JPH11355048A - 逓倍器、誘電体線路装置および無線装置 - Google Patents
逓倍器、誘電体線路装置および無線装置Info
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- JPH11355048A JPH11355048A JP10159026A JP15902698A JPH11355048A JP H11355048 A JPH11355048 A JP H11355048A JP 10159026 A JP10159026 A JP 10159026A JP 15902698 A JP15902698 A JP 15902698A JP H11355048 A JPH11355048 A JP H11355048A
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- H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
- H03B19/06—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes
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Abstract
器の出力信号を誘電体線路で得るようにする。また、誘
電体線路装置の一部に小型の逓倍器を設けて、全体によ
り小型化した誘電体線路装置、およびその誘電体線路装
置を送信信号の伝搬路として用いた小型で高効率な無線
装置を得る。 【解決手段】 高調波歪みを発生するFETと入力端子
との間に入力整合回路を設けるとともに、誘電体ストリ
ップによる誘電体線路の電磁界に結合する先端開放の伝
送線路1を設ける。
Description
リ波帯等の高周波領域で使用される逓倍器、誘電体線路
装置および無線装置に関するものである。
においては良好な信号源が得られないので、入力信号の
周波数を整数倍に高めて出力する逓倍器が多用されてい
る。逓倍器は、一般にショットキーバリアダイオード、
ステップリカバリーダイオード、バイポーラトランジス
タ、FET等の電流/電圧の非線型特性を利用してい
る。
このように、逓倍波を発生するFETと入力端子との間
に入力整合回路、FETと出力端子との間に出力整合回
路をそれぞれ設けている。逓倍器は、入力端子に入力さ
れる基本波と出力端子から出力される逓倍波を考慮して
設計される。たとえば出力整合回路においては、基本波
周波数を全反射し、目的とする逓倍波周波数が出力端子
に最大パワーで伝達されるように設計される。図6にお
いて基本波反射スタブはこの部分で基本波を反射させ、
逓倍波整合用スタブは逓倍波が最も効率良く出力される
ようにFETとの整合をとる。
に示したように、基本波と逓倍波の2つの周波数に対し
て整合回路を構成する必要上、入力整合回路と出力整合
回路がそれぞれ大きく且つ複雑なものになっていた。ま
た、特にミリ波帯やサブミリ波帯といった超高周波領域
で使用する回路には、伝送損失の面で誘電体線路、特に
非放射性誘電体線路(以下「NRDガイド」と言う。)
を用いることが有利であるが、これまで出力をNRDガ
イドで直接得るようにした逓倍器はなかった。
ためには、図7に示すブロック図のように、従来のマイ
クロストリップラインによる逓倍器とNRDガイドとの
間に両者の線路変換を行う線路変換部を設けることにな
る。ところが、図6に示したように、出力整合回路を平
面回路で構成した場合、平面回路とNRDガイドとの変
換回路を逓倍器の出力端子に接続するといった形態とな
る。そのため全体の構成がますます大型で複雑化すると
いう問題が生じる。
単純化でき、しかも誘電体線路で直接出力信号を得るよ
うにした逓倍器を提供することにある。
一部に小型の逓倍器を設けて、全体により小型化した誘
電体線路装置を提供することにある。
線路装置を送信信号の伝搬路として用いた小型で高効率
な無線装置を提供することにある。
調波歪みを発生する素子と出力端子との間の出力整合回
路を、逓倍波を透過させる誘電体線路と、該誘電体線路
の電磁界に結合する先端開放の伝送線路とから構成す
る。
Tを用いる場合、該FETのソースを接地し、FETの
ゲートに入力整合回路を接続する。これにより、高調波
歪みの発生効率を高め、効率良く逓倍波を生成する。
路(NRDガイド)とし、電磁波の放射による伝送損失
の低下を抑え、しかも誘電体線路と他の線路との間隔を
狭めても、他の線路との不要結合が殆ど生じないように
し、全体により小型化できるようにする。
には、逓倍波のほぼ1/4波長の長さに亘って他の部分
と線路幅を異ならせたインピーダンス変換器を構成し、
誘電体線路との電磁界結合を行う部分を、所定の特性イ
ンピーダンスを有する伝送線路に対して最も効率良く線
路変換するように構成し、且つ、上記インピーダンス変
換器によってFET等の高調波歪みを発生する素子との
整合を適切にとる。これにより、逓倍波を効率良く取り
出す。
ずれかの逓倍器を発振素子と誘電体線路との間に設けて
構成する。これにより小型で高効率な逓倍器を備えた誘
電体線路装置を得る。また、この発明の無線装置は、上
記誘電体線路装置を送信信号の伝搬路として小型で高効
率な無線装置を得る。
逓倍器の構成を図1および図2を参照して説明する。
路および誘電体ストリップの関係を示す図である。図2
は図1に示した逓倍器を含む誘電体線路装置の構成を示
す図である。
設けたマイクロストリップラインによる伝送線路1から
構成している。この伝送線路1の一方の端部は開放端で
あり、その開放端が誘電体ストリップの長手方向に対し
て垂直に誘電体ストリップの途中部分に挿入するような
形態で配置している。この伝送線路1の他方の端部には
FETのドレインをワイヤーボンディングにより接続し
ている。
ロストリップラインによる伝送線路2、逓倍波反射用ス
タブ3、基本波整合用スタブ4から構成している。この
伝送線路2の一方の端部を入力端子とし、他方の端部に
FETのゲートをワイヤーボンディングにより接続して
いる。逓倍波反射用スタブ3はFETにより生成された
逓倍波(たとえば基本波の2次高調波)が入力側に伝搬
するのを阻止し、FET側に反射させる。また基本波整
合用スタブ4は伝送線路2とFETとの整合をとる。
レインバイアス端子5と伝送線路1の所定箇所との間に
ドレインバイアス用線路6を形成していて、このドレイ
ンバイアス用線路6の所定箇所にフィルタ用スタブ7を
設けている。このフィルタ用スタブ7は逓倍波がドレイ
ンバイアス端子5を介してドレインバイアス回路側へ伝
搬されるのを阻止する。8はゲートバイアス端子であ
り、このゲートバイアス端子8と伝送線路2の所定箇所
との間にゲートバイアス用線路9を形成していて、ゲー
トバイアス用線路9の所定箇所にフィルタ用スタブ10
を設けている。このフィルタ用スタブ10は入力端子か
ら入力される基本波がゲートバイアス端子8を介してゲ
ートバイアス回路へ伝搬するのを阻止する。
体板と誘電体ストリップの一部を取り除いた状態での上
面図、(B)は回路基板部分を通り且つ誘電体ストリッ
プに直交する方向の断面図、(C)は誘電体ストリップ
の電磁波伝搬方向での断面図である。図に示すように、
導体板11と12との間を所定間隔にし、その間に誘電
体ストリップ13を設けることによってNRDガイドを
構成している。回路基板14を設ける箇所には誘電体ス
トリップ13の高さ方向の厚みをほぼ半分にして、回路
基板14の上部に誘電体ストリップ13′を載置するこ
とによって、誘電体ストリップのほぼ中央部に回路基板
14が挟み込まれたような構造をとる。回路基板14に
は図1に示したマイクロストリップラインによる回路を
構成していて、その伝送線路1の一方の端部が誘電体ス
トリップ13の電磁波伝搬方向に垂直な方向に、誘電体
ストリップ13の所定箇所に挿入される位置関係に配置
している。但し、回路基板14の少なくとも誘電体スト
リップに挟まれる部分には下面に接地電極を形成してい
ない。この構造により、伝送線路1はNRDガイドに対
してLSMモードを励振し、送信信号がLSMモードで
NRDガイドを伝搬することになる。なお、伝送線路1
と誘電体ストリップ13の端部との間隔および誘電体ス
トリップに対する直交方向への挿入量によってマイクロ
ストリップラインとNRDガイドとの適正な整合を図
る。
た回路基板をその全長にわたってNRDガイドの誘電体
ストリップ部分に挿入したが、図3に示すように、出力
整合回路としての伝送線路1部分のみをNRDガイドの
誘電体ストリップに挿入するように構成してもよい。ま
た、図2に示した例では、伝送線路1をマイクロストリ
ップ線路としたが、回路基板14の下面側に接地電極を
設けずに、導体板11,12と伝送線路1とによってサ
スペンデッドラインを構成してもよい。
図1に示した逓倍器と異なるのは、出力整合回路として
の伝送線路1の構造である。この図4に示す例では、伝
送線路1の所定箇所に、逓倍波の略1/4波長の長さに
亘って他の部分と線路幅を異ならせたインピーダンス変
換器を構成している。1a,1bはそれぞれ逓倍波の略
1/4波長の長さを有し、それぞれ線路幅を異なったも
のとしている。この伝送線路1の特性インピーダンスは
たとえば50Ωであり、NRDガイドとの変換器部分、
すなわち伝送線路1の誘電体ストリップ側の端部の構造
は50Ωの伝送線路に対して最も効率良く線路変換がな
されるように構成している。一方、1a,1bで示すイ
ンピーダンス変換器によってFETとのインピーダンス
整合を図っている。すなわちこのインピーダンス変換器
は、逓倍波に対しては、1a,1bで示す部分の線路長
が1/4波長となって、インピーダンストランスフォー
マとして作用し、FETのドレイン端のインピーダンス
とNRDガイド変換部のインピーダンスとのインピーダ
ンス不整合を解消する。一方、基本波に対しては、上記
インピーダンス変換器はインピーダンストランスフォー
マとしては作用せず、基本波がNRD変換部の開放端
(伝送線路1の端部)で全反射し、基本波がFETへ戻
る。その際、インピーダンス変換器は基本波の反射位相
を変化させるので、このインピーダンス変換器の設計に
よって、たとえばFETのドレイン端で基本波が等価的
にショートとなるようにして、逓倍波の発生効率が最も
高まるように上記反射位相を設定することも容易とな
る。
逓倍波を発生させる場合について示したが、所定の高調
波のみをNRDガイドへ出力するようにインピーダンス
変換器を構成すれば、3逓倍器や4逓倍器等、2次以上
の次数の逓倍器を構成することができる。
においてオシレータOSCはたとえばガンダイオードと
バラクタダイオードを用いた電圧制御発振器を構成して
いて、発振信号をマイクロストリップラインに出力す
る。逓倍器は先に示した構造のものを採用する。逓倍器
の出力はNRDガイドであり、NRDガイドによるサー
キュレータを介してアンテナ(一次放射器)へ送信信号
を出力する。この一次放射器はたとえば誘電体共振器に
より構成し、この誘電体共振器と誘電体レンズとにより
アンテナを構成する。アンテナで受けた受信信号はサー
キュレータを介してミキサーへ与えられる。一方、逓倍
器の出力部とサーキュレータとの間にはNRDガイドに
よるカプラを構成していて、Lo(ローカル)信号をミ
キサーに与える。ミキサーはLo信号と受信信号とを混
合し、ショットキーバリアダイオード等の非線型特性を
利用して高調波成分を発生させ、送信周波数と受信周波
数の差成分を取り出す。このような無線装置の逓倍器の
出力部からミキサーの出力部まではすべてNRDガイド
で構成されるので、低損失で小型の無線装置が得られ
る。
波を反射させるスタブ等が不要となり、且つマイクロス
トリップ線路と誘電体線路との線路変換を行うための回
路も不要となるため、逓倍器を全体に容易に小型化でき
る。
ETを用いることにより、逓倍波の出力を容易に高める
ことができる。
(NRDガイド)とすることにより、伝送損失の低下が
抑えられ、しかも全体により小型化できる。
ンピーダンス変換器を構成することにより、伝送線路と
誘電体線路との変換効率を高くし、且つFET等の逓倍
波を発生する素子から効率良く逓倍波を取り出せるよう
になる。
な逓倍器を備えた誘電体線路装置および小型で高効率な
無線装置が得られる。
図
体ストリップとの関係を示す図
の構成を示す図
Claims (6)
- 【請求項1】 高調波歪みを発生する素子と、該素子と
入力端子との間に設けられた、基本波を透過させ逓倍波
を反射させる入力整合回路と、前記素子と出力端子との
間に設けられた、前記基本波を反射させ前記逓倍波を透
過させる出力整合回路とから成る逓倍器であって、 前記出力整合回路を、前記逓倍波を透過させる誘電体線
路と、該誘電体線路の電磁界に結合する先端開放の伝送
線路とから構成したことを特徴とする逓倍器。 - 【請求項2】 前記素子をFETとし、該FETのソー
スを接地し、前記FETのゲートに前記入力整合回路を
接続し、前記FETのドレインに前記出力整合回路を接
続した請求項1に記載の逓倍器。 - 【請求項3】 前記誘電体線路を、非放射性誘電体線路
とした請求項1に記載の逓倍器。 - 【請求項4】 前記伝送線路に、前記逓倍波の略1/4
波長の長さに亘って他の部分と線路幅を異ならせたイン
ピーダンス変換器を構成した請求項1、2または3に記
載の逓倍器。 - 【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれかに記載の逓
倍器を発振素子と前記誘電体線路との間に設けて成る誘
電体線路装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の誘電体線路装置を送信
信号の伝搬路とした無線装置。
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