环形谐振器和天线制造技术

在ＴＥＭ模式传输线中的两根导线排列成环形。一根导线的一端和另一导线相反极性的端点相连，这样形成半波长模式谐振的谐振器。这种没有引起Ｑ值降低的线不连续性的结构，能够提供一种具有等同于一波长谐振器高Ｑ值的谐振器。而且令人满意地是提供了一波长谐振器长度的一半尺寸的谐振器。因此，谐振器的结构减小了尺寸，但很少有Ｑ值衰减。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
环形谐振器和天线
本专利技术涉及在无线通讯设备中使用的高频环形谐振器和天线。
技术介绍
无线通讯设备的优势在于它与有线通讯设备相比由于具有优异的便携性而很容易作为通讯设备来配置。在很多情况下，为了增强其便携性，这种设备还需要尺寸减小。因此，尺寸减小对于构成设备的元件来说也是必须的。在高频滤波器、振荡器或诸如此类中使用的小型谐振器经常使用如图1所示的TEM模式一波长(TEM-mode-one-wavelength)环形谐振器。上部导体101和下部导体102在介电基板100的相反表面上构成，因此构成一个波长的环形谐振器。输入信号通过耦合电容103施加在上部导体101上的一点。谐振信号从位于电长度对应于谐振频率半波长的点b输出，并通过耦合电容104，这样就配置成高-Q谐振器。因为上导体101、耦合电容103、104等，可以通过印刷或光刻技术在介电基板100上形成，这样就有利于谐振器大规模生产并且具有对期望特性良好的可再现性。为了减少一个波长谐振器的尺寸，就提出了在上部导体中配置间隙作为谐振线，将电容接入间隙，并且传输线与谐振器耦合，因而取得输出的方案。这种配置可以将谐振电路谐振线的长度减少到一个波长或更短，因而允许制造出小型谐振器结构。然而，谐振器的Q值可能由于谐振电路中集总常数的元件而减小。这样，这种谐振器与一波长环形谐振器相比就更会有受Q值衰减影响的趋势。同时，环形天线作为天线在RF设备中使用已经为人们所熟知。图2示出一种环形谐振器的传统结构。作为具有对应于谐振器频率一个波长电长度的平衡转换电路的导体1101的末端与平衡不平衡转换器1102相连。在平衡不平衡转换器1102的不平衡转换电路产生输出。简单结构的环形谐振器非常适合大规模生产并且具有对期望特性的良好再现性。-->然而，原则上环形天线需要对应一个波长的线长。这就增加了特别是对于具有长波长的频带的尺寸，导致制造便携式射频设备的困难。
技术实现思路
本专利技术的第一目标在于在不产生Q值衰减的情况下，减少谐振器的尺寸。第二目标在于减少环形天线结构的尺寸。根据本专利技术，当TEM模式中的传输线是由两个导体构成，这些导体的末端就与另一线末端的反向极相连，因而就构造出在半波长模式下谐振的谐振器。这种结构，摆脱了线不连续性引起的Q值衰减，能够构成具有等同于一个波长谐振器高Q值的谐振器。而且，传输线长度令人满意地减小为一个波长谐振器的一半。因此，就有可能用这种结构来减小外形，而且很少有Q值衰减。此时，因为没有具有衰减特性的线不连续性，天线可以如同一个波长环形天线一样高效率地构造。因此，就可能将尺寸减小到传统天线尺寸的一半。而且，可以通过在环形天线电路中插入电容元件进一步减小尺寸。附图说明    图1是示出传统的一个波长环形谐振器的一个实例的示意图；图2是示出传统一个波长环形天线的一个实例的示意图；图3是本专利技术环形谐振器实施例的示意图；图4是根据本专利技术的环形谐振器谐振状态的电流和电压分布图。图5是图1的一个波长谐振器谐振状态的电流和电压分布图；图6是示出图3的上部导体和下部导体具体结构的示意图；图7是示出本专利技术环形天线的第一实施例的示意图；图8是图2环形天线的谐振模式的电流和电压分布图；图9是图7环形天线的谐振模式的电流和电压分布图；图10是示出本专利技术环形天线的第二实施例的示意图；和图11是示出图10的环形天线中上部导体、下部导体和电容元件具体结构的示意图，其中图11A是示出整体结构的示意图，并且图11B和11C是示出电容元件区域的其他结构俯视图。图12是示出本专利技术环形天线的第三实施例的示意图；图13是示出本专利技术环形天线的第四实施例的示意图；和-->图14是示出图13的环形天线中上部导体、下部导体和电容元件具体结构的示意图，其中图14A是示出整体结构的示意图，并且图14B和14C是示出电容元件区域的其他结构俯视图。具体实施方式本专利技术的示范实施例将在下文中结合附图进行说明。1.第一示范实施例图3示出根据本专利技术的环形谐振器的一个实例。在介电基板(没有示出)相反表面上前后形成上部导体301和下部导体302，因此，构成传输线。上部导体301和下部导体302通常是通过在介电基板上蚀刻的环形金属线构成，在部分金属线中形成间隙305、306。在上部导体301的间隙305的末端a和下部导体302的间隙306的末端d之间以及在上部导体301的间隙305的末端b和下部导体302的间隙306的末端c之间通过通孔(via-hole)307或诸如此类形成连接。输入信号的耦合电容303与下部导体302间隙306的末端d相连，而耦合电容304与末端c相连，来获取谐振信号。    接着，本专利技术谐振器的工作原理将通过与图1所示的传统一个波长谐振器中的谐振工作进行比较来说明。图4示出图1的一个波长谐振器中电流和电压分布。相对于下部导体102而言的图1上部导体101上b点处的电位Vb在大小上与相对于下部导体102而言的图1上部导体101上a点处的电位Va是相等的，但极性相反。因此，如果在极性相反的a点和b点之间建立连接，谐振模式就能维持。图5是基于上述观点在极性相反的a点和b点之间建立物理连接时的谐振状态电流和电压分布。图1中b点的上部导体101电位是负值。而这是与下部电极102相对的上部导体101上b点处的电位。因此，图1下部导体102上b点电位可以认为相对于上部导体101是正值。因此，如果在图1极性相反的a点和b点之间建立连接，谐振模式就能不变。图3示出根据上述观点构造的环形谐振器。也就是上部导体101的传输线在对应于a点和b点的位置被截断。它们就制成环状并且分别作为上传输线301和下传输线302配置。在上传输线301中的b点和下传输线302的c点之间建立了相反极性的连接。同样，在上传输线301中的a点和下传输线302-->的d点之间建立了相反极性的连接。因此，上传输线301和下传输线302都能提供相同频率谐振模式下的一个波长谐振器的半个电长度。因此，比较相同频率的谐振器，图3的线对之间TEM模式的环形谐振器具有图1的传统一个波长谐振器一半的物理长度，这样就可能减小尺寸。此时，本实施例的谐振电路是一种不需要使用固定数量的集总常数元件的传输线，固定数量的集总常数元件事实上会减少Q值。因此，就可能实现一种无不连续性且具有高谐振性能的谐振器。图6是示出图3的上传输线301和下传输线302具体结构的示意图。谐振器是通过在介电基板的各表面上由蚀刻或类似方法构成的上部金属线601和下部金属线602构造而成。金属线601、602具有通过通孔603相连的末端。根据本实施例，谐振器可以在用于一般工业产品的印刷电路板上轻易实现。注意，虽然上面的描述为了制造电路或维持电路方便而举例了使用介电基板的实例，但是这种介电基板并不是必需的，例如仅有一对导线的结构也是可行的。2.第二示范实施例图7是示出本专利技术环形天线的第一实施例的示意图。上部导体701和下部导体702具有对应于谐振频率波长一半的电长度，并且成环形构成天线。提供的上部导体701在相对端具有端点a和端点c，而下部导体702在相对端具有端点b和端点d，在上部导体701的端点c和下部导体702的端点b之间建立连接。同时上部导体701的端点a与平衡不平衡转换器703的平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形谐振器，其特征在于，其中： 每根都具有对应于谐振器频率波长一半电长度的第一和第二传输线在基板上排列成环形，所述第一传输线的第一端点与相反极性的第二传输线的第二端点相连，并且所述第一传输线的第二端点与相反极性的第二传输线的第一端点分别相连。

【技术特征摘要】
JP 2000-12-12 377004/001、一种环形谐振器，其特征在于，其中：每根都具有对应于谐振器频率波长一半电长度的第一和第二传输线在基板上排列成环形，所述第一传输线的第一端点与相反极性的第二传输线的第二端点相连，并且所述第一传输线的第二端点与相反极性的第二传输线的第一端点分别相连。2、如权利要求1所述的环形谐振器，其特征在于，进一步包括与所述第一传输线的第一端点与第二传输线的第二端点之间的中间点相连的第一耦合电容来提供输入信号，以及与所述第一传输线的第二端点与第二传输线的第一端点之间中间点相连的第二耦合电容来取得输出信号。3、如权利要求1所述的环形谐振器，其特征在于，所述基板是介电基板，所述介电基板具有在其一表面上形成的第一金属线和在另一表面上形成的第二金属线来构成所述第一传输线和第二传输线，所述第一和第二金属线通过通孔连接在一起。4、如权利要求1所述的环形谐振器，其特征在于，所述基板是介电基板，所述介电基板具有在其一表面上形成的第一金属线和在另一表面上形成的第二金属线来构成所述第一传输线和第二传输线，所述第一和第二金属线分别由其两端形成电容元件的扩展部分形成。5、一种环形天线，其特征在于，包括：由每根都具有对应于谐振器频率波长一半电长度的第一和第二传输线所排列成环形的TEM模式传输线，以及平衡不平衡转换器；其中，所提供的第一传输线具有端点a和端点b，并且第二传输线具有端点c和端点d，端点c和端点b连接在一起，...

【专利技术属性】
技术研发人员：三村政博，牧本三夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]