JPS59125104A - パルス動作型固体発振器 - Google Patents
パルス動作型固体発振器Info
- Publication number
- JPS59125104A JPS59125104A JP23338482A JP23338482A JPS59125104A JP S59125104 A JPS59125104 A JP S59125104A JP 23338482 A JP23338482 A JP 23338482A JP 23338482 A JP23338482 A JP 23338482A JP S59125104 A JPS59125104 A JP S59125104A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- oscillation frequency
- diode
- temperature
- frequency
- 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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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
- H03B9/12—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
- H03B9/14—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance
- H03B9/145—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance the frequency being determined by a cavity resonator, e.g. a hollow waveguide cavity or a coaxial cavity
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガン・ダイオード等を固体能動素子に使用し
たパルス動作型のマイクロ波用固体発振器に関する。
たパルス動作型のマイクロ波用固体発振器に関する。
従来のこの棟の固体発振器は、第１図ムこ示ずように、
金属製のチャンバー１内にねし２，３によりガン・ダイ
オード４を装架し、そのガン・ダイオード４に方形波の
電圧パルスを印加して、そのガン・ダイオード４を駆動
し、マイクＬＪ波を発振させていた。
金属製のチャンバー１内にねし２，３によりガン・ダイ
オード４を装架し、そのガン・ダイオード４に方形波の
電圧パルスを印加して、そのガン・ダイオード４を駆動
し、マイクＬＪ波を発振させていた。
この際の発振周波数は、ガン・ダイオード４に印加する
電圧のレベルに応じて、第２図に示すように増大し、従
って一定レベルの電圧を印加すれば一定の周波数が発振
されるが、これはそのガン・ダイオード４の温度が一定
の場合である。（この第２図はバイアス電圧として狭い
パルス幅のパルス電圧を印加し、温度の影響を無視でき
るようにして測定したものである。） しかし、このガン・ダイオード４は、そこに流れる電流
による損失に基づき温度が上昇する。温度が上昇すれば
キャリア速度が遅くなるため、第３図に示すように、発
振周波数が温度上昇と共に低下する。
、 従って、方形波の電圧パルスで駆動する場合には、その
パルス時間内で時間の経過と共にガン・ダイオードの発
熱により、発振周波数が変化してしまうという問題があ
った。
電圧のレベルに応じて、第２図に示すように増大し、従
って一定レベルの電圧を印加すれば一定の周波数が発振
されるが、これはそのガン・ダイオード４の温度が一定
の場合である。（この第２図はバイアス電圧として狭い
パルス幅のパルス電圧を印加し、温度の影響を無視でき
るようにして測定したものである。） しかし、このガン・ダイオード４は、そこに流れる電流
による損失に基づき温度が上昇する。温度が上昇すれば
キャリア速度が遅くなるため、第３図に示すように、発
振周波数が温度上昇と共に低下する。
、 従って、方形波の電圧パルスで駆動する場合には、その
パルス時間内で時間の経過と共にガン・ダイオードの発
熱により、発振周波数が変化してしまうという問題があ
った。
そこで、従来では、周波数スペクトルの拡がりを狭くし
、かつ一定周波数の発振出力を得るために、Ｑの高い誘
電体共振器を使用したり、また周波数制御回路を付加す
る等の対策が行われていた。
、かつ一定周波数の発振出力を得るために、Ｑの高い誘
電体共振器を使用したり、また周波数制御回路を付加す
る等の対策が行われていた。
一方、ガン・ダイオードをパルス駆動でなく、一定の電
圧が継続するバイアスで駆動させ、その発振出力をスイ
ッチ回路を通してパルス変ｍ波を得るツノ法がある。こ
の発振力法は発振周波数が安定しているが、ガン・ダイ
オードの消費電力が大きいという問題がある。
圧が継続するバイアスで駆動させ、その発振出力をスイ
ッチ回路を通してパルス変ｍ波を得るツノ法がある。こ
の発振力法は発振周波数が安定しているが、ガン・ダイ
オードの消費電力が大きいという問題がある。
本発明は斯かる点に鑑みて成されたもので、その目的は
、ガン・ダイオード等の固体能動素子を駆動するパルス
の波形に勾配を付け、温度上ツー１による発振周波数低
下を補償して、一定周波数の発振出力を１！ｌることか
できるようにしたパルス動作型固体発振器を提供するこ
とである。
、ガン・ダイオード等の固体能動素子を駆動するパルス
の波形に勾配を付け、温度上ツー１による発振周波数低
下を補償して、一定周波数の発振出力を１！ｌることか
できるようにしたパルス動作型固体発振器を提供するこ
とである。
以下、図面により６’Ｐ細に説明する。本実施例では、
能動素子として、能動層厚１０，５μｍ、キャリア濃度
１．３ ＸＩＯｃｍ−’のガン・ダイオードを用いたガ
ン発振器を使用し、駆動パルスとして、パルス幅ｌＯμ
Ｓ、電圧波高値１４ｖ、平均電流２００−〇力形波パル
スを使用した。まず第４図に、従来使用されていた矩形
パルスの波形と、そのパルスが与えられているときのガ
ン発振器の発振周波数の変化を示した。すなわら、第４
図（８）はパルス幅１（）μＳ、波高値１４Ｖの矩形パ
ルスを示し、同図ｆｂｌば印加されたパルス幅１０μｓ
の間の発振周波数の変化を模擬的に示したものである。
能動素子として、能動層厚１０，５μｍ、キャリア濃度
１．３ ＸＩＯｃｍ−’のガン・ダイオードを用いたガ
ン発振器を使用し、駆動パルスとして、パルス幅ｌＯμ
Ｓ、電圧波高値１４ｖ、平均電流２００−〇力形波パル
スを使用した。まず第４図に、従来使用されていた矩形
パルスの波形と、そのパルスが与えられているときのガ
ン発振器の発振周波数の変化を示した。すなわら、第４
図（８）はパルス幅１（）μＳ、波高値１４Ｖの矩形パ
ルスを示し、同図ｆｂｌば印加されたパルス幅１０μｓ
の間の発振周波数の変化を模擬的に示したものである。
この１０μｓのパルス幅内での発振周波数の変化を実測
することは非電に困難であるが、スペクトラム・アナラ
イザーによりスペクトラムの拡がりを観測することによ
り （サンプリング時間内で周波数が変化するとスペク
トラムが広く、周波数が変化しなければスペクトラムは
狭く観測される。）傾向を知ることができ、第４図（ｂ
ｌばこのスペクトラムの観測により模擬的に表したもの
である。前述の如く、ガン・ダイオードは動作中に温度
が上昇し、その」二昇温度により第３図の曲線に沿って
発振周波数が低下するが、パルス幅１０μｓという短い
時間でもその傾向の現れることをボしている。
することは非電に困難であるが、スペクトラム・アナラ
イザーによりスペクトラムの拡がりを観測することによ
り （サンプリング時間内で周波数が変化するとスペク
トラムが広く、周波数が変化しなければスペクトラムは
狭く観測される。）傾向を知ることができ、第４図（ｂ
ｌばこのスペクトラムの観測により模擬的に表したもの
である。前述の如く、ガン・ダイオードは動作中に温度
が上昇し、その」二昇温度により第３図の曲線に沿って
発振周波数が低下するが、パルス幅１０μｓという短い
時間でもその傾向の現れることをボしている。
第５図（ａｌは本発明の一実施例である印加パルスの波
形図を示したもので、パルス幅ｌＯμＳは従来と同じで
あるが、矩形波形つまり一定電圧の印加ではなく、波高
値の勾配が０．０８ν／μ３で、２のパルス幅で波高値
が１４Ｖとなるように勾配を持たせたものである。この
０．０８ν／μｓの値は、前述のスペクトラムの拡がり
の観測の結泉、０．０８ Ｖ／μＳの勾配をもたせたと
きか−・番スペクトラムの拡がりがなく、周波数変化の
ないことがらｆｉたものである。
形図を示したもので、パルス幅ｌＯμＳは従来と同じで
あるが、矩形波形つまり一定電圧の印加ではなく、波高
値の勾配が０．０８ν／μ３で、２のパルス幅で波高値
が１４Ｖとなるように勾配を持たせたものである。この
０．０８ν／μｓの値は、前述のスペクトラムの拡がり
の観測の結泉、０．０８ Ｖ／μＳの勾配をもたせたと
きか−・番スペクトラムの拡がりがなく、周波数変化の
ないことがらｆｉたものである。
このときの１０μｓ間の発振周波数の変化を第４図と同
様に模擬的に示せば、第５図（ｂｌのようになり、はと
んど発振周波数が変化しない。
様に模擬的に示せば、第５図（ｂｌのようになり、はと
んど発振周波数が変化しない。
第６図に勾配を０．１４Ｖ／ｐｓとし、他の条件は同一
とした場合の波形図および発振周波数の変化の様子を示
した。この場合は、パルスｌａの最後の方で、むしろ発
振周波数が１（Ｉｉ ＜なり、スペクトラムを観測する
と、やはりスペクトラムが拡がり、周波数安定化の効果
は現れ−なく六っている。これは、ガン・ダイオードの
温度」−昇による発振周波数の低下よりもバイアス電圧
の変化による発振周波数の上昇分の方が大きいためであ
る。
とした場合の波形図および発振周波数の変化の様子を示
した。この場合は、パルスｌａの最後の方で、むしろ発
振周波数が１（Ｉｉ ＜なり、スペクトラムを観測する
と、やはりスペクトラムが拡がり、周波数安定化の効果
は現れ−なく六っている。これは、ガン・ダイオードの
温度」−昇による発振周波数の低下よりもバイアス電圧
の変化による発振周波数の上昇分の方が大きいためであ
る。
上述の０．０８ Ｖ／μＳの意味を考察すると、パルス
幅１０μｓの間にパルス電圧が０．８ｖ増加するパルス
であり、ごのパルスでガン・ダイオードを駆動すると、
第２図から、バイアス電圧１４Ｖを中心に０．１３ν変
化に対応して発振周波数が約３ Ｍｌｌｚ変わることに
なり、第３図から、３０℃を中心にみれば動作温度は約
１０℃変化することを意味している。しかし、この動作
温度の変化は、この実験に用いたガン・ダイオードの場
合に適用されるものの、別タイプのガン・ダイオードに
は適用できない。すなわぢ、ガン・ダイオードの発熱量
および放熱量は、上記実験に用いたガン・ダイオードの
場合の１／３〜２倍に変わるように製造することは容易
で、放熱が悪ければ動作温度の変化は大きく、また放熱
が良好であれば動作温度の変化は少ないためである。
幅１０μｓの間にパルス電圧が０．８ｖ増加するパルス
であり、ごのパルスでガン・ダイオードを駆動すると、
第２図から、バイアス電圧１４Ｖを中心に０．１３ν変
化に対応して発振周波数が約３ Ｍｌｌｚ変わることに
なり、第３図から、３０℃を中心にみれば動作温度は約
１０℃変化することを意味している。しかし、この動作
温度の変化は、この実験に用いたガン・ダイオードの場
合に適用されるものの、別タイプのガン・ダイオードに
は適用できない。すなわぢ、ガン・ダイオードの発熱量
および放熱量は、上記実験に用いたガン・ダイオードの
場合の１／３〜２倍に変わるように製造することは容易
で、放熱が悪ければ動作温度の変化は大きく、また放熱
が良好であれば動作温度の変化は少ないためである。
また、第２図から明らかな如く、バイアス電圧により発
振周波数の変化割合が異なる。すなわち、上記実施例の
１４Ｖ近辺では、約４ Ｍｌｌｚ／ Ｖであるが、８ｖ
近辺では約１８ Ｍｌｌｚ／ Ｖと４倍以上異なり、こ
のような低い電圧（波面値）のパルスで駆りＪする場合
には、０．０８ Ｖ／ｐｓよりもはるかに小さい勾配で
補正できることが判る。
振周波数の変化割合が異なる。すなわち、上記実施例の
１４Ｖ近辺では、約４ Ｍｌｌｚ／ Ｖであるが、８ｖ
近辺では約１８ Ｍｌｌｚ／ Ｖと４倍以上異なり、こ
のような低い電圧（波面値）のパルスで駆りＪする場合
には、０．０８ Ｖ／ｐｓよりもはるかに小さい勾配で
補正できることが判る。
以上の如く、ガン・ダイオード製造時に決まる発熱量、
放熱量並びに駆動パルスの中心波高値により、方形波の
最適勾配値は異なる。また、パルス幅が大きくなると動
作時間が長くなるため、それだけ動作温度も上昇し、発
振周波数は低下する。
放熱量並びに駆動パルスの中心波高値により、方形波の
最適勾配値は異なる。また、パルス幅が大きくなると動
作時間が長くなるため、それだけ動作温度も上昇し、発
振周波数は低下する。
この場合、勾配が一定であれば、パルス幅が長いだけバ
イアス電月二の変化幅も大きくなり、補正できる方向に
あるが、中心バイアス電圧（波１１’＋；値の中心４ｊ
？Ｉ）に応じて補正しきれない場合もあり、補正し過ぎ
て逆方向（■１１１い方向）に発掘周波数が変わる場合
もある。
イアス電月二の変化幅も大きくなり、補正できる方向に
あるが、中心バイアス電圧（波１１’＋；値の中心４ｊ
？Ｉ）に応じて補正しきれない場合もあり、補正し過ぎ
て逆方向（■１１１い方向）に発掘周波数が変わる場合
もある。
このように、本発明による駆動パルスの方形波の勾配は
、ガン・ダイオードの種類、パルス幅、中心波１０ｉ値
によって異なり、一義的に定めることはできないが、第
２図にボずように、バイアス電圧、すなわち中心波高値
が７ｖ〜１６ Ｖ位迄を考えれば、１〜２０ Ｍｌｌｚ
／ Ｖ 、また温度による変化が３−４ ＭＩＩ２／
１０°Ｃで前述の如く放チ；ハ量を１７３〜２倍に変
化できることを考慮すると、１．５〜１２ＭＩＩｚ／１
０°Ｃとなり、」１記実施例の如＜１０μｓのパルス幅
で１０℃の温度変化を想定すれば、（１，５／２０）〜
（１２／ｌ） ν／１０％Ｓとなり、この範囲の勾配
でスペクトラムの拡がりを観測しながら最適勾配を選定
することになる。実際には、これに更にパルス幅の影響
も加味しなければならないが、最大１．５ν／μｓで正
の勾配をもつパルス波形の最適勾配を選定すれば、発振
周波数の安定した消費電力の少ないパルス動作型固体発
振器を（４することができる。
、ガン・ダイオードの種類、パルス幅、中心波１０ｉ値
によって異なり、一義的に定めることはできないが、第
２図にボずように、バイアス電圧、すなわち中心波高値
が７ｖ〜１６ Ｖ位迄を考えれば、１〜２０ Ｍｌｌｚ
／ Ｖ 、また温度による変化が３−４ ＭＩＩ２／
１０°Ｃで前述の如く放チ；ハ量を１７３〜２倍に変
化できることを考慮すると、１．５〜１２ＭＩＩｚ／１
０°Ｃとなり、」１記実施例の如＜１０μｓのパルス幅
で１０℃の温度変化を想定すれば、（１，５／２０）〜
（１２／ｌ） ν／１０％Ｓとなり、この範囲の勾配
でスペクトラムの拡がりを観測しながら最適勾配を選定
することになる。実際には、これに更にパルス幅の影響
も加味しなければならないが、最大１．５ν／μｓで正
の勾配をもつパルス波形の最適勾配を選定すれば、発振
周波数の安定した消費電力の少ないパルス動作型固体発
振器を（４することができる。
以上の説明により明らかなよりに、本発明手法で発振周
波数を安定化できる理由は、ガン・グイオートに流れる
電流による発熱によって低−１・する発振周波数が、勾
配をもゲζ増大する電圧によって袖ｍされ、その周波数
が一定に保たれるよう働くことによる。
波数を安定化できる理由は、ガン・グイオートに流れる
電流による発熱によって低−１・する発振周波数が、勾
配をもゲζ増大する電圧によって袖ｍされ、その周波数
が一定に保たれるよう働くことによる。
本発明によれば、ピーク・パワー周波数イ１近の周波数
スペクトルの拡がりを低減することができ、よって高い
周波数分解能を必要とし、かつ低消費電力が要請される
装置のパルス動作型固体発振器に好適となる。
スペクトルの拡がりを低減することができ、よって高い
周波数分解能を必要とし、かつ低消費電力が要請される
装置のパルス動作型固体発振器に好適となる。
ｆＩ５１図は固体発振器の断面図、第２図はガン・ダイ
オードのパルス印加電圧に対する発振周波数特性図、第
３図はガン・ダイオードの温度に対する発振周波数特性
図、第４図乃至第６図は各種駆動パルスに対するマイク
ロ波発振周波数の変化を示す図で、ｆａｔは駆動パルス
の波形図、（ｂ）は発振周波数の変化を示す図である。 特許出願人 新日本無線株式会社 代 理 人 弁理士 ｊＱ尾當明 飢Ｄ ！￥’ ＜。） （ｂ） （ｂ） （ｂ）
オードのパルス印加電圧に対する発振周波数特性図、第
３図はガン・ダイオードの温度に対する発振周波数特性
図、第４図乃至第６図は各種駆動パルスに対するマイク
ロ波発振周波数の変化を示す図で、ｆａｔは駆動パルス
の波形図、（ｂ）は発振周波数の変化を示す図である。 特許出願人 新日本無線株式会社 代 理 人 弁理士 ｊＱ尾當明 飢Ｄ ！￥’ ＜。） （ｂ） （ｂ） （ｂ）
Claims (1)
- （１）、立上り後電圧が１．５Ｖ／ｐｓ以Ｆの所定の勾
配を持って増大しその後立下がるパルスで固体能動素子
を駆動するようにしたことを特徴とするパルス動作型固
体発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23338482A JPS59125104A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | パルス動作型固体発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23338482A JPS59125104A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | パルス動作型固体発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59125104A true JPS59125104A (ja) | 1984-07-19 |
Family
ID=16954247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23338482A Pending JPS59125104A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | パルス動作型固体発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59125104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0567934A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Toshiba Corp | ダイオードリミツタ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324771A (en) * | 1976-08-20 | 1978-03-07 | Jeol Ltd | Character di splay unit |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23338482A patent/JPS59125104A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324771A (en) * | 1976-08-20 | 1978-03-07 | Jeol Ltd | Character di splay unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0567934A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Toshiba Corp | ダイオードリミツタ |
| JPH0722249B2 (ja) * | 1991-09-09 | 1995-03-08 | 株式会社東芝 | ダイオードリミッタ |
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