JP2621331B2 - ミリ波・サブミリ波帯発振器 - Google Patents
ミリ波・サブミリ波帯発振器Info
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- JP2621331B2 JP2621331B2 JP63102124A JP10212488A JP2621331B2 JP 2621331 B2 JP2621331 B2 JP 2621331B2 JP 63102124 A JP63102124 A JP 63102124A JP 10212488 A JP10212488 A JP 10212488A JP 2621331 B2 JP2621331 B2 JP 2621331B2
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- diffraction grating
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
- H03B9/12—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
- H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はミリ波・サブミリ波帯において高出力発振が
可能なミリ波・サブミリ波帯発振器に関するものであ
る。
可能なミリ波・サブミリ波帯発振器に関するものであ
る。
従来の技術 ミリ波・サブミリ波帯の固体発振器の研究が活発に展
開されているが、この帯域となると高出力・高安定発振
器を実現するには解決すべき課題も多い。
開されているが、この帯域となると高出力・高安定発振
器を実現するには解決すべき課題も多い。
まず最初に第４図に示すマイクロ波帯の曲型的なガン
ダイオード発振器をとりあげ高周波化について説明す
る。第４図において、42は導波管部、43はガンダイオー
ド、44はRFチョーク、45は直流バイアス端子、46は周波
数調整ねじ、47は出力結合窓、48は出力フランジを示
す。これらの基本的な考え方、特性等については、丸善
発行「ソリッド・ステート回路ハンドブック」P.P.460
〜461に述べられているので詳細な構成、及びその動作
は省略する。
ダイオード発振器をとりあげ高周波化について説明す
る。第４図において、42は導波管部、43はガンダイオー
ド、44はRFチョーク、45は直流バイアス端子、46は周波
数調整ねじ、47は出力結合窓、48は出力フランジを示
す。これらの基本的な考え方、特性等については、丸善
発行「ソリッド・ステート回路ハンドブック」P.P.460
〜461に述べられているので詳細な構成、及びその動作
は省略する。
このようなガン発振器を数100GHz帯で実現するために
は、 ｉ）導波管共振器では形状がきわめて小さくなるため波
長に比し形状の大きい共振器を採用すること ii）素子の効率が低下するため放熱対策等が講じられる
こと iii）素子の出力も小さくなるため電力合成が可能であ
ること 等が重要である。
は、 ｉ）導波管共振器では形状がきわめて小さくなるため波
長に比し形状の大きい共振器を採用すること ii）素子の効率が低下するため放熱対策等が講じられる
こと iii）素子の出力も小さくなるため電力合成が可能であ
ること 等が重要である。
発明が解決しようとする課題 しかし、第４図に示す構造の導波管構造の発振器は工
作精度の限界より実現がきわめて困難となる。そこで、
従来より準光学的な共振器として、ファブリペロ形共振
器がミリ波・サブミリ波帯で知られており、これを用い
ると波長に比しはるかに大きい共振器が実現できる。そ
のため、発振器としてこのファブリペロ型共振器と金属
棒で作られた回折格子に固体素子をマウントした構成の
ミリ波発振器も試作されているが、機械的強度、放熱の
点で問題を有し実用化には致っていない。
作精度の限界より実現がきわめて困難となる。そこで、
従来より準光学的な共振器として、ファブリペロ形共振
器がミリ波・サブミリ波帯で知られており、これを用い
ると波長に比しはるかに大きい共振器が実現できる。そ
のため、発振器としてこのファブリペロ型共振器と金属
棒で作られた回折格子に固体素子をマウントした構成の
ミリ波発振器も試作されているが、機械的強度、放熱の
点で問題を有し実用化には致っていない。
すなわち、従来のミリ波・サブミリ波帯の固体発振器
は出力が小さいこと、また非常に高精度な加工精度を要
し、高価であるという課題があった。
は出力が小さいこと、また非常に高精度な加工精度を要
し、高価であるという課題があった。
本発明は以上のような課題を解決するもので、ミリ波
・サブミリ波帯において高出力化の実現とともに、高性
能で安価なミリ波・サブミリ波帯発振器を提供せんとす
るものである。
・サブミリ波帯において高出力化の実現とともに、高性
能で安価なミリ波・サブミリ波帯発振器を提供せんとす
るものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の技術的解決手段は
平面鏡あるいは凹面鏡と、短絡条件を満足する深さｔの
溝を有する回折格子とを対向させ、前記回折格子の溝の
部分に、発振素子が設けられており、当該発振素子は前
記回折格子に一次元的にあるいは二次元的に複数設ける
ことにより電力合成するものである。また回折格子に設
けられた複数の発振素子の特定の１個の発振素子に、周
波数制御あるいは位相同期信号を印加し、注入同期特性
により周波数の高安定化を実現したものである。
平面鏡あるいは凹面鏡と、短絡条件を満足する深さｔの
溝を有する回折格子とを対向させ、前記回折格子の溝の
部分に、発振素子が設けられており、当該発振素子は前
記回折格子に一次元的にあるいは二次元的に複数設ける
ことにより電力合成するものである。また回折格子に設
けられた複数の発振素子の特定の１個の発振素子に、周
波数制御あるいは位相同期信号を印加し、注入同期特性
により周波数の高安定化を実現したものである。
作用 本発明は、平面鏡あるいは凹面鏡と、溝を有する回折
格子とを対向させたファブリペロ型共振器とし、発振素
子を回折格子に直接、一次元的あるいは二次元的に複数
個マウントし直流バイアスをそれぞれの発振素子に与え
ることにより発振させると個々の発振素子の出力が、電
力合成され高出力のミリ波・サブミリ波帯信号源が得ら
れる。また回折格子にマウントされた発振素子の特定の
１個の発振素子に、周波数制御あるいは位相同期信号を
印加することにより周波数の安定化を図ると、注入同期
現象により発振出力の周波数の高安定化が実現できる。
格子とを対向させたファブリペロ型共振器とし、発振素
子を回折格子に直接、一次元的あるいは二次元的に複数
個マウントし直流バイアスをそれぞれの発振素子に与え
ることにより発振させると個々の発振素子の出力が、電
力合成され高出力のミリ波・サブミリ波帯信号源が得ら
れる。また回折格子にマウントされた発振素子の特定の
１個の発振素子に、周波数制御あるいは位相同期信号を
印加することにより周波数の安定化を図ると、注入同期
現象により発振出力の周波数の高安定化が実現できる。
実施例 以下第１図を参照にしながら本発明の概念について説
明する。第１図において、11は金属でつくられた凹面
鏡、12は凹面鏡11から間隔ｌの位置に設置される導体よ
りなる回折格子で、深サｔの溝15をもった櫛歯形状をし
ており、電気的な動作としては表面で反射する平面反射
鏡の機能を持つ。
明する。第１図において、11は金属でつくられた凹面
鏡、12は凹面鏡11から間隔ｌの位置に設置される導体よ
りなる回折格子で、深サｔの溝15をもった櫛歯形状をし
ており、電気的な動作としては表面で反射する平面反射
鏡の機能を持つ。
13は回折格子12の先端に設けられたガンダイオード、
インパットダイオード等の固体発振素子で、溝15の先端
金属部に直接マウントし回折格子12を加熱器として利用
できるようにし、また端子14よりこの団体発振素子13に
直流バイアスを与えるような構成をとっている。
インパットダイオード等の固体発振素子で、溝15の先端
金属部に直接マウントし回折格子12を加熱器として利用
できるようにし、また端子14よりこの団体発振素子13に
直流バイアスを与えるような構成をとっている。
上記構成において、回折格子12の溝15のピッチは動作
波長の1/2より小さく、かつダイオード等の団体発振素
子13をマウントしやすく、製作が容易となるように決定
される。また溝15は、先端が短絡された平行平板導波路
と考えることができ、回折格子12の表面より溝15を見た
とき短絡条件を満足する溝の深さｔを決定する。
波長の1/2より小さく、かつダイオード等の団体発振素
子13をマウントしやすく、製作が容易となるように決定
される。また溝15は、先端が短絡された平行平板導波路
と考えることができ、回折格子12の表面より溝15を見た
とき短絡条件を満足する溝の深さｔを決定する。
また共振器の共振モードは、TEMooでその共振周波数
は、凹面鏡11と回折格子12の間隔ｌで決定される。
は、凹面鏡11と回折格子12の間隔ｌで決定される。
この間隔ｌは波長の数倍から数十倍に選ぶことで共振器
長は波長より十分大きくすることができ、かつ周波数周
整も容易に行い得る。
長は波長より十分大きくすることができ、かつ周波数周
整も容易に行い得る。
以上のような構成をとることにより、共振器の製作、
周波数調整が容易で、かつ放熱が良好なミリ波・サブミ
リ波発振器が実現できる。
周波数調整が容易で、かつ放熱が良好なミリ波・サブミ
リ波発振器が実現できる。
なお、本概念では回折格子12を櫛歯状のものとした
が、必ずしも櫛歯状にする必要性はなく、溝15を設ける
ことで同共振器の製作、周波数調整に効果を有するもの
であることは言うまでもない。
が、必ずしも櫛歯状にする必要性はなく、溝15を設ける
ことで同共振器の製作、周波数調整に効果を有するもの
であることは言うまでもない。
また、本概念では回折格子12の対向面には凹面鏡11を
設けたが、必ずしも凹面鏡の必要性はなく、平面鏡でも
良い。
設けたが、必ずしも凹面鏡の必要性はなく、平面鏡でも
良い。
次に第２図を参照しながら本発明の第１の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
一般に固体発振器は、発振周波数が高くなるに従い、
その出力レベルは低下していき、高出力を得ることがで
きない。本発明の第１の実施例はこの高出力を得るため
のもので、第２図において、12は回折格子、21〜26は回
折格子の先端部に二次元的に配された複数個の団体発振
素子を示す。
その出力レベルは低下していき、高出力を得ることがで
きない。本発明の第１の実施例はこの高出力を得るため
のもので、第２図において、12は回折格子、21〜26は回
折格子の先端部に二次元的に配された複数個の団体発振
素子を示す。
この団体発振素子は、図番21,24,あるいは21,22,23の
如く一次元的に直線上に配してもよく、また同図の如く
間隔Ｓ（波長の整数倍の間隔）で、二次元的に配しても
よい。
如く一次元的に直線上に配してもよく、また同図の如く
間隔Ｓ（波長の整数倍の間隔）で、二次元的に配しても
よい。
以上、本実施例によれば、それぞれの固体発振素子21
〜26に対し、おのおのの周波数をほぼ一致させておく
と、同時にすべての固体発振素子21〜26を発振させた場
合は注入同期現象ですべての固体発振素子21〜26の周波
数が一致し電力も加算合成され、高出力を得ることがで
きる。
〜26に対し、おのおのの周波数をほぼ一致させておく
と、同時にすべての固体発振素子21〜26を発振させた場
合は注入同期現象ですべての固体発振素子21〜26の周波
数が一致し電力も加算合成され、高出力を得ることがで
きる。
次に第３図を参照しながら本発明の第２の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
本実施例は、第１の実施例のミリ波・サブミリ波帯発
振器をより高安定化するためのものである。
振器をより高安定化するためのものである。
第３図において、31は第２の実施例のファブリペロ型
共振器を用いたミリ波・サブミリ波帯発振器、32はRF出
力端子である。35はミキサで、基準発振器33から出力さ
れる基準発振信号を逓倍する逓倍器34の出力と、RF出力
端子32からのRF出力とをミキシングダウンする。36は分
周器で、ミキサ35の出力を分周する。38は位相比較器
（PD）で、温度補償水晶発振器（TCXO）37の出力と、分
周器36の出力とを位相比較し、その出力をローパスフィ
ルタ（LPF）39、ドライバ40を介して、ファブリペロ型
発振器31の複数個の発振素子のうち、特定の１個の発振
素子を制御する。さて、第２の実施例で説明したように
複数個の固体発振素子を個々に発振させほぼ周波数を合
わせておくと、すべての固体発振素子を同時に動作させ
ることにより、注入同期現象でそれぞれの固体発子素子
からの発振出力は同期・合成され高出力として得られる
ことを記したが、注入同期は最も安定な信号に引き込ま
れるという特性があり、本実施例のようにミリ波・サブ
ミリ波帯発振器31における複数個ある固体発振素子のう
ちどれか１個の固体発振素子を周波数安定化することに
より、同発振器全体を安定化することができる。
共振器を用いたミリ波・サブミリ波帯発振器、32はRF出
力端子である。35はミキサで、基準発振器33から出力さ
れる基準発振信号を逓倍する逓倍器34の出力と、RF出力
端子32からのRF出力とをミキシングダウンする。36は分
周器で、ミキサ35の出力を分周する。38は位相比較器
（PD）で、温度補償水晶発振器（TCXO）37の出力と、分
周器36の出力とを位相比較し、その出力をローパスフィ
ルタ（LPF）39、ドライバ40を介して、ファブリペロ型
発振器31の複数個の発振素子のうち、特定の１個の発振
素子を制御する。さて、第２の実施例で説明したように
複数個の固体発振素子を個々に発振させほぼ周波数を合
わせておくと、すべての固体発振素子を同時に動作させ
ることにより、注入同期現象でそれぞれの固体発子素子
からの発振出力は同期・合成され高出力として得られる
ことを記したが、注入同期は最も安定な信号に引き込ま
れるという特性があり、本実施例のようにミリ波・サブ
ミリ波帯発振器31における複数個ある固体発振素子のう
ちどれか１個の固体発振素子を周波数安定化することに
より、同発振器全体を安定化することができる。
なお、本実施例では位相同期系による周波数安定化回
路になっているが、AFC（オート，フリケンシー，コン
トロール）系の制御回路でもよいことは言うまでもな
い。この場合は、ミキサ出力を周波数ディスクソミネー
タで検波して制御信号とすればよい。
路になっているが、AFC（オート，フリケンシー，コン
トロール）系の制御回路でもよいことは言うまでもな
い。この場合は、ミキサ出力を周波数ディスクソミネー
タで検波して制御信号とすればよい。
発明の効果 以上のように本発明の効果としては、ミリ波・サブミ
リ波帯固体発振器でその製作が容易でありまた高出力・
高安定な発振器を安価に提供することができる。
リ波帯固体発振器でその製作が容易でありまた高出力・
高安定な発振器を安価に提供することができる。
第１図は本発明の概念におけるミリ波・サブミリ波帯発
振器の概念側面図、第２図は本発明の第１の実施例にお
ける同発振器の斜視図、第３図は本発明の第２の実施例
における同発振器のブロック図、第４図は従来よりある
ミリ波・サブミリ波帯ガン発振器の構造断面図である。 11…凹面鏡、12…回折格子、13,21〜26…固体発振素
子、14…端子。
振器の概念側面図、第２図は本発明の第１の実施例にお
ける同発振器の斜視図、第３図は本発明の第２の実施例
における同発振器のブロック図、第４図は従来よりある
ミリ波・サブミリ波帯ガン発振器の構造断面図である。 11…凹面鏡、12…回折格子、13,21〜26…固体発振素
子、14…端子。
Claims (3)
- 【請求項１】平面鏡あるいは凹面鏡と、短絡条件を満足
する深さｔの溝を有する回折格子とを対向させ、前記回
折格子の溝の部分に、発振素子が設けられており、当該
発振素子は前記回折格子に一次元的にあるいは二次元的
に複数設けることにより電力合成することを特徴とする
ミリ波・サブミリ波帯発振器。 - 【請求項２】二次元的に複数設ける発振素子の間隔は、
波長の整数倍であることを特徴とする請求項１記載のミ
リ波・サブミリ波帯発振器。 - 【請求項３】請求項１記載の複数の発振素子のうち特定
の１個の発振素子に周波数制御あるいは位相同期信号を
印加することを特徴とするミリ波・サブミリ波帯発振
器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102124A JP2621331B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | ミリ波・サブミリ波帯発振器 |
| US07/340,748 US4906945A (en) | 1988-04-25 | 1989-04-20 | Millimeter-wave/submillimeter-wave oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63102124A JP2621331B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | ミリ波・サブミリ波帯発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01272301A JPH01272301A (ja) | 1989-10-31 |
| JP2621331B2 true JP2621331B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=14319042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63102124A Expired - Fee Related JP2621331B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | ミリ波・サブミリ波帯発振器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4906945A (ja) |
| JP (1) | JP2621331B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112088465A (zh) * | 2018-08-07 | 2020-12-15 | 华为技术有限公司 | 一种天线 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2666880B2 (ja) * | 1994-02-14 | 1997-10-22 | 郵政省通信総合研究所長 | ビーム出力型マイクロ波ミリ波発振装置 |
| US5768693A (en) * | 1995-02-28 | 1998-06-16 | Telecommunications Equipment Corporation | Method and apparatus for controlling frequency of a multi-channel transmitter |
| WO2006084408A1 (de) * | 2005-02-09 | 2006-08-17 | Technomedica Ag | Mikrowelleneinheit |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5164172U (ja) * | 1974-11-15 | 1976-05-20 | ||
| US4286230A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Near millimeter wave generator with dielectric cavity |
| JPH0648766B2 (ja) * | 1986-03-14 | 1994-06-22 | 財団法人半導体研究振興会 | 超高周波半導体発振器 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP63102124A patent/JP2621331B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-04-20 US US07/340,748 patent/US4906945A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112088465A (zh) * | 2018-08-07 | 2020-12-15 | 华为技术有限公司 | 一种天线 |
| CN112088465B (zh) * | 2018-08-07 | 2022-04-12 | 华为技术有限公司 | 一种天线 |
| US11955738B2 (en) | 2018-08-07 | 2024-04-09 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01272301A (ja) | 1989-10-31 |
| US4906945A (en) | 1990-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |