JP2008288862A

JP2008288862A - ガンダイオード発振器

Info

Publication number: JP2008288862A
Application number: JP2007131669A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakagawa; 敦中川; Yoshimichi Fukazawa; 義道深澤
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】ガンダイオードの周囲温度が変化した場合であっても、発振周波数の変化を抑制し、さらに変調した発振周波数が所望の周波数となる電圧制御型のガンダイオード発振器を提供する。
【解決手段】ガンダイオードとバラクタダイオードとを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載したガンダイオード発振器において、ガンダイオードの周囲温度が変化した場合に、周囲温度の変化に対するガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧をバラクタダイオードのバイアス電圧として出力するバイアス回路を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波やミリ波用のガンダイオードを用いた発振器に係り、温度特性の改善を図ったガンダイオード発振器に関するものである。

図９にマイクロ波やミリ波帯の発振器に用いられるメサ型構造のガリウム砒素（ＧａＡｓ）表面実装型のガンダイオード２００の表面図（ａ）および断面図（ｂ）を示す。高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板２３上に、ＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法により、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第１の半導体層２４、低濃度ｎ型ＧａＡｓからなる活性層２５、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第２の半導体層２６が順次積層され、電子の走行空間の面積を小さくするため、メサ型構造となっている。２７は絶縁体、２８はアノード電極、２９はカソード電極、３０は導電性突起によるアノードバンプ、３１は導電性突起によるカソードバンプである。絶縁体２７は、上面から活性層２５と第１の半導体層２４の境までボロン注入により筒形状に形成され、アノード電極２８をカソード電極２９から分離し、この絶縁体２７により囲まれた内側の活性層２５及び第２の半導体層２６によりガンダイオードの機能部が形成されている。図９では絶縁体２７により囲まれた筒状の部分が６個形成され、６個のアノード電極２８の下層に各々ガンダイオード機能部が形成されている。また、アノードバンプ３０は６個のアノード電極２８の全ての上面に各々形成されており、カソードバンプ３１はカソード電極２９上面の両側にアノードバンプ３０の一群を両側から挟むように片側に３個ずつ合計で６個形成されている。この種の表面実装型のガンダイオードは、特許文献１に開示されている。

また、上記のような表面実装型のガンダイオードの他に、第１の半導体層２４、活性層２５及び第２の半導体層２６からなるガンダイオードの機能部をもち、カソード電極を半導体基板側に形成し、そのガンダイオード素子をピル型パッケージに組み立てて、ピル型ガンダイオードとしても用いられている場合もある。

図１０は、図９のガンダイオード２００をマイクロストリップ線路で構成された発振回路１００に搭載して構成したガンダイオード発振器の一部断面図である。図１１はマイクロストリップ線路で構成された電圧制御型のガンダイオード発振器の全体斜視図である。発振回路１００は、誘電体基板１１の上面にマイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２とその出力用の信号線路１２を両側から挟むように２個の第１の表面接地電極１３を形成すると共に、裏面に裏面接地電極１４を形成し、各第１の表面接地電極１３と裏面接地電極１４を、誘電体基板１１を貫通するヴィアホール１５により導通させたものである。出力用の信号線路１２にはガンダイオードのバイアス電圧印加用の第１のバイアス電極１６、共振器を構成する第１のマイクロストリップ線路１７が形成されている。ガンダイオード２００は、中央のアノードバンプ３０が信号線路１２および第１のマイクロストリップ線路に、両側のカソードバンプ３１が両側の第１の表面接地電極１３に接続するように実装される。３２は放熱基台であるが、図１１では省略した。バラクタダイオード３００は、カソードバンプを第１のマイクロストリップ線路１７に、アノードバンプを第１のスタブ線路１８に接続するように実装される。

第２のバイアス電極１９に変調用のバイアス電圧が印加され、バラクタダイオード３００の容量値が変化することにより発振周波数が変調され、電圧制御型のガンダイオード発振器を構成している。この種の電圧制御型のガンダイオード発振回路は特許文献２に開示されている。
特開２００３−１５２２４６号公報特開２００２−９５５１号公報

このような従来のガンダイオード発振器では、その周囲温度が変化した場合、出力信号の発振周波数が変動してしまうという問題があった。本発明の目的は、ガンダイオードの周囲温度が変化した場合であっても、発振周波数が変化しないガンダイオード発振器を提供することである。さらにガンダイオードの周囲温度が変化した場合であっても、変調した発振周波数が所望の周波数となる電圧制御型のガンダイオード発振器を提供することである。

上記目的を達成するため本願請求項１に係る発明は、ガンダイオードとバラクタダイオードとを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載し、前記導体回路は、前記誘電体基板の上面に線路を有し、該誘電体基板の裏面全面に接地導体を有するマイクロストリップ線路で構成し、前記導体回路の一つである共振回路となるマイクロストリップ線路に結合するバラクタダイオードがバイアス電圧に応じて出力する容量により発振周波数を変調するガンダイオード発振器において、周囲温度の変化に対する前記ガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧を前記バラクタダイオードに出力するバイアス回路を備えていることを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載のガンダイオード発振器において、前記誘電体基板上面に、少なくとも出力用の信号線路と、前記ガンダイオードへバイアス電圧を供給する第１のバイアス電極と、前記共振回路となる第１のマイクロストリップ線路と、バラクタダイオードへバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極とを設け、前記信号線路および前記第1のマイクロストリップ線路に前記ガンダイオードのアノード又はカソードのいずれか一方を接続し、前記接地導体にカソード又はアノードのいずれか一方を接続し、前記第１のマイクロストリップ線路の開放端に第１のバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第２のバイアス電極に他方の電極を接続するとともに、周囲温度の変化に対する前記ガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極へ出力するバイアス回路を備えていることを特徴とする。

本願請求項３に係る発明は、請求項１記載のガンダイオード発振器において、前記誘電体基板上面に、少なくとも出力用の信号線路と、前記ガンダイオードへバイアス電圧を供給する第１のバイアス電極と、前記共振回路となる第１のマイクロストリップ線路と、バラクタダイオードへバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極と、該第１のマイクロストリップ線路に高周波的に結合する第２のマイクロストリップ線路とを設け、前記信号線路および前記第1のマイクロストリップ線路に前記ガンダイオードのアノード又はカソードのいずれか一方を接続し、前記接地導体にカソード又はアノードのいずれか一方を接続し、前記第２のマイクロストリップ線路の開放端の一方に第１のバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第２のバイアス電極に他方の電極を接続し、前記第２のマイクロストリップ線路の開放端の他方を接地するとともに、周囲温度の変化に対する前記ガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極へ出力するバイアス回路を備えていることを特徴とする。

本願請求項４に係る発明は、請求項２又は３いずれか記載のガンダイオード発振器において、前記バイアス回路は、周囲温度が変化して前記ガンダイオードの動作電流が変化した場合に、前記動作電流の変化量に応じて設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極に出力することにより前記信号線路から出力される信号の発振周波数の変化量を抑制することを特徴とする。

本願請求項５に係る発明は、請求項４記載のガンダイオード発振器において、前記バイアス回路は、前記信号線路から出力される信号の発振周波数を所望の周波数とする変調電圧を重畳した前記バイアス電圧を前記第２のバイアス電極に出力することを特徴とする。

本願請求項６に係る発明は、請求項２乃至４いずれか記載の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、さらに前記第１のマイクロストリップ線路に高周波的に結合する第３のマイクロストリップ線路と、第２のバラクタダイオードへバイアス電圧を供給する第３のバイアス電極とを設け、前記第３のマイクロストリップ線路の開放端の一方に第２のバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第３のバイアス電極に他方の電極を接続し、前記第３のマイクロストリップ線路の開放端の他方を接地するとともに、前記信号線路から出力される信号の発振周波数が所望の周波数となるように設定したバイアス電圧を前記第３のバイアス電極に出力することを特徴とする。

本願請求項７に係る発明は、請求項２乃至６いずれか記載のガンダイオード発振器において、前記第１のバイアス電極と定電圧源との間に抵抗体を挿入し、該抵抗体の電圧変化から前記ガンダイオードの周囲温度を検出し、前記周囲温度の変化に対応して設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極あるいは前記第３のバイアス電極に出力することを特徴とする。

本願請求項８に係る発明は、請求項２乃至７いずれか記載の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、前記接地導体と接続した表面接地電極を設け、前記信号線路に表面実装型の前記ガンダイオードのアノード又はカソードのいずれか一方を接続し、前記表面接地導体にカソード又はアノードのいずれか一方を接続することを特徴とする。

本発明に係るガンダイオード発振器のバイアス回路は、周囲温度が変化してガンダイオードの動作電流が変化した場合に、その動作電流の変化に対応したバイアス電圧をバラクタダイオードへ印加することができるので、信号線路から出力される出力信号の発振周波数の変動を補正することができる。具体的には、周囲温度が変化してガンダイオードの動作電流が変化した場合に、信号線路から出力される信号の発振周波数が、温度変化に応じてその変化量を抑制できるように設定したバイアス電圧を出力したり、温度変化に応じて所望の発振周波数となるように設定したバイアス電圧を出力するように構成することで、所望の周波数で発振するガンダイオード発振器とすることができる。

また共振回路となるマイクロストリップ線路に高周波的に結合する他のマイクロストリップ線路を通してバラクタダイオードを接続し、このマイクロストリップ線路の一端を接地しているため、バラクタダイオードに印加されるバイアス電圧はガンダイオードに印加されるバイアス電圧に依存しない構成であるので、回路上非常に使い易いという利点がある。

本発明のバイアス回路は、複雑な回路構成とする必要がないので、簡便に温度補正、あるいはさらに周波数変調を行うことができるという利点がある。

以下、本発明のガンダイオード発振器について、詳細に説明する。

図１は表面実装型のガンダイオード２００を用いた本発明のガンダイオード発振器の第１の実施例の説明図である。ガンダイオード２００は図９に示したように底面中央にアノードバンプ３０が、両側にカソードバンプ３１が各々突出形成された表面実装型のガンダイオードであり、マイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２に後述するように実装されている。

発振回路は図１１で説明したように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ以上、熱電導率が１４０Ｗ／ｍＫ以上で良好な半絶縁性の基板を誘電体基板１１とし、その誘電体基板１１の表面に、出力用の信号線路１２、第１の表面接地電極１３、第１のマイクロストリップ線路１７、ガンダイオード２００への電源供給用の第１のバイアス電極１６、第１のスタブ線路１８、バラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９を形成し、裏面全面に裏面接地電極（図示せず）を形成したものである。第１の表面接地電極１３は、金属を充填したヴィアホール（図示せず）により裏面接地電極に接続されている。

ガンダイオード２００は、その中央のアノードバンプ３０を信号線路１２および第１のマイクロストリップ線路１７に接続し、一方のカソードバンプ３１を第１の表面接地電極１３に接続している。

またバラクタダイオード３００は、表面実装型のバラクタダイオードであり、第１のマイクロストリップ線路１７にカソード電極を接続し、第１のスタブ線路１８にアノード電極を接続し、第１のバラクタダイオード変調回路としている。第１のスタブ線路１８にはバラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９が接続されている。

なお、ガンダイオード２００は、ガンダイオード機能部を挟むようにアノード電極とカソード電極を反対面に形成し、ピル型パッケージ内に組み立てたピル型ガンダイオードを用いる等、表面実装型に限るものではない。ピル型ガンダイオードを用いる場合は、表面接地電極１３は必ずしも必要ではない。バラクタダイオードも表面実装型に限るものではない。

このような構成のガンダイオード発振器では、第１のバイアス電極１６を介してガンダイオード２００にバイアス電圧を印加し、第２のバイアス電極１９を介してバラクタダイオード３００にバイアス電圧を印加することにより、ガンダイオード２００の出力信号の発振周波数を補正することができる。本実施例では、ガンダイオード２００の周囲温度が変化した際、その動作電流の変化と発振周波数の変動の関係を利用して、所定の値のバイアス電圧をバラクタダイオード３００に印加することで、発振周波数の温度補正を行う構成となっている。

具体的には、第１のバイアス電極１６と定電圧源との間に抵抗体Ｒ１を設け、この抵抗体Ｒ１の抵抗値が周囲温度の変化に対するガンダイオード２００の動作電流の変化に応じて変動したとき、その変動分の電圧をバイアス回路で生成し、バイアス電圧としてバイアス回路から出力する。このバイアス電圧は、第２のバイアス電極１９からバラクタダイオード３００に印加され、発振周波数が補正される。その結果、ガンダイオードの周囲温度が変動しても、ガンダイオード発振器の発振周波数は常にほぼ一定となる。

バイアス回路４００は、例えば図２に示すように、オペアンプ４３を有する非反転増幅回路４１の入力端子を第１のバイアス電極１６に接続し、ガンダイオード２００に印加される電圧を増幅し、その増幅された電圧と定電圧源から入力する電圧との差を、オペアンプ４３を有する差動増幅回路４２によって増幅し、差動増幅回路４２の出力端子を第２のバイアス電極１９に接続することによりバラクタダイオード３００にバイアス電圧を出力する回路とすることができる。

図３は図２に示すバイアス回路を用い、ガンダイオード発振器の周囲温度と発振周波数の関係を示す図である。周囲温度が変化すると、ガンダイオード発振器の発振周波数が変動することがわかる（周波数補正前：図中▲で示す）。このように変化するガンダイオード発振器において、補正電圧（図中◇で示す）に相当する電圧をバイアス回路で生成し、第２のバイアス電極１９に印加する。その結果、発振周波数が補正され、周波数補正前に比べ、大幅に周波数温度特性が改善していることが確認できる（周波数補正後：図中△で示す）。

図４は、第２の実施例である電圧制御型のガンダイオード発振器の説明図である。第１の実施例同様、ガンダイオード２００は図９に示すように底面中央にアノードバンプ３０が、両側にカソードバンプ３１が各々突出形成された表面実装型のガンダイオードであり、マイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２に実装されている。

発振回路は図１１で説明したように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ以上、熱電導率が１４０Ｗ／ｍＫ以上で良好な半絶縁性の基板を誘電体基板１１とし、その誘電体基板１１の表面に、出力用の信号線路１２、第１の表面接地電極１３、第１のマイクロストリップ線路１７、ガンダイオード２００への電源供給用の第１のバイアス電極１６、第１のスタブ線路１８、バラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９を形成し、裏面全面に裏面接地電極（図示せず）を形成したものである。第１の表面接地電極１３は金属を充填したヴィアホール（図示せず）により裏面接地電極に接続されている。

またバラクタダイオード３００は、表面実装型のバラクタダイオードであり、第１のマイクロストリップ線路１７にカソード電極を接続し、第１のスタブ線路１８にアノード電極を接続し、第２のバラクタダイオード変調回路としている。第１のスタブ線路１８にはバラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９が接続されている。

このような構成のガンダイオード発振器では、第１のバイアス電極１６を介してガンダイオード２００にバイアス電圧を印加し、第２のバイアス電極１９を介してバラクタダイオード３００に変調電圧を重畳したバイアス電圧を印加することにより、ガンダイオード２００の出力信号の発振周波数の温度補正と同時に変調を行うことができる。このように本実施例では、ガンダイオード２００の周囲温度が変化した際、その温度変化と発振周波数の変動の関係を利用して、所定の値のバイアス電圧をバラクタダイオード３００に印加することで、発振周波数の温度補正と共に変調を行う点が前述の第１の実施例と異なっている。

具体的には、第１のバイアス電極１６と定電圧源との間に抵抗体Ｒ１を設け、この抵抗体Ｒ１の抵抗値が周囲温度の変化に対するガンダイオード２００の動作電流の変化に応じて変動したとき、その変動分の電圧に周波数を変調するための変調電圧と重畳したバイアス電圧をバイアス回路で生成し、バイアス電圧としてバイアス回路から出力する。その結果、ガンダイオードの周囲温度が変動しても、ガンダイオード発振器の発振周波数の補正と共に、発振周波数が変調され、所望の周波数の出力信号を得ることができる。

バイアス回路４００Ａは、例えば図５に示すように、オペアンプ４３を有する非反転増幅回路４１の入力端子を第１のバイアス電極１６に接続し、ガンダイオード２００に印加される電圧を増幅し、その増幅された電圧と定電圧源から入力する電圧との差を、オペアンプ４３を有する差動増幅回路４２によって増幅する。その増幅された電圧に外部から入力する変調電圧をオペアンプ４３を有する非反転加算器４４により重畳する。非反転加算回路４４の出力端子を第２のバイアス電極１９に接続することによりバラクタダイオード３００に変調電圧が重畳されたバイアス電圧を出力する回路とすることができる。

図６は図５に示すバイアス回路を用い、ガンダイオード発振器の周囲温度と発振周波数の関係を示す図である。周囲温度が変化すると、ガンダイオード発振器の発振周波数が変動することがわかる（周波数補正前：図中▲で示す）。このように変化するガンダイオード発振器において、変調電圧を重畳させた補正電圧（図中◇で示す）をバイアス回路で生成し、第２のバイアス電極１９に印加する。その結果、発振周波数が補正され、周波数補正前に比べ、大幅に周波数温度特性が改善していることが確認できる。さらに、変調電圧を印加することにより、各温度で補正された発振周波数を変調できることも確認できる（周波数補正後：図中△で示す）。

図７は表面実装型のガンダイオード２００を用いた本発明のガンダイオード発振器の第３の実施例の説明図である。ガンダイオード２００は図９に示したように底面中央にアノードバンプ３０が、両側にカソードバンプ３１が各々突出形成された表面実装型のガンダイオードであり、マイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２に後述するように実装されている。

発振回路は図１１で説明したように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ以上、熱電導率が１４０Ｗ／ｍＫ以上で良好な半絶縁性の基板を誘電体基板１１とし、その誘電体基板１１の表面に、出力用の信号線路１２、第１の表面接地電極１３、第１のマイクロストリップ線路１７、ガンダイオード２００への電源供給用の第１のバイアス電極１６、第１のマイクロストリップ線路１７の近傍に高周波的結合する第２のマイクロストリップ線路２０、第２のスタブ線路（図示せず）、バラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９’を形成し、裏面全面に裏面接地電極（図示せず）を形成したものである。第１の表面接地電極１３は、金属を充填したヴィアホール（図示せず）により裏面接地電極に接続されている。

ガンダイオード２００は、その中央のアノードバンプ３０を信号線路１２に接続し、一方のカソードバンプ３１を第１の表面接地電極１３に接続している。

またバラクタダイオード３００は、表面実装型のバラクタダイオードであり、第２のマイクロストリップ線路２０にカソード電極を接続し、第２のスタブ線路（図示せず）にアノード電極を接続し、第３のバラクタダイオード変調回路としている。第２のスタブ線路にはバラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９’が接続されており、第２のマイクロストリップ線路には、金属を充填したヴィアホール（図示せず）により裏面接地電極に接続している第２の表面接地導体２１が接続されている。

このような構成のガンダイオード発振器では、第１のバイアス電極１６を介してガンダイオード２００にバイアス電圧を印加し、第２のバイアス電極１９’を介してバラクタダイオード３００にバイアス電圧を印加することにより、ガンダイオード２００の出力信号の発振周波数を補正することができる。本実施例では、ガンダイオード２００の周囲温度が変化した際、その温度変化と発振周波数の変動の関係を利用して、所定の値のバイアス電圧をバラクタダイオード３００に印加することで、発振周波数の温度補正を行う構成となっている。

具体的には、第１のバイアス電極１６と定電圧源との間に抵抗体Ｒ１を設け、この抵抗体Ｒ１の抵抗値が周囲温度の変化に対するガンダイオードの動作電流の変化応じて変動したとき、その変動分の電圧をバイアス回路で生成し、バイアス電圧としてバイアス回路から出力する。このバイアス電圧は、第２のバイアス電極１９’からバラクタダイオード３００に印加され、発振周波数が補正される。その結果、ガンダイオードの周囲温度が変動しても、ガンダイオード発振器の発振周波数は常にほぼ一定となる。

バイアス回路４００は、例えば図２に示すように、オペアンプ４３を有する非反転増幅回路４１の入力端子を第１のバイアス電極１６に接続し、ガンダイオード２００に印加される電圧を増幅し、その増幅された電圧と定電圧源から入力する電圧との差を、オペアンプ４３を有する差動増幅回路４２によって増幅し、差動増幅回路４２の出力端子を第２のバイアス電極１９’に接続することによりバラクタダイオード３００にバイアス電圧を出力する回路とすることができる。

なお、バイアス回路４００から出力されるバイアス電圧を、上述の第２の実施例で説明したように、変調電圧を重畳したバイアス電圧とし、ガンダイオード２００の出力信号の発振周波数の温度補正と同時に変調を行うことができるように構成することもできる。

図８は、第４の実施例である電圧制御型のガンダイオード発振器の説明図である。第１の実施例同様、ガンダイオード２００は図９に示すように底面中央にアノードバンプ３０が、両側にカソードバンプ３１が各々突出形成された表面実装型ガンダイオードであり、マイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２に実装されている。

発振回路は図１１で説明したように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ以上、熱電導率が１４０Ｗ／ｍＫ以上で良好な半絶縁性の基板を誘電体基板１１とし、その誘電体基板１１の表面に、出力用の信号線路１２、第１の表面接地電極１３、第１のマイクロストリップ線路１７、ガンダイオード２００への電源供給用の第１のバイアス電極１６、第１のスタブ線路１８、バラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９を形成し、裏面全面に裏面接地電極（図示せず）を形成したものである。第１の表面接地電極１３は金属を充填したヴィアホール（図示せず）により裏面接地電極と接続されている。

またバラクタダイオード３００は、表面実装型のバラクタダイオードであり、第１のマイクロストリップ線路１７にカソード電極を接続し、第１のスタブ線路１８にアノード電極を接続し、第４のバラクタダイオード変調回路としている。第１のスタブ線路１８にはバラクタダイオード３００へバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極１９が接続されている。

そして本実施例では、第１のマイクロストリップ線路１７の近傍に高周波的に結合する第２のマイクロストリップ線路２０と第２のスタブ線路（図示せず）を設け、第２のマイクロストリップ線路２０と第２のスタブ線路の間に別のバラクタダイオード３００Ｂを搭載し、第５のバラクタダイオード変調回路としている。第２のマイクロストリップ線路２０は金属を充填したヴィアホール（図示せず）を有する第２の表面接地電極２１により裏面接地電極と接続している。

このような構成のガンダイオードでは、第１のバイアス電極１６を介してガンダイオード２００にバイアス電圧を印加し、第２のバイアス電極１９を介してバラクタダイオード３００にバイアス電圧を印加するとともに、第３のバイアス電極２２に変調電圧を印加することにより、ガンダイオード２００の出力信号の発振周波数の温度補正と同時に変調を行うことができる。

具体的には第１のバイアス電極１６と定電圧源との間に抵抗体Ｒ１を設け、この抵抗体Ｒ１の抵抗値が周囲温度の変化に応じて変動したとき、その変動分の電圧をバイアス回路で生成し、バイアス電圧としてバイアス回路から出力する。このバイアス電圧は、第２のバイアス電極１９からバラクタダイオード３００に印加される。一方、第３のバイアス電極２２から印加された変調電圧がバラクタダイオード３００Ｂに印加される。その結果、ガンダイオードの周囲温度が変動しても、ガンダイオード発振器の発振周波数の補正と共に、発振周波数が変調され、所望の周波数の出力信号を得ることができる。

なお、バイアス回路４００から出力されるバイアス電圧は、第２のバイアス電極１９の代わりに第３のバイアス電極２２を介してバラクタダイオード３００Ｂに印加することにより、ガンダイオード２００で発振する発振周波数を第２のマイクロストリップ線路２０を介して変調することもできる。その場合、第２のバイアス電極１９には発振周波数を変調するための変調電圧を印加する構成とすればよい。さらに第４のバラクタダイオード変調回路を、上述の第３の実施例で説明した第３のバラクタダイオード変調回路のように構成することもできる。

本発明の第１の実施例の説明図である。本発明の第１の実施例のバイアス回路の一例の説明図である。本発明の第１の実施例であるガンダイオード発振器の周囲温度に対する発振周波数の関係を示す図である。本発明の第２の実施例の説明図である。本発明の第２の実施例の別のバイアス回路の一例の説明図である。本発明の第２の実施例である電圧制御型のガンダイオード発振器の周囲温度に対する発振周波数の関係を示す図である。本発明の第３の実施例の説明図である。本発明の第４の実施例の説明図である。表面実装型のガンダイオードの説明図である。従来の電圧制御型のガンダイオード発振器の一部断面図である。従来の電圧制御型のガンダイオード発振器の説明図である。

符号の説明

１００：発振回路、２００：ガンダイオード、３００、３００Ｂ：バラクタダイオード、４００、４００Ｂ：バイアス回路、１１：誘電体基板、１２：信号線路、１３：第１の表面接地電極、１４：裏面接地電極、１５：ヴィアホール、１６：第１のバイアス電極、１７：第１のマイクロストリップ線路、１８：第１のスタブ線路、１９，１９'：第２のバイアス電極、２０：第２のマイクロストリップ線路、２１：第２の表面接地電極、２２：第３のバイアス電極、２３：半導体基板、２４：第１の半導体層、２５：活性層、２６：第２の半導体層、２７：絶縁体、２８：アノード電極、２９：カソード電極、３０：アノードバンプ、３１：カソードバンプ、３２：放熱基台、４１：非反転増幅回路、４２：差動増幅回路、４３：オペアンプ、４４：非反転加算器、Ｒ１〜Ｒ６：抵抗体

Claims

ガンダイオードとバラクタダイオードとを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載し、前記導体回路は、前記誘電体基板の上面に線路を有し、該誘電体基板の裏面全面に接地導体を有するマイクロストリップ線路で構成し、前記導体回路の一つである共振回路となるマイクロストリップ線路に結合するバラクタダイオードがバイアス電圧に応じて出力する容量により発振周波数を変調するガンダイオード発振器において、
周囲温度の変化に対する前記ガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧を前記バラクタダイオードに出力するバイアス回路を備えてい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、
前記誘電体基板上面に、少なくとも出力用の信号線路と、前記ガンダイオードへバイアス電圧を供給する第１のバイアス電極と、前記共振回路となる第１のマイクロストリップ線路と、バラクタダイオードへバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極とを設け、
前記信号線路および前記第1のマイクロストリップ線路に前記ガンダイオードのアノード又はカソードのいずれか一方を接続し、前記接地導体にカソード又はアノードのいずれか一方を接続し、
前記第１のマイクロストリップ線路の開放端に第１のバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第２のバイアス電極に他方の電極を接続するとともに、
周囲温度の変化に対する前記ガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極へ出力するバイアス回路を備えてい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、
前記誘電体基板上面に、少なくとも出力用の信号線路と、前記ガンダイオードへバイアス電圧を供給する第１のバイアス電極と、前記共振回路となる第１のマイクロストリップ線路と、バラクタダイオードへバイアス電圧を供給する第２のバイアス電極と、前記第１のマイクロストリップ線路に高周波的に結合する第２のマイクロストリップ線路とを設け、
前記信号線路および前記第1のマイクロストリップ線路に前記ガンダイオードのアノード又はカソードのいずれか一方を接続し、前記接地導体にカソード又はアノードのいずれか一方を接続し、
前記第２のマイクロストリップ線路の開放端の一方に第１のバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第２のバイアス電極に他方の電極を接続し、前記第２のマイクロストリップ線路の他方の開放端を接地するとともに、
周囲温度の変化に対する前記ガンダイオードの動作電流の変化に応じて設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極へ出力するバイアス回路を備えていることを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項２又は３いずれか記載のガンダイオード発振器において、
前記バイアス回路は、周囲温度が変化して前記ガンダイオードの動作電流が変化した場合に、前記動作電流の変化量に応じて設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極に出力することにより前記信号線路から出力される信号の発振周波数の変化量を抑制することを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項４記載のガンダイオード発振器において、
前記バイアス回路は、前記信号線路から出力される信号の発振周波数を所望の周波数とする変調電圧を重畳した前記バイアス電圧を前記第２のバイアス電極に出力することを特徴とする電圧制御型のガンダイオード発振器。
請求項２乃至４いずれか記載の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、さらに前記第１のマイクロストリップ線路に高周波的に結合する第３のマイクロストリップ線路と、第２のバラクタダイオードへバイアス電圧を供給する第３のバイアス電極とを設け、
前記第３のマイクロストリップ線路の開放端の一方に第２のバラクタダイオードの一方の電極を接続し、前記第３のバイアス電極に他方の電極を接続し、前記第３のマイクロストリップ線路の開放端の他方を接地するとともに、
前記信号線路から出力される信号の発振周波数が所望の周波数となるように設定したバイアス電圧を前記第３のバイアス電極に出力することを特徴とする電圧制御型のガンダイオード発振器。
請求項２乃至６いずれか記載のガンダイオード発振器において、
前記第１のバイアス電極と定電圧源との間に抵抗体を挿入し、該抵抗体の電圧変化から前記ガンダイオードの周囲温度を検出し、前記周囲温度の変化に対応して設定したバイアス電圧を前記第２のバイアス電極あるいは前記第３のバイアス電極に出力することを特徴とするガンダイオード発振器。
請求項２乃至７いずれか記載の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、前記接地導体と接続した表面接地電極を設け、
前記信号線路に表面実装型の前記ガンダイオードのアノード又はカソードのいずれか一方を接続し、前記表面接地導体にカソード又はアノードのいずれか一方を接続することを特徴とするガンダイオード発振器。