JPH0722244B2 - マイクロ波発振器 - Google Patents
マイクロ波発振器Info
- Publication number
- JPH0722244B2 JPH0722244B2 JP61304528A JP30452886A JPH0722244B2 JP H0722244 B2 JPH0722244 B2 JP H0722244B2 JP 61304528 A JP61304528 A JP 61304528A JP 30452886 A JP30452886 A JP 30452886A JP H0722244 B2 JPH0722244 B2 JP H0722244B2
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- JP
- Japan
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- transmission line
- transistor
- circuit
- open stub
- microwave oscillator
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 トランジスタなどの３端子素子を用いてマイクロ波発振
器を構成する場合に、共振器の位置による出力レベルの
変動や３端子素子の特性の変化による発振動作の不安定
を解決するため、トランジスタ等の３端子素子（１）に
おいて制御電極端子に波長λの共振周波数を有する共振
回路（２）を接続し、他の２端子のうち第１の端子を接
地し、第２の端子にオープンスタブを接続し、このオー
プンスタブは、トランジスタの制御電極端子からみて発
振回路に負性抵抗を与える如き長さとされ、このオープ
ンスタブの略全長にわたって近接して平行に伝送線路を
配置し、伝送線路より発振電力を取り出すようにする。
器を構成する場合に、共振器の位置による出力レベルの
変動や３端子素子の特性の変化による発振動作の不安定
を解決するため、トランジスタ等の３端子素子（１）に
おいて制御電極端子に波長λの共振周波数を有する共振
回路（２）を接続し、他の２端子のうち第１の端子を接
地し、第２の端子にオープンスタブを接続し、このオー
プンスタブは、トランジスタの制御電極端子からみて発
振回路に負性抵抗を与える如き長さとされ、このオープ
ンスタブの略全長にわたって近接して平行に伝送線路を
配置し、伝送線路より発振電力を取り出すようにする。
本発明は、SiバイポーラトランジスタやGaAs電解効果ト
ランジスタ等の３端子素子（以下、トランジスタとす
る）を用いたマイクロ波帯における発振器の改良に関す
るもので、特に共振回路としてマイクロストリップライ
ンや誘電体共振器を用いたマイクロ波発振器に関する。
ランジスタ等の３端子素子（以下、トランジスタとす
る）を用いたマイクロ波帯における発振器の改良に関す
るもので、特に共振回路としてマイクロストリップライ
ンや誘電体共振器を用いたマイクロ波発振器に関する。
トランジスタを用いたマイクロ波発振器においては、従
来よりコレクタｃを接地し、エミッタｅにオープンスタ
ブ等のサセプタンスを接続して制御電極としてのベース
ｂ側から見たトランジスタ回路に負性抵抗を発生させ、
その負性抵抗に発振器を結合させて発振させる反射型発
振器が多く用いられているが、一般に使用トランジスタ
の特性のバラツキや共振器の配置位置等により、発振状
態が変動するのが常であったが、マイクロ波発振器とし
ては、使用トランジスタの特性のバラツキや共振器の位
置により発振状態が変わり出力レベルが変動することの
ないことが望まれている。
来よりコレクタｃを接地し、エミッタｅにオープンスタ
ブ等のサセプタンスを接続して制御電極としてのベース
ｂ側から見たトランジスタ回路に負性抵抗を発生させ、
その負性抵抗に発振器を結合させて発振させる反射型発
振器が多く用いられているが、一般に使用トランジスタ
の特性のバラツキや共振器の配置位置等により、発振状
態が変動するのが常であったが、マイクロ波発振器とし
ては、使用トランジスタの特性のバラツキや共振器の位
置により発振状態が変わり出力レベルが変動することの
ないことが望まれている。
従来より多く用いられているマイクロ波発振器の構成例
を第４図A,Bに示す。
を第４図A,Bに示す。
第１の従来例のマイクロ波発振器の構成を示す第４図Ａ
において、1Aは発振用トランジスタ、2Aは誘電体共振
器、2Bは結合用の伝送線路、３は負性抵抗発生用のオー
プンスタブ、５は出力取り出し用伝送線路、2B1は伝送
線路2Bの直流カット用コンデンサ、2B2は終端抵抗、1A
1,1A2はトランジスタ1Aの直流バイアス用チョークコイ
ルである。
において、1Aは発振用トランジスタ、2Aは誘電体共振
器、2Bは結合用の伝送線路、３は負性抵抗発生用のオー
プンスタブ、５は出力取り出し用伝送線路、2B1は伝送
線路2Bの直流カット用コンデンサ、2B2は終端抵抗、1A
1,1A2はトランジスタ1Aの直流バイアス用チョークコイ
ルである。
コレクタｃの接地されたトランジスタ1Aのエミッタｅに
接続したオープンスタブ３は、トランジスタ1Aの制御電
極であるベースｂに接続された伝送線路2Bからみてトラ
ンジスタ回路に負性抵抗を発生させ、オープンスタブは
伝送線路2Bを介して誘電体共振器2Aに結合し反射型発振
器を形成する。
接続したオープンスタブ３は、トランジスタ1Aの制御電
極であるベースｂに接続された伝送線路2Bからみてトラ
ンジスタ回路に負性抵抗を発生させ、オープンスタブは
伝送線路2Bを介して誘電体共振器2Aに結合し反射型発振
器を形成する。
かかるマイクロ波発振器では、ベースには、伝送線路2B
と結合する誘電体共振器の誘電性インピーダンスが接続
され、またトランジスタのベースとエミッタとの間には
トランジスタの内部容量であるベース−エミッタ間の容
量が接続されていると見倣すことが出来る。
と結合する誘電体共振器の誘電性インピーダンスが接続
され、またトランジスタのベースとエミッタとの間には
トランジスタの内部容量であるベース−エミッタ間の容
量が接続されていると見倣すことが出来る。
一方かかる回路に図示の如く一端がエミッタに接続さ
れ、他端が開放状態となっているオープンスタブを設け
ると、このオープンスタブはそのサセプタンスが発振周
波数のλ/4以下の長さでは容量性を示す。
れ、他端が開放状態となっているオープンスタブを設け
ると、このオープンスタブはそのサセプタンスが発振周
波数のλ/4以下の長さでは容量性を示す。
従ってエミッタに接続されたオープンスタブの長さをλ
/4以下とすると、この場合トランジスタのエミッタに容
量が接続されたことになり、図示回路はコルピッツ型発
振回路に相当するといえる。
/4以下とすると、この場合トランジスタのエミッタに容
量が接続されたことになり、図示回路はコルピッツ型発
振回路に相当するといえる。
この様にオープンスタブの長さがλ/4以下となった時
に、そのサセプタンスが容量性を示すことによって回路
が発振回路を構成するということは、かかるオープンス
タブは、ベース側から見たトランジスタ回路に負性抵抗
を発生させていることを意味する。
に、そのサセプタンスが容量性を示すことによって回路
が発振回路を構成するということは、かかるオープンス
タブは、ベース側から見たトランジスタ回路に負性抵抗
を発生させていることを意味する。
そしてかかる負性抵抗の値は使用するトランジスタが一
定の場合、発振周波数と負性抵抗とはオープンスタブの
長さに関係する。即ち発振周波数によって最大の負性抵
抗値を示すオープンスタブの長さが決まる。
定の場合、発振周波数と負性抵抗とはオープンスタブの
長さに関係する。即ち発振周波数によって最大の負性抵
抗値を示すオープンスタブの長さが決まる。
そして、発振したマイクロ波の発振器出力は、誘電体共
振器2Aに結合する伝送線路５により外部に取り出される
構成になっている。
振器2Aに結合する伝送線路５により外部に取り出される
構成になっている。
また、第２の従来例のマイクロ波発振器を第４図Ｂに示
す。
す。
図中、第４図Ａと同じ番号のものは同じ機能を示すもの
であり、第２の従来例では、発振器の発振出力は出力用
の伝送線路５をトランジスタ1Aのエミッタｅに直接接続
して取り出す構成となっている。
であり、第２の従来例では、発振器の発振出力は出力用
の伝送線路５をトランジスタ1Aのエミッタｅに直接接続
して取り出す構成となっている。
第４図Ａに示した第１の従来例のマイクロ波発振器で
は、発振出力を誘電体共振器2Aに結合した伝送線路５に
より取り出しているため、結合用の伝送線路2Bと誘電体
共振器2Aの結合状態を変えたとき、出力用の伝送線路５
と誘電体共振器2Aの結合状態も変化し、結果として外部
に取り出す出力レベルも変動してしまうという問題があ
る。
は、発振出力を誘電体共振器2Aに結合した伝送線路５に
より取り出しているため、結合用の伝送線路2Bと誘電体
共振器2Aの結合状態を変えたとき、出力用の伝送線路５
と誘電体共振器2Aの結合状態も変化し、結果として外部
に取り出す出力レベルも変動してしまうという問題があ
る。
また第４図Ｂに示した第２の従来例のマイクロ波発振器
では、上記の問題はないが、出力用の伝送線路５がトラ
ンジスタ1Aのエミッタｅに直接接続されているため、即
ち負荷が直接接続される事になり、ベースｂ側に発生す
る負性抵抗が小或いは発振動作が不安定となるなどの問
題がある。
では、上記の問題はないが、出力用の伝送線路５がトラ
ンジスタ1Aのエミッタｅに直接接続されているため、即
ち負荷が直接接続される事になり、ベースｂ側に発生す
る負性抵抗が小或いは発振動作が不安定となるなどの問
題がある。
即ち伝送線路は一般に回路の整合のため、50Ωの特性イ
ンピーダンスとなるように設計されている。従って伝送
線路５での反射係数は極めて小さいのが一般であり、か
かる伝送線路５が接続されることで電力が伝送線路５に
吸収される分、オープンスタブと伝送線路とを一つの負
荷として見た場合、この負荷の反射係数は小となる。
ンピーダンスとなるように設計されている。従って伝送
線路５での反射係数は極めて小さいのが一般であり、か
かる伝送線路５が接続されることで電力が伝送線路５に
吸収される分、オープンスタブと伝送線路とを一つの負
荷として見た場合、この負荷の反射係数は小となる。
一方発振条件を決める回路の反射係数は、この負荷の反
射係数が小となるので、回路の反射係数＞１の条件が変
化し、これはベース側から見たトランジスタ回路の負性
抵抗が小さくなることを意味するからである。
射係数が小となるので、回路の反射係数＞１の条件が変
化し、これはベース側から見たトランジスタ回路の負性
抵抗が小さくなることを意味するからである。
上記問題点は本発明により、第１図の原理回路図に示す
ようにトランジスタ等の３端子素子（１）において制御
電極端子に波長λの共振周波数を有する共振回路（２）
を接続し、他の２端子のうち第１の端子を接地し、第２
の端子にオープンスタブ（３）を接続し、このオープン
スタブは、トランジスタの制御電極端子からみて発振回
路に負性抵抗を与える如き長さとされ、このオープンス
タブの略全長にわたって近接して平行に伝送線路（４）
を配置し、伝送線路より波長λの共振周波数の発振電力
を取り出すことを特徴とするマイクロ波発振器によって
解決される。
ようにトランジスタ等の３端子素子（１）において制御
電極端子に波長λの共振周波数を有する共振回路（２）
を接続し、他の２端子のうち第１の端子を接地し、第２
の端子にオープンスタブ（３）を接続し、このオープン
スタブは、トランジスタの制御電極端子からみて発振回
路に負性抵抗を与える如き長さとされ、このオープンス
タブの略全長にわたって近接して平行に伝送線路（４）
を配置し、伝送線路より波長λの共振周波数の発振電力
を取り出すことを特徴とするマイクロ波発振器によって
解決される。
第１の端子ｃが接地され、第２制御電極端子ｂに共振回
路２が接続され３端子素子１の第３の端子ｅにオープン
スタブ３が接続され、この長さは制御電極側からみて発
振回路に負性抵抗を与える長さとなっているので、第２
の端子ｂから見てトランジスタ回路に負性抵抗が発生
し、これによって共振回路と共にマイクロ波発振器が形
成される。そして、伝送線路４がオープンスタブ３に近
接して平行に配置されるので、伝送線路４よりマイクロ
波発振器の発振電力が取り出される。
路２が接続され３端子素子１の第３の端子ｅにオープン
スタブ３が接続され、この長さは制御電極側からみて発
振回路に負性抵抗を与える長さとなっているので、第２
の端子ｂから見てトランジスタ回路に負性抵抗が発生
し、これによって共振回路と共にマイクロ波発振器が形
成される。そして、伝送線路４がオープンスタブ３に近
接して平行に配置されるので、伝送線路４よりマイクロ
波発振器の発振電力が取り出される。
即ち伝送線路４は負性抵抗発生用のオープンスタブ３に
結合して発振出力を外部に取り出すので、トランジスタ
等３端子素子１自体の特性のバラツキがあっても、また
発振周波数の調整のため共振回路２を変化させても、伝
送線路４の出力する出力レベルが変動したり、マイクロ
波発振器の発振動作が不安定となるようなことはない。
結合して発振出力を外部に取り出すので、トランジスタ
等３端子素子１自体の特性のバラツキがあっても、また
発振周波数の調整のため共振回路２を変化させても、伝
送線路４の出力する出力レベルが変動したり、マイクロ
波発振器の発振動作が不安定となるようなことはない。
第２図は本発明の第１の実施例のマイクロ波発振器の構
成を示す回路図であって、Ａはその電気的結線を示す回
路図であり、ＢはＡの回路構成をマイクロストリップラ
インで実現した回路の斜視図である。
成を示す回路図であって、Ａはその電気的結線を示す回
路図であり、ＢはＡの回路構成をマイクロストリップラ
インで実現した回路の斜視図である。
第２図Ａにおいて、1Aは３端子素子１としてのトランジ
スタ、2Aは発振周波数（波長λ）を決める共振回路２を
構成する誘電体発振器、2Bは誘電体共振器2Aと磁界結合
して共振回路２を構成する結合用の伝送線路である。
スタ、2Aは発振周波数（波長λ）を決める共振回路２を
構成する誘電体発振器、2Bは誘電体共振器2Aと磁界結合
して共振回路２を構成する結合用の伝送線路である。
2B1は伝送線路2Bの直流カットコンデンサ、2B2は伝送線
路2Bの終端抵抗であって、1A1,1A2はトランジスタ1Aの
直流バイアスVE,VB用チョークコイルである。そして、
３はオープンスタブ、４は出力取り出し用伝送線路であ
る。
路2Bの終端抵抗であって、1A1,1A2はトランジスタ1Aの
直流バイアスVE,VB用チョークコイルである。そして、
３はオープンスタブ、４は出力取り出し用伝送線路であ
る。
第２図Ｂにおいて、61は金属板、51,52はプリント板、3
1,33及び32,34はトランジスタ1Aの直流バイアス用チョ
ーク（1A1,1A2）の機能をマイクロストリップラインで
構成したもので、他の番号のものは第１図の同じ番号の
ものと同一の動作をするものである。
1,33及び32,34はトランジスタ1Aの直流バイアス用チョ
ーク（1A1,1A2）の機能をマイクロストリップラインで
構成したもので、他の番号のものは第１図の同じ番号の
ものと同一の動作をするものである。
本実施例は、中心周波数が5GHzのトランジスタ発振器で
あって、この場合自由空間（誘電率１）でのλ/4は15mm
であり、λ/8は7.5mmとなる。
あって、この場合自由空間（誘電率１）でのλ/4は15mm
であり、λ/8は7.5mmとなる。
しかしてこの実施例ではプリント板51,52は0.8mm厚のテ
フロングラス基板である。テフロングラス基板の誘電率
は2.6となっているので、周知の如くパターンの短縮が
可能となり、5GHzに対し短縮率（1/√2.6＝0.62）をか
けた62％でよいことになる。
フロングラス基板である。テフロングラス基板の誘電率
は2.6となっているので、周知の如くパターンの短縮が
可能となり、5GHzに対し短縮率（1/√2.6＝0.62）をか
けた62％でよいことになる。
即ちλ/4に対しては9.8mmで、既述の如き最適の範囲内
のλ/8では4.6mmでよいことになる。即ち基板上に形成
するパターンの導体幅は、直流バイアス用チョーク31,3
2では0.4mm、他はすべて2.2mmとしている。また負性抵
抗発生用のオープンスタブ３は長さ4.6mmで伝送線路４
とのギャップは0.3mm、平行している部分の長さは約4mm
とし、トランジスタ1Aと出力の伝送線路４との結合度は
約−10dBである。そしてトランジスタ1Aの直流バイアス
用チョーク31〜34の長さは周波数5GHzの1/4波長に近い
約11mmとなっている。
のλ/8では4.6mmでよいことになる。即ち基板上に形成
するパターンの導体幅は、直流バイアス用チョーク31,3
2では0.4mm、他はすべて2.2mmとしている。また負性抵
抗発生用のオープンスタブ３は長さ4.6mmで伝送線路４
とのギャップは0.3mm、平行している部分の長さは約4mm
とし、トランジスタ1Aと出力の伝送線路４との結合度は
約−10dBである。そしてトランジスタ1Aの直流バイアス
用チョーク31〜34の長さは周波数5GHzの1/4波長に近い
約11mmとなっている。
本実施例では、オープンスタブは上記の如くトランジス
タのベースから見て発振回路に負性抵抗を与える長さと
され、また発振出力を取り出す伝送線路４はオープンス
タブ３の略全長にわたって近接して平行に配置されてい
るので、伝送線路2Bと誘電体共振器2Aの結合状態を変え
ても、またトランジスタ1Aを取り替えてもマイクロ波発
振器の実施例が変動したり、発振動作が不安定になった
りすることはない。
タのベースから見て発振回路に負性抵抗を与える長さと
され、また発振出力を取り出す伝送線路４はオープンス
タブ３の略全長にわたって近接して平行に配置されてい
るので、伝送線路2Bと誘電体共振器2Aの結合状態を変え
ても、またトランジスタ1Aを取り替えてもマイクロ波発
振器の実施例が変動したり、発振動作が不安定になった
りすることはない。
第３図は本発明の第２の実施例のマイクロ波発振器の構
成を示したものであり、共振回路２としてマイクロスト
リップラインの共振伝送線路2Cを使用したもので、第２
図における第１の実施例が共振回路２として誘電体共振
器2Aと結合用伝送線路2Bの組合せ構成を使用しているの
と相違する。
成を示したものであり、共振回路２としてマイクロスト
リップラインの共振伝送線路2Cを使用したもので、第２
図における第１の実施例が共振回路２として誘電体共振
器2Aと結合用伝送線路2Bの組合せ構成を使用しているの
と相違する。
第３図中の第２図と同じ番号のものは同じ動作をするも
のである。
のである。
第３図の第２の実施例においては、発振周波数を定める
共振回路２がマイクロストリップラインの共振伝送線路
2C自身で形成され、また発振出力を取り出す伝送線路４
は第１の実施例と同じく、オープンスタブ３に結合され
ているので、発振周波数の微調整のためや、トランジス
タの特性のバラツキの為に共振伝送線路2Cを変えても発
振器の発振動作が不安定になって出力レベルが変動する
ことはない。
共振回路２がマイクロストリップラインの共振伝送線路
2C自身で形成され、また発振出力を取り出す伝送線路４
は第１の実施例と同じく、オープンスタブ３に結合され
ているので、発振周波数の微調整のためや、トランジス
タの特性のバラツキの為に共振伝送線路2Cを変えても発
振器の発振動作が不安定になって出力レベルが変動する
ことはない。
以上述べたように、本発明によれば、従来のマイクロ波
発振器の欠点であった共振器の位置調整による出力レベ
ルの変動や、トランジスタなどの３端子能動素子自体の
特性のバラツキによる発振動作の不安定性が改良され、
マイクロ波発振器の安定動作に寄与することが出来るの
で、マイクロ波発振器を用いた無線通信装置の性能を向
上する効果がある。
発振器の欠点であった共振器の位置調整による出力レベ
ルの変動や、トランジスタなどの３端子能動素子自体の
特性のバラツキによる発振動作の不安定性が改良され、
マイクロ波発振器の安定動作に寄与することが出来るの
で、マイクロ波発振器を用いた無線通信装置の性能を向
上する効果がある。
第１図は本発明のマイクロ波発振器の構成を示す原理回
路図、 第２図は本発明の第１の実施例のマイクロ波発振器の構
成を示す回路図、 第３図は本発明の第２の実施例のマイクロ波発振器の構
成を示す回路図、 第４図は従来例のマイクロ波発振器の回路図である。 第１図〜第４において、 １は３端子素子、 1Aはトランジスタ、 1A1,1A2はチョークコイル、 ２は共振回路、 2Aは誘電体共振器、 2Bは結合用の伝送線路、 2B1は直流カットコンデンサ、 2B2は終端抵抗、 2Cは共振伝送線路、 ３はオープンスタブ、 4,5は出力用の伝送線路、 31〜34はチョーク用マイクロストリップライン、 51,52はプリント板、 61は金属板である。
路図、 第２図は本発明の第１の実施例のマイクロ波発振器の構
成を示す回路図、 第３図は本発明の第２の実施例のマイクロ波発振器の構
成を示す回路図、 第４図は従来例のマイクロ波発振器の回路図である。 第１図〜第４において、 １は３端子素子、 1Aはトランジスタ、 1A1,1A2はチョークコイル、 ２は共振回路、 2Aは誘電体共振器、 2Bは結合用の伝送線路、 2B1は直流カットコンデンサ、 2B2は終端抵抗、 2Cは共振伝送線路、 ３はオープンスタブ、 4,5は出力用の伝送線路、 31〜34はチョーク用マイクロストリップライン、 51,52はプリント板、 61は金属板である。
フロントページの続き (72)発明者 植田 博和 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−177010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230409（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】トランジスタ等の３端子素子（１）におい
て制御電極端子に波長λの共振周波数を有する共振回路
（２）を接続し、他の２端子のうち第１の端子を接地
し、第２の端子にオープンスタブ（３）を接続し、この
オープンスタブは、トランジスタの制御電極端子からみ
て発振回路に負性抵抗を与える如き長さとされ、このオ
ープンスタブの略全長にわたって近接して平行に伝送線
路（４）を配置し、伝送線路より波長λの共振周波数の
発振電力を取り出すことを特徴とするマイクロ波発振
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304528A JPH0722244B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | マイクロ波発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304528A JPH0722244B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | マイクロ波発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63156404A JPS63156404A (ja) | 1988-06-29 |
| JPH0722244B2 true JPH0722244B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=17934095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304528A Expired - Fee Related JPH0722244B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | マイクロ波発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722244B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02194706A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 発振逓倍器および位相同期発振器 |
| JP6666652B2 (ja) * | 2015-02-06 | 2020-03-18 | 株式会社ヨコオ | 高周波発振器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58177010A (ja) * | 1982-04-10 | 1983-10-17 | Fujitsu Ltd | 発振逓倍器 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304528A patent/JPH0722244B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63156404A (ja) | 1988-06-29 |
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