JP2932682B2 - 高周波発振回路 - Google Patents
高周波発振回路Info
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は衛星通信システムの受信回路部等に使用され
る高周波発振回路に関するものである。
る高周波発振回路に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、この種の高周波発振回路の増幅部にはGaAs（ガ
リウム砒素）半導体からなるショットキー形電界効果ト
ランジスタ（MESFET）が使用されている。このMESFETは
モノリシック・マイクロウエイブ・集積回路（MMIC）上
に形成され、所定長のマイクロストリップライン等の回
路素子と共に高周波発振回路を構成している。
リウム砒素）半導体からなるショットキー形電界効果ト
ランジスタ（MESFET）が使用されている。このMESFETは
モノリシック・マイクロウエイブ・集積回路（MMIC）上
に形成され、所定長のマイクロストリップライン等の回
路素子と共に高周波発振回路を構成している。
しかしながら、上記従来の高周波発振回路にはMESFET
のf-1ノイズ等に起因する多くの位相雑音（FMノイズ）
が発生する。従って、このようなMESFETを使用した高周
波発振回路にあってはFMノイズによって正確な情報伝達
が妨害されることが有った。
のf-1ノイズ等に起因する多くの位相雑音（FMノイズ）
が発生する。従って、このようなMESFETを使用した高周
波発振回路にあってはFMノイズによって正確な情報伝達
が妨害されることが有った。
本発明はこのような課題を解消するためになされたも
ので、MESFETを備えて構成される高周波発振回路におい
て、MESFETはGaAs半導体からなり、活性層のドーピング
プロファイルは所定の深さで段階的に不純物濃度が増加
するパルスドープ構造に形成され、かつ、このMESFETの
ゲート電圧は、ゲート電圧変化に対する相互コンダンク
タンス変化が一定になる所定範囲の電圧値に設定されて
いるものである。
ので、MESFETを備えて構成される高周波発振回路におい
て、MESFETはGaAs半導体からなり、活性層のドーピング
プロファイルは所定の深さで段階的に不純物濃度が増加
するパルスドープ構造に形成され、かつ、このMESFETの
ゲート電圧は、ゲート電圧変化に対する相互コンダンク
タンス変化が一定になる所定範囲の電圧値に設定されて
いるものである。
GaAsMESFETがパルスドープ構造に形成されているた
め、ゲート電圧変化に対する相互コンダクタンス変化は
所定範囲のゲート電圧で一定になる。MESFETのゲート電
圧はこの所定範囲の電圧値に設定されているため、ゲー
ト・ソース間のゲート電圧に対する容量変化は小さくな
る。
め、ゲート電圧変化に対する相互コンダクタンス変化は
所定範囲のゲート電圧で一定になる。MESFETのゲート電
圧はこの所定範囲の電圧値に設定されているため、ゲー
ト・ソース間のゲート電圧に対する容量変化は小さくな
る。
第１図は本発明の一実施例による高周波発振回路の回
路図である。
路図である。
MESFET1のドレイン，ソースおよびゲートの各部には
所定形状のマイクロストリップライン2,3および４が接
続されている。ドレインに接続されたマイクロストリッ
プライン２には一端が電源電圧に吊り上げられた抵抗５
が接続されており、この抵抗５には一端が接地されたコ
ンデンサ６が接続されている。また、ソースには一端が
接地されたコンデンサ18が接続されており、マイクロス
トリップライン３には一端が接地された抵抗７およびコ
ンデンサ８が接続されている。また、MESFET1のドレイ
ンにはコンデンサ９を介してマイクロストリップライン
10,11が接続され、これらの接続点には一端が接地され
たマイクロストリップライン12が接続されている。
所定形状のマイクロストリップライン2,3および４が接
続されている。ドレインに接続されたマイクロストリッ
プライン２には一端が電源電圧に吊り上げられた抵抗５
が接続されており、この抵抗５には一端が接地されたコ
ンデンサ６が接続されている。また、ソースには一端が
接地されたコンデンサ18が接続されており、マイクロス
トリップライン３には一端が接地された抵抗７およびコ
ンデンサ８が接続されている。また、MESFET1のドレイ
ンにはコンデンサ９を介してマイクロストリップライン
10,11が接続され、これらの接続点には一端が接地され
たマイクロストリップライン12が接続されている。
以上の構成はMMIC13内部に集積化されて形成されてい
る。MMIC13外部においては、端子14にマイクロストリッ
プライン15が接続されており、このマイクロストリップ
ライン15に直列に一端が接地された抵抗16が接続されて
いる。また、マイクロストリップライン15には誘電体共
振器17が電磁界的に結合している。
る。MMIC13外部においては、端子14にマイクロストリッ
プライン15が接続されており、このマイクロストリップ
ライン15に直列に一端が接地された抵抗16が接続されて
いる。また、マイクロストリップライン15には誘電体共
振器17が電磁界的に結合している。
MESFET1はGaAs半導体材料がエピタキシャル成長され
ることによって形成され、その活性層はパルスドープ構
造になっている。つまり、MESFET1のゲート電極下にお
けるドーピングプロファイルは第２図に示されるものと
なっている。同図の横軸はGaAs半導体表面から半導体内
部に向かう距離を示し、縦軸はキャリア濃度を示してい
る。同図に示されるように、キャリア濃度は表面から所
定深さD1までは濃度N1で一定であり、この所定深さD1か
らキャリア濃度は濃度N2に段階的に増加している。つま
り、プロファイル形状はパルス的な形状になっており、
キャリアは深さD1からD2までのパルスドープGaAs層に濃
度N2で閉じこめられている。このパルスドープGaAs層が
MESFET1の活性層に適用されることにより、優れた高周
波特性および雑音特性が実現されている。
ることによって形成され、その活性層はパルスドープ構
造になっている。つまり、MESFET1のゲート電極下にお
けるドーピングプロファイルは第２図に示されるものと
なっている。同図の横軸はGaAs半導体表面から半導体内
部に向かう距離を示し、縦軸はキャリア濃度を示してい
る。同図に示されるように、キャリア濃度は表面から所
定深さD1までは濃度N1で一定であり、この所定深さD1か
らキャリア濃度は濃度N2に段階的に増加している。つま
り、プロファイル形状はパルス的な形状になっており、
キャリアは深さD1からD2までのパルスドープGaAs層に濃
度N2で閉じこめられている。このパルスドープGaAs層が
MESFET1の活性層に適用されることにより、優れた高周
波特性および雑音特性が実現されている。
このようなパルスドープ構造GaAsMESFET1における相
互コンダクタンス変化は第３図に示される。同図の横軸
はゲート電圧Vgs、縦軸は相互コンダクタンスgmを示し
ている。ゲート電圧Vgsの範囲Ａにおいては相互コンダ
クタンスgmは一定値になっている。このような特性は、
イオン注入により形成されるMESFETやHEMT（高電子移動
度トランジスタ）では見られない。ところで、第１図に
示される構成において、MESFET1のゲート電圧を決定す
るゲートバイアス抵抗、すなわち、抵抗７の抵抗値は、
ゲート電圧Vgsが範囲Ａ内の電圧値ａになるように設定
されている。
互コンダクタンス変化は第３図に示される。同図の横軸
はゲート電圧Vgs、縦軸は相互コンダクタンスgmを示し
ている。ゲート電圧Vgsの範囲Ａにおいては相互コンダ
クタンスgmは一定値になっている。このような特性は、
イオン注入により形成されるMESFETやHEMT（高電子移動
度トランジスタ）では見られない。ところで、第１図に
示される構成において、MESFET1のゲート電圧を決定す
るゲートバイアス抵抗、すなわち、抵抗７の抵抗値は、
ゲート電圧Vgsが範囲Ａ内の電圧値ａになるように設定
されている。
相互コンダクタンスgmが一定値に設定されている場合
には、MESFET1のゲート容量変化は小さい。一方、高周
波発振回路のFMノイズ▲▼は、ゲート・ソース間
の直流電圧変化∂V0に対するゲート・ソース間の容量変
化∂Cdの比の二乗（∂Cd/∂V0）２に比例することが知
られている。この詳細については、文献「アンプと発振
器の回路設計（MIC ＆ MMIC AMPLIFIER AND OSCILLATOR
CIRCUIT DESIGN）」（アレン・スイート（Allen A.Swe
et）著，アルテック・ハウス社刊行（Artech House Bos
ton・London））に記載れている。
には、MESFET1のゲート容量変化は小さい。一方、高周
波発振回路のFMノイズ▲▼は、ゲート・ソース間
の直流電圧変化∂V0に対するゲート・ソース間の容量変
化∂Cdの比の二乗（∂Cd/∂V0）２に比例することが知
られている。この詳細については、文献「アンプと発振
器の回路設計（MIC ＆ MMIC AMPLIFIER AND OSCILLATOR
CIRCUIT DESIGN）」（アレン・スイート（Allen A.Swe
et）著，アルテック・ハウス社刊行（Artech House Bos
ton・London））に記載れている。
従って、相互コンダクタンスgmが一定値に設定されて
ゲート容量変化∂Cdの小さいMESFET1においては、（∂C
d/∂V0）２の値が減少する。この結果、この値に比例す
るFMノイズ▲▼の値は減少する。このため、高周
波信号伝達は従来のようにFMノイズによって妨害されな
くなる。
ゲート容量変化∂Cdの小さいMESFET1においては、（∂C
d/∂V0）２の値が減少する。この結果、この値に比例す
るFMノイズ▲▼の値は減少する。このため、高周
波信号伝達は従来のようにFMノイズによって妨害されな
くなる。
なお、上記実施例では誘電体共振器17を用いた高周波
発振回路について説明したが、本発明はこのような誘電
体共振器が使えない電圧制御発振器（VCO）等の高周波
発振回路に適用するとより効果的である。すなわち、誘
電体共振器はFMノイズのある程度までの低減化に貢献す
るが、誘電体共振器の使えない厳しい条件下で本発明を
用いるとその真価が発揮される。
発振回路について説明したが、本発明はこのような誘電
体共振器が使えない電圧制御発振器（VCO）等の高周波
発振回路に適用するとより効果的である。すなわち、誘
電体共振器はFMノイズのある程度までの低減化に貢献す
るが、誘電体共振器の使えない厳しい条件下で本発明を
用いるとその真価が発揮される。
以上説明したように本発明によれば、GaAsMESFETがパ
ルスドープ構造に形成されているため、ゲート電圧変化
に対する相互コンダクタンス変化は所定範囲のゲート電
圧で一定になる。MESFETのゲート電圧はこの所定範囲の
電圧値に設定されているため、ゲート・ソース間のゲー
ト電圧に対する容量変化は小さくなる。従って、この容
量変化の大きさに比例するFMノイズは小さくなる。この
ため、正確な情報伝達が従来のように妨害されるといっ
たことはなくなる。
ルスドープ構造に形成されているため、ゲート電圧変化
に対する相互コンダクタンス変化は所定範囲のゲート電
圧で一定になる。MESFETのゲート電圧はこの所定範囲の
電圧値に設定されているため、ゲート・ソース間のゲー
ト電圧に対する容量変化は小さくなる。従って、この容
量変化の大きさに比例するFMノイズは小さくなる。この
ため、正確な情報伝達が従来のように妨害されるといっ
たことはなくなる。
第１図は本発明の一実施例による高周波発振回路を示す
回路図、第２図はパルスドープ構造FETのゲート電極下
におけるドーピングプロファイルを示すグラフ、第３図
はパルスドープ構造FETにおけるドープ電圧変化に対す
る相互コンダクタンス変化を示すグラフである。 １……パルスドープGaAsMESFET、２〜4,10〜12,15……
マイクロストリップライン、5,7,16……抵抗、6,8,9,18
……コンデンサ、17……誘電体共振器。
回路図、第２図はパルスドープ構造FETのゲート電極下
におけるドーピングプロファイルを示すグラフ、第３図
はパルスドープ構造FETにおけるドープ電圧変化に対す
る相互コンダクタンス変化を示すグラフである。 １……パルスドープGaAsMESFET、２〜4,10〜12,15……
マイクロストリップライン、5,7,16……抵抗、6,8,9,18
……コンデンサ、17……誘電体共振器。
Claims (1)
- 【請求項１】ショットキバリア形電界効果トランジスタ
を備えて構成される高周波発振回路において、前記電界
効果トランジスタはGaAs半導体からなり、その活性層の
ドーピングプロファイルは所定の深さで段階的に不純物
濃度が増加するパルスドープ構造に形成され、かつ、前
記電界効果トランジスタのゲート電圧は、ゲート電圧変
化に対する相互コンダクタンス変化が一定になる所定範
囲の電圧値に設定されていることを特徴とする高周波発
振回路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311059A JP2932682B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 高周波発振回路 |
| DE69125688T DE69125688T2 (de) | 1990-11-16 | 1991-11-15 | Mikrowellen-Oszillator |
| EP91119562A EP0486062B1 (en) | 1990-11-16 | 1991-11-15 | High-frequency oscillator |
| CA002055663A CA2055663C (en) | 1990-11-16 | 1991-11-15 | High-frequency oscillator |
| US07/791,738 US5164686A (en) | 1990-11-16 | 1991-11-15 | High-frequency oscillator having a field-effect transistor with a stepwise increasing active layer carrier concentration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311059A JP2932682B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 高周波発振回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04183006A JPH04183006A (ja) | 1992-06-30 |
| JP2932682B2 true JP2932682B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=18012620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2311059A Expired - Lifetime JP2932682B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 高周波発振回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5164686A (ja) |
| EP (1) | EP0486062B1 (ja) |
| JP (1) | JP2932682B2 (ja) |
| CA (1) | CA2055663C (ja) |
| DE (1) | DE69125688T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04117805A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波電圧制御発振器 |
| JP3116335B2 (ja) * | 1992-01-14 | 2000-12-11 | 住友電気工業株式会社 | ミキサ回路 |
| US5602501A (en) * | 1992-09-03 | 1997-02-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Mixer circuit using a dual gate field effect transistor |
| JP3148010B2 (ja) * | 1992-09-11 | 2001-03-19 | 住友電気工業株式会社 | ミキサ回路 |
| JPH08148933A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-06-07 | Murata Mfg Co Ltd | 電圧制御型発振器 |
| DE19702261C2 (de) * | 1997-01-23 | 2000-02-03 | Grieshaber Vega Kg | Mikrowellen-Pulsgenerator |
| US6150680A (en) * | 1998-03-05 | 2000-11-21 | Welch Allyn, Inc. | Field effect semiconductor device having dipole barrier |
| JP5127362B2 (ja) * | 2007-08-23 | 2013-01-23 | 三菱電機株式会社 | ２倍波発振器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4707669A (en) * | 1985-05-21 | 1987-11-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric resonator microwave oscillator having enhanced negative resistance |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP2311059A patent/JP2932682B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-15 DE DE69125688T patent/DE69125688T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-15 CA CA002055663A patent/CA2055663C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-15 US US07/791,738 patent/US5164686A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-15 EP EP91119562A patent/EP0486062B1/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会春季全国大会 １９８９年 論文番号 Ｃ−１０３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69125688D1 (de) | 1997-05-22 |
| EP0486062B1 (en) | 1997-04-16 |
| EP0486062A1 (en) | 1992-05-20 |
| US5164686A (en) | 1992-11-17 |
| CA2055663A1 (en) | 1992-05-17 |
| JPH04183006A (ja) | 1992-06-30 |
| DE69125688T2 (de) | 1998-01-02 |
| CA2055663C (en) | 1995-07-18 |
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| JPS60137071A (ja) | シヨツトキゲ−ト電界効果トランジスタ |
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