JP4351520B2 - ミリ波変調器 - Google Patents

Description

本発明は、非放射性誘電体線路を用いたミリ波集積回路やミリ波レーダモジュール等に組み込まれるミリ波変調器に関するものである。

従来から、非放射性誘電体線路（NonRadiative Dielectric Waveguide、以下、ＮＲＤガイドともいう。）を用いたミリ波変調器に関する技術が提案されている。その主なものとして、非特許文献１に開示される技術が一般に知られている。また、これと同様の技術が特許文献１または特許文献２に開示されている。

特許文献１または特許文献２に開示されているミリ波変調器について、図11乃至図14を用いて説明する。図11乃至図13はＮＲＤガイドを用いたミリ波変調器の基本的構成を説明する図であり、図11はＮＲＤガイドの基本的構成を示す部分破断斜視図、図12（ａ）および（ｂ）はそれぞれＮＲＤガイドを用いたミリ波変調器の基本的構成の例を示す斜視図および平面図、図13は図12に示すミリ波変調器を構成する基板の例を示す平面図、図14は従来のミリ波変調器の例を示す模式図である。

ミリ波変調器を構成するＮＲＤガイドの基本的構成は、図11に示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平行平板導体11，12間に、断面が矩形状の誘電体線路13を、間隔ａをミリ波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路13へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路13中によりミリ波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）でのミリ波信号の波長である。

次に、このようなＮＲＤガイドを用いたミリ波変調器の基本的構成の例は、図12に示すような構造である。なお、図12において、ＮＲＤガイドを構成する平行平板導体は図示を省略している。

図12において、20はミリ波信号（電磁波）を伝搬させる四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成る誘電体線路であり、この誘電体線路20の一端面には、所定の空隙21をあけて、同じく四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成る他の誘電体線路22が配置され、さらにその端面に誘電体線路20，22とは比誘電率の異なるアルミナセラミックス等から成る誘電体シート23が配置されている。そして、誘電体シート23を介して、ダイオード26が実装された基板24が配置される。

このダイオード26が実装された基板24は、図13に示すように、基板24上に銅箔等からなるチョーク型バイアス供給線路25ａが形成されており、そのチョーク型バイアス供給線路25ａの途中に高周波変調用素子であるショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diode、以下、ＳＢＤともいう。）等のダイオード26が実装されて接続されている。

なお、図12に示したミリ波変調器の基本的構成の中では、空隙21および誘電体シート23は、誘電体線路20と基板24上のダイオード26の実装部との間のインピーダンス整合手段として働く。また、チョーク型バイアス供給線路25ａはチョークインダクタとして働く。

そして、図14に示すように、従来のミリ波変調器の例、ここではＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調器は、上記のようなミリ波変調器の基本的構成と、その構成におけるチョーク型バイアス供給線路25ａ（図14ではチョークインダクタ25ｂに相当する）およびダイオード26に、さらに抵抗27とパルス信号源28とが直列に接続されたバイアス回路Ｃが接続されて構成されている。この構成の中で、ダイオード26、ここではＳＢＤはミリ波信号を検波する手段として、抵抗27はダイオード（ＳＢＤ）26に発生した検波電流を消費する手段として働く。

以上のように構成されたＡＳＫ変調器は次のように動作する。

誘電体線路20および22，空隙21，ならびに誘電体シート23を通じてミリ波信号入力Ｗ１がＳＢＤ26に入射すると、ＳＢＤ26の両端に検波出力として起電力が発生し、バイアス回路Ｃに検波電流が流れる。一方、バイアス回路Ｃにはパルス信号源28の電圧に応じた電流も流れ、この電流と検波電流との総和がバイアス電流となってバイアス回路Ｃを流れ、抵抗27で消費される。

ＳＢＤ26に流れるバイアス電流はパルス信号源28の電圧によって制御され、ＳＢＤ26に順方向バイアス電圧が印加されたときは検波電流を含むバイアス電流が流れ、誘電体線路22から入射したミリ波信号はＳＢＤ26で吸収される。したがって、誘電体線路20から入力され、ＳＢＤ26で吸収されたミリ波信号は、ＳＢＤ26で反射されず、誘電体線路20の端部に出力されない。ただし、このときＳＢＤ26に完全に吸収されなかった一部のミリ波信号は反射されるため、若干の強度のミリ波信号は出力されることとなる。一方、ＳＢＤ26に逆方向バイアス電圧が印加されたときは検波電流が流れず、ミリ波信号はＳＢＤ26で反射される。したがって、ＳＢＤ26で反射されたミリ波信号は、再び誘電体線路20の端部へと伝搬して出力される。このようにして、ＳＢＤ26に順方向または逆方向のバイアス電圧をかけることにより、それに対応してミリ波信号に振幅変調（パルス変調またはスッチング制御）を施すことができる。
黒木 太司、池田 研吾、米山 務，「ショットキバリアダイオードを用いたＮＲＤガイド高速ＡＳＫ変調器」，1997年電子情報通信学会総合大会講演論文集，社団法人電子情報通信学会，1997年３月６日発行，Vol.１，Ｃ−２−65，ｐ．120 特開平10−270944号公報 米国特許第6,034,574号明細書

しかしながら、従来のミリ波変調器では、パルス信号源28がＳＢＤ26およびそれに接続された抵抗27を直接駆動するため、パルス信号源28に負荷がかかりすぎるという問題点や、パルス信号源28と負荷とのインピーダンス整合がとれないという問題点があった。すなわち、通常、この種のミリ波変調器では例えば30ｍＡ程度までの大電流を流す必要があり、この電流を得るために負荷のインピーダンスを低く設定する必要がある。ところが、これは通常のパルス信号源28にとっては高負荷となるため十分に駆動することが難しかった。また、パルス信号源28の信号が負荷で十分終端されにくく、信号が伝わりにくかったため、パルス信号の波形が歪む等の問題が引き起こされる傾向にあった。

また、パルス信号源28に用いられる半導体素子の動作用に正および負の２つの電源を備える必要があり、全体として回路が複雑化するという問題点もあった。

すなわち、この種の反射型ミリ波変調器では、ＳＢＤ26にバイアス電圧が印加されない（ゼロバイアス）場合であっても、ＳＢＤ26がミリ波信号を受けると両端に検波出力が生じるため、この検波出力を打ち消すような逆方向バイアス電圧を印加しなければ、ミリ波信号の一部がＳＢＤ26に吸収されてしまい、ＯＮ状態時に十分なミリ波信号出力が得られない。またその一方、ＯＦＦ状態時に十分にミリ波信号出力を遮断するには、ＳＢＤ26にほぼ全てのミリ波信号を吸収させる必要があり、そのためにはＳＢＤ26に適切な順方向バイアス電圧を印加しなければならないが、そのバイアス電圧のスイッチングに用いられる半導体素子は、一般に正または負のいずれかのバイアス電圧で使用されるため、上記動作をさせるためには２つの半導体素子を交互にスイッチングするか、またはスイッチングによって発生した電圧をシフトさせる必要があり、単純に正または負のいずれかのバイアス電圧でスイッチングする場合と比べて回路が複雑化するという問題点があった。

また、正および負のディジタル状態を発生させるための例えばコンパレータやレベルシフタといった素子は、通常、応答速度が遅いため、高速の変調動作が行なえないという問題点もあった。

本発明は上記のような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、ＮＲＤガイドを用いたミリ波送受信器に使用されるミリ波変調器として、検波ダイオードに順方向バイアスと逆方向バイアスとを繰り返し印加して適切な電流を流すことができる簡素な回路を備えた、良好な変調特性を有するミリ波変調器を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、このミリ波変調器を用いた装置の動作試験（故障診断）用として検波ダイオードに順方向または逆方向のいずれかを選択して直流バイアス電圧を印加し続けることができる回路を備えた、良好な変調特性に加えて故障診断機能も有するミリ波変調器を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ミリ波変調器に入射するミリ波信号の強度が変化してもバイアス回路に所定値の電流を安定に流すことができるミリ波変調器を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記の動作試験（故障診断）用の回路に含まれる寄生容量（寄生キャパシタンス）を補正して、その寄生容量によって引き起こされるパルス波形の歪みを抑制することができるミリ波変調器を提供することにある。

本発明の第１のミリ波変調器は、基板上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、被変調用のミリ波信号に対し検波作用を有するダイオードを直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路に、パルス信号源と緩衝増幅器と第１の抵抗とを直列に接続するとともに前記第１の抵抗に並列にコンデンサを接続したバイアス回路を接続し、かつ前記ダイオードに並列に第２の抵抗を接続した回路基板と、前記回路基板が端部または途中に配置された、前記被変調用のミリ波信号を入力し、変調されたミリ波信号を出力する高周波伝送線路と、を具備することを特徴とするものである。

また、本発明の第２のミリ波変調器は、基板上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、被変調用のミリ波信号に対し検波作用を有していないダイオードを直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路に、パルス信号源と緩衝増幅器と第１の抵抗とを直列に接続するとともに前記第１の抵抗に並列にコンデンサを接続したバイアス回路を接続し、かつ前記ダイオードに並列に第２の抵抗を接続した回路基板と、前記回路基板が端部または途中に配置された、前記被変調用のミリ波信号を入力し、変調されたミリ波信号を出力する高周波伝送線路と、を具備することを特徴とするものである。

また、本発明の第１および第２のミリ波変調器は、上記各構成において、前記バイアス回路の前記緩衝増幅器と前記第１の抵抗との間に前記パルス信号源の出力と動作試験用信号源の出力とを切り替えるスイッチを設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の第１および第２のミリ波変調器は、上記構成において、前記スイッチに並列にコンデンサを接続したことを特徴とするものである。

また、本発明の第１および第２のミリ波変調器は、上記各構成において、前記第１の抵抗と前記ダイオードとの間に直列に第３の抵抗を接続したことを特徴とするものである。

本発明の第１のミリ波変調器によれば、基板上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、ミリ波信号に対し検波作用を有するダイオードを直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路に、パルス信号源と緩衝増幅器と第１の抵抗とを直列に接続するとともに第１の抵抗に並列にコンデンサを接続したバイアス回路を接続し、かつダイオードに並列に第２の抵抗を接続したことから、コンデンサが、ダイオードに順方向バイアスがかかったときに電荷を蓄積して、その電荷をダイオードへの逆方向バイアスとして放電するように動作し、第２の抵抗がコンデンサによって発生したその逆方向バイアス電流を電圧に変換してダイオードに逆方向バイアス電圧を印加するように動作するので、パルス信号源等の能動回路に、順方向バイアス電流を制御する手段とともに逆方向バイアス電流を制御する手段をも設ける必要がなくなり、バイアス回路を簡素なものとすることができる。その上、緩衝増幅器がダイオードに電流を流す回路とパルス信号源との間のインピーダンスの相異を緩衝する働きをしてパルス信号源を適切な負荷で駆動し、なおかつダイオードに十分な電流を流すように動作するので、ダイオードに正逆両方向のバイアス電圧が繰り返し印加されるような過酷な負荷条件下においても、ダイオードを変調動作させるのに必要な最大電流を駆動し良好な電流波形でダイオードに適切な電流を流すことができる。

また、本発明の第２のミリ波変調器によれば、基板上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、ミリ波信号に対し検波作用を有していないダイオードを直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路に、パルス信号源と緩衝増幅器と第１の抵抗とを直列に接続するとともに第１の抵抗に並列にコンデンサを接続したバイアス回路を接続し、かつダイオードに並列に第２の抵抗を接続したことから、コンデンサが、ダイオードに順方向バイアスがかかったときに電荷を蓄積して、その電荷をダイオードへの逆方向バイアスとして放電するように動作し、第２の抵抗がコンデンサによって発生したその逆方向バイアス電流を電圧に変換してダイオードに逆方向バイアス電圧を印加するように動作するので、パルス信号源等の能動回路に、順方向バイアス電流を制御する手段とともに逆方向バイアス電流を制御する手段をも設ける必要がなくなり、バイアス回路を簡素なものとすることができる。その上、緩衝増幅器がダイオードに電流を流す回路とパルス信号源との間のインピーダンスの相異を緩衝する働きをしてパルス信号源を適切な負荷で駆動し、なおかつダイオードに十分な電流を流すように動作するので、ダイオードに正逆両方向のバイアス電圧が繰り返し印加されるような過酷な負荷条件下においても、ダイオードを変調動作させるのに必要な最大電流を駆動し良好な電流波形でダイオードに適切な電流を流すことができる。また、ダイオードがミリ波信号に対して検波作用を有していないことから、ミリ波変調器に入射するミリ波信号の強度が変化しても、ダイオードにミリ波信号による検波電流が流れないので、バイアス回路に所定値の電流を安定に流すことができる。

また、本発明の第１および第２のミリ波変調器によれば、前記バイアス回路の前記緩衝増幅器と前記第１の抵抗との間に前記パルス信号源の出力と動作試験用信号源の出力とを切り替えるスイッチを設けたときには、バイアス回路に設けたスイッチが、パルス信号源によってパルス化された信号をダイオードに印加する以外に、動作試験用信号源として例えば直流電源によって発生された直流信号をダイオードに印加できるように、バイアス回路で用いられる信号の信号経路を切り替えるように動作するので、検波作用を有するダイオードにパルス化された信号を入力できるだけではなく、このミリ波変調器を用いた装置の動作試験用として、検波作用を有するダイオードに順方向または逆方向のいずれかを選択して直流バイアス電圧を印加することができるものとなる。

また、本発明の第１および第２のミリ波変調器によれば、前記スイッチに並列にコンデンサを接続したときには、コンデンサがスイッチ内部に存在する寄生容量（寄生キャパシタンス）を打ち消して、スイッチの寄生容量によって発生するスイッチでのパルス信号の高周波成分の反射が小さくなるように働くので、歪みの少ないパルス信号をダイオードに入力することができるものとなる。

また、本発明の第１および第２のミリ波変調器によれば、第１の抵抗とダイオードとの間に直列に第３の抵抗を接続したときには、パルス信号源の信号で動作するときでも、あるいは動作試験用信号源の信号で動作するときでも、第３の抵抗が、順方向バイアス時にコンデンサを通して突入する電流を抑制してダイオードに流すように動作するので、ダイオードに瞬時的に大電流が流れることが抑制され、ダイオードを破壊から効果的に保護できるものとなる。

本発明のミリ波変調器について、ＡＳＫ変調器を例にとって、以下に詳細に説明する。

図１は本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態の一例としてのＡＳＫ変調器Ｍ１を示す模式図であり、図２は本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態の他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ２を示す模式図である。また、図３はＡＳＫ変調器Ｍ２におけるバイアス回路Ｃ２の回路の例を詳細に示す回路図である。さらに、図４はバイアス回路Ｃ２に接続されたＳＢＤにパルスが入力されたときの入力パルス波形（電圧波形）とそれに対するＳＢＤ部の応答電圧波形（ＳＢＤ駆動波形）の一例を説明する図であり、（ａ）は入力パルス電圧の波形およびＳＢＤ駆動電圧の波形を模式的に示す線図、（ｂ）は後述する実施例における逆バイアス電圧変動の計算例である。なお、これらＡＳＫ変調器Ｍ１またはＭ２のバイアス回路Ｃ１またはＣ２を除く部分の基本的な構成は、図12乃至図14に示した従来のミリ波変調器におけるものと同様である。

本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態の一例であるＡＳＫ変調器Ｍ１は、ミリ波信号入力Ｗ１の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、ミリ波信号入力Ｗ１を伝搬させる誘電体線路31と、誘電体線路31の一端に設置された、図12および図13に示すような基板24上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路25ａ（図１ではチョークインダクタ32）の途中にミリ波信号入力Ｗ１に対し検波作用を有するダイオード26（図１ではＳＢＤ33）を直列に接続し、このチョーク型バイアス供給線路25ａ（32）の両端に、パルス信号源34と緩衝増幅器35と第１の抵抗36とを直列に接続するとともに第１の抵抗36に並列にコンデンサ38を接続したバイアス回路Ｃ１を接続し、かつダイオード26（33）に並列に第２の抵抗37を接続した構成である。

この構成において、第１の抵抗36および第２の抵抗37はダイオード26（33）に流す電流値を制御するためのものであり、各抵抗値を適宜選択することにより、ダイオード26（33）に流す順方向電流または逆方向電流を各々独立に制御することができる。このうち、第１の抵抗36の抵抗値によって逆方向バイアス電圧が決まり、第２の抵抗37の抵抗値とダイオード26（33）の順方向抵抗値によって順方向バイアス電圧が決まる。ただし、通常、ダイオード26（33）の順方向抵抗値は第２の抵抗37の抵抗値に比べて無視できるほど小さい。従って、第１の抵抗36の抵抗値で逆方向バイアス電流が制御され、第２の抵抗37の抵抗値で順方向バイアス電流が制御される。

34は最小電圧値例えば０Ｖと正の最大電圧値とを周期的に繰り返すパルス信号を発生させるパルス信号源である。代表的なパルス信号としては、正の最大電圧値には例えば５Ｖが用いられ、最大電圧値が出力される時間であるパルス幅は例えば100ｎ秒程度、最大電圧値が出力される周期であるパルス繰り返し周期は例えば２μ秒程度、最小電圧値から最大電圧値に、もしくは最大電圧値から最小電圧値に遷移する時間は例えば１ｎ秒程度である。

35はダイオード26（33）に順方向バイアス電圧を制御して印加するための緩衝増幅器であり、前述のとおりダイオード26（33）とパルス信号源34との間のインピーダンスの相異を緩衝するように動作する。また、逆方向バイアス電圧を印加するときにも逆方向電流を緩衝し、パルス信号源34に無用な電流が流れないように確実に機能して、パルス信号源34の波形が乱れないように動作する。また、それら以外に、緩衝増幅器35は入力された信号のディジタル状態を反転させて出力する（信号が最大である状態と最小である状態とを入出力で反転させる）インバータとしても動作する。一般にインバータとして動作する緩衝増幅器35は応答速度が速く、急峻なパルス信号に対しても、波形をなまらせずに増幅することができる。

なお、緩衝増幅器35には、その動作用の電源としての直流電源40が接続されている。

38はダイオード26（33）に逆方向バイアス電圧を印加するための電荷を蓄積するためのコンデンサであり、ダイオード26（33）に順方向バイアス電圧が印加されている間に電荷を蓄積し、その順方向バイアス電圧が解除されたときに放電して、第１の抵抗36の両端に逆方向バイアス電圧を発生させる。

ダイオード26（33）としてはＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）33を用いることができる。ＳＢＤ33以外には、検波作用を有するダイオードに代えてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いてもよい。

また、図２に示す本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態の他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ２では、ＡＳＫ変調器Ｍ１と同様の構成においてバイアス回路Ｃ１の替わりに、バイアス回路Ｃ１の第１の抵抗36とダイオード26（33）との間に直列に第３の抵抗39を接続したバイアス回路Ｃ２を用いる。

この構成において、第１の抵抗36，第２の抵抗37および第３の抵抗39は、ダイオード26（33）に流す電流値を制御するためのものであり、各抵抗値を適宜選択することにより、ダイオード26（33）に流す順方向電流または逆方向電流を各々独立に制御することができる。このうち、第１の抵抗36の抵抗値によって逆方向バイアス電圧が決まり、第２の抵抗37の抵抗値とダイオード26（33）の順方向抵抗値とによって順方向バイアス電圧が決まる。そして、第３の抵抗39の抵抗値は、第１の抵抗36のみで逆方向バイアス電圧が決められるようにするため、第２の抵抗37の抵抗値よりも例えば１桁以上低い（すなわち１／10以下の）値に設定する。

ＡＳＫ変調器Ｍ２においても、ＡＳＫ変調器Ｍ１と同様に、第１の抵抗36の抵抗値で逆方向バイアス電流が制御され、第２の抵抗37の抵抗値で順方向バイアス電流が制御される。ただし、第３の抵抗39が、順方向バイアス時にコンデンサ38を通して瞬時的に流れる順方向バイアス電流を制限するように動作するので、バイアス回路Ｃ２の過電流からのダイオード26（33）の保護をもできる構成となる。

なお、上記の構成では、従来のＡＳＫ変調器のように、空隙21，誘電体線路22および誘電体シート23に相当するものを用いていないが、これらを用いても差し支えない。

これらＡＳＫ変調器Ｍ１またはＭ２は、先に述べた従来のＡＳＫ変調器と同様に動作するが、バイアス回路Ｃ１またはＣ２に流れるバイアス電流の制御方法が従来のＡＳＫ変調器におけるバイアス回路Ｃと異なる。

従来のＡＳＫ変調器におけるバイアス回路Ｃによる電流制御方法では、ＳＢＤ26に流れる順方向電流および逆方向電流は両者とも直列に接続された抵抗25ｂもしくは直並列に接続された複数の合成抵抗によって制御されるので、その抵抗では順方向電流および逆方向電流を各々独立に制御することができなかった。そのため、従来の方法では、パルス信号源28において順方向バイアス電圧および逆方向電圧を発生させなければならなかった。

これに対し、本発明の第１のミリ波変調器であるＡＳＫ変調器Ｍ１またはＭ２では、第１の抵抗36とコンデンサ38とが順方向バイアス時にコンデンサ38に蓄積した電荷で逆方向バイアス電圧を発生させるので、パルス信号源34は順方向バイアス時の電圧を発生させるのみで済む。また、この順方向バイアス電圧を発生させるために用いる緩衝増幅器35は、一般に高速動作が可能である。

また、本発明のＡＳＫ変調器Ｍ２では、第３の抵抗39は順方向バイアス時にコンデンサ38を通して突入する電流を抑制してダイオード26（33）に流すように動作することから、ダイオード26（33）に瞬時的に大電流が流れることが抑制されるので、ダイオード26（33）やその他の回路素子が大電流による破壊から保護される。

次に、図５は本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ３を示す模式図であり、図６は本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ４を示す模式図である。なお、図５および図６において、図１および図２と同様の箇所には同じ符号を付してある。また、これらＡＳＫ変調器Ｍ３またはＭ４のバイアス回路Ｃ３またはＣ４を除く部分の基本的な構成は、図12乃至図14に示した従来のミリ波変調器におけるものと同様である。

本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ３は、図１に示したＡＳＫ変調器Ｍ１のバイアス回路Ｃ１に対して、バイアス回路Ｃ３の緩衝増幅器35と第１の抵抗36との間にパルス信号源34の出力と動作試験用信号源である例えば動作試験用直流電源41の出力とを切り替える半導体スイッチ等のスイッチ42を設けた構成である。

図１に示したＡＳＫ変調器Ｍ１の構成においては、パルス信号源34によって逆方向バイアス電圧がダイオード26（33）に印加される場合には、コンデンサ38に蓄積された電荷を放電させることによって逆方向バイアス電圧を発生させているため、コンデンサ38に蓄積された電荷を放電しきってしまうと、それ以後の時間については逆方向バイアス電圧を印加し続けることができないという、さらに改善が望まれる点がある。この時間は通常長くても１秒にも満たないので、ダイオード26（33）に逆方向バイアス電圧を印加し続けてダイオード26（33）の動作を確認したい場合に不都合が生じることとなる。

これに対し、この例のＡＳＫ変調器Ｍ３においては、バイアス回路Ｃ３の緩衝増幅器35と第１の抵抗36との間に、ダイオード26（33）の動作試験用信号源として、例えばダイオード26（33）に逆方向バイアス電圧を印加し続けるための動作試験用直流電源41の出力をパルス信号源34の出力と切り替えるための半導体スイッチ等のスイッチ42を設けている。

このように、スイッチ42を用いて、バイアス回路Ｃ３でパルス信号源34と動作試験用直流電源41とを切り替えて使用できるようにすれば、前述のような不都合がなくなり、ダイオード26（33）に順方向または逆方向のいずれかを選択して直流バイアス電圧を印加し続けてその動作を確認する試験を容易に行なうことができる。

すなわち、ＡＳＫ変調器Ｍ３において、スイッチ42を切り替えて、ダイオード26（ＳＢＤ33）と第２の抵抗37とから成る並列回路に直列にチョークインダクタ32と第１の抵抗36とが接続された直流回路（ここで、コンデンサ38は直流に対し無限大のインピーダンスであるので、接続されてないものとみなす。）に動作試験用直流電源41を直列に接続すると、コンデンサ38の充放電とは関係なく動作試験用直流電源41の出力によりダイオード26（ＳＢＤ33）に逆方向バイアス電圧を印加し続けることができ、一方、スイッチ42を切り替えて、ダイオード26（ＳＢＤ33）と第２の抵抗37とから成る並列回路に直列にチョークインダクタ32と第１の抵抗36とが接続された直流回路に緩衝増幅器35とパルス信号源34とを直列に接続し、パルス信号源34を動作させずにおくと、緩衝増幅器35はインバータとして動作して最大電圧値を発生し続けることとなり、ダイオード26（ＳＢＤ33）には、常に順方向バイアス電圧を印加し続けることができる。このときにダイオード26（ＳＢＤ33）の静的動作（直流バイアス電圧印加時の動作）をダイオード26（ＳＢＤ33）で反射し、誘電体線路31の端部から出力されたミリ波信号をスペクトラムアナライザ等で測定し、そのミリ波信号の周波数と出力強度を確認することによって、故障診断を行なえばよい。

スイッチ42に用いる半導体スイッチとしては、ディジタル回路で用いられるＣＭＯＳ，ＴＴＬ，ＥＣＬ等の半導体装置によるスイッチを用いることができる。また、スイッチ42としては、押しボタン式、レバー式、もしくはスライド式等の機械的接点式スイッチ、リレー、カンチレバー、アクチエータ、または微小電気機械装置、所謂ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systemの略称）式スイッチ等の機械的接点を有したスイッチを用いてもよい。

また、図６に示す本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ４では、図２に示したＡＳＫ変調器Ｍ２のバイアス回路Ｃ２に対して、緩衝増幅器35と第１の抵抗36との間にパルス信号源34の出力と動作試験用信号源である例えば動作試験用直流電源41の出力とを切り替える半導体スイッチ等のスイッチ42を設けた構成である。

このＡＳＫ変調器Ｍ４においても、ＡＳＫ変調器Ｍ３と同様に、スイッチ42を用いて、バイアス回路Ｃ４でパルス信号源34の出力と動作試験用信号源としての動作試験用直流電源41の出力とを切り替えて使用するようにすれば、ダイオード26（33）に順方向または逆方向のいずれかを選択して直流バイアス電圧を印加してその動作を確認する試験を容易に行なうことができる。

すなわち、ＡＳＫ変調器Ｍ４において、スイッチ42を切り替えて、ダイオード26（ＳＢＤ33）と第２の抵抗37とから成る並列回路に直列にチョークインダクタ32と第１の抵抗36と第３の抵抗39とが接続された直流回路（ここで、コンデンサ38は直流に対し無限大のインピーダンスであるので、接続されてないものとみなす。）に動作試験用直流電源41を直列に接続すると、コンデンサ38の充放電とは関係なく動作試験用直流電源41の出力によりダイオード26（ＳＢＤ33）に逆方向バイアス電圧を印加し続けることができ、一方、スイッチ42を切り替えて、ダイオード26（ＳＢＤ33）と第２の抵抗37とから成る並列回路に直列にチョークインダクタ32と第１の抵抗36と第３の抵抗39とが接続された直流回路に緩衝増幅器35とパルス信号源34とを直列に接続し、パルス信号源34を動作させずにおくと、緩衝増幅器35はインバータとして動作して最大電圧値を発生し続けることとなり、ダイオード26（ＳＢＤ33）には、常に順方向バイアス電圧を印加し続けることができる。このときにダイオード26（ＳＢＤ33）の静的動作（直流バイアス電圧印加時の動作）をダイオード26（ＳＢＤ33）で反射し、誘電体線路31の端部から出力されたミリ波信号をスペクトラムアナライザ等で測定し、そのミリ波信号の周波数と出力強度を確認することによって、故障診断を行なえばよい。

以上のように、本発明のＡＳＫ変調器Ｍ３またはＭ４によれば、バイアス回路Ｃ３，Ｃ４に設けたスイッチ42によって、パルス信号源34の出力であるパルス化された信号をダイオード26（33）に印加する以外に、動作試験用信号源としての動作試験用直流電源41の出力である直流信号をダイオード26（33）に印加できるように、バイアス回路Ｃ３，Ｃ４で用いられる信号の信号経路を切り替えることができるので、ダイオード26（33）にパルス信号源34からパルス化された信号を入力できるだけではなく、ダイオード26（33）およびこのＡＳＫ変調器Ｍ１，Ｍ２を用いた装置の動作試験用信号として、ダイオード26（33）に例えば順方向または逆方向のいずれかを選択して直流バイアス電圧を印加することができるので、良好な変調特性を有するとともに、故障診断機能も有するミリ波変調器を提供することができる。

なお、動作試験用信号としては、以上のような直流信号の他にも、ダイオード26（ＳＢＤ33）の動的動作（交流電圧または直流に更に交流を重畳した電圧を印加した時の動作）を試験するために、矩形波，正弦波，または三角波等の交流信号を用いることもできる。

次に、図７は本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ５を示す模式図であり、図８は本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ６を示す模式図である。なお、図７および図８において、図５および図６と同様の箇所には同じ符号を付してある。また、これらＡＳＫ変調器Ｍ５またはＭ６のバイアス回路Ｃ５またはＣ６を除く部分の基本的な構成は、図12乃至図14に示した従来のミリ波変調器におけるものと同様である。

本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ５は、図５に示したＡＳＫ変調器Ｍ３のバイアス回路Ｃ３に対して、スイッチ42に並列にコンデンサ43を接続した構成である。

図５に示したＡＳＫ変調器Ｍ３の構成においては、バイアス回路Ｃ３の緩衝増幅器35と第１の抵抗36との間に、ダイオード26（33）の動作試験用信号源として、例えばダイオード26（33）に逆方向バイアス電圧を印加し続けるための動作試験用直流電源41の出力をパルス信号源34の出力と切り替えるための半導体スイッチ等のスイッチ42を設けているが、このスイッチ42の内部の線路とグラウンドとの間にはピコファラド（ｐＦ）オーダーの寄生容量（寄生インダクタンス）があり、この寄生容量がパルスの時間的に急峻な電圧変化領域の波形を歪ませてしまう要因になるという、さらに改善が望まれる点がある。

これに対し、この例のＡＳＫ変調器Ｍ５においては、バイアス回路Ｃ５のスイッチ42に並列にコンデンサ43を接続している。このように、スイッチ42に並列にコンデンサ43を接続することによって、スイッチ42の寄生容量が等価的に０になるように補正することができ、歪みの少ないパルス信号をダイオード26（33）に入力することができるものとなる。

また、図８に示す本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ６では、図６に示したＡＳＫ変調器Ｍ４のバイアス回路Ｃ４に対して、スイッチ42に並列にコンデンサ43を接続した構成である。

このＡＳＫ変調器Ｍ６においても、ＡＳＫ変調器Ｍ５と同様に、バイアス回路Ｃ６のスイッチ42に並列にコンデンサ43を接続している。このように、スイッチ42に並列にコンデンサ43を接続することによって、スイッチ42の寄生容量が等価的に０になるように補正することができ、歪みの少ないパルス信号をダイオード26（33）に入力することができるものとなる。

図９（ａ）はバイアス回路Ｃ５，Ｃ６のスイッチ42に並列にコンデンサ43を接続した部分の等価回路図を示している。図９において、Ｒ_ｒはスイッチ42を閉じた（ＯＮにした）ときのスイッチ42における入力端と出力端との間の抵抗値、Ｃ_Ｌはスイッチ42の寄生容量値、Ｃ_０はコンデンサ43の補正容量値を、それぞれ表している。

これによりＣ_Ｌの寄生容量を補正するには、次式で算出される補正容量値Ｃ_０でもって補正するとよい。

Ｃ_０＝（Ｃ_Ｌ・Ｒ_Ｌ）／Ｒ_ｒ・・・（１）
ただし、Ｒ_Ｌは、第１の抵抗36と第２の抵抗37との合成抵抗値または第１の抵抗36と第２の抵抗37と第３の抵抗39との合成抵抗値である。

このような補正容量値Ｃ_０のコンデンサ43を寄生容量値Ｃ_Ｌを有するスイッチ42に並列に接続すれば、スイッチ42の入力端からみた寄生容量を見かけ上なくすことができるので、スイッチ42を通過するパルス信号のパルス波形が、その寄生容量によって歪まないようにすることができる。このことについては、後述するＡＳＫ変調器Ｍ６の実施例において、さらに詳細な説明をする。

なお、以上の本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態の例であるＡＳＫ変調器Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５およびＭ６についての説明は、ダイオード26（33）にミリ波信号に対し検波作用を有していないダイオード、例えばＰＩＮダイオード等を用いることによって、本発明の第２のミリ波変調器の説明としてそのまま適用できるものであるので、本発明の第２のミリ波変調器についての重複する説明は省略する。

以上の説明のうち、ダイオード26（33）に検波作用を有していないダイオードを用いることによって異なる部分は、具体的には、ダイオード26（33）にミリ波信号が入射してもダイオード26（33）に起電力が発生しないので、バイアス回路Ｃ１〜Ｃ６に接続された抵抗，コンデンサおよびインダクタの抵抗値，キャパシタンスおよびインダクタンスが一定値のもとでバイアス回路Ｃ１〜Ｃ６に流れる電流は、パルス信号源34もしくは直流電源40によって発生された起電力のみに従うことである。

このようにダイオード26（33）にミリ波信号に対し検波作用を有していないダイオードを用いた本発明の第２のミリ波変調器によれば、第１のミリ波変調器におけるバイアス回路Ｃ１〜Ｃ６に関する作用効果を有するとともに、ミリ波変調器に入射するミリ波信号の強度が変化しても、ダイオード26（33）にミリ波信号による検波電流が流れないので、バイアス回路Ｃ１〜Ｃ６に所定値の電流を安定に流すことができるものとなる。

本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態の他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ２について、さらに詳細な具体例を以下に説明する。

この例では、ＡＳＫ変調器Ｍ２を次のように構成した。まず、誘電体線路31としてのＮＲＤガイドは、図11に示すように、平行平板導体11，12として厚さが６ｍｍの２枚のＡｌ板を1.8ｍｍの間隔ａで配置し、それらの間に、断面形状が1.8ｍｍ（高さ）×0.8ｍｍ（幅）の矩形状であり、比誘電率が4.8のコージェライトセラミックスから成る誘電体線路13を配置したものを用いた。

そして、誘電体線路31の端面に、図12に示すように、厚さ0.2ｍｍの低誘電率の熱可塑性樹脂（比誘電率εr＝3.0）から成る基板24を配置した。この基板24の一主面（誘電体線路31と反対側の面）には、幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成る銅から成るチョーク型バイアス供給線路（図13における25ａおよび図１における32に相当する。）を、幅の広い線路の長さをλ_１／４＝0.7ｍｍ（λ_１は76.5ＧＨｚの波長）、幅の狭い線路の長さもλ_１／４＝0.7ｍｍとし、幅の広い線路の幅を1.5ｍｍ、幅の狭い線路の幅を0.2ｍｍとして形成した。

そして、図13に示すように、チョーク型バイアス供給線路25ａの途中に形成した途切れた部位の各端部に、ビームリードタイプのＳＢＤ（図13における26および図１における33に相当する。）を直径が0.1ｍｍの接続用導体としてのはんだバンプで接続して実装した。ＳＢＤ26（33）のはんだバンプが接続される電極の幅は0.13ｍｍであった。

そして、図２または図３に示すように、ＳＢＤ33に直列に、抵抗値が56Ωの第１の抵抗36（Ｒ21＋Ｒ51）と抵抗値が68Ωの第３の抵抗39（Ｒ22）と出力インピーダンスが50Ωのパルス信号源34と緩衝増幅器35とを接続し、ＳＢＤ33に並列に抵抗値が１ｋΩの第２の抵抗37（Ｒ19）を接続し、第１の抵抗36に並列に容量値が470ｎＦのコンデンサ38（Ｃ26）を接続した。なお、括弧内の符号は図３における各構成部品の符号を示す。

そして、図４（ａ）に示すように、バイアス回路Ｃ２のパルス信号源34の入力端子Ｐ０に最小レベルが０Ｖ（Low Level）で最大レベルが4.5Ｖ（High Level）であり、パルス幅τが100ｎ秒、パルスの立上がり時間および立下がり時間（不図示）が１ｎ秒である入力パルス電圧を印加したところ、ＳＢＤ33が接続されているＰ１とＰ２間に、次式で示される値にほぼ近い電圧値のＳＢＤ駆動電圧を得た。

順方向バイアス電圧：
Ｖ_{Ｆｏｒｗａｒｄ}＝（ｒ２ // Ｒ_Ｄｆ）／（ｒ１＋ｒ３＋ｒ２ // Ｒ_Ｄｆ）≒0.85Ｖ
逆方向バイアス電圧：
Ｖ_{Ｒｅｖｅｒｓｅ}＝−｛ｒ１ / （ｒ１＋ｒ３＋ｒ２ //Ｒ_Ｄｆ）｝≒−1.64Ｖ
ただし、ｒ１は第１の抵抗36（Ｒ21とＲ51とを直列接続したもの）の抵抗値、ｒ２は第２の抵抗37（Ｒ19）の抵抗値、ｒ３は第３の抵抗39（Ｒ22）の抵抗値、Ｒ_ＤｆはＳＢＤ33の順方向抵抗値である。また、Ｐ１とＰ２間の電圧は電流がＰ１からＰ２へ流れる方向を正（プラス）の電圧値で表しており、また、パルスの立ち上がる時、または立ち下がる時の過渡的なバイアス電圧変動（ΔＶ_１またはΔＶ_２）が起こる時間を除く定常状態の時の電圧値を表している。

一方、逆方向バイアス時のバイアス電圧変動ΔＶ_１は図４（ｂ）に示す計算例の通り、コンデンサ38（Ｃ26）の容量ｃ１に依存しており、容量ｃ１が大きくなるに従いΔＶ_１が小さくなり、この例ではｃ１が220ｎＦでΔＶ_１が１ｍＶ以下と安定な特性になり、また、ｃ１が470ｎＦでΔＶ_１が0.5ｍＶ程度とさらに安定な特性が得られることが分かった。

次に、このＡＳＫ変調器Ｍ２について次の方法でスイッチ特性の測定を行なった。

誘電体線路31にガン発振器により出力された76.5ＧＨｚのミリ波信号入力Ｗ１を入射し、ＬＳＭ_０１モードで伝搬させ、ＡＳＫ変調器Ｍ２を100ｎ秒のパルス幅でスイッチ動作（パルス動作）させて、これによる誘電体線路31からのミリ波信号出力Ｗ２を、ミリ波検波器で検波してパルス状の検波信号を取り出し、このパルス状の検波信号の信号波形をサンプリングオシロスコープを用いて観測した。その結果、パルスの立上がり時間または立下がり時間が１ｎ秒と急峻であっても、ＯＮ／ＯＦＦ比が20ｄＢ以上の良好なパルス変調ができていることが確認された。

この実施例における結果は、ＡＳＫ変調器Ｍ２のダイオード33をミリ波信号に対し検波作用を有していないＰＩＮダイオードに替えたときにも、同様に確認することができた。

次に、本発明の第１のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例であるＡＳＫ変調器Ｍ６について、さらに詳細な具体例を以下に説明する。

この実施例のＡＳＫ変調器Ｍ６は、上記実施例のＡＳＫ変調器Ｍ２と同様に構成した上で、さらに、緩衝増幅器35と第１の抵抗36との間にＣＭＯＳから成るスイッチ42を設け、式（１）を用いて算出した補正容量値Ｃ_０をＣ_０＝10ｎＦとしたコンデンサ43をスイッチ42に並列に接続した。補正容量値Ｃ_０の算出に必要なＣ_Ｌ，Ｒ_Ｌ，Ｒ_ｒは次のように求めた。まず、Ｒ_Ｌは第１の抵抗36と第２の抵抗37と第３の抵抗39とのそれぞれに用いた抵抗器の抵抗値から合成抵抗値を計算して751Ωを得た。次に、Ｒ_ｒはスイッチ42をＯＮにした状態でスイッチ42の入力端と出力端との間の抵抗値をデジタルマルチメータで測定して６Ωを得た。そして、Ｃ_Ｌはスイッチ42をＯＮにした状態でスイッチ42の入力端にネットワークアナライザのポート１を接続して、ネットワークアナライザで反射特性（Ｓ_１１）を測定して84ＭＨｚにおける容量値である84.5ｐＦを得た。ここで、84ＭＨｚにおける容量値を測定した理由は、この実施例において入力すべきパルス信号の立ち上がり時間ｔｒをｔｒ＝3.8ナノ秒（ｎｓ）と設定したためであり、このパルス信号を歪みなく通過させるのに必要な帯域幅ｆｗがｆｗ＝１／（π・ｔｒ）よりｆｗ≒84ＭＨｚとなるためである。図９（ｂ）にこの測定結果の代表的な一例をスミスチャートで示す。この図のマーカ５から84ＭＨｚにおける容量値が84.5ｐＦと読みとることができる。

そして、この実施例のＡＳＫ変調器Ｍ６を動作させて検証した。まず、パルス信号源34からパルス繰り返し周期が100ｎｓ，立ち上がり時間ｔｒが3.8ｎｓ，振幅電圧が4.62Ｖであるパルス信号を発生させて、パルス信号源34の出力端にサンプリングオシロスコープのプローブを接続して、サンプリングオシロスコープでそのパルス信号波形を観測した。そして、その波形が良好であることを確認した。次に、パルス信号源34に発生されたそのパルス信号がバイアス回路Ｃ６を通してＳＢＤ33の両端に印加されているそのＳＢＤ33の両端のパルス信号波形を同じサンプリングオシロスコープで観測した。そして、その波形も、先に観測した波形とほとんど変化なく、良好であることを確認した。

これに対して、同様の測定をＡＳＫ変調器Ｍ２について行なった結果では、ＳＢＤ33の両端に印加されたパルス信号波形がパルス信号源34によって発生された元のパルス信号波形よりも劣化していることが確認された。すなわち、パルス信号源34が発生させた元のパルス信号のパルスが立ち上がる時間領域において振幅電圧の50％の電圧になる時間から所定時間後での電圧と、ＳＢＤ33の両端に印加されたパルス信号の同じタイミングでの電圧との電圧差をΔＶとして、ΔＶをＡＳＫ変調器Ｍ６とＡＳＫ変調器Ｍ２とで比較すると、ＡＳＫ変調器Ｍ６ではΔＶ＜１ｍＶであったのに対して、ＡＳＫ変調器Ｍ２ではΔＶ＝15ｍＶであった。

また、図10に上記実施例におけるＡＳＫ変調器Ｍ６のΔＶと上記実施例におけるＡＳＫ変調器Ｍ２のΔＶとを、バイアス回路Ｃ６およびバイアス回路Ｃ４についてＳＰＩＣＥ系のシミュレータを用いて計算した計算結果を示す。図10はＡＳＫ変調器Ｍ６およびＡＳＫ変調器Ｍ２のそれぞれのＳＢＤ33の両端に印加されたパルス信号の電圧波形を計算した計算結果の一例を示すグラフであり、（ａ）はＡＳＫ変調器Ｍ６のＳＢＤ33の両端のパルス信号波形の立ち上がり部分を拡大したグラフ、（ｂ）はＡＳＫ変調器Ｍ２のＳＢＤ33の両端のパルス信号波形の立ち上がり部分を拡大したグラフである。なお、これらのグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は電圧を表している。この計算結果による比較においては、ＡＳＫ変調器Ｍ６ではΔＶ≒０ｍＶであったのに対して、ＡＳＫ変調器Ｍ２ではΔＶ＝15ｍＶであった。

以上に説明したように、技術的考察に矛盾のない整合のとれた実験結果が得られていることから、本発明のＡＳＫ変調器Ｍ６によれば、コンデンサ43によって、スイッチ42の寄生容量を補正して、スイッチ42の寄生容量によるパルス波形の歪みを抑制できることが検証された。

この実施例における結果も、ＡＳＫ変調器Ｍ６のダイオード33をミリ波信号に対し検波作用を有していないＰＩＮダイオードに替えたときにも、同様に確認することができた。

なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。

本発明のミリ波変調器は検波用のダイオードのバイアス回路における電流制御手段に順方向バイアス時に蓄積した電荷で逆方向バイアス電流を発生させる手段を用いること、あるいはバイアス回路においてパルス信号源の出力を切り替えて故障診断用等の動作試験用信号として逆方向直流バイアス電流等をダイオードに印加する手段を用いることが重要であり、例えば次のような構成を用いることができる。

検波作用を有するダイオードにミリ波信号を入出力する手段は、誘電体線路としての非放射性誘電体線路であるＮＲＤガイドの他にも、導波管，誘電体導波管，同軸線路，ストリップ線路，マイクロストリップ線路、コプレーナ線路，グランド付きコプレーナ線路，スロット線路，またはこれらを変形した高周波伝送線路であってもよい。

また、被変調用のミリ波信号は、ＬＳＭモードのミリ波信号の他にも、ＴＥモード，ＴＭモード，もしくはＴＥＭモードのミリ波信号であってもよい。

また、ミリ波信号に対し検波作用を有するダイオードをマウントする基板には、誘電体線路を始めとする高周波伝送線路とダイオード実装部とのインピーダンス整合ができるように考慮すれば、セラミック基板や、その他にも、熱可塑性樹脂基板，エポキシ樹脂基板，ガラスエポキシ基板，その他一般的な電子回路用の基板を用いることができ、それらの材料の比誘電率に応じて、適宜、長さ，幅および厚さを設定すればよい。

また、検波用のダイオードは、被変調用のミリ波信号を入出力する高周波伝送線路の端部または途中に、ミリ波信号の電界の振動方向に平行な方向に検波電流が流れるように配置されればよい。また、チョーク型バイアス供給線路は、コイル，インダクタ，チップインダクタ素子等をチョークインダクタとして用いたものでもよい。変調用信号源は、パルス信号源の他にも、正弦波，三角波または任意波形を発生する信号源であってもよい。

また、動作試験用信号源としては、故障診断用の直流電源の替わりに、任意波形発生器やプログラマブル電源を用いる構成としてもよい、この場合には、ミリ波変調器を用いた装置に対して任意の複数の電圧値からなるシーケンスで処理される複雑な試験、例えば、バイアス電圧を変化させたときのミリ波変調出力の変動を試験する変動試験、あるいは温度や湿度等の環境条件に応じてバイアス電圧を設定して行なうような温度サイクル試験、温湿度サイクル試験、もしくは熱衝撃試験等の環境試験にも対応できるものとなる。

また、以上の本発明のミリ波変調器の説明についてはダイオードにミリ波信号に対し検波作用を有するものを用いた第１のミリ波変調器の例を中心に説明したが、前述のように、そのバイアス回路に対する作用効果は、ダイオードとしてミリ波信号に対し検波作用を有していないもの、例えばＰＩＮダイオードを用いた第２のミリ波変調器についても同様であるとともに、第２のミリ波変調器によればさらに、ミリ波変調器に入射するミリ波信号の強度が変化してもバイアス回路に所定値の電流を安定に流すことができるものとなる。

本発明の第１（または第２）のミリ波変調の実施の形態の一例としてのＡＳＫ変調器Ｍ１を示す模式図である。 本発明の第１（または第２）のミリ波変調器の実施の形態の他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ２を示す模式図である。 ＡＳＫ変調器Ｍ２におけるバイアス回路Ｃ２の回路の例を詳細に示す回路図である。 バイアス回路Ｃ２に接続されたＳＢＤにパルスが入力されたときの入力パルス波形（電圧波形）とそれに対するＳＢＤ部の応答電圧波形（ＳＢＤ駆動波形）の一例を説明する図であり、（ａ）は入力パルス電圧の波形およびＳＢＤ駆動電圧の波形を模式的に示す線図、（ｂ）は実施例における逆バイアス電圧変動の計算例である。 本発明の第１（または第２）のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ３を示す模式図である。 本発明の第１（または第２）のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ４を示す模式図である。 本発明の第１（または第２）のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ５を示す模式図である。 本発明の第１（または第２）のミリ波変調器の実施の形態のさらに他の例としてのＡＳＫ変調器Ｍ６を示す模式図である。 バイアス回路Ｃ５またはＣ６に接続されたスイッチに含まれる寄生容量をコンデンサによって補正する回路およびその寄生容量を測定した測定結果を説明する図であり、（ａ）はバイアス回路Ｃ５，Ｃ６のスイッチ部の等価回路図であり、（ｂ）はコンデンサによって補正を行なう前にスイッチの入力端に高周波信号を入力したときの入力端の反射特性（Ｓ_１１）を測定した測定結果の一例を示すスミスチャートである。 ＡＳＫ変調器Ｍ６およびＡＳＫ変調器Ｍ２それぞれのＳＢＤ両端に印加されたパルス信号の電圧波形を計算した計算結果を示すグラフであり、（ａ）はＡＳＫ変調器Ｍ６のＳＢＤ両端のパルス信号波形の立ち上がり部分を拡大したグラフ、（ｂ）はＡＳＫ変調器Ｍ２のＳＢＤ両端のパルス信号波形の立ち上がり部分を拡大したグラフである。 ＮＲＤガイドの基本的構成を示す部分破断斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれＮＲＤガイドを用いたミリ波変調器の基本的構成の例を示す斜視図および平面図である。 図12に示すミリ波変調器を構成する基板の例を示す平面図である。 従来のミリ波変調器の例を示す模式図である。

符号の説明

24：基板
25ａ：チョーク型バイアス供給線路
26：ダイオード（ＳＢＤ）
31：誘電体線路
32：チョークインダクタ（チョーク型バイアス供給線路）
33：ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）
34：パルス信号源
35：緩衝増幅器
36：第１の抵抗
37：第２の抵抗
38：コンデンサ
39：第３の抵抗
40：直流電源
41：動作試験用直流電源（動作試験用信号源）
42：スイッチ
43：コンデンサ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６：ＡＳＫ変調器（ミリ波変調器）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６：バイアス回路

Claims (5)

1. 基板上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、被変調用のミリ波信号に対し検波作用を有するダイオードを直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路に、パルス信号源と緩衝増幅器と第１の抵抗とを直列に接続するとともに前記第１の抵抗に並列にコンデンサを接続したバイアス回路を接続し、かつ前記ダイオードに並列に第２の抵抗を接続した回路基板と、
   前記回路基板が端部または途中に配置された、前記被変調用のミリ波信号を入力し、変調されたミリ波信号を出力する高周波伝送線路と、を具備することを特徴とするミリ波変調器。
2. 基板上に形成された幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に、被変調用のミリ波信号に対し検波作用を有していないダイオードを直列に接続し、前記チョーク型バイアス供給線路に、パルス信号源と緩衝増幅器と第１の抵抗とを直列に接続するとともに前記第１の抵抗に並列にコンデンサを接続したバイアス回路を接続し、かつ前記ダイオードに並列に第２の抵抗を接続した回路基板と、
   前記回路基板が端部または途中に配置された、前記被変調用のミリ波信号を入力し、変調されたミリ波信号を出力する高周波伝送線路と、を具備することを特徴とするミリ波変調器。
3. 前記バイアス回路の前記緩衝増幅器と前記第１の抵抗との間に前記パルス信号源の出力と動作試験用信号源の出力とを切り替えるスイッチを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のミリ波変調器。
4. 前記スイッチに並列にコンデンサを接続したことを特徴とする請求項３記載のミリ波変調器。
5. 前記第１の抵抗と前記ダイオードとの間に直列に第３の抵抗を接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のミリ波変調器。

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