JP2003152455A

JP2003152455A - 伝送線路型共振器を用いた高周波発振器

Info

Publication number: JP2003152455A
Application number: JP2001349441A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Aikawa; 正義相川; Takayuki Tanaka; 高行田中; Fumio Asamura; 文雄浅村; Takeo Oita; 武雄追田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2003-05-23
Also published as: US6798305B2; US20030090332A1

Abstract

(57)【要約】【課題】回路の小型化や低損失化に適し、例えば４相Pu
sh-Push発振器をも実現可能とする高周波発振器を提供
する。【解決手段】高周波共振器に２つの発振用能動素子を接
続して前記高周波共振器を共用した２つの発振系を形成
し、前記発振系の出力を合成してなる高周波発振器にお
いて、前記高周波共振器を伝送線路型共振器から形成
し、前記伝送線路型共振器の互いに逆相関係にある２つ
の共振波動点に前記発振用能動素子を接続し、さらに前
記伝送線路型共振器の電気的対称点に合成線路を接続し
て高周波出力を得たことを基本的な解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波やミリ
波帯の高周波発振器を産業上の技術分野とし、特に発振
周波数を２倍にし又は発振出力を合成するPush-Push発
振器又はPush-Pull発振器を実現して、その高性能化を
目的とした回路構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）マイクロ波やミリ波帯の
高周波発振器は、高周波ハードウェアの中でも中核的存
在であり、同時に装置コスト上もそのウェイトが高く、
高性能化と経済化が求められている。特に30GHz以上の
ミリ波領域では、半導体デバイス性能や回路損失の増大
に伴って、発振電力や雑音特性が劣化してくる。さらに
は、高精度な組み立てや高周波検査工程等によって低コ
スト化も困難であり、ミリ波応用進展阻害の主要因とも
なっている。その打開策として、発振素子の多素子化や
Push-Pull動作による電力合成や、Push-Push発振によっ
て２倍以上の高い周波数の発振を実現する方法が考えら
れている。

【０００３】（従来技術の一例）第１８図は一従来例を
説明する高周波発振器の回路図である。高周波発振器
は、基板１上に設置した高周波（マイクロ波）共振器と
しての電体共振器２ｘと、負性抵抗素子や増幅素子及び
これらの回路を含む２つの発振用能動素子３と、合成回
路４とからなる。２つの発振用能動素子３は例えばＦＥ
Ｔを増幅素子として、誘電体共振器２ａを共用して２つ
の発振系を形成する。

【０００４】例えば、ＦＥＴ２のゲートに接続したマイ
クロストリップライン（ＭＳＬとする）５を誘電体共振
器２ｘの両側に配置して電磁結合させる。そして、ソー
ス接地としてドレインに出力を得る。ここで、各発振器
（各発振系）は互いに逆相発振とし、ドレインに逆相の
出力を得る。図中の符号１０は終端抵抗である。

【０００５】合成回路４は、例えば同相合成の場合はウ
ィルキンソン型電力合成回路からなり、逆相合成の場合
はウィルキンソン型電力合成回路の入力の一方に位相反
転回路を付加し、発振用能動素子３（ＦＥＴ）のソース
からの各発振出力を入力して合成する。そして、例えば
各発振系の発振周波数ｆ0に対して２倍の発振周波数２
ｆ0を得るPush-Push発振器とする場合には、合成回路４
を同相（和動）合成とする。すなわち、各発振出力をそ
のまま入力して合成する。このようにすれば、第１９図
（ａｂｃ）に示したように、各発振系による発振周波数
の基本波ｆ0（及び奇数次倍調波）は相殺されて、２倍
波２ｆ0（及び偶数次倍調波）が合成される。

【０００６】また、基本波ｆ0として合成出力Ｐoを得る
Push-Pull発振器とする場合には、合成回路４を逆相
（差動）合成とする。すなわち、発振出力の一方は反転
して他方はそのまま入力して合成する。このようにすれ
ば、基本波ｆ0がそのまま合成されるので、発振周波数
を基本波ｆ0として合成出力Poが得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成のPush-PushあるいはPush-Pull
としたこの種の高周波発振器では、前述した通り、高周
波共振器２、２つの発振用能動素子３、及び同相／逆相
の合成回路４で構成される。ちなみに、この種の高周波
共振器をブロック図で示すと、第２０図になる。このブ
ロック図から明らかなように、これまでは、特に高周波
共振器２と合成回路４は、全く別のものとして構成され
てきた。その結果、回路構成がそれだけ複雑となり、周
波数が高くなるに伴って、３つの構成要素のトータル的
設計が複雑となると共に回路の小型化や、合成回路４を
設けたことによる損失増加となる問題があった。

【０００８】さらに、例えば４相（0度、90度、180度、
270度）の相互同期発振が実現できれば、Push-Push発振
器の原理に基づいて発振周波数（基本波ｆ0）の４倍の
高周波発振が可能であるが、現在までのところでは４相
Push-Push発振器の報告例は見当たらず、従来の回路構
成では実現困難であった。また、前述したウィルキンソ
ン型等の合成回路では、２つの発振出力を合成するため
の線路を引き回して合成回路を形成しており、そのため
には発振回路も含めた複雑な設計が必要という問題もあ
った。

【０００９】（発明の目的）本発明は、回路の小型化や
低損失化に適し、例えば４相Push-Push発振器をも実現
可能とする高周波発振器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段、請求項１に相当】本発明
は、上記の技術状況を鑑みなされたもので、高周波共振
器を伝送線路型共振器から形成して互いに逆相関係にあ
る２つの共振波動点に発振用能動素子を接続し、さらに
伝送線路型共振器の電気的対称点に合成線路を接続して
高周波出力を得たことを基本的な解決手段とする。

【００１１】

【作用】本発明では、伝送線路型共振器の互いに逆相関
係にある２つの共振波動点に発振用能動素子を接続する
ので、互いに逆相発振とした発振系を得る。そして、伝
送線路型共振器の電気的対称点に合成線路を接続するの
で、各発振系の出力を同相あるいは逆相で合成できる。
例えば合成（出力）線路を同相合成とすれば基本波ｆ0
が相殺されて２倍波２ｆ0が得られ、Push-Push発振器を
構成する。また、逆相合成の線路にすれば基本波ｆ0の
合成出力Poが得られ、Push-Pull発振器を構成する。

【００１２】詳述すると、伝送線路型共振器の共振位相
が互いに逆位相である位置に発振用能動素子を接続する
ことによって、相互位相同期を伴った逆位相発振（相互
同期発振）を起こさせることができる。そして、物理的
対称性を有する共振器であれば、発振に用いているその
双極性の固有波動場には必ず電気的対称点（あるいは
面）が存在するので、そこに合成線路を接続するだけで
同相合成が容易に実現できる。

【００１３】このことは、Push-Push 動作に必要な同相
合成回路を、別途、設ける必要はなく、高精度な対称性
を確保できる同相合成機能を極めて簡易に実現すること
になる。なお、設計上、留意すべきことは、共振器と発
振出力端子の結合度の設定のみである。このことは、共
振器と合成回路を一体化したことと等価であり、その結
果は、回路構造の簡易・小型化に大変有効であると共
に、後述の様に、4相Push-Push 化さえも実現可能とな
る。

【００１４】また、同じく共振器の電気的対称点（ある
いは面）近傍では、逆相（差分）合成回路を電気的対称
性を確保しつつ構成することができて、別途に逆相合成
回路を設けることなく、所謂Push-Pull動作もミリ波の
様な高周波領域でも容易に実現可能となる。

【００１５】要するに、本発明では、従来、高周波共振
器と合成回路とは個別な構成であったのを、伝送線路型
共振器に合成線路を形成（付加）するのみで、高周波共
振器と合成回路とを一体的な構成とすることができる。
ちなみに、従来例（前第２０図）に比較して、これをブ
ロック図で示せば第１図になる。このような本発明に基
づく各実施例を以下に説明する。

【００１６】

【第１実施例】第２図は本発明の第１実施例を説明する
高周波発振器の平面図である。なお、前従来例と同一部
分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
ここでの高周波発振器はPush-Push発振器とした場合の
例で、高周波共振器に伝送線路型共振器を適用した、こ
の例では伝送線路をＭＳＬとした線路共振器２Ａを適用
した場合の構成例である。すなわち、高周波発振器（Pu
sh-Push発振器）は、基本的には、線路共振器２Ａと、
２つの発振用能動素子３と、合成線路６とからなる。線
路共振器２Ａは、基板１の一主面に設けた符号２Ａを共
用した信号線と他主面の接地導体（未図示）からなり、
線路長を発振周波数（基本波ｆ0）の波長λに対して概
ね１／２とした長さ(λ／２)とする。

【００１７】２つの発振用能動素子３は前述同様にＦＥ
Ｔとして線路共振器２Ａの両端に、疎結合とするコンデ
ンサ７を経てそれぞれゲートが接続する。そして、ソー
スを接地し、負性抵抗が得られるように設計したＭＳＬ
５による電気的な開放端として動作電圧の供給される電
源（未図示）をドレインに接続する。合成線路６はＭＳ
Ｌからなり、線路共振器２Ａの中点すなわち電気的対称
点に、疎結合とするコンデンサ７を経て接続する。

【００１８】このような構成であれば、線路共振器２Ａ
を共用した２つの発振用能動素子３によって、それぞれ
が同一発振周波数（基本波ｆ0）とした各発振系を形成
する。各発振系は、λ／２とした線路共振器２Ａの基本
共振モードによって互いに位相が反転した逆相発振とな
る。したがって、線路共振器２Ａの中点では、互いに逆
相とした高周波の基本波ｆ0が相殺されて、同相となる
２倍波２ｆ0が合成される。

【００１９】そして、疎結合とした合成線路６を線路共
振器２Ａの中点に接続するので、同相で合成された2倍
波２ｆ0をＭＳＬとした合成線路６によってそのまま取
り出すことができる。換言すると、線路共振器２Ａの中
点に同相合成とする合成線路６を接続するので、基本波
ｆ0を相殺して２倍波２ｆ0を出力としたPush-Push発振
器が得られる。

【００２０】以上のように、第１実施例では線路共振器
２Ａと２つの発振用能動素子３で互いに逆相とした発振
系を形成する。そして、線路共振器２Ａの中点に同相で
の合成線路６（ＭＳＬ）を疎結合させてPush-Push発振
器を構成する。したがって、Push-Push発振器に必要な
同相合成回路は、線路共振器２Ａの中点に合成線路６を
疎結合させるだけでよいので、極めて簡易な構成とな
る。この例では、合成線路６はそのまま出力線となる。

【００２１】なお、第１実施例において、線路共振器２
Ａの中点に基本波ｆ0のλ／４としたＭＳＬ５を接続し
て電気的な短絡点を設けることにより（第３図）、逆相
発振をより安定にできる。すなわち、線路共振器２Ａの
中点が強制的な０電位点となって電気的対称点を固定す
るので、中点での電位変動がなく２つの発振系の逆相発
振を安定にできる。

【００２２】

【第２実施例】第４図は本発明の第２実施例を説明する
高周波発振器の図である。なお、第２実施例以降では、
前第１実施例と同一部分の説明は省略又は簡略する。前
第１実施例では、逆相発振とする発振用能動素子３を両
端側に接続した線路共振器２Ａの電気的対称点である中
点に、合成線路６としてのＭＳＬを接続してPush-Push
発振器を構成する例を示したが、第２実施例はPush-Pul
l発振器の構成例である。

【００２３】要するに、第２実施例では、線路共振器２
Ａの中点に、合成線路６としてのスロットライン（以
下、ＳＬとする）を接続する。すなわち、線路共振器２
Ａの中点に先端が位置したＬ字状のＳＬを基板１の他主
面に形成して、線路共振器２Ａと電磁結合する。なお、
ＳＬは両側の金属導体８間で生ずる電界及びこれによる
磁界によって高周波が進行する伝送線路である。そし
て、この例では、ＳＬの屈曲部と電磁結合するＭＳＬを
出力線９として基板１の一主面に設けてなる。

【００２４】このような構成であれば、各発振用能動素
子３（発振系）からの発振出力は、線路共振器２Ａの中
点でＳＬの平衡モードに変換される。この場合、線路共
振器２Aの中点近傍では電圧は最小であるが、各発振系
からの高周波電流が最大となる。したがって、この高周
波電流による磁界によってＳＬの両側の金属導体間に電
流を生じて、両発振系の基本波ｆ0を取り出すことがで
きる。

【００２５】すなわち、例えば一方の発振出力が＋ピー
ク値であれば、他方の発振出力は−ピーク値とした電流
がＳＬの両側で誘起される。したがって、ＳＬ両側での
電流は２倍になる。このことから、発振周波数を基本波
ｆ0として、少なくとも一つの発振系による出力以上と
なる２倍に接近した合成出力（電力）Ｐoの高周波がＳ
Ｌを伝播する。そして、合成線路６としたＳＬに出力線
９（ＭＳＬ）を電磁結合して、一主面側から不平衡型と
した合成出力Ｐoを得る。

【００２６】以上から、第２実施例では、第１実施例と
同様に線路共振器２Ａと２つの発振用能動素子３で各発
振系を形成する。そして、ここでは、線路共振器２Ａの
中点に、２つの発振系の出力を逆相合成とする合成線路
６（ＳＬ）を設けてPush-Pull発振器を構成する。した
がって、Push-Pull発振器に必要な逆相合成回路は、線
路共振器２Ａの中点にＳＬを電磁結合させるだけでよい
ので、極めて簡易な構成となる。

【００２７】なお、第２実施例においても、前第１実施
例と同様に、線路共振器２Ａの中点にλ／４としたＭＳ
Ｌを接続することにより（未図示）、逆相発振をより安
定にする。また、出力線９を設けて一主面側からＭＳＬ
による不平衡型の合成出力Ｐoを得たが、他主面のＳＬ
による合成線路６から、直接的に平衡型の出力Ｐoを得
てもよい。

【００２８】

【第３実施例】第５図は本発明の第３実施例を説明する
高周波発振器の図である。前各実施例では線路共振器２
Ａを用いてPush-Push又はPush-Pull発振器を構成した
が、第３実施例は伝送共振器をＭＳＬとしたリング共振
器２Bから形成したPush-Push 発振器の構成例である。

【００２９】すなわち、ここでのPush-Push発振器は、
基本的にリング共振器２Ｂと２つの発振用能動素子３と
合成線路６とからなる。リング共振器２Ｂは、基板１の
一主面に設けた符号２Bを共用する環状線と他主面の接
地導体（未図示）からなり、発振周波数（基本波f0）の
波長λに対して、周回する環状線２Bの線路長を1波長
(λ)とする。２つの発振用能動素子３（ＦＥＴ）は、リ
ング共振器２Ｂの中心に対して点対称とした左右両端即
ち電気的対称点（逆相点）にゲートをそれぞれ接続し
て、各発振系を形成する。そして、左右両端の中点とな
る例えば下端に、コンデンサ７による疎結合としたＭＳ
Ｌの合成線路６を接続する。

【００３０】このような構成であれば、線路長を１波長
（λ）としたリング共振器２Ｂの電気的対称点である左
右両端に発振用能動素子３を接続して発振するので、各
発振系はリング共振器２Ｂの基本共振モードによって、
互いに逆相での発振となる。そして、リング共振器２Ｂ
の左右両端の中点である例えば下端に合成線路６を接続
するので、前述同様に互いに逆相の基本波ｆ0が相殺さ
れて２倍波２ｆ0が合成された出力を得る。

【００３１】したがって、この場合でも、Push-Push発
振に必要な同相合成回路は、リング共振器２Ｂの下端に
合成線路６を疎結合させるだけでよく、極めて簡易な構
成で発振周波数（基本波）ｆ0の２倍波２ｆ0を得ること
ができる。

【００３２】なお、第３実施例においては、リング共振
器２Ｂの下端に合成線路６を接続して同相合成したが、
例えば第６図に示したようにリング共振器２ｂの左右両
端の中点である上端に電気的な短絡端とする、基本波ｆ
0に対してλ／４となるＭＳＬ５を設けてもよい。この
ようにすれば、リング共振器２Ｂの上端に設けた短絡端
を０電位点（基準）として逆相励振するので、前述した
ように逆相発振を安定にする。

【００３３】また、例えば第７図に示したように、リン
グ共振器２Ｂの左右両端の中点となる上下両端をＭＳＬ
による合成線路６によって共通接続し、合成線路６の中
点から同相合成された２倍波２ｆ0を得ることもでき
る。この場合、リング共振器２Ｂの中心に対して点対称
性をほぼ維持するので、電磁波動場を乱すことなく良好
な共振特性を得て安定度を高める。

【００３４】

【第４実施例】第８図は本発明の第４実施例を説明する
高周波発振器の図である。前第３実施例ではリング共振
器２Ｂを用いたPush-Push発振器の構成例を示したが、
第４実施例は同Push-Pull発振器の構成例である。すな
わち、第４実施例では、逆相発振用としたリング共振器
の左右両端の中点となる下端に、合成線路６としてのＳ
Ｌを接続する。そして、ＳＬと交差する出力線９として
のＭＳＬ５を形成する。

【００３５】このような構成であれば、リング共振器２
Ｂの中点である下端では、前第２実施例で説明したよう
に、互いに逆相の高周波電流による磁界によって合成線
路６としたＳＬの両端側に電流を誘起する。そして、互
いに逆相であるために２倍の電流となる。したがって、
合成線路６によって基本波ｆ0で２倍に接近した合成出
力Ｐoが得られる。そして、ここでは、ＭＳＬによる出
力線９によって不平衡型に変換された合成出力Ｐoを得
る。

【００３６】なお、第４実施例においても、前第３実施
例と同様に、リング共振器４Bの上端にλ／４としたＭ
ＳＬの電気的短絡端を設けることによって（第９図）、
逆相発振を良好にする。また、リング共振器２Ｂの上下
端を、ＳＬとした合成線路６を共通接続してその中点か
ら合成出力Poを得ることもできる（第１０図）。

【００３７】

【第５実施例】第１１図は本発明の第５実施例を説明す
る高周波発振器の図である。前各実施例では、線路共振
器２Ａあるいはリング共振器２Ｂを用いて、逆相合成又
は同相合成による２倍とした発振周波数２ｆ0又は２倍
に接近した合成出力Poを得るPush-Push又はPush-Pull発
振器を説明したが、第５実施例では４倍とした発振周波
数４ｆ0を得る構成例である。

【００３８】すなわち、第５実施例では、前第１実施例
で示したPush-Push発振器を２個並列に配置する。そし
て、各Push-Push発振器の線路共振器２Ａの中点同士を
第１出力線６ａとしてのＭＳＬによって接続する。ここ
でも、線路共振器２Ａの長さは発振周波数（基本波ｆ
0）のλ／２として、コンデンサ７を経ての疎結合とす
る。さらに、２倍波２ｆ0のλ／２（即ち、基本波ｆ0の
λ／４）とした第１合成線路６ａの中点にコンデンサ７
を経て、ＭＳＬによる第２合成線路６ｂを接続する。

【００３９】このような構成であれば、各Push-Push発
振器の出力（２倍波２ｆ0）は第１合成線路６ａによっ
て逆相合成される。そして、第１合成線路６ａの中点同
士を２倍波２ｆ0のλ／２としてその中点に第２合成線
路６ｂを接続するので、ここでも2倍波２ｆ0が逆相合成
される。したがって、第２合成線路６ｂには基本波ｆ0
に対して４倍となる発振周波数４ｆ0が得られる。

【００４０】換言すると、前第１〜第４各実施例では互
いに逆相点での合成なので０度（360度）及び180度の２
相合成となるが、第５実施例では0度と180度及び180度
と360度（0度）間の90度、270度を含めた４相合成とな
る。要するに、第１と第２の合成線路６（ａｂ）によっ
て発振周波数（基本波ｆ0）が互いに90度の位相差をも
って合成されたことと等価であり、これは、共振器と合
成回路とを一体化するという本発明があればこその回路
構成である。

【００４１】

【第６実施例】第１２図は本発明の第６実施例を説明す
る高周波発振器の図である。前第５実施例では、線路共
振器２Ａでの基本波ｆ0に対する４倍波４ｆ0（４相合
成）を得る構成例を示したが、第６実施例はリング共振
器２Ｂで４倍波４ｆ0を得る構成例である。

【００４２】すなわち、第６実施例では、例えば前第６
図で説明したリング共振器（前第６図）からなるPush-P
ush発振器を並列に並べる。そして、各高周波発振器の
ＭＳＬとした合成線路６を共通接続して第１合成線路６
ａとする。第１合成線路６ａの線路長は各発振出力であ
る２倍波２ｆ0のλ／２（基本波ｆ0でλ／４）とする。
そして、第１合成線路６ａの中点に、疎結合とするコン
デンサ７を経てＭＳＬによる第２合成線路６ｂを接続す
る。なお、第１合成線路６ａの中点には、電気的短絡端
とする２倍波２ｆ0のλ／４（基本波ｆ0でλ／８）とし
たＭＳＬを接続する。

【００４３】このような構成であれば、各高周波発振器
の逆相合成点即ち２倍波２ｆ0の合成点である中点を、
２倍波２ｆ0のλ／２とした第１合成線路６ａによって
共通接続する。したがって、第１合成線路６ａでの中点
では2倍波２ｆ0が相殺されて、２倍波２ｆ0の２倍波即
ち基本波の４倍波４ｆ0が合成される。したがって、第
１合成線路６ａの中点に接続した第２合成線路６ｂによ
って、４倍波が得られる。なお、この場合でも0度、90
度、180度、270度の４相合成となる。

【００４４】第６実施例においては、リング共振器２B
を用いたPush-Push発振器を２個並べて４倍波を得た
が、次のようにしてもよい。すなわち、第１３図に示し
たように、リング共振器の左右両端の各中点となる上下
両端にも発振用能動素子３を接続する。そして、左右両
端及び上下両端を、線幅を細くして疎結合としたＭＳＬ
の第１及び第２合成線路６（ａｂ）で共通接続する。

【００４５】なお、第１と第２出力線の交点に電気的短
絡点とする２倍波２ｆ0のλ／４としたＭＳＬを接続す
る。このような構成であっても、第１と第２出力線６
（ａｂ）の交点では２倍波２ｆ0が相殺されて、基本波
ｆ0の４倍波が合成され、４相合成となる。なお、これ
らの場合、いずれもPush-Push発振器として説明した
が、Push-Pull発振器としても構成できる。

【００４６】

【第７実施例】第１４図は本発明の第７実施例を説明す
る高周波発振器の図である。第７実施例は周波数可変型
とした構成例であり、ここでは線路共振器を用いたPush
-Push発振器の例である。すなわち、線路共振器２Ａは
信号線路を例えば一端部に開放部を有する矩形状とし、
線路長をλ／２とする。線路共振器２Ａの他端部の中点
には疎結合とするコンデンサを経て合成線路６を接続す
る。また、電気的短絡端とする基本波ｆ0のλ／４とし
たＭＳＬ５を接続する。

【００４７】発振用能動素子３は、線路共振器２Ａの一
端部両側に疎結合とするコンデンサを経て接続する。そ
して、線路共振器２Ａの一端部の開放部にはカソードを
共通接続した電圧可変容量素子１１を配置し、各アノー
ドを信号線路２Ａに接続する。そして、カソードの共通
接続部に制御電圧Ｖcを印加する。図中の符号ＬＰＦは
高周波を阻止し、直流的には導通とするローパスフィル
タである。

【００４８】このような構成であれば、電圧可変容量素
子１１に制御電圧Ｖcを印加することによって線路共振
器２Ａの電気的な線路長が変化するので、各発振系の発
振周波数（基本波ｆ0）が変化する。この場合、電圧可
変容量素子１１の容量値は比較的小さくして、線路共振
器２Ａから見たリアクタンスを大きくしておくと、各発
振系は基本波ｆ0の逆相発振となる。したがって、線路
共振器２Ａの他端部の中点で合成される２倍波２ｆ0の
周波数は、制御電圧Ｖcによって可変できる。

【００４９】

【第８実施例】第１５図は本発明の第８実施例を説明す
る高周波発振器の図である。前第７実施例では線路共振
器２Ａの場合の周波数可変型を例示したが、第８実施例
はリング共振器２Ａを用いた場合の周波数可変型の構成
例である。すなわち、第８実施例はリング共振器２Ａの
例えば上端のλ／４としたＭＳＬ５と信号線路２Ａとの
間に開放部を設けて電圧可変容量素子１１を配置し、各
カソードをＭＳＬ５に各アノードを信号線路２Ａに接続
する。そして、各カソードの接続点に制御電圧Ｖcを印
加する。

【００５０】このような構成であれば、電圧可変容量素
子１１に制御電圧Ｖcを印加することによってリング共
振器２Bの電気的な線路長が変化するので、各発振系の
発振周波数（基本波ｆ0）が変化して、リング共振器２B
の下端（中点）で合成される２倍波２ｆ0も、制御電圧
Ｖcの応答して変化する。

【００５１】

【第９実施例】第１６図は本発明の第９実施例を説明す
る高周波発振器の図である。第９実施例は、所謂、注入
同期をした構成例である。すなわち、線路共振器２Ａの
中点に疎結合としたＭＳＬ５を接続し、例えば基本波ｆ
0の１／２とした同期信号を注入する。このようにすれ
ば、各発振系の発振周波数（基本波）の２λごとに位相
を揃えられるので、２倍波２ｆ0の周波数安定度を高
め、位相雑音特性をも良好にする。また、第１７図に示
したように、リング共振器を用いた場合でも同様であ
る。さらに、これらは電気的短絡端としたＭＳＬ５を設
けた場合でも、疎結合としたＭＳＬを接続して注入同期
をかけてもよい（未図示）。

【００５２】

【他の事項】上記実施例では、発振用能動素子３はＦＥ
Ｔとしたが、これ以外の例えばバイポーラトランジス
タ、負性抵抗ダイオード、あるいは負性抵抗ＩＣであっ
てもよいことは勿論である。また、疎結合は単にコンデ
ンサとしたが、ギャップコンデンサやＭＩＭコンデンサ
であってもよい。また、いずれもＭＳＬ型の共振器を適
用して説明したが、例えばＳＬ型やコプレーナライン型
の共振器でも適用可能である。

【００５３】

【発明の効果】本発明の各実施例を説明したように、本
発明によれば以下に示す実用的効果が得られる。すなわ
ち、第１に、２倍の発振周波数が得られるPush-Push発
振器が極めて簡易に実現できるので、特にミリ波帯の様
な高周波発振器としてその高性能化と経済化に有効であ
る。第２に、高出力化が期待できるPush-Pull発振器の
構成も大変簡易であるので、特に多素子電力合成発振器
の構成法としても有望である。第３に、本発明による伝
送線路型共振器と合成回路の一体的形成という特徴は、
今だ実現例のない４相Push-Push発振器の構成も可能な
らしめる。

【００５４】特に第３の実用的効果では、半導体性能の
4倍の周波数信号（発振周波数）をダイレクトに得られ
ることを意味し、例えば半導体性能では300GHzが限界で
あれば、この４倍の1.2THｚの周波数信号が得られるこ
とを意味する。これにより、従来のミリ波発生法として
用いられている周波数逓倍法等における不要波処理も大
幅に緩和することができるので、特に超高速・高周波帯
の良好な信号源として有望である。

【００５５】以上の通り、本発明は、高周波共振器を伝
送線路型共振器から形成して互いに逆相関係にある２つ
の共振波動点に発振用能動素子を接続し、さらに伝送線
路型共振器の電気的対称点に合成線路を接続して高周波
出力を得るので、小型化や低損失化に適し、例えば４相
Push-Push発振器をも実現可能とする高周波発振器を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的な概念を示す高周波発振器のブ
ロック図である。

【図２】本発明の第１実施例を説明する高周波発振器
（Push-Push発振器）の平面図である。

【図３】本発明の第１実施例における他の例を説明する
高周波発振器の平面図である。

【図４】本発明の第２実施例を説明する高周波発振器
（Push-Pull発振器）の図で、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を説明する高周波発振器
（Push-Push発振器）の平面図である。

【図６】本発明の第３実施例における他の例を説明する
高周波発振器の平面図である。

【図７】本発明の第３実施例におけるさらに他の例を説
明する高周波発振器の平面図である。

【図８】本発明の第４実施例を説明する高周波発振器
（Push-Pull発振器）の図で、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

【図９】本発明の第４実施例における他の例を説明する
高周波発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）
はＡ−Ａ断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例におけるさらに他の例を
説明する高周波発振器の平面図である。

【図１１】本発明の第５実施例を説明する高周波発振器
（４倍波、Push-Push発振器）の平面図である。

【図１２】本発明の第６実施例を説明する高周波発振器
の平面図である。

【図１３】本発明の第６実施例における他の例を説明す
る高周波発振器の平面図である。

【図１４】本発明の第７実施例を説明する高周波発振器
の平面図である。

【図１５】本発明の第８実施例を説明する高周波発振器
の平面図である。

【図１６】本発明の第９実施例を説明する高周波発振器
の平面図である。

【図１７】本発明の第９実施例における他の例を説明す
る高周波発振器の平面図である。

【図１８】従来例を説明する高周波発振器の平面図であ
る。

【図１９】従来例を説明する高周波発振器の波形図図で
ある。

【図２０】従来例を説明する高周波発振器（Push-Push
及びPush-Pull発振器）の概念図である。

【符号の説明】

１基板、２高周波共振器、３発振用能動素子、４
合成回路、５ＭＳＬ、６合成線路、７コンデン
サ、８金属導体、９出力線、１０終端抵抗、１１
電圧可変容量素子．

フロントページの続き (72)発明者浅村文雄埼玉県狭山市大字上広瀬1275番地の２日本電波工業株式会社狭山事業所内 (72)発明者追田武雄埼玉県狭山市大字上広瀬1275番地の２日本電波工業株式会社狭山事業所内Ｆターム(参考） 5J081 AA11 BB06 CC01 CC42 CC44 DD04 DD19 EE09 GG06 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波共振器に２つの発振用能動素子を接
続して前記高周波共振器を共用した２つの発振系を形成
し、前記発振系の出力を合成してなる高周波発振器にお
いて、前記高周波共振器を伝送線路型共振器から形成
し、前記伝送線路型共振器の互いに逆相関係にある２つ
の共振波動点に前記発振用能動素子を接続し、さらに前
記伝送線路型共振器の電気的対称点に合成線路を接続し
て高周波出力を得たことを特徴とする伝送線路型共振器
を用いた高周波発振器。
【請求項２】前記合成線路は前記発振用能動素子の出力
を逆相合成する伝送線路である請求項１の高周波発振
器。
【請求項３】前記合成線路は前記発振用能動素子の出力
を同相合成する伝送線路である請求項１の高周波発振
器。
【請求項４】前記伝送線路型共振器はマイクロストリッ
プライン型共振器である請求項１の高周波発振器。
【請求項５】前記マイクロストリップライン型共振器は
線路共振器である請求項４の高周波発振器。
【請求項６】前記マイクロストリップライン型共振器は
リング共振器である請求項４の高周波発振器。
【請求項７】請求項１の高周波発振器を２個形成して前
記合成線路を共通接続して共通合成線路とし、前記共通
合成線路の電気的対称点にさらなる合成線路を接続した
ことを特徴とする高周波共振器。