JP2916922B2 - マイクロ波発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は誘電体共振器を用いたマイクロ波発振器に関
する。

（従来の技術） 誘電体共振器を用いたマイクロ波発振器は、例えば特
公昭61−19167号公報に示された技術をはじめ、多数知
られている。

（発明が解決しようとする課題） 一般に誘電体共振器を用いたマイクロ波発振器は、誘
電体共振器に調整ねじ棒を対向させて設けている。そし
てFET等のマイクロ波半導体素子の回路基板への半田付
けによる取付け位置が標準よりずれた場合でも所定のレ
ベルの発振出力が得られるように上記の調整ねじ棒を動
かして該ねじ棒と誘電体共振器との間隔を調節してい
る。しかし周知の様に調整ねじ棒と誘電体共振器の間隔
を変化させると発振周波数も変化してしまうので、発振
周波数を精度良く押さえながら発振出力を所定のレベル
にすることは極めて困難である。

またマイクロ波発振器を最適に近い動作状態で発振さ
せるため、特開昭63−10804号公報に示される様に、FET
のソースにマイクロストリップ線路を、ドレインにスタ
ブを、夫々接続するようにした技術もある。そしてその
マイクロストリップ線路とスタブの夫々の長さを調整し
て、最適に近い動作状態で発振させようとするものであ
る。しかしこの技術においても、マイクロストリップ線
路とスタブとの夫々の長さ調整を行う必要があり、その
長さ調整を行うと発振器の発振周波数が変化してしまう
ので、今度はゲートに接続されたマイクロストリップ線
路に対して誘電体共振器の位置を変えて、磁界結合の調
整をしなければならない。

本発明はこのような問題に鑑みなされたもので、FET
の回路基板への取付け位置が標準よりずれていてもFET
を回路基板から取り外して標準の位置に半田付けし直す
ことなく、また誘電体共振器の位置調整をすることもな
く、１つの線路の長さの調整のみで簡単に発振出力を所
定のレベルに調節できる優れたマイクロ波発振器を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的を解決させるために請求の範囲記載のとおり
の手段を講じたものであって、その作用は次のとおりで
ある。

（作用） 夫々ストリップ導体及びアース導体により構成された
半波長結合線路，結合線路，誘導性線路を備えた回路基
板を用意する。抵抗等の電子部品を半田付け等によりス
トリップ導体の前もって定められた位置に接続する。FE
Tは自体のゲートを半波長結合線路を構成するストリッ
プ導体の一端に、またソースを誘導性線路を構成するス
トリップ導体の一端に、更にドレインを結合線路を構成
するストリップ導体の一端に夫々接続して回路基板に固
定する。次に半波長結合線路と結合線路との間に、スペ
ーサを用いて誘電体共振器を固定して、マイクロ波発振
器は完成する。

次にFETのソース，ゲート，ドレインの取付け位置が
標準よりずれた場合、例えば誘導性線路の側に近づけて
取付けられた場合には、誘導性線路の線路長を更に長く
して出力の増加を防ぐ必要があるために、誘導性線路の
先端部と調整用導体を半田付けのブリッジ等により電気
的に接続する。

一方上記の例とは逆に誘導性線路から遠ざけてFETが
取付けられた場合には誘導性線路を短かくして出力の減
少を防ぐ必要があるために、誘導性線路の先端部に刻み
をいれる。

上記の如き調整をすることにより、FETがどの位置に
取付けられても略一定の出力レベルのマイクロ波発振器
が得られる。

（実施例） 以下本願の実施例を示す図面について説明する。

第１図乃至第２図において、１は回路基板を示し、そ
の略中央部には後述の誘電体共振器６の位置決め用の透
孔1aが備えられている。２はマイクロ波帯で低誘電損失
をもつフッ素樹脂により成る絶縁板を示す。尚絶縁板２
としてはアルミナ等も用いられる。３は絶縁板２の一面
側に添設させたストリップ導体で、銅箔等により成る。
４は絶縁板２の他面側に広範囲に添設されたアース導体
で、これも銅箔等により成る。５はマイクロ波帯増幅用
のFETで、5aはそのゲート、5bはソース、5cはドレイン
を夫々示す。尚FET5の代わりにHEMT等のマイクロ波用ト
ランジスタを用いることもできる。６は誘電体共振器
で、中央に透孔6aを備えた円板状に形成されている。７
は誘電体共振器６を回路基板１から一定の高さに保持す
る為のスペーサで、ポリカーボネートやステアタイト等
の低誘電損失の絶縁物を加工して、中央に透孔7aを備え
た円板状に形成されている。８は透孔6aや透孔7aを貫通
し得る太さのねじ棒を示す。ねじ棒８の先端部8aは透孔
1aを貫通して、マイクロ波発振器が収納される図示外の
コンバーターケースのフレームに設けたねじ孔に螺合さ
れる。９はシールドカバーで、誘電体共振器６を安定に
共振させる為の共振空間を形成する凹部10を備えると共
に、マイクロ波発振器と外部回路との干渉を防止する為
のものである。11はアース導体を示す。このアース導体
11は多数のスルーホール12によって絶縁板２の他面側に
あるアース導体４と電気的に接続されている。また前記
シールドカバー９が回路基板１に取付けられた時には、
このアース導体11がシールドカバー９の当付面9aと電気
的に導通する。

次に回路基板１上のストリップ導体3,アース導体４及
び電子部品により構成された各回路について詳しく説明
する。13は半波長結合線路を示す。この半波長結合線路
13は透孔1aの側方に設けてあり、その長さを発振すべき
周波数の信号の波長の約半分にしてある。半波長結合線
路13のストリップ導体の一端にはFET5のゲート5aが接続
され、他端には線路13の終端用として線路13の特性イン
ピーダンスと略等しい15Ωの抵抗値のチップ抵抗14が接
続されている。

次に15,16はアース導体で、夫々が自体に設けたスル
ーホール12a,12bによって絶縁板２の他面側にあるアー
ス導体４と電気的に接続されている。

17はFET5のソース5bと接続すべく設けられた高周波接
地回路で、後述のチップ抵抗18や誘導性線路19等により
成る。チップ抵抗18はマイクロ波と共にFET5バイアス用
の電流が流される。チップ抵抗18の抵抗値は36Ωにして
ある。誘導性線路19のストリップ導体の一端にはFET5の
ソース5bが半田付けにより接続されている。またこの一
端側にはチップ抵抗18接続用の導体19aが設けられてい
る。誘導性線路19のストリップ導体の他端は開放端とな
っていて、その先には間隔をおいて少なくとも１個の調
整用導体20が設けられている。尚誘導性線路19の線路長
は発振信号の波長の４分の１よりも長い寸法、例えば第
１図において寸法L1は約6.5mm,L2は約1mmにしてある。

21は正帰還回路で、22は結合線路を示す。結合線路は
発振信号の波長の半分よりも若干長めにしてあり、その
特性インピーダンスは略40Ωである。結合線路22のスト
リップ導体の一端にはFET5のドレイン5cが半田付けで接
続され、他端にはマイクロ波帯の高周波を通過させFET5
のバイアス用の直流電流は阻止するチップコンデンサ23
が接続される。

24はドレインバイアス回路で、高周波チョーク25が高
周波バイパス線路26、及びこの線路26のストリップ導体
の一端とアース導体11との間に接続されたタンタルチッ
プコンデンサ27とで構成されている。高周波バイパス線
路25は発振信号の波長の約４分の１の長さとなってお
り、そのストリップ導体の他端にはインピーダンス補正
用の導体28が設けられている。尚この線路26のストリッ
プ導体の一端側にはスルーホール12cが設けられてい
て、回路基板１の他面側に設けられた導体箔により成る
電源端29と電気的に接続されている。

30は減衰回路を示し、チップ抵抗31及び32を逆Ｌ字形
に組んで構成されている。

33は出力端で、回路基板１の他面側に備えられた次段
回路との接続用導体34とスルーホール12dを用いて接続
されている。

第３図は上記第１図及び第２図のマイクロ波発振器の
回路図を示すもので、前図と対応するものには同一の符
号を付して示し、重複する説明は省略する。減衰回路30
は発振信号の出力レベルを抑えると共に出力端33に接続
される次段回路と発振回路との整合をとる為のもので、
必要に応じて設けられる。

上記の構成の発振回路にあっては、電源端29に正の電
圧が加えられ、FET5がバイアスされる。誘電体共振器６
の個有の共振周波数の信号が半波長結合線路13と結合
し、FET5が増幅してドレイン5cから上記周波数の信号が
出力される。出力された信号の一部は結合線路22から誘
電体共振器６を介して半波長結合線路13へ戻される。こ
のような信号の帰還によって、出力端33から周波数の安
定した発振信号が出力される。

次にFET5の取付け位置とその取付け位置における発振
信号の出力レベルとの関係を第４図により説明し、出力
レベルを略一定とする為の調整作業について詳しく説明
する。

（Ｉ）FET5の取付け位置が標準の近くの場合 第１図の取付け位置を標準とする。標準位置から誘導
性線路19の側へ、あるいは誘電体共振器６の側へずれて
取付けられていても、例えば0.2mm以内であれば調整し
ない。すると第４図に点線で示す無調整時の出力特性40
がそのまま実線で示す調整時の出力特性41となる。

（II）FET5の取付け位置が標準より誘導性線路19の側へ
大きくずれた場合 誘導性線路19の側へ0.2mmを超えてずれた場合には第
４図に特性40で示す様に出力レベルが高過ぎる。そこで
誘導性線路19の先端部と調整用導体20とを半田付けによ
り接続すると、特性42で示されるレベルに変更される。

（III）FET5の取付け位置が標準よりも誘電体共振器６
の側へ大きくずれた場合 誘電体共振器６の側へ0.2mmを超えてずれた場合には
第４図に特性40で示す様に出力レベルが低過ぎる。そこ
で誘導性線路19の先端部を例えば点線Ａで示す位置で切
り離す。すると特性43で示されるレベルに出力レベルが
変更される。

上記（Ｉ）乃至（III）のいずれの場合でも適切な調
整の結果、略均一の出力レベルにできる。また上記のい
ずれの場合においても発振信号の周波数は10.0GHzで一
定であった。

（発明の効果） 以上のように本願にあっては、マイクロ波発振器の回
路基板にFETを半田付け固定した場合、その取付位置が
標準位置であった場合には、誘導性線路に全く手を加え
ることなく、所定のレベルの発振出力を得ることができ
る。しかも、その取付け位置が標準よりずれていても誘
導性線路の先端部のみに対して調整を加えて所定のレベ
ル近くにまで出力を変更することができる。従って量産
をしても皆規格で定まった略一定のレベルにそろえるこ
とができる。

しかも上記の出力レベルの調整の場合、出力端から出
力される信号の一部を結合線路から誘電体共振器を介し
て半波長結合線路へ戻す構成としてあって、周波数を決
めている半波長結合線路や結合線路を調整すること無
く、周波数の変化に関係しない誘導性線路のみで調整で
きるため、調整作業能率が良く、量産性に優れている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するもので、第１図はシール
ドカバーを取り去り誘電体共振器をスペーサと共に回路
基板から分離したマイクロ波発振器を基板正面側からみ
た図、第２図は第１図のマイクロ波発振器を基板背面側
からみた図、第３図はマイクロ波発振器の回路図、第４
図はマイクロ波発振器の出力特性を示すグラフ。 １……回路基板、２……絶縁板、３……ストリップ導
体、４……アース導体、５……FET、5a……ゲート、5b
……ソース、5c……ドレイン、６……誘電体共振器、７
……スペーサ、12……スルーホール、13……半波長結合
線路、19……４分の１波長線路、20……調整用導体、22
……結合線路、29……電源端、33……出力端。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁板の一面側にストリップ導体をまた他
   面側にアース導体を備えた回路基板と、誘電体共振器
   と、該誘電体共振器を回路基板から一定の高さに保持す
   るスペーサと、FETと、抵抗等の電子部品とから成るマ
   イクロ波発振器において、上記回路基板には夫々ストリ
   ップ導体とアース導体とにより成る半波長結合線路と結
   合線路と誘導性線路とを備えさせ、上記半波長結合線路
   と結合線路との間には上記誘電体共振器を介設させると
   共に上記半波長結合線路を構成するストリップ導体の一
   端には上記FETのゲートを、また上記結合線路を構成す
   るストリップ導体の一端には上記FETのドレインを、そ
   して他端には発振器の出力端を夫々接続して該出力端か
   ら出力される信号の一部を上記結合線路から上記誘電体
   共振器を介して上記半波長結合線路へ戻す構成とし、し
   かも上記誘導性線路を構成するストリップ導体は発振器
   の発振信号の波長の４分の１よりも長くして、その一端
   には上記FETのソースを接続すると共に他端は開放端と
   なし、その先端部から先には相互に間隔をおいて少なく
   とも１個調整用導体を備えさせて、上記先端部及び調整
   用導体を適宜電気的に接続あるいは切離しすることによ
   り、発振信号の出力レベルを略均一に調整し得るように
   したことを特徴とするマイクロ波発振器。