[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101151797A [43]公开日2008年3月26日
[21]申请号200680010024.9[22]申请日2006.03.27
[21]申请号200680010024.9
[30]优先权
[32]2005.03.28 [33]JP [31]093228/2005
[86]国际申请PCT/JP2006/306992 2006.03.27
[87]国际公布WO2006/104233 EN 2006.10.05
[85]进入国家阶段日期2007.09.27[71]申请人佳能株式会社
地址日本东京
[72]发明人关口亮太 尾内敏彦
[74]专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所代理人王以平
[51]Int.CI.H03B 7/14 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 10 页 附图 5 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明提供一种频率可调振荡器，具有较小的
由寄生电抗分量等引起的振荡特性恶化，而无需在
该频率可调振荡器包括共同形成反馈电路的负阻抗
元件和共振器。该频率可调振荡器在所述反馈电路
的至少一部分上，还包括：分布常数材料，其被配
置为具有分布常数从而使得共振器的电气长度被调
制；和修正单元，其用于外部地修正所述分布常数
材料，其中，可以通过所述修正单元的外部修正改
变所述振荡频率。
200680010024.9权 利 要 求 书第1/1页 1.一种频率可调振荡器，包括共同形成反馈电路的负阻抗元件和共振器，在所述反馈电路的至少一部分上还包括：分布常数材料，其被配置为具有分布常数从而使得所述共振器的电气长度被调制；和修正单元，其用于外部地修正所述分布常数材料，其中，通过所述修正单元的外部修正以允许所述振荡频率发生变化。
2.根据权利要求1的频率可调振荡器，其中，所述分布常数材料包括液晶，并且所述修正单元执行用于改变所述液晶分子的取向的电场控制作为外部修正。
3.根据权利要求1的频率可调振荡器，其中，所述分布常数材料包括电泳粒子，并且所述修正单元执行用于改变所述电泳粒子的空间分布的电场控制作为外部修正。
4.根据权利要求1的频率可调振荡器，其中，所述分布常数材料包括双金属合金，并且所述修正单元执行用于改变所述双金属合金形状的热控制作为外部修正。
5.根据权利要求1的频率可调振荡器，其中，所述共振器包括通过将高频传输线切割成有限长度而形成的微带共振器。
6.根据权利要求5的频率可调振荡器，其中，所述高频传输线与所述微带共振器电磁耦合，并且将振荡输出取出至外部电路。
7.根据权利要求1的频率可调振荡器，其中，所述负阻抗元件为基于光子辅助隧穿的共振隧穿二极管。
8.一种包括权利要求1中的频率可调振荡器的感测设备，其中，从所述频率可调振荡器输出的电磁波被引导至分析物，并且通过探测单元探测携带关于分析物的信息的、来自分析物的电磁波。
200680010024.9说 明 书第1/10页
频率可调振荡器
技术领域
本发明涉及频率可调振荡器、感测设备等，更具体地，涉及一种在从毫米波到太赫兹波(30G H z-30T H z)的频率范围内的频率可调振荡器。
背景技术
至今，作为微波波段中的频率可调振荡器，已知一种频率可调振荡器，其中，在振荡器的一部分上设置可变电容元件，并且可以通过经由外部电场控制电容使振荡频率变化(日本专利申请公开No.2003-204223)。
参照图11A和11B，下面将说明在上述日本专利申请公开No.2003-204223中所公开的频率可调振荡器的一个实例。图11A为平面图，图11B为截面图。在频率可调振荡器中，负阻抗元件52和CPW (共面波导)共振器51经由接地导体54形成反馈电路，与其并联地安装有可变电容二极管53。负阻抗元件52向反馈电路提供电源，并且为了振荡而维持共振。振荡频率取决于由C P W共振器51和可变电容二极管53的电容决定的共振频率。因此，当施加到可变电容二极管53的控制电场变化时，可变电容二极管53的电容变化，从而能够使得振荡频率变化。附带地，在图11A和11B中，附图标记531表示电容器，附图标记57表示输出线路，附图标记58表示电介质。 然而，在传统的频率可调振荡器(其振荡频率是从毫米波到太赫兹波的频率波段中选择的)中，安装可变电容元件时所产生的寄生电抗分量可能使振荡特性恶化。例如，由于在上述频率波段中使用的可变电容元件的电容小，当产生相对较大的寄生电容时，大部分的高频将旁路通过寄生电容，从而不能获得足够的电容变化比。因此，振荡
频率可变化的范围变窄。此外，存在这样的情况，即可能形成包括在所安装的结构上产生的寄生电感的寄生共振结构，并且在典型的情况下，将降低振荡输出。
发明内容
因此，本发明提供了一种频率可调振荡器，其包括共同形成反馈电路的负阻抗元件和共振器，在该反馈电路的至少一部分上，还包括：分布常数材料，其被配置为具有分布常数以使得共振器中的电气长度被调制；和修正单元，用于外部地修正所述分布常数材料，其中，可以通过修正单元的外部修正改变振荡频率。
本发明的频率可调振荡器的配置基于以下构思。也就是说，尤其是在毫米波到太赫兹波波段的可变频率振荡器中，到一种不依赖于作为集总常数元件(与所涉及的电磁波波长相比具有较小尺寸的元件)的可变电容元件的方法是很重要的，其中，该集总常数元件当其被安装时产生上述寄生电抗分量。考虑到这个问题，在本发明中，利用了上述分布常数材料，该分布常数材料可以调制振荡器中共振器的电气长度((共振器的物理长度)/εeff；εeff为共振器中的有效介电常数)。
此外，考虑到上述问题，本发明还提供包括上述频率可调振荡器的感测设备，其中，从频率可调振荡器输出的电磁波被导入到分析物(analyte)，并且由探测单元探测携带该分析物的信息的、来自该分析物的电磁波。
根据本发明，因为没有必要安装诸如可变电容元件之类的集总常数元件，所以获得了这样的效果，即，不会出现由寄生电抗分量所引起的上述振荡特性恶化的问题。另外，当利用可以获得较大的电气长度调制的分布常数材料时，也可获得振荡频率可在较宽的频率范围变化的效果。
附图说明
图1是本发明的频率可调振荡器的一个实施例的透视图。 图2是本发明的频率可调振荡器如何允许振荡频率可变的机制的截面图。
图3是本发明的频率可调振荡器的另一个实施例的截面图。 图4是本发明的频率可调振荡器的又一个实施例的截面图。 图5是本发明的实例1的透视图。
图6是本发明的实例2的透视图。
图7是图6的截面图。
图8是本发明的实例3的透视图。
图9是图8的截面图。
图10A和10B是关于本发明的感测设备的实例4的透视图。 图11A和11B是现有技术的频率可调振荡器的视图。
具体实施方式
下面参照图1，说明本发明的优选实施例。
根据本实施例的频率可调振荡器被配置为：负阻抗元件12和微带共振器11经由接地导体14形成反馈电路，并且液晶13与微带共振器11电磁连接。修正单元(151、152)修正液晶的位置，使得可以通过修正单元的外部修正改变振荡频率。负阻抗元件12向反馈电路提供高频，并且当增益变得足够时振荡开始。例如，作为在从毫米波到太赫兹波的频率波段中能够获得增益的负阻抗元件12，可以选择基于光子辅助隧穿的共振隧穿二极管，并且优选将其集成以被安装在反馈电路上以减少增益的降低。振荡频率取决于微带共振器11的电气长度。因此，当施加到液晶13的控制电场变化时，由于液晶13中的介电常数(相对电容率(relative permitivity))的变化，微带共振器11的电气长度被调制，从而使得振荡频率能够变化。此处，液晶13由容器状保持材料16保持，并且使用外部电场控制设备15来控制控制电场，其中该外部电场控制设备15包括如图1所示而形成的将液晶13夹在中间的一对控制电极151、152。保持材料16由对于电磁
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