JP2004140856A - Oscillator and radio apparatus - Google Patents

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JP2004140856A JP2003401554A JP2003401554A JP2004140856A JP 2004140856 A JP2004140856 A JP 2004140856A JP 2003401554 A JP2003401554 A JP 2003401554A JP 2003401554 A JP2003401554 A JP 2003401554A JP 2004140856 A JP2004140856 A JP 2004140856A
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Kazumasa Haruta
春田 一政
Sadao Yamashita
山下 貞夫
Koichi Sakamoto
坂本 孝一
Toru Tanizaki
谷崎 透
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillator which is small in sized, facilitates the adjustment of resonant frequency, improves mass-productivity, sufficiently suppresses a fundamental wave and reduces a loss, and a radio apparatus using the same. <P>SOLUTION: A line 7 and a gun diode 6 are provided on a dielectric substrate 3 to constitute an oscillation circuit, a dielectric strip 5 is located between upper and lower conductor plates 1 and 2 to comprise an NRD guide as an output transmission line, and the line 7 and the NRD guide are coupled. A cutoff frequency of the NRD guide is determined to cut off the fundamental wave component of a signal oscillated by the oscillation circuit and to propagate a higher harmonic component. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 この発明は、ガンダイオードなどを用いた発振回路と、発振信号を出力する出力用伝送線路とを設けたマイクロ波帯またはミリ波帯の発振器およびその発振器を用いた無線装置に関するものである。 The present invention relates to a microwave band or millimeter wave band oscillator provided with an oscillation circuit using a Gunn diode or the like, and an output transmission line for outputting an oscillation signal, and a radio apparatus using the oscillator.

 従来、ガンダイオードなどの負性抵抗素子を用いたマイクロ波帯やミリ波帯の発振器において、逓倍発振させるようにしたものが特許文献1および特許文献2に示されている。 Conventionally, Patent Documents 1 and 2 disclose oscillators in a microwave band or a millimeter wave band using a negative resistance element such as a Gunn diode which are caused to perform multiple oscillation.

 このような逓倍発振させるようにした発振回路を用いれば、ガンダイオードなどで直接発振できないような、例えば60GHz帯を超えるミリ波帯の発振器でも容易に構成することができる。
特公平6−105851号公報 特公平6−22289号公報
By using such an oscillation circuit that performs multiplied oscillation, it is possible to easily configure an oscillator in a millimeter wave band exceeding the 60 GHz band, for example, which cannot be directly oscillated by a Gunn diode or the like.
Japanese Patent Publication No. 6-105851 Japanese Patent Publication No. 6-22289

 ところが、特許文献1に示されている発振器においては、導波管を用いて空胴共振させるものであるため、その共振周波数が空間容積で決定され、共振周波数の調整が困難であり、量産には向かずコスト高となる。しかもサイズが大きくなるという問題があった。 However, in the oscillator disclosed in Patent Literature 1, cavity resonance is performed using a waveguide. Therefore, the resonance frequency is determined by a space volume, and it is difficult to adjust the resonance frequency. Is not suitable and costs are high. Moreover, there is a problem that the size becomes large.

 また、特許文献2に示されている発振器においては、マイクロストリップパターンによって基本波を阻止するだけであるため、基本波の十分な抑圧が困難であり、その基本波を阻止するマイクロストリップパターンが、利用しようとする高調波の信号をも減衰させてしまい、損失が大きくなるという問題があった。 Further, in the oscillator disclosed in Patent Document 2, since only the fundamental wave is blocked by the microstrip pattern, it is difficult to sufficiently suppress the fundamental wave, and the microstrip pattern for blocking the fundamental wave is: There is a problem that the signal of the harmonic to be used is also attenuated, and the loss increases.

 この発明の目的は、上述の問題を解消して、小型で、共振周波数の調整を容易とし、量産性に適した低コスト化の可能な発振器およびそれを用いた無線装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a small-sized oscillator that facilitates adjustment of a resonance frequency and that can be manufactured at low cost and that is suitable for mass production, and a wireless device using the same. .

 また、この発明の目的は、基本波を十分に抑圧し、且つ低損失化を図った発振器およびそれを用いた無線装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an oscillator capable of sufficiently suppressing a fundamental wave and reducing a loss, and a wireless device using the same.

 この発明の発振器は、誘電体基板上に構成した発振回路と、該発振回路の発振出力信号を伝送する出力用伝送線路とを備え、出力用伝送線路を、略平行な2つの導体板の間に誘電体ストリップを配置して成る誘電体線路とし、該誘電体線路の遮断周波数を前記発振回路による発振信号の基本波成分または基本波成分と低次の高調波成分を遮断し、それより高周波の高調波成分を伝搬させるように定め、前記誘電体線路を構成する一方の導体板にスロットを形成し、該導体板の外側に前記誘電体基板を配置して、前記発振回路の線路と誘電体線路とを結合させたことを特徴としている。 An oscillator according to the present invention includes an oscillation circuit formed on a dielectric substrate, and an output transmission line for transmitting an oscillation output signal of the oscillation circuit, wherein the output transmission line is provided between two substantially parallel conductor plates. And a cut-off frequency of the dielectric line that cuts off a fundamental wave component or a fundamental wave component and a low-order harmonic component of an oscillating signal by the oscillation circuit. A wave component is determined to propagate, a slot is formed in one of the conductor plates constituting the dielectric line, and the dielectric substrate is disposed outside the conductor plate, and the line of the oscillation circuit and the dielectric line are disposed. And is combined.

 この発明の発振器は、少なくとも一方端を開放させた半波長の整数倍の長さを有する線路のショート位置近傍に負性抵抗素子を実装し、この発振回路の線路と上記出力用線路とを結合させたことを特徴としている。 In the oscillator according to the present invention, a negative resistance element is mounted near a short position of a line having an integral multiple of a half wavelength and having at least one end opened, and the line of the oscillation circuit is coupled to the output line. It is characterized by having made it.

 この発明の発振器は、上記負性抵抗素子に対するバイアス電圧を供給するバイアス線路に、前記負性抵抗素子の接続点からバイアス電源を見たインピーダンスが、前記基本波の周波数および前記高調波の周波数のもとで高インピーダンスとなるようにスタブを設けたことを特徴としている。 In the oscillator according to the present invention, the impedance obtained when the bias power supply is viewed from a connection point of the negative resistance element to the bias line for supplying a bias voltage to the negative resistance element has a frequency of the fundamental wave and a frequency of the harmonic wave. It is characterized by providing a stub so as to have a high impedance.

 この発明の発振器は、上記発振回路の線路に可変リアクタンス素子を接続し、この可変リアクタンス素子に対して制御電圧を供給する線路を設けたことを特徴としている。 The oscillator according to the present invention is characterized in that a variable reactance element is connected to the line of the oscillation circuit, and a line for supplying a control voltage to the variable reactance element is provided.

 この発明の発振器は、上記発振回路の線路に弱結合をする端子を設けたことを特徴としている。 The oscillator according to the present invention is characterized in that a terminal for weak coupling is provided on the line of the oscillation circuit.

 この発明の無線装置は、これらのいずれかの構造を有する発振器を用いたことを特徴としている。 無線 The wireless device of the present invention is characterized by using an oscillator having any of these structures.

 この発明によれば、直接発振が困難な高周波の信号を容易に得ることができる。しかも誘電体基板を用いて発振回路を構成し、また、略平行な2つの導体面の間に誘電体材部分を含む出力用伝送線路を用いたため、空胴導波管を用いた場合と異なり、回路パターンの形成を容易となり、小型で共振周波数の調整も容易となり、量産性に適し、低コスト化を図ることができる。また、基本波成分または低次の高調波が出力用伝送線路で確実に遮断され、用いるべき高調波成分のみが伝送されるため、利用しようとする高調波の信号が減衰することがなく、そのため損失も生じない。さらに誘電体線路から発振回路への戻り信号が抑えられ、しかも基本波周波数信号は戻らないため、安定した発振特性が得られる。 According to the present invention, a high-frequency signal that is difficult to oscillate directly can be easily obtained. In addition, since an oscillation circuit is configured using a dielectric substrate and an output transmission line including a dielectric material portion is used between two substantially parallel conductor surfaces, it differs from the case where a cavity waveguide is used. In addition, the circuit pattern can be easily formed, the size can be easily adjusted, and the resonance frequency can be easily adjusted, which is suitable for mass production and cost reduction. In addition, since the fundamental wave component or low-order harmonic is reliably cut off by the output transmission line and only the harmonic component to be used is transmitted, the signal of the harmonic to be used is not attenuated. No loss occurs. Further, since a return signal from the dielectric line to the oscillation circuit is suppressed, and a fundamental frequency signal does not return, stable oscillation characteristics can be obtained.

 また、この発明によれば、発振回路に、少なくとも一方端を開放させた半波長の整数倍の長さを有する線路のショート位置近傍に負性抵抗素子を実装し、この発振回路の線路と上記出力用線路とを結合させるようにしたので、ガンダイオードなどの低インピーダンスの負性抵抗素子と線路とのインピーダンス整合を容易にとることができ、出力電力を高めることができる。 Further, according to the present invention, a negative resistance element is mounted in the oscillation circuit near a short position of a line having an integer multiple of a half wavelength with at least one end opened, and the line of the oscillation circuit is Since the output line is coupled, a low impedance negative resistance element such as a Gunn diode can be easily impedance-matched to the line, and the output power can be increased.

 また、この発明によれば、上記負性抵抗素子に対するバイアス電圧を供給するバイアス線路に、前記負性抵抗素子の接続点からバイアス電源を見たインピーダンスが、前記基本波の周波数および前記高調波の周波数のもとで高インピーダンスとなるようにスタブを設けたことにより、発振信号がバイアス線路へ漏れることがなく、変調特性および発振効率が高まる。 Further, according to the present invention, the impedance of the bias line that supplies the bias voltage to the negative resistance element, as viewed from the connection point of the negative resistance element to the bias power supply, is the frequency of the fundamental wave and the harmonics. By providing the stub so as to have a high impedance under the frequency, the oscillation signal does not leak to the bias line, and the modulation characteristics and the oscillation efficiency are improved.

 また、この発明によれば、上記発振回路の線路に可変リアクタンス素子を接続し、この可変リアクタンス素子に対して制御電圧を供給する線路を設けたことにより、発振周波数を制御電圧で可変とすることができ、電圧制御発振器として用いることができる。 Further, according to the present invention, a variable reactance element is connected to the line of the oscillation circuit, and a line for supplying a control voltage to the variable reactance element is provided, so that the oscillation frequency is made variable by the control voltage. And can be used as a voltage controlled oscillator.

 この発明によれば、上記発振回路の線路に弱結合をする端子を設けたことにより、発振回路に悪影響を与えることなく、しかも、利用しようとする周波数より低い基本波周波数信号をモニタリングできるため、低価格の測定器を用いることができる。 According to the present invention, by providing a terminal for weak coupling to the line of the oscillation circuit, it is possible to monitor a fundamental frequency signal lower than the frequency to be used without adversely affecting the oscillation circuit, Low cost measuring instruments can be used.

 この発明によれば、これらのいずれかの構造を有する発振器を用いたことにより、全体に小型で低損失・高利得のミリ波レーダなどが得られる。 According to the present invention, by using an oscillator having any of these structures, a small-sized, low-loss, high-gain millimeter-wave radar can be obtained as a whole.

 第1の実施形態に係る発振器の構成を図1〜図3を参照して説明する。
 図1の(A)は、上下の導体板を有する発振器の上部導体板を取り除いた状態での平面図、(B),(C)はそれぞれ上部導体板を設けた状態での(A)におけるB−B部分,C−C部分の断面図である。図1において、1は下部導体板、2は上部導体板であり、この上下の導体板で挟まれる空間内に発振器を構成している。図中の3,4はそれぞれ誘電体基板である。誘電体基板3の上面には発振回路用の線路7を設けていて、その所定位置にガンダイオード6を接続している。このガンダイオード6は、ピルパッケージ型であり、下部導体板1にマウントし、その突出する電極を誘電体基板3に形成した孔に挿通させて、ガンダイオードの電極を線路7に半田付けなどにより電気的に接続している。
The configuration of the oscillator according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a plan view of an oscillator having upper and lower conductor plates with an upper conductor plate removed, and FIGS. 1B and 1C are views of FIG. 1A with an upper conductor plate provided. It is sectional drawing of a BB part and a CC part. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a lower conductor plate, and 2 denotes an upper conductor plate, which constitutes an oscillator in a space sandwiched between the upper and lower conductor plates. Reference numerals 3 and 4 in the figure denote dielectric substrates, respectively. A line 7 for an oscillation circuit is provided on the upper surface of the dielectric substrate 3, and a Gunn diode 6 is connected to a predetermined position. The gun diode 6 is a pill package type, is mounted on the lower conductor plate 1, and its protruding electrode is inserted into a hole formed in the dielectric substrate 3, and the electrode of the gun diode is soldered to the line 7. Electrically connected.

 誘電体基板3の上面には上記ガンダイオード6に対するバイアス電圧を供給するバイアス線路8を形成していて、その所定位置にスタブ9,10を設けている。また、誘電体基板3の上面には可変リアクタンス素子12を、線路7と可変リアクタンス素子用スタブ11との間に実装している。 A bias line 8 for supplying a bias voltage to the Gunn diode 6 is formed on the upper surface of the dielectric substrate 3, and stubs 9 and 10 are provided at predetermined positions. A variable reactance element 12 is mounted on the upper surface of the dielectric substrate 3 between the line 7 and the stub 11 for the variable reactance element.

 誘電体基板4の上面には、可変リアクタンス素子12に対する制御電圧供給用の線路13を形成していて、その所定位置にスタブ14,15を形成している。 線路 A line 13 for supplying a control voltage to the variable reactance element 12 is formed on the upper surface of the dielectric substrate 4, and stubs 14 and 15 are formed at predetermined positions.

 また図1において、5は誘電体ストリップであり、上下の導体板1,2の所定位置に誘電体ストリップ5の幅を有する溝を形成して、その溝に沿って誘電体ストリップ5を配置している。この誘電体ストリップ5と上下の導体板1,2とによって非放射性誘電体線路(以下「NRDガイド」という。)を構成する。特に、この例では誘電体ストリップ5部分の上下の導体板間の間隔より、その両側の空間部における上下導体板間の間隔を狭くして、LSE01モードの伝搬を阻止し、LSM01モードの単一モードを伝搬するようにした非放射性誘電体線路として作用する。 In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a dielectric strip. A groove having the width of the dielectric strip 5 is formed at a predetermined position on the upper and lower conductor plates 1 and 2, and the dielectric strip 5 is arranged along the groove. ing. The dielectric strip 5 and the upper and lower conductor plates 1 and 2 constitute a non-radiative dielectric line (hereinafter referred to as “NRD guide”). In particular, in this example, the distance between the upper and lower conductor plates in the spaces on both sides of the dielectric strip 5 is made narrower than the distance between the upper and lower conductor plates of the dielectric strip 5 to prevent the LSE01 mode from propagating, and the single LSM01 mode It acts as a non-radiative dielectric line adapted to propagate modes.

 誘電体基板3は、その上面に設けた線路7の端部付近が誘電体ストリップ5の軸方向に垂直で且つ上下の導体板に平行な方向を向き、その開放端が誘電体ストリップ5の幅方向の中央に位置するように配置している。このことにより、線路7と上下の導体板によるサスペンデッドラインのモードと上記誘電体線路のLSM01モードとが磁界結合する。 The dielectric substrate 3 has a portion near the end of the line 7 provided on the upper surface thereof oriented in a direction perpendicular to the axial direction of the dielectric strip 5 and parallel to the upper and lower conductor plates, and the open end thereof has a width of the dielectric strip 5. It is arranged to be located at the center in the direction. As a result, the mode of the suspended line formed by the line 7 and the upper and lower conductor plates is magnetically coupled to the LSM01 mode of the dielectric line.

 図2は、図1に示した発振回路部分の構成を示す回路図である。線路7上の1波長をλgで表したとき、この例では、線路7をN×λg/2の長さとし、両端を開放させている。ここでNは1以上の整数である。ガンダイオード6のインピーダンスは数Ω程度と低いので、線路の一方の開放端からλg/4の位置すなわち等価的に略短絡点の位置にガンダイオード6を接続して、インピーダンス整合をとっている。このガンダイオード6の接続位置から他方の開放端までの間の所定位置に可変リアクタンス素子12を接続している。可変リアクタンス素子用スタブ11はλg/4の長さを有し、端部を開放させているので、線路7に対する可変リアクタンス素子12の接続点と等価的な接地との間に可変リアクタンス素子12を接続した構成となる。 FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the oscillation circuit portion shown in FIG. When one wavelength on the line 7 is represented by λg, in this example, the line 7 has a length of N × λg / 2, and both ends are opened. Here, N is an integer of 1 or more. Since the impedance of the Gunn diode 6 is as low as about several ohms, the Gunn diode 6 is connected to a position of λg / 4 from one open end of the line, that is, a position of a substantially short-circuit point equivalently to achieve impedance matching. The variable reactance element 12 is connected to a predetermined position between the connection position of the gun diode 6 and the other open end. Since the variable reactance element stub 11 has a length of λg / 4 and has an open end, the variable reactance element 12 is connected between the connection point of the variable reactance element 12 to the line 7 and an equivalent ground. The configuration is connected.

 以上の構成により、ガンダイオード6による発振信号は線路7を経由し、誘電体線路に結合し、その誘電体線路を介して伝送される。 With the above configuration, the oscillation signal from the Gunn diode 6 passes through the line 7, is coupled to the dielectric line, and transmitted through the dielectric line.

 上記NRDガイドは周波数カットオフ特性を備え、その遮断周波数を、ガンダイオード6による基本波発振周波数より高く、且つ2次高調波(2倍波)の周波数より低くなるように、誘電体ストリップ5の比誘電率、寸法および上下の導体板間の空間の寸法を定めている。したがって、NRDガイドには発振信号の高調波成分のみが伝送されることになる。例えばガンダイオード6の基本発振周波数を38GHzとしたとき、その2次高調波である76GHzがNRDガイドに伝送されることになる。 The NRD guide has a frequency cutoff characteristic, and the cutoff frequency of the dielectric strip 5 is set higher than the fundamental oscillation frequency of the Gunn diode 6 and lower than the frequency of the second harmonic (second harmonic). The relative permittivity, the size, and the size of the space between the upper and lower conductor plates are determined. Therefore, only the harmonic components of the oscillation signal are transmitted to the NRD guide. For example, when the fundamental oscillation frequency of the Gunn diode 6 is 38 GHz, its second harmonic, 76 GHz, is transmitted to the NRD guide.

 なお、3次高調波以上の高次の高調波も伝送されるが、通常は高次になる程、その出力電力は小さくなるため、基本波に比べて、その影響は無視できる程度である。 Incidentally, higher-order harmonics higher than the third-order harmonic are also transmitted. However, the higher the order, the smaller the output power, and the effect is negligible compared to the fundamental wave.

 ガンダイオード6による発振周波数は線路7に装荷した可変リアクタンス素子12のリアクタンスによって変動するので、可変リアクタンス素子12に対する制御電圧によって発振周波数を調整または変調することができる。また、制御電圧変化に対する発振周波数変化の比は、線路7に対する可変リアクタンス素子12の接続位置によって変化するので、この可変リアクタンス素子の接続位置によって、周波数調整幅または変調幅を定める。 Since the oscillation frequency of the gun diode 6 varies depending on the reactance of the variable reactance element 12 loaded on the line 7, the oscillation frequency can be adjusted or modulated by the control voltage for the variable reactance element 12. Further, since the ratio of the change in the oscillation frequency to the change in the control voltage changes depending on the connection position of the variable reactance element 12 to the line 7, the frequency adjustment width or the modulation width is determined by the connection position of the variable reactance element.

 図3は図1に示したバイアス線路部分の構成を示す図である。スタブ9はガンダイオード6の位置から(1) だけ離れた位置に設け、バイアス線路8に対する接続点から開放端までの長さを(2) としている。また、スタブ10はガンダイオード6の位置から(3) だけ離れた位置に設け、バイアス線路8に対する接続点から開放端までの長さを(4) としている。上記(1) はガンダイオードの接続位置すなわち等価的に略短絡点の位置から、バイアス線路上の2次高調波の波長で略1/4波長としている。(2) は2次高調波の波長で略1/4波長である。また、上記(3) はガンダイオードの接続位置すなわち等価的に略短絡点の位置から、バイアス線路上の基本波の波長で略1/4波長としている。(4) は基本波の波長で略1/4波長である。但し、上記短絡点からスタブ10の接続位置までの長さ(3) はスタブ9の影響(上記(1) および(2) の長さ)を考慮したものとしている。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the bias line portion shown in FIG. The stub 9 is provided at a position (1) away from the position of the gun diode 6, and the length from the connection point to the bias line 8 to the open end is (2). The stub 10 is provided at a position (3) away from the position of the gun diode 6, and the length from the connection point to the bias line 8 to the open end is (4). In the above (1), the wavelength of the second harmonic on the bias line is substantially 1/4 wavelength from the connection position of the Gunn diode, that is, the position of the substantially short-circuit point. (2) is the wavelength of the second harmonic, which is approximately 1/4 wavelength. In the above (3), the wavelength of the fundamental wave on the bias line is approximately 1/4 wavelength from the connection position of the Gunn diode, that is, the position of the equivalent short circuit point. (4) is the wavelength of the fundamental wave, which is approximately 1/4 wavelength. However, the length (3) from the short-circuit point to the connection position of the stub 10 takes into account the influence of the stub 9 (lengths of (1) and (2) above).

 したがって、Aからバイアス電源側をみたインピーダンスZは、基本波周波数および2次高調波の周波数において高インピーダンス(理想的にはスミスチャート上のインピーダンス無限大の点)となり、スタブ9は2次高調波成分のトラップ、スタブ10は基本波成分のトラップとして作用する。これにより発振信号がバイアス線路を介してバイアス電源側へ漏れることがなく、変調特性および発振効率が向上する。 Therefore, the impedance Z viewed from the bias power supply side from A becomes a high impedance (ideally the point of infinite impedance on the Smith chart) at the fundamental frequency and the frequency of the second harmonic, and the stub 9 is the second harmonic. The component trap, stub 10, acts as a trap for the fundamental component. Thus, the oscillation signal does not leak to the bias power supply side via the bias line, and the modulation characteristics and the oscillation efficiency are improved.

 上記の2つのスタブと同様のスタブは、図1に示したように制御電圧供給用線路13にも設けている。スタブ14は可変リアクタンス素子用スタブ11の等価的短絡点から2次高調波の波長で1/4波長離れた位置に接続し、その接続点から開放端までの長さを2次高調波の波長で1/4波長としている。また、スタブ15は可変リアクタンス素子用スタブ11の等価的短絡点から基本波の波長で1/4波長離れた位置に接続し、その接続点から開放端までの長さを基本波の波長で1/4波長としている。したがって、発振信号が制御電圧供給用線路13側に漏れることもなく、変調特性および発振効率が向上する。 ス Stubs similar to the above two stubs are also provided on the control voltage supply line 13 as shown in FIG. The stub 14 is connected to a position 1 / wavelength away from the equivalent short-circuit point of the variable reactance element stub 11 at the wavelength of the second harmonic, and the length from the connection point to the open end is the wavelength of the second harmonic. Is 1/4 wavelength. The stub 15 is connected to a position 1 / wavelength away from the equivalent short-circuit point of the variable reactance element stub 11 at the wavelength of the fundamental wave, and the length from the connection point to the open end is 1 at the wavelength of the fundamental wave. / 4 wavelength. Therefore, the oscillation characteristic does not leak to the control voltage supply line 13 side, and the modulation characteristics and the oscillation efficiency are improved.

 次に、第2の実施形態に係る発振器の構成を図4に示す。この図4は上部導体板を取り除いた状態での平面図である。図1に示した例とは異なり、誘電体基板3に電極21およびそれに接続した調整用端子20を設けている。また、この例では、電圧制御による周波数可変のための構造を備えていない。 Next, FIG. 4 shows the configuration of the oscillator according to the second embodiment. FIG. 4 is a plan view with the upper conductor plate removed. Unlike the example shown in FIG. 1, an electrode 21 and an adjustment terminal 20 connected to the electrode 21 are provided on the dielectric substrate 3. Further, in this example, no structure for varying the frequency by voltage control is provided.

 図4において電極21は線路7と弱結合し、調整用端子20にスペクトルアナライザなどを接続することによって、発振信号をモニタリングできるようにしている。例えば発振周波数を調整する場合、その基本波周波数が、実際に用いる2次高調波周波数の1/2の値となるように、線路7の一方の開放端T部分をトリミングする。 (4) In FIG. 4, the electrode 21 is weakly coupled to the line 7, and the oscillation signal can be monitored by connecting a spectrum analyzer or the like to the adjustment terminal 20. For example, in the case of adjusting the oscillation frequency, one open end T of the line 7 is trimmed so that the fundamental frequency becomes a half of the actually used second harmonic frequency.

 このように、電極21は線路7に弱結合するだけであるので、ほかに悪影響を与えることがない。なお、基本波成分が阻止されていない線路7に弱結合して発振信号をモニタリングするため、NRDガイドに出力する発振周波数より低い周波数である基本波の周波数を測定することができ、低価格のスペクトルアナライザを用いることが可能となる。 As described above, since the electrode 21 is only weakly coupled to the line 7, there is no other adverse effect. In addition, since the fundamental wave component is weakly coupled to the unblocked line 7 and the oscillation signal is monitored, the frequency of the fundamental wave which is lower than the oscillation frequency output to the NRD guide can be measured. It is possible to use a spectrum analyzer.

 なお、第1の実施形態で示したように、可変リアクタンス素子を設けて、発振周波数を電圧制御可能とし、上記調整用端子により取り出した信号から発振周波数を検出し、規定の周波数になるように、制御電圧にフィードバックを掛けるようにし、発振周波数の安定化を図るようにしてもよい。 As described in the first embodiment, a variable reactance element is provided so that the oscillation frequency can be voltage-controlled, and the oscillation frequency is detected from the signal taken out by the adjustment terminal so that the oscillation frequency becomes a specified frequency. Alternatively, feedback may be applied to the control voltage to stabilize the oscillation frequency.

 次に、第3の実施形態に係る発振器の構成を図5を参照して説明する。
 第1・第2の実施形態では、上下の導体板で挟まれる空間内に誘電体基板3を設けたが、この第3の実施形態では、上下の導体板の外側に誘電体基板3を配置する。すなわち上部導体板2に、誘電体ストリップ5の長手方向に沿ってスロット22を形成し、このスロット22に対して発振回路の線路7が直交するように誘電体基板3を配置する。この誘電体基板3の構成は図1または図4に示したものと基本的に同様である。ただし、発振回路の線路7を伝搬するマイクロストリップラインのモード(略TEMモード)と誘電体線路のLSMモードとは、スロット22を介して磁界結合する。このとき、TEMモードの磁界はスロット22を介して広がるのに対し、LSMモードの磁界はスロット22から誘電体基板3側へほとんど漏れない。そのため、線路7からNRDガイドへ一方向性結合することになる。このような構成によれば、NRDガイドの不連続部での反射波がガンダイオード側へ戻ったとしても、その信号レベルが抑えられ、しかもNRDガイドが基本波成分を伝搬しないことから、ガンダイオード6側へ戻る信号には基本波成分が含まれていない。そのため、発振特性に与える影響は極めて小さくなる。
Next, the configuration of the oscillator according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
In the first and second embodiments, the dielectric substrate 3 is provided in the space between the upper and lower conductor plates, but in the third embodiment, the dielectric substrate 3 is arranged outside the upper and lower conductor plates. I do. That is, a slot 22 is formed in the upper conductor plate 2 along the longitudinal direction of the dielectric strip 5, and the dielectric substrate 3 is arranged so that the line 7 of the oscillation circuit is orthogonal to the slot 22. The configuration of the dielectric substrate 3 is basically the same as that shown in FIG. 1 or FIG. However, the mode of the microstrip line (substantially TEM mode) propagating on the line 7 of the oscillation circuit and the LSM mode of the dielectric line are magnetically coupled via the slot 22. At this time, the TEM mode magnetic field spreads through the slot 22, whereas the LSM mode magnetic field hardly leaks from the slot 22 to the dielectric substrate 3 side. Therefore, one-way coupling is performed from the line 7 to the NRD guide. According to such a configuration, even if the reflected wave at the discontinuous portion of the NRD guide returns to the Gunn diode side, the signal level is suppressed and the NRD guide does not propagate the fundamental wave component. The signal returning to the side 6 does not include a fundamental wave component. Therefore, the influence on the oscillation characteristics is extremely small.

 次に、第4の実施形態に係る発振器の構成を図6を参照して説明する。
 図6の(A)は上部導体板を取り除いた状態での発振回路部分の平面図、(B)は上部導体板を設けた状態での、バイアス線路に垂直な面での断面図である。この例では、バイアス線路8に線路幅の広い部分wと線路幅の狭い部分nの繰り返しパターンを形成して、これにより発振信号成分を遮断するローパスフィルタ特性を持たせている。そして、nで示す狭路部分に凹状バネ23を設けている。この凹状バネ23は、上下の導体板1,2の間に構成される空間内に誘電体基板3が配置された状態で、誘電体基板3と上部導体板2との間の空間部分に、誘電体基板3を下部導体板1側へ押しつける。したがって、仮に誘電体基板3に多少の反りがあっても、誘電体基板3が上下の導体板により生じる空間内に確実に固定され、安定した周波数特性が得られる。
Next, a configuration of an oscillator according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6A is a plan view of the oscillation circuit portion in a state where the upper conductor plate is removed, and FIG. 6B is a cross-sectional view in a plane perpendicular to the bias line in a state where the upper conductor plate is provided. In this example, the bias line 8 is formed with a repetitive pattern of a portion w having a large line width and a portion n having a small line width, thereby giving a low-pass filter characteristic of blocking an oscillation signal component. A concave spring 23 is provided in a narrow path portion indicated by n. The concave spring 23 is provided in a space between the dielectric substrate 3 and the upper conductor plate 2 in a state where the dielectric substrate 3 is disposed in a space formed between the upper and lower conductor plates 1 and 2. The dielectric substrate 3 is pressed against the lower conductor plate 1 side. Therefore, even if the dielectric substrate 3 is slightly warped, the dielectric substrate 3 is securely fixed in the space formed by the upper and lower conductor plates, and stable frequency characteristics can be obtained.

 なお、凹状バネをバイアス線路の狭路部に設けたことにより、凹状バネがバイアス線路に導通することがなく、しかもこの部分はバイアス線路が等価的にインダクタとして作用する部分であるので、バイアス線路に対して殆ど影響を与えることがない。 Since the concave spring is provided in the narrow path portion of the bias line, the concave spring does not conduct to the bias line, and since this portion is a portion where the bias line equivalently acts as an inductor, the bias line Has almost no effect on

 次に、平面誘電体線路を出力用伝送線路として用いた例を図7を参照して説明する。
 図7は、発振回路と出力用伝送線路とを含む発振器の主要部の構成を示す斜視図である。図7において、30は誘電体基板であり、その上面に電極31a,31bを設けて、この2つの電極31a,31bで挟まれる領域にスロットを形成している。誘電体基板30の下面にも電極32a,32bを設けて、この2つの電極32a,32bで挟まれる領域にスロットを形成している。この構造により、主として上下2つのスロットで挟まれる誘電体基板内の領域を伝搬路とする平面誘電体線路(PDTL)を構成している。図中の破線の矢印は磁界ベクトル、実線の矢印は電界ベクトルをそれぞれ表している。また、同図において3は誘電体基板であり、線路7を形成してマイクロストリップラインを構成している。この線路7の面を上記平面誘電体線路の略中央面の高さとなるように、且つ線路7が平面誘電体線路の電磁波伝搬方向に垂直となるように、両者を配置している。その他の部分の構成は図1に示したものと同様である。
 このような構成により、平面誘電体線路とマイクロストリップラインとは磁界結合し、平面誘電体線路を出力用伝送線路とする発振器を得る。
Next, an example in which a planar dielectric line is used as an output transmission line will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a main part of an oscillator including an oscillation circuit and an output transmission line. In FIG. 7, reference numeral 30 denotes a dielectric substrate, on which electrodes 31a and 31b are provided, and a slot is formed in a region sandwiched between the two electrodes 31a and 31b. Electrodes 32a and 32b are also provided on the lower surface of the dielectric substrate 30, and a slot is formed in a region between the two electrodes 32a and 32b. With this structure, a planar dielectric line (PDTL) mainly having a region in the dielectric substrate sandwiched between the upper and lower two slots as a propagation path is configured. In the figure, broken arrows indicate magnetic field vectors, and solid arrows indicate electric field vectors. In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a dielectric substrate, which forms a microstrip line by forming a line 7. Both are arranged so that the surface of the line 7 is substantially at the height of the center surface of the planar dielectric line, and the line 7 is perpendicular to the electromagnetic wave propagation direction of the planar dielectric line. The configuration of the other parts is the same as that shown in FIG.
With this configuration, the planar dielectric line and the microstrip line are magnetically coupled, and an oscillator using the planar dielectric line as an output transmission line is obtained.

 次に、無線装置の実施形態として、ミリ波レーダの構成例を図8を参照して説明する。
 図8において、VCOは第1の実施形態で示した発振器である。このVCOは信号処理回路から与えられる例えば三角波信号で周波数変調して、発振信号を出力する。この発振出力信号は、アイソレータ→カプラ→サーキュレータを経由して、1次放射器に伝送される。これにより1次放射器は、誘電体レンズなどを介して所定ビーム幅でミリ波信号を送信する。カプラは送信信号の一部をローカル信号としてミキサへ与える。物体からの反射波が1次放射器に入射すると、受信信号がサーキュレータを経てミキサに与えられる。ミキサは、サーキュレータからの受信信号と上記ローカル信号とを混合して中間周波信号を生成する。IFアンプは、この中間周波信号を増幅して信号処理回路へ与える。信号処理回路はVCOに与えた変調信号とIF信号とから、物体までの距離および物体の相対速度を検出する。
Next, a configuration example of a millimeter wave radar will be described as an embodiment of a wireless device with reference to FIG.
In FIG. 8, VCO is the oscillator shown in the first embodiment. This VCO frequency-modulates, for example, a triangular wave signal provided from a signal processing circuit, and outputs an oscillation signal. This oscillation output signal is transmitted to the primary radiator via the isolator → coupler → circulator. Accordingly, the primary radiator transmits a millimeter wave signal with a predetermined beam width via a dielectric lens or the like. The coupler provides a part of the transmission signal to the mixer as a local signal. When the reflected wave from the object enters the primary radiator, the received signal is provided to the mixer via the circulator. The mixer mixes the received signal from the circulator and the local signal to generate an intermediate frequency signal. The IF amplifier amplifies this intermediate frequency signal and provides it to the signal processing circuit. The signal processing circuit detects the distance to the object and the relative speed of the object from the modulated signal and the IF signal given to the VCO.

 なお、実施形態ではピル型のガンダイオードを用いたが、表面実装型のガンダイオードを誘電体基板上に実装するようにしてもよい。また、負性抵抗素子としてガンダイオード以外にFETなどの3端子型の素子を用いてもよい。例えばMOS−FETを用いる場合、そのドレインにNRDガイドとの結合用の線路を接続し、ソースに共振線路を接続し、ゲートにバイアス線路を接続する。 In the embodiment, the pill type gun diode is used, but a surface mount type gun diode may be mounted on the dielectric substrate. Further, a three-terminal element such as an FET may be used as the negative resistance element in addition to the Gunn diode. For example, when a MOS-FET is used, a line for coupling to the NRD guide is connected to the drain, a resonance line is connected to the source, and a bias line is connected to the gate.

 また、実施形態では、基本波が38GHz帯のガンダイオードを用いて、その2次高調波である76GHz帯の発振信号を得るようにしたが、目的によって3次高調波以上の高次の高調波成分を出力用伝送線路に伝送させるように、その遮断周波数を2次高調波と3次高調波との間に定めるようにしてもよい。 In the embodiment, a Gunn diode whose fundamental wave is a 38 GHz band is used to obtain an oscillation signal in the 76 GHz band, which is the second harmonic, but higher harmonics higher than the third harmonic depending on the purpose. The cutoff frequency may be determined between the second harmonic and the third harmonic so that the component is transmitted to the output transmission line.

 さらに、実施形態では誘電体基板3に設けた発振回路の線路7を誘電体ストリップ5の端部に近接させることによって、線路間の結合をとるようにしたが、誘電体ストリップを上下の導体板に平行な面で上下に分割し、その上下の誘電体ストリップの間に誘電体基板を配置して、発振回路の線路とNRDガイドとを結合させるようにしてもよい。 Furthermore, in the embodiment, the line 7 of the oscillation circuit provided on the dielectric substrate 3 is brought close to the end of the dielectric strip 5 so that the coupling between the lines is achieved. May be divided into upper and lower parts by a plane parallel to the above, and a dielectric substrate may be arranged between the dielectric strips on the upper and lower sides to couple the line of the oscillation circuit and the NRD guide.

第1の実施形態に係る発振器の構成を示す図FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an oscillator according to the first embodiment. 同発振器における発振回路の線路と、ガンダイオードなどの接続位置の関係を示す図Diagram showing the relationship between the line of the oscillation circuit and the connection position of the Gunn diode etc. in the same oscillator 同発振器における発振回路のバイアス線路の構成を示す図The figure which shows the structure of the bias line of the oscillation circuit in the same oscillator 第2の実施形態に係る発振器の構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an oscillator according to a second embodiment. 第3の実施形態に係る発振器の構成を示す図FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an oscillator according to a third embodiment. 第4の実施形態に係る発振器の構成を示す図FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an oscillator according to a fourth embodiment. 第5の実施形態に係る発振器の構成を示す部分斜視図FIG. 14 is a partial perspective view illustrating the configuration of an oscillator according to a fifth embodiment. 第6の実施形態に係るミリ波レーダの構成を示すブロック図FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a millimeter wave radar according to a sixth embodiment.

符号の説明Explanation of reference numerals

 1−下部導体板
 2−上部導体板
 3,4−誘電体基板
 5−誘電体ストリップ
 6−ガンダイオード
 7−線路
 8−バイアス線路
 9−高調波用スタブ
 10−基本波用スタブ
 11−可変リアクタンス素子用スタブ
 12−可変リアクタンス素子
 13−制御電圧供給用線路
 14−高調波用スタブ
 15−基本波用スタブ
 20−調整用端子
 21−電極
 22−スロット
 23−凹状バネ
 30−誘電体基板
 31,32−電極
1-Lower conductor plate 2-Upper conductor plate 3,4-Dielectric substrate 5-Dielectric strip 6-Gun diode 7-Line 8-Bias line 9-Stub for harmonics 10-Stub for fundamental wave 11-Variable reactance element Stub 12-variable reactance element 13-control voltage supply line 14-harmonic stub 15-fundamental stub 20-adjustment terminal 21-electrode 22-slot 23-concave spring 30-dielectric substrate 31,32- electrode

Claims (6)

 誘電体基板上に構成した発振回路と、該発振回路の発振出力信号を伝送する出力用伝送線路とを備えた発振器において、
 前記出力用伝送線路を、略平行な2つの導体板の間に誘電体ストリップを配置して成る誘電体線路とし、
 該誘電体線路の遮断周波数を前記発振回路による発振信号の基本波成分または基本波成分と低次の高調波成分を遮断し、それより高周波の高調波成分を伝搬させるように定め、
 前記誘電体線路を構成する一方の導体板にスロットを形成し、該導体板の外側に前記誘電体基板を配置して、前記発振回路の線路と誘電体線路とを結合させたことを特徴とする発振器。
An oscillator including an oscillation circuit formed on a dielectric substrate and an output transmission line for transmitting an oscillation output signal of the oscillation circuit,
The output transmission line is a dielectric line in which a dielectric strip is disposed between two substantially parallel conductor plates,
The cut-off frequency of the dielectric line is determined so as to cut off a fundamental wave component or a fundamental wave component and a lower harmonic component of an oscillation signal of the oscillation circuit, and propagate a higher harmonic component therefrom.
A slot is formed in one conductor plate constituting the dielectric line, the dielectric substrate is arranged outside the conductor plate, and the line of the oscillation circuit and the dielectric line are coupled. Oscillator.
 前記発振回路は少なくとも一方端を開放させた半波長の整数倍の長さを有する線路のショート位置近傍に負性抵抗素子を実装して成り、前記線路と前記出力用伝送線路とを結合させたことを特徴とする請求項1に記載の発振器。 The oscillation circuit has a negative resistance element mounted near a short position of a line having an integral multiple of a half wavelength and having at least one end opened, and the line and the output transmission line are coupled. The oscillator according to claim 1, wherein:  前記負性抵抗素子に対するバイアス電圧を供給するバイアス線路に、前記負性抵抗素子の接続点からバイアス電源を見たインピーダンスが、前記基本波の周波数および前記高調波の周波数のもとで高インピーダンスとなるようにスタブを設けたことを特徴とする請求項2に記載の発振器。 A bias line that supplies a bias voltage to the negative resistance element, the impedance when viewing the bias power supply from the connection point of the negative resistance element has a high impedance under the fundamental frequency and the harmonic frequency. 3. The oscillator according to claim 2, wherein a stub is provided.  前記発振回路の線路に可変リアクタンス素子を接続し、該可変リアクタンス素子に対する制御電圧を供給する線路を設けたことを特徴とする請求項2または3に記載の発振器。 4. The oscillator according to claim 2, wherein a variable reactance element is connected to a line of the oscillation circuit, and a line for supplying a control voltage to the variable reactance element is provided.  前記発振回路の線路に弱結合する端子を設けたことを特徴とする請求項2〜4のうちいずれかに記載の発振器。 (5) The oscillator according to any one of (2) to (4), wherein a terminal for weak coupling is provided on a line of the oscillation circuit.  請求項1〜5のうちいずれかに記載の発振器を用いた無線装置。 A wireless device using the oscillator according to any one of claims 1 to 5.
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