JP2000174554A - 電圧制御型発振器 - Google Patents
電圧制御型発振器Info
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- JP2000174554A JP2000174554A JP10341268A JP34126898A JP2000174554A JP 2000174554 A JP2000174554 A JP 2000174554A JP 10341268 A JP10341268 A JP 10341268A JP 34126898 A JP34126898 A JP 34126898A JP 2000174554 A JP2000174554 A JP 2000174554A
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- transistor
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 不要発振を起こすことなく直接高周波数で発
振させることを可能として装置の小型化および低コスト
化を実現する。 【解決手段】 発振素子としてのトランジスタ４と、一
端がコンデンサ６および第１のマイクロストリップ線路
８を介してトランジスタ４に接続され他端がバラクタダ
イオード１０に接続されて共振器を成す第２のマイクロ
ストリップ線路１２とが半導体基板１４上に形成され、
トランジスタ４を構成する半導体の接合部容量を印加電
圧により制御して発振周波数を設定する構成となってい
る。そして、本発明の発振器では第２のマイクロストリ
ップ線路１２の長手方向におけるほぼ中央の箇所１６
が、半導体基板１４上に形成された抵抗１８を介して接
地されており、その結果、目的とする発振周波数以外で
は反射係数が大幅に抑えられ、不要発振が防止される。
振させることを可能として装置の小型化および低コスト
化を実現する。 【解決手段】 発振素子としてのトランジスタ４と、一
端がコンデンサ６および第１のマイクロストリップ線路
８を介してトランジスタ４に接続され他端がバラクタダ
イオード１０に接続されて共振器を成す第２のマイクロ
ストリップ線路１２とが半導体基板１４上に形成され、
トランジスタ４を構成する半導体の接合部容量を印加電
圧により制御して発振周波数を設定する構成となってい
る。そして、本発明の発振器では第２のマイクロストリ
ップ線路１２の長手方向におけるほぼ中央の箇所１６
が、半導体基板１４上に形成された抵抗１８を介して接
地されており、その結果、目的とする発振周波数以外で
は反射係数が大幅に抑えられ、不要発振が防止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振素子としての
トランジスタと、共振器としてのマイクロストリップ線
路とを含む電圧制御型発振器に関するものである。
トランジスタと、共振器としてのマイクロストリップ線
路とを含む電圧制御型発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ミリ波周波数領域で発振可能なこ
の種の発振器としては、周波数逓倍器を用いたものと、
逓倍器を使用せずに直接高い周波数で発振させるものと
が知られている。前者は、発振器自体は比較的低周波数
で発振させればよいため安定であるという長所を有する
が、反面、周波数逓倍器が必要であることから、装置が
大型化し、またコストアップになるという欠点がある。
一方、後者は、周波数逓倍器が不要であるから、装置の
小型化および低コスト化の点で有利であるが、直接高い
周波数で発振させるためには、最大発振周波数の高い発
振素子を使用せねばならず、そのような発振素子は目的
とする発振周波数以外の周波数でも高利得であるため、
不要発振を起こしやすいという欠点がある。
の種の発振器としては、周波数逓倍器を用いたものと、
逓倍器を使用せずに直接高い周波数で発振させるものと
が知られている。前者は、発振器自体は比較的低周波数
で発振させればよいため安定であるという長所を有する
が、反面、周波数逓倍器が必要であることから、装置が
大型化し、またコストアップになるという欠点がある。
一方、後者は、周波数逓倍器が不要であるから、装置の
小型化および低コスト化の点で有利であるが、直接高い
周波数で発振させるためには、最大発振周波数の高い発
振素子を使用せねばならず、そのような発振素子は目的
とする発振周波数以外の周波数でも高利得であるため、
不要発振を起こしやすいという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、不要発振を起こすことなく直接高周波数で発振させ
ることを可能として、装置の小型化および低コスト化を
実現する電圧制御型発振器を提供することにある。
は、不要発振を起こすことなく直接高周波数で発振させ
ることを可能として、装置の小型化および低コスト化を
実現する電圧制御型発振器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、発振素子としてのトランジスタと、一端が
コンデンサおよび第１のマイクロストリップ線路を介し
て前記トランジスタに接続され他端がバラクタダイオー
ドに接続されて共振器を成す第２のマイクロストリップ
線路とが半導体基板上に形成され、前記トランジスタを
構成する半導体の接合部容量を印加電圧により制御して
発振周波数を設定する電圧制御型発振器であって、前記
第２のマイクロストリップ線路の長手方向におけるほぼ
中央の箇所が、半導体基板上に形成された抵抗を介して
接地されていることを特徴とする。
成するため、発振素子としてのトランジスタと、一端が
コンデンサおよび第１のマイクロストリップ線路を介し
て前記トランジスタに接続され他端がバラクタダイオー
ドに接続されて共振器を成す第２のマイクロストリップ
線路とが半導体基板上に形成され、前記トランジスタを
構成する半導体の接合部容量を印加電圧により制御して
発振周波数を設定する電圧制御型発振器であって、前記
第２のマイクロストリップ線路の長手方向におけるほぼ
中央の箇所が、半導体基板上に形成された抵抗を介して
接地されていることを特徴とする。
【０００５】共振器を成す上記第２のマイクロストリッ
プ線路は、目的とする発振周波数においてはほぼ１／２
波長の電気長をもち、第２のマイクロストリップ線路の
両端はほぼ解放端となり、一方、長手方向の中央部は基
準電位点に対してほぼ短絡インピーダンスを呈する。し
たがって、目的とする発振周波数においては、第２のマ
イクロストリップ線路の中央部が上述のように抵抗を介
して接地されていてもその影響はほとんど生じない。し
かし、目的とする発振周波数以外の周波数では、第２の
マイクロストリップ線路の中央部は基準電位点に対して
ある値のインピーダンスを呈するため、中央部を抵抗を
介して接地することで、トランジスタから第２のマイク
ロストリップ線路を見た場合の第２のマイクロストリッ
プ線路の反射係数が小さくなり、第２のマイクロストリ
ップ線路における信号の吸収が大きくなる。したがっ
て、本発明の発振器では、目的とする発振周波数以外で
は発振が抑えられ、不要発振を起こし難くなる。
プ線路は、目的とする発振周波数においてはほぼ１／２
波長の電気長をもち、第２のマイクロストリップ線路の
両端はほぼ解放端となり、一方、長手方向の中央部は基
準電位点に対してほぼ短絡インピーダンスを呈する。し
たがって、目的とする発振周波数においては、第２のマ
イクロストリップ線路の中央部が上述のように抵抗を介
して接地されていてもその影響はほとんど生じない。し
かし、目的とする発振周波数以外の周波数では、第２の
マイクロストリップ線路の中央部は基準電位点に対して
ある値のインピーダンスを呈するため、中央部を抵抗を
介して接地することで、トランジスタから第２のマイク
ロストリップ線路を見た場合の第２のマイクロストリッ
プ線路の反射係数が小さくなり、第２のマイクロストリ
ップ線路における信号の吸収が大きくなる。したがっ
て、本発明の発振器では、目的とする発振周波数以外で
は発振が抑えられ、不要発振を起こし難くなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明による電圧制
御型発振器の一例を示す平面図である。図１に示したよ
うに、本実施の形態例の電圧制御型発振器２はモノリシ
ック集積回路として形成され、発振素子としてのトラン
ジスタ４と、一端がコンデンサ６および第１のマイクロ
ストリップ線路８を介してトランジスタ４に接続され他
端がバラクタダイオード１０に接続されて共振器を成す
第２のマイクロストリップ線路１２とが絶縁性化合物半
導体基板１４上に形成され、トランジスタ４を構成する
半導体の接合部容量を印加電圧により制御して発振周波
数を設定する構成となっている。
て図面を参照して説明する。図１は本発明による電圧制
御型発振器の一例を示す平面図である。図１に示したよ
うに、本実施の形態例の電圧制御型発振器２はモノリシ
ック集積回路として形成され、発振素子としてのトラン
ジスタ４と、一端がコンデンサ６および第１のマイクロ
ストリップ線路８を介してトランジスタ４に接続され他
端がバラクタダイオード１０に接続されて共振器を成す
第２のマイクロストリップ線路１２とが絶縁性化合物半
導体基板１４上に形成され、トランジスタ４を構成する
半導体の接合部容量を印加電圧により制御して発振周波
数を設定する構成となっている。
【０００７】そして、この電圧制御型発振器２では、第
２のマイクロストリップ線路１２の長手方向におけるほ
ぼ中央の箇所１６が、半導体基板１４上に形成された抵
抗１８を介して接地されている。抵抗１８は、本実施の
形態例では、一例として電極２０と接地導体であるバイ
アホール２２との間に接続され、電極２０は、ボンディ
ングワイヤ２４により第２のマイクロストリップ線路１
２の中央部に接続されている。また、この抵抗１８の値
は第２のマイクロストリップ線路１２の特性インピーダ
ンスの値にほぼ等しい値に設定されている。
２のマイクロストリップ線路１２の長手方向におけるほ
ぼ中央の箇所１６が、半導体基板１４上に形成された抵
抗１８を介して接地されている。抵抗１８は、本実施の
形態例では、一例として電極２０と接地導体であるバイ
アホール２２との間に接続され、電極２０は、ボンディ
ングワイヤ２４により第２のマイクロストリップ線路１
２の中央部に接続されている。また、この抵抗１８の値
は第２のマイクロストリップ線路１２の特性インピーダ
ンスの値にほぼ等しい値に設定されている。
【０００８】そして、第２のマイクロストリップ線路１
２は目的とする発振周波数（本発振器の発振周波数）に
おいてほぼ１／２波長の電気長を有するように、その長
さが調整されている。また、第１のマイクロストリップ
線路８の長さは、第１のマイクロストリップ線路８の、
トランジスタ４側の端部における、第２のマイクロスト
リップ線路１２を見込んだインピーダンスの虚数部と、
トランジスタ４を見込んだトランジスタ４側のインピー
ダンスの虚数部との和がほぼ零となるように設定されて
いる。
２は目的とする発振周波数（本発振器の発振周波数）に
おいてほぼ１／２波長の電気長を有するように、その長
さが調整されている。また、第１のマイクロストリップ
線路８の長さは、第１のマイクロストリップ線路８の、
トランジスタ４側の端部における、第２のマイクロスト
リップ線路１２を見込んだインピーダンスの虚数部と、
トランジスタ４を見込んだトランジスタ４側のインピー
ダンスの虚数部との和がほぼ零となるように設定されて
いる。
【０００９】トランジスタ４は、本実施の形態例では一
例としてヘテロバイポーラトランジスタであり、第２の
マイクロストリップ線路１２の前記一端はコンデンサ６
および第１のマイクロストリップ線路８を介してトラン
ジスタ４のベース２６に接続され、トランジスタ４のベ
ース２６とコレクタ２８との間の接合部容量が上述のよ
うに制御されて発振周波数が設定される。
例としてヘテロバイポーラトランジスタであり、第２の
マイクロストリップ線路１２の前記一端はコンデンサ６
および第１のマイクロストリップ線路８を介してトラン
ジスタ４のベース２６に接続され、トランジスタ４のベ
ース２６とコレクタ２８との間の接合部容量が上述のよ
うに制御されて発振周波数が設定される。
【００１０】なお、トランジスタ４としては、２次元電
子ガストランジスタやＭＥＳ（ＭＥＴＡＬ ＳＥＭＩＣ
ＯＮＤＵＣＴＯＲ）型電界効果トランジスタを用いるこ
とも可能であり、電界効果トランジスタを用いた場合
は、第２のマイクロストリップ線路１２はコンデンサ６
および第１のマイクロストリップ線路８を介してそのゲ
ートに接続され、上記接合部容量はトランジスタ４のゲ
ートとドレインとの間の容量となる。
子ガストランジスタやＭＥＳ（ＭＥＴＡＬ ＳＥＭＩＣ
ＯＮＤＵＣＴＯＲ）型電界効果トランジスタを用いるこ
とも可能であり、電界効果トランジスタを用いた場合
は、第２のマイクロストリップ線路１２はコンデンサ６
および第１のマイクロストリップ線路８を介してそのゲ
ートに接続され、上記接合部容量はトランジスタ４のゲ
ートとドレインとの間の容量となる。
【００１１】トランジスタ４のコレクタ２８は半導体基
板１４上に形成した、帰還回路としてのショートスタブ
３０を介して接地導体であるバイアホール３２に接続さ
れ、エミッタ３４はオープンスタブ３６の一端に接続さ
れている。このオープンスタブ３６の他端近傍はコンデ
ンサ３８を介して高周波出力端子４０に接続されてい
る。このようなショートスタブ３０とオープンスタブ３
６によりトランジスタ４は直列素子帰還型の発振回路４
２を形成している（文献１参照）。また、トランジスタ
４のベース２６およびエミッタ３４にはそれぞれ半導体
基板１４上に形成された高インピーダンス線路４４、４
６を通じて電極４８、５０から負のバイアス電圧が印加
され、電極４８、５０はともにコンデンサ５１、５２を
介して接地導体であるバイアホール５４に接続されてい
る。
板１４上に形成した、帰還回路としてのショートスタブ
３０を介して接地導体であるバイアホール３２に接続さ
れ、エミッタ３４はオープンスタブ３６の一端に接続さ
れている。このオープンスタブ３６の他端近傍はコンデ
ンサ３８を介して高周波出力端子４０に接続されてい
る。このようなショートスタブ３０とオープンスタブ３
６によりトランジスタ４は直列素子帰還型の発振回路４
２を形成している（文献１参照）。また、トランジスタ
４のベース２６およびエミッタ３４にはそれぞれ半導体
基板１４上に形成された高インピーダンス線路４４、４
６を通じて電極４８、５０から負のバイアス電圧が印加
され、電極４８、５０はともにコンデンサ５１、５２を
介して接地導体であるバイアホール５４に接続されてい
る。
【００１２】一方、バラクタダイオード１０はＰＮ接合
を用いて形成され、バラクタダイオード１０を成すＰ型
半導体は第２のマイクロストリップ線路１２に接続さ
れ、バラクタダイオード１０を成すＮ型半導体には電極
５６より高インピーダンス線路５８を通じて正の電圧
が、第２のマイクロストリップ線路１２には電極６０よ
り高インピーダンス線路６２を通じて負の電圧がそれぞ
れ印加されている。そして、電極５６、６０はそれぞれ
コンデンサ６４、６６を通じてバイアホール６５に接続
され、高周波的に接地されている。また、バラクタダイ
オード１０の、第２のマイクロストリップ線路１２と反
対側の端子はオープンスタブ６８により高周波的に接地
されている。なお、コンデンサ６、３８、５１、５２、
６４、６６は、本実施の形態例では、メタル・インシュ
レータ・メタル構造により形成されている。
を用いて形成され、バラクタダイオード１０を成すＰ型
半導体は第２のマイクロストリップ線路１２に接続さ
れ、バラクタダイオード１０を成すＮ型半導体には電極
５６より高インピーダンス線路５８を通じて正の電圧
が、第２のマイクロストリップ線路１２には電極６０よ
り高インピーダンス線路６２を通じて負の電圧がそれぞ
れ印加されている。そして、電極５６、６０はそれぞれ
コンデンサ６４、６６を通じてバイアホール６５に接続
され、高周波的に接地されている。また、バラクタダイ
オード１０の、第２のマイクロストリップ線路１２と反
対側の端子はオープンスタブ６８により高周波的に接地
されている。なお、コンデンサ６、３８、５１、５２、
６４、６６は、本実施の形態例では、メタル・インシュ
レータ・メタル構造により形成されている。
【００１３】このような構成において、コンデンサ６か
ら第２のマイクロストリップ線路１２を見込むインピー
ダンスは、第１のマイクロストリップ線路８により位相
回転（遅延）され、トランジスタ４のベース２６におけ
る、位相回転後のインピーダンスの虚数部と、トランジ
スタ４のベース２６を見込むインピーダンスの虚数部と
の和が目的とする発振周波数においてほぼ零になること
が発振条件となる。
ら第２のマイクロストリップ線路１２を見込むインピー
ダンスは、第１のマイクロストリップ線路８により位相
回転（遅延）され、トランジスタ４のベース２６におけ
る、位相回転後のインピーダンスの虚数部と、トランジ
スタ４のベース２６を見込むインピーダンスの虚数部と
の和が目的とする発振周波数においてほぼ零になること
が発振条件となる。
【００１４】すなわち、第１のマイクロストリップ線路
８により位相回転された共振器インピーダンスをＺ’ｒ
ｅｓｏｎａｔｏｒ、トランジスタ４を見込むインピーダ
ンスをＺｔｒａｎｓｉｓｔｏｒとすると、
８により位相回転された共振器インピーダンスをＺ’ｒ
ｅｓｏｎａｔｏｒ、トランジスタ４を見込むインピーダ
ンスをＺｔｒａｎｓｉｓｔｏｒとすると、
【００１５】
【数１】Ｉｍ（Ｚｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）＋Ｉｍ（Ｚ’
ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）＝０ が成立することが発振条件となる。なお、式中、Ｉｍ
（＊）は＊の虚数部を表す。上述のように、第１のマイ
クロストリップ線路８の長さは、この条件が成立するよ
うに設定されている。そして、トランジスタ４による上
記直列帰還型の発振回路４２は、ベース端に負性抵抗を
生じ、発振回路４２は、第２のマイクロストリップ線路
１２の共振周波数、すなわち目的とする発振周波数で発
振する。ここで、共振器を成す上記第２のマイクロスト
リップ線路１２は、目的とする発振周波数においてはほ
ぼ１／２波長の電気長をもち、第２のマイクロストリッ
プ線路１２の両端はほぼ解放端となり、一方、長手方向
の中央部は基準電位点に対してほぼ短絡インピーダンス
を呈する（文献２参照）。したがって、目的とする発振
周波数においては、第２のマイクロストリップ線路１２
の中央部が上述のように抵抗１８を介して接地されてい
てもその影響はほとんど生じない。
ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）＝０ が成立することが発振条件となる。なお、式中、Ｉｍ
（＊）は＊の虚数部を表す。上述のように、第１のマイ
クロストリップ線路８の長さは、この条件が成立するよ
うに設定されている。そして、トランジスタ４による上
記直列帰還型の発振回路４２は、ベース端に負性抵抗を
生じ、発振回路４２は、第２のマイクロストリップ線路
１２の共振周波数、すなわち目的とする発振周波数で発
振する。ここで、共振器を成す上記第２のマイクロスト
リップ線路１２は、目的とする発振周波数においてはほ
ぼ１／２波長の電気長をもち、第２のマイクロストリッ
プ線路１２の両端はほぼ解放端となり、一方、長手方向
の中央部は基準電位点に対してほぼ短絡インピーダンス
を呈する（文献２参照）。したがって、目的とする発振
周波数においては、第２のマイクロストリップ線路１２
の中央部が上述のように抵抗１８を介して接地されてい
てもその影響はほとんど生じない。
【００１６】しかし、目的とする発振周波数以外の周波
数では、第２のマイクロストリップ線路１２の中央部は
基準電位点に対してある値のインピーダンスを呈するた
め、中央部が抵抗１８を介して接地されていることで、
トランジスタ４から第２のマイクロストリップ線路１２
を見た場合の第２のマイクロストリップ線路１２の反射
係数が小さくなり、第２のマイクロストリップ線路１２
における信号の吸収が大きくなる。
数では、第２のマイクロストリップ線路１２の中央部は
基準電位点に対してある値のインピーダンスを呈するた
め、中央部が抵抗１８を介して接地されていることで、
トランジスタ４から第２のマイクロストリップ線路１２
を見た場合の第２のマイクロストリップ線路１２の反射
係数が小さくなり、第２のマイクロストリップ線路１２
における信号の吸収が大きくなる。
【００１７】以上のことを確認するため、第２のマイク
ロストリップ線路１２を見込む反射係数を周波数を変え
て測定した結果、目的とする発振周波数付近では反射係
数は１に近い大きな値を示す一方、目的とする発振周波
数以外の周波数では零に近い値を示した。図２は実施の
形態例の電圧制御型発振器２を構成する第２のマイクロ
ストリップ線路１２を見込む反射係数の測定結果を示す
スミスチャートである。図中、中心７２からの距離が電
圧反射係数（正確には電圧／（インピーダンス）1/2の
ディメンジョン）の大きさを表し、円７３が反射係数１
を表している。また、中心７２を頂点とし横軸７４に対
して成す角度が反射位相を表している。図２に示した曲
線７６が測定結果であり、曲線上の各点が異なる周波数
に対応している。このグラフから分かるように、反射係
数は、本実施の形態例の発振周波数である３８ＧＨｚ付
近では１に近い大きな値であり、それ以外の周波数で
は、より零に近い小さな値となっている。
ロストリップ線路１２を見込む反射係数を周波数を変え
て測定した結果、目的とする発振周波数付近では反射係
数は１に近い大きな値を示す一方、目的とする発振周波
数以外の周波数では零に近い値を示した。図２は実施の
形態例の電圧制御型発振器２を構成する第２のマイクロ
ストリップ線路１２を見込む反射係数の測定結果を示す
スミスチャートである。図中、中心７２からの距離が電
圧反射係数（正確には電圧／（インピーダンス）1/2の
ディメンジョン）の大きさを表し、円７３が反射係数１
を表している。また、中心７２を頂点とし横軸７４に対
して成す角度が反射位相を表している。図２に示した曲
線７６が測定結果であり、曲線上の各点が異なる周波数
に対応している。このグラフから分かるように、反射係
数は、本実施の形態例の発振周波数である３８ＧＨｚ付
近では１に近い大きな値であり、それ以外の周波数で
は、より零に近い小さな値となっている。
【００１８】比較のため、図１に示した電圧制御型発振
器２で、ボンディングワイヤ２４により抵抗１８と第２
のマイクロストリップ線路１２とを接続しなかった場合
の第２のマイクロストリップ線路１２を見込む反射係数
を測定した。図３はその測定結果（曲線７８）を示すス
ミスチャートである。図３から分かるように、この場合
には３８ＧＨｚ以外の広い周波数範囲において、反射係
数は１に近い大きな値を呈しており、不要発振が起こり
やすい状態となっている。
器２で、ボンディングワイヤ２４により抵抗１８と第２
のマイクロストリップ線路１２とを接続しなかった場合
の第２のマイクロストリップ線路１２を見込む反射係数
を測定した。図３はその測定結果（曲線７８）を示すス
ミスチャートである。図３から分かるように、この場合
には３８ＧＨｚ以外の広い周波数範囲において、反射係
数は１に近い大きな値を呈しており、不要発振が起こり
やすい状態となっている。
【００１９】なお、抵抗１８を接続しなかった場合の第
２のマイクロストリップ線路１２を見込む反射係数Γｒ
ｅｓｏｎａｔｏｒは、数式では次式のように表される。
２のマイクロストリップ線路１２を見込む反射係数Γｒ
ｅｓｏｎａｔｏｒは、数式では次式のように表される。
【００２０】
【数２】Γｒｅｓｏｎａｔｏｒ＝（Ｚｒｅｓｏｎａｔｏ
ｒ−Ｚｏ）／（Ｚｒｅｓｏｎａｔｏｒ＋Ｚｏ） ただし、Ｚｏは第１のマイクロストリップ線路８の特性
インピーダンスである。
ｒ−Ｚｏ）／（Ｚｒｅｓｏｎａｔｏｒ＋Ｚｏ） ただし、Ｚｏは第１のマイクロストリップ線路８の特性
インピーダンスである。
【００２１】このように、本実施の形態例の電圧制御型
発振器２では、目的とする発振周波数以外では発振が抑
えられ、不要発振を起こし難くなっている。したがっ
て、高周波数信号を周波数逓倍器を用いることなく安定
に生成でき、装置の小型化および低コスト化を実現でき
る。
発振器２では、目的とする発振周波数以外では発振が抑
えられ、不要発振を起こし難くなっている。したがっ
て、高周波数信号を周波数逓倍器を用いることなく安定
に生成でき、装置の小型化および低コスト化を実現でき
る。
【００２２】なお、本実施の形態例では、第２のマイク
ロストリップ線路１２と抵抗１８とをボンディングワイ
ヤ２４により接続したが、ボンディングワイヤ２４を用
いる代わりに、半導体基板１４上に導体パターンを形成
して抵抗１８と第２のマイクロストリップ線路１２とを
接続する構成とすることも無論可能である。 （文献１）「通信用マイクロ波回路」、宮内一洋、山本
平一共著、電子情報通信学会、Ｐ．２４９。 （文献２）「マイクロ波工学」、中島将光著、森北出版
株式会社、Ｐ．８５。
ロストリップ線路１２と抵抗１８とをボンディングワイ
ヤ２４により接続したが、ボンディングワイヤ２４を用
いる代わりに、半導体基板１４上に導体パターンを形成
して抵抗１８と第２のマイクロストリップ線路１２とを
接続する構成とすることも無論可能である。 （文献１）「通信用マイクロ波回路」、宮内一洋、山本
平一共著、電子情報通信学会、Ｐ．２４９。 （文献２）「マイクロ波工学」、中島将光著、森北出版
株式会社、Ｐ．８５。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、発振素子
としてのトランジスタと、一端がコンデンサおよび第１
のマイクロストリップ線路を介して前記トランジスタに
接続され他端がバラクタダイオードに接続されて共振器
を成す第２のマイクロストリップ線路とが半導体基板上
に形成され、前記トランジスタを構成する半導体の接合
部容量を印加電圧により制御して発振周波数を設定する
電圧制御型発振器であって、前記第２のマイクロストリ
ップ線路の長手方向におけるほぼ中央の箇所が、半導体
基板上に形成された抵抗を介して接地されていることを
特徴とする。
としてのトランジスタと、一端がコンデンサおよび第１
のマイクロストリップ線路を介して前記トランジスタに
接続され他端がバラクタダイオードに接続されて共振器
を成す第２のマイクロストリップ線路とが半導体基板上
に形成され、前記トランジスタを構成する半導体の接合
部容量を印加電圧により制御して発振周波数を設定する
電圧制御型発振器であって、前記第２のマイクロストリ
ップ線路の長手方向におけるほぼ中央の箇所が、半導体
基板上に形成された抵抗を介して接地されていることを
特徴とする。
【００２４】共振器を成す上記第２のマイクロストリッ
プ線路は、目的とする発振周波数においてはほぼ１／２
波長の電気長をもち、第２のマイクロストリップ線路の
両端はほぼ解放端となり、一方、長手方向の中央部は基
準電位点に対してほぼ短絡インピーダンスを呈する。し
たがって、目的とする発振周波数においては、第２のマ
イクロストリップ線路の中央部が上述のように抵抗を介
して接地されていてもその影響はほとんど生じない。し
かし、目的とする発振周波数以外の周波数では、第２の
マイクロストリップ線路の中央部は基準電位点に対して
ある値のインピーダンスを呈するため、中央部を抵抗を
介して接地することで、トランジスタから第２のマイク
ロストリップ線路を見た場合の第２のマイクロストリッ
プ線路の反射係数が小さくなり、第２のマイクロストリ
ップ線路における信号の吸収が大きくなる。したがっ
て、本発明の発振器では、目的とする発振周波数以外で
は発振が抑えられ、不要発振を起こし難くなる。その結
果、高周波数信号を周波数逓倍器を用いることなく安定
に生成でき、装置の小型化および低コスト化を実現でき
る。
プ線路は、目的とする発振周波数においてはほぼ１／２
波長の電気長をもち、第２のマイクロストリップ線路の
両端はほぼ解放端となり、一方、長手方向の中央部は基
準電位点に対してほぼ短絡インピーダンスを呈する。し
たがって、目的とする発振周波数においては、第２のマ
イクロストリップ線路の中央部が上述のように抵抗を介
して接地されていてもその影響はほとんど生じない。し
かし、目的とする発振周波数以外の周波数では、第２の
マイクロストリップ線路の中央部は基準電位点に対して
ある値のインピーダンスを呈するため、中央部を抵抗を
介して接地することで、トランジスタから第２のマイク
ロストリップ線路を見た場合の第２のマイクロストリッ
プ線路の反射係数が小さくなり、第２のマイクロストリ
ップ線路における信号の吸収が大きくなる。したがっ
て、本発明の発振器では、目的とする発振周波数以外で
は発振が抑えられ、不要発振を起こし難くなる。その結
果、高周波数信号を周波数逓倍器を用いることなく安定
に生成でき、装置の小型化および低コスト化を実現でき
る。
【図１】本発明による電圧制御型発振器の一例を示す平
面図である。
面図である。
【図２】実施の形態例の電圧制御型発振器を構成する第
２のマイクロストリップ線路を見込む反射係数の測定結
果を示すスミスチャートである。
２のマイクロストリップ線路を見込む反射係数の測定結
果を示すスミスチャートである。
【図３】第２のマイクロストリップ線路の中央部を抵抗
を介して接地しなかった場合の、図２に相当するスミス
チャートである。
を介して接地しなかった場合の、図２に相当するスミス
チャートである。
２……モノリシック集積回路発振器、４……トランジス
タ、６……コンデンサ、８……第１のマイクロストリッ
プ線路、１０……バラクタダイオード、１２……第２の
マイクロストリップ線路、１４……半導体基板、１６…
…中央の箇所、１８……抵抗、２０……電極、２２……
バイアホール、２４……ボンディングワイヤ、２６……
ベース、２８……コレクタ、３０……ショートスタブ、
３２……バイアホール、３４……エミッタ、３６……オ
ープンスタブ、３８……コンデンサ、４０……高周波出
力端子、４２……発振回路、４４……高インピーダンス
線路、４６……高インピーダンス線路、４８……電極、
５０……電極、５２……コンデンサ、５４……バイアホ
ール、５６……電極、５８……高インピーダンス線路、
６０……電極、６２……高インピーダンス線路、６４…
…コンデンサ、６６……コンデンサ、６８……オープン
スタブ、７０……コンデンサ、７２……中心、７４……
横軸、７６……曲線、７８……曲線。
タ、６……コンデンサ、８……第１のマイクロストリッ
プ線路、１０……バラクタダイオード、１２……第２の
マイクロストリップ線路、１４……半導体基板、１６…
…中央の箇所、１８……抵抗、２０……電極、２２……
バイアホール、２４……ボンディングワイヤ、２６……
ベース、２８……コレクタ、３０……ショートスタブ、
３２……バイアホール、３４……エミッタ、３６……オ
ープンスタブ、３８……コンデンサ、４０……高周波出
力端子、４２……発振回路、４４……高インピーダンス
線路、４６……高インピーダンス線路、４８……電極、
５０……電極、５２……コンデンサ、５４……バイアホ
ール、５６……電極、５８……高インピーダンス線路、
６０……電極、６２……高インピーダンス線路、６４…
…コンデンサ、６６……コンデンサ、６８……オープン
スタブ、７０……コンデンサ、７２……中心、７４……
横軸、７６……曲線、７８……曲線。
Claims (16)
- 【請求項１】 発振素子としてのトランジスタと、一端
がコンデンサおよび第１のマイクロストリップ線路を介
して前記トランジスタに接続され他端がバラクタダイオ
ードに接続されて共振器を成す第２のマイクロストリッ
プ線路とが半導体基板上に形成され、前記トランジスタ
を構成する半導体の接合部容量を印加電圧により制御し
て発振周波数を設定する電圧制御型発振器であって、 前記第２のマイクロストリップ線路の長手方向における
ほぼ中央の箇所が、前記半導体基板上に形成された抵抗
を介して接地されていることを特徴とする電圧制御型発
振器。 - 【請求項２】 前記第２のマイクロストリップ線路と前
記抵抗とはボンディングワイヤにより接続されているこ
とを特徴とする請求項１記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項３】 前記抵抗の値は前記第２のマイクロスト
リップ線路の特性インピーダンスの値にほぼ等しいこと
を特徴とする請求項１記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項４】 前記第２のマイクロストリップ線路は目
的とする発振周波数においてほぼ１／２波長の電気長を
有することを特徴とする請求項１記載の電圧制御型発振
器。 - 【請求項５】 前記第１のマイクロストリップ線路の、
前記トランジスタ側の端部における、前記第２のマイク
ロストリップ線路を見込んだインピーダンスの虚数部
と、前記トランジスタを見込んだ前記トランジスタ側の
インピーダンスの虚数部との和が目的とする発振周波数
においてほぼ零となるように、前記第１のマイクロスト
リップ線路の長さが設定されていることを特徴とする請
求項１記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項６】 前記第２のマイクロストリップ線路の前
記一端は前記コンデンサおよび前記第１のマイクロスト
リップ線路を介して前記トランジスタのベースまたはゲ
ートに接続されていることを特徴とする請求項１記載の
電圧制御型発振器。 - 【請求項７】 前記トランジスタはＭＥＳ型電界効果ト
ランジスタであり、前記第２のマイクロストリップ線路
の前記一端は前記コンデンサおよび前記第１のマイクロ
ストリップ線路を介して前記ＭＥＳ型電界効果トランジ
スタのゲートに接続され、前記半導体の接合部容量は前
記ＭＥＳ型電界効果トランジスタのゲートとドレインと
の間の容量であることを特徴とする請求項６記載の電圧
制御型発振器。 - 【請求項８】 前記トランジスタはヘテロバイポーラト
ランジスタまたは２次元電子ガストランジスタであり、
前記第２のマイクロストリップ線路の前記一端は前記コ
ンデンサおよび前記第１のマイクロストリップ線路を介
して前記トランジスタのベースに接続され、前記半導体
の接合部容量は前記トランジスタのベースとコレクタと
の間の容量であることを特徴とする請求項６記載の電圧
制御型発振器。 - 【請求項９】 前記トランジスタのコレクタは前記半導
体基板上に形成された、帰還回路としてのショートスタ
ブを介して接地され、エミッタは前記半導体基板上に形
成されたオープンスタブの一端に接続されていることを
特徴とする請求項８記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項１０】 前記オープンスタブの他端近傍はコン
デンサを介して高周波出力端子に接続されていることを
特徴とする請求項９記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項１１】 前記トランジスタのベースおよびエミ
ッタにはそれぞれ前記半導体基板上に形成された高イン
ピーダンス線路を通じてバイアス電圧が印加され、前記
高インピーダンス線路の、ベースおよびエミッタと反対
側の端部はともにコンデンサを介して接地されているこ
とを特徴とする請求項９記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項１２】 前記バラクタダイオードの、前記第２
のマイクロストリップ線路と反対側の端子はオープンス
タブにより高周波的に接地されていることを特徴とする
請求項１記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項１３】 前記バラクタダイオードはＰＮ接合を
用いて形成され、前記バラクタダイオードを成すＰ型半
導体は前記第２のマイクロストリップ線路に接続され、
前記バラクタダイオードを成すＮ型半導体には高インピ
ーダンス線路を通じて正の電圧が、前記第２のマイクロ
ストリップ線路には高インピーダンス線路を通じて負の
電圧がそれぞれ印加されていることを特徴とする請求項
１２記載の電圧制御型発振器。 - 【請求項１４】 前記高インピーダンス線路の、前記バ
ラクタダイオードまたは前記第２のマイクロストリップ
線路と反対側の端部はコンデンサにより高周波的に接地
されていることを特徴とする請求項１３記載の電圧制御
型発振器。 - 【請求項１５】 前記コンデンサはメタル・インシュレ
ータ・メタル構造を有することを特徴とする請求項１、
１０、１１、１４のいずれかに記載の電圧制御型発振
器。 - 【請求項１６】 前記半導体基板は絶縁性化合物半導体
基板であることを特徴とする請求項１記載の電圧制御型
発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10341268A JP2000174554A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 電圧制御型発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10341268A JP2000174554A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 電圧制御型発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000174554A true JP2000174554A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=18344740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10341268A Pending JP2000174554A (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 電圧制御型発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000174554A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1296406A1 (en) * | 2001-09-21 | 2003-03-26 | Alcatel | Second harmonic spurious mode suppression in half-wave resonators, with application to microwave filtering structures |
| JPWO2006095502A1 (ja) * | 2005-03-08 | 2008-08-14 | 日本電気株式会社 | 電圧制御発振器および電圧制御発振器の周波数制御方法 |
-
1998
- 1998-12-01 JP JP10341268A patent/JP2000174554A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1296406A1 (en) * | 2001-09-21 | 2003-03-26 | Alcatel | Second harmonic spurious mode suppression in half-wave resonators, with application to microwave filtering structures |
| JPWO2006095502A1 (ja) * | 2005-03-08 | 2008-08-14 | 日本電気株式会社 | 電圧制御発振器および電圧制御発振器の周波数制御方法 |
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