特表 2022-542215 温度制御式無線周波数共振器及び対応する無線周波数発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-30

(54)【発明の名称】温度制御式無線周波数共振器及び対応する無線周波数発振器

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/30 20060101AFI20220922BHJP

【ＦＩ】

H03B5/30 F

H03B5/30 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021576309

(86)(22)【出願日】2020-05-28

(85)【翻訳文提出日】2022-02-18

(86)【国際出願番号】 EP2020064923

(87)【国際公開番号】W WO2020254090

(87)【国際公開日】2020-12-24

(31)【優先権主張番号】1906710

(32)【優先日】2019-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521555731

【氏名又は名称】エコール・ナショナル・スーペリウール・ドゥ・メカニーク・エ・デ・ミクロテクニーク－ウエヌエスエムエム

【氏名又は名称原語表記】ＥＣＯＬＥ ＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＳＵＰＥＲＩＥＵＲＥ ＤＥ ＭＥＣＡＮＩＱＵＥ ＥＴ ＤＥＳ ＭＩＣＲＯＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ－ＥＮＳＭＭ

(71)【出願人】

【識別番号】503466808

【氏名又は名称】サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィーク（セーエヌエールエス）

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100218604

【弁理士】

【氏名又は名称】池本 理絵

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】バロン，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】マルタン，ジル

(72)【発明者】

【氏名】ソウマン，ヴァレリー

(72)【発明者】

【氏名】グルソン，ヤニック

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079AA06

5J079BA02

5J079BA41

5J079CA04

5J079CA12

5J079CB01

5J079FA26

(57)【要約】

本発明は、断熱筐体１１０を備える温度制御式ＲＦ共振器２００に関し、当該断熱筐体の内部に、ＲＦ入力信号１２０ｅが供給されるとＲＦ出力信号１２０ｓを送出するように構成される、少なくとも１つの共振素子１２０と、ＬＦ電力供給信号１３０ａｌｉにより給電されると熱筐体内に熱エネルギーを供給するように構成される、前記少なくとも１つの加熱素子１３０と、熱筐体内の温度に従ってＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓを送出するように構成される少なくとも１つの温度プローブ１４０とが実装される。このようなＲＦ共振器は、少なくとも１つの入出力ポート２００ｅｓ１、２００ｅｓ２であって、断熱筐体を通過し、ＲＦ信号１２０ｅ、１２０ｓのうちの１つの信号と、ＬＦ電気信号１３０ａｌｉ、１４０ｍｅｓのうちの他の信号とを少なくとも伝播する、少なくとも１つの入出力ポート２００ｅｓ１、２００ｅｓ２を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

断熱筐体（１１０）を備える温度制御式無線周波数すなわちＲＦ共振器（２００）であって、該断熱筐体（１１０）の内部に、
ＲＦ入力信号（１２０ｅ）が供給されるとＲＦ出力信号（１２０ｓ）を送出するように構成される少なくとも１つの共振素子（１２０）と、ここで、前記ＲＦ出力信号は、該少なくとも１つの共振素子の共振周波数を中心としてフィルタリングされた前記ＲＦ入力信号に対応しており、
低周波数すなわちＬＦ電力信号（１３０ａｌｉ）により給電されると熱エネルギーを前記熱筐体内に供給するように構成される少なくとも１つの加熱素子（１３０）と、
前記断熱筐体内の温度の関数としてＬＦ電気測定信号（１４０ｍｅｓ）を送出するように構成される少なくとも１つの温度センサ（１４０）と
が実装され、
該ＲＦ共振器は、前記断熱筐体を横断する少なくとも１つの入出力ポート（２００ｅｓ１、２００ｅｓ２）を備え、
該少なくとも１つの入出力ポートは、
前記ＲＦ信号（１２０ｅ、１２０ｓ）のうちの１つの信号と、
前記ＬＦ電気信号（１３０ａｌｉ、１４０ｍｅｓ）のうちの他の信号と
を少なくとも伝播することを特徴とするＲＦ共振器。

【請求項2】

前記断熱筐体の内部に、
前記ＲＦ信号が伝播し、前記少なくとも１つの共振素子が実装され、ＬＦ電気成分を遮断するデカップリング手段を備えるＲＦパス（２００ｃｒｆ）
を更に備える、請求項１に記載のＲＦ共振器。

【請求項3】

前記デカップリング手段は、前記少なくとも１つの共振素子を備える、請求項２に記載のＲＦ共振器。

【請求項4】

前記断熱筐体の内部に、
前記ＬＦ電力信号が伝搬し、前記少なくとも１つの加熱素子が実装され、ＲＦ電気成分を遮断する少なくとも１つの第１のトラップ回路（２００ｃｂ１）を備える第１のＬＦパス（２００ｃｂｆ１）、又は
前記ＬＦ電気測定信号が伝播し、前記少なくとも１つの温度センサが実装され、ＲＦ電気成分を遮断する少なくとも１つの第２のトラップ回路（２００ｃｂ２）を備える第２のＬＦパス（２００ｃｂｆ２）、
若しくはこれらの両方を更に備える、請求項２又は３に記載のＲＦ共振器。

【請求項5】

前記ＲＦパスの第１の末端及び前記第１のＬＦパスの第１の末端は、前記断熱筐体を横断する第１の入出力ポートに電気的に接続される、又は
前記ＲＦパスの第２の末端及び前記第２のＬＦパスの第１の末端は、前記断熱筐体を横断する第２の入出力ポートに電気的に接続される、
若しくはこれらの両方の接続を有する、
請求項４に記載のＲＦ共振器。

【請求項6】

前記ＲＦ共振器は、前記第１のＬＦパス及び前記第２のＬＦパスを備え、
前記第１のＬＦパスの第２の末端及び前記第２のＬＦパスの第２の末端は、前記断熱筐体を横断する第３の入出力ポート（２００ｅｓ３）に電気的に接続される、
請求項４又は５に記載のＲＦ共振器。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載のＲＦ共振器（２００）を備えるＲＦ発振器。

【請求項8】

前記ＲＦ共振器は、請求項５又は６に記載のものであり、
前記第１の入出力ポート（２００ｅｓ１）は少なくとも、
前記ＲＦ入力信号及び前記ＲＦ出力信号をそれぞれ伝播し、ＬＦ電気成分を遮断する第１のデカップリング手段（３００ｍｄ１）を備える前記発振器のＲＦパスの第１の末端と、
前記ＬＦ電力信号を伝播し、ＲＦ電気成分を遮断する前記発振器の少なくとも１つの第１のトラップ回路（３００ｃｂ１）を備える前記発振器の第１のＬＦパスと
の両方に電気的に接続され、又は
前記第２の入出力ポート（２００ｅｓ２）は少なくとも、
前記ＲＦ出力信号及び前記ＲＦ入力信号をそれぞれ伝播し、第２のＬＦ電気成分を遮断する第２のデカップリング手段（３００ｍｄ２）を備える前記発振器の前記ＲＦパスの第２の末端と、
前記ＬＦ電気測定信号を伝播し、ＲＦ電気成分を遮断する前記発振器の少なくとも１つの第２のトラップ回路（３００ｃｂ２）を備える前記発振器の第２のＬＦパスと
の両方に電気的に接続される、
若しくはこれらの接続の両方を有する、
請求項７に記載のＲＦ発振器。

【請求項9】

前記ＲＦ共振器は、請求項６に記載のものであり、前記第３の入出力ポートは、前記ＲＦ発振器の電気アースに電気的に接続されている、請求項７又は８に記載のＲＦ発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の分野は、精密周波数源のものである。

【0002】

より詳細には、本発明は、温度制御式無線周波数（すなわちＲＦ）共振器及び対応するＲＦ発振器に関する。

【0003】

よって、本発明は、アナログ用途、例えば精密ＲＦ信号の生成を必要とする分野にせよ、デジタル用途、例えば精密クロックの生成を必要とする分野にせよ、多くの用途を有する。例としては、ＲＦ通信（例えばセルラ、軍用、宇宙等）、高いクロック精度が求められる銀行取引等が挙げられるが、これらに限定されない。

【背景技術】

【0004】

周波数源は、アナログ用途（例えばＲＦ搬送波の生成のため）及びデジタル用途（例えばデジタルフリップフロップ回路をクロック制御することを目的としたクロック生成のため）の両方のあらゆる種類の周期信号を生成するために必要である。

【0005】

多くのＲＦ周波数源は、１つ（又はそれ以上）の共振素子であって、発振器の内部で維持される周期信号を、当該共振素子の共振周波数を中心としてフィルタリングするための、共振素子の使用に基づく。そのような共振素子の使用は、特に、発振器によって維持される周期信号の位相ノイズ性能を、共振素子によって行われるフィルタリングにより高めることを可能にする。

【0006】

しかしながら、実際に用いられる共振素子（例えば、ＭＥＭＳ（微小電子機械システム（MicroElectroMechanical Systems）)、圧電、ＳＡＷ（表面音波）、ＢＡＷ（バルク音波）等）の物理的性質により、そのような共振素子の共振周波数は、その温度に依存する。このために、既知の精密周波数源は、実装する共振素子の温度制御を用いる。

【0007】

例えば、図１は、既知の実施態様によるそのような温度制御式ＲＦ共振器１００を示す。より詳細には、ＲＦ共振器１００は、断熱筐体１１０を備え、当該断熱筐体１１０の内部に、以下のものが実装される。
－ ＲＦ入力信号１２０ｅが供給されるとＲＦ出力信号１２０ｓを送出するように構成される共振素子１２０。より詳細には、ＲＦ出力信号１２０ｓは、共振素子１２０の共振周波数ＲＦを中心としてフィルタリングされたＲＦ入力信号１２０ｅに対応する。
－ 低周波数すなわちＬＦ電力信号１３０ａｌｉにより給電されると熱筐体１１０内に熱エネルギーを供給するように構成される加熱素子１３０。例えば、加熱素子１３０は、電流が通過すると（この場合は電気信号１３０ａｌｉに相当する電流）ジュール効果により熱を発生する抵抗器である。或る特定の共通する実施態様において、電気信号１３０ａｌｉは、連続的、又はＤＣ（「直流」を表す）であることが望ましい。しかしながら、電気信号１３０ａｌｉを生成するために用いられる電源の安定性によっては、当該信号は、ＬＦという用語が本願による理想的なＤＣの場合を含むことに鑑みて、やはりより一般的にはＬＦとなる。さらに、いくつかの共通する実施態様において、そのような電気信号１３０ａｌｉは、サーボループによりスレーブ化されることになっている。これは、例えば、図３に関連して後述する発振器３００の構成の場合である。このタイプの制御では、電気信号１３０ａｌｉは、サーボループが閉じている瞬間であれ、（例えば、温度センサ１４０によって測定された温度変化を監視するための）制御設定ポイントの変化中であれ、経時変化する。この実施態様において、電気信号１３０ａｌｉの変化のスペクトルは、サーボループの帯域によって周波数制限されている。よって、当該変化は実際には、共振器１００のＲＦ共振周波数とは対照的にＬＦとなる。
－ 熱筐体１１０内に存在する温度の関数としてＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓを送出するように構成される温度センサ１４０。例えば、温度センサ１４０は、温度に依存する可変抵抗器である。ＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓは、この場合、温度センサ１４０に所与の電位差を与えたとき強度が温度の関数となる電流である。

【0008】

さらに、ＲＦ共振器１００は、６つの入出力ポート１００ｅｓ１～１００ｅｓ６（所与の入出力ポートは、本願において、単一の電気接続（例えば、様々な入力／出力信号を伝播する単一の導体）を備えるものとして理解される）を備える。６つの入出力ポート１００ｅｓ１～１００ｅｓ６は、様々な上記要素を熱筐体１１０内で外部の電気回路、例えばＲＦ入力信号１２０ｅを生成し維持する発振器に電気的に接続するように断熱筐体１１０を通過する。より具体的には、
－ 入出力ポート１００ｅｓ１は、ＲＦ入力信号１２０ｅを筐体１１０の外部から共振素子１２０へ伝播するために用いられ、
－ 入出力ポート１００ｅｓ２は、ＲＦ出力信号１２０ｓを共振素子１２０から筐体１１０の外部へ伝播するために用いられ、
－ 入出力ポート１００ｅｓ３及び入出力ポート１００ｅｓ４は、ＬＦ電力信号１３０ａｌｉを筐体１１０の外部の電源から加熱素子１３０へ、及び加熱素子１３０から筐体１１０の外部の電源へそれぞれ伝播するために用いられ、
－ 入出力ポート１００ｅｓ５及び入出力ポート１００ｅｓ６は、ＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓを温度センサ１４０から筐体１１０の外部へ、及び筐体１１０の外部から温度センサ１４０へそれぞれ伝播するために用いられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そのようなＲＦ共振器１００は通常、ＲＦ発振器に組み込まれて精密ＲＦ信号を生成する。しかしながら、そのような精密周波数源は、例えば、エネルギー自律型であるデバイス、又はそのようなエネルギー資源へのアクセスが限られたデバイスに（例えば、無線通信端末、衛星、ラップトップコンピュータ等に）組み込まれる場合、電力消費基準が重要となる用途にますます使われるようになっている。

【0010】

したがって、既知の共振器と比べて消費電力の少ない温度制御式ＲＦ共振器が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一実施の形態において、断熱筐体を備える温度制御式ＲＦ共振器が提案され、断熱筐体の内部に、
－ ＲＦ入力信号が供給されるとＲＦ出力信号を送出するように構成される少なくとも１つの共振素子と、ここで、ＲＦ出力信号は、当該少なくとも１つの共振素子の共振周波数を中心としてフィルタリングされたＲＦ入力信号に対応しており、
－ 低周波数すなわちＬＦ電力信号により給電されると熱エネルギーを熱筐体内に供給するように構成される少なくとも１つの加熱素子と、
－ 断熱筐体内の温度の関数としてＬＦ電気測定信号を送出するように構成される少なくとも１つの温度センサと
が実装される。

【0012】

そのようなＲＦ共振器は、熱筐体を横断する少なくとも１つの入出力ポートを備え、当該少なくとも１つの入出力ポートは、
－ ＲＦ信号のうちの１つの信号と、
－ ＬＦ電気信号のうちの他の信号と
を少なくとも伝播する。

【0013】

したがって、本発明は、温度制御式ＲＦ共振器の消費電力を低減するための新規で進歩性のある解決策を提供する。

【0014】

特に、入出力ポート（所与の入出力ポートは、断熱筐体を横断する単一の電気接続（例えば、異なる入力／出力信号を伝播する単一の導体）を備えるものと理解される）を、ＲＦ信号及びＬＦ信号の両方を伝播するために再利用することにより、筐体内に存在する開口の数を最小化することができる。こうして熱損失が低減され、それにより筐体の加熱に関連するエネルギー消費が低減される。

【0015】

本発明の一実施の形態によれば、ＲＦ共振器は、断熱筐体の内部に、ＲＦ信号が伝播し、上記少なくとも１つの共振素子が実装され、ＬＦ電気成分を遮断するデカップリング手段を備えるＲＦパスを更に備える。

【0016】

したがって、ＬＦ信号は、対応するＬＦパスに送られる。そのようなデカップリング手段は、例えば１つ（又はそれ以上）のコンデンサを備える。

【0017】

一実施の形態によれば、デカップリング手段は、少なくとも１つの共振素子を備える。

【0018】

したがって、ＬＦ／ＲＦデカップリングは、単純で効率的な方法で達成される。例えば、ＭＥＭＳ、圧電、ＳＡＷ又はＢＡＷ型共振素子が用いられる。これは、そのような共振素子が、ＬＦにおいて自然に容量効果を発揮するからである。

【0019】

本発明の一実施の形態によれば、ＲＦ共振器は、断熱筐体の内部に、
－ ＬＦ電力信号が伝搬し、上記少なくとも１つの加熱素子が実装され、ＲＦ電気成分を遮断する少なくとも１つの第１のトラップ回路を備える第１のＬＦパス、又は
－ ＬＦ電気測定信号が伝播し、上記少なくとも１つの温度センサが実装され、ＲＦ電気成分を遮断する少なくとも１つの第２のトラップ回路を備える第２のＬＦパス、
若しくはこれらのＬＦパスの両方を更に備える。

【0020】

したがって、ＲＦ信号は、共振器の対応するＬＦパスに送られる。例えば、トラップ回路（複数の場合もある）は、別個の素子として、又は分散型で（例えばＲＦ周波数でインダクタとして動作するプリント基板の部分により）実装されるインダクタを備える。トラップ回路（複数の場合もある）は、単一のインダクタよりも所与のＲＦ周波数における除去がより良好な、より高次のフィルタ回路として実装することもできる。

【0021】

本発明の一実施の形態によれば、ＲＦパスの第１の末端及び第１のＬＦパスの第１の末端は、断熱筐体を通して第１の入出力ポートに電気的に接続され、又は、ＲＦパスの第２の末端及び第２のＬＦパスの第１の末端は、断熱筐体を横断する第２の入出力ポートに電気的に接続される、若しくはこれらの両方の接続を有する。

【0022】

本発明の一実施の形態によれば、ＲＦ共振器は、第１のＬＦパス及び上記第２のＬＦパスを備える。第１のＬＦパスの第２の末端及び第２のＬＦパスの第２の末端は、断熱筐体を横断する第３の入出力ポートに電気的に接続される。

【0023】

したがって、筐体１１０内に存在する開口の数が更に低減され、熱損失もまた低減される。

【0024】

本発明の一実施の形態において、上記の実施の形態のいずれかによるＲＦ共振器を備えるＲＦ発振器を提供する。

【0025】

いくつかの実施の形態によれば、ＲＦ発振器のＲＦ共振器は、第１のＬＦパス及び／又は第２のＬＦパス（ＲＦ共振器が当該第１のＬＦパス及び／又は第２のＬＦパスを備える上記の実施の形態のいずれかに記載のもの）を備える。これらの実施の形態において、
－ 第１の入出力ポートは少なくとも、
＊ ＲＦ入力信号及びＲＦ出力信号をそれぞれ伝播し、ＬＦ電気成分を遮断する第１のデカップリング手段を備える発振器ＲＦパスの第１の末端と、
＊ ＬＦ電力信号を伝播し、ＲＦ電気成分を遮断する発振器の少なくとも１つの第１のトラップ回路を備える第１の発振器ＬＦパスと
の両方に電気的に接続され、又は
－ 第２の入出力ポートは少なくとも、
＊ ＲＦ出力信号及びＲＦ入力信号をそれぞれ伝播し、ＬＦ電気成分を遮断する第２のデカップリング手段を備える発振器ＲＦパスの第２の末端と、
＊ ＬＦ電気測定信号を伝播し、ＲＦ電気成分を遮断する少なくとも１つの第２の発振器トラップ回路を備える第２の発振器ＬＦパスと
の両方に電気的に接続される、
若しくはこれらの両方の接続を有する。

【0026】

いくつかの実施の形態によれば、ＲＦ共振器の第１のＬＦパスの第２の末端及びＲＦ共振器の第２のＬＦパスの第２の末端は、断熱筐体を横断する第３の入出力ポートに電気的に接続される。関連する実施の形態において、第３の入出力ポートは、ＲＦ発振器の電気アースに電気的に接続される。

【0027】

本発明の他の目的、特徴及び利点は、例示的で非限定的な例となるように、図に関連して行われる以下の説明を読むことで、より明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】「背景技術」のセクションに関連して既に上述しており、既知の実施態様による温度制御式ＲＦ共振器を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による温度制御式ＲＦ共振器を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態による図２の温度制御式ＲＦ共振器を備えるＲＦ発振器を示す図である。

【図4a】図３の発振器について得られた位相ノイズ性能を、図１の既知のＲＦ共振器を備える発振器に対して示す図である。

【図4b】図３の発振器について得られた位相ノイズ性能を、図１の既知のＲＦ共振器を備える発振器に対して示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の一般原理は、温度制御式ＲＦ共振器の１つ（又は複数）の入出力ポートを、ＲＦ共振器の断熱筐体内に存在する素子のうちのいくつかにより用いられるＲＦ信号（例えばＲＦ入力信号１２０ｅ又はＲＦ出力信号１２０ｓ）及びＬＦ信号（例えばＬＦ電力信号１３０ａｌｉ又はＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓ）の両方を伝播するために再利用することに基づく。こうして熱損失が低減され、それにより筐体の加熱に関連するエネルギー消費が低減される。

【0030】

ここで図２に関連して、本発明の一実施形態による温度制御式ＲＦ共振器２００を説明する。

【0031】

ＲＦ共振器２００は、図１に関連して上述したＲＦ共振器１００の構成要素のうちのいくつかを用いる。より詳細には、ＲＦ共振器２００もまた、断熱筐体１１０を備え、この断熱筐体１１０の内部に、ＲＦ入力信号１２０ｅが供給されるとＲＦ出力信号１２０ｓを送出するように構成される共振素子１２０が実装される。図１に関連して上述したように、ＲＦ出力信号１２０ｓは、共振素子１２０の共振周波数ＲＦを中心としてフィルタリングされたＲＦ入力信号１２０ｅに対応する。他の実施形態において、解決策のサイズに影響はあるものの、いくつかの共振素子を用いてＲＦ信号のフィルタリングを改善し、よってノイズ性能を改善する。

【0032】

図２に戻ると、筐体１１０内には、ＬＦ電力信号１３０ａｌｉにより給電されると熱エネルギーを熱筐体１１０内に供給するように構成される加熱素子１３０も実装される。図１に関連して上述したように、加熱素子１３０は、例えば、この場合は電気信号１３０ａｌｉに相当する電流が通過するとジュール効果により熱を発生する抵抗器である。他の実施形態において、いくつかの加熱素子が、例えば筐体１１０内にて分散型で用いられて、均一な温度を与える。

【0033】

図２に戻ると、筐体１１０内には、熱筐体１１０内の温度に比例するＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓを送出するように構成される温度センサ１４０も実装される。図１に関連して上述したように、温度センサ１４０は、例えば、温度に依存する可変抵抗器である。ＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓは、この場合、温度センサ１４０に所与の電位差を与えたとき強度が温度の関数となる電流である。他の実施形態において、いくつかの温度センサが、例えば筐体１１０内にて分散型で用いられて、より良い温度推定値を与える。

【0034】

図２に戻ると、ＲＦ共振器２００は、断熱筐体１１０を横断する２つの入出力ポート２００ｅｓ１及び２００ｅｓ２を含み、当該２つの入出力ポートのそれぞれは、ＲＦ信号１２０ｅ又は１２０ｓとＬＦ信号１３０ａｌｉ又は１４０ｍｅｓとを伝播する。したがって、ＲＦ信号１２０ｅ又は１２０ｓとＬＦ信号１３０ａｌｉ又は１４０ｍｅｓとの両方を伝播するために入出力ポート２００ｅｓ１及び２００ｅｓ２を再利用することにより、筐体１１０内に存在する開口の数を最小化することができる。こうして熱損失が低減され、それにより筐体１１０の加熱に関連するエネルギー消費が低減される。実際、エネルギー消費は、筐体１１０の内部と外部との間の様々なアクセスによる熱損失を補うために供給される電力に本質的に関連している。

【0035】

そのような損失には、いくつかの原因がある。すなわち、熱伝導、放射、及び対流である。対比として、発振回路の電力消費の大きさは、数十マイクロワット～数百マイクロワットであり得るのに対し、筐体１１０内に存在する素子の電力消費は１００ｍＷ程度である。

【0036】

一般に、既知の産業実装において、共振素子１２０は真空に置かれるため、対流が制限されている。放射は、設定温度に維持されるゾーンを取り囲むハウジングの裏張りによって制御される。熱伝導は、加熱されるゾーン及び筐体１１０の外部をつなぐ様々な物理的要素によるものである。これらの要素は、電線及び機械的支持体である。例えば、直径２５μｍの金ワイヤボンディングワイヤは、２６ＭＫ．Ｗ^－１．ｍ^－１の比抵抗を有する。この比抵抗を、共振器を実装するために必要なワイヤの数で割る。例えば、４００μｍ×１００μｍの表面上の厚さ１００μｍの機械的ガラス支持体を検討する場合、２．５ｋＫ．Ｗ^－１の熱抵抗が得られ、３つの長さ１ｍｍのワイヤ（例えば図２の構成）で１．９ｋＫ．Ｗ^－１．ｍ^－１、及び５つのやはり長さ１ｍｍのワイヤ（例えば図１の構成）で１．７ｋＫ．Ｗ^－１．ｍ^－１の同等の抵抗を与える。したがって、筐体１１０内の温度変化が１４５Ｋである場合に５つのワイヤによる消費電力は８５．５ｍＷ、３つのワイヤを有する構成の消費電力は７５ｍＷと推定することができ、５つの入出力ポートから３つの入出力ポートにすることで電力消費が１２％削減される。長さ１００μｍのワイヤについて同じ計算を行うと、５つの入出力ポートから３つの入出力ポートにすることで電力消費が３３％削減される。

【0037】

また、起動時間（すなわち、ＲＦ共振器２００の素子を所望の温度にし、よってその共振周波数を所望の周波数に正確に安定させるために必要な時間）は、ＲＦ共振器２００の熱質量、とりわけ熱漏洩に関連する。よって、ＲＦ共振器２００の起動時間もまた、既知のＲＦ共振器１００の起動時間と比較して削減される。

【0038】

他の実施形態において、単一の入出力ポートが、筐体１１０を通してＲＦ信号及びＬＦ信号の両方を伝播するために再利用される。この場合、いくつかの入出力ポートが再利用される図２の場合と比べて、少なくはなるものの熱損失に関して利得がなお得られる。

【0039】

図２に戻ると、入出力ポート２００ｅｓ１は、ＲＦ入力信号１２０ｅ及びＬＦ電力信号１３０ａｌｉの両方を伝播する。このために、ＲＦパス２００ｃｒｆ（ＲＦパス２００ｃｒｆは、共振素子１２０が実装され、図中の点線矢印２００ｃｒｆに示すようにＲＦ信号が筐体１１０内を伝播するパスである）の第１の末端及び第１のＬＦパス２００ｃｂｆ１（第１のＬＦパス２００ｃｂｆ１は、加熱素子１３０が実装され、図中の点線矢印２００ｃｂｆ１に示すようにＬＦ電力信号１３０ａｌｉが筐体１１０内を伝播するパスである）の第１の末端は、入出力ポート２００ｅｓ１に電気的に接続される。

【0040】

同様に、入出力ポート２００ｅｓ２は、ＲＦ出力信号１２０ｓ及びＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓの両方を伝播する。このために、ＲＦパス２００ｃｒｆの第２の末端及び第２のＬＦパス２００ｃｂｆ２（第２のＬＦパス２００ｃｂｆ２は、温度センサ１４０が実装され、図中の点線矢印２００ｃｂｆ２に示すようにＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓが筐体１１０内を伝播するパスである）の第１の末端は、入出力ポート２００ｅｓ１に電気的に接続される。

【0041】

他の実施形態において、ＲＦ共振器２００のＲＦポートの役割は、ＲＦ共振器２００をそのＲＦパス２００ｃｒｆの視点から見て対称に逆転される。この場合、１つの入出力ポートがＲＦ出力信号及びＬＦ電力信号の両方を伝播し、他の入出力ポートがＲＦ入力信号１２０ｅ及びＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓの両方を伝播する。

【0042】

図２に戻ると、ＲＦパス２００ｃｒｆは、ＬＦ電気成分を遮断するデカップリング手段を含む。こうして、ＬＦ電力信号１３０ａｌｉは、第１のＬＦパス２００ｃｂｆ１に送られる。同様に、ＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓは、第２のＬＦパス２００ｃｂｆ２に送られる。

【0043】

検討中の実施形態において、当該デカップリング手段は、共振素子１２０そのものを備える。実際、ＭＥＭＳ、圧電、ＳＡＷ又はＢＡＷ等のいくつかの共振素子は、ＬＦ電気成分を遮断する自然な容量効果を有する。他の実施形態において、デカップリング手段は、例えば別個の素子の形態で実装される１つ（又はそれ以上）のコンデンサを備える。他の実施形態において、デカップリング手段は、或る特定のＬＦ周波数の除去を改善した、より高次のハイパス回路を備える。

【0044】

図２に戻ると、第１のＬＦパス２００ｃｂｆ１は、ＬＦ電気成分を遮断する第１のトラップ回路２００ｃｂ１を含む。同様に、第２のＬＦパス２００ｃｂｆ２は、ＲＦ電気成分を同じく遮断する第２のトラップ回路２００ｃｂ２を含む。したがって、ＲＦ信号１２０ｅ及び１２０ｓは、ＬＦパス２００ｃｒｆに送られる。

【0045】

本実施形態において、第１のトラップ回路２００ｃｂ１及び第２のトラップ回路２００ｃｂ２は、別個の素子として、又は分散型で（例えばＲＦ周波数においてインダクタとして動作するプリント基板の部分により）実装されるインダクタを備える。他の実施形態において、第１のトラップ回路２００ｃｂ１及び／又は第２のトラップ回路２００ｃｂ２は、複数の素子（別個の又は分散型の）を備えて、単一のインダクタよりも所与のＲＦ周波数における除去がより良好な、より高次のフィルタ回路を提供する。

【0046】

図２に戻ると、第１のＬＦパス２００ｃｂｆ１の第２の末端及び第２のＬＦパス２００ｃｂｆ２の第２の末端は、第３の入出力ポート２００ｅｓ３に電気的に接続される。したがって、筐体１１０内に存在する開口の数は更に低減され、熱損失もまた低減される。

【0047】

他の実施形態において、複数の入出力ポートを用いて、ＲＦ共振器２００において実装される様々なＬＦ信号の筐体１１０の外部へのリターンパスを実装する。

【0048】

次に図３に関連して、ＲＦ共振器２００を備えるＲＦ発振器３００を説明する。

【0049】

より詳細には、ＲＦ共振器２００は、例えば位相ノイズに関してより良い性能を達成するために、発振器のアクティブ部分３１０によって維持される発振信号をフィルタリングさせる。

【0050】

また、アクティブ部分３１０は、温度センサ１４０によって送出されたＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓも測定し、電気信号１４０ｍｅｓの測定値に従って加熱素子１３０のＬＦ電力信号１３０ａｌｉを生成する。他の実施形態において、ＬＦ電気信号１４０ｍｅｓの測定機能及びＬＦ電気信号１３０ａｌｉの生成機能は、この場合はＲＦ振動の生成及び維持のために、専用のアクティブ部分３１０からずれている。

【0051】

図３に戻ると、入出力ポート２００ｅｓ１は、
－ ＲＦ入力信号１２０ｅを伝播し、ＬＦ電気成分を遮断する第１のデカップリング手段３００ｍｄ１を備える、発振器３００のＲＦパスの第１の末端と、
－ ＬＦ電力信号１３０ａｌｉを伝播し、ＲＦ電気成分を遮断する発振器３００の第１のトラップ回路３００ｃｂ１を備える、発振器３００の第１のＬＦパスと
の両方に電気的に接続される。

【0052】

さらに、入出力ポート２００ｅｓ２は、
－ ＲＦ出力信号１２０ｓを伝播し、ＬＦ電気成分を遮断する第２のデカップリング手段３００ｍｄ２を備える、発振器３００のＲＦパスの第２の末端と、
－ ＬＦ電気測定信号１４０ｍｅｓを伝播し、ＲＦ電気成分を遮断する発振器３００の第２のトラップ回路３００ｃｂ２を備える、発振器３００の第２のＬＦパスと
の両方に電気的に接続される。

【0053】

検討中の実施形態において、発振器３００の第１のトラップ回路３００ｃｂ１及び第２のトラップ回路３００ｃｂ２は、別個の素子として、又は分散型で（例えばＲＦ周波数においてインダクタとして動作するプリント基板の部分により）実装されるインダクタを備える。他の実施形態において、発振器３００の第１のトラップ回路３００ｃｂ１及び／又は発振器３００の第２のトラップ回路３００ｃｂ２は、（別個の又は分散型の）複数の素子を備えて、単純なインダクタよりも所与のＲＦ周波数におけるより良好な除去を示す、より高次のフィルタ回路を提供する。

【0054】

図３に戻ると、第１のデカップリング手段３００ｍｄ１及び第２のデカップリング手段３００ｍｄ２は、例えば別個の素子として実装される１つ（又はそれ以上）のコンデンサを備える。他の実施形態において、第１のデカップリング手段３００ｍｄ１及び／又は第２のデカップリング手段３００ｍｄ２は、或る特定のＬＦ周波数の改良された除去を可能にする、より高次のハイパス回路として実装される。

【0055】

筐体１１０を通してＲＦ信号及びＬＦ信号の両方を伝播するために単一の入出力ポートが再利用されるＲＦ共振器２００の上記実施形態において、当該入出力ポートのみが、上述した対応する手段を介して発振器３００のＲＦパスとＬＦパスのうちの一方との両方に接続される。他の入出力ポートは、対応するＲＦ又はＬＦパスに既知の方法で接続される。

【0056】

図３に戻ると、入出力ポート２００ｅｓ３は、発振器３００の電気アースに電気的に接続される。

【0057】

いくつかの入出力ポートを用いて、ＲＦ共振器２００において実装される異なるＬＦ信号の全部又は一部の筐体１１０の外部へのリターンパスを実装する上記実施形態において、当該入出力ポートは、発振器３００の電気アースにそれぞれ電気的に接続される。

【0058】

次に図４ａ及び図４ｂに関連して、４１８ＭＨｚで共振するように構成されている構成の発振器３００について得られる或る特定の位相ノイズ性能（ＮΦ）を説明する。

【0059】

より具体的には、
－ 曲線４００ａ２（図４ａ）は、発振器３００について測定された位相ノイズを、共振器２００の共振周波数からずらした周波数の関数として、筐体１１０内の所与の温度（ここでは６２℃）について示し、
－ 曲線４００ａ１（図４ａ）は、ＲＦ共振器２００の代わりに使用される既知のＲＦ共振器１００を除いて発振器３００と同一の構成要素を有する基準発振器について測定した位相ノイズを示す。ここで、位相ノイズは同様に、共振器１００の共振周波数からずらした周波数の関数として、筐体１１０内の同一の所与の温度（ここでは６２℃）について測定される。

【0060】

曲線４００ａ１及び４００ａ２を比較することにより、発振器３００の位相ノイズ性能の劣化は、基準発振器と比較してわずか（すなわち、実際には２０％未満）であることに留意されたい。この結果は、共振器２００内及び発振器３００内に実装される異なる付加的要素（トラップ回路２００ｃｂ１、２００ｃｂ２、３００ｃｂ１、３００ｃｂ２及びデカップリング手段３００ｍｄ１、３００ｍｄ２）が存在しても有効である。

【0061】

筐体１１０内の温度の関数として得られた位相ノイズ性能を観測することによって同一の結論を導くことができる。より具体的には、
－ 曲線４００ｂ１及び４００ｂ２（図４ｂ）は、それぞれ発振器３００及び基準発振器について、当該発振器内に実装される共振器の共振周波数からずらした１００Ｈｚで、温度の関数として測定された位相ノイズ（曲線４００ｂ１及び４００ｂ２のそれぞれは、２８．５℃での曲線４００ｂ２の値に対して正規化される）を示し、
－ 曲線４００ｂ３及び４００ｂ４（図４ｂ）は、それぞれ発振器３００及び基準発振器について、当該発振器内に実装される共振器の共振周波数からずらした１ｋＨｚで、温度の関数として測定された位相ノイズ（曲線４００ｂ３及び４００ｂ４のそれぞれは、２８．５℃での曲線４００ｂ４の値に対して正規化される）を示し、
－ 曲線４００ｂ５及び４００ｂ６（図４ｂ）は、それぞれ発振器３００及び基準発振器について、当該発振器内に実装される共振器の共振周波数からずらした１０ｋＨｚで、温度の関数として測定された位相ノイズ（曲線４００ｂ５及び４００ｂ６のそれぞれは、２８．５℃での曲線４００ｂ６の値に対して正規化される）を示す。

【0062】

曲線４００ｂ１及び４００ｂ２を互いに、次いで曲線４００ｂ３及び４００ｂ４を、最後に曲線４００ｂ５及び４００ｂ６を比較することにより、発振器３００の位相ノイズ性能の劣化は、ここでは、筐体１１０内で考慮する温度に関係なく、基準発振器に対してわずか（すなわち、実際には２０％未満）であることに留意されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【国際調査報告】