JP2001085948A - 発振器の発振周波数調整方法及びその発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振周波数調整を容易にする発振器の発振周
波数調整方法及びその発振器を提供する。 【解決手段】 互いに平行な金属平板１，２の間に該金
属平板間に存在する誘電体媒質３よりも誘電率の大きな
誘電体ストリップ４を挿入し、この誘電体ストリップ４
の一端に共振器７を介して発振素子５を接続してなる発
振器の発振周波数を調整する方法において、前記共振器
７に臨ませて金属板１０を配置し、この金属板１０を前
記共振器７に接近・離反させることにより、前記共振器
７の境界条件を変化させて発振周波数を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体線路を用い
た発振器の発振周波数調整方法及びその発振器に係り、
特に、発振周波数調整を容易にする発振器の発振周波数
調整方法及びその発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ミリ波帯の集積回路では、金属線路とし
てマイクロストリップ線路が、また誘電体線路としてイ
メージ線路といったものが一般に使用されている。しか
し、金属線路は、ミリ波帯で導体損失が非常に大きい欠
点があり、誘電体線路は直線部分での伝送損失は小さい
が、曲がり部分や不連続部分において放射が起こり、損
失の異常な増加のみならず、近接線路への漏話が生じる
という欠点がある。

【０００３】そこで、曲がりや不連続部分での放射がな
く、しかも、伝搬波が基本モード単一となる非放射性の
誘電体線路が考案されている。

【０００４】この誘電体線路は、２枚の金属平板を間隔
ａでもって平行配置し、これらの金属平板間に存在する
外部誘電体媒質（以下、誘電体媒質という）の誘電率ε
₁ よりも大なる誘電率ε₂ を有する厚さ（厚さは金属平
板に平行な次元とする）ｔの誘電体ストリップを挿入
し、誘電体媒質内の電磁波の伝搬波長をλ₀ 、誘電体ス
トリップに沿って伝搬する電磁波の基本波ＴＭ₀ モード
及び第１高次波ＴＭ₁ モードの伝搬波長をそれぞれ
λ_g0、λ_g1とし、ε_r ＝ε₂ ／ε₁ としたとき、

【０００５】

【数１】

【０００６】それぞれ満足するように構成したものであ
る。

【０００７】以下に、従来の非放射性誘電体線路を図２
を参照しながら説明する。

【０００８】この非放射性誘電体線路は、上側金属平板
１と下側金属平板２とを間隔ａでもって平行配置し、こ
れらの金属平板間を誘電体媒質（誘電率ε₁ ）３で満た
し、この金属平板間に厚さｔ、誘電率ε₂ （ε₂ ＞
ε₁ ）の誘電体ストリップ４を挿入した構造になってい
る。上側金属平板１と下側金属平板２との間隔ａを誘電
体媒質３内の電磁波の伝搬波長λ₀ の１／２以下にすれ
ば、上側金属平板１及び下側金属平板２に平行に偏波し
た電磁波は遮断されて伝搬しない。ところが、誘電体ス
トリップ４中では伝搬波長が短縮されるため、遮断状態
が解消され、誘電体ストリップ４に沿って電磁波が伝搬
する。この場合、誘電体ストリップ４が曲がっていて
も、曲がり部分からの放射波は金属平板の遮断効果によ
り伝搬しないため、伝搬エネルギは殆ど誘電体ストリッ
プ４内に閉じ込められる。よって、放射損失はもとよ
り、周囲への影響も生じない。一般的には、誘電体媒質
３には空気が使用される。

【０００９】上記の非放射性誘電体線路を利用して周波
数変調発振器が開発されている。図３に非放射性誘電体
線路を用いた従来の周波数変調発振器を示す。この図に
おいて、誘電体媒質３は空気とし、図示していない。ま
た、上側金属平板１は省略してある。

【００１０】この周波数変調発振器は、下側金属平板２
の上に、発振素子であるＧｕｎｎダイオード５と、Ｇｕ
ｎｎダイオード５を格納するＧｕｎｎダイオードマウン
ト６と、Ｇｕｎｎダイオード５に一端が接する金属スト
リップ共振器（以下、単に共振器という）７と、共振器
７の一側に接するモードサプレッサ８と、モードサプレ
ッサ８の反対側より共振器７に臨む変調器９と、モード
サプレッサ８に連なり上下側金属平板１，２の端まで伸
ばされた誘電体ストリップ４とを設置し、その上に上側
金属平板１を設置した構造を有する。変調器９には印加
電圧により静電容量が変化するバラクタダイオードが装
荷してある。

【００１１】以下に、この周波数変調発振器の動作を説
明する。

【００１２】Ｇｕｎｎダイオード５に電圧を印加する
と、Ｇｕｎｎダイオード５は発振する。Ｇｕｎｎダイオ
ード５からの出力は、共振器７を介して誘電体ストリッ
プ４及び変調器９に導かれる。共振器７は、出力を誘電
体ストリップ４に導くだけでなく、長さによりＧｕｎｎ
ダイオード５の発振周波数を決定し、また、変調器９の
共振周波数もＧｕｎｎダイオード５の発振周波数に影響
を与える。誘電体ストリップ４と共振器７との結合部分
で不要モードが発生するおそれがあり、その不要モード
を除去するためにモードサプレッサ８が誘電体ストリッ
プ４の端部に挿入されている。変調器９に印加する電圧
を変化させると、バラクタダイオードの静電容量が変化
するため、変調器９の共振周波数が変化し、結果として
Ｇｕｎｎダイオード５の発振周波数が偏移する。よっ
て、Ｇｕｎｎダイオード５を発振させ、変調器９に信号
を入力すると、入力信号に応じて周波数偏重された高周
波出力信号が周波数変調発振器から出力される。以上
が、非放射性誘電体線路を用いた周波数変調発振器の働
きである。

【００１３】図３の構成では、共振器７の後方、即ち、
誘電体ストリップ４の反対側に変調器９を設置している
が、図４に示されるように、共振器７の前方、即ち、誘
電体ストリップ４と同じ側に変調器９を設置しても同様
の効果が得られる。

【００１４】以上説明したように、非放射性誘電体線路
を用いた周波数変調発振器では、伝送路となる非放射性
誘電体線路が低損失で不要放射がないため、他の回路と
不要に結合することがなく、優れた特性の周波数変調発
振器が製作できる。上記周波数変調発振器を用いて自動
車の前方監視用レーダ等の開発が進められている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の非放射
性誘電体線路を用いた周波数変調発振器では、次のよう
な問題があった。

【００１６】この周波数変調発振器は、発振素子として
Ｇｕｎｎダイオード５を用いている。このＧｕｎｎダイ
オード５は、大出力が得られるという利点があるが、個
体差があるために、同じ長さの共振器７を用いても発振
周波数が同じにならないという欠点がある。そこで、所
望の発振周波数を得るためには、長さの異なる共振器７
に交換する必要がある。共振器７の交換作業は、非放射
性誘電体線路の構造上、上側金属平板１を取り外し、共
振器７に交換した後、再び上側金属平板１を取り付ける
という手順になる。このように、共振器７の交換の都
度、上側金属平板１の着脱を必要とするので、交換作業
には非常に手間がかかることになる。このため、周波数
変調発振器が高価になり、このことが実用上大きな問題
となる。

【００１７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、発振周波数調整を容易にする発振器の発振周波数調
整方法及びその発振器を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の方法は、互いに平行な金属平板の間に該金属
平板間に存在する誘電体媒質よりも誘電率の大きな誘電
体ストリップを挿入し、この誘電体ストリップの一端に
共振器を介して発振素子を接続してなる発振器の発振周
波数を調整する方法において、前記共振器に臨ませて金
属板を配置し、この金属板を前記共振器に接近・離反さ
せることにより、前記共振器の境界条件を変化させて発
振周波数を調整するものである。

【００１９】また、本発明の発振器は、互いに平行な金
属平板の間に該金属平板間に存在する誘電体媒質よりも
誘電率の大きな誘電体ストリップを挿入し、この誘電体
ストリップの一端に共振器を介して発振素子を接続して
なる発振器において、前記共振器に臨ませて金属板を配
置し、前記金属平板の外側より前記金属板を前記共振器
に接近・離反させる金属板移動手段を設けたものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２１】図１は、非放射性誘電体線路を用いた本発
明の周波数変調発振器の上面図である。この図におい
て、誘電体媒質３は空気とし、図示していない。また、
上側金属平板１は省略してある。

【００２２】この周波数変調発振器は、下側金属平板２
の上に、発振素子であるＧｕｎｎダイオード５と、Ｇｕ
ｎｎダイオード５を格納するＧｕｎｎダイオードマウン
ト６と、Ｇｕｎｎダイオード５に一端が接する金属スト
リップ共振器（以下、単に共振器という）７と、共振器
７の一側に接し上下側金属平板１，２の端まで伸ばされ
た誘電体ストリップ４と、誘電体ストリップ４の途中に
設けた変調器９と、変調器９からの上下側金属平板１，
２の端までの間に設けたモードサプレッサ８と、誘電体
ストリップ４の反対側より共振器７に臨む金属板１０と
を設置し、その上に上側金属平板１を設置した構造を有
し、さらに、上下側金属平板１，２の端の外側より上下
金属平板１，２間に挿入されて金属板１０に接するネジ
１１が設けられている。変調器９には印加電圧により静
電容量が変化するバラクタダイオードが装荷してある。
金属板１０は、電波の漏洩、不要共振を防ぐため、所望
の周波数に対して４分の１波長ごとの凹凸構造を有して
おり、上下金属平板１，２に接している。金属板１０
は、ネジ１１を回すことにより、共振器７に近付くよう
になっている。なお、ネジ１１を反対に回すことにより
金属板１０が共振器７から離れるようにしてもよい。ネ
ジ１１は、金属板１０を共振器７に接近・離反させる金
属板移動手段を構成するものである。

【００２３】図１の周波数変調発振器における発振周波
数調整方法を説明する。

【００２４】Ｇｕｎｎダイオード５に電圧を印加する
と、Ｇｕｎｎダイオード５は発振する。Ｇｕｎｎダイオ
ード５からの出力は、共振器７を介して誘電体ストリッ
プ４に導かれ、変調器９を通過して周波数変調発振器か
ら出力される。共振器７は、出力を誘電体ストリップ４
に導くだけでなく、長さによりＧｕｎｎダイオード５の
発振周波数を決定する。誘電体ストリップ４と共振器７
との結合部分で不要モードが発生するおそれがあり、そ
の不要モードを除去するためにモードサプレッサ８が誘
電体ストリップ４の途中に挿入されている。変調器９に
印加する電圧を変化させると、バラクタダイオードの静
電容量が変化するため、変調器９の共振周波数が変化
し、結果として周波数変調発振器から出力される信号に
周波数変調がかかる。

【００２５】金属板１０が共振器７から十分離れている
と、共振器７の境界条件は開放となる。一方、金属板１
０が共振器７に接触すると、金属板１０が上下金属平板
１，２に接しているため、境界条件は短絡となる。ネジ
１１を回して金属板１０を共振器７に近付けていくこと
で、共振器７の境界条件を開放から短絡へ連続的に変化
されることができる。これにより、Ｇｕｎｎダイオード
５の発振周波数を連続的に高くしていくことができる。

【００２６】以上説明したように、共振器７に臨ませた
金属板を共振器７に接近・離反させることにより、共振
器７の境界条件を変化させて発振周波数を調整すること
ができ、従来のような共振器７の交換作業が不要となる
と共に、長さの異なる共振器７を用意する必要もなくな
る。また、上下金属平板１，２の外側から金属板を移動
させる金属板移動手段１１を用いることで、上側金属平
板１を着脱することなく、周波数変調発振器の外部での
作業により所望の発振周波数を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００２８】（１）ネジ等の簡単な金属板移動手段で金
属板を移動させるだけで発振周波数を調整できるので、
発振周波数の調整が容易になり、発振器を安価に製造す
ることができる。

【００２９】（２）発振器を用いた自動車の前方監視用
レーダ等の実用上に多大なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す周波数変調発振器の
上面図である。

【図２】非放射性誘電体線路の斜視図である。

【図３】従来の周波数変調発振器の上面図である。

【図４】従来の周波数変調発振器の上面図である。

【符号の説明】

１ 上側金属平板 ２ 下側金属平板 ３ 誘電体媒質 ４ 誘電体ストリップ ５ Ｇｕｎｎダイオード（発振素子） ７ 共振器 １０ 金属板 １１ ネジ（金属板移動手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な金属平板の間に該金属平板
   間に存在する誘電体媒質よりも誘電率の大きな誘電体ス
   トリップを挿入し、この誘電体ストリップの一端に共振
   器を介して発振素子を接続してなる発振器の発振周波数
   を調整する方法において、前記共振器に臨ませて金属板
   を配置し、この金属板を前記共振器に接近・離反させる
   ことにより、前記共振器の境界条件を変化させて発振周
   波数を調整することを特徴とする発振器の発振周波数調
   整方法。
2. 【請求項２】 互いに平行な金属平板の間に該金属平板
   間に存在する誘電体媒質よりも誘電率の大きな誘電体ス
   トリップを挿入し、この誘電体ストリップの一端に共振
   器を介して発振素子を接続してなる発振器において、前
   記共振器に臨ませて金属板を配置し、前記金属平板の外
   側より前記金属板を前記共振器に接近・離反させる金属
   板移動手段を設けたことを特徴とする発振器。