DE60113788T2

DE60113788T2 - Ringresonator und Antenne

Info

Publication number: DE60113788T2
Application number: DE60113788T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Mimura; Mitsuo Yokohama-shi Makimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: EP1217685A3; DE60113788D1; US20020089461A1; CN1210841C; CN1359167A; EP1217685A2; KR100852064B1; KR20020046952A; EP1217685B1; US6600451B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Eine Funkverbindungsvorrichtung hat gegenüber einer kabelgebundenen Übertragungsvorrichtung den Vorteil, dass sie problemlos als Datenübertragungsvorrichtung mit einer ausgezeichneten Ortsveränderlichkeit konfiguriert werden kann. In vielen Fällen ist es notwendig, diese Vorrichtung zu verkleinern, um die Transportfähigkeit zu verbessern. Daher müssen auch die die Vorrichtung bildenden Elemente verkleinert werden.
Der kleine Resonator für den Einsatz in Hochfrequenzfiltern, Oszillatoren o. Ä. verwendet häufig einen TEM-Modus-Einwellenlängen-Ringresonator, wie er in 1 gezeigt ist.
Ein oberer Leiter 101 und ein unterer Leiter 102 sind auf gegenüberliegenden Flächen eines dielektrischen Substrats 100 angeordnet und bilden dadurch einen Einwellenlängen-Ringresonator. Ein Eingangssignal wird über einen Kopplungskondensator 103 an einen Punkt a am oberen Leiter 101 angelegt. Vom Punkt b, wo die elektrische Länge der halben Wellenlänge bei Resonanzfrequenz entspricht, wird ein Resonanzsignal ausgegeben, das durch den Kopplungskondensator 104 geht, sodass ein Resonator hoher Güte entsteht.
Da der obere Leiter 101, die Kopplungskondensatoren 103, 104 usw. auf dem dielektrischen Substrat 100 mit einem Druck- oder Photoätzverfahren ausgebildet werden können, ist der Resonator gut für die Massenproduktion geeignet und gewünschte Eigenschaften sind gut reproduzierbar.
Um den Einwellenlängen-Ringresonator zu verkleinern, wird vorgeschlagen, einen Spalt im oberen Leiter 101 als Resonanzleitung vorzusehen, eine Kapazität in dem Spalt anzuschließen und eine Übertragungsleitung mit dem Resonator zu verbinden, wodurch ein Ausgangssignal gewonnen wird. Mit dieser Konfiguration kann die Länge der Resonanzleitung des Resonanzkreises auf eine Wellenlänge oder weniger verringert werden, sodass eine Miniatur-Resonatorstruktur hergestellt werden kann. Aufgrund von konzentrierten Elementen im Resonanzkreis kann jedoch der Q-Wert des Resonators sinken. Dadurch kommt es bei diesem Resonator oft zu einer stärkeren Verschlechterung des Q-Werts als beim Einwellenlängen-Ringresonator.
Eine Ringantenne ist als Antenne für den Einsatz in einem Rundfunkgerät bekannt. 2 zeigt einen herkömmlichen Aufbau einer Ringantenne. Ein Leiter 1101, der ein symmetrischer Stromkreis mit einer elektrischen Länge ist, die einer Wellenlänge bei Resonanzfrequenz entspricht, ist an seinem Ende mit einem Symmetrierglied 1102 verbunden. Von dem asymmetrischen Stromkreis des Symmetrierglieds 1102 wird ein Ausgangssignal erzeugt. Das Dokument US-A-5.583.523 beschreibt eine ähnliche Einwellenlänge-Ringantenne.
Die einfach gestaltete Ringantenne ist gut zur Massenproduktion geeignet, und ihre gewünschten Eigenschaften sind gut reproduzierbar.
Die Ringantenne erfordert jedoch prinzipiell eine Leitungslänge, die einer Wellenlänge entspricht. Dadurch nimmt die Größe insbesondere in einem Frequenzband mit einer großen Wellenlänge zu, was die Herstellung eines tragbaren Rundfunkgeräts erschwert.
Kurze Darstellung der Erfindung
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Resonator zu verkleinern, ohne dass es zu einer Verschlechterung des Q-Werts kommt.
Ein zweites Ziel ist es, die Ringantennenstruktur zu verkleinern.
Erfindungsgemäß werden, wenn die Übertragungsleitung in einem TEM-Modus aus zwei Leitern besteht, die Enden dieser Leitung mit entgegengesetzter Polarität mit den Enden der anderen Leitung verbunden, wodurch ein Resonator entsteht, der in einem Halbwellenlängenmodus in Resonanz ist, wie in den Ansprüchen 1 und 5 definiert ist. Mit dieser Gestaltung, die frei von Leitungsunstetigkeiten ist, die den Q-Wert verschlechtern, kann ein Resonator mit einem hohen Q-Wert, der dem des Einwellenlängen-Ringresonators entspricht, hergestellt werden. Es ist ausreichend, wenn die Länge der Übertragungsleitung die Hälfte des Einwellenlängen-Ringresonators beträgt. Dadurch kann die Form mit einer Struktur, die kaum eine Verschlechterung des Q-Werts hat, miniaturisiert werden.
Da es keine Eigenschaften gibt, die die Leitungsunstetigkeit verschlechtern, kann eine Antenne mit einer hohen Leistungsfähigkeit gestaltet werden, die der der Einwellenlängen-Ringantenne entspricht. Dadurch kann die Antenne auf die Hälfte der herkömmlichen Antenne verkleinert werden.
Eine weitere Verkleinerung ist durch Zwischenschalten eines kapazitiven Elements im Ringantennen-Stromkreis möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Einwellenlängen-Ringresonator zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine herkömmliche Einwellenlängen-Ringantenne zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Ringresonators der Erfindung.
4 ist ein Strom-Spannungs-Verteilungsdiagramm eines erfindungsgemäßen Ringresonators im Resonanzzustand.
5 ist ein Strom-Spannungs-Verteilungsdiagramm des Einwellenlängen-Ringresonators von 1 im Resonanzzustand.
6 ist eine schematische Darstellung, die den konkreten Aufbau des oberen Leiters und des unteren Leiters von 3 zeigt.
7 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Ausführungsform einer Ringantenne der Erfindung zeigt.
8 ist ein Strom-Spannungs-Verteilungsdiagramm der Ringantenne von 2 im Resonanzmodus.
9 ist ein Strom-Spannungs-Verteilungsdiagramm der Ringantenne von 7 im Resonanzmodus.
10 ist eine schematische Darstellung, die eine zweite Ausführungsform einer Ringantenne der Erfindung zeigt.
11 ist eine schematische Darstellung, die den konkreten Aufbau des oberen Leiters, des unteren Leiters und des kapazitiven Elements der Ringantenne von 10 zeigt, wobei 11A eine schematische Darstellung ist, die den Gesamtaufbau zeigt, und die 11B und 11C Draufsichten sind, die einen anderen Aufbau des Bereichs des kapazitiven Elements zeigen.
12 ist eine schematische Darstellung, die eine dritte Ausführungsform der Ringantenne der Erfindung zeigt.
13 ist eine schematische Darstellung, die eine vierte Ausführungsform der Ringantenne der Erfindung zeigt.
14 ist eine schematische Darstellung, die den konkreten Aufbau des oberen Leiters, des unteren Leiters und des kapazitiven Elements der Ringantenne von 13 zeigt, wobei 14A eine schematische Darstellung ist, die den Gesamtaufbau zeigt, und 14B eine Draufsicht ist, die einen anderen Aufbau des Bereichs des kapazitiven Elements zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1. Erste exemplarische Ausführungsform
3 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Ringresonator. Ein oberer Leiter 301 und ein unterer Leiter 302 sind auf den gegenüberliegenden Flächen eines dielektrischen Substrats (nicht dargestellt) in Kaskade ausgebildet und bilden dadurch eine Übertragungsleitung. Der obere Leiter 301 und der untere Leiter 302 werden in der Regel von Metallleitungen in Ringform gebildet, die in das dielektrische Substrat geätzt werden, sodass Spalte 305 und 306 entstehen, die jeweils in Teilen der Metallleitungen ausgebildet sind. Zwischen einem Ende a am Spalt 305 des oberen Leiters 301 und einem Ende d am Spalt 306 des unteren Leiters 302 sowie zwischen einem Ende b am Spalt 305 des oberen Leiters 301 und einem Ende c am Spalt 306 des unteren Leiters 302 werden durch Durchgangslöcher 307 o. Ä. Verbindungen hergestellt. Ein Kopplungskondensator 303 ist zum Eingeben von Signalen mit dem Ende d am Spalt 306 des unteren Leiters 302 verbunden, während ein Kopplungskondensator 304 mit dem Ende c verbunden ist, um Resonanzsignale zu gewinnen.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Resonators der Erfindung durch Vergleichen mit dem Resonanzbetrieb des in 1 gezeigten herkömmlichen Einwellenlängen-Ringresonators erläutert.
4 zeigt eine Strom-Spannungs-Verteilung in dem Einwellenlängen-Ringresonator von 1. Das Potential Vb am Punkt b am oberen Leiter 101 von 1 hat in Bezug auf den unteren Leiter 102 die gleiche Größe, aber die entgegengesetzte Polarität wie ein Potential Va am Punkt a am oberen Leiter 101 von 1 in Bezug auf den unteren Leiter 102. Dadurch kann der Resonanzmodus aufrechterhalten werden, wenn die Polarität der Verbindung am Punkt a und Punkt b umgekehrt werden kann.
5 ist eine Strom-Spannungs-Verteilung im Resonanzzustand, wo die Polarität der physischen Verbindung am Punkt a und Punkt b umgekehrt worden ist, aufgrund des vorstehenden Konzepts. Das Potential Vb am oberen Leiter 101 am Punkt b von 1 ist negativ. Das ist jedoch das Potential am Punkt b am oberen Leiter 101 in Bezug auf die untere Elektrode 102. Somit kann das Potential am Punkt d am unteren Leiter 102 von 1 in Bezug auf den oberen Leiter 101 als positiv angesehen werden. Wenn die Polarität der Verbindung am Punkt a und Punkt b umgekehrt werden kann, bleibt somit der Resonanzmodus unverändert.
3 zeigt einen Resonator, der nach dem vorstehenden Konzept aufgebaut ist. Und zwar wird die Übertragungsleitung des oberen Leiters 101 an Positionen, die dem Punkt a und dem Punkt b entsprechen, geteilt. Sie ist als Ringform gestaltet und als obere Übertragungsleitung 301 bzw. untere Übertragungsleitung 302 eingerichtet. Zwischen dem Punkt b an der oberen Übertragungsleitung 301 und dem Punkt c an der unteren Übertragungsleitung 302 wird eine Verbindung mit entgegengesetzter Polarität hergestellt. Ebenso wird zwischen dem Punkt a an der oberen Übertragungsleitung 301 und dem Punkt d an der unteren Übertragungsleitung 302 eine Verbindung mit entgegengesetzter Polarität hergestellt. Dadurch können die obere Übertragungsleitung 301 und die untere Übertragungsleitung 302 jeweils die halbe elektrische Länge der Übertragungsleitung des Einwellenlängen-Resonators mit Resonanzmodus bei der gleichen Frequenz haben.
Wenn man die Resonatoren, die die gleiche Frequenz haben, miteinander vergleicht, hat der Ringresonator im TEM-Modus zwischen einem Leitungspaar von 3 die halbe physische Länge des herkömmlichen Einwellenlängen-Resonators von 1, wodurch der Resonator verkleinert werden kann.
Der Resonanzkreis dieser Ausführungsform ist eine Übertragungsleitung, die keine feste Anzahl von konzentrierten Elementen – ein Faktor, der den Q-Wert verschlechtert – benötigt. Daher kann ein Resonator realisiert werden, der keine Unstetigkeiten hat und eine hohe Resonanzleistung hat.
6 ist eine Darstellung, die den konkreten Aufbau der oberen Übertragungsleitung 301 und der unteren Übertragungsleitung 302 von 3 zeigt. Der Resonator ist mit einer oberen Metallleitung 601 und einer unteren Metallleitung 602 gestaltet, die durch Ätzen o. Ä. auf der jeweiligen Fläche eines dielektrischen Substrats ausgebildet sind. Die Metallleitungen 601, 602 haben Enden, die über Durchgangslöcher 603 verbunden sind.
Bei dieser Ausführungsform kann der Resonator problemlos auf einer Leiterplatte zur Verwendung in allgemeinen Industrie-Erzeugnissen realisiert werden.
Es ist zu beachten, dass sich die vorstehende Erläuterung zwar auf ein Beispiel bezieht, wo aus praktischen Gründen bei der Herstellung oder Erhaltung des Stromkreises ein dielektrisches Substrat verwendet wird, aber ein solches dielektrisches Substrat nicht unbedingt erforderlich ist, d. h., die Gestaltung kann mit nur einem Leiterpaar realisiert werden.
2. Zweite exemplarische Ausführungsform
7 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ringantenne. Ein oberer Leiter 701 und ein unterer Leiter 702 haben eine elektrische Länge, die der halben Wellenlänge für die Resonanzfrequenz entspricht, und sie sind so in einem Ring gestaltet, dass sie eine Antenne bilden. Wenn der obere Leiter 701 an gegenüberliegenden Enden einen Anschluss a und einen Anschluss c hat, während der untere Leiter 702 an gegenüberliegenden Enden einen Anschluss b und einen Anschluss d hat, wird zwischen dem Anschluss c des oberen Leiters 701 und dem Anschluss b des unteren Leiters 702 eine Verbindung hergestellt. Der Anschluss a des oberen Leiters 701 wird mit dem symmetrischen Anschluss eines Symmetrierglieds 703 verbunden, während der Anschluss d des unteren Leiters 702 mit dem anderen symmetrischen Anschluss des Symmetrierglieds verbunden wird. Das Symmetrierglied 703 hat einen unsymmetrischen Anschluss 704 als Zuleitungsanschluss für die Ringantenne.
Nachstehend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ringantenne durch Vergleichen mit dem Resonanzbetrieb der Einwellenlänge-Ringantenne von 2 beschrieben. In 2 bildet ein Leiter 1101 einen Einwellenlängen-Ringresonator und hat ein Zuleitungs-Symmetrierglied 1102, sodass eine Ringantenne entsteht. 8 zeigt die Strom-Spannungs-Verteilung der Einwellenlänge-Ringantenne im Resonanzzustand.
Das Potential Vb am Punkt b des Leiters in 2 ist dem Potential Va am Punkt a in 2 entgegengesetzt, wobei die beiden Potentiale unter idealen Bedingungen die gleiche Größe haben. Daher liegt der Resonanzmodus auch dann vor, wenn Punkt b von 2 mit entgegengesetzter Polarität mit Punkt a von 2 verbunden wird.
9 ist eine Strom-Spannungs-Verteilung der Ringantenne der Ausführungsform von 7 im Resonanzzustand aufgrund des vorstehenden Konzepts. In 7 ist das Potential Vb am Anschluss c in Bezug auf den Anschluss d negativ, während das Potential am Anschluss d in Bezug auf den Anschluss c als positiv angesehen werden kann. Seine Größe ist gleich der des Potentials Va am Punkt a. Daher bleibt in 7 der Resonanzmodus auch dann unverändert, wenn der Anschluss c mit entgegengesetzter Polarität mit dem Anschluss b verbunden wird und der Anschluss a mit dem Anschluss d verbunden wird. Aus diesem Grund hat die Ringantennenstruktur dieser Ausführungsform von 7 die halbe elektrische Länge der Einwellenlängen-Antenne von 2, hat aber einen Resonanzmodus auf der gleichen Resonanzfrequenz.
Auf diese Weise hat diese Ausführungsform gegenüber der Ringantenne mit der gleichen Frequenz die halbe Länge der Einwellenlängen-Ringantenne, wodurch sie verkleinert werden kann. Außerdem kann der Antennenkreis dieser Ausführungsform nur mit einer Übertragungsleitung gestaltet werden: Da er keine feste Anzahl von konzentrierten Elementen – ein Faktor, der den Q-Wert verschlechtert – verwendet, gibt es keine Unstetigkeiten in der Leitung, und er hat daher eine Leistungsfähigkeit, die der Einwellenlänge-Ringantenne entspricht.
3. Dritte exemplarische Ausführungsform
10 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ringantenne. Der obere Leiter 701 und der untere Leiter 702 bilden eine TEM-Übertragungsleitung. Bei der Übertragungsleitung sind das Ende c des oberen Leiters 701 und das Ende b des unteren Leiters 702 über ein kapazitives Element 705 miteinander verbunden. Ein Symmetrierglied 703 zur Stromzuführung ist zwischen das Ende a des oberen Leiters 701 und das Ende d des unteren Leiters 702 geschaltet. Das Symmetrierglied 703 hat einen unsymmetrischen Signalanschluss 704, der als Zuleitungsanschluss für die Ringantenne dient.
Die Ringantenne dieser Ausführungsform hat eine erniedrigte Resonanzfrequenz, die von einem Wert des in den Resonanzkreis integrierten kapazitiven Elements 705 abhängt. Da die Leitungslänge der Antenne mit der gleichen Frequenz gegenüber der Struktur, die kein kapazitives Element 705 hat, weiter verkürzt werden kann, kann die Antenne auf weniger als die Hälfte der Leitungslänge der herkömmlichen Ringantenne weiter verkleinert werden.
11A ist zeigt den detaillierten Aufbau des oberen Leiters 701, des unteren Leiters 702 und des kapazitiven Elements 705 von 10. Die Antenne besteht aus einer oberen Metallleitung 801 und einer unteren Metallleitung 802, die durch Ätzen auf derjeweiligen Fläche eines dielektrischen Substrats ausgebildet sind. Die Metallleitungen 801, 802 sind an den Enden durch ein kapazitives Element miteinander verbunden, das durch Ausbilden eines vom Ende der oberen Metallleitung 801 ausgehenden kreisförmigen verlängerten Teils 804 und eines vom Ende der unteren Metallleitung 802 ausgehenden kreisförmigen verlängerten Teils 805 entsteht. Ein Symmetrierglied 703 zur Stromzuführung ist zwischen das Ende a der oberen Metallleitung 801 und das Ende d der unteren Metallleitung 802 geschaltet. Das Symmetrierglied 703 hat einen unsymmetrischen Signalanschluss 704, der als Zuleitungsanschluss für die Ringantenne dieser Ausführungsform dient.
Die verlängerten Teile 804, 805 der oberen Metallleitung 801 und der unteren Metallleitung 802 sind hinsichtlich der Form nicht auf die Kreisform beschränkt, sondern können eine beliebige Form, z. B. eine nach innen zeigende rechteckige Form, an den Enden der oberen Metallleitung 801 und der unteren Metallleitung 802 haben, wie in 11B gezeigt, oder sie können eine T-Form haben, wie in 11C gezeigt.
4. Vierte exemplarische Ausführungsform
12 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ringantenne. Der obere Leiter 701 und der untere Leiter 702 bilden eine TEM-Übertragungsleitung. Die Übertragungsleitung hat über ein kapazitives Element 706 und ein spannungsveränderliches kapazitives Element 707 eine Verbindung zwischen dem Ende c des oberen Leiters 701 und dem Ende b des unteren Leiters 702. Das spannungsveränderliche kapazitive Element 707, das allgemein als Varaktor bekannt ist, ist ein kapazitives Element mit einem Kapazitätswert, der von der Spannung an dem Anschluss gesteuert wird. Es wird so zwischengeschaltet, dass sein spannungsanlegender Anschluss mit dem kapazitiven Element 706 verbunden wird. Eine Spannungsquelle 708 zum Steuern des Kapazitätswerts wird zwischen das kapazitive Element 706 und das spannungsveränderliche kapazitive Element 707 geschaltet. Die den Kapazitätswert steuernde Spannungsquelle 708, die eine Gleichspannungsquelle mit veränderlicher Spannung ist, ist mit dem spannungsanlegenden Anschluss des spannungsveränderlichen kapazitiven Elements 707 verbunden, um dessen Kapazitätswert zu steuern.
Weiterhin ist ein Symmetrierglied 703 zwischen das Ende a des oberen Leiters 701 und das Ende d des unteren Leiters 702 geschaltet. Das Symmetrierglied 703 hat einen unsymmetrischen Signalanschluss 704, der als Zuleitungsanschluss für die Ringantenne dieser Ausführungsform dient.
Die Ringantenne dieser Ausführungsform hat eine Resonanzfrequenz, die von dem Wert des kapazitiven Elements 706 und des spannungsveränderlichen kapazitiven Elements 707 abhängt, die in den Resonanzkreis integriert sind. Auch wenn der obere Leiter 701 und der untere Leiter 702 die gleiche Leitungslänge haben, kann die Resonanzfrequenz durch Ändern des Kapazitätswerts des spannungsveränderlichen kapazitiven Elements 707 mit der den Kapazitätswert steuernden Spannungsquelle 708 geändert werden. Durch Einstellen des Frequenzbereichs der Ringantenne mit der den Kapazitätswert steuernden Spannungsquelle 708 kann die Antenne in einem breiteren Bereich arbeiten.
5. Fünfte exemplarische Ausführungsform
13 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ringantenne. Der obere Leiter 701 und der untere Leiter 702 bilden eine TEM-Übertragungsleitung. Die Übertragungsleitung hat eine Verbindung zwischen dem Ende c des oberen Leiters 701 und dem Ende b des unteren Leiters 702. Weiterhin ist ein Symmetrierglied 703 zur Stromzuführung zwischen dem Ende a des oberen Leiters 701 und dem Ende d des unteren Leiters 702 vorgesehen. Das Symmetrierglied 703 hat einen unsymmetrischen Signalanschluss 704, der als Zuleitungsanschluss für die erfindungsgemäße Ringantenne dient. Der obere Leiter 701 und der untere Leiter 702, die jeweils an einer beliebigen Stelle in zwei kapazitive Elemente 708 geteilt sind, sind an den Teilungsstellen zwischengeschaltet.
14 ist eine Darstellung, die den konkreten Aufbau des oberen Leiters 701, des unteren Leiters 702 und der kapazitiven Elemente 708 von 13 zeigt. Die Antenne besteht aus einer oberen Metallleitung 901 und einer unteren Metallleitung 902, die durch Ätzen o. Ä. auf den gegenüberliegenden Flächen eines dielektrischen Substrats ausgebildet sind. Die Verbindung wird über ein Durchgangsloch 903 zwischen einem Ende c der oberen Metallleitung 901 und einem Ende b der unteren Metallleitung 902 hergestellt. Das kapazitive Element 708 weist einen Spalt 904, der durch Teilen eines Zwischenteils der oberen Metallleitung 901 entsteht, und einen Spalt 907, der durch Teilen eines Zwischenteils der unteren Metallleitung 902 entsteht, auf. Gegebenenfalls ist ein Paar T-förmige Muster 905, 906 für den Spalt 904 ausgebildet. Ebenso ist ein Paar T-förmige Muster 908, 909 für den Spalt 907 ausgebildet. Das Symmetrierglied 703 ist zwischen das Ende a der oberen Metallleitung 901 und das Ende d der unteren Metallleitung 902 geschaltet. Der unsymmetrische Signalanschluss 704 des Symmetrierglieds 703 bildet einen Zuleitungsanschluss für die Ringantenne dieser Ausführungsform.
Es ist zu beachten, dass es für die Spalte 904, 907 ausreicht, Muster in anderen Formen als dem T-förmigen Muster auszubilden, z. B. in der in 14B oder 11B gezeigten Form.
Die vorstehende Beschreibung zeigte zwar Beispiele, bei denen das kapazitive Element mittels eines Stromkreises mit verteilten Konstanten konfiguriert war, aber es ist klar, dass die Konfiguration auch mit konzentrierten Elementen möglich ist.
Der Ringantenne der Ausführungsform hat eine Resonanzfrequenz, die in Abhängigkeit vom Wert des in den Resonanzkreis integrierten kapazitiven Elements 608 erniedrigt wird. Dadurch kann die Antenne bei der gleichen Frequenz gegenüber der Konfiguration, die kein kapazitives Element 608 enthält, verkleinert werden. Außerdem gibt es weniger Einschränkungen dafür, wie die Schaltung in der Hauptanordnung angeordnet werden kann, da das kapazitive Element an einer beliebigen Stelle in der Ringantennen-Anordnung integriert werden kann.
Die Ausführungsformen wurden zwar anhand von Beispielen beschrieben, in denen die einen Resonator bildenden Übertragungsleitungen von Metallleitungen auf gegenüberliegenden Flächen des dielektrischen Substrats gebildet werden, aber es ist klar, dass die Erfindung ebenso für andere TEM-Modus-Übertragungsleitungen, unter anderem Lecher-Leitungen, verwendet werden kann.

Claims

Ringresonator mit einem ersten und einem zweiten Leiter, die jeweils in Form eines offenen Rings auf einem Substrat angeordnet sind, wobei der erste Leiter (301) und der zweite Leiter (302) auf gegenüberliegenden Flächen des Substrats ausgebildet sind, wodurch sie eine TEM-Übertragungsleitung mit offenem Ring bilden, wobei jeder der Leiter eine elektrische Reichweite hat, die der Hälfte der Wellenlänge für eine Resonanzfrequenz entspricht, wobei ein erstes Ende a des ersten Leiters mit einem zweiten Ende d des zweiten Leiters verbunden ist und ein zweites Ende b des ersten Leiters mit einem ersten Ende c des zweiten Leiters verbunden ist und die ersten Enden a und c ein erstes Ende der TEM-Übertragungsleitung bilden und die zweiten Enden b und d ein zweites Ende der TEM-Übertragungsleitung bilden.
Ringresonator nach Anspruch 1, der weiterhin einen ersten Kopplungskondensator (303), der an einer Zwischenposition zwischen dem ersten Ende a des ersten Leiters und dem zweiten Ende d des zweiten Leiters so geschaltet ist, dass er ein Eingangssignal bereitstellt, und einen zweiten Kopplungskondensator (304) aufweist, der an einer Zwischenposition zwischen dem zweiten Ende b des ersten Leiters und dem ersten Ende c des zweiten Leiters so geschaltet ist, dass er ein Ausgangssignal gewinnt.
Ringresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein dielektrisches Substrat ist, wobei das dielektrische Substrat eine erste Metallleitung (601), die in der einen Fläche des Substrats ausgebildet ist, und eine zweite Metallleitung (602), die in der anderen Fläche ausgebildet ist, hat, um den ersten Leiter und den zweiten Leiter zu strukturieren, wobei die erste und die zweite Metallleitung mittels eines Durchgangslochs (603) miteinander verbunden sind.
Ringresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein dielektrisches Substrat ist, wobei das dielektrische Substrat eine erste Metallleitung, die in der einen Fläche des Substrats ausgebildet ist, und eine zweite Metallleitung, die in der anderen Fläche ausgebildet ist, hat, um den ersten Leiter und den zweiten Leiter zu strukturieren, wobei die erste und die zweite Metallleitung jeweils mit verlängerten Teilen an ihren beiden Enden so ausgebildet sind, dass sie kapazitive Elemente bilden.
Ringantenne mit einer TEM-Übertragungsleitung, die von einem ersten Leiter (701) und einem zweiten Leiter (702), die einander gegenüber liegen und jeweils in Form eines offenen Rings auf einem Substrat angeordnet sind, wobei der erste Leiter einen Anschluss a und einen Anschluss b hat, die an seinen jeweiligen Enden ausgebildet sind, und der zweite Leiter einen Anschluss c und einen Anschluss d hat, die an seinen jeweiligen Enden ausgebildet sind, und von einem Symmetrierglied (703) gebildet wird, wobei jeder der gegenüberliegenden Leiter eine elektrische Reichweite hat, die einer Hälfte der Wellenlänge für eine Resonanzfrequenz entspricht, wobei die ersten Enden a und c ein erstes Ende der TEM-Übertragungsleitung bilden und die zweiten Enden b und d ein zweites Ende der TEM-Übertragungsleitung bilden, der Anschluss c mit dem Anschluss b verbunden ist und einer der symmetrischen Anschlüsse des Symmetrierglieds mit dem Anschluss a verbunden ist und der andere symmetrische Anschluss des Symmetrierglieds mit dem Anschluss d verbunden ist, sodass ein unsymmetrischer Anschluss (704) als Zuführungsende für eine Antenne entsteht.
Ringantenne nach Anspruch 5, die weiterhin ein zwischen den Anschluss c und den Anschluss b geschaltetes kapazitives Element aufweist.
Ringantenne nach Anspruch 5, die weiterhin ein kapazitives Element und ein spannungsveränderliches kapazitives Element aufweist, die zwischen den Anschluss c und den Anschluss b geschaltet sind, wobei die Steuerspannungs-Eingangszuleitung des spannungsveränderlichen kapazitiven Elements mit dem kapazitiven Element verbunden ist und eine Steuerspannungsquelle an einer Zwischenposition zwischen das kapazitive Element und das spannungsveränderliche kapazitive Element geschaltet ist.
Ringantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Leiter jeweils in zwei Leiter unterteilt sind und die jeweiligen geteilten Enden durch kapazitive Elemente verbunden sind.
Ringantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Leiter mit einer ersten und einer zweiten Metallleitung, die in gegenüberliegenden Flächen eines dielektrischen Substrats ausgebildet sind, strukturiert sind und die Verbindung des Anschlusses c und des Anschlusses b durch Verbinden der Enden der ersten und der zweiten Metallleitung mittels eines Durchgangslochs hergestellt ist.
Ringantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Leiter mit einer ersten und einer zweiten Metallleitung, die in gegenüberliegenden Flächen eines dielektrischen Substrats ausgebildet sind, strukturiert sind, wobei der Anschluss c und der Anschluss b jeweils verlängerte Teile haben, sodass ein kapazitives Element entsteht.
Ringantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Leiter mit einer ersten und einer zweiten Metallleitung, die in gegenüberliegenden Flächen eines dielektrischen Substrats ausgebildet sind, strukturiert sind, wobei der erste und der zweite Leiter jeweils in zwei Leiter unterteilt sind, wodurch die dadurch entstehenden Spalte kapazitive Elemente bilden.
Verwendung einer TEM-Übertragungsleitung als Ringantenne für eine Resonanzwellenlänge, die doppelt so groß wie die elektrische Reichweite der TEM-Übertragungsleitung ist, wobei die Übertragungsleitung im Großen und Ganzen parallele gegenüberliegende Leiter aufweist und in Form eines offenen Rings angeordnet ist und die Enden der Übertragungsleitung durch eine Umpolungsverbindung miteinander verbunden sind, um die Polarität eines Signals umzukehren, das von dem einen Ende der TEM-Übertragungsleitung über die Umpolungsverbindung zu dem anderen Ende der TEM-Übertragungsleitung übertragen wird.