JP2004363919A - Bias circuit for high frequency and high-frequency oscillator using same - Google Patents

Bias circuit for high frequency and high-frequency oscillator using same Download PDF

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microstrip line
bias circuit
circuit
transistor
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Kuniyuki Yoshida
州志 吉田
Yoichi Saito
陽一 齋藤
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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 configure a bias circuit that reflects the signal of desired frequency from a connected transistor with high efficiency and attenuates signals of frequency other than the desired frequency to suppress reflection. <P>SOLUTION: A 1st microstrip line L21 whose electrical length is nearly 1/4 time as long as the wavelength at the resonance frequency of a resonance circuit 1 is connected to the collector of a transistors Tr of an amplifying circuit 2 of an oscillator, a 2nd microstrip line L22 having a specified electrical length is connected to the side of the 1st microstrip line L21 that faces the collector, and a 1st tip-open stub St2 is connected to the connection point (point A). Further, a microstrip line L23 which is electrically connected to a control voltage terminal (Vcc) 51 is connected to the end of the 2nd microstrip line L22 which faces the point A and a 2nd tip-open stub St3 having a specified electrical length is connected through a resistance element R4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波用バイアス回路、特に、能動素子に直流電圧を供給する回路に用いる高周波用バイアス回路、およびこれを備えた高周波発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マイクロ波等の高周波回路に利用するPLL回路等には、一般に電圧制御発振器が備えられている。この電圧制御発振器は、図4に示すように、共振器RL1と可変容量ダイオードVDとを含む共振回路1と、トランジスタTrを含む増幅回路2とからなる。ここで、増幅回路2のトランジスタTrを動作させるためには、このトランジスタTrに直流電圧を印加しなければならず、そのためのバイアス回路20がトランジスタTrのコレクタに接続されている。
【0003】
図4は従来のバイアス回路を備えた高周波発振器の構成を示すブロック図であり、後述の本発明の実施形態に係る高周波発振器と同じ部分には、同じ符号を付し説明は省略する。
【0004】
このバイアス回路20は、一般的にマクロストリップ線路により構成されており、図4に示すように、トランジスタTrのコレクタと電圧供給端子(Vcc)51との間に配置される、電圧制御発振器の発振周波数の1/4波長の電気長を有するマイクロストリップ線路L21と、このマイクロストリップ線路L21の電圧供給端子(Vcc)51側に接続された、一方端が開放され、前記1/4波長の電気長を有する先端開放スタブSt2を備えている。
【0005】
図5は、バイアス回路20のマイクロストリップ線路L21と先端開放スタブSt2とからなる部分の構造例を示す斜視図である。
所望周波数の高周波信号について、このバイアス回路20の先端開放スタブSt2の接続点(図5のA点)は等価的に短絡、マイクロストリップ線路L21のコレクタ側の端部(図5のB点)は等価的に開放となる。そのため、B点から電圧供給端子側を見たインピーダンスは無限大、すなわち反射係数の振幅が1で位相が0となるので、トランジスタTrに流れる高周波信号を減衰させることがない。このようにしてトランジスタTrを伝送する高周波信号に影響を与えずに直流の駆動用電圧をトランジスタTrに供給できるので、所望の発振特性を得ることができる(例えば、非特許文献1参照。)。
【0006】
【非特許文献1】
小西良弘,「マイクロ波回路の基礎とその応用」,総合電子出版,1990年8月20日,p318−p319
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述の従来技術のバイアス回路では、所望周波数以外の不要周波数の高周波信号に対しては、図4、図5のB点でトランジスタTr(能動素子)に対して反射係数の振幅が1であっても、位相が0ではないインピーダンスとなってしまう。
【0008】
一方、高周波発振器に用いるトランジスタTrには、所望の周波数を含む所定の周波数帯域で負性抵抗を示すものが通常用いられている。この場合、ノイズのような負性抵抗を示す周波数帯域内の不要周波数の高周波信号がトランジスタTrに入力されると、トランジスタTrから電圧供給端子側のバイアス回路を見た反射係数が大きくなり、且つトランジスタTrが負性抵抗を持つため、不要周波数で発振してしまい、高周波発振器として異常発振を生じてしまう。
【0009】
この発明の目的は、トランジスタから入射する不要周波数の高周波信号を減衰させて反射を抑制するバイアス回路と、このバイアス回路を用いて不要周波数での発振を防止した高周波発振器することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、高周波回路の能動素子に所定の直流電圧を供給する高周波用バイアス回路において、能動素子と該能動素子に直流電圧を供給する電圧供給端子との間に、能動素子に流れる所望周波数の高周波信号で略1/4波長の電気長を有する第1のマイクロストリップ線路と、該第1のマイクロストリップ線路とは別の第2のマイクロストリップ線路とを能動素子側から順に直列接続するとともに、所望周波数の高周波信号で略1/4波長の電気長を有する第1の先端開放スタブを、第1のマイクロストリップ線路と第2のマイクロストリップ線路との接続点に接続し、さらに、電圧供給端子と第2のマイクロストリップ線路との接続点に、抵抗素子および第2の先端開放スタブからなる直列回路を接続したことを特徴としている。
【0011】
また、この発明の高周波発振器は、前記高周波用バイアス回路と、該高周波用バイアス回路から直流電圧を供給する能動素子と、該能動素子に接続した共振回路とを備えたことを特徴としている。
【0012】
この構成では、所望周波数の高周波信号の場合、第1のマイクロストリップ線路と第1の先端開放スタブとの接続点で高周波信号に対して等価的に短絡となり、これに接続する第2のマイクロストリップ線路や第2の先端開放スタブと抵抗との直列回路には高周波信号が伝搬しない。そして、能動素子から電圧供給端子側を見た高周波用バイアス回路の反射係数、すなわち第1のマイクロストリップ線路の能動素子側の端部での反射係数の振幅が1で位相が0となる。これにより、所望周波数の高周波信号において、高周波用バイアス回路側がインピーダンス無限大となり、開放となる。このため、能動素子に流れる高周波信号は、高周波用バイアス回路および電圧供給端子に接続される電源回路の影響を受けず、高周波発振器は所定の特性通りに発振する。
【0013】
一方、所望周波数以外の不要周波数の高周波信号の場合、高周波用バイアス回路の第1のマイクロストリップ線路の能動素子側の端部では等価的に開放とならず、この端部から高周波用バイアス回路側を見た入力インピーダンスは無限大とならない。また、高周波用バイアス回路の第1の先端開放スタブの接続点は短絡状態でなくなるので、能動素子を流れる高周波信号が電圧供給端子側へ伝搬する。ここで、伝搬した高周波信号は、第2のマイクロストリップ線路と第2の先端開放スタブとの間に接続された抵抗により減衰されるので、能動素子から高周波用バイアス回路側を見た反射係数の振幅が1未満になる。このため、能動素子に流れる不要周波数の高周波信号は、高周波用バイアス回路に入射されて高周波用バイアス回路の抵抗により減衰されるので、高周波用バイアス回路から能動素子への反射が抑制される。これにより、能動素子が負性抵抗を持っていても高周波発振器は不要周波数で発振することはない。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る高周波用バイアス回路(以下、単に「バイアス回路」という。)を備えた高周波発振器について、各図を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るバイアス回路を備えた高周波発振器の構成を示すブロック図である。
【0015】
図1に示すように、本実施形態に係る高周波発振器は、その全体がマイクロストリップ線路で構成されており、共振回路1と増幅回路2とからなる。
共振回路1には、コントロール電圧端子(Vct)50と接地との間に、マイクロストリップ線路L11、可変容量ダイオードVD、およびマイクロストリップ線路L12の直列回路を設けている。また、平行に形成された二つのマイクロストリップ線路からなる結合線路RL1の一端を、可変容量ダイオードVDとマイクロストリップ線路L11との接続点に接続している。さらに、コントロール電圧端子50と接地との間に高周波バイパス用の容量素子C1を設けている。
【0016】
増幅回路2には、駆動電圧供給端子(Vcc)51と接地との間に、バイアス回路2、トランジスタTr,抵抗素子R3、インダクタンス素子L0の直列回路を設けている。トランジスタTrのベースには、共振回路1の結合線路RL1の他端を接続している。トランジスタTrのエミッタと抵抗素子R3との接続点と出力端子52との間には、平行に形成された二つのマイクロストリップ線路からなる結合線路RL2を設けている。
【0017】
後述するバイアス回路21の所定点と接地との間に抵抗素子R1,R2の直列回路を設け、その抵抗素子R1,R2の接続点をトランジスタTrのベースに接続している。
【0018】
また、トランジスタTrのコレクタとバイアス回路21との接続点(図におけるB点)には、所望周波数信号の共振周波数の1/4波長の電気長を有する先端開放スタブSt1を設けている。さらに、トランジスタTrのエミッタと共振器RL2との接続点にも、容量素子として働く先端開放スタブSt4を設けている。
【0019】
バイアス回路21において、トランジスタTrのコレクタ(B点)と駆動電圧供給端子(Vcc)51との間には、所望周波数信号の1/4波長の電気長を有する第1のマイクロストリップ線路L21、この第1のマイクロストリップ線路L21とは別の第2のマイクロストリップ線路L22、さらに別のマイクロストリップ線路L23を直列に接続している。また、所望周波数の高周波信号で略1/4波長の電気長を有する第1の先端開放スタブSt2を、第1のマイクロストリップ線路L21と第2のマイクロストリップ線路L22との接続点(A点)に接続している。さらに、第2のマイクロストリップ線路L22の駆動電圧供給側(マイクロストリップ線路L23との接続点)に、抵抗素子R4および第2の先端開放スタブSt3からなる直列回路を接続している。
【0020】
駆動電圧供給端子51と接地との間には高周波バイパス用の容量素子C2を設けている。
【0021】
このような高周波発振器の共振回路1では、可変容量ダイオードVDに印加される電圧値に応じて可変容量ダイオードVDの容量値が変化することを利用して、共振回路1の共振周波数を制御する。すなわち、コントロール電圧端子(Vct)50に供給する電圧値を所定値に設定することで装荷容量を定め、結合線路RL1を含む共振回路1の共振周波数を定める。この共振回路1で得られる共振周波数の信号は、結合線路RL1から、増幅回路2のトランジスタTrのベースに入力する。
【0022】
一方、増幅回路2のトランジスタTrには駆動電圧供給端子51から直流電圧が供給されていて、トランジスタTrのベースおよびコレクタにそれぞれ所定のバイアス電圧が供給されている。これによりトランジスタTrは、その負性抵抗性により、共振回路1との間で信号を入出力して、共振回路1の共振周波数で共振回路1と共に発振動作する。この発振信号はトランジスタTrのエミッタから取り出し、発振信号を結合線路RL2を介して出力端子52から出力する。その際、共振器RL2はスプリアス成分を抑圧する。
【0023】
ここで、バイアス回路21には第1のマイクロストリップ線路L21のトランジスタTr側の端部と対向する端部に第1の先端開放スタブSt2が設けられているので、所望周波数の信号に対して、第1のマイクロストリップ線路L21と第1の先端開放スタブSt2との接続点(A点)は等価的に短絡となり、第1のマイクロストリップ線路L21とトランジスタTrとの接続点(B点)は等価的に開放となる。このようにA点が短絡となることで、所望周波数の信号に対してA点が接地状態となり、第2のマイクロストリップ線路L22から駆動電圧端子51間の回路は機能しない。また、B点が開放となることで、この点からバイアス回路側を見た反射係数は振幅が1で、位相が0となるので、トランジスタTrからバイアス回路21を見たインピーダンスは無限大となり、所望周波数の信号がバイアス回路21側に入力しない。これにより、所望周波数の信号がバイアス回路21に入力してトランジスタTrで増幅される信号が損失することを抑制できる。また、トランジスタTrのコレクタに先端開放スタブSt1を形成したことにより、先端開放スタブSt1が、所望周波数を含む所定周波数帯域でトランジスタTrのコレクタを接地する接地回路として機能するため、バイアス回路21に入射する信号をさらに抑制することができる。これにより、トランジスタTrは、所望周波数の信号をさらに高効率に信号を増幅して発振させることができる。
【0024】
一方、ノイズのような所望周波数以外の周波数の信号の場合、バイアス回路21のA点は短絡状態でなくなるため、第1のマイクロストリップ線路L21から第2のマイクロストリップ線路L22側に信号が伝搬する。これにより、トランジスタTrからバイアス回路21側を見た反射係数の位相が0でなくなる。ここで、前述のように、第2のマイクロストリップ線路L22のA点と対向する側には、抵抗R4を介して第2の先端開放スタブSt3を接続しているので、抵抗素子R4を10Ω程度に比較的低い抵抗値にすることで、マイクロストリップ線路L22を通過した信号は抵抗素子R4を伝搬する。抵抗素子R4に入力された信号は周波数に関係なく消費されて減衰する。すなわち、トランジスタTrからバイアス回路21側をみた反射係数の振幅が1よりも小さくなり、トランジスタTrからバイアス回路21に入射した所望周波数以外の周波数の信号は消費、減衰されて、トランジスタTrに反射する信号を抑制される。これにより、トランジスタTrにおける所望周波数以外の周波数での発振が防止できる。
【0025】
次に、前述の構成と従来の構成とでシミュレーションした結果を図2、図3に示す。
図2(a)は本実施形態の構成のバイアス回路21をトランジスタTr側から見たインピーダンスを示すスミスチャートであり、(b)はその反射特性S11を示した図である。
また、図3(a)は従来の構成のバイアス回路20をトランジスタTr側から見たインピーダンスを示すスミスチャートであり、(b)はその反射特性S11を示した図である。
なお、本シミュレーションでは、所望周波数を20GHzとして、回路(トランジスタTr側回路)の特性インピーダンスを50Ωとした。また、本実施形態の構成においては、図1(本実施形態)に示す第2のマイクロストリップ線路L22と第2の先端開放スタブSt3との電気長を、所望周波数の略1/4波長とし、マイクロストリップ線路L23、容量素子C2、および駆動電圧供給端子(Vcc)51は省略している。
【0026】
図2(b)に示すように、本実施形態のバイアス回路では、所望周波数(20GHz)で反射損失が約0.6dBと少なく、所望周波数から50%低い周波数(10GHz)で反射損失を約1.8dBまで増加させ、所望周波数から50%高い周波数(30GHz)で反射損失を約3.0dBまで増加させることができる。
【0027】
このように、本実施形態の構成では、所望周波数でバイアス回路に信号が入射されないため、トランジスタを流れる信号の損失を抑制することができる。また、所望周波数以外の周波数でバイアス回路に信号が入射して減衰されるので、トランジスタTrが負性抵抗となる周波数範囲でも発振しない。これにより、所望周波数以外の周波数の信号を発振することなく、所望周波数の信号のみを高効率に発振して出力することができる。
【0028】
一方、図3(b)に示すように、従来のバイアス回路では、所望周波数(20GHz)では本実施形態の構成と同様に反射損失が約0.6dBとなるが、所望周波数から50%低い周波数(10GHz)で反射損失が約0.3dB、所望周波数から50%高い周波数(30GHz)で反射損失が約1.1dBとなるように、所望周波数を含む所定の周波数帯域で反射損失が殆ど変化しない。
【0029】
このように従来の構成では、所望周波数以外の周波数でもバイアス回路に信号が入射することなく殆ど反射する。このような反射損失が変化しない、すなわち信号が殆ど反射する周波数帯域がトランジスタTrが負性抵抗となる周波数帯域に一致することで、発振回路が発振してしまう。これにより、所望周波数以外に周波数の信号で異常発振することとなる。
【0030】
なお、前述のシミュレーションでは、抵抗素子に接続する第2のマイクロストリップ線路と第2の先端開放スタブの電気長を所望周波数の1/4波長の長さとしたが、これら第2のマイクロストリップ線路と第2の先端開放スタブの長さを調整することにより、所望周波数以外の周波数帯域の信号の反射特性を調整することができる。例えば、第2の先端開放スタブの電気長を、減衰させたい所定周波数の1/4波長とすることで、この所定周波数の信号を大きく減衰させることができる。
【0031】
【発明の効果】
この発明によれば、所望周波数の高周波信号が流れる能動素子から見た入力インピーダンスが無限大となって反射損失を殆どなくし、所望周波数以外の周波数の高周波信号に対しては、この信号を入射して消費、減衰させることで反射損失を増加させるバイアス回路を構成することができる。
【0032】
また、この発明によれば、前記バイアス回路を高周波発振器の能動素子の電圧供給回路に用いることで、所望周波数の高周波信号が効率良く発振し、所望周波数以外の不要周波数の高周波信号が発振しない高周波発振器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るバイアス回路を備えた高周波発振器の構成を示すブロック図
【図2】本実施形態の構成のバイアス回路21をトランジスタTr側から見たインピーダンスを示すスミスチャート、およびその反射特性S11を示した図
【図3】従来のバイアス回路20をトランジスタTr側から見たインピーダンスを示すスミスチャート、およびその反射特性S11を示した図
【図4】従来のバイアス回路を備えた高周波発振器の構成を示すブロック図
【図5】図4に示したバイアス回路の一部の構造を示す斜視図
【符号の説明】
1−共振回路
2−増幅回路
21−増幅回路2のバイアス回路
50−コントロール電圧入力端子
51−駆動電圧入力端子
52−出力端子
R4−抵抗素子
St2−第1の先端開放スタブ
St3−第2の先端開放スタブ
L21−第1のマイクロストリップ回路
L22−第2のマイクロストリップ回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency bias circuit, and more particularly to a high-frequency bias circuit used for a circuit for supplying a DC voltage to an active element, and a high-frequency oscillator including the same.
[0002]
[Prior art]
A PLL circuit used for a high frequency circuit such as a microwave generally includes a voltage controlled oscillator. As shown in FIG. 4, the voltage controlled oscillator includes a resonance circuit 1 including a resonator RL1 and a variable capacitance diode VD, and an amplification circuit 2 including a transistor Tr. Here, in order to operate the transistor Tr of the amplifier circuit 2, a DC voltage must be applied to the transistor Tr, and a bias circuit 20 for that purpose is connected to the collector of the transistor Tr.
[0003]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a high-frequency oscillator provided with a conventional bias circuit. The same parts as those of a high-frequency oscillator according to an embodiment of the present invention described later are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0004]
This bias circuit 20 is generally formed of a macrostrip line, and as shown in FIG. 4, oscillates from a voltage-controlled oscillator disposed between a collector of a transistor Tr and a voltage supply terminal (Vcc) 51. A microstrip line L21 having an electrical length of 1/4 wavelength of the frequency, and one end connected to the voltage supply terminal (Vcc) 51 side of the microstrip line L21, one end of which is open, and the electrical length of the 1/4 wavelength. Stub St2 having an open end.
[0005]
FIG. 5 is a perspective view showing a structural example of a portion of the bias circuit 20 including the microstrip line L21 and the open stub St2.
For the high frequency signal of the desired frequency, the connection point (point A in FIG. 5) of the open end stub St2 of the bias circuit 20 is equivalently short-circuited, and the collector-side end (point B in FIG. 5) of the microstrip line L21 is It is equivalently open. Therefore, the impedance as viewed from the point B to the voltage supply terminal side is infinite, that is, the amplitude of the reflection coefficient is 1 and the phase is 0, so that the high-frequency signal flowing through the transistor Tr is not attenuated. In this manner, a DC driving voltage can be supplied to the transistor Tr without affecting the high-frequency signal transmitted through the transistor Tr, so that a desired oscillation characteristic can be obtained (for example, see Non-Patent Document 1).
[0006]
[Non-patent document 1]
Yoshihiro Konishi, "Basics and Applications of Microwave Circuits", Sogo Denshi Publishing, August 20, 1990, p318-p319
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional bias circuit, the amplitude of the reflection coefficient is 1 with respect to the transistor Tr (active element) at point B in FIGS. 4 and 5 for a high-frequency signal of an unnecessary frequency other than the desired frequency. Even if it does, the impedance will be non-zero.
[0008]
On the other hand, as the transistor Tr used for the high-frequency oscillator, a transistor that exhibits a negative resistance in a predetermined frequency band including a desired frequency is generally used. In this case, when a high-frequency signal of an unnecessary frequency within a frequency band indicating a negative resistance such as noise is input to the transistor Tr, the reflection coefficient of the bias circuit on the voltage supply terminal side from the transistor Tr increases, and Since the transistor Tr has a negative resistance, the transistor Tr oscillates at an unnecessary frequency, and abnormal oscillation occurs as a high-frequency oscillator.
[0009]
It is an object of the present invention to provide a bias circuit for attenuating a high frequency signal of an unnecessary frequency incident from a transistor to suppress reflection, and a high frequency oscillator using the bias circuit to prevent oscillation at an unnecessary frequency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a high-frequency bias circuit for supplying a predetermined DC voltage to an active element of a high-frequency circuit, wherein a desired frequency of a desired frequency flowing through the active element is supplied between the active element and a voltage supply terminal for supplying a DC voltage to the active element. A first microstrip line having an electrical length of about 1/4 wavelength in a high-frequency signal and a second microstrip line different from the first microstrip line are connected in series from the active element side in order, and A first open-end stub having a high-frequency signal of a desired frequency and having an electrical length of about 1/4 wavelength is connected to a connection point between the first microstrip line and the second microstrip line, and further, a voltage supply terminal A series circuit comprising a resistance element and a second open-end stub is connected to a connection point between the first and second microstrip lines.
[0011]
Further, a high frequency oscillator according to the present invention includes the high frequency bias circuit, an active element for supplying a DC voltage from the high frequency bias circuit, and a resonance circuit connected to the active element.
[0012]
With this configuration, in the case of a high-frequency signal of a desired frequency, the high-frequency signal is equivalently short-circuited at the connection point between the first microstrip line and the first open-end stub, and the second microstrip connected to this is connected. The high-frequency signal does not propagate to the line or the series circuit of the second open-end stub and the resistor. Then, the reflection coefficient of the high-frequency bias circuit when the voltage supply terminal side is viewed from the active element, that is, the amplitude of the reflection coefficient at the end of the first microstrip line on the active element side is 1 and the phase becomes 0. As a result, in the high-frequency signal of the desired frequency, the high-frequency bias circuit side has an infinite impedance and is open. Therefore, the high-frequency signal flowing through the active element is not affected by the high-frequency bias circuit and the power supply circuit connected to the voltage supply terminal, and the high-frequency oscillator oscillates according to predetermined characteristics.
[0013]
On the other hand, in the case of a high-frequency signal of an unnecessary frequency other than the desired frequency, the end of the first microstrip line of the high-frequency bias circuit on the active element side is not equivalently opened, and from this end, the high-frequency bias circuit side The input impedance does not become infinity. Further, since the connection point of the first open stub of the high frequency bias circuit is not short-circuited, the high frequency signal flowing through the active element propagates to the voltage supply terminal side. Here, the propagated high-frequency signal is attenuated by the resistance connected between the second microstrip line and the second open-end stub. The amplitude becomes less than 1. For this reason, the high-frequency signal of the unnecessary frequency flowing to the active element enters the high-frequency bias circuit and is attenuated by the resistance of the high-frequency bias circuit, so that reflection from the high-frequency bias circuit to the active element is suppressed. Thus, even if the active element has negative resistance, the high-frequency oscillator does not oscillate at an unnecessary frequency.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A high-frequency oscillator including a high-frequency bias circuit (hereinafter, simply referred to as a “bias circuit”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency oscillator including a bias circuit according to the present embodiment.
[0015]
As shown in FIG. 1, the high-frequency oscillator according to the present embodiment is entirely configured by a microstrip line, and includes a resonance circuit 1 and an amplification circuit 2.
In the resonance circuit 1, a series circuit of a microstrip line L11, a variable capacitance diode VD, and a microstrip line L12 is provided between the control voltage terminal (Vct) 50 and the ground. One end of a coupling line RL1 composed of two microstrip lines formed in parallel is connected to a connection point between the variable capacitance diode VD and the microstrip line L11. Further, a high-frequency bypass capacitive element C1 is provided between the control voltage terminal 50 and the ground.
[0016]
The amplifier circuit 2 includes a series circuit including a bias circuit 2, a transistor Tr, a resistor R3, and an inductance element L0, between the drive voltage supply terminal (Vcc) 51 and the ground. The other end of the coupling line RL1 of the resonance circuit 1 is connected to the base of the transistor Tr. Between the connection point between the emitter of the transistor Tr and the resistance element R3 and the output terminal 52, a coupling line RL2 composed of two microstrip lines formed in parallel is provided.
[0017]
A series circuit of resistance elements R1 and R2 is provided between a predetermined point of a bias circuit 21 described later and the ground, and a connection point of the resistance elements R1 and R2 is connected to a base of the transistor Tr.
[0018]
An open-end stub St1 having an electrical length of 1/4 wavelength of the resonance frequency of the desired frequency signal is provided at a connection point (point B in the drawing) between the collector of the transistor Tr and the bias circuit 21. Further, an open-end stub St4 functioning as a capacitive element is also provided at a connection point between the emitter of the transistor Tr and the resonator RL2.
[0019]
In the bias circuit 21, a first microstrip line L21 having an electrical length of 1/4 wavelength of a desired frequency signal is provided between the collector (point B) of the transistor Tr and the drive voltage supply terminal (Vcc) 51. A second microstrip line L22 different from the first microstrip line L21 and a further microstrip line L23 are connected in series. Further, a first open-end stub St2 having an electrical length of approximately 1/4 wavelength of a high-frequency signal of a desired frequency is connected to a connection point (point A) between the first microstrip line L21 and the second microstrip line L22. Connected to Further, a series circuit including a resistance element R4 and a second open-end stub St3 is connected to the drive voltage supply side (connection point with the microstrip line L23) of the second microstrip line L22.
[0020]
A high frequency bypass capacitive element C2 is provided between the drive voltage supply terminal 51 and the ground.
[0021]
The resonance circuit 1 of such a high-frequency oscillator controls the resonance frequency of the resonance circuit 1 by utilizing the fact that the capacitance value of the variable capacitance diode VD changes according to the voltage value applied to the variable capacitance diode VD. That is, the load capacity is determined by setting the voltage value supplied to the control voltage terminal (Vct) 50 to a predetermined value, and the resonance frequency of the resonance circuit 1 including the coupling line RL1 is determined. The signal of the resonance frequency obtained by the resonance circuit 1 is input from the coupling line RL1 to the base of the transistor Tr of the amplification circuit 2.
[0022]
On the other hand, a DC voltage is supplied to the transistor Tr of the amplifier circuit 2 from the drive voltage supply terminal 51, and a predetermined bias voltage is supplied to the base and the collector of the transistor Tr. Thereby, the transistor Tr inputs and outputs a signal to and from the resonance circuit 1 due to its negative resistance, and oscillates with the resonance circuit 1 at the resonance frequency of the resonance circuit 1. This oscillation signal is extracted from the emitter of the transistor Tr, and the oscillation signal is output from the output terminal 52 via the coupling line RL2. At this time, the resonator RL2 suppresses spurious components.
[0023]
Here, since the bias circuit 21 is provided with the first open-end stub St2 at the end of the first microstrip line L21 opposite to the end on the transistor Tr side, the first microstrip line L21 has a first open stub St2. The connection point (point A) between the first microstrip line L21 and the first open stub St2 is equivalently short-circuited, and the connection point (point B) between the first microstrip line L21 and the transistor Tr is equivalent. It is open to the public. When the point A is short-circuited in this way, the point A is grounded for a signal of a desired frequency, and the circuit between the second microstrip line L22 and the drive voltage terminal 51 does not function. Further, when the point B is opened, the reflection coefficient viewed from the bias circuit side from this point has an amplitude of 1 and a phase of 0, so that the impedance viewed from the transistor Tr to the bias circuit 21 becomes infinite, A signal of a desired frequency is not input to the bias circuit 21 side. Thereby, it is possible to prevent a signal of a desired frequency from being input to the bias circuit 21 and losing a signal amplified by the transistor Tr. Further, since the open-ended stub St1 is formed on the collector of the transistor Tr, the open-ended stub St1 functions as a grounding circuit that grounds the collector of the transistor Tr in a predetermined frequency band including a desired frequency. Signal can be further suppressed. Thus, the transistor Tr can amplify the signal of the desired frequency and oscillate the signal with higher efficiency.
[0024]
On the other hand, in the case of a signal having a frequency other than the desired frequency such as noise, the signal is propagated from the first microstrip line L21 to the second microstrip line L22 because the point A of the bias circuit 21 is not short-circuited. . As a result, the phase of the reflection coefficient when the bias circuit 21 is viewed from the transistor Tr is not zero. Here, as described above, since the second open-end stub St3 is connected to the side of the second microstrip line L22 facing the point A via the resistor R4, the resistance element R4 is set to about 10Ω. With a relatively low resistance value, the signal passing through the microstrip line L22 propagates through the resistance element R4. The signal input to the resistance element R4 is consumed and attenuated regardless of the frequency. That is, the amplitude of the reflection coefficient as viewed from the transistor Tr toward the bias circuit 21 becomes smaller than 1, and the signal having a frequency other than the desired frequency incident on the bias circuit 21 from the transistor Tr is consumed or attenuated and reflected on the transistor Tr. The signal is suppressed. This can prevent the transistor Tr from oscillating at a frequency other than the desired frequency.
[0025]
Next, FIGS. 2 and 3 show simulation results of the above-described configuration and the conventional configuration.
2 (a) is a Smith chart showing impedance viewed bias circuit 21 of the configuration of the present embodiment from the transistor Tr side, a diagram showing a (b) its reflection characteristic S 11.
Further, FIG. 3 (a) is a Smith chart showing impedance viewed bias circuit 20 of conventional construction from the transistor Tr side, a diagram showing a (b) its reflection characteristic S 11.
In the simulation, the desired frequency was set to 20 GHz, and the characteristic impedance of the circuit (the transistor Tr side circuit) was set to 50Ω. In the configuration of the present embodiment, the electrical length between the second microstrip line L22 and the second open-end stub St3 shown in FIG. 1 (this embodiment) is set to be approximately 1 / wavelength of the desired frequency, The microstrip line L23, the capacitor C2, and the drive voltage supply terminal (Vcc) 51 are omitted.
[0026]
As shown in FIG. 2B, in the bias circuit of the present embodiment, the reflection loss at the desired frequency (20 GHz) is as small as about 0.6 dB, and the reflection loss at the frequency (10 GHz) 50% lower than the desired frequency is about 1 dB. 0.8 dB, and the return loss can be increased to about 3.0 dB at a frequency (30 GHz) 50% higher than the desired frequency.
[0027]
As described above, in the configuration of the present embodiment, since no signal is incident on the bias circuit at the desired frequency, loss of the signal flowing through the transistor can be suppressed. Further, since a signal is incident on the bias circuit at a frequency other than the desired frequency and is attenuated, oscillation does not occur even in a frequency range in which the transistor Tr has a negative resistance. Thus, it is possible to oscillate and output only a signal of a desired frequency with high efficiency without oscillating a signal of a frequency other than the desired frequency.
[0028]
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the conventional bias circuit, at the desired frequency (20 GHz), the reflection loss is about 0.6 dB as in the configuration of the present embodiment, but the frequency is 50% lower than the desired frequency. The reflection loss hardly changes in a predetermined frequency band including the desired frequency so that the reflection loss is about 0.3 dB at (10 GHz) and about 1.1 dB at a frequency (30 GHz) 50% higher than the desired frequency. .
[0029]
As described above, in the conventional configuration, even at a frequency other than the desired frequency, the signal is almost reflected without entering the bias circuit. The oscillation circuit oscillates because the reflection loss does not change, that is, the frequency band in which the signal is almost reflected coincides with the frequency band in which the transistor Tr has a negative resistance. As a result, abnormal oscillation occurs with a signal having a frequency other than the desired frequency.
[0030]
In the above-described simulation, the electrical length of the second microstrip line connected to the resistance element and the second open-end stub was set to の 長 wavelength of the desired frequency. By adjusting the length of the second open-end stub, it is possible to adjust the reflection characteristics of signals in frequency bands other than the desired frequency. For example, by setting the electrical length of the second open-end stub to be 波長 wavelength of a predetermined frequency to be attenuated, a signal of the predetermined frequency can be greatly attenuated.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, the input impedance as viewed from the active element through which the high-frequency signal of the desired frequency flows becomes infinite, almost eliminates the reflection loss, and this signal is input to the high-frequency signal of a frequency other than the desired frequency. A bias circuit that increases the return loss by consuming and attenuating can be configured.
[0032]
Further, according to the present invention, by using the bias circuit for a voltage supply circuit of an active element of a high-frequency oscillator, a high-frequency signal of a desired frequency oscillates efficiently and a high-frequency signal of an unnecessary frequency other than the desired frequency does not oscillate. An oscillator can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency oscillator including a bias circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a Smith chart illustrating impedance of a bias circuit 21 having a configuration according to the present embodiment as viewed from a transistor Tr side. and Smith chart showing impedance viewed Fig 3 shows the conventional bias circuit 20 shown the reflection characteristic S 11 from the transistor Tr side, and FIG. 4 shows shows the reflection characteristic S 11 conventional bias circuit FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency oscillator provided with the circuit. FIG. 5 is a perspective view showing a partial structure of the bias circuit shown in FIG.
1-Resonance circuit 2-Amplification circuit 21-Bias circuit 50 of amplification circuit 2-Control voltage input terminal 51-Drive voltage input terminal 52-Output terminal R4-Resistance element St2-First end open stub St3-Second end Open stub L21-first microstrip circuit L22-second microstrip circuit

Claims (2)

高周波回路の能動素子に所定の直流電圧を供給する高周波用バイアス回路において、
前記能動素子と該能動素子に前記直流電圧を供給する電圧供給端子との間に、前記能動素子に流れる所望周波数の高周波信号で略1/4波長の電気長を有する第1のマイクロストリップ線路と、該第1のマイクロストリップ線路とは別の第2のマイクロストリップ線路とを前記能動素子側から順に直列接続し、
前記所望周波数の高周波信号で略1/4波長の電気長を有する第1の先端開放スタブを、第1のマイクロストリップ線路と第2のマイクロストリップ線路との接続点に接続し、
前記電圧供給端子と第2のマイクロストリップ線路との接続点に、抵抗素子および第2の先端開放スタブからなる直列回路を接続したことを特徴とする高周波用バイアス回路。
In a high frequency bias circuit for supplying a predetermined DC voltage to an active element of a high frequency circuit,
A first microstrip line having an electrical length of approximately 1/4 wavelength with a high-frequency signal of a desired frequency flowing through the active element, between the active element and a voltage supply terminal for supplying the DC voltage to the active element; A second microstrip line different from the first microstrip line is connected in series from the active element side,
Connecting a first open-end stub having an electrical length of approximately 1/4 wavelength with the high-frequency signal of the desired frequency to a connection point between a first microstrip line and a second microstrip line;
A high-frequency bias circuit, wherein a series circuit including a resistance element and a second open-end stub is connected to a connection point between the voltage supply terminal and a second microstrip line.
請求項1に記載の高周波用バイアス回路と、該高周波用バイアス回路から前記直流電圧を供給する前記能動素子と、該能動素子に接続した共振回路とを備えた高周波発振器。A high-frequency oscillator comprising: the high-frequency bias circuit according to claim 1; the active element that supplies the DC voltage from the high-frequency bias circuit; and a resonance circuit connected to the active element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018516515A (en) * 2015-06-05 2018-06-21 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッドMks Instruments,Incorporated Solid-state microwave oscillator and power amplifier
JP2021101544A (en) * 2015-06-05 2021-07-08 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッドMks Instruments,Incorporated Solid state microwave oscillator and power amplifier
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