JPH0160964B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型にして雑音特性の優れた発振器に
関するものである。

小型で安定な発振器を製作する場合に、安定化
用共振器として、誘電体共振器を用いて、ストリ
ツプ線路で構成することが非常に有効となる。と
ころで、しばしば発振器の利用形態において、導
波管に接続する必要があり、ストリツプ線路より
導波管への変換を余儀なくされる場合がある。

第１図は主発振部をストリツプ線路で構成した
導波管出力開口を有する低雑音発振器の従来の構
成例を示す。ここで１はストリツプ線路基板、２
はFET又はガンダイオード等の発振素子、３は
ストリツプ線路、４は誘電体共振器、５は広帯域
特性を有する同軸−導波管変換器、６はアイソレ
ータ、７は帯域通過フイルタから構成される。誘
電体共振器により安定化された２よりの発振波
は、ストリツプ線路３を通り、同軸に変換された
後、同軸導波管変換器に入り、導波管アイソレー
タ６、及び帯域通過フイルタ７を経て、導波管開
口より取り出される。

周波数の安定な発振器を得るための簡単な方法
として、よく知られた自己注入同期法がある。同
図は自己注入同期法により周波数を安定化した１
例で、発振素子２よりの発振波の一部は出力取り
出しストリツプ線路３の近傍に置かれた誘電体共
振器４により反射され、発振素子２に自己注入さ
れる。これにより発振周波数は安定化される。そ
の安定度は、誘電体共振器４のＱ値、及び自己注
入量、自己注入位相により決まる。

発振器の雑音特性からみると、このような自己
注入同期法で周波数安定化された発振波は、発振
周波数の中心近傍、即ち、低域雑音は改善され、
減少するが、高域雑音成分は改善されない。従つ
て、高域雑音を除去するために帯域通過フイルタ
を発振部の出力側に用いる必要がある。ところが
このフイルタを直接に発振部に接続することは、
発振素子に対し、特に帯域外負荷特性を不適当な
ものとすることとなり、安定な発振を維持させる
ためには、アイソレータをフイルタと発振部の間
に挿入することが必要となる。第１図の６と７は
そのために使用されている。なお、発振周波数に
変動を伴う場合、帯域通過フイルタの帯域幅は、
発振電力を有効に取り出すため、その周波数変動
幅以上に広くとる必要がある。しかしこのこと
は、広域雑音除去効果を減少させる。

同軸導波管変換器５は、直接に発振部の負荷と
なるため、安定な発振を保つためには、広帯域な
特性を有する必要がある。（第１図では、導波管
アイソレータ６を使用しているが、そのかわりに
ストリツプ線路発振部と同軸導波管変換器の間
に、ストリツプ線路又は同軸のアイソレータを用
いても同様の効果をもつ）。

以上のように従来の構成による発振器の問題点
は、発振波のストリツプ線路伝送モードから導波
管の伝送モードに変換するための変換器、高域雑
音成分を除去する帯域通過フイルタ、及び発振部
に対し、安定な負荷特性を与えるためのアイソレ
ータ等を必要とすることで、発振器の小型、低コ
スト化を計る上で大きな欠点を有している。

本発明は従来の技術の上記欠点を改善するもの
で、従来の同軸導波管変換器、アイソレータ及び
狭帯域通過波器等を不要とする発振器を提供す
ることを目的とし、その特徴は、発振素子と無反
射終端とを相互に反対側の端部に装置したストリ
ツプ線路と、一端を開放し他端を短絡面とすると
ともに側壁に発振素子の発振波長に対し遮断寸法
となる空洞とを具備する導波管線路と、磁界分布
が導波管の伝播モードTE₁₀の磁界分布と平行で
磁界結合するごとく前記空洞内に挿入される誘電
体共振器とを有し、前記ストリツプ線路が、該ス
トリツプ線路の伝播モードTEMの磁界成分が誘
電体共振器の共振磁界成分と平行で相互に磁界結
合するごとく該誘電体共振器に近接して固定さ
れ、前記発振素子が該誘電体共振器からの反射に
より自己注入同期されるとともに、発振素子の出
力が該誘電体共振器を介して導波管の開放端に提
供されるごとき発振器にある。

第２図は本発明の一実施例を示す。

同図ａは導波管の横方向（Ｅ面）よりみた断面
図、ｂは導波管の開口側よりみた図、ｃは導波管
の上方向（Ｈ面）よりみた断面図を示し、ｃは(a)
図のｎ面で切断したもの、ｂはａのｍ面で切断し
た図である。

第１図と同様に１はストリツプ線路基板、２は
FET又はガンダイオード等の発振素子、３はス
トリツプ線路、４は誘電体共振器、８は無反射終
端、９は導波管、１０は導波管の空洞（結合孔）
を示す。又Ｍは磁界成分を示す。

導波管９には、開口の反対側の管内中央部の壁
面（Ｅ面）に導波管基体伝播モードに対して遮断
寸法となる貫通空洞１０が設けられ、空洞内に
は、誘電体共振器が挿入される。導波管外側の壁
面にはストリツプ線路が誘電体共振器に接近して
置かれる。

ストリツプ線路基板１の上には、発振素子２、
ストリツプ線路３、無反射終端８からなる主発振
部が形成される。

この場合、発振素子２、無反射終端８を両側に
装着したストリツプ線路３上において、例えば、
TE₀₁の電磁界共振モードを持つ円柱誘電体共振
器（矩形共振器でもよい）が、円柱共振器の円周
部がストリツプ線路の平面部と平行で、かつ、共
振器の平面が線路の長さ方向と平行になるよう
（あるいは円柱共振器の平面部がストリツプ線路
の平面部と平行となるよう）接近し配置する。

これにより円柱共振器の共振モードTE₀₁の共
振磁界成分は、ストリツプ線路の伝播モード
TEM波の磁界成分と平行になり、互いに電磁気
的に結合する。

又図のように、遮断寸法となる導波管空洞１０
内には、円柱誘電体共振器の平面部分が、導波管
壁面平面部分と直交し、かつ導波管の高さ方向と
平行になるよう誘電体共振器を挿入する。これに
より円柱共振器の共振モードTE₀₁の磁界成分は
導波管の伝播モードTE₁₀の磁界成分と平行にな
り、両者は互いに磁界結合する。

第２図ｃの破線Ｍは、これらストリツプ線路の
伝播モード、誘電体共振器の共振モード、導波管
伝播モードの磁界分布を示したものである。

磁界結合の度合は、空洞の奥行きの長さ、即ち
導波管壁の厚さ、ストリツプ線路と誘電体共振器
の接近度等により調整される。

次にこの発振器の動作、作用について説明す
る。

まず、発振素子２より発生する発振波は、スト
リツプ線路３に沿つて無反射終端側８に向う。こ
の時発振波（信号）は、ストリツプ線路のTEM
モードで伝播する。ここで線路に磁気結合された
誘電体共振器により、発振波は反射され、反射波
は、発振素子２に自己注入される。

そして、周知の自己注入効果により、発振周波
数は誘電体共振器の共振周波数に等しくなる。

一方、前述のように導波管壁空洞内で特定の位
置及び方向で設置された誘電体共振器は、導波管
の伝播モードと磁気結合されている。従つて、ス
トリツプ線路から誘電体共振器に励起された信号
は、導波管モードに変換され、導波管開口より取
り出される。即ち発振素子２よりの発振波のう
ち、誘電体共振器の共振成分のみが導波管出力信
号として取り出され、共振波以外の他の成分は、
ストリツプ線路の一端に取り付けられた無反射終
端に吸収される。

発振素子に対する負荷特性からみれば、誘電体
共振器の共振周波数以外の帯域外周波数では、直
接無反射終端を負荷とすることになり、発振素子
にとつては非常に良好な負荷を与える。

このように本発明で使用される導波管壁遮断空
洞内に挿入された誘電体共振器は、発振に対する
周波数安定化用として働き、又高域（帯域外）雑
音除去用帯域通過波器として、又、ストリツプ
線路から導波管への信号変換用としても作用す
る。

以上説明したように導波管管壁に設けた信号遮
断寸法を有する貫通空洞内に誘電体共振器を特定
の方法で組入れ、ストリツプ線路で構成した主発
振部を、特定の方法で共振器に結合させることに
より、発振の安定化、高域雑音の除去、異つた伝
播モードの信号変換を容易に行うことができ、従
来の如く、同軸導波管変換器、アイソレータ、帯
域通過波器等を必要とせず、良好な発振波が得
られる。

即ち、発振器の低コスト化、小型化、に対して
非常に有効な手段を与える。

第３図、第４図及び第５図は本発明の他の実施
例を示す。

第３図と第５図は導波管９の側壁Ｅ面に遮断貫
通空洞１０を設け誘電体共振器４を空洞内に挿入
し、ストリツプ線路３をその共振器４に結合させ
たものである。第３図ではストリツプ線路基板１
を導波管壁と平行に結合させた場合、第５図は１
を導波管壁に垂直に結合させたものである。いず
れも各図のａは導波管の上面（Ｈ面）より、各図
のｂは導波管の開口側よりみた断面図である。

第４図は、第２図と同様に導波管開口の反対側
に遮断空洞を設け誘電体共振器によりストリツプ
線路と結合させた場合であるが、ストリツプ線路
基板１は導波管壁に対して垂直に結合している。
なお第４図ｂ、第５図ｂにおいて、導波管９の空
洞結合部分の外壁にテーパを付けているが、これ
は、ストリツプ線路に対する不要な導波管管壁の
影響を軽減するためである。

これら実施例の動作原理、作用、効果は第２図
で説明したものと全く同じである。

本発明は、導波管管壁遮断貫通空洞に挿入した
誘電体共振器によりストリツプ線路主発振部の安
定化、高域雑音の除去、信号伝播モードの変換等
と同時に行わせる。従つて、小型、低雑音、低コ
ストな発振器が実現され、高周波受信機等の受信
局発源として有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発振器の構成例、第２図ａ，ｂ
及びｃは本発明による発振器の構成例、第３図ａ
及びｂは本発明による発振器の別の構成例、第４
図ａ及びｂは本発明による発振器の更に別の構成
例、第５図ａ及びｂは本発明による発振器の更に
別の構成例である。 １……ストリツプ線路基板、２……発振素子、
３……ストリツプ線路、４……誘電体共振器、５
……同軸導波管変換器、６……アイソレータ、７
……帯域通過波器、８……無反射終端、９……
導波管、１０……遮断結合空洞（結合孔）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発振素子と無反射終端とを相互に反対側の端
   部に装置したストリツプ線路と、一端を開放し他
   端を短絡面とするとともに側壁を開口することに
   より発振素子の発振波長に対し遮断寸法となる空
   洞をもうけた導波管線路と、磁界分布が導波管の
   伝播モードTE₁₀の磁界分布と平行で導波管線路
   と磁界結合するごとく前記空洞内に挿入される前
   記空洞とほぼ同じ大きさの誘電体共振器とを有
   し、前記ストリツプ線路が該ストリツプ線路の伝
   播モードTEMの磁界成分が誘電体共振器の共振
   磁界成分と平行で相互に磁界結合するごとく、発
   振素子と無反射終端の間の線路の一部を該誘電体
   共振器に近接して固定され、前記発振素子が該誘
   電体共振器からの反射により自己注入同期される
   とともに、発振素子の出力が該誘電体共振器を介
   して導波管の開放端に提供されることを特徴とす
   る発振器。