JP2004088460A - ガンダイオード発振器及びその発振周波数の調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面実装型ガンダイオードを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載しているガンダイオード発振器において、前記誘電体基板の上面に、ガンダイオード接続用の信号電極と少なくとも該信号電極の近傍に配置された接地電極、及び前記信号電極の入出力用の信号線路を設けるとともに、前記信号線路は一方の側辺に略長方形導体部を突設し、該略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に平行な辺の長さは、前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺の長さより長く、かつ前記信号線路の線路内波長の半分以下の長さであることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波やミリ波の供給源として使用されるガンダイオード発振器及びその発振周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガンダイオード発振器は、良好な位相雑音や１／ｆノイズをもつことから、マイクロ波やミリ波の有用な供給源として利用されてきた。ガンダイオード発振器は主として導波管回路に実装され利用されているが、このような構造のものは市場からの要求である低コスト大量生産には適していない。
【０００３】
しかし最近、表面実装型のガンダイオードをＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＣ（炭化珪素）等の誘電体基板上に実装した発振器が開発され、上述の要求を満たすものとして注目されている。
【０００４】
図５は、従来の表面実装型ガン発振器の一例の斜視図である。ＡｌＮ基板１上にマイクロストリップ線路１４の回路パターンが形成され、回路パターンの電極上に表面実装型ガンダイオード２０が搭載されている。マイクロストリップ線路１４は、図６に示すようなパターンで、ＡｌＮ基板１上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕが蒸着により形成され、更にその上にＡｕメッキが施されている。
【０００５】
マイクロストリップ線路１４の回路パターンは、信号線路７、信号線路７に直流バイアスを印加するためのチョーク部６、信号線路７に接続された信号電極３、信号電極３と間隔を置いて挟むように配置された一対の接地電極４、及びオープンスタブ８で構成されている。また、各接地電極４はそれぞれヴィアホール５（図５では、ＡｌＮ基板１を一部切り欠いて示している。）を介して裏面全面に形成された接地導体１５に接続されている。
【０００６】
図５で示した表面実装型ガンダイオード２０は、図６の信号電極３にアノード電極のバンプが、一対の接地電極４にカソード電極の一対のバンプがそれぞれ熱圧着により接続され、フリップチップ搭載されている。
【０００７】
チョーク部６に直流電圧を印加すると、電流は信号線路７、信号電極３、ガンダイオード２０、接地電極４、ヴィアホール５、接地導体１５の経路で流れ、ガンダイオードは電磁波（マイクロ波）を発生する。発生した電磁波は信号線路７を伝搬して外部へ出力される。
【０００８】
この電磁波の発振周波数は、ガンダイオード２０から見た外部回路のインピーダンスによって決まる。オープンスタブ８の長さが変化すると、ガンダイオード２０から見たインピーダンスが変化し、それに伴い発振周波数が変化する。例えば、７６ＧＨｚ帯のガンダイオード発振器では、オープンスタブ８が１００μｍ短くなると発振周波数は約１０ＧＨｚ高くなる。これを利用してレーザトリミング装置などによりオープンスタブ８を削ることによって発振周波数を調整する。
【０００９】
このように従来は、オープンスタブを削り所要の周波数とすることが行なわれていた（例えば、特許文献１：特開２００１−１８５７８２号公報参照）。また、表面実装型ガンダイオードと表面実装型バラクタダイオードを誘電体基板に設けたガンダイオード電圧制御発振器においても同様にオープンスタブを削る方法がとられていた（例えば、特許文献２：特開２００２−９５５１号公報参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のガンダイオード発振器の周波数調整には次のような問題があった。第１にオープンスタブは削って短くすることしか出来ないので、周波数が高くなる方向にしか調整できなかった。第２に、発振周波数の変化幅が大きすぎ（例えば、１００μｍで１０ＧＨｚ程度）、細かい調整ができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、以上のような問題点を解決し、発振周波数を高くすることも低くすることも出来、細かい発振周波数の調整が可能なガンダイオード発振器及びその発振周波数の調整方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面実装型ガンダイオードを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載しているガンダイオード発振器において、前記誘電体基板の上面に、ガンダイオード接続用の信号電極と少なくとも該信号電極の近傍に配置された接地電極、及び前記信号電極の入出力用の信号線路を設けるとともに、前記信号線路は一方の側辺に略長方形導体部を突設し、該略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に平行な辺の長さは、前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺の長さより長く、かつ前記信号線路の線路内波長の半分以下の長さであることを特徴とする。
また、前記のガンダイオード発振器において、前記略長方形導体部が、レーザ光照射により除去が容易な金属で形成されていることを特徴とする。
また、表面実装型ガンダイオードを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載し、前記誘電体基板の上面に、ガンダイオード接続用の信号電極と少なくとも該信号電極の近傍に配置された接地電極、及び前記信号電極の入出力用の信号線路を設けるとともに、前記信号線路は一方の側辺に略長方形導体部を突設し、該略長方形導体部の信号線路方向の延出方向に平行な辺の長さは、前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺の長さより長く、かつ前記信号線路の線路内波長の半分以下の長さとしたガンダイオード発振器の発振周波数の調整方法であって、前記略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺のうち一方あるいは両方の辺を切削することにより、前記発振器の発振周波数を調整することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態のガンダイオード発振器の構造を示す斜視図である。従来例と同様、ＡｌＮ基板１上にマイクロストリップ線路２が形成されており、その上に表面実装型ガンダイオード２０が搭載されている。図２に、図１で示したマイクロストリップ線路２の回路パターンを示す。伝送線路７の片側に長方形導体部９が形成されている以外は従来例と同じである。この長方形導体部９の信号線路７に平行な辺の長さは、信号線路方向に電波が伝播されるように、垂直な辺の長さより長くかつ信号線路の線路内波長（信号線路を伝搬する電波の波長）の半分以下の長さになっている。発振周波数の調整は、信号線路７に垂直な辺（長方形導体部の出力側の辺１０または長方形導体部の素子側の辺１１）をレーザトリミング装置を使ってレーザ光照射で削ることにより行なう。
【００１４】
図３は、長方形導体部９の信号線路７に垂直な辺を、信号線路７と垂直を保つようにしながら、信号線路方向の辺の長さが短くなるように段階的に削っていったときの発振周波数の測定値である。図３（ａ）が長方形導体部の出力側の辺１０を削っていったもの、図３（ｂ）が長方形導体部の素子側の辺１１を削っていったものである。なお、異なるサンプルのため、周波数の初期値は違っている。この図により、長方形導体部の出力側の辺１０を削ったときは発振周波数が低くなり、長方形導体部の素子側の辺１１を削ったときは発振周波数が高くなることがわかる。削る位置と長さを適当に選ぶことによって発振周波数の高低を自由に調整することができる。また、周波数の変動幅も１００μｍのトリミングで３００〜４００ＭＨｚであり細かい発振周波数調整が可能である。
【００１５】
以上の説明では、マイクロストリップ線路２、長方形導体部９はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで形成されているとしたが、長方形導体部９をニクロムなどのレーザトリミングによる除去が容易な金属で形成してもよい。ニクロムはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕに比べて容易に削れるため調整作業の効率が向上する。
【００１６】
長方形導体部の配置は、図１、図２の位置に拘ることなく信号線路の片側にあれば良い。また、長方形導体部の形状は厳密に長方形状である必要はなく、略長方形状であれば良い。
【００１７】
また、マイクロストリップ線路で構成した例を示したが、図４に示すように誘電体基板の表面に形成された線路パターンと、各線路の両側に沿って形成された接地導体１２（接地電極）で構成されるコプレーナ線路１３を用いて構成することもできる。
【００１８】
【発明の効果】
以上から、表面実装型ガンダイオードを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載しているガンダイオード発振器において、前記誘電体基板の上面に、ガンダイオード接続用の信号電極と少なくとも該信号電極の近傍に配置された接地電極、及び前記信号電極の入出力用の信号線路を設けるとともに、前記信号線路は一方の側辺に略長方形導体部を突設し、該略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に平行な辺の長さは、前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺の長さより長く、かつ前記信号線路の線路内波長の半分以下の長さにしたため、略長方形導体部を周波数調整の部位として利用することができ、略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺のうち一方または両方の辺を切削することにより、発振周波数を高い方にも低い方にも容易に細かく調整することができる。
また、略長方形導体部分はレーザ光照射により除去が容易な金属で形成されており、発振周波数の調整は、ガンダイオード搭載後でも行なうことができ、製造上のばらつきにより周波数が所望の値からずれた製品を生じても、略長方形導体部の信号線路の延出方向に垂直な方向の辺のうち一方あるいは両方の辺を切削することにより発振周波数を調整し良品化することが可能で、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガンダイオード発振器の一実施例の斜視図である。
【図２】図１の一実施例のマイクロストリップ線路のパターン図である。
【図３】本発明のガンダイオード発振器の長方形導体部を削ったときの発振周波数を示す図である。
【図４】本発明のガンダイオード発振器の別の実施例の斜視図である。
【図５】従来のガンダイオード発振器の一例の斜視図である。
【図６】図５の従来例のマイクロストリップ線路のパターン図である。
【符号の説明】
１ ＡｌＮ基板
２ マイクロストリップ線路
３ 信号電極
４ 接地電極
５ ヴィアホール
６ チョーク部
７ 信号線路
８ オープンスタブ
９ 長方形導体部
１０ 長方形導体部の出力側の辺
１１ 長方形導体部の素子側の辺
１２，１５ 接地導体
１３ コプレーナ線路
１４ マイクロストリップ線路
２０ ガンダイオード
Claims (3)
- 表面実装型ガンダイオードを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載しているガンダイオード発振器において、
前記誘電体基板の上面に、ガンダイオード接続用の信号電極と少なくとも該信号電極の近傍に配置された接地電極、及び前記信号電極の入出力用の信号線路を設けるとともに、
前記信号線路は一方の側辺に略長方形導体部を突設し、該略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に平行な辺の長さは、前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺の長さより長く、かつ前記信号線路の線路内波長の半分以下の長さであることを特徴とするガンダイオード発振器。 - 請求項１記載のガンダイオード発振器において、前記略長方形導体部が、レーザ光照射により除去が容易な金属で形成されていることを特徴とするガンダイオード発振器。
- 表面実装型ガンダイオードを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載し、前記誘電体基板の上面に、ガンダイオード接続用の信号電極と少なくとも該信号電極の近傍に配置された接地電極、及び前記信号電極の入出力用の信号線路を設けるとともに、
前記信号線路は一方の側辺に略長方形導体部を突設し、該略長方形導体部の信号線路方向の延出方向に平行な辺の長さは、前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺の長さより長く、かつ前記信号線路の線路内波長の半分以下の長さとしたガンダイオード発振器の発振周波数の調整方法であって、
前記略長方形導体部の前記信号線路の延出方向に垂直な方向の辺のうち一方あるいは両方の辺を切削することにより、前記発振器の発振周波数を調整することを特徴とするガンダイオード発振器の発振周波数の調整方法。
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