JPH0336805A - 発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は発振器に関し、特に同軸モード共振器と負性抵
抗回路素子を用いた発振器に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、通信分野の需要拡大に伴い機器の小型化・高性能
化が求められている。特にキー・コンポーネントである
発振器の省スペース化はその大きな課題の一つとなって
いる。一般に、発振器を構成するには、塩６図（ａ）の
様に−ｔＩ：栃回路２０ン合性抵抗回路素子２１を接続
することにようなされる。

共振回路２０ば、同図（ｂ）、（ｃ）に等価回路を示す
様に直列共振回路（ｂ）と並列共振回路（ｃ）の２種類
に分類される。゛また、負性抵抗回路素子２１０等価回
路は、同図（ｄ）の様に表される。上記発振器における
発振条件は、並列共振、直列共振のそれぞれの場合につ
いて（１１あるいは（ｌ′）式で与えられる。

並列共振の場合 直列共振の場合 ωｔ、ｓ・＋１７ωＣ５ −Ｂｎ／（Ｇｎ２＋Ｂｎ２）＝Ｏ（周波数条件）ここで
、負性抵抗回路素子としてはガン・ダイオード等の２端
子負性抵抗素子を用いる場合と、トランジスタ、ＦＥＴ
等の３端子能動素子に正帰還をかけて負性抵抗を得る正
帰還３端子負性抵抗素子を用いる場合の２通りがある。

第７図（ａ）、（ｂ）は、ト記２端子自性抵抗表子の汎
観の一例と、これを用いた発振器の等価回路を示したも
のである。上記２端子負性抵抗素子を用いた発振器は２
端子回路網であるため、その出力は図中ａａ’間より取
り出される。′７＄８図は、上記正帰還３端子負性抵抗
素子を表したもので、（ａ）は等価回路、（ｂ）はその
外観の１例である。同図（ａ）で、負荷アドミッタンス
ＹＬ　（図中２４）と正帰還アドミッタンスＹＦ　（図
中２５）を適当に選んでやることにより、端子ｃｃ’間
に等節約に負性抵抗特性を得ることができる。又、出力
は負荷アドミッタンスＹＬの両端（図中ｄｄ’間）より
取り出される。この回路は集積化が可能であり、その外
観の１例は第８図（ｂ）の様になる。同図（ｂ）に釦い
て、１５は負性抵抗端子、１６は出力端子、１７は接地
端子である。又、上記正帰還３端子負性抵抗素子は、同
図（ａ）を集積化したＩＣチップ単体でもよいＯ 第９図は、小型発振器を構成する際によく用いられる同
軸モード共振器２の外観図である。図中５は誘電体、６
は外導体、７は中心導体、１３は外部回路との接続用端
子である。同軸モード共振器２には、終端短絡型と終端
開放型の２種類があり、その長さｌが実効波長の２分の
１なる周波数では、終端短絡の場合直列共振回路に、終
端開放の場合は並列共振回路になる。また、長さｅが実
効波長の４分の１になる周波数では上記の逆の共振回路
になる。

現在、上記負性抵抗回路素子と上記同軸モード共振器を
用いて発振器の小型化が図られているが、従来では第１
０図あるいは第１１図の様に誘電体基板２９上に接続用
回路パターン２７、接地用回路パターン２８等を設け、
同軸モード共振器２と負性抵抗回路素子１又は１４を誘
電体基板２９上に装着し、できるだけ最短距離で接続し
て発振器を構成している。ここで第１０図は負性抵抗回
路素子に２端子負性抵抗素子を用いた場合で、第１１図
は正帰還３端子負性抵抗素子を用いた場合である。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来の発振器構成では同軸モード共振器と負
性抵抗回路素子を平面的に配置するために回路の占める
スペースが上記２素子分必要となって、発振器の小型化
の防げになっている。又、第１０図あるいは第１１図の
様に同軸モード共振器２と負性抵抗回路素子ｌ又は１４
との接続には接続用線路パターン２７が用いられるが、
発振周波数が数ＧＨｚ以上になると、第１２図の等価回
路にあるように上記接続用線路のインピーダンス３１が
共振回路２０に付加された形になり、その影響が無視で
きなくなる。つ！す、線路インピーダンス３１ば、回路
の装着状態、基板の種類などの要因のためにその値を決
定することは極めて困難であり発振周波数を決定する際
の障害になっているだけではなく、上記負性抵抗回路素
子に接続される共振回路の等節約なＱを低下させるとい
う問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであり小型
で良好な特性をもつ発振器を提供することを目的とする
。

／詩ｌ０Ｉｆ、駕也十ス杏りハエの１ 上記の目的を達成するために本発明は、中空部を有する
中心導体を備える同軸モード共振器と、負性抵抗回路素
子とを備え、前記負性抵抗回路素子を前記同軸モード共
振器の中心導体の中空部に装入することを特徴とするも
のである。

く作用〉 本発明によれば、負性抵抗回路素子を同軸モード共振器
の中心導体の中空部に装入して発振器を構成するので、
従来は２素子分のスペースが必要であったものを１素子
分のスペースで素子配置が可能となる。さた、上記画素
子間の接続距離を極めて短くすることができるので、不
要な接続用線路のインピーダンスの影響を十分に小さく
することが可能となる。

〈実施例〉 以下、本発明に係る発振器ついて図面に従って説明する
。第１図からＭ４図１ではそれぞれ第１の実施例から第
４の実施例を示したものである。

又、第５図は本発明における発振器と従来例の発窮志Ｍ
ｎＭｔ虐ｘｌ　Ｓ　　−１／　−、−／　　−−／全上
皿−ｙｓ　＜、１第１図は本発明の第１の実施例を示し
たものである。同図（ａ）、（ｂ）は斜視図、（Ｃ）は
Ａ−Ａ’の断面図、（ｄ）、（ｅ）は発振器の等価回路
である。本実施例は負性抵抗回路素子にガン・ダイオー
ド等の２端子負性抵抗素子を、同軸モード共振器には終
端短絡型を用いた例であるっ同軸モード共振器２は長さ
がｅで中空の中心導体７、誘電体５、外導体６から構成
されてかり、同軸モード共振器２の中空部内部に２端子
負性抵抗素子１が収納された形態となっている。２端子
負性抵抗素子１のカソード端子３は入力側接続用金具Ｂ
を介して同軸モード共振器２の中空中心導体入力側端点
１１に、アノード端子４は終端側接続用金具９を介して
同軸モード共振器２の外導体６に各々接続されている。

更に出力電極１３を入力側端点１１に接続し発振出力を
取り出す。尚、出力電極１３は２端子負性抵抗素子ｌの
カソード端子３と兼用してもよい。本実施例に訃いては
出力電極１３と同軸モード共振器２の外導体６との間が
、同図（ｄ）、（ｅ）の発振器等価回路のａａ’間に相
当し、同軸モード共振器２と２端子負性抵抗素子１が高
周波的に最短距離で接続され、従来見られた接続用線路
インピーダンスは等何回路中には含寸れない。ここで終
端短絡の同軸モード共振器の定義より同軸モード共振器
２はｌが２分のｌ波長になる周波数では直列共振回路（
同図（ｅ））に、ｌが４分の１波長になる周波数では並
列共振回路（同図（ｄ））となるため、２端子負性抵抗
素子１が純負性抵抗（Ｂｎ＝０）であれば、上記発振器
は（２）式で与えられる同軸モード共振器２の共振周波
数で発振する。

ここでＶｐは同軸モード共振器中での電磁波の実効速度
である。

本実施例に釦いては同軸モード共振器の中空中心導体内
部に２端子負性抵抗素子を収納したことにより回路スペ
ースがほぼ半減され、又上記２素子の接続を高周波的に
最短距離で実現出来るため特性の劣化も極力抑えること
ができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示したものである。本
実施例は、負性抵抗回路素子に第１の実施例同様２端子
負性抵抗素子を用い、同軸モード共振器には終端開放型
を用いた例である。本実施例でも、同軸モード共振器２
の中空部内部に２端子負性抵抗素子１が収納σれた形態
となってかり、２端子負性抵抗素子１のカソード端子３
は入力側接続用金具８を介して同軸モード共振器２の中
空中心導体入力側端点１１に、アノード端子４は終端側
接続用金具９ａを介して同軸モード共振器２の外導体６
に各々接続されている。更に出力電極１３を上記入力側
端点１１に接続し発振出力を得る。尚、出力電極１３は
２端子負性抵抗素子１のカソード端子３と兼用してもよ
い。本実施例にかいても、出力電極１３と同軸モード共
振器２の外導体６との間が第２図（ｄ）、（ｅ）の発振
器等価回路のｂｂ’に相当し、同軸モード共振器２と２
端子負性抵抗素子１が高周波的に最短距離で接続されて
いる。ここで終端開放の同軸モード共振器の定義より同
軸モード共振器２はｌが２分の１波長になる周波数では
並列共振回路（同図（ｄ））に、ｅが１分の１波長にな
る周波数では直列共振回路（同図（ｅ））となるため、
２端子負性抵抗素子１が純負性抵抗であれば、上記発振
器は（３）式で与えられる共振器の共振周波数で発振す
る。

第３図は本発明の第３の実施例である。同図（ａ）、（
ｂ）は斜視図、（ｃ）ばｃｃ’での断面図、（ｄ）は接
地用マウントの形状と負性抵抗回路素子の装着構造を示
したものである。本実施例では、負性抵抗回路素子に正
帰還３端子負性抵抗素子を、同軸モード共振器に終端短
絡型を用い、同図（ｄ）の様に正帰還３端子負性抵抗素
子１４を接地用マウント１８に装着し、同軸モード共振
器２の中空中心導体７の中空部に収納する。ここで正帰
還３端子負性抵抗素子１４に、集積回路チップそのもの
を用いてもよい。更に、正帰還３端子負性抵抗素子１４
の負性抵抗端子１５を入力側接続用金具８を介して同軸
モード共振器２の入力側端点１１に接続し、接地用マウ
ント１Ｂを同軸モード共振器２の外導体６に接続する。

又、正帰還３端子負性抵抗素子１４の出力端子１６を出
力電極１３に接続し、同軸モード共振器２の短絡終端面
１０より引き出し発振出力を得る。ここで、正帰還３端
子負性抵抗素子１４の形状により出力電極１３は同軸モ
ード共振器２の入力側端面より引き出してもよい。尚、
出力端子１３は正帰還３端子負性抵抗素子１４の出力端
子１６と兼用してもよい。

本実施例にふ・いても第１の実施例同様、同軸モード共
振器２の長さｌが２分の１波長になる周波数で直列共振
、ｌが４分の１波長になる周波数で並列共振となるため
、正帰還３端子負性抵抗素子１４が負性抵抗端子１５と
接地端子１７間に釦いて純負性抵抗特性をもてば、上記
発振器は前述の（２）式で与えられる周波数で発振する
。

第４図は本発明の第４の実施例で、負性抵抗回路素子に
正帰還３端子負性抵抗素子を、同軸モード共振器には終
端開放型を用いている。本実施例に釦いても、上記正帰
還３端子負性抵抗素子に集、積幽路チップそのものを用
いてもよい。本実施例では同図（ｄ）の様な形状の接地
用マウント１９に正帰還３端子負性抵抗素子１４を装着
し、同軸モード共振器２の中空中心導体７の中空部に収
納する。

本実施例でも、第３の実施例と同様；正帰還３端子負性
抵抗素子１４の負性抵抗端子１５を入力側接続用金具８
を介して同軸モード共振器２の入力側端点１１に接続し
、接地用マウント１９を同軸モード共振器２の外導体６
に接続する。ここで、接地用マウント１９は、同軸モー
ド共振器２の開放終端状態をできるだけ変化させず、又
中心導体７にも接触しないような構造にする。更に、正
帰還３端子負性抵抗素子１４の出力端子１６を出力電極
１３に接続し、共振器開放終端面側より引き出し、発振
器出力を得る。尚、外部回路接続端子１３は正帰還３端
子負性抵抗素子１４の出力端子１６と兼用してもよく、
また正帰還３端子負性抵抗素子１４の形状により、共振
器の入力端面より引き出してもよい。

本実施例においても第３の実施例同様、同軸モード共振
器２の長さｅが２分の１波長になる周波数と、ｌが４分
の１波長になる周波数とで共振回路の形態が異なるため
、正帰還３端子負性抵抗素子１４が負性抵抗端子１５と
接地端子１７の間で純負性抵抗であれば、上記発振器の
発振周波数は、上記（３）式で与えられる。

なり１以上の説明から明らかなように本発明は、同軸モ
ード発振器を用いるあらゆる発振器に適用できるもので
ある。

第５図に本発明における発振器と従来例の発振器との、
負性抵抗回路素子に接続される共振回路のインピータン
ス実部の計算機シミュレーシ言ン結果を示す。従来例の
計算に用いた主要な条件は、同軸モード共振器の共振周
波数が２．６７８ＧＨ２，使用誘電体基板（第１０図あ
るいは第１１図の２９）は誘電率が４．６、厚さ０．８
ｗ、ｔａｎδが０．０１６のものを用い、また負性抵抗
回路素子と共振器接続用の５００線路の長さば３ｆｌと
している。このときの発振器のＱ（第５図の曲線の先鋭
塵で決する。）は約１３０となったが、本発明に基づく
計算結果−ｎｒ、−＋ｌｆｉ＋１０ｆｆＬ４ｈｔｎｌ−
ａｊｊ＆八ｊ？ｒ！−＋＋−４２ｆｔ＋Ｍとなった。な
か、本発明の計算には上記従来例の計算に用いたものと
同一の同軸モード共振器を用いたものとしている。

〈発明の効果〉 以上説明してきたように本発明によれば、同軸モード共
振器の中空中心導体内部に負性抵抗回路素子を装入する
ので、従来は２素子分のスペースが必要であったものを
１素子分のスペースで素子を配置することができ、回路
の省スペース化が可能となった。さらにまた、上記画素
子間の接続距離を極めて短かくすることができるので、
不要な接続用線路のインピーダンスの影響を十分に小さ
くすることができ、特性の劣化を抑制することができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発振器の一実施例の説明図、第２
図は本発明に係る発振器の他の実施例の説明図、第３図
は本発明に係る発振器のさらに他の実施例の説明図、第
４図は本発明に係る発振器のせ４イＬｔｒ翔１ハ虫辿ｍ
１ハ餡■ｎ醐　哨Ｃ−期一訃骨↓竹機のシミュレーショ
ン結果の比較図、第６図は一般の発振器の原理図、第７
図は２端子負性抵抗素子の説明図、第８図は正帰還３端
子負性抵抗素子の説明図、第９図は同軸モード共振器の
外観図、第１０図は従来例の発振器の説明図、第１１図
は他の従来例の発振器の説明図、第１２図は従来例の発
振器の等節回路を表わす図である。 １・・２端子負性抵抗素子、２・・・同軸モード共振器
、５・・・誘電体、６・・・外導体、７・・・中心導体
、８・・入力側接続用金具、９，９ａ・・・終端側接続
用金具、１０・・・短絡終端面、１３・・・出力電極、
１４・・・正帰還３端子負性抵抗素子、１８．１９・・
・接地マウント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．中空部を有する中心導体を備える同軸モード共振器
   と、負性抵抗回路素子とを備え、 前記負性抵抗回路素子を前記同軸モード共振器の中心導
   体の中空部に装入することを特徴とする発振器。