。
【請求項３】
前記ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極と前記ランドとはバンプを用いて接続する構成としてなる請求項２に記載の発振器装置。
【請求項４】
前記発振回路部は、前記発振回路基板の表面にグランド電極が設けられた伝送線路を有し、
前記ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極は前記発振回路基板の表面に設けられた前記伝送線路のグランド電極に接続される構成としてなる請求項１に記載の発振器装置。
【請求項５】
前記発振回路基板には前記発振周波数を制御するための周波数制御回路部を設け、
前記誘電体基板には前記ＴＭ０１０モード共振器と結合する他の励振電極を設け、該他の励振電極は前記周波数制御回路部に接続する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の発振器装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の発振器装置を用いた送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波を発振する発振器装置および該発振器装置を用いた通信機装置、レーダ装置等の送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般に、通信機装置等に用いられる高周波の発振器装置として、誘電体材料からなる基板上に所定の発振周波数の信号を発振する発振回路部と前記発振周波数を設定するＴＭ０１０モード共振器等からなる誘電体共振器部とを設ける構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３０８１８号公報
【０００４】  このような第１の従来技術による発振器装置では、発振回路部と誘電体共振器部とを同一の誘電体基板に並設して設けると共に、これらの間をリボンやワイヤを用いて接続していた。これにより、第１の従来技術では、発振回路部と誘電体共振器部との電磁界を直接的に結合させることができ、これらを容易に強く結合させることができた。【０００５】  また、第２の従来技術として、基板に発振回路部を形成すると共に、他の基板にＴＥ０１０モード共振器を形成し、前記発振回路部の基板にＴＥ０１０モード共振器を接着する構成としたものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。そして、他の従来技術では、ＴＥ０１０モード共振器が高いＱ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）特性を有するから、ノイズ特性に優れた発振器を構成することができた。【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．ＳＡＫＡＭＯＴＯ  ｅｔ  ａｌ，″Ａ  Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ  Ｗａｖｅ  ＤＲ−ＶＣＯ  ｏｎ  Ｐｌａｎａｒ  Ｔｙｐｅ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｓｍａｌｌ  Ｓｉｚｅ  ａｎｄ  Ｌｏｗ  Ｐｈａｓｅ  Ｎｏｉｓｅ″，ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＩＥＩＣＥ，Ｊａｐａｎ，Ｊａｎｕａｒｙ  １９９９，Ｖｏｌ．Ｅ８２−Ｃ，Ｎｏ．１，ｐｐ．１１９−１２５
【０００７】  ところで、上述した第１の従来技術による発振器装置では、誘電体共振器部の誘電体基板に発振回路部を設けるのに加え、発振周波数を制御するための周波数制御回路や終端抵抗等を設ける構成としていた。このとき、誘電体共振器部に用いる誘電体基板は高い誘電率を有するために高価になり易いのに対し、この誘電体基板の面積が大きくなるから、発振器装置全体の製造コストが高くなるという問題があった。【０００８】  また、誘電体共振器部と発振回路部とを並設して設けると共に、これらの間をリボンやワイヤを用いて接続していたから、高周波帯（特に、ミリ波帯）では発振器装置の特性ばらつきが大きくなる傾向があった。【０００９】  一方、第２の従来技術では、ＴＥ０１０モード共振器を用いているから、共振器の電極面と平行な方向に対しては磁界の閉じ込め性が高く、発振回路部側の外部線路との結合が取り難い傾向がある。このため、強い結合を必要とする高出力、広帯域変調に用いる発振器装置には不向きであった。【００１０】  また、ＴＥ０１０モード共振器はその電極面の上，下両側（表面側、裏面側）にキャビティを設ける必要があるから、発振器装置全体の構造が複雑化し、製造コストが高くなるという問題もある。【００１１】  さらに、ＴＥ０１０モード共振器は電極面に対して垂直な方向に磁界が広がっているから、キャビティを形成する蓋および底導体と共振器の電極面との距離をある程度以上空ける必要があり、発振器装置の低背化が難しい傾向があった。
【発明の開示】
【００１２】  本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は製造コストを低減できる高出力で広帯域変調に使用可能な発振器装置および送受信装置を提供することにある。
【００１３】  上述した課題を解決するために、本発明は、発振回路基板と、該発振回路基板に設けられ所定の発振周波数の信号を発振する発振回路部と、前記発振周波数を設定する誘電体共振器部とからなる発振器装置において、前記誘電体共振器部は、前記発振回路基板の表面に積み重ねて設けられた誘電体基板と、該誘電体基板の両面に設けられた電極からなり少なくとも一方の電極が円形状をなすＴＭ０１０モード共振器と、前記誘電体基板に設けられ前記発振回路部に接続され該ＴＭ０１０モード共振器と結合する励振電極とによって構成したことを特徴としている。
【００１４】  このように構成したことにより、発振回路部に接続された励振電極を通じてＴＭ０１０モード共振器を励振することができ、ＴＭ０１０モード共振器を用いて発振回路部の発振周波数を設定することができる。また、ＴＭ０１０モード共振器と励振電極とはいずれも誘電体基板に設けたから、例えば励振電極を発振回路基板に設けた場合に比べて、共振器と励振電極との間の結合量のばらつきを少なくすることができ、発振器装置毎の特性をほぼ一定に維持することができる。さらに、誘電体共振器部は、ＴＭ０１０モード共振器と励振電極とによって構成されるため、誘電体基板から周波数制御回路や終端抵抗を省くことができ、誘電体基板を小型化することができる。従って、特性ばらつきの低減によって発振器装置の量産性を高めることができると共に、小型の誘電体基板を用いることによって製造コストを低減することができる。また、ＴＭ０１０モード共振器を用いるから、ＴＥ０１０モード共振器を用いた場合に比べて、高出力で広帯域変調を行うことができる。
【００１５】  また、本発明では、前記発振回路部は、前記発振回路基板の裏面にグランド電極が設けられた伝送線路を有し、前記ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極は前記発振回路基板の表面に設けられたランドに接続され、該ランドは前記発振回路基板を貫通して設けられたスルーホールを通じて前記伝送線路のグランド電極に接続される構成とするのが好ましい。
【００１６】  これにより、ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極はランド、スルーホールを通じて伝送線路のグランド電極に接続することができる。このため、ＴＭ０１０モード共振器の発振回路基板側（誘電体基板の裏面側）にはキャビティ空間が不要になる。また、ＴＭ０１０モード共振器の上面（表面）に設けた電極とキャビティとの間には上下方向（誘電体基板の厚さ方向）の電界が励起されるため、キャビティの高さ寸法に対する周波数感度が低い。このため、誘電体基板の表面側も、カバーの有無に対する共振周波数の感度が低いから、導電性のカバーを用いてキャビティを形成する必要がない。この結果、共振器装置全体の高さ寸法を小さくすることができると共に、共振器装置の構造を簡略化することができ、量産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。
【００１７】  この場合、本発明では、前記ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極と前記ランドとはバンプを用いて接続する構成としてもよい。
【００１８】  これにより、ＴＭ０１０モード共振器の裏面側の電極とランドとの間をリボン、ワイヤ、導電ペースト等を用いて接続した場合に比べて、位置精度のよい接着が可能となるから、共振周波数等の特性をほぼ一定値に保持することができる。このため、誘電体共振器チップの実装に伴う発振器装置の特性ばらつきを抑制、低減でき、共振器装置の量産性を高めることができる。
【００１９】  また、本発明では、発振回路部は、前記発振回路基板の表面にグランド電極が設けられた伝送線路を有し、前記ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極は前記発振回路基板の表面に設けられた前記伝送線路のグランド電極に接続される構成としてもよい。
【００２０】  これにより、ＴＭ０１０モード共振器の２つの電極のうち誘電体基板の裏面に設けられた電極を伝送線路のグランド電極に接続することができるから、ＴＭ０１０モード共振器の発振回路基板側（誘電体基板の裏面側）にはキャビティ空間を設ける必要がなくなる。また、誘電体基板の表面側も、カバーの有無に対する共振周波数の感度が低いから、導電性のカバーを用いてキャビティを形成する必要がない。この結果、共振器装置全体の高さ寸法を小さくすることができると共に、共振器装置の構造を簡略化することができ、量産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。
【００２１】  また、本発明では、前記発振回路基板には前記発振周波数を制御するための周波数制御回路部を設け、前記誘電体基板には前記ＴＭ０１０モード共振器と結合する他の励振電極を設け、該他の励振電極は前記周波数制御回路部に接続する構成としてもよい。
【００２２】  これにより、本発明のようにＴＭ０１０モード共振器を用いて反作用型の共振回路を構成した場合には、従来技術のようにＴＥ０１０モード共振器を用いた場合に比べて無負荷Ｑ（Ｑｏ）の劣化を小さくすることができる。このため、共振器による損失が小さいから、高い発振出力が期待できる。また、共振器の無負荷Ｑを大きく劣化させずに共振器と周波数制御回路部との間で強い結合をとることができるから、周波数制御回路部を用いて広帯域な変調が可能な電圧制御発振器を構成することができる。
【００２３】  また、本発明による発振器装置を用いてレーダ装置、通信装置等の送受信装置を構成してもよい。これにより、送受信装置を広帯域に亘って使用できると共に、その製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は第１の実施の形態による発振器装置を示す平面図である。
【図２】図２は図１中の発振器装置を示す電気回路図である。
【図３】図３は図１中の誘電体共振器チップ等を拡大して示す斜視図である。
【図４】図４は図１中の誘電体共振器チップ等を拡大して示す分解斜視図である。
【図５】図５は図１中の誘電体共振器チップ等を拡大して示す分解平面図である。
【図６】図６は図１中の誘電体共振器チップを単体で示す拡大平面図である。
【図７】図７は図１中の誘電体共振器チップを単体で示す拡大底面図である。
【図８】図８は誘電体共振器チップ等の計算モデルを示す分解斜視図である。
【図９】図９は図８中の矢示ＩＸ−ＩＸ方向からみた誘電体共振器チップ等の計算モデルを示す断面図である。
【図１０】図１０は図９中の誘電体共振器チップ等のギャップと共振周波数、電気エネルギ集中度との関係を示す特性線図である。
【図１１】図１１は図１中の誘電体共振器チップによる周波数と反射損失との関係を示す特性線図である。
【図１２】図１２は図１１中の３７．５ＧＨｚから３８．５ＧＨｚまでの間を拡大して示す特性線図である。
【図１３】図１３は第１の変形例による誘電体共振器チップを示す拡大平面図である。
【図１４】図１４は図１３中の誘電体共振器チップを示す拡大底面図である。
【図１５】図１５は第２の変形例による誘電体共振器チップを示す拡大平面図である。
【図１６】図１６は図１５中の誘電体共振器チップを示す拡大底面図である。
【図１７】図１７は第２の実施の形態による通信機装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】  １  発振回路基板
２  発振回路部
３  ＦＥＴ
４  グランド電極
５，１６  マイクロストリップ線路（伝送線路）
１５  周波数制御回路部
１７  可変容量ダイオード
１９  ランド
２０  スルーホール
２１  誘電体共振器チップ（誘電体共振器部）
２２  誘電体基板
２３，３１  ＴＭ０１０モード共振器
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ａ′，２３Ｂ′，３１Ａ，３１Ｂ  共振器電極（電極）
２４，２５，２４′，２５′，３３  励振電極
２６  バンプ
４１  通信機装置（送受信装置）
５６  発振器装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】  以下、本発明の実施の形態による発振器装置および通信装置を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。【００２７】  まず、図１ないし図７は第１の実施の形態による発振器装置等を示し、図において、１は誘電体材料からなる発振回路基板で、該発振回路基板１は、例えば後述の誘電体基板２２に比べて低い誘電率をもったセラミックス材料、樹脂材料等を用いて形成され、略四角形の平板状をなしている。【００２８】  ２は発振回路基板１の表面に設けられた発振回路部で、該発振回路部２は、後述のＦＥＴ３、マイクロストリップ線路５、バイアス回路６等によって構成されている。そして、発振回路部２は、電源端子１Ａを通じて電源電圧が供給され、後述の誘電体共振器チップ２１によって設定された所定の発振周波数の信号を発振すると共に、この信号を出力端子１Ｂを通じて出力している。【００２９】  ３は発振回路基板１の表面に設けられた増幅素子としての電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ３という）で、該ＦＥＴ３のゲート端子Ｇは、発振回路基板１の裏面にほぼ全面に亘ってグランド電極４が設けられた伝送線路としてのマイクロストリップ線路５の基端側に接続されている。また、ＦＥＴ３のソース端子Ｓは、ソース側のバイアス回路６に接続されると共に、マイクロストリップ線路からなる誘導性スタブ７に接続され、該誘導性スタブ７は帰還周波数を制御するインダクタとして機能している。【００３０】  一方、ＦＥＴ３のドレイン端子Ｄは、フィルタ回路８とバイアス抵抗９とを介して電源端子１Ａに接続されると共に、直流成分を遮断するためのカップルドライン１０を介して出力端子１Ｂに接続されている。そして、フィルタ回路８は、ドレイン端子Ｄとバイアス抵抗９との間に接続されたチョークコイルをなす誘導性スタブ１１と該誘導性スタブ１１とバイアス抵抗９との接続点に一端側が接続されたコンデンサ１２とによって構成され、コンデンサ１２の他端側はグランド端子４Ａに接続されている。また、電源端子１Ａとグランド端子４Ａとの間にはサージ除去用のコンデンサ１３が接続されている。【００３１】  さらに、マイクロストリップ線路５は、その先端側がチップ抵抗からなる終端抵抗１４を介してグランド端子４Ａに接続されると共に、長さ方向途中位置には後述の誘電体共振器チップ２１に向けて略Ｔ字状に分岐し、分岐した線路の先端側が後述の励振電極２４に接続される接続部５Ａとなっている。そして、各グランド端子４Ａは、例えばスルーホールを通じてグランド電極４に接続されている。【００３２】  １５は発振回路基板１の表面に設けられた周波数制御回路部で、該周波数制御回路部１５は、後述の誘電体共振器チップ２１を挟んで発振回路部２の反対側に配置されている。また、周波数制御回路部１５は、一端側が誘電体共振器チップ２１に接続されたマイクロストリップ線路１６と、該マイクロストリップ線路１６の他端側に接続された変調素子としての可変容量ダイオード１７（バラクタダイオード）とによって大略構成されている。【００３３】  ここで、可変容量ダイオード１７は、そのカソード端子がマイクロストリップ線路１６に接続されると共に、アノード端子がグランド端子４Ａに接続されている。また、可変容��ダイオード１７のカソード端子はチョークコイルをなす誘導性スタブ１８を介して制御入力端子１Ｃが接続されている。また、マイクロストリップ線路１６の先端側は後述の励振電極２５に接続される接続部１６Ａとなっている。【００３４】  そして、周波数制御回路部１５は、制御入力端子１Ｃに印加される制御電圧に応じて可変容量ダイオード１７の静電容量を変化させて、発振周波数（共振周波数）を制御している。【００３５】  １９は発振回路部２と周波数制御回路部１５との間に位置して発振回路基板１の表面に設けられたランドで、該ランド１９は例えば金属材料等の導電性薄膜によって形成されている。また、ランド１９は、後述するＴＭ０１０モード共振器２３の共振器電極２３Ｂよりも小径な円形状をなすと共に、その中央部位には発振回路基板１を貫通して内壁面に金属メッキが施されたスルーホール２０が設けられている。そして、ランド１９は、該スルーホール２０を通じて発振回路基板１の裏面に設けられたグランド電極４に接続されている。【００３６】  ２１は発振回路部２と周波数制御回路部１５との間に設けられた誘電体共振器部としての誘電体共振器チップで、該誘電体共振器チップ２１は、後述する誘電体基板２２、ＴＭ０１０モード共振器２３および励振電極２４，２５によって構成され、発振器装置の発振周波数を設定している。【００３７】  ２２は誘電体共振器チップ２１の本体をなす誘電体基板で、該誘電体基板２２は、例えば発振回路基板１に比べて高い誘電率をもったセラミックス材料等を用いて形成され、発振回路基板１よりも厚い略四角形の平板状（チップ状）をなしている。そして、誘電体基板２２は、発振回路部２と周波数制御回路部１５との間に位置して発振回路基板１の表面側に積み重ねて取付けられている。【００３８】  ２３は誘電体共振器チップ２１の中央部に設けられたＴＭ０１０モード共振器で、該ＴＭ０１０モード共振器２３は、誘電体基板２２の中央に位置して表面と裏面とにそれぞれ設けられた共振器電極２３Ａ，２３Ｂによって構成されている。ここで、共振器電極２３Ａ，２３Ｂは、金属材料等の導電性薄膜を用いて形成され、略円形状をなして互いに対向した位置に配置されると共に、その直径寸法が共振周波数に応じた値に設定されている。【００３９】  そして、共振器電極２３Ａ，２３Ｂのうち誘電体基板２２の裏面側に設けられた共振器電極２３Ｂは、後述のバンプ２６を用いてランド１９に接続され、スルーホール２０を介してグランド電極４に接続されている。【００４０】  ２４，２５は誘電体基板２２の裏面に設けられた励振電極で、該励振電極２４，２５は、例えば共振器電極２３Ｂを挟んで略対称な位置に配置され、共振器電極２３Ｂと同じ導電性薄膜を用いて共振器電極２３Ｂと一緒にスパッタ、蒸着等によって形成される。また、励振電極２４，２５は、共振器電極２３Ｂと離間した状態で共振器電極２３Ｂの外周に沿って円弧状に延びる結合部２４Ａ，２５Ａと、該結合部２４Ａ，２５Ａの中央から誘電体基板２２の外縁に向けて延びる接続部２４Ｂ，２５Ｂとによって構成され、全体として略Ｔ字状をなしている。【００４１】  そして、励振電極２４の接続部２４Ｂは、後述のバンプ２６を用いて発振回路���２のマイクロストリップ線路５に接続され、励振電極２５の接続部２５Ｂは、バンプ２６を用いて周波数制御回路部１５のマイクロストリップ線路１６に接続されている。【００４２】  ２６は発振回路基板１と誘電体基板２２を接着するバンプで、該バンプ２６は、例えば金等の導電性金属材料を用いて形成され、誘電体共振器チップ２１を発振回路基板１に接着している。具体的には、バンプ２６はランド１９、マイクロストリップ線路５，１６の接続部５Ａ，１６Ａに予め付着され、この状態で誘電体共振器チップ２１を発振回路基板１に載置してフリップチップボンディングすることによって、バンプ２６は押圧されるものである。そして、バンプ２６は、ランド１９をＴＭ０１０モード共振器２３の共振器電極２３Ｂに接続すると共に、マイクロストリップ線路５，１６の接続部５Ａ，１６Ａを励振電極２４，２５に接続している。【００４３】  本実施の形態による発振器装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。【００４４】  電源端子１Ａに駆動電圧が印加されると、ＦＥＴ３のゲート端子Ｇには、誘電体共振器チップ２１（ＴＭ０１０モード共振器２３）の共振周波数に応じた信号が入力される。これにより、発振回路部２と誘電体共振器チップ２１とは帯域反射型発振回路を構成するから、ＦＥＴ３は、ＴＭ０１０モード共振器２３の共振周波数に応じた信号を増幅し、出力端子１Ｂを通じて外部に向けて出力する。【００４５】  また、誘電体共振器チップ２１には可変容量ダイオード１７からなる周波数制御回路部１５が接続されているから、制御入力端子１Ｃに印加する制御電圧の値に応じて、誘電体共振器チップ２１の共振周波数を可変に設定することができる。これにより、発振器装置全体は電圧制御発振器（ＶＣＯ）として機能する。【００４６】  ここで、一般に、ＴＭ０１０モード共振器とＴＥ０１０モード共振器とで無負荷Ｑ（Ｑｏ）を比較すると、ＴＥ０１０モード共振器の方が高い値を示し、無負荷Ｑが良いことが知られている（表１中のＱｏ）。しかし、本実施の形態のように、共振器と発振回路部２とによって多層構造をなす反作用型の共振回路を構成した場合には、無負荷Ｑが共振器単体のときに比べて劣化するから、必ずしもＴＥ０１０モード共振器の方が良いとは限らない。そこで、ＴＭ０１０モード共振器とＴＥ０１０モード共振器とを用いて本実施の形態のように反作用型の共振回路を構成し、それぞれの特性を比較した。その結果を表１に示す。【００４７】
2005004322.tif 000002
【００４８】  この結果、本実施の形態のようにＴＭ０１０モード共振器２３を用いた場合の方が、ＴＥ０１０モード共振器を用いた場合に比べて、強い結合をとったときでも無負荷Ｑの劣化を小さくできることが分かる。このため、本実施の形態による発振器装置では、ＴＭ０１０モード共振器２３による反射損失を小さくすることができるから、高い発振出力を得ることができる。また、ＴＭ０１０モード共振器２３の無負荷Ｑを大きく劣化させずに強い結合を実現することができるから、広帯域変調が可能な電圧制御発振器を提供することができる。【００４９】  また、図８および図９に示す軸対称２次元の計算モデルに対して有限要素法（ＦＥＭ）を用いて誘電体基板２２の内部、発振回路基板１の内部および空気層のそれぞれについて電気エネルギ集中度を計算した。この結果を図１０に示す。【００５０】  なお、図１０の結果は、誘電体基板２２の厚さ寸法Ｔ１を０．３ｍｍ、円形状をなす誘電体基板２２の外径寸法Ｄ１を１．４ｍｍ、発振回路基板１の厚さ寸法Ｔ２を０．２ｍｍ、円形状をなす発振回路基板１の外径寸法Ｄ２を１．７ｍｍ、共振器電極２３Ａ，２３Ｂの外径寸法Ｄ３を０．８ｍｍ、ランド１９の外径寸法Ｄ４を０．６ｍｍ、スルーホール２０の内径寸法Ｄ５を０．４ｍｍとして計算したものである。また、共振器電極２３Ａ，２３Ｂ、ランド１９等の厚さ寸法は無視（０μｍ）し、誘電体共振器チップ２１の表面側には０．３ｍｍの離間寸法ｈだけ離間した位置に導電性のカバー２７を設けるものとした。【００５１】  図１０の結果より、誘電体基板２２と発振回路基板１との間のギャップδが２０μｍ以上で、誘電体基板２２内の電気エネルギ集中度は非常に高く（９０％以上）となり、誘電体共振器チップ２１はエネルギ閉じ込め性が高いことが分かる。また、ギャップδが３０〜５０μｍの範囲では、共振周波数の変動率は０．１％程度となり、非常に共振周波数が安定した特性となることが分かる。このため、本実施の形態では、発振回路基板１に誘電体共振器チップ２１をバンプ２６を用いて実装（バンプ実装）するときに、バンプ２６の高さ寸法（厚さ寸法）が３０〜５０μｍの範囲でばらついたとしても、共振周波数のばらつきが少なく、量産性に優れた発振器装置を得ることができる。【００５２】  さらに、実際に発振回路基板１をアルミナ材料を用いて形成すると共に、該発振回路基板１に３８ＧＨｚ帯の誘電体共振器チップ２１を実装した発振器装置を形成した。そして、この発振器装置の誘電体共振器チップ２１を導電性のカバー（図示せず）で覆った場合とカバーを省いた場合とについて、反射損失（ＲＬ）を実際に測定した。この結果を図１１および図１２に示す。【００５３】  なお、図１１および図１２の結果は、発振回路基板１の厚さ寸法を０．２ｍｍとし、誘電体基板２２の厚さ寸法を０．４ｍｍとして測定した。このとき、誘電体基板２２は２．５ｍｍ×２．５ｍｍの正方形状とし、その比誘電率εｒは２４とした。また、カバーで覆った場合には、誘電体基板２２の表面とカバーとの間の空間高さは０．６ｍｍとし、カバーは３ｍｍ×３ｍｍの正方形の箱形状に形成した。【００５４】  図１１および図１２の結果より、ＴＭ０１０モードの共振特性（共振周波���、反射損失）は、カバーの有無でほとんど特性が変化しておらず、共振周波数の変動率は０．１％以下であることが分かる。これは、本実施の形態によるＴＭ０１０モード共振器２３では、誘電体基板２２内に電気エネルギ（電界Ｅ、磁界Ｈ）が集中し、外部への漏洩が少ないからである（図３参照）。即ち、電界Ｅは、誘電体基板２２の厚さ方向に延びて共振器電極２３Ａ，２３Ｂ間に集中するのに加え、磁界Ｈは、共振器電極２３Ａ，２３Ｂの中心位置に対して同心円状に形成されると共に、誘電体基板２２の端面（開放端）と空気との境界で反射され、外部への漏洩が少ないからである。【００５５】  ここで、従来技術のようにＴＥ０１０モード共振器を用いた場合には、磁界が誘電体基板の厚さ方向（高さ方向）に形成されると共に、この磁界が誘電体基板の外部に漏洩する。このため、ＴＥ０１０モード共振器では磁界を通じてカバーの影響を受け易く、共振周波数の変動率が大きくなり易い傾向がある。【００５６】  これに対し、本実施の形態では、ＴＭ０１０モード共振器２３からなる誘電体共振器チップ２１を用いるから、ＴＥ０１０モード共振器を用いた場合に比べて、カバーの有無による共振特性の変動を小さくすることができる。この結果、誘電体共振器チップ２１を覆うカバーを設ける必要がないから、共振器装置のパッケージを簡易化することができ、生産性を高めることができる。【００５７】  なお、図１１に示すように、高次モードのＴＭ２１０モードはカバーの有無に応じて共振特性が大きく変動する。このため、本実施の形態では、基本モードのＴＭ０１０モードを用いたときに、有効な特性が得られるものである。【００５８】  かくして、本実施の形態では、ＴＭ０１０モード共振器２３と励振電極２４，２５とはいずれも誘電体基板２２に設けたから、例えば励振電極２４，２５を発振回路基板１に設けた場合に比べて、ＴＭ０１０モード共振器２３と励振電極２４，２５との間の結合量のばらつきを少なくすることができ、発振器装置毎の特性をほぼ一定に維持することができる。また、誘電体共振器チップ２１は、ＴＭ０１０モード共振器２３と励振電極２４，２５とによって構成されるため、誘電体基板２２から周波数制御回路や終端抵抗を省くことができ、高価な高い誘電率をもった誘電体基板２２を小型化することができる。従って、特性ばらつきの低減によって発振器装置の量産性を高めることができると共に、小型の誘電体基板２２を用いることによって製造コストを低減することができる。【００５９】  また、誘電体基板２２の裏面に設けた共振器電極２３Ｂは発振回路基板１の表面に設けられたランド１９に接続すると共に、該ランド１９は発振回路基板１を貫通して設けられたスルーホール２０を通じてマイクロストリップ線路５，１６のグランド電極４と接続する構成としたから、ＴＭ０１０モード共振器２３の発振回路基板１側（誘電体基板２２の裏面側）ではキャビティ空間が不要になる。このため、発振器装置の構造を簡略化して製造コストを低減できると共に、装置全体を低背化することができる。【００６０】  また、ＴＭ０１０モード共振器２３の発振回路基板１と反対側（誘電体基板２２の表面側）でも、ＴＥ０１０モード共振器を用いた場合���比べて磁界の放射が少なく、キャビティの高さ寸法に対する周波数感度が低いから、導電性のカバーを用いてキャビティを形成する必要がない。この結果、共振器装置全体の高さ寸法を小さくすることができると共に、共振器装置の構造（パッケージ構造）を簡略化することができ、量産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。【００６１】  また、ＴＭ０１０モード共振器２３の共振器電極２３Ｂとランド１９とは金等のバンプ２６を用いて接続したから、共振器電極２３Ｂとランド１９との間を導電ペーストを用いて接続した場合に比べて、接着後に誘電体共振器チップ２１が変位し難く、位置精度の高い接着が可能となる。また、従来技術のように、共振器電極２３Ｂとランド１９との間をリボン、ワイヤ等を用いて接続した場合にはリボン等のインダクタ成分によってＴＭ０１０モード共振器２３の共振特性がばらつき易いのに対し、本実施の形態ではバンプ２６を用いて接続するから、バンプ２６の高さ寸法が例えば３０〜５０μｍの範囲で変動しても、共振周波数等の特性をほぼ一定値に保持することができる。このため、誘電体共振器チップ２１の実装に伴う特性ばらつきを低減でき、共振器装置の量産性を高めることができる。【００６２】  さらに、発振回路基板１には発振周波数（共振周波数）を制御するための周波数制御回路部１５を設け、該周波数制御回路部１５とＴＭ０１０モード共振器２３とは誘電体基板２２に設けた他の励振電極２５を通じて接続する構成としたから、本実施の形態のようにＴＭ０１０モード共振器２３を用いて反作用型の共振回路を構成した場合には、ＴＥ０１０モード共振器を用いた場合に比べて無負荷Ｑ（Ｑｏ）の劣化を小さくすることができる。このため、ＴＭ０１０モード共振器２３による反射損失が小さいから、高い発振出力が期待できる。また、ＴＭ０１０モード共振器２３の無負荷Ｑを大きく劣化させずにＴＭ０１０モード共振器２３と周波数制御回路部１５との間で強い結合をとることができるから、周波数制御回路部１５を用いて広帯域変調が可能な電圧制御発振器を構成することができる。【００６３】  なお、前記第１の実施の形態では、ＴＭ０１０モード共振器２３の共振器電極２３Ａ，２３Ｂと励振電極２４，２５は離間して設け、これらの間は隙間を介して結合する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３および図１４に示す第１の変形例のように、共振器電極２３Ｂ′と励振電極２４′，２５′との間には隙間を形成せずに直接接続する構成としてもよい。この場合、発振回路基板内に電磁界が形成されるのを防ぐために、発振回路基板のうち共振器電極２３Ｂ′と対向する部位には円形穴を設ける。また、共振器電極２３Ａ′はリボン、ワイヤ、スルーホール等を用いてグランドに接続されるものである。【００６４】  また、前記第１の実施の形態では、発振回路基板１に設ける伝送線路としてマイクロストリップ線路５，１６を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば発振回路基板１の裏面にグランド電極が形成されたグランデッドコプレーナ線路を用いる構成としてもよい。【００６５】  さらに、前記第１の実施の形態では、ＴＭ０１０モード共振器２３の共振器電極２３Ａ，２３Ｂはい���れも円形状に形成するものとしたが、少なくともいずれか一方が円形状であれば足りるものである。このため、例えば図１５および図１６に示す第２の変形例のように、誘電体基板２２の表面には円形状の共振器電極３１Ａを設けるものの、誘電体基板２２の裏面には略全面を覆う共振器電極３１Ｂを設けてＴＭ０１０モード共振器３１を構成してもよい。【００６６】  この場合、ＴＭ０１０モード共振器３１を例えばコプレーナ線路やグランデッドコプレーナ線路に接続するときには、共振器電極３１Ｂに帯状の切欠き部３２を設け、該切欠き部３２内にコプレーナ線路等の信号線に接続される励振電極３３を形成すると共に、共振器電極３１Ｂはグランドに接続するものである。これにより、誘電体基板２２の裏面に設けられた共振器電極３１Ｂを発振回路基板の表面に設けられたコプレーナ線路等のグランド電極に接続することができるから、ＴＭ０１０モード共振器３１の誘電体基板２２の裏面側にはキャビティ空間を設ける必要がなくなる。また、誘電体基板２２の表面側も、カバーの有無に対する共振周波数の感度が低いから、導電性のカバーを用いてキャビティを形成する必要がない。この結果、共振器装置全体の高さ寸法を小さくすることができると共に、共振器装置の構造を簡略化することができ、量産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。【００６７】  次に、図１７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、発振器装置を用いて送受信装置としての通信機装置を構成したことにある。【００６８】  ４１は本実施の形態による通信機装置で、該通信機装置４１は、例えば信号処理回路４２と、信号処理回路４２に接続され高周波の信号を出力または入力する高周波モジュール４３と、該高周波モジュール４３に接続して設けられアンテナ共用器４４（デュプレクサ）を介して高周波の信号を送信または受信するアンテナ４５とによって構成されている。【００６９】  そして、高周波モジュール４３は、信号処理回路４２の出力側とアンテナ共用器４４との間に接続された帯域通過フィルタ４６、増幅器４７、ミキサ４８、帯域通過フィルタ４９、電力増幅器５０によって送信側が構成されると共に、アンテナ共用器４４と信号処理回路４２の入力側に接続された帯域通過フィルタ５１、低雑音増幅器５２、ミキサ５３、帯域通過フィルタ５４、増幅器５５によって受信側が構成されている。そして、ミキサ４８，５３には例えば第１の実施の形態のように構成された発振器装置５６が接続されている。【００７０】  本実施の形態による通信機装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。【００７１】  まず、送信時には、信号処理回路４２から出力された中間周波信号（ＩＦ信号）は、帯域通過フィルタ４６で不要な信号が除去された後、増幅器４７によって増幅されてミキサ４８に入力される。このとき、ミキサ４８は、この中間周波信号と発振器装置５６からの搬送波とを掛け合わせて高周波信号（ＲＦ信号）にアップコンバートする。そして、ミキサ４８から出力された高周波信号は、帯域通過フィルタ４９で不要な信号が除去された後、電力増幅器５０によって送信電力に増幅された後、アンテナ共用器４４を介してアンテナ４５から���信される。【００７２】  一方、受信時には、アンテナ４５から受信された高周波信号は、アンテナ共用器４４を介して帯域通過フィルタ５１に入力される。これにより、高周波信号は、帯域通過フィルタ５１で不要な信号が除去された後、低雑音増幅器５２によって増幅されてミキサ５３に入力される。このとき、ミキサ５３は、この高周波信号と発振器装置５６からの搬送波とを掛け合わせて中間周波信号にダウンコンバートする。そして、ミキサ５３から出力された中間周波信号は、帯域通過フィルタ５４で不要な信号が除去され、増幅器５５によって増幅された後、信号処理回路４２に入力される。【００７３】  かくして、本実施の形態によれば、高出力、広帯域変調が可能な発振器装置５６を用いて通信機装置を構成できるから、広帯域に亘って使用可能な通信機装置を構成できると共に、小型で量産性に優れた発振器装置５６を用いるから通信機装置を小型化できると共に、その製造コストを低減することができる。【００７４】  なお、前記第２の実施の形態では、本発明による発振器装置５６を通信機装置４１に適用した場合を例を挙げて説明したが、例えばレーダ装置等に適用してもよい。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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