JPH027202B2 - - Google Patents
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- JPH027202B2 JPH027202B2 JP55174318A JP17431880A JPH027202B2 JP H027202 B2 JPH027202 B2 JP H027202B2 JP 55174318 A JP55174318 A JP 55174318A JP 17431880 A JP17431880 A JP 17431880A JP H027202 B2 JPH027202 B2 JP H027202B2
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
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Classifications
-
- 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
- H03B9/14—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance
- H03B9/148—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance the frequency being determined by a dielectric resonator
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高Ｑかつ高誘電率を有する誘電体共
振器を用いて周波数安定化されたマイクロ波発振
出力を得る導波管構造の小型のマイクロ波発振装
置を提供することを目的とする。
振器を用いて周波数安定化されたマイクロ波発振
出力を得る導波管構造の小型のマイクロ波発振装
置を提供することを目的とする。
従来、高Ｑかつ高誘電率を有する誘電体共振器
を用いて発振周波数を安定化させた導波管構造の
マイクロ波固体発振装置としては、第１図ａ，ｂ
に示すように矩形導波管による空胴共振器１の壁
面に設けた凹部２内に固体発振素子３を装着し、
その凹部の開口面に、高Ｑかつ高誘電率を有する
円盤状誘電体共振器４を対向配置させることによ
り、固体発振素子と電磁気結合させ周波数安定化
された発振出力を誘導性窓５を介して外部導波管
へ取り出す構造のものがあつた。
を用いて発振周波数を安定化させた導波管構造の
マイクロ波固体発振装置としては、第１図ａ，ｂ
に示すように矩形導波管による空胴共振器１の壁
面に設けた凹部２内に固体発振素子３を装着し、
その凹部の開口面に、高Ｑかつ高誘電率を有する
円盤状誘電体共振器４を対向配置させることによ
り、固体発振素子と電磁気結合させ周波数安定化
された発振出力を誘導性窓５を介して外部導波管
へ取り出す構造のものがあつた。
しかし、この構造のものでは、空胴共振器１の
壁面に凹部２を設ける必要があるため、矩形導波
管の管軸方向に寸法が大きくなり、さらに凹部２
の機械加工上の簡易さに欠けるという欠点を有し
ていた。発振回路全体として、その管軸方向寸法
は発振周波数における導波管管内波長で約1/2波
長程度であつた。
壁面に凹部２を設ける必要があるため、矩形導波
管の管軸方向に寸法が大きくなり、さらに凹部２
の機械加工上の簡易さに欠けるという欠点を有し
ていた。発振回路全体として、その管軸方向寸法
は発振周波数における導波管管内波長で約1/2波
長程度であつた。
本発明は、上述の従来例におけるこのような欠
点をなくし、発振周波数における導波管管内波長
の1/4波長程度の管軸方向寸法を有する小型でか
つ周波数安定化されたマイクロ波固体発振回路を
提供するものである。
点をなくし、発振周波数における導波管管内波長
の1/4波長程度の管軸方向寸法を有する小型でか
つ周波数安定化されたマイクロ波固体発振回路を
提供するものである。
本発明の実施例を第２図ａ，ｂ，ｃおよびｄに
示す。第２図ａ，ｂ，ｃおよびｄは、それぞれ本
実施例の正断面図、平断面図、PP側断面図およ
びP′P′側断面図である。
示す。第２図ａ，ｂ，ｃおよびｄは、それぞれ本
実施例の正断面図、平断面図、PP側断面図およ
びP′P′側断面図である。
矩形導波管６の終端短絡面７の中心よりＨ壁面
１１側へある距離ｄの位置（第２図ｃのＡ点）に
ガン・ダイオード等の固体発振素子８の一つの端
子（熱放散を考慮して、ヒートシンク側端子が適
当）９を装着できる円孔を設け、他端子にはある
幅ｗを有したストリツプ導体１０の一端を第２図
のように、はんだ付け等で接続する。ストリツプ
導体１０は、矩形導波管のＨ壁面１１を貫通し、
固体発振素子８の直流印加端子として導波管外へ
導出される。ただし、ストリツプ導体１０は導波
管管壁と絶縁薄膜１２と直流的に隔絶されなくて
はならない。したがつて、絶縁薄膜１２の厚みは
十分薄くて、（図では、明示されていない）スト
リツプ導体、絶縁薄膜、導波管管壁にて形成され
る静電容量は発振周波数において十分大きく、第
２図ｃのＢ点において、ストリツプ導体が発振周
波数において導波管管壁と殆んど短絡状態となる
ようにして、発振出力がストリツプ導体１０を介
して導波管外へ漏洩するのを防止しておく。この
ために、ストリツプ導体は、第２図ｃのように導
波管管壁と接する部分だけ幅をｗより広くし
（w′とする）、より短絡状態に近ずけるようにし
ておく。以上のような構成をするのは、ストリツ
プ導体１０のAB部分と終端短絡面７との間の狭
い空間において、マイクロ波電磁界が発生し、後
述の誘電体共振器と電磁気的に結合しやすくする
ためである。
１１側へある距離ｄの位置（第２図ｃのＡ点）に
ガン・ダイオード等の固体発振素子８の一つの端
子（熱放散を考慮して、ヒートシンク側端子が適
当）９を装着できる円孔を設け、他端子にはある
幅ｗを有したストリツプ導体１０の一端を第２図
のように、はんだ付け等で接続する。ストリツプ
導体１０は、矩形導波管のＨ壁面１１を貫通し、
固体発振素子８の直流印加端子として導波管外へ
導出される。ただし、ストリツプ導体１０は導波
管管壁と絶縁薄膜１２と直流的に隔絶されなくて
はならない。したがつて、絶縁薄膜１２の厚みは
十分薄くて、（図では、明示されていない）スト
リツプ導体、絶縁薄膜、導波管管壁にて形成され
る静電容量は発振周波数において十分大きく、第
２図ｃのＢ点において、ストリツプ導体が発振周
波数において導波管管壁と殆んど短絡状態となる
ようにして、発振出力がストリツプ導体１０を介
して導波管外へ漏洩するのを防止しておく。この
ために、ストリツプ導体は、第２図ｃのように導
波管管壁と接する部分だけ幅をｗより広くし
（w′とする）、より短絡状態に近ずけるようにし
ておく。以上のような構成をするのは、ストリツ
プ導体１０のAB部分と終端短絡面７との間の狭
い空間において、マイクロ波電磁界が発生し、後
述の誘電体共振器と電磁気的に結合しやすくする
ためである。
つぎに、高Ｑかつ高誘電率を有する円盤状誘電
体共振器１３を第２図ａ，ｂおよびｃのように、
ストリツプ導体１０に近接させ、かつ終端短絡面
７に対向するように石英ガラス等の熱膨張係数の
比較的小さい支持部材１５を介して破置する。誘
電体共振器の位置を第２図ｃにおいて、Ｃ点と
し、誘電体共振器１３と終端短絡面７との距離を
第２図ａにおいて、h1とする。
体共振器１３を第２図ａ，ｂおよびｃのように、
ストリツプ導体１０に近接させ、かつ終端短絡面
７に対向するように石英ガラス等の熱膨張係数の
比較的小さい支持部材１５を介して破置する。誘
電体共振器の位置を第２図ｃにおいて、Ｃ点と
し、誘電体共振器１３と終端短絡面７との距離を
第２図ａにおいて、h1とする。
さらに、終端短絡面７から発振回路出力側にあ
る距離のところに誘導性窓１４を設け、外部回路
となる出力導波管１６と接続される。終端短絡面
７と誘導性窓１４との間の距離ｌは、発振周波数
における導波管管内波長で４分の１波長以下とな
るようにし、誘電体共振器１３を除いたこの空間
で形成される空胴共振器の共振波長をオクタープ
以上小さくし、固体発振素子がこの空胴共振器と
電磁気的に結合して、誘電体共振器の共振波長付
近の周波数で発振させないようにするためであ
る。実際には、誘電体共振器１３が終端短絡面７
および誘導性窓１４に近接しすぎ、誘電体共振器
が呈する導体壁面近接効果により、誘電体共振器
の無負荷Ｑ値の劣化をまねくことのないように実
験的に定められる。本実施例では、終端短絡面７
および誘導性窓１４からほぼ等しい距離の所に
（h1h2）誘電体共振器１３を配置している。
る距離のところに誘導性窓１４を設け、外部回路
となる出力導波管１６と接続される。終端短絡面
７と誘導性窓１４との間の距離ｌは、発振周波数
における導波管管内波長で４分の１波長以下とな
るようにし、誘電体共振器１３を除いたこの空間
で形成される空胴共振器の共振波長をオクタープ
以上小さくし、固体発振素子がこの空胴共振器と
電磁気的に結合して、誘電体共振器の共振波長付
近の周波数で発振させないようにするためであ
る。実際には、誘電体共振器１３が終端短絡面７
および誘導性窓１４に近接しすぎ、誘電体共振器
が呈する導体壁面近接効果により、誘電体共振器
の無負荷Ｑ値の劣化をまねくことのないように実
験的に定められる。本実施例では、終端短絡面７
および誘導性窓１４からほぼ等しい距離の所に
（h1h2）誘電体共振器１３を配置している。
本発明の固体発振回路における固体発振素子、
誘電体共振器および外部回路間の結合のようすを
マイクロ波磁界で示したのが、第３図である。固
体発振素子８で生じたマイクロ波磁界は、ストリ
ツプ導体１０と終端短絡面７で囲まれた狭い空間
に集中し、盤状の誘電体共振器１３の最低周波数
Ｈモードの磁界と第３図のように結合し、さらに
誘導性窓１４を介して外部導波管回路１６と結合
し、発振出力が外部回路に取り出される。このよ
うに固体発振素子の発振現象が誘電体共振器によ
つて制御され、その発振周波数が高Ｑかつ高誘電
率を有する誘電体共振器の共振周波数に支配され
ることになる。
誘電体共振器および外部回路間の結合のようすを
マイクロ波磁界で示したのが、第３図である。固
体発振素子８で生じたマイクロ波磁界は、ストリ
ツプ導体１０と終端短絡面７で囲まれた狭い空間
に集中し、盤状の誘電体共振器１３の最低周波数
Ｈモードの磁界と第３図のように結合し、さらに
誘導性窓１４を介して外部導波管回路１６と結合
し、発振出力が外部回路に取り出される。このよ
うに固体発振素子の発振現象が誘電体共振器によ
つて制御され、その発振周波数が高Ｑかつ高誘電
率を有する誘電体共振器の共振周波数に支配され
ることになる。
第４図に、本発明の固体発振回路の電気的等価
回路を示す。第４図において、Ydは、固体発振
素子の動作時のアドミタンスで負のコンダクタン
ス成分を有しており、Ymは、固体発振素子が装
着されているストリツプ導体によるサセプタンス
であり、DRは誘電体共振器を表わす高Ｑ直列共
振回路である。固体発振素子と誘電体共振器との
結合は、k1で、誘電体共振器と外部回路との結合
はk2で表わされ、Zoは外部導波管回路を見た負
荷インピーダンスを表わしている。第２図におい
て、固体発振素子および誘電体共振器が与えられ
ば、固体発振素子の位置ｄ、ストリツプ導体の幅
ｗ、誘電体共振器の固体発振素子に対する位置ｃ
および誘導性窓の大きさa1と位置a2は、発振回路
としての発振周波数の対温度安定度ΔfT，対負荷
安定度ΔfLおよび発振出力電力P0が所望値となる
ように、それらの寸法を変えて実験を反復するこ
とにより求められる。もし、対温度安定度の所望
値が得られなければ誘電体共振器の共振周波数の
温度係数の異なつたもので上述の実験を反復する
必要がある。
回路を示す。第４図において、Ydは、固体発振
素子の動作時のアドミタンスで負のコンダクタン
ス成分を有しており、Ymは、固体発振素子が装
着されているストリツプ導体によるサセプタンス
であり、DRは誘電体共振器を表わす高Ｑ直列共
振回路である。固体発振素子と誘電体共振器との
結合は、k1で、誘電体共振器と外部回路との結合
はk2で表わされ、Zoは外部導波管回路を見た負
荷インピーダンスを表わしている。第２図におい
て、固体発振素子および誘電体共振器が与えられ
ば、固体発振素子の位置ｄ、ストリツプ導体の幅
ｗ、誘電体共振器の固体発振素子に対する位置ｃ
および誘導性窓の大きさa1と位置a2は、発振回路
としての発振周波数の対温度安定度ΔfT，対負荷
安定度ΔfLおよび発振出力電力P0が所望値となる
ように、それらの寸法を変えて実験を反復するこ
とにより求められる。もし、対温度安定度の所望
値が得られなければ誘電体共振器の共振周波数の
温度係数の異なつたもので上述の実験を反復する
必要がある。
発振周波数の対温度安定度は、主として固体発
振素子および誘電体共振器の個々の温度特性と両
者の結合の大きさk1によつて定まり、対負荷安定
度は、主として誘電体共振器と外部回路との結合
の大きさk2によつて定まる。一方、発振電力は、
これらの結合の大きさk1およびk2の両者によつて
定まる。
振素子および誘電体共振器の個々の温度特性と両
者の結合の大きさk1によつて定まり、対負荷安定
度は、主として誘電体共振器と外部回路との結合
の大きさk2によつて定まる。一方、発振電力は、
これらの結合の大きさk1およびk2の両者によつて
定まる。
なお、上述のΔfTは、発振回路の周囲温度をた
とえば、−20℃から＋60℃まで変化させたときの
発振周波数の変化量で測定できるし、ΔfLは、発
振回路の外部負荷をたとえば、そのVSWRを1.5
の一定に保つてその位相を全位相に亘つて変化さ
せたときの発振周波数の変化量で測定できる。
とえば、−20℃から＋60℃まで変化させたときの
発振周波数の変化量で測定できるし、ΔfLは、発
振回路の外部負荷をたとえば、そのVSWRを1.5
の一定に保つてその位相を全位相に亘つて変化さ
せたときの発振周波数の変化量で測定できる。
つぎに、本実施例による実測例をあげる。
使用矩形導波管：WRJ−120
固体発振素子 ：ガン・ダイオード（動作電圧お
よび電流：7.5V、160ｍＡ、定格周波数および
出力：11.OGHz、45ｍＡ） 誘電体共振器 ：セラミツク系、直径５mm円盤
（比誘電率：37.6、無負荷Ｑ：4000、共振周波
数の温度係数：＋4.1ppm／℃） に対して、f0＝11.230GHz、P0＝9.2ｍＷ、ΔfT＝
480KHz、ΔfL＝460KHz （ただし、h1h2＝1.5mm、ｌ5.3mm） 本発明の固体発振回路の発振周波数は、盤状誘
電体共振器の厚みによつて制御できるが、所望の
発振周波数に微調整する必要がある場合には、矩
形導波管の誘電体共振器のある側のＥ壁面から導
体ねじのような周波数調整用部材を誘電体共振器
に近接するように挿入できる機構を設けることが
できる。
よび電流：7.5V、160ｍＡ、定格周波数および
出力：11.OGHz、45ｍＡ） 誘電体共振器 ：セラミツク系、直径５mm円盤
（比誘電率：37.6、無負荷Ｑ：4000、共振周波
数の温度係数：＋4.1ppm／℃） に対して、f0＝11.230GHz、P0＝9.2ｍＷ、ΔfT＝
480KHz、ΔfL＝460KHz （ただし、h1h2＝1.5mm、ｌ5.3mm） 本発明の固体発振回路の発振周波数は、盤状誘
電体共振器の厚みによつて制御できるが、所望の
発振周波数に微調整する必要がある場合には、矩
形導波管の誘電体共振器のある側のＥ壁面から導
体ねじのような周波数調整用部材を誘電体共振器
に近接するように挿入できる機構を設けることが
できる。
以上述べたように、本発明の周波数安定化固体
発振回路は、矩形導波管の管軸方向寸法におい
て、従来のこの型式の固体発振回路より格段に小
さく、固体発振素子の装着部分の構造において
も、格段に簡易化されているという特長を有し、
工業的価値大なるものである。すなわち、本発明
では正規の通過域導波管（矩形導波管）内に誘電
体共振器とストリツプ導体を配置しており、した
がつて外部回路との結合は、導波管の正規モード
（Ｈモード）で行われ、また誘電体共振器がカツ
トオフでない少なくとも２倍寸法の正規の導波管
内におかれているため、誘電体共振器の導体壁面
近接効果による無負荷Ｑ値の劣化を防ぎ、不要発
振が起きないという効果を有する。
発振回路は、矩形導波管の管軸方向寸法におい
て、従来のこの型式の固体発振回路より格段に小
さく、固体発振素子の装着部分の構造において
も、格段に簡易化されているという特長を有し、
工業的価値大なるものである。すなわち、本発明
では正規の通過域導波管（矩形導波管）内に誘電
体共振器とストリツプ導体を配置しており、した
がつて外部回路との結合は、導波管の正規モード
（Ｈモード）で行われ、また誘電体共振器がカツ
トオフでない少なくとも２倍寸法の正規の導波管
内におかれているため、誘電体共振器の導体壁面
近接効果による無負荷Ｑ値の劣化を防ぎ、不要発
振が起きないという効果を有する。
第１図ａ，ｂは、従来例における周波数安定化
固体発振装置の断面図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄは
本発明の一実施例における周波数安定化固体発振
装置の断面図、第３図は、本発明の装置の動作原
理を示すマイクロ波磁界の概念図、第４図は、本
発明の実施例の装置の電気的等価回路である。 ６……矩形導波管、７……終端短絡面、５……
固体発振素子、１０……ストリツプ導体、９……
端子、１１……Ｈ壁面、１２……絶縁薄膜、１３
……円盤状誘電体共振器、１４……誘導性窓。
固体発振装置の断面図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄは
本発明の一実施例における周波数安定化固体発振
装置の断面図、第３図は、本発明の装置の動作原
理を示すマイクロ波磁界の概念図、第４図は、本
発明の実施例の装置の電気的等価回路である。 ６……矩形導波管、７……終端短絡面、５……
固体発振素子、１０……ストリツプ導体、９……
端子、１１……Ｈ壁面、１２……絶縁薄膜、１３
……円盤状誘電体共振器、１４……誘導性窓。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 正規モードを伝搬させる正規の矩形導波管の
終端短絡面に固体発振素子の一端子が装着され、
前記短絡面と対向し、かつ前記矩形導波管のＨ面
と垂直なストリツプ導体の一端と前記固体発振素
子の他端が接続され、このストリツプ導体は前記
導波管のＨ壁面と絶縁されて導波管外へ導出さ
れ、前記固体発振素子の直流印加端子となり、さ
らに前記ストリツプ導体に近接し、かつ前記終端
短絡面と対向するように高Ｑかつ高誘電率を有す
る盤状誘電体共振器が配置され、前記固体発振素
子と電磁気的に結合して、前記終端短絡面よりあ
る距離を隔てて設けられた導波管窓を介して周波
数安定化された発振出力が得られる周波数安定化
固体発振装置。 ２ 正規モードを伝搬させる正規の矩形導波管の
側壁面より発振周波数調整用部材挿入機構を具備
する特許請求の範囲第１項記載の周波数安定化固
体発振装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55174318A JPS5797709A (en) | 1980-12-10 | 1980-12-10 | Solid oscillating device with stabilized frequency |
| US06/299,395 US4488124A (en) | 1980-12-10 | 1981-09-04 | Resonant cavity with dielectric resonator for frequency stabilization |
| EP81305813A EP0053945B1 (en) | 1980-12-10 | 1981-12-09 | Frequency-stabilized solid state oscillating circuit |
| DE8181305813T DE3172557D1 (en) | 1980-12-10 | 1981-12-09 | Frequency-stabilized solid state oscillating circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55174318A JPS5797709A (en) | 1980-12-10 | 1980-12-10 | Solid oscillating device with stabilized frequency |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5797709A JPS5797709A (en) | 1982-06-17 |
| JPH027202B2 true JPH027202B2 (ja) | 1990-02-16 |
Family
ID=15976545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55174318A Granted JPS5797709A (en) | 1980-12-10 | 1980-12-10 | Solid oscillating device with stabilized frequency |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4488124A (ja) |
| EP (1) | EP0053945B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5797709A (ja) |
| DE (1) | DE3172557D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4641369A (en) * | 1984-11-29 | 1987-02-03 | Trw Inc. | Local oscillator and mixer assembly |
| FR2582156B1 (fr) * | 1985-05-15 | 1988-03-04 | Thomson Csf | Oscillateur hyperfrequences fonctionnant en bande millimetrique |
| FR2612707B1 (fr) * | 1987-03-17 | 1989-05-26 | Thomson Semiconducteurs | Oscillateur hyperfrequence integre dans un guide d'ondes |
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