JP2016032290A - Oscillation array - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably output a plurality of oscillation signals having different phases.SOLUTION: An oscillation array 100 comprises: a first oscillation unit 1 which outputs a first oscillation signal of a first frequency; a second oscillation unit 2 which outputs a second oscillation signal of the first frequency; and a resonance unit 5 which resonantly couples the first oscillation signal and the second oscillation signal in a state in which the first oscillation signal and the second oscillation signal are synchronized in respectively different phases by coupling the resonance unit 5 to the first oscillation unit 1 and the second oscillation unit 2 in electric field or magnetic field. The resonance unit 5 comprises a loop line which couples the first oscillation unit 1 and the second oscillation unit 2 in electric field or magnetic field, and a variable reactance element provided in the loop line.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、それぞれ位相が異なる複数の発振信号を出力し、放射する発振アレーに関する。   The present invention relates to an oscillation array that outputs and radiates a plurality of oscillation signals having different phases.

従来、位相差が調整された複数の発振信号を出力する発振回路が知られている。例えば、特許文献1においては、複数の発振器の間に設けられた結合回路により、それぞれの発振器から出力される発振信号の位相を調整する位相差可変発振器が開示されている。   Conventionally, an oscillation circuit that outputs a plurality of oscillation signals whose phase differences are adjusted is known. For example, Patent Document 1 discloses a variable phase difference oscillator that adjusts the phase of an oscillation signal output from each oscillator by a coupling circuit provided between the plurality of oscillators.

図10は、従来の発振回路900の構成を示す図である。発振回路900は、発振器910と、発振器920と、結合器930とを備える。発振器910は、マイクロストリップラインリング共振器911と、HEMTを用いた負性抵抗回路912と、HEMTを用いた負性抵抗回路913とを有するプッシュ−プッシュ発振器である。発振器920は、マイクロストリップラインリング共振器921と、HEMTを用いた負性抵抗回路922と、HEMTを用いた負性抵抗回路923とを有するプッシュ−プッシュ発振器である。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional oscillation circuit 900. As shown in FIG. The oscillation circuit 900 includes an oscillator 910, an oscillator 920, and a coupler 930. The oscillator 910 is a push-push oscillator having a microstrip line ring resonator 911, a negative resistance circuit 912 using HEMT, and a negative resistance circuit 913 using HEMT. The oscillator 920 is a push-push oscillator having a microstrip line ring resonator 921, a negative resistance circuit 922 using HEMT, and a negative resistance circuit 923 using HEMT.

結合器930は、反射係数及び透過係数が左右非対称な共振器である。結合器930が内蔵する可変容量を調整することで、発振器910から結合器930を見た高周波インピーダンスと、発振器920から結合器930を見た高周波インピーダンスとが調整される。その結果、発振器910が出力する発振信号の位相と、発振器920が出力する発振信号の位相との間の位相差を調整することができる。   The coupler 930 is a resonator whose reflection coefficient and transmission coefficient are asymmetrical. By adjusting the variable capacitance incorporated in the coupler 930, the high frequency impedance when the coupler 930 is viewed from the oscillator 910 and the high frequency impedance when the coupler 930 is viewed from the oscillator 920 are adjusted. As a result, the phase difference between the phase of the oscillation signal output from the oscillator 910 and the phase of the oscillation signal output from the oscillator 920 can be adjusted.

特開2011−244382号公報JP 2011-244382 A

しかし、従来の結合器930は、回路構造の非対称性とその共振周波数可変の非対称インピーダンス特性によって発振位相差可変機能を実現したやや複雑な回路構成であり、そのために回路構成の一般性に乏しく、設計性や汎用性に課題がある。   However, the conventional coupler 930 is a slightly complicated circuit configuration that realizes the oscillation phase difference variable function by the asymmetry of the circuit structure and the asymmetric impedance characteristic of the resonance frequency variable, and therefore the generality of the circuit configuration is poor. There are issues in design and versatility.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、設計上の制約が小さく、位相が異なる複数の発振信号を安定的に出力できる発振アレーを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an oscillation array that can output a plurality of oscillation signals having small design restrictions and different phases.

本発明の第1の態様においては、第1周波数の第1発振信号を出力する第1発振部と、前記第1周波数の第2発振信号を出力する第2発振部と、前記第1発振部及び前記第2発振部と電界又は磁界で結合することにより、前記第1発振信号と前記第2発振信号とを互いに異なる位相で同期させた状態で、前記第1発振信号及び前記第2発振信号と共振結合する共振部と、を備える発振アレーを提供する。   In the first aspect of the present invention, a first oscillation unit that outputs a first oscillation signal having a first frequency, a second oscillation unit that outputs a second oscillation signal having the first frequency, and the first oscillation unit. And the first oscillation signal and the second oscillation signal in a state in which the first oscillation signal and the second oscillation signal are synchronized at different phases by being coupled to the second oscillation unit by an electric field or a magnetic field. And an oscillating array comprising: a resonating unit that resonates and couples.

前記共振部は、前記第1発振部及び前記第2発振部と電界又は磁界で結合するループ線路と、前記ループ線路に設けられた第1可変リアクタンス素子と、を有してもよい。第2発振部は、前記第1可変リアクタンス素子に印加される電圧に応じた量だけ前記第1発振信号と位相が異なる前記第2発振信号を出力する。   The resonating unit may include a loop line coupled to the first oscillating unit and the second oscillating unit by an electric field or a magnetic field, and a first variable reactance element provided in the loop line. The second oscillation unit outputs the second oscillation signal having a phase different from that of the first oscillation signal by an amount corresponding to a voltage applied to the first variable reactance element.

また、前記共振部は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる電界が最大となる位置に設けられた、前記第1可変リアクタンス素子とリアクタンスの可変範囲が異なる第2リアクタンス素子をさらに有してもよい。前記第1可変リアクタンス素子は、例えば、前記ループ線路の内側に印加される電圧に基づいて容量値が変化する。   The resonating unit further includes a second reactance element provided at a position where the electric field generated by the first oscillation signal is maximized in the resonating unit and having a variable range of reactance different from the first variable reactance element. May be. For example, the capacitance value of the first variable reactance element changes based on a voltage applied to the inside of the loop line.

前記第1発振部は、前記共振部における第1位置で前記共振部と電界結合し、前記第1可変リアクタンス素子は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる電界が最小となる位置に設けられていてもよい。また、前記第2発振部は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる電界が最小となる位置で前記共振部と電界結合してもよい。前記第2発振部は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる磁界が最小となる第2位置で前記共振部と磁界結合してもよい。また、前記第1発振部及び前記第2発振部は、同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能してもよい。   The first oscillating unit is electrically coupled to the resonating unit at a first position in the resonating unit, and the first variable reactance element is provided at a position where the electric field generated by the first oscillating signal is minimized in the resonating unit. It may be done. The second oscillating unit may be coupled to the resonating unit at a position where an electric field generated by the first oscillation signal is minimized in the resonating unit. The second oscillation unit may be magnetically coupled to the resonance unit at a second position where a magnetic field generated by the first oscillation signal in the resonance unit is minimized. The first oscillating unit and the second oscillating unit may function as an antenna that radiates radio waves having the same polarization.

本発明によれば、位相が異なる複数の発振信号を安定的に出力できる発振アレーを提供できるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to provide an oscillation array that can stably output a plurality of oscillation signals having different phases.

発振アレー100の概念を説明するための模式図である。2 is a schematic diagram for explaining a concept of an oscillation array 100. FIG. 共振器5の構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration example of a resonator 5. FIG. 共振器10の変形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a modification of the resonator 10. 各発振信号の位相について説明する図である。It is a figure explaining the phase of each oscillation signal. 第1実施例に係る発振アレー200の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillation array 200 which concerns on 1st Example. 第2実施例に係る発振アレー300の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillation array 300 which concerns on 2nd Example. 第3実施例に係る発振アレー400の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillation array 400 which concerns on 3rd Example. 第4実施例に係る発振アレー500の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillation array 500 which concerns on 4th Example. 第5実施例に係る発振アレー700の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillation array 700 which concerns on 5th Example. 従来の発振回路900の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional oscillation circuit 900.

図1は、本実施形態に係る発振アレー100の概念を説明するための模式図である。発振アレー100は、発振器1と、発振器2と、発振器3と、発振器4と、共振器5とを備える。発振器1、発振器2、発振器3及び発振器4は、発振回路を有しており、電圧が印加されると共振波動場を発生する。発振器1、発振器2、発振器3及び発振器4は、例えば、基板上に形成されたスロットライン又はストリップラインと、ガンダイオード又はHEMT等を含む負性抵抗回路とにより構成されている。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the concept of the oscillation array 100 according to the present embodiment. The oscillation array 100 includes an oscillator 1, an oscillator 2, an oscillator 3, an oscillator 4, and a resonator 5. The oscillator 1, the oscillator 2, the oscillator 3, and the oscillator 4 have an oscillation circuit, and generate a resonant wave field when a voltage is applied. The oscillator 1, the oscillator 2, the oscillator 3, and the oscillator 4 are configured by, for example, a slot line or strip line formed on a substrate, and a negative resistance circuit including a Gunn diode, HEMT, or the like.

発振器1、発振器2、発振器3及び発振器4は、ほぼ同一の周波数f0の発振信号を出力する。発振器1、発振器2、発振器3及び発振器4のうちの少なくとも一つが出力する発振信号は、他の発振回路が出力する発振信号と異なる位相で発振する。 Oscillator 1, oscillator 2, oscillator 3 and the oscillator 4 outputs a substantially oscillation signal having the same frequency f 0. An oscillation signal output from at least one of the oscillator 1, the oscillator 2, the oscillator 3, and the oscillator 4 oscillates at a phase different from that of an oscillation signal output from another oscillation circuit.

共振器5は、発振器1、発振器2、発振器3及び発振器4の発振信号の発振周波数f0で共振する。共振器5は、例えば、周長が発振周波数f0における波長λと等しいループ状のスロットライン又はマイクロストリップラインを含んで構成されている。共振器5は、発振器1、発振器2、発振器3及び発振器4のうちの少なくとも2つの発振器と電界又は磁界で結合することにより、少なくとも2つの発振器を互いに異なる位相で同期させた状態で、それぞれの発振器が出力する発振信号と共振結合する。なお、本明細書において、「AとBとが結合する」とは、AとBとが電界又は磁界で結合されることをいう。 The resonator 5 resonates at the oscillation frequency f 0 of the oscillation signals of the oscillator 1, the oscillator 2, the oscillator 3, and the oscillator 4. The resonator 5 includes, for example, a loop-shaped slot line or microstrip line whose circumference is equal to the wavelength λ at the oscillation frequency f 0 . The resonator 5 is coupled to at least two oscillators of the oscillator 1, the oscillator 2, the oscillator 3, and the oscillator 4 by an electric field or a magnetic field, so that at least two oscillators are synchronized with each other in different phases. Resonantly coupled with the oscillation signal output from the oscillator. In the present specification, “A and B are coupled” means that A and B are coupled by an electric field or a magnetic field.

図1に示す例においては、発振器1及び発振器2、並びに発振器3及び発振器4は、それぞれ共振器5の反対側の位置において共振器5と結合する。発振器3及び発振器4は、発振器1が共振器5と結合する位置と、発振器2が共振器5と結合する位置との中間の位置において、共振器5と結合する。発振アレー100がこのような構成を有することにより、発振器1及び発振器2により生じる共振波動場、及び発振器3及び発振器4により生じる共振波動場とそれぞれと結合した共振器5上の共振波動場は互いに直交(縮退)している。   In the example shown in FIG. 1, the oscillator 1 and the oscillator 2, and the oscillator 3 and the oscillator 4 are coupled to the resonator 5 at positions opposite to the resonator 5. The oscillator 3 and the oscillator 4 are coupled to the resonator 5 at a position intermediate between a position where the oscillator 1 is coupled to the resonator 5 and a position where the oscillator 2 is coupled to the resonator 5. Since the oscillating array 100 has such a configuration, the resonant wave field generated by the oscillator 1 and the oscillator 2 and the resonant wave field generated by the oscillator 3 and the oscillator 4 and the resonant wave field on the resonator 5 coupled with each of the resonant wave field are mutually Orthogonal (degenerate).

また、発振器1と発振器2とは、共振器5を介して同一位相及び同一周波数で相互同期している。発振器3と発振器4とは、共振器5を介して同一位相及び同一周波数で相互同期している。発振器1及び発振器2と、発振器3及び発振器4とは、それぞれ異なる位相の同一周波数で相互同期している。このような構成により、発振アレー100は、それぞれ位相が異なる同一周波数の複数の発振信号を出力することができる。   The oscillator 1 and the oscillator 2 are mutually synchronized with the same phase and the same frequency via the resonator 5. The oscillator 3 and the oscillator 4 are mutually synchronized with the same phase and the same frequency via the resonator 5. The oscillator 1 and the oscillator 2, and the oscillator 3 and the oscillator 4 are mutually synchronized at the same frequency with different phases. With such a configuration, the oscillation array 100 can output a plurality of oscillation signals having the same frequency and different phases.

ここで、共振器5は、可変リアクタンス素子を有しており、発振器1及び発振器2から見たリアクタンスと、発振器3及び発振器4から見たリアクタンスとが互いに異なる。したがって、共振器5の可変リアクタンス素子に電圧を印加することにより、発振器1及び発振器2が発生する発振信号と、発振器3及び発振器4が発生する発振信号との間に、可変リアクタンス素子に印加される電圧に応じた位相差を生じさせて、摂動可変にすることができる。   Here, the resonator 5 has a variable reactance element, and the reactance viewed from the oscillator 1 and the oscillator 2 is different from the reactance viewed from the oscillator 3 and the oscillator 4. Therefore, by applying a voltage to the variable reactance element of the resonator 5, the voltage is applied to the variable reactance element between the oscillation signal generated by the oscillator 1 and the oscillator 2 and the oscillation signal generated by the oscillator 3 and the oscillator 4. It is possible to make the perturbation variable by generating a phase difference according to the voltage to be applied.

図2は、共振器5の構成例を示す図である。図2(a)に示す共振器10は、長さが波長λに等しいスロットライン11と、スロットライン11に設けられた可変リアクタンス素子12とを有する。可変リアクタンス素子12は、例えばバラクタダイオードであり、外部から印加される電圧に応じて容量が変化する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the resonator 5. The resonator 10 shown in FIG. 2A includes a slot line 11 having a length equal to the wavelength λ, and a variable reactance element 12 provided in the slot line 11. The variable reactance element 12 is a varactor diode, for example, and its capacitance changes according to a voltage applied from the outside.

共振器10においては、可変リアクタンス素子12が、図1における発振器3と結合する位置y1に設けられている。共振器10は、可変リアクタンス素子12が設けられた位置y1から、スロットライン11に沿ってλ/4だけ離れた位置x1、x2において、発振器1及び発振器2と電界結合する。この場合、可変リアクタンス素子12が設けられた位置y1は、発振器1による電界及び発振器2による電界が最小になる節の位置なので、発振器1及び発振器2に対して、可変リアクタンス素子12はほとんど影響を与えない。   In the resonator 10, the variable reactance element 12 is provided at a position y1 where the variable reactance element 12 is coupled to the oscillator 3 in FIG. The resonator 10 is electrically coupled to the oscillator 1 and the oscillator 2 at positions x1 and x2 that are separated by λ / 4 along the slot line 11 from the position y1 where the variable reactance element 12 is provided. In this case, the position y1 where the variable reactance element 12 is provided is a node position where the electric field by the oscillator 1 and the electric field by the oscillator 2 are minimized, and therefore the variable reactance element 12 has almost no influence on the oscillator 1 and the oscillator 2. Don't give.

これに対して、可変リアクタンス素子12の位置y1は、発振器3による電界の腹が生じる位置なので、発振器3は、可変リアクタンス素子12の容量変化の影響を受ける。その結果、発振器3が出力する発振信号の位相は、発振器1及び発振器2が出力する発振信号の位相に対して、可変リアクタンス素子12の容量摂動に応じた位相だけシフトした状態で安定する。また、発振器4は、共振器10を介して発振器3と相互同期することにより、発振器3と同じ位相の発振信号を出力する。このようにして、発振アレー100が共振器5として共振器10を有することにより、発振器3及び発振器4は、発振器1及び発振器2が出力する発振信号と周波数が同一で、可変リアクタンス素子12に印加される電圧に応じた量だけ位相が異なる発振信号を出力する。   On the other hand, since the position y1 of the variable reactance element 12 is a position where an antinode of the electric field is generated by the oscillator 3, the oscillator 3 is affected by the capacitance change of the variable reactance element 12. As a result, the phase of the oscillation signal output from the oscillator 3 is stabilized in a state where the phase of the oscillation signal output from the oscillator 1 and the oscillator 2 is shifted by a phase corresponding to the capacitance perturbation of the variable reactance element 12. The oscillator 4 outputs an oscillation signal having the same phase as that of the oscillator 3 by mutual synchronization with the oscillator 3 via the resonator 10. In this way, since the oscillation array 100 includes the resonator 10 as the resonator 5, the oscillator 3 and the oscillator 4 have the same frequency as the oscillation signals output from the oscillator 1 and the oscillator 2 and are applied to the variable reactance element 12. An oscillation signal whose phase is different by an amount corresponding to the applied voltage is output.

図2(b)に示す共振器20は、長さが波長λに等しいMSL(マイクロストリップライン)21と、MSL21に並列接続あるいは直列接続された可変リアクタンス素子22とを有する。可変リアクタンス素子22は、図2(a)における可変リアクタンス素子12と同様に、図1における発振器3と結合する位置y1に設けられている。発振アレー100が共振器5として共振器20を有する場合にも、発振器3及び発振器4は、発振器1及び発振器2が出力する発振信号と周波数が同一で、可変リアクタンス素子22に印加される電圧に応じた量だけ位相が異なる発振信号を出力する。   The resonator 20 shown in FIG. 2B includes an MSL (microstrip line) 21 having a length equal to the wavelength λ, and a variable reactance element 22 connected in parallel or in series to the MSL 21. The variable reactance element 22 is provided at a position y1 where the variable reactance element 22 is coupled to the oscillator 3 in FIG. 1, similarly to the variable reactance element 12 in FIG. Even when the oscillation array 100 includes the resonator 20 as the resonator 5, the oscillator 3 and the oscillator 4 have the same frequency as the oscillation signals output from the oscillator 1 and the oscillator 2, and have voltages applied to the variable reactance element 22. Outputs oscillation signals with different phases by the corresponding amount.

図2(c)に示す共振器30は、マイクロストリップ平面回路共振器31と、マイクロストリップ平面回路共振器31に形成されたスリットをまたぐように設けられている可変リアクタンス素子32とを有する。スリットは、発振アレー100における発振器1と発振器2とを結ぶ方向であるX方向が、発振器3と発振器4とを結ぶ方向であるY方向よりも長い長方形をしており、可変リアクタンス素子32は、スリットの短手方向の両側に接続されている。この場合、可変リアクタンス素子32が設けられていることにより、Y方向の高周波電流の流れが阻害される。その結果、発振アレー100が共振器5として共振器30を有する場合にも、発振器3及び発振器4は、発振器1及び発振器2が出力する発振信号と周波数が同一で、可変リアクタンス素子32に印加される電圧に応じた量だけ位相が異なる発振信号を出力する。   The resonator 30 shown in FIG. 2C includes a microstrip planar circuit resonator 31 and a variable reactance element 32 provided so as to straddle a slit formed in the microstrip planar circuit resonator 31. The slit has a rectangular shape in which the X direction that connects the oscillator 1 and the oscillator 2 in the oscillation array 100 is longer than the Y direction that connects the oscillator 3 and the oscillator 4, and the variable reactance element 32 is It is connected to both sides of the slit in the short direction. In this case, since the variable reactance element 32 is provided, the flow of the high-frequency current in the Y direction is hindered. As a result, even when the oscillation array 100 includes the resonator 30 as the resonator 5, the oscillator 3 and the oscillator 4 have the same frequency as the oscillation signals output from the oscillator 1 and the oscillator 2 and are applied to the variable reactance element 32. Oscillation signals that differ in phase by an amount corresponding to the voltage to be output are output.

図2(d)に示す共振器40は、半波長の結合スロットライン共振器41と、可変リアクタンス素子42とを有する。可変リアクタンス素子42は、図2(d)において実線の矢印で示されているX方向に生じる電界の腹の位置に設けられており、X方向に生じる電界に対応する発振信号の位相を変化させる。   A resonator 40 shown in FIG. 2D includes a half-wavelength coupled slot line resonator 41 and a variable reactance element 42. The variable reactance element 42 is provided at the antinode of the electric field generated in the X direction indicated by the solid line arrow in FIG. 2D, and changes the phase of the oscillation signal corresponding to the electric field generated in the X direction. .

他方で、可変リアクタンス素子42が設けられている位置は、図2(d)において破線の矢印で示されているY方向に生じる電界の節の位置である。したがって、Y方向に生じる電界に対応する発振信号の位相にほとんど影響を与えない。その結果、発振アレー100が共振器5として共振器40を有する場合にも、発振器3及び発振器4は、発振器1及び発振器2が出力する発振信号と周波数が同一で、可変リアクタンス素子42に印加される電圧に応じた量だけ位相が異なる発振信号を出力する。   On the other hand, the position where the variable reactance element 42 is provided is the position of the node of the electric field generated in the Y direction indicated by the dashed arrow in FIG. Therefore, it hardly affects the phase of the oscillation signal corresponding to the electric field generated in the Y direction. As a result, even when the oscillation array 100 includes the resonator 40 as the resonator 5, the oscillator 3 and the oscillator 4 have the same frequency as the oscillation signals output from the oscillator 1 and the oscillator 2 and are applied to the variable reactance element 42. Oscillation signals that differ in phase by an amount corresponding to the voltage to be output are output.

図3は、図2(a)に示した共振器10の変形例を示す図である。図3(a)の共振器10aは、図2(a)の共振器10と同一である。図3(b)の共振器10bは、可変リアクタンス素子12が設けられた位置y1からスロットライン11に沿ってλ/2だけ離れた位置y2に設けられた可変リアクタンス素子13を有する点で、共振器10aと異なる。可変リアクタンス素子13は、可変リアクタンス素子12と同一の容量を有する。   FIG. 3 is a view showing a modification of the resonator 10 shown in FIG. The resonator 10a shown in FIG. 3A is the same as the resonator 10 shown in FIG. The resonator 10b shown in FIG. 3B is resonant in that it has a variable reactance element 13 provided at a position y2 that is separated from the position y1 where the variable reactance element 12 is provided along the slot line 11 by λ / 2. Different from the vessel 10a. The variable reactance element 13 has the same capacity as the variable reactance element 12.

共振器10bが、図1における共振器5として用いられる場合、発振器3の発振信号が可変リアクタンス素子12の影響を受け、発振器4の発振信号が可変リアクタンス素子13の影響を受けることにより、それぞれ同一の位相だけシフトする。その結果、発振アレー100においては、共振器10bが用いられる場合においても、共振器10aが用いられる場合と同様に、発振器1及び発振器2と発振器3及び発振器4とが、それぞれ位相が異なり周波数が同一の発振信号を出力する。   When the resonator 10 b is used as the resonator 5 in FIG. 1, the oscillation signal of the oscillator 3 is affected by the variable reactance element 12, and the oscillation signal of the oscillator 4 is affected by the variable reactance element 13. Shift by the phase of. As a result, in the oscillation array 100, even when the resonator 10b is used, the oscillator 1, the oscillator 2, the oscillator 3, and the oscillator 4 have different phases and frequencies as in the case where the resonator 10a is used. The same oscillation signal is output.

図3(c)の共振器10cは、可変リアクタンス素子12が設けられた位置y1からスロットライン11に沿ってλ/4だけ離れた位置x2、すなわち、図1に示した発振器1及び発振器2が発生する発振信号により生じる電界が最大となる位置に設けられた可変リアクタンス素子14を有する点で、共振器10bと異なる。可変リアクタンス素子14の容量の可変範囲は、可変リアクタンス素子12の容量及び可変リアクタンス素子13の容量の可変範囲と異なっていてもよい。   The resonator 10c shown in FIG. 3C has a position x2 that is separated from the position y1 where the variable reactance element 12 is provided by λ / 4 along the slot line 11, that is, the oscillator 1 and the oscillator 2 shown in FIG. The resonator 10b is different from the resonator 10b in that the variable reactance element 14 is provided at a position where the electric field generated by the generated oscillation signal is maximized. The variable range of the capacitance of the variable reactance element 14 may be different from the variable range of the capacitance of the variable reactance element 12 and the capacitance of the variable reactance element 13.

可変リアクタンス素子14が設けられることにより、可変リアクタンス素子14の容量に応じて、発振器1の発振信号及び発振器2の発振信号は、位相がシフトする。可変リアクタンス素子14の可変容量範囲が、可変リアクタンス素子12及び可変リアクタンス素子13の可変容量範囲と異なる場合、発振器1の発振信号の位相及び発振器2の発振信号の位相を、発振器3の発振信号の位相及び発振器4の発振信号の位相と異なる範囲に調整することができる。   By providing the variable reactance element 14, the phases of the oscillation signal of the oscillator 1 and the oscillation signal of the oscillator 2 are shifted according to the capacitance of the variable reactance element 14. When the variable capacitance range of the variable reactance element 14 is different from the variable capacitance ranges of the variable reactance element 12 and the variable reactance element 13, the phase of the oscillation signal of the oscillator 1 and the phase of the oscillation signal of the oscillator 2 are set as follows. The phase can be adjusted to a range different from the phase of the oscillation signal of the oscillator 4.

図3(d)の共振器10dは、可変リアクタンス素子14が設けられた位置y1からスロットライン11に沿ってλ/2だけ離れた位置x1に設けられた可変リアクタンス素子15を有する点で、共振器10cと異なる。可変リアクタンス素子15の可変容量範囲は、可変リアクタンス素子14の可変容量範囲と等しい。共振器10dが発振アレー100における共振器5として用いられる場合も、共振器10cと同様に動作する。   The resonator 10d shown in FIG. 3D has a variable reactance element 15 provided at a position x1 that is separated from the position y1 where the variable reactance element 14 is provided along the slot line 11 by λ / 2. Different from the container 10c. The variable capacitance range of the variable reactance element 15 is equal to the variable capacitance range of the variable reactance element 14. When the resonator 10d is used as the resonator 5 in the oscillation array 100, the same operation as the resonator 10c is performed.

図4は、複数の発振回路を共振器10aと結合させた場合における各発振信号の位相について説明する図である。図4に示す共振器10aにおいては、図中のx1、x2、y1、y2のいずれかの位置において、発振回路と結合する。図4における発振器101、発振器102、発振器103、発振器104は、共振器10aと電界結合する発振回路である。また、図4における発振器112及び発振器114は、共振器10aと磁界結合する発振回路である。   FIG. 4 is a diagram illustrating the phase of each oscillation signal when a plurality of oscillation circuits are coupled to the resonator 10a. The resonator 10a shown in FIG. 4 is coupled to the oscillation circuit at any of the positions x1, x2, y1, and y2 in the figure. The oscillator 101, the oscillator 102, the oscillator 103, and the oscillator 104 in FIG. 4 are oscillation circuits that are electrically coupled to the resonator 10a. Further, the oscillator 112 and the oscillator 114 in FIG. 4 are oscillation circuits that are magnetically coupled to the resonator 10a.

図4(a)における共振器10aは、位置x1において発振器101と電界結合し、位置y2において発振器104と電界結合している。発振器104は、共振器10aのスロットライン11上における、発振器101が発生する発振信号により生じる電界が最小となる位置y2において、共振器5と電界結合する。共振器10aにおける位置y1に可変リアクタンス素子12が設けられているので、発振器101が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器104が出力する発振信号は、可変リアクタンス素子12の影響を受けることでθに対して、可変リアクタンス素子12に印加される電圧に応じたΔαだけ位相が変化し、θ±Δαになる。Δαの大きさは、可変リアクタンス素子12に印加される電圧、すなわち、スロットライン11の内側に印加される電圧に基づいて制御される。   The resonator 10a in FIG. 4A is electric field coupled with the oscillator 101 at the position x1, and is electric field coupled with the oscillator 104 at the position y2. The oscillator 104 is electrically coupled to the resonator 5 at a position y2 on the slot line 11 of the resonator 10a where the electric field generated by the oscillation signal generated by the oscillator 101 is minimized. Since the variable reactance element 12 is provided at the position y1 in the resonator 10a, if the phase of the oscillation signal output from the oscillator 101 is θ, the oscillation signal output from the oscillator 104 is affected by the variable reactance element 12. With respect to θ, the phase changes by Δα corresponding to the voltage applied to the variable reactance element 12, and becomes θ ± Δα. The magnitude of Δα is controlled based on the voltage applied to the variable reactance element 12, that is, the voltage applied to the inside of the slot line 11.

図4(b)における共振器10aは、位置x1において発振器101と電界結合している。また、共振器10aは、スロットライン11における、発振器101が発生する発振信号により生じる磁界が最小となる位置x2において、発振器112と磁界結合している。発振器112が出力する発振信号による電界が最大になる位置y1に可変リアクタンス素子12が設けられているので、発振器101が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器112が出力する発振信号は、可変リアクタンス素子12の影響を受けることでθに対してΔαだけ位相が変化し、θ±Δαになる。   The resonator 10a in FIG. 4B is electric field coupled with the oscillator 101 at the position x1. The resonator 10a is magnetically coupled to the oscillator 112 at a position x2 in the slot line 11 where the magnetic field generated by the oscillation signal generated by the oscillator 101 is minimized. Since the variable reactance element 12 is provided at the position y1 where the electric field generated by the oscillation signal output from the oscillator 112 is maximized, if the phase of the oscillation signal output from the oscillator 101 is θ, the oscillation signal output from the oscillator 112 is Under the influence of the variable reactance element 12, the phase changes by Δα with respect to θ, and becomes θ ± Δα.

図4(c)における共振器10aは、位置x1において発振器101と電界結合し、位置x2において発振器102と電界結合し、位置y1において発振器103と電界結合し、位置y2において発振器104と電界結合している。共振器10aにおける位置y1に可変リアクタンス素子12が設けられているので、発振器101が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器103が出力する発振信号は、可変リアクタンス素子12の影響を受けることでθに対してΔαだけ位相が変化する。そして、発振器103と相互同期している発振器104の位相は、θ±Δαになる。なお、すべての発振器を共振器10aと磁界結合しても同等の機能が実現できる。   4C is coupled to the oscillator 101 at the position x1, is coupled to the oscillator 102 at the position x2, is coupled to the oscillator 103 at the position y1, and is coupled to the oscillator 104 at the position y2. ing. Since the variable reactance element 12 is provided at the position y1 in the resonator 10a, if the phase of the oscillation signal output from the oscillator 101 is θ, the oscillation signal output from the oscillator 103 is affected by the variable reactance element 12. Thus, the phase changes by Δα with respect to θ. The phase of the oscillator 104 that is mutually synchronized with the oscillator 103 is θ ± Δα. Even if all the oscillators are magnetically coupled to the resonator 10a, an equivalent function can be realized.

図4(d)における共振器10aは、位置x1において発振器101と電界結合し、位置x2において発振器112と磁界結合し、位置y1において発振器103と電界結合し、位置y2において発振器114と磁界結合している。共振器10aにおける位置y1に可変リアクタンス素子12が設けられているので、発振器101が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器103が出力する発振信号は、可変リアクタンス素子12の影響を受けることでθに対してΔαだけ位相が変化する。また、発振器114が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器112が出力する発振信号は、可変リアクタンス素子12の影響を受けることでθに対してΔαだけ位相が変化する。   The resonator 10a in FIG. 4 (d) is electric field coupled with the oscillator 101 at the position x1, magnetically coupled with the oscillator 112 at the position x2, electric field coupled with the oscillator 103 at the position y1, and magnetically coupled with the oscillator 114 at the position y2. ing. Since the variable reactance element 12 is provided at the position y1 in the resonator 10a, if the phase of the oscillation signal output from the oscillator 101 is θ, the oscillation signal output from the oscillator 103 is affected by the variable reactance element 12. Thus, the phase changes by Δα with respect to θ. When the phase of the oscillation signal output from the oscillator 114 is θ, the phase of the oscillation signal output from the oscillator 112 changes by Δα with respect to θ due to the influence of the variable reactance element 12.

<第1実施例>
図5は、第1実施例に係る発振アレー200の構成を示す図である。発振アレー200は、複数の発振器201(発振器201−1、発振器201−2、発振器201−3)と、それぞれの発振器201と電界結合する複数のスロットライン共振器50(共振器50−1、共振器50−2)とを有する。
<First embodiment>
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the oscillation array 200 according to the first embodiment. The oscillation array 200 includes a plurality of oscillators 201 (oscillator 201-1, oscillator 201-2, oscillator 201-3) and a plurality of slot line resonators 50 (resonator 50-1, resonance) that are electrically coupled to the respective oscillators 201. 50-2).

発振器201は、細長いループ形状のスロットライン210と、スロットライン210に設けられたガンダイオード211及びガンダイオード212とを有する。スロットライン210の内側に電圧が印加されると、ガンダイオード211及びガンダイオード212が発振することにより、周波数f0の発振信号が出力される。発振信号の波長をλとした場合に、スロットライン210の周長は3λである。 The oscillator 201 includes a slot line 210 having an elongated loop shape, and a Gunn diode 211 and a Gunn diode 212 provided in the slot line 210. When a voltage is applied to the inside of the slot line 210, the Gunn diode 211 and the Gunn diode 212 oscillate, and an oscillation signal having a frequency f 0 is output. When the wavelength of the oscillation signal is λ, the circumferential length of the slot line 210 is 3λ.

共振器50は、ループ形状のスロットライン51と、スロットライン51に設けられた可変リアクタンス素子52とを有する。スロットライン51の周長はλであり、位置aと位置b、位置bと位置c、位置cと位置d、位置dと位置aのスロットライン51に沿った距離は、それぞれλ/4である。位置bに設けられた可変リアクタンス素子52は、発振器201−1と共振器50とがマイクロストリップライン53を介して電界結合する位置aからλ/4の位置、すなわち電界の節の位置にあるので、発振器201−1が出力する発振信号の位相には影響を与えない。   The resonator 50 includes a loop-shaped slot line 51 and a variable reactance element 52 provided in the slot line 51. The circumferential length of the slot line 51 is λ, and the distances along the slot line 51 of the position a and position b, the position b and position c, the position c and position d, and the position d and position a are λ / 4. . The variable reactance element 52 provided at the position b is located at a position λ / 4 from the position a where the oscillator 201-1 and the resonator 50 are electrically coupled via the microstrip line 53, that is, at the position of the node of the electric field. The phase of the oscillation signal output from the oscillator 201-1 is not affected.

他方、可変リアクタンス素子52は、発振器201−2と共振器50とがマイクロストリップライン54を介して電界結合する位置dからλ/2の位置、すなわち電界の腹の位置にあるので、発振器201−2が出力する発振信号の位相に影響を与える。その結果、発振器201−1が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器201−2が出力する発振信号の位相はθ±Δα1になる。Δα1は、共振器50−1のスロットライン51の内側に印加される電圧に応じて定まる。同様の理由で、発振器201−3が出力する発振信号の位相はθ±Δα1±Δα2になる。Δα2は、共振器50−2のスロットライン51の内側に印加される電圧に応じて定まる。そして、複数の発振器201は、それぞれが同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能する。
このように、発振アレー200は、周波数が同一で、共振器50に印加される電圧に応じて位相が異なる複数の発振信号を出力することができる。
On the other hand, since the variable reactance element 52 is located at a position λ / 2 from the position d where the oscillator 201-2 and the resonator 50 are coupled to each other through the microstrip line 54, that is, at the antinode of the electric field, 2 affects the phase of the oscillation signal output. As a result, when the phase of the oscillation signal output from the oscillator 201-1 is θ, the phase of the oscillation signal output from the oscillator 201-2 is θ ± Δα1. Δα1 is determined according to the voltage applied to the inside of the slot line 51 of the resonator 50-1. For the same reason, the phase of the oscillation signal output from the oscillator 201-3 is θ ± Δα1 ± Δα2. Δα2 is determined according to the voltage applied to the inside of the slot line 51 of the resonator 50-2. Each of the plurality of oscillators 201 functions as an antenna that radiates radio waves having the same polarization.
As described above, the oscillation array 200 can output a plurality of oscillation signals having the same frequency and different phases depending on the voltage applied to the resonator 50.

<第2実施例>
図6は、第2実施例に係る発振アレー300の構成を示す図である。発振アレー300は、複数の発振器301(発振器301−1、発振器301−2)と、発振器302と、複数の共振器60(共振器60−1、共振器60−2)とを有する。共振器60−1は、位置aにおいて発振器301−1と磁界結合し、位置bにおいて発振器302とマイクロストリップライン63を介して電界結合する。また、共振器60−2は、位置aにおいて発振器302と電界結合し、位置bにおいて発振器301−2と磁界結合する。
<Second embodiment>
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the oscillation array 300 according to the second embodiment. The oscillation array 300 includes a plurality of oscillators 301 (oscillators 301-1 and 301-2), an oscillator 302, and a plurality of resonators 60 (resonators 60-1 and 60-2). The resonator 60-1 is magnetically coupled to the oscillator 301-1 at a position “a”, and is electrically coupled to the oscillator 302 and the microstrip line 63 at a position “b”. In addition, the resonator 60-2 is electrically coupled to the oscillator 302 at the position a and magnetically coupled to the oscillator 301-2 at the position b.

共振器60は、図2(a)に示した共振器10と同等であり、円形状のスロットライン61と、スロットライン61に設けられた可変リアクタンス素子62とを有する。スロットライン61の周長は、発振器301が出力する発振信号の波長λに等しい。   The resonator 60 is equivalent to the resonator 10 illustrated in FIG. 2A, and includes a circular slot line 61 and a variable reactance element 62 provided in the slot line 61. The circumferential length of the slot line 61 is equal to the wavelength λ of the oscillation signal output from the oscillator 301.

発振器301は、細長いループ形状のスロットライン310と、スロットライン310に設けられたガンダイオード311及びガンダイオード312を有する。発振信号の波長をλとした場合に、スロットライン310の周長は2λである。スロットライン310の内側に電圧が印加されると、ガンダイオード311及びガンダイオード312が発振することにより、周波数f0の発振信号が出力される。発振器301−1においては、共振器60−1の位置aの近傍において電界が最小になるので、共振器60−1と磁界結合する。 The oscillator 301 includes an elongated loop-shaped slot line 310, and a Gunn diode 311 and a Gunn diode 312 provided in the slot line 310. When the wavelength of the oscillation signal is λ, the circumferential length of the slot line 310 is 2λ. When a voltage is applied to the inside of the slot line 310, the Gunn diode 311 and the Gunn diode 312 oscillate, and an oscillation signal having a frequency f 0 is output. In the oscillator 301-1, the electric field is minimized in the vicinity of the position a of the resonator 60-1, so that the oscillator 301-1 is magnetically coupled to the resonator 60-1.

発振器302は、細長いループ形状のスロットライン320と、スロットライン320に設けられたガンダイオード321及びガンダイオード322を有する。発振信号の波長をλとした場合に、スロットライン320の周長は3λである。スロットライン320の内側に電圧が印加されると、ガンダイオード321及びガンダイオード322が発振することにより、周波数f0の発振信号が出力される。発振器302においては、共振器60−1の位置bの近傍で電界が最大になるので、マイクロストリップライン63を介して共振器60−1と電界結合する。 The oscillator 302 includes an elongated loop-shaped slot line 320, and a Gunn diode 321 and a Gunn diode 322 provided in the slot line 320. When the wavelength of the oscillation signal is λ, the circumferential length of the slot line 320 is 3λ. When a voltage is applied to the inside of the slot line 320, the Gunn diode 321 and the Gunn diode 322 oscillate, and an oscillation signal having a frequency f 0 is output. In the oscillator 302, the electric field is maximized in the vicinity of the position b of the resonator 60-1, so that the electric field is coupled to the resonator 60-1 via the microstrip line 63.

発振器301−1、共振器60−1、及び発振器302の関係は、図4(b)に示した関係と同等であり、発振器301−1が出力する発振信号の位相をθとすると、発振器302が出力する発振信号の位相はθ±Δα1になる。Δα1は、共振器60−1のスロットライン61の内側に印加される電圧に応じて定まる。同様の理由で、発振器301−2が出力する発振信号の位相はθ±Δα1±Δα2になる。Δα2は、共振器60−2のスロットライン61の内側に印加される電圧に応じて定まる。そして、複数の発振器301−1及び発振器301−2は、それぞれが同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能する。このように、発振アレー300は、周波数が同一で、共振器60に印加される電圧に応じて位相が異なる複数の発振信号を出力することができる。   The relationship between the oscillator 301-1, the resonator 60-1, and the oscillator 302 is equivalent to the relationship shown in FIG. 4B. If the phase of the oscillation signal output from the oscillator 301-1 is θ, the oscillator 302 The phase of the oscillation signal output from is θ ± Δα1. Δα1 is determined according to the voltage applied to the inside of the slot line 61 of the resonator 60-1. For the same reason, the phase of the oscillation signal output from the oscillator 301-2 is θ ± Δα1 ± Δα2. Δα2 is determined according to the voltage applied to the inside of the slot line 61 of the resonator 60-2. The plurality of oscillators 301-1 and 301-2 each function as an antenna that radiates radio waves having the same polarization. Thus, the oscillation array 300 can output a plurality of oscillation signals having the same frequency and different phases depending on the voltage applied to the resonator 60.

<第3実施例>
図7は、第3実施例に係る発振アレー400の構成を示す図である。発振アレー400は、複数の発振器401と、それぞれの発振器401と電界結合する複数の共振器50とを有する。
<Third embodiment>
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an oscillation array 400 according to the third embodiment. The oscillation array 400 includes a plurality of oscillators 401 and a plurality of resonators 50 that are electrically coupled to the respective oscillators 401.

発振器401は、細長いループ形状のスロットライン410と、スロットライン410に設けられた複数のガンダイオードとを有する。スロットライン410の内側に電圧を印加することによりそれぞれのガンダイオードが発振し、矢印で示す位相同期の電界が生じる。その結果、それぞれの発振器401は、スロットアレーアンテナとして機能する。   The oscillator 401 includes an elongated loop-shaped slot line 410 and a plurality of Gunn diodes provided in the slot line 410. When a voltage is applied to the inside of the slot line 410, each Gunn diode oscillates to generate a phase-synchronized electric field indicated by an arrow. As a result, each oscillator 401 functions as a slot array antenna.

共振器50は、第1実施例に係る発振アレー200における共振器50と同一の構成を有している。共振器50−1は、位置aにおいて発振器401−1とマイクロストリップライン53を介して電界結合し、位置dにおいて発振器401−2とマイクロストリップライン54を介して電界結合する。位置aと可変リアクタンス素子52が設けられている位置bとの距離はλ/4なので、可変リアクタンス素子52は、発振器401−1の発振信号にほとんど影響を与えない。他方、位置dと位置bとの距離はλ/2なので、可変リアクタンス素子52は、発振器401−2の発振信号に影響を与え、発振器401−2の発振信号の位相は、発振器401−1の発振信号の位相に対して、共振器50に印加される電圧に応じたΔα1だけシフトする。   The resonator 50 has the same configuration as the resonator 50 in the oscillation array 200 according to the first embodiment. The resonator 50-1 is electric field-coupled via the oscillator 401-1 and the microstrip line 53 at the position “a”, and is electrically coupled via the oscillator 401-2 and the microstrip line 54 at the position “d”. Since the distance between the position a and the position b where the variable reactance element 52 is provided is λ / 4, the variable reactance element 52 hardly affects the oscillation signal of the oscillator 401-1. On the other hand, since the distance between the position d and the position b is λ / 2, the variable reactance element 52 affects the oscillation signal of the oscillator 401-2, and the phase of the oscillation signal of the oscillator 401-2 is the same as that of the oscillator 401-1. The phase of the oscillation signal is shifted by Δα1 corresponding to the voltage applied to the resonator 50.

同様に、発振器401−3の発振信号の位相は、発振器401−2の発振信号の位相に対してΔα2だけシフトする。そして、複数の発振器401は、それぞれが同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能する。
このようにして、発振アレー400は、周波数が同一で、それぞれ位相を調整可能な複数の発振信号を出力することができる。すなわち、発振アレー400は、それぞれの位相が異なるビームを放射する複数のアンテナを有することと等価なので、ビームの向きが可変のアンテナ機能内蔵型の発振アレーを実現することができる。
Similarly, the phase of the oscillation signal of the oscillator 401-3 is shifted by Δα2 with respect to the phase of the oscillation signal of the oscillator 401-2. Each of the plurality of oscillators 401 functions as an antenna that radiates radio waves having the same polarization.
In this way, the oscillation array 400 can output a plurality of oscillation signals having the same frequency and adjustable phases. That is, the oscillation array 400 is equivalent to having a plurality of antennas that radiate beams having different phases, so that an oscillation array with a built-in antenna function in which the direction of the beam is variable can be realized.

<第4実施例>
図8は、第4実施例に係る発振アレー500の構成を示す図である。発振アレー500は、図5に示した発振アレー200と、発振アレー200と電磁結合されるアンテナアレー600とを有する。アンテナアレー600は、発振器201−1と電磁結合されるアンテナアレー601−1、発振器201−2と電磁結合されるアンテナアレー601−2、及び発振器201−3と電磁結合されるアンテナアレー601−3を有する。それぞれのアンテナアレー601−1、601−2、601−3は、互いに電磁結合される、複数の発振器602を有する。発振器602は、図6に示した発振器301と同一の構成である。
<Fourth embodiment>
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an oscillation array 500 according to the fourth embodiment. The oscillation array 500 includes the oscillation array 200 shown in FIG. 5 and an antenna array 600 that is electromagnetically coupled to the oscillation array 200. The antenna array 600 includes an antenna array 601-1 that is electromagnetically coupled to the oscillator 201-1, an antenna array 601-2 that is electromagnetically coupled to the oscillator 201-2, and an antenna array 601-3 that is electromagnetically coupled to the oscillator 201-3. Have Each antenna array 601-1, 601-2, 601-3 has a plurality of oscillators 602 that are electromagnetically coupled to each other. The oscillator 602 has the same configuration as that of the oscillator 301 shown in FIG.

発振アレー200とアンテナアレー600とが電磁結合することにより、発振器201−1、発振器201−2、発振器201−3のそれぞれが発生する発振信号に同期した電界が、アンテナアレー601−1、601−2、601−3に発生する。アンテナアレー601−1、601−2、601−3は、発振器201−1、201−2、201−3が発生する電界を、複数の発振器602で同期発振して放射する。そして、複数の発振器602は、それぞれが同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能する。発振器201−1、201−2、201−3が発生する発振信号間の位相差は、それぞれ共振器50−1及び共振器50−2に印加される電圧に基づいて定められる。したがって、発振アレー500は、共振器50−1及び共振器50−2に印加される電圧に基づいて制御される位相差を有する複数のビームそれぞれに同期発振して放射することができる。   When the oscillation array 200 and the antenna array 600 are electromagnetically coupled, the electric fields synchronized with the oscillation signals generated by the oscillator 201-1, the oscillator 201-2, and the oscillator 201-3 are changed to the antenna arrays 601-1 and 601-. 2 and 601-3. The antenna arrays 601-1, 601-2, and 601-3 radiate the electric fields generated by the oscillators 201-1, 201-2, and 201-3 in a synchronized manner with the plurality of oscillators 602. Each of the plurality of oscillators 602 functions as an antenna that radiates radio waves having the same polarization. The phase difference between the oscillation signals generated by the oscillators 201-1, 201-2, and 201-3 is determined based on the voltages applied to the resonator 50-1 and the resonator 50-2, respectively. Therefore, the oscillation array 500 can oscillate and emit each of the plurality of beams having a phase difference controlled based on the voltages applied to the resonator 50-1 and the resonator 50-2.

<第5実施例>
図9は、第5実施例に係る発振アレー700の構成を示す図である。発振アレー700では、直線状のスロットライン701、702、703、704、705、706のそれぞれに複数のガンダイオードが設けられた複数の発振回路が平行に配置されている。
<Fifth embodiment>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an oscillation array 700 according to the fifth embodiment. In the oscillation array 700, a plurality of oscillation circuits in which a plurality of Gunn diodes are provided in each of the linear slot lines 701, 702, 703, 704, 705, and 706 are arranged in parallel.

また、隣接する2つのスロットラインの端部の近傍には、共振器50が設けられており、各スロットラインと共振器50とは、磁界結合する。具体的には、スロットライン701及びスロットライン702端部の近傍には共振器50−1が設けられており、共振器50−1が、スロットライン701及びスロットライン702と磁界結合する。スロットライン702及びスロットライン703の端部の近傍には共振器50−2が設けられており、共振器50−2が、スロットライン702及びスロットライン703と磁界結合する。以下、同様に、共振器50−3、共振器50−4、共振器50−5が設けられている。   Further, a resonator 50 is provided in the vicinity of the end portions of two adjacent slot lines, and each slot line and the resonator 50 are magnetically coupled. Specifically, a resonator 50-1 is provided in the vicinity of the ends of the slot line 701 and the slot line 702, and the resonator 50-1 is magnetically coupled to the slot line 701 and the slot line 702. A resonator 50-2 is provided near the ends of the slot line 702 and the slot line 703, and the resonator 50-2 is magnetically coupled to the slot line 702 and the slot line 703. Similarly, a resonator 50-3, a resonator 50-4, and a resonator 50-5 are provided.

共振器50−1と、スロットライン701及びスロットライン702との関係は、図4(d)における共振器10aと、発振器112及び発振器114との関係に対応する。すなわち、スロットライン701が発生する発振信号の位相をθ、周波数をf0とすると、スロットライン702が発生する発振信号は、位相がθ±Δαで周波数がf0である。ここで、Δαは、共振器50−1に印加される制御電圧に基づいて定められる。同様に、それぞれの発振回路が発生する発振信号と隣接する発振回路が発生する発振信号との間には、対応する共振器50に印加される制御電圧に基づいて定められる位相差が生じる。そして、スロットライン701〜706は、それぞれが同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能する。
このように、発振アレー700の構成においても、周波数が同一で、それぞれ位相を調整可能な複数の発振信号を出力することができる。したがって、発振アレー700は、ビーム指向性可変の発振・アンテナ機能複合のRFモジュールとして機能する。
The relationship between the resonator 50-1, the slot line 701, and the slot line 702 corresponds to the relationship between the resonator 10a, the oscillator 112, and the oscillator 114 in FIG. That is, assuming that the phase of the oscillation signal generated by the slot line 701 is θ and the frequency is f 0 , the oscillation signal generated by the slot line 702 has a phase of θ ± Δα and a frequency of f 0 . Here, Δα is determined based on the control voltage applied to the resonator 50-1. Similarly, a phase difference determined based on a control voltage applied to the corresponding resonator 50 is generated between an oscillation signal generated by each oscillation circuit and an oscillation signal generated by an adjacent oscillation circuit. The slot lines 701 to 706 each function as an antenna that radiates radio waves having the same polarization.
Thus, even in the configuration of the oscillation array 700, it is possible to output a plurality of oscillation signals having the same frequency and adjustable phases. Therefore, the oscillation array 700 functions as an RF module having a combined beam directivity variable oscillation and antenna function.

[本実施形態における効果]
本実施形態においては、縮退共振波動場と2〜4個の発振波動場を電磁結合するとともに、可変リアクタンス素子などを用いて共振器の縮退を摂動制御することによって、発振器の相互同期と位相差可変制御とを行うことができる。4個までの発振器を電界・磁界結合して制御することが可能なので、2次元発振アレー化も容易である。また、発振系とアンテナ系を一体集積化することにより、2次元ビームステアリング送信モジュールを構築することも容易である。発振器の構造及び数、その電界・磁界インターフェイス、リアクタンス素子の種類、直交共振器の構造の組み合わせにより、柔軟性に富む多種多様な構成を実現することができる。
[Effect in this embodiment]
In this embodiment, the degenerate resonance wave field and 2 to 4 oscillation wave fields are electromagnetically coupled, and the degeneration of the resonator is perturbed using a variable reactance element or the like, so that the mutual synchronization and phase difference of the oscillators can be obtained. Variable control can be performed. Since up to four oscillators can be controlled by coupling electric and magnetic fields, it is easy to make a two-dimensional oscillation array. It is also easy to construct a two-dimensional beam steering transmission module by integrating the oscillation system and the antenna system. A wide variety of flexible configurations can be realized by combining the structure and number of oscillators, the electric field / magnetic field interface, the type of reactance element, and the structure of the orthogonal resonator.

以上、RF素子としてガンダイオードによる実施の形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment by a Gunn diode as RF element, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

1、2、3、4 発振器
5、10、20、30、40、50、60 共振器
11 スロットライン
12、13、14、15 可変リアクタンス素子
21 マイクロストリップライン
22 可変リアクタンス素子
31 マイクロストリップ平面回路共振器
32、42、52、62 可変リアクタンス素子
41 結合スロットライン共振器
51、61 スロットライン
100、200、300、400、500、700 発振アレー
101、102、103、104、112、114 発振器
201、301、302、401 発振器
210、310、320、410 スロットライン
211、212、311、312、321、322 ガンダイオード
600、601 アンテナアレー
701、702、703、704、705、706 スロットライン
900 発振回路
910、920 発振器
911、921 マイクロストリップラインリング共振器
912、913、922、923 負性抵抗回路
930 結合器
1, 2, 3, 4 Oscillator 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 Resonator 11 Slot line 12, 13, 14, 15 Variable reactance element 21 Microstrip line 22 Variable reactance element 31 Microstrip planar circuit resonance 32, 42, 52, 62 Variable reactance element 41 Coupling slot line resonator 51, 61 Slot line 100, 200, 300, 400, 500, 700 Oscillation array 101, 102, 103, 104, 112, 114 Oscillator 201, 301 , 302, 401 Oscillator 210, 310, 320, 410 Slot line 211, 212, 311, 312, 321, 322 Gunn diode 600, 601 Antenna array 701, 702, 703, 704, 705, 706 Slot line 900 Oscillation times 910, 920 oscillators 911 and 921 micro-strip line ring resonator 912,913,922,923 negative resistance circuit 930 combiner

Claims (9)

第1周波数の第1発振信号を出力する第1発振部と、
前記第1周波数の第2発振信号を出力する第2発振部と、
前記第1発振部及び前記第2発振部と電界又は磁界で結合することにより、前記第1発振信号と前記第2発振信号とを互いに異なる位相で同期させた状態で、前記第1発振信号及び前記第2発振信号と共振結合する共振部と、
を備える発振アレー。
A first oscillation unit that outputs a first oscillation signal having a first frequency;
A second oscillator for outputting a second oscillation signal of the first frequency;
By coupling the first oscillation unit and the second oscillation unit with an electric field or a magnetic field, the first oscillation signal and the second oscillation signal are synchronized with each other in different phases. A resonating unit that is resonantly coupled to the second oscillation signal;
An oscillation array comprising:
前記共振部は、
前記第1発振部及び前記第2発振部と電界又は磁界で結合するループ線路と、
前記ループ線路に設けられた第1可変リアクタンス素子と、
を有する、
請求項1に記載の発振アレー。
The resonance part is
A loop line coupled to the first oscillation unit and the second oscillation unit by an electric field or a magnetic field;
A first variable reactance element provided on the loop line;
Having
The oscillation array according to claim 1.
前記第2発振部は、前記第1可変リアクタンス素子に印加される電圧に応じた量だけ前記第1発振信号と位相が異なる前記第2発振信号を出力する、
請求項2に記載の発振アレー。
The second oscillation unit outputs the second oscillation signal having a phase different from that of the first oscillation signal by an amount corresponding to a voltage applied to the first variable reactance element;
The oscillation array according to claim 2.
前記共振部は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる電界が最大となる位置に設けられた、前記第1可変リアクタンス素子とリアクタンスの可変範囲が異なる第2リアクタンス素子をさらに有する、
請求項2又は3に記載の発振アレー。
The resonating unit further includes a second reactance element that is provided at a position where an electric field generated by the first oscillation signal is maximized in the resonating unit, and has a reactance variable range different from the first variable reactance element.
The oscillation array according to claim 2 or 3.
前記第1可変リアクタンス素子は、前記ループ線路の内側に印加される電圧に基づいて容量値が変化する、
請求項2から4のいずれか1項に記載の発振アレー。
The first variable reactance element has a capacitance value that changes based on a voltage applied to the inside of the loop line.
The oscillation array according to any one of claims 2 to 4.
前記第1発振部は、前記共振部における第1位置で前記共振部と電界結合し、
前記第1可変リアクタンス素子は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる電界が最小となる位置に設けられている、
請求項2から5のいずれか1項に記載の発振アレー。
The first oscillating unit is electrically coupled to the resonating unit at a first position in the resonating unit,
The first variable reactance element is provided at a position where an electric field generated by the first oscillation signal is minimized in the resonance unit.
The oscillation array according to any one of claims 2 to 5.
前記第2発振部は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる電界が最小となる位置で前記共振部と電界結合する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の発振アレー。
The second oscillating unit is coupled with the resonating unit at a position where an electric field generated by the first oscillation signal in the resonating unit is minimized;
The oscillation array according to any one of claims 1 to 6.
前記第2発振部は、前記共振部において前記第1発振信号により生じる磁界が最小となる第2位置で前記共振部と磁界結合する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の発振アレー。
The second oscillation unit is magnetically coupled to the resonance unit at a second position where a magnetic field generated by the first oscillation signal in the resonance unit is minimized;
The oscillation array according to any one of claims 1 to 6.
前記第1発振部及び前記第2発振部は、同一の偏波の電波を放射するアンテナとして機能する、
請求項1から8のいずれか1項に記載の発振アレー。


The first oscillating unit and the second oscillating unit function as an antenna that radiates radio waves of the same polarization.
The oscillation array according to any one of claims 1 to 8.


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