JPH10242755A - マイクロ波発振器 - Google Patents
マイクロ波発振器Info
- Publication number
- JPH10242755A JPH10242755A JP4767897A JP4767897A JPH10242755A JP H10242755 A JPH10242755 A JP H10242755A JP 4767897 A JP4767897 A JP 4767897A JP 4767897 A JP4767897 A JP 4767897A JP H10242755 A JPH10242755 A JP H10242755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- substrate
- coupling
- dielectric coaxial
- coaxial resonator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘電体共振器を用いた帯域反射型のマイクロ
波発振器であって、且つ全体に小型で容易に安定性が得
られるマイクロ波発振器を提供する。 【解決手段】 基板１上に結合線路であるマイクロスト
リップライン２を形成し、能動素子であるトランジスタ
６を実装するとともに、誘電体同軸共振器２１を基板１
上に実装し、その内導体を内導体引出電極２２を介して
マイクロストッリプラインの所定位置に近接させる。
波発振器であって、且つ全体に小型で容易に安定性が得
られるマイクロ波発振器を提供する。 【解決手段】 基板１上に結合線路であるマイクロスト
リップライン２を形成し、能動素子であるトランジスタ
６を実装するとともに、誘電体同軸共振器２１を基板１
上に実装し、その内導体を内導体引出電極２２を介して
マイクロストッリプラインの所定位置に近接させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯に
おける電圧制御発振器などの発振器に関する。
おける電圧制御発振器などの発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波帯における発振器としては、
能動素子と帰還回路による発振器や、能動素子と共振器
および結合線路を用いた帯域反射型発振器が用いられて
いる。一般にこれらの発振器は制御電圧に応じて発振周
波数を可変する電圧制御発振器（ＶＣＯ）として構成さ
れ、たとえばＰＬＬ回路における発振器などに用いられ
ている。
能動素子と帰還回路による発振器や、能動素子と共振器
および結合線路を用いた帯域反射型発振器が用いられて
いる。一般にこれらの発振器は制御電圧に応じて発振周
波数を可変する電圧制御発振器（ＶＣＯ）として構成さ
れ、たとえばＰＬＬ回路における発振器などに用いられ
ている。
【０００３】ここで従来のマイクロ波発振器の構成例を
図４および図５に示す。
図４および図５に示す。
【０００４】図４はその斜視図であり、基板１の図にお
ける上面にマイクロストリップライン２，３，４，５、
アースパターン１０、電源端子１１および出力端子１２
を形成し、下面には略全面にアース導体を形成してい
る。また、基板１上には能動素子であるトランジスタ
６、チップコンデンサ７，８およびチップ抵抗９を実装
している。さらに基板１上の所定位置には支持台４２を
介してＴＥ０１δモードの誘電体共振器４１を配置して
いる。
ける上面にマイクロストリップライン２，３，４，５、
アースパターン１０、電源端子１１および出力端子１２
を形成し、下面には略全面にアース導体を形成してい
る。また、基板１上には能動素子であるトランジスタ
６、チップコンデンサ７，８およびチップ抵抗９を実装
している。さらに基板１上の所定位置には支持台４２を
介してＴＥ０１δモードの誘電体共振器４１を配置して
いる。
【０００５】図５は図４に示したマイクロ波発振器の回
路図である。同図に示すように、マイクロストリップラ
イン２の端部は抵抗９により終端され、トランジスタ６
のコレクタはコンデンサ７により高周波的にアースにバ
イパスされ、トランジスタ６のベース−エミッタ間の漂
遊容量を介して注入された信号が誘電体共振器４１とマ
イクロストリップライン２との結合点付近で反射して、
トランジスタ６の負性抵抗により増幅される。これによ
り帯域反射型の発振器として作動する。この発振出力は
コンデンサ８を介して取り出すようにしている。
路図である。同図に示すように、マイクロストリップラ
イン２の端部は抵抗９により終端され、トランジスタ６
のコレクタはコンデンサ７により高周波的にアースにバ
イパスされ、トランジスタ６のベース−エミッタ間の漂
遊容量を介して注入された信号が誘電体共振器４１とマ
イクロストリップライン２との結合点付近で反射して、
トランジスタ６の負性抵抗により増幅される。これによ
り帯域反射型の発振器として作動する。この発振出力は
コンデンサ８を介して取り出すようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のマイ
クロ波発振器においては、ＴＥ０１δモードの誘電体共
振器４１から空間中に放射されて損失となる電力を閉じ
込めるために、図４に示したように、誘電体共振器４１
の寸法の２〜３倍以上の大きな金属ケース３０が必要で
あった。また、この金属ケース３０内の空間は空胴共振
器として発振に関与し、金属ケース３０により磁界が遮
蔽される位置が発振周波数に影響を与えるため、誘電体
共振器４１に対する金属ケース３０の相対的位置関係や
金属ケース３０の大きさや形状によって発振周波数が変
化する。そのため、従来は変形しにくい厚みのある金属
ケースを用い、しかも高精度に組み立てる必要があっ
た。
クロ波発振器においては、ＴＥ０１δモードの誘電体共
振器４１から空間中に放射されて損失となる電力を閉じ
込めるために、図４に示したように、誘電体共振器４１
の寸法の２〜３倍以上の大きな金属ケース３０が必要で
あった。また、この金属ケース３０内の空間は空胴共振
器として発振に関与し、金属ケース３０により磁界が遮
蔽される位置が発振周波数に影響を与えるため、誘電体
共振器４１に対する金属ケース３０の相対的位置関係や
金属ケース３０の大きさや形状によって発振周波数が変
化する。そのため、従来は変形しにくい厚みのある金属
ケースを用い、しかも高精度に組み立てる必要があっ
た。
【０００７】この発明の目的は誘電体共振器を用いた帯
域反射型のマイクロ波発振器であって、且つ全体に小型
で容易に安定性が得られるマイクロ波発振器を提供する
ことにある。
域反射型のマイクロ波発振器であって、且つ全体に小型
で容易に安定性が得られるマイクロ波発振器を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、結合線路
と、該結合線路の端部に接続した能動素子と、前記結合
線路に対してその途中で結合する共振器とを設けてなる
帯域反射型マイクロ波発振器において、上述した従来の
問題を解消するために、請求項１に記載のとおり、基板
上に前記結合線路を形成し、能動素子を実装するととも
に、前記共振器として誘電体同軸共振器を前記基板上に
実装し、前記誘電体同軸共振器の内導体を前記結合線路
に近接させる。
と、該結合線路の端部に接続した能動素子と、前記結合
線路に対してその途中で結合する共振器とを設けてなる
帯域反射型マイクロ波発振器において、上述した従来の
問題を解消するために、請求項１に記載のとおり、基板
上に前記結合線路を形成し、能動素子を実装するととも
に、前記共振器として誘電体同軸共振器を前記基板上に
実装し、前記誘電体同軸共振器の内導体を前記結合線路
に近接させる。
【０００９】このように共振器として誘電体同軸共振器
を用いたことにより、誘電体共振器からの電力放射がほ
とんどなく、金属ケースが不要となる。基板の周囲に金
属ケースを設ける場合でも、その金属ケース内の空間は
空胴共振器として積極的に用いる必要がないため、小型
の金属ケースを用いることができる。また、発振周波数
は金属ケースの位置や大きさに依存しないため比較的薄
い金属板からなる金属ケースを用いることも可能とな
り、全体に安価で小型化されたマイクロ波発振器が得ら
れる。
を用いたことにより、誘電体共振器からの電力放射がほ
とんどなく、金属ケースが不要となる。基板の周囲に金
属ケースを設ける場合でも、その金属ケース内の空間は
空胴共振器として積極的に用いる必要がないため、小型
の金属ケースを用いることができる。また、発振周波数
は金属ケースの位置や大きさに依存しないため比較的薄
い金属板からなる金属ケースを用いることも可能とな
り、全体に安価で小型化されたマイクロ波発振器が得ら
れる。
【００１０】また、この発明は請求項２に記載のとお
り、基板上に結合線路の所定箇所に近接する結合用導体
パターンを形成し、該結合用導体パターンに前記誘電体
同軸共振器の内導体を接続する。これにより基板上の結
合線路と結合用導電体パターンとの結合量を、基板上の
結合用導電体パターンの形成位置および寸法によって定
めることができ、結合線路と誘電体同軸共振器との安定
した結合が容易に得られる。
り、基板上に結合線路の所定箇所に近接する結合用導体
パターンを形成し、該結合用導体パターンに前記誘電体
同軸共振器の内導体を接続する。これにより基板上の結
合線路と結合用導電体パターンとの結合量を、基板上の
結合用導電体パターンの形成位置および寸法によって定
めることができ、結合線路と誘電体同軸共振器との安定
した結合が容易に得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態である
マイクロ波発振器の構成を図１および図２を参照して説
明する。
マイクロ波発振器の構成を図１および図２を参照して説
明する。
【００１２】図１はマイクロ波発振器の斜視図であり、
基板１の図における上面にマイクロストリップライン
２，３，４，５、アースパターン１０、電源端子１１お
よび出力端子１２を形成している。基板１の下面には略
全面にアース導体を形成している。また、基板１上には
能動素子であるトランジスタ６、チップコンデンサ７，
８およびチップ抵抗９を実装している。さらに基板１上
の所定位置には誘電体同軸共振器２１を配置している。
基板１の図における上面にマイクロストリップライン
２，３，４，５、アースパターン１０、電源端子１１お
よび出力端子１２を形成している。基板１の下面には略
全面にアース導体を形成している。また、基板１上には
能動素子であるトランジスタ６、チップコンデンサ７，
８およびチップ抵抗９を実装している。さらに基板１上
の所定位置には誘電体同軸共振器２１を配置している。
【００１３】この誘電体同軸共振器２１は、六面体形状
の誘電体ブロックに貫通孔を形成し、その貫通孔の内面
に内導体を形成し、図における右手前の端面と左後方の
端面をそれぞれ開放面として、その他の外面（四側面）
に外導体を形成することにより構成したλ／２の誘電体
同軸共振器である。したがってこの誘電体同軸共振器２
１は、その内導体の長さを略半波長とする周波数で共振
する。図中の２２は誘電体同軸共振器２１の内導体引出
電極であり、その一端を誘電体同軸共振器２１の内導体
に半田付けなどにより接続固定している。この構造によ
り、内導体引出電極２２の他端がマイクロストリップラ
イン２に対して所定距離離れて対向する。これにより誘
電体同軸共振器はマイクロストリップライン２に磁界結
合（疎結合）する。
の誘電体ブロックに貫通孔を形成し、その貫通孔の内面
に内導体を形成し、図における右手前の端面と左後方の
端面をそれぞれ開放面として、その他の外面（四側面）
に外導体を形成することにより構成したλ／２の誘電体
同軸共振器である。したがってこの誘電体同軸共振器２
１は、その内導体の長さを略半波長とする周波数で共振
する。図中の２２は誘電体同軸共振器２１の内導体引出
電極であり、その一端を誘電体同軸共振器２１の内導体
に半田付けなどにより接続固定している。この構造によ
り、内導体引出電極２２の他端がマイクロストリップラ
イン２に対して所定距離離れて対向する。これにより誘
電体同軸共振器はマイクロストリップライン２に磁界結
合（疎結合）する。
【００１４】図２は図１に示したマイクロ波発振器の等
価回路図である。同図においては誘電体同軸共振器２１
をインダクタとキャパシタの並列共振回路で表し、この
共振器とマイクロストリップライン２との磁界結合をＭ
結合回路で表している。このように、マイクロストリッ
プライン２の一方の端部を抵抗９により終端し、他方の
端部にトランジスタ６を接続するとともに、マイクロス
トリップライン２の所定位置に誘電体同軸共振器２１を
配置する。コンデンサ７はトランジスタ６のコレクタを
コンデンサ７により高周波的にアースにバイパスする。
マイクロストリップライン２に対してはトランジスタ６
のベース−エミッタ間の漂遊容量を介して信号が注入さ
れる。その信号は誘電体同軸共振器２１とマイクロスト
リップライン２との結合点付近で反射し、トランジスタ
６はその負性抵抗によりこれを増幅する。このようにし
て帯域反射型の発振器として作動する。この発振出力は
コンデンサ８を介して外部へ取り出す。なお、図１に示
した誘電体同軸共振器２１とマイクロストリップライン
２との結合位置とマイクロストリップライン２の端部
（トランジスタ６の接続位置）との電気長は、発振周波
数における波長をλとした場合にλ／４またはλ／４の
整数倍の関係となるように誘電体同軸共振器２１を配置
する。
価回路図である。同図においては誘電体同軸共振器２１
をインダクタとキャパシタの並列共振回路で表し、この
共振器とマイクロストリップライン２との磁界結合をＭ
結合回路で表している。このように、マイクロストリッ
プライン２の一方の端部を抵抗９により終端し、他方の
端部にトランジスタ６を接続するとともに、マイクロス
トリップライン２の所定位置に誘電体同軸共振器２１を
配置する。コンデンサ７はトランジスタ６のコレクタを
コンデンサ７により高周波的にアースにバイパスする。
マイクロストリップライン２に対してはトランジスタ６
のベース−エミッタ間の漂遊容量を介して信号が注入さ
れる。その信号は誘電体同軸共振器２１とマイクロスト
リップライン２との結合点付近で反射し、トランジスタ
６はその負性抵抗によりこれを増幅する。このようにし
て帯域反射型の発振器として作動する。この発振出力は
コンデンサ８を介して外部へ取り出す。なお、図１に示
した誘電体同軸共振器２１とマイクロストリップライン
２との結合位置とマイクロストリップライン２の端部
（トランジスタ６の接続位置）との電気長は、発振周波
数における波長をλとした場合にλ／４またはλ／４の
整数倍の関係となるように誘電体同軸共振器２１を配置
する。
【００１５】図１に示した構成では、５ＧＨｚの発振器
を構成する場合、誘電体同軸共振器２１の誘電体ブロッ
クの比誘電率εｒを２１とすれば、その外形寸法は３ｍ
ｍ×３ｍｍ×５ｍｍであり、発振器全体の大きさは１５
ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ程度に収まる。これに対し、図
４に示した構成では、５ＧＨｚの発振器を構成する場
合、ＴＥ０１δモードの誘電体共振器の大きさは、比誘
電率εｒ＝３８の誘電体材料を用いれば、直径１１ｍ
ｍ、高さ５ｍｍとなり、この場合、発振器全体の大きさ
は２５ｍｍ×２５ｍｍ×１０ｍｍとなる。したがって、
この実施形態では、容積比にして従来より８０％小さい
２０％の大きさで発振器を構成することができる。
を構成する場合、誘電体同軸共振器２１の誘電体ブロッ
クの比誘電率εｒを２１とすれば、その外形寸法は３ｍ
ｍ×３ｍｍ×５ｍｍであり、発振器全体の大きさは１５
ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ程度に収まる。これに対し、図
４に示した構成では、５ＧＨｚの発振器を構成する場
合、ＴＥ０１δモードの誘電体共振器の大きさは、比誘
電率εｒ＝３８の誘電体材料を用いれば、直径１１ｍ
ｍ、高さ５ｍｍとなり、この場合、発振器全体の大きさ
は２５ｍｍ×２５ｍｍ×１０ｍｍとなる。したがって、
この実施形態では、容積比にして従来より８０％小さい
２０％の大きさで発振器を構成することができる。
【００１６】次に、第２の実施形態に係るマイクロ波発
振器の構成を図３に示す。図３は金属ケースを取り付け
る前の状態での平面図である。図１に示したものと異な
る点は、基板１上のマイクロストリップライン２に対し
て平行に近接する所定位置に結合用導体パターン１３を
設け、内導体引出電極２２をこの結合用導体パターン１
３に直接接続するようにした点である。すなわち内導体
引出電極２２の一端は誘電体同軸共振器２１の内導体に
半田付けなどにより接続し、他端は結合用導体パターン
１３に半田付けなどにより直接接続する。この結合用導
体パターン１３とマイクロストリップライン２とは磁界
結合するため、誘電体同軸共振器２１はマイクロストリ
ップライン２の所定位置で磁界結合することになる。こ
のように基板１上に直接結合用導体パターン１３を設け
れば、誘電体同軸共振器２１の取り付け位置が多少ずれ
ても、常に一定の結合量で誘電体同軸共振器２１とマイ
クロストリップライン２とを結合させることができる。
振器の構成を図３に示す。図３は金属ケースを取り付け
る前の状態での平面図である。図１に示したものと異な
る点は、基板１上のマイクロストリップライン２に対し
て平行に近接する所定位置に結合用導体パターン１３を
設け、内導体引出電極２２をこの結合用導体パターン１
３に直接接続するようにした点である。すなわち内導体
引出電極２２の一端は誘電体同軸共振器２１の内導体に
半田付けなどにより接続し、他端は結合用導体パターン
１３に半田付けなどにより直接接続する。この結合用導
体パターン１３とマイクロストリップライン２とは磁界
結合するため、誘電体同軸共振器２１はマイクロストリ
ップライン２の所定位置で磁界結合することになる。こ
のように基板１上に直接結合用導体パターン１３を設け
れば、誘電体同軸共振器２１の取り付け位置が多少ずれ
ても、常に一定の結合量で誘電体同軸共振器２１とマイ
クロストリップライン２とを結合させることができる。
【００１７】なお、上で述べた各実施形態では、両端開
放のいわゆるλ／２タイプの誘電体同軸共振器を用いた
が、１端面を短絡面とし、他端を開放面とするいわゆる
λ／４タイプの誘電体同軸共振器を用いれば、誘電体ブ
ロックの軸方向寸法をほぼ半分にすることができるた
め、発振器全体の寸法をさらに小型化することも可能と
なる。
放のいわゆるλ／２タイプの誘電体同軸共振器を用いた
が、１端面を短絡面とし、他端を開放面とするいわゆる
λ／４タイプの誘電体同軸共振器を用いれば、誘電体ブ
ロックの軸方向寸法をほぼ半分にすることができるた
め、発振器全体の寸法をさらに小型化することも可能と
なる。
【００１８】また、誘電体ブロックのいずれの端面にも
外導体を形成して、貫通孔の内周面に、ギャップ部分を
有する内導体を設けることによって、内導体の開放端を
貫通孔内部に設けるようにしてもよい。
外導体を形成して、貫通孔の内周面に、ギャップ部分を
有する内導体を設けることによって、内導体の開放端を
貫通孔内部に設けるようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、誘電体共
振器からの電力放射がほとんどなく、金属ケースが必須
ではなくなり、金属ケースを設ける場合でも、その金属
ケース内の空間は空胴共振器として積極的に用いる必要
がないため、小型の金属ケースを用いることができる。
また、発振周波数は金属ケースの位置や大きさに依存し
ないため、比較的薄い金属板からなる金属ケースを用い
ることも可能となり、全体に安価で小型化されたマイク
ロ波発振器が得られる。
振器からの電力放射がほとんどなく、金属ケースが必須
ではなくなり、金属ケースを設ける場合でも、その金属
ケース内の空間は空胴共振器として積極的に用いる必要
がないため、小型の金属ケースを用いることができる。
また、発振周波数は金属ケースの位置や大きさに依存し
ないため、比較的薄い金属板からなる金属ケースを用い
ることも可能となり、全体に安価で小型化されたマイク
ロ波発振器が得られる。
【００２０】また、請求項２に係る発明によれば、基板
上の結合線路と結合用導電体パターンとの結合量を、基
板上の結合用導電体パターンの形成位置および寸法によ
って定めることができ、結合線路と誘電体同軸共振器と
の安定した結合が容易に得られる。
上の結合線路と結合用導電体パターンとの結合量を、基
板上の結合用導電体パターンの形成位置および寸法によ
って定めることができ、結合線路と誘電体同軸共振器と
の安定した結合が容易に得られる。
【図１】第１の実施形態に係るマイクロ波発振器の斜視
図である。
図である。
【図２】同マイクロ波発振器の等価回路図である。
【図３】第２の実施形態に係るマイクロ波発振器の平面
図である。
図である。
【図４】従来のマイクロ波発振器の斜視図である。
【図５】従来のマイクロ波発振器の回路図である。
１−基板 ２〜５−マイクロストリップライン ６−トランジスタ（能動素子） ７，８−チップコンデンサ ９−チップ抵抗 １０−アースパターン １１−電源端子 １２−出力端子 １３−結合用導体パターン ２１−誘電体同軸共振器 ２２−内導体引出電極 ３０−金属ケース ４１−ＴＥ０１δ誘電体共振器 ４２−支持台
Claims (2)
- 【請求項１】 結合線路と、該結合線路の端部に接続し
た能動素子と、前記結合線路に対してその途中で結合す
る共振器とを設けてなる帯域反射型マイクロ波発振器に
おいて、 基板上に前記結合線路を形成し、能動素子を実装すると
ともに、前記共振器として誘電体同軸共振器を前記基板
上に実装し、前記誘電体同軸共振器の内導体を前記結合
線路に近接させたことを特徴とするマイクロ波発振器。 - 【請求項２】 前記基板上に前記結合線路の所定箇所に
近接する結合用導体パターンを形成し、該結合用導体パ
ターンに前記誘電体同軸共振器の内導体を接続したこと
を特徴とする請求項１に記載のマイクロ波発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4767897A JPH10242755A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | マイクロ波発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4767897A JPH10242755A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | マイクロ波発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242755A true JPH10242755A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12781947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4767897A Pending JPH10242755A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | マイクロ波発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242755A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2809003A3 (de) * | 2013-05-08 | 2015-02-25 | STEINEL GmbH | Hochfrequenz-Oszillatorvorrichtung |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP4767897A patent/JPH10242755A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2809003A3 (de) * | 2013-05-08 | 2015-02-25 | STEINEL GmbH | Hochfrequenz-Oszillatorvorrichtung |
| EP3506496A1 (de) * | 2013-05-08 | 2019-07-03 | STEINEL GmbH | Doppler bewegungs-sensor mit hochfrequenz-oszillatorvorrichtung |
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