JPH088603A

JPH088603A - Ｎｒｄガイド用ダイオード回路および可変周波数発振回路

Info

Publication number: JPH088603A
Application number: JP6135712A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Hamabe; 剛志浜部; Takahiko Oki; 孝彦沖
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ＮＲＤガイドを回路の信号伝送路として用い
た、半導体ダイオードが効率良くスイッチ、検波、周波
数変換などの動作を行なう能動回路と、超高周波発振ダ
イオードを用いた効率の良い可変周波数発振回路とを提
供することにある。【構成】複数のダイオード９をＮＲＤ線路３垂直断面内
に上下対称に配置し、又はダイオード実装部８とチョー
クパターン部を夫々別個の基板に形成させ、ダイオード
実装部は断面に接着し、チョークパターンは線路の側面
に貼付または蒸着または線路の信号伝送方向断面に挿入
した回路と、超高周波発振ダイオード１６を用いた発振
部１５の傍にバラクタダイオードを備えた予備共振回路
１４を設け、之を介してＮＲＤ信号伝送路３に可変周波
数信号を入力させる回路とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＲＤガイドを回路の
信号伝送路として用いた、高周波半導体ダイオードを用
いた能動回路、及び、ガンダイオード又はインパットダ
イオードを発振源半導体素子とし此の素子に近接して配
置した予備共振回路部に可変容量ダイオードを装荷した
可変周波数発振回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘電体を用いた導波路には、マイクロ波
やミリ波帯で線路断面が小型化する利点があるが、放射
損を軽減させるために、その上下に金属板を置いたＮＲ
Ｄガイドがある。図８はＮＲＤガイドの概念を示す図
で、図中、１は上導体板、２は下導体板、３は誘電体線
路で、上下導体板の間隔は１／２波長以下である。

【０００３】従来のＮＲＤガイド用ダイオード回路には
例えば図９に示すようなものがある。図９（ａ）は上導
体板１の図示を省略して示した斜視図で、図９（ｂ）は
ダイオード実装基板（全体）を示す図である。図９
（ｂ）に示すように、誘電体基板４に、ＲＦ（ここでＲ
Ｆとはマイクロ波またはミリ波を指す）チョーク部７と
ＮＲＤガイドの誘電体線路断面に面接するダイオード装
着用電極１０、１０’で構成される電極パターン部８
を、蒸着や、予めパターン化された導電シートの接着ま
たは銅張基板のエッチング等で形成した金属パターン５
を形成させ、電極１０、１０’間に半導体ダイオード
（以後ダイオードと略称）９を接続したダイオード実装
基板（全体を指す）４’を準備し、この基板４’の電極
パターン部８をＮＲＤガイド用誘電体線路３’、３”に
より表裏から挾み込み、図９（ａ）に示すようにダイオ
ード回路を構成していた。なお、６はダイオードにバイ
アス電圧を与えたり、ダイオードにより周波数変換され
て生じたＩＦ信号を取り出すための入出力導線である。
さらに、図１０に示すように、誘電体線路３と半導体ダ
イオード９とのインピーダンス整合のために、ダイオー
ド実装基板４’への信号入力面に高誘電率基板３０を挿
入する構造もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記のよ
うな従来のＮＲＤガイド用ダイオード回路では誘電体線
路断面に面接する電極１０、１０’間にダイオードを、
電界密度が最も高い個所に１個だけしか装荷していない
ために、誘電体線路を伝送されて来た高周波信号を電極
パターン部８で、ダイオードによって効率良く処理する
（周波数変換、スイッチング、減衰、検出などの）作用
が行なわれないばかりでなく、図９（ｂ）から分かるよ
うに誘電体線路断面の殆どの面積をダイオード電極パタ
ーン１０、１０’が占めてしまうため、誘電体線路３’
から３”へ伝達できる信号電力は少なく、殆どの信号電
力は、この電極部１０、１０’によって信号入力側へ反
射されてしまうため、なおさら半導体ダイオードの能力
を低下させてしまうという問題が生じていた。また図９
（ａ）に示すように、ダイオード実装基板４’のＲＦチ
ョーク部７が誘電体伝送線路３から外に張り出している
構造となっていたため、ダイオード実装基板４’の配置
が制約されたり、実装時に基板４の曲がり、ねじれ等
（図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）でダイ
オード９が破損したり、ダイオード実装基板４’と伝送
線路３との接触状態が不安定になるため特性の再現性に
難があるという問題も生じていた。

【０００５】従来のＮＲＤガイドを用いた可変周波数発
振回路には、例えば、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
示すような（但し、これら各図は何れも上面図で、図
中、上下導体板の図示は省略）ものがある。図１２
（ａ）で、発振用ダイオード（ガンダイオード又はイン
パットダイオード）１６を装着した金属ブロック１７
に、発振用ダイオードに対するバイアス用パターン１５
−２を有する誘電体回路基板１５−１（以後これらを総
称して発振ダイオードバイアス基板１５と略称）を付加
し、その直上に発振予備共振金属パターン１４−２を有
する誘電体回路基板１４−１（以後、１４−１、１４−
２を総称して予備共振器１４と略称）を配置し、発振ダ
イオード１６で発生した高周波信号を予備共振器１４を
介してＮＲＤガイド主誘電体線路３へ導き、その先の可
変容量ダイオード１９を実装した誘電体回路基板１８
（詳細は図１２（ｄ）参照）によって可変容量ダイオー
ド１９へ印加するバイアス電圧により主線路の線路容量
を可変とすることにより発振信号の周波数を可変として
いる。なお、この場合、予備共振器１４に接する端面か
ら誘電体回路基板までの誘電体線路部分は、この部分を
信号波が往復すると線路内半波長の整数倍になるように
選んであって簡易共振器１３’を形成している。図１２
（ｂ）に示す回路は基本的には図１２（ａ）に示したも
のと同じであるが、発振ダイオード１６と予備共振器１
４で発生した信号を、ギャップｇを介して簡易共振器１
３’に信号伝送方向とは逆の方向に結合させ、その後方
線路を簡易共振器１３’とし、１３’の終端面に、可変
容量ダイオード１９が装着されている誘電体回路基板１
８を配置し、可変容量ダイオード１９に印加するバイア
ス電圧により可変容量ダイオード１９の容量を変えさ
せ、発振周波数を可変としている。この構造では発振さ
れた電力はギャップを介して簡易共振器１３’に入力さ
れ、簡易共振器に発生した所望周波数の電力は再びギャ
ップｇを介してＮＲＤガイドの主線路３に入力されるの
で、ＮＲＤガイドで伝送される所望周波数の電力は極め
て僅かになる。図１２（ｃ）は従来のマイクロストリッ
プ回路で良く用いられている一般的な可変周波数発振回
路をＮＲＤガイド線路で組んだ例である。しかし、図１
２（ｃ）の回路場合も、図１２（ｂ）の場合と同様、所
望可変周波数電力は極めて僅かしか主誘電体線路３に入
力されない。

【０００６】しかし、上記のようなＮＲＤガイドを用い
た可変周波数発振回路では、図１２（ａ）に示した例で
は誘電体回路基板１８（図１２（ｄ）参照）のダイオー
ド装荷アンテナ部１８−４の金属電極が線路を遮る構造
のため、発振電力が大幅に抑圧され、原発振電力が有効
に出力端まで伝送されないため、著しく出力が低下する
（例えば原発振電力の１／３に）という問題があった。
また、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示した例では、Ｎ
ＲＤガイド主誘電体線路３に対し、ギャップを介して簡
易線路共振器１３’により発振周波数を制御する構造と
なっているため、ギャップの設定精度により大きく可変
周波数特性（周波数偏移幅と出力電力減少等）に影響が
現れると共に、基本的にＮＲＤガイドでは広いギャップ
での線路結合を取り難いという特性（例えば６０ＧＨｚ
では、ギャップ５ｍｍ以上は伝送損２０ｄＢ以上）もあ
り、製作上および特性均一化上、再現性良く製作するの
が困難であると共に、可変周波数幅があまり広くとれな
い（例えば可変周波数幅はバラクタ電圧０〜１０Ｖで１
００〜１５０ＭＨｚ）という問題もあった。

【０００７】本発明は、上記のような従来からのＮＲＤ
ガイド用回路で生じていた各種の問題を抑制した、ＮＲ
Ｄガイドと組合せて用いるのに適したダイオード回路や
可変周波数発振回路を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においてはダイオード回路および可変周波数発
振回路に対してそれぞれ下記のようにすることにした。
ダイオード装着用電極パターン部に複数のダイオード
を、上下導体板に対し平行な方向に誘電体線路中央に対
して上下対称に配置装荷すると共に、ダイオード装着用
電極の面積を減らして誘電体線路断面の有効面積を広く
することにより、上記問題を解決することにした。ダイ
オードを駆動する電源系へ高周波信号が漏出しないよう
にするためのＲＦチョークパターン部を別基板上に形成
させ、ダイオード実装パターン部は誘電体線路の断面に
接着し、ＲＦチョークパターン部は誘電体線路の両側面
または片側面に貼付または蒸着した構造にした。また、
ダイオード実装基板とＲＦチョークパターン基板を、そ
れぞれ誘電率の異なる基板上に形成させ、ダイオード実
装基板の比誘電率を、誘電体線路とダイオード実装部と
が、インピーダンス整合するような値にした。更に、Ｒ
Ｆチョークパターン部を誘電体線路内の信号伝送方向の
縦断面に挿入することにより不要なＬＳＥモードやＴＥ
Ｍモードを抑制した。誘電体線路に適したマイクロ波帯
からミリ波帯で用いられる発振源用半導体素子としてガ
ンダイオード又はインパットダイオードを用い、この素
子の近傍に予備共振回路部を配置し、予備共振回路部に
直列または並列に可変容量ダイオードを装荷し、このダ
イオードのバイアス電圧を制御して予備共振回路に対す
る直列または並列容量を変えることによって、発振周波
数を可変にした。必要に応じて発振安定用自己注入回路
素子として疎結合でＱ値の高い共振器を付加して設置し
て発振を安定させることにした。

【０００９】

【作用】従来はダイオードを誘電体線路断面の中央の最
も電界が集中する個所にダイオードを設置するのが最も
効果的と考えていたが、これではダイオード実装基板に
直交する進行波に対し、ダイオードの電極パターンがゲ
ートとなり、電磁波の進行を妨げ、ここを通過する信号
電力を少なくし、反射される信号電力を多くしていた。
これに対し、本発明では、複数個のダイオードを誘電体
線路の信号伝送方向に垂直な断面内で上下導体板に平行
な方向に、線路中央に対し上下対称に展開させて配置
し、しかもこれらの複数のダイオード装着用電極導体面
積を減らし誘電体線路断面の有効面積を多くしたので、
従来はダイオード装着用電極に遮られていた個所に隙間
が生じた形となって通過波（透過波）が多くなり、ま
た、ダイオード１個当りのスイッチ又は検波または周波
数変換等の作用は、複数個のダイオードが均等に電磁界
に接するようになるので、全体としてダイオード回路の
信号処理効果が増大する。

【００１０】ＲＦチョークパターン部をダイオード実装
パターン部とは別の基板上に形成させ、ダイオード実装
パターン部はＮＲＤガイドの誘電体線路断面に接着さ
せ、ＲＦチョークパターン部は誘電体線路の側面に貼付
または蒸着したので、従来例のように、誘電体伝送線路
から外に張り出しているために、ダイオード実装基板の
配置が制約されたり、実装時に基板の曲がり、ねじれ等
でダイオードが破損したり、ダイオード実装基板と伝送
線路との接触状態が不安定になるなどの問題はなくな
る。

【００１１】従来例では発振ダイオードを備えた発振源
部から遠くはなれたところで可変容量ダイオードにより
周波数制御を行なっていたのに対し、本発明では、発振
源部に近接して配置した予備共振器の予備共振パターン
に可変容量ダイオードが付加設置されているから確実容
易に周波数を制御でき、従って可変周波数幅を大きくと
れる。なお、ＮＲＤガイドの誘電体主線路の傍にギャッ
プを介して疎結合配置したＱ値の高い共振器は発振周波
数スペクトルを鋭くするするための安定化回路である
が、可変周波数幅や出力電力に多少制約を与える。可変
周波数発振回路の仕様条件によっては必ずしも必要では
ない。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１〜５実施例を示す図であ
る。以後簡略化のために図１に示した電極パターン部８
に相当する部分に着目して説明する。図１（ａ）は電極
１０ａ，１０ｂ間にダイオード２個を上下導体板に対し
て対称に、ダイオードの向きを同方向に実装した第１実
施例、図１（ｂ）はダイオードの向きを互いに逆方向
（無バイアス）に実装した第２実施例、図１（ｃ）はＴ
型に作られた２個のダイオード（Ｔ型ダイオード）１
１、１１’をダイオードの向きを同方向に実装した第３
実施例、図１（ｄ）はＴ型ダイオード１１、１１’をダ
イオードの向きを互いに逆方向に実装したバランス型ミ
キサ等に応用可能な第４実施例、図１（ｅ）は３個のダ
イオードを誘電体線路断面中央に１個、更にその上下に
対称に１個ずつ、合計３個、配置装荷した第５実施例で
ある。

【００１３】一般にＮＲＤガイドで主要な伝送モードと
して使われているＬＳＭ₀₁モードは図１３に示すような
線路断面電磁界分布をもっている。したがって最も電界
が集中する誘電体線路中央に上下導体板と平行な方向に
展開させて導体板を配置すると近似的に線路を遮断（短
絡）した状態になると考えられるため、この原理を用い
て導体板の代りにダイオードを実装したのが図９、図１
０に示した従来例であった。しかし、上記の効果が本当
に有効か否かを確かめるために行なったのが図１４に示
す実験データである。なお、図１４において左側の各図
はダイオードを装着すべき電極を形成させた基板の状態
を示す図で、右側の各図はそれぞれ対応するダイオード
装着用電極間の状態（開放、１本線で短絡、２本線で短
絡）で信号波を測定した結果を示す図である。

【００１４】図１４（ａ）は電極１０、１０’間を開放
にした状態の基板を図９（ａ）に示すように入出力線路
間に設置して測定した例で、これを見ると、電極１０、
１０’間の隙間を通じて信号が中心周波数ｆ₀で８ｄＢ
だけ通過しているが、反射特性を見ると、周波数ｆ₀で
２〜３ｄＢの反射損失（完全反射を０ｄＢ(reference)
とするので反射が少ないほどｄＢ値は大きくなる）であ
って、これは電極１０、１０’により殆どの入力電力が
反射されてしまっていることを示している。次に、図１
４（ｂ）の場合は、電極１０、１０’の中央を１本の導
体線で短絡しているので、殆ど遮断状態になる筈であ
る。しかし、実験結果は通過１２ｄＢとなっていて、高
々４ｄＢの遮断効果しかない。反射特性が悪いのは図１
４（ａ）の場合と同様の理由であるが、通過特性が
（ａ）の場合に比べ４ｄＢ程度しか遮断効果が出ないと
いうことは、此の場所に１本の導体線の代りにダイオー
ドを装荷しても同様にダイオードには信号電力のごく一
部のみしか集中しないため、信号処理（スイッチ、検
波、周波数変換等を意味する）の効果が悪いと考えられ
る。ここにダイオードを装荷した場合、これらの図の紙
面に垂直な方向への進行波に対して、１０、１０’の電
極パターン部がゲートとなり、電磁波の進行を妨げるこ
とになり、この部分を通過する信号電力は少なく、この
部分で反射される電力が多くなる。次に、図１４（ｃ）
に示す場合は、電極１０、１０’間に２本の導体線を上
下対称に装荷した例で、この場合の通過はｆ₀で約２３
ｄＢで、図（ａ）の場合に比べて１５ｄＢもの遮断効果
があり、これは導体線の代りに２個のダイオードを装荷
すれば効率よく信号処理ができることを示している。ダ
イオード装荷個所を増やし、ダイオード素子装着用電極
導体面積を減らし、誘電体線路部分の面積を多くすれ
ば、通過波（透過波）が多くなり、反射が少なくなり、
また、複数個のダイオードが均等に電磁界に接する機会
が増すため、ダイオードによる信号処理（スイッチ、検
波、周波数変換等）の効果が増すものと考えられる。本
発明は以上の実験、考察により成された。

【００１５】第１〜５実施例の電気的特性効果を図２を
用いて以下説明する。各実施例すべてで可能であるが、
複数個のダイオードを実装した基板４”を入出力兼用の
１本の誘電体線路端面に配置した構成である図２（ａ）
の回路では、例えば、Ａ：入射波が１波Ｓ₁のみのと
き、（イ）ダイオードにより周波数変換された波Ｓ₃を
発生（周波数変換、逓倍）、（ロ）ダイオードにより信
号を検波、基板４”に沿って信号Ｓ₄として出力（検
波）、Ｂ：入力波が２波のとき、２波Ｓ₁、Ｓ₂のビート
周波数を基板４”に沿って信号Ｓ₄として出力（周波数
変換、混合（ダウンコンバート））などの機能が実現で
きる。また、第１〜５実施例すべてで可能な２つの入力
誘電体線路３’、３”の間に複数ダイオード実装基板
４”を挾んだ図２（ｂ）の回路では、例えば、Ｃ：２つ
の入射波Ｓ₁、Ｓ₂により、Ｓ₁とＳ₂の周波数のビート周
波数を基板４”に沿って信号Ｓ₄として出力（周波数変
換、混合（ダウンコンバート））する機能を実現でき
る。

【００１６】なお第２実施例（図１（ｂ））、第４実施
例（図１（ｄ））では、信号の周期（位相）で０〜πま
でと０〜２πの期間にダイオードがそれぞれ交互に働く
ので、第１、第３実施例の０〜πの間しか働かない場合
の２倍の効率が得られる。

【００１７】更に、第１、第３、第５実施例では、図２
（ｃ）に示すようにダイオード実装基板４”を線路
３’、３”で挾み線路３’から３”へ信号が通過する構
成を用いると、Ｄ：ダイオードを導通／遮断することに
よりＳＰＳＴスイッチができ、しかも第５実施例のよう
に奇数個のダイオードを用いると高いオン／オフ比（ア
イソレーション）がとれるスイッチとなる、Ｅ：ダイオ
ードの導通電流を制御することにより可変減衰器を実現
できる、Ｆ：ダイオードを逆バイアスで用いることによ
り可変リアクタンスによる周波数特性可変フィルタを構
成できる、などの回路機能を実現できる。

【００１８】図３は本発明の第６実施例図で、図中、
３’、３”は誘電体線路で、この誘電体線路の側面には
ＲＦチョークパターンを形成させた基板７ａが貼付して
ある。８はビームリード型ダイオード９を実装し誘電体
線路端面に接する電極パターン部で、ダイオードは電極
１０、１０’に装着されている。この電極パターン部８
は誘電体線路３の信号伝送方向に垂直な面に貼付されて
いる。６は半導体ダイオード９にバイアス用直流電圧を
供給したり、周波数変換（ダウンコンバート）して得ら
れたＩＦ信号を取り出したりするための入出力導線であ
る。ＲＦチョーク部７ａの比誘電率は誘電体線路３と同
程度の値とし、電極パターン部８の基板の比誘電率ε_r
は、誘電体線路３とダイオード９が実装してあるこの電
極パターン部８とがインピーダンス整合する値（例えば
ε_r＝１０）としている。図４はＲＦチョークパターン
７を誘電体線路３の側面に直接蒸着した第７実施例を示
す図である。

【００１９】次に作用を説明する。誘電体線路３中を伝
送される高周波信号に対し、誘電体線路３の断面に接着
された電極パターン部８に実装した半導体ダイオード９
によって、通過、遮断のスイッチ動作、周波数変換、検
波動作、及び周波数変調動作が行なわれる。以下、各動
作例についてそれぞれ説明する。スイッチ回路では電極
パターンの銅箔による反射が主であるが、電極１０、１
０’間に電位差をつけ、ｐｉｎダイオードに電流が流れ
ることにより伝送モードと同じ電磁界を生じ、信号が伝
送される。即ちダイオードのオン／オフで信号の通過／
遮断を制御する。ミキサ回路では、同時に周波数の異な
る２信号を入力すると、入力電力の大きい信号同期で、
ショットキーダイオードにスイッチング入力され、これ
ら２信号の周波数差の信号出力が直流バイアス電源と共
用の入出力導線６を通して検出される。可変周波数回路
は、発振器からの信号が、バラクタダイオードを実装し
た基板で反射する際、このバラクタダイオードの印加電
圧に比例した容量変化で反射波が周波数偏移される。な
お、ＲＦチョークパターン７は、ダイオードに入力する
高周波（マイクロ波やミリ波）信号がダイオード駆動用
の電源系に漏出して発振や動作不安定などの不具合が発
生しないように１／４波長チョークパターンを使用し、
高周波信号の周辺回路への漏洩を防ぐ効果がある。

【００２０】図４はＲＦチョーク（金属）パターン７
を、直接、誘電体線路３の側面に蒸着した構造の第７実
施例を示す。この実施例では、ＲＦチョークパターンの
誘電体基板を誘電体線路３の側面に貼付することによる
誘電体線路幅の変化が生じないため、不用意な反射や通
過損失の発生が抑制できる。

【００２１】図５は第８実施例で、図示のように、ＲＦ
チョークパターン７（金属パターン５）を誘電体線路３
の信号伝送方向の中央断面に挿入した構造である。この
構造では、ＲＦチョーク金属パターンを線路の中央に配
置することにより、主伝送モード（ＬＳＭモード）以外
の不要モードであるＬＳＥモード、ＴＥモード等を抑制
する不要モードサプレッサとしての効果が強化される。

【００２２】図６は本発明の第９実施例を示し、図６
（ａ）は本実施例の全体構成図、図６（ｂ）は予備共振
器の可変容量ダイオード実装状態を示す図である。図６
（ｂ）に示す可変容量ダイオード付き予備共振器１４’
は誘電体基板１４−１と、その片面の金属パターンによ
る共振パターン１４−２、可変容量ダイオード用バイア
スパターン（本パターンは超高周波チョークでもある）
１４−３を備え、可変容量ダイオード１９が装荷されて
いる。この予備共振器１４’は一方で発振ダイオードバ
イアス基板１５を介して発振ダイオード１６に他方でＮ
ＲＤガイドの誘電体（主）線路３に接続され、更に誘電
体主線路３の適当な位置で、Ｑ値の高い共振器２０がギ
ャップｇで疎結合され、この共振器により反射帰還をか
け、発振を安定化している。なお、１４−４は予備共振
器１４’のなかでＮＲＤガイドの誘電体線路３に接する
部分、１７は発振ダイオードマウントブロックである。

【００２３】図７は第１０実施例図である。図６に示し
た第９実施例では可変容量ダイオード１９を直列配置し
ていたのに対し、本実施例では並列配置している。図７
（ｂ）について説明すると、誘電体基板１４−１上に予
備共振パターン１４−２と可変容量ダイオード用予備共
振パターン１４−２’及び可変容量ダイオードバイアス
パターン１４−３（超高周波信号チョークパターンでも
ある）と可変容量ダイオード１９が装荷されており、主
線路への接続および役割は第９実施例の場合と同様で、
１４−４は予備共振器１４”のなかでＮＲＤガイドの誘
電体線路３に接する部分ある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明して来たように本発明によれば
下記の如き種々の効果が得られる。

【００２５】誘電体線路断面に挿入するダイオード実装
基板の電極間に複数のダイオードを上下導体板に対し平
行で線路中央に対し上下対称に実装配置し、ダイオード
電極面積を少なくし誘電体線路部分面積を多くした構造
を用いることにより、各種ダイオード能動回路の動作効
率および性能が向上、例えば検波出力ならびに周波数変
換出力はダイオードの数だけ向上し、ＳＰＳＴスイッチ
の場合には従来形の実装では通過透過できる信号電力自
体が少なく、かつ、オン／オフ比も小さかったものが、
通過電力が従来より増すと共に、遮断時のアイソレーシ
ョンも向上、するなどの効果が得られる。

【００２６】ダイオード実装基板をダイオード実装部と
ＲＦチョーク部とに分けて、それぞれ、比誘電率の異な
る別基板上に実現し、ダイオード実装部は誘電体線路の
信号伝送方向と垂直な断面に接着し、ＲＦチョーク部は
誘電体線路の側面に貼付またはパターン蒸着したため、
ＮＲＤガイド用ダイオード回路の小型化が図れ、他の回
路と干渉することがなくなり、実装時に従来例の場合の
ような基板の曲がり、ねじれ等が発生しないため、ダイ
オードを破損することなく、誘電体線路と密着した実装
が容易にできるという効果が得られる。更に、ダイオー
ド実装基板の比誘電率を任意に設定できるので、ダイオ
ード回路と誘電体線路とのインピーダンス整合が容易に
なる。また、ＲＦチョークパターンを誘電体線路の側面
または信号伝送方向の縦断面に挿入することにより不要
なＬＳＭモード、ＴＥＭモード、ＴＥモード等の抑制が
でき、不要モードサプレッサを配置する必要がない。ま
た、従来は誘電体線路とダイオード実装電極とのインピ
ーダンス整合のためダイオード実装基板と誘電体線路と
の間に高誘電率基板を挿入していたが、そのため誘電率
の段差が２個所あって高周波信号の反射が多くなってい
たのに対し、本発明では電極部の基板の誘電率を個別に
設定することによって誘電率の段差が１個所だけにな
り、高周波信号の反射が抑えられる。これにより、スイ
ッチ回路では通過損失を低下させることが可能となり、
ミキサ回路ではショットキーダイオードのスイッチング
入力が増加しＩＦ変換効率が良くなるなどの効果が得ら
れる。

【００２７】発振源半導体素子に近接して予備共振器を
配置し、この予備共振器に直列または並列に可変容量ダ
イオードを装荷する構造とし、必要に応じて主線路の側
方に疎結合でＱ値の高い共振器を配置するようにしたた
め、全体の構成配置が簡易となり、線路の軸位置合わせ
や線路ギャップの設定バラツキによる可変周波数特性の
量産時の変動低下を抑制、改善し、かつ、原発振電力効
率を回路出力により著しく低下させることがないという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜図１（ｅ）はそれぞれ本発明の第
１〜５実施例図である。

【図２】第１〜５実施例の電気的特性効果を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の第６実施例を説明するための図であ
る。

【図４】本発明の第７実施例を説明するための図であ
る。

【図５】本発明の第８実施例を説明するための図であ
る。

【図６】本発明の第９実施例を説明するための図であ
る。

【図７】本発明の第１０実施例を説明するための図であ
る。

【図８】ＮＲＤガイドの概念を説明するための図であ
る。

【図９】従来のＮＲＤガイド用ダイオード回路の一例を
説明するための図である。

【図１０】従来のＮＲＤガイド用ダイオード回路の他の
一例を説明するための図である。

【図１１】従来のダイオード実装基板のＲＦチョーク部
がＮＲＤガイドの誘電体線路から外に張り出していたた
めに生じた基板の曲がり、ねじれ、伝送線路との接触状
態不安定などを説明するための図である。

【図１２】従来のＮＲＤガイドを用いた可変周波数発振
回路の例を示し、それらの不具合を説明するための図で
ある。

【図１３】ＮＲＤガイドで主要な伝送モードであるＬＳ
Ｍ₀₁モードにおける誘電体線路断面の電磁界分布を示す
図である。

【図１４】ダイオードを装着すべき電極を形成させた基
板の電極間の状態（開放、１本線で短絡、２本線で短
絡）と、各状態におけるＲＦ信号の通過、反射を測定し
た結果を対比して示す図である。

【符号の説明】

１…上導体板、２…下導体板３…誘電体線路３’、３”…入
出力誘電体線路４…誘電体基板４’…ダイオー
ド実装基板（全体）４”…複数ダイオード実装基板(全体) ５…金属パター
ン６…入出力導線７…ＲＦチョー
クパターン７ａ…ＲＦチョークパターンを形成させた基板８…誘電体線路端面に接する電極パターン部９…ダイオード１０、１０’…ダ
イオード装着電極１０ａ、１０ｂ…本発明に係る複数ダイオード装着電極１０ｃ…リード線１１、１１’…
Ｔ型ダイオード１４…予備共振器１４−１…誘電
体基板１４−２…金属共振パターン１４’…直列可変容量ダイオード付き予備共振器１４−３…可変容量ダイオード用超高周波チョークバイ
アスパターン１４−４…ＮＲＤガイド線路断面に接する部分１４”…並列可変容量ダイオード付き予備共振器１４−２’…可変容量ダイオード用共振パターン１５…発振ダイオードバイアス回路１５−１…誘電
体基板１５−２…発振ダイオードバイアスパターン１６…発振用ダイオード１７…発振用ダイオードマウントブロック１８…従来の可変容量ダイオード装荷誘電体基板１８−１…誘電体基板１８−２…超高周波チョークバイアスパターン１８−３…超高周波チョーク部分１８−４…ＮＲＤガイド線路に接する部分１９…可変容量ダイオード２０…Ｑ値の高
い誘電体共振器３０…高誘電率基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号伝送用誘電体線路とそれを挾む上下導
体板よりなり上下導体板間隔を上記線路以外の部分での
使用周波数の半波長以下としたＮＲＤガイドと組合せて
用いる回路の中で、高周波半導体ダイオードを用いる能
動回路構造で、誘電体線路の信号伝送方向に垂直な断面
内に上下導体板と平行な方向に展開させて高周波半導体
ダイオード素子と関連電極を配置した構成のＮＲＤガイ
ド用ダイオード回路において、複数個の半導体ダイオー
ドを、誘電体線路の信号伝送方向に垂直な断面内で誘電
体線路中央に対し上下対称に上下導体板に平行な方向に
展開させて配置し、且つ、これらのダイオード素子装着
用電極導体面積を減らし誘電体線路部分面積を多くした
構造を特徴とするＮＲＤガイドを用いたダイオード回
路。
【請求項２】信号伝送用誘電体線路とそれを挾む上下導
体板よりなり、上下導体板間隔を上記線路以外の部分で
の使用周波数の半波長以下としたＮＲＤガイドと組合せ
て用いる回路の中で、高周波半導体ダイオードを用いる
能動回路構造で、誘電体線路の信号伝送方向に垂直な断
面内に上下導体板と平行な方向に展開させて高周波半導
体ダイオード素子と関連電極を配置した構成のＮＲＤガ
イド用ダイオード回路において、上記ダイオードを駆動
する電源系へ高周波信号が漏出しないようにするための
ＲＦチョークパターン部を別基板上に形成させ、ダイオ
ード実装パターン部は信号伝送用誘電体線路の断面に接
着し、ＲＦチョークパターン部は誘電体線路の両方また
は片方の側面に貼付または蒸着した構造を特徴とするＮ
ＲＤガイド用ダイオード回路。
【請求項３】ダイオード実装基板とＲＦチョークパター
ン基板を、それぞれ誘電率の異なる誘電体基板上に形成
させ、ダイオード実装基板の比誘電率を、誘電体線路と
ダイオード実装部とが、インピーダンス整合するような
値としたことを特徴とする請求項２記載のＮＲＤガイド
用ダイオード回路。
【請求項４】ＲＦチョークパターンを誘電体線路内の信
号伝送方向の縦断面に挿入することにより、不要なＬＳ
ＥモードやＴＥＭモードを抑制したことを特徴とする請
求項２記載のＮＲＤガイド用ダイオード回路。
【請求項５】信号伝送用誘電体線路とそれを挾む上下導
体板よりなり、上下導体板間隔を上記線路以外の部分で
の使用周波数の半波長以下としたＮＲＤガイドと組合せ
て用いる回路の中で、誘電体線路に適したマイクロ波帯
からミリ波帯用の発振源半導体素子としてガンダイオー
ド又はインパットダイオードを用い、ダイオードが発振
した信号を伝送する主線路としてＮＲＤガイドを用い
た、上下導体板と平行な方向に展開する発振回路におい
て、発振源半導体素子に近接して予備共振回路部を配置
し、この予備共振回路部に直列または並列に可変容量ダ
イオードを装荷し、この可変容量ダイオードに印加する
バイアス電圧を制御して上記予備共振回路に対する直列
または並列容量を変えることによって、発振周波数を可
変にする機能をもたせたことを特徴とするＮＲＤガイド
用可変周波数発振回路。
【請求項６】発振安定用自己注入回路素子として、Ｑ値
の高い共振器をＮＲＤガイド線路に疎結合で付加して設
置したことを特徴とする請求項５記載のＮＲＤガイド用
可変周波数発振回路。