JPS5927122B2 - マイクロ波集積回路装置 - Google Patents

マイクロ波集積回路装置

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JPS5927122B2
JPS5927122B2 JP14589378A JP14589378A JPS5927122B2 JP S5927122 B2 JPS5927122 B2 JP S5927122B2 JP 14589378 A JP14589378 A JP 14589378A JP 14589378 A JP14589378 A JP 14589378A JP S5927122 B2 JPS5927122 B2 JP S5927122B2
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microwave integrated
mic
waveguide
dielectric
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JP14589378A
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哲郎 森
埋 石原
寛 沢野
孝 石井
茂 三井
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B9/00Generation of oscillations using transit-time effects
    • H03B9/12Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
    • H03B9/14Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B9/145Generation 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

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波帯における発振器やミキサなどに用
いられるマイクロ波集積回路装置に関し、特に誘電体基
体上に形成されたマイクロ波集積回路(以下、MICと
称す)と導波管を結合させた導波管結合MIC装置に関
するものである。
従来、この種のMIC装置として用いられている導波管
結合MIC発振器を第1図aおよびbに示して説明する
第1図aおよびbにおいて、1は銅張積層テフロン基板
上にフォトエツチングにより伝送線路や回路素子などが
形成されたマイクロスl−IJツブ線路MIC基板、2
はこのMIC基板1上に装着されたカリウム砒素メタル
セミコンダクタ電界効果トランジスタ(以下、Ga A
sMESFETと称す)等のマイクロ波半導体素子、
3はマイクロ波半導体素子2の各電極に電源を供給する
ための貫通コンデンサ等のバイアス端子、4は前記MI
C基板1を外界から遮へいするためのMIC基板筐木1
SはMIC基板筐体用フタ、6はマイクロ波半導体素子
2とマイクロストリップ線路MIC基板1よりなるMI
C発振回路と導波管とを電磁的に結合するアンテナポス
ト等のMIC−導波管変換アンテナ、7はこの変換アン
テナ6をMIC基板筺木4に固定しかつ該筐体内を気密
にするためにテフロン等よりなる低損失誘電体、8は一
端が短絡されて他端が負荷に接続されるように開放され
た導波管である。
このように構成された導波管結合MIC発振器において
は、マイクロ波半導体素子2とマイクロストリップ線路
MIC基板1とよりなるMIC発振回路によってマイク
ロ波電力を発振させることにより、その発振出力が導波
管8内に挿入されているMIC−導波管変換アンテナ6
を通して導波管8に導かれるようになっている。
しかしながら、マイクロストリップ線路MIC基板を用
いた従来の導波管結合MIC発振器では、MIC基板筐
体4にはそのMIC基板1の表面にマイクロ波エネルギ
ーが存在できるような空隙を形成する必要があるため、
このような空間をもつ筐体4と導波管8との組立が構造
上複雑になるさともに、流度に対する発振周波数のヒス
テリシス現象を除去するように前記筐体4に乾燥不活性
ガスを充填させるためにその筐体を気密構造にしたり、
あるいは外界と電磁的にシールドするようにバイアス端
子に高価な貫通コンデンサを用いる必要があることなど
から、回路構成が複雑になったりして、装置全体が高価
になる欠点があった。
また、低損失誘電体で支持されたMIC−導波管変換部
において、マイクロストリップ線路−非対称トリブレー
ト線路−導波管内アンテナと急激な線路変換を行なう構
造になっているため、回路損失が生じやすく、その特性
上の工部ばがあった。
本発明は、このような従来装置の欠点を除去するために
なされたもので、一方の面に接地導体が形成された誘電
体基体上に伝送線路や回路素子を構成するMIC回路と
導波管変換部およびこれらの各導波管変換部、MIC回
路をシールドするように形成された外囲導体を設け、前
記基体上にその面を被うように一方に誘電体面が形成さ
れかつ他方に接地導体が形成された基体を積層してトリ
プレート線路MIC基板を構成し、このMIC基板の両
面をフランジ付き導波管により挾持してこれら各導波管
の間に前記導波管変換部を配置して結合させることによ
り、装置全体を小型にして価格の低兼化をはかるととも
に、信頼性を向上させることができるマイクロ波集積回
路装置を提供するものである。
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明するっ 第2図aおよびbは本発明をMIC発振器に適用したと
きの一実施例を示す外観斜視図および■n/線断面図で
ある。
第2図において、10は2枚の銅張積層誘電体11.1
2より構成されるトリプレート線路MIC基板であり、
一方の誘電体11上には伝送線路や回路素子を構成する
MIC回路と該MIC−導波管変換アンテナおよびこれ
ら各変換アンテナ、MIC回路のバイアス端子を除く部
分を電磁気的にシールドするように設けられた外囲導体
がそれぞれ所定のパターンを有して形成されている。
そして、前記誘電体11の裏面には銅箔よりなる接地導
体13が形成され、この接地導体13のは×゛中央部に
は後述するフランジ付導波管の開口端に相当する大きさ
の矩形パターンが銅箔のエツチングにより形成されてい
る。
他方の誘電体12の一面は前記誘電体11と同じく銅箔
よりなる接地導体14が形成され、かつこの誘電体12
のはゾ中央部には後述するフランジ付導波管の開口端に
相当する大きさの誘電体部分を打抜き窓が形成されてい
る。
また、20は前記誘電体11上に半田付されたGaAs
MESFETなどのマイクロ波半導体素子であり、
この半導体素子20の対向する前記誘電体12の部分に
は貫通した穴部18が施されている。
15は前記誘電体11に対応して形成されたフランジ部
15aを有するフランジ付き導波管で、その一端部が短
絡されている。
16は前記誘電体12に対応して形成されたフランジ部
16aを有するフランジ付き導波管で、その一端部が開
放されて負荷に接続されるようになっている。
そして、前記各導波管15゜16は、2つの接地導体1
3と14の間に配置するように一方の誘電体11に他方
の誘電体12が積層されて構成されたトリプレート線路
MIC基板10の各接地面にフランジ部15a、16a
を接合させてネジ体17によりそれぞれネジ止めするこ
とにより、前記MIC基板10を一体的に固定するよう
に設けられている。
第3図は第2図のトリプレート線路MIC基板を構成し
ている2枚の銅張積層誘電II 1 、12に形成され
ている発振器パターンの具体例を示すものであり、第3
図aおよびbは一方の誘電体11の表面と裏面のパター
ン、第3図Cおよびdは他方の誘電体12の表面と裏面
のパターンをそれぞれ示す。
ここで、パターンの白い部分は主に各銅張積層誘電体の
銅箔がエツチングされてその表面が誘電体のみの部分を
示している。
第3図において、20は一方の誘電体11上に装着され
たGaAs ME S F ETなどのマイクロ波半
導体素子、21a〜21cはこのマイクロ波半導体素子
20の各電極に対応して形成されたバイアス端子、22
a〜22cは低域通過用フィルタ、23はドレイン接地
用1/4λストIJツブ線路、24はゲート共振用スl
−IJツブ線路、25は整合用スl−IJツブ線路、2
6は信号伝送用ストリップ線路、27はMIC−導波管
変換プリントアンテナ、28はMIC回路を外界と電磁
気的にシールドするように形成された外囲導体、29は
前記プリントアンテナ27を通じてMIC発振回路の発
振出力が導波管内に反射なく伝達されるよう誘電体11
の接地導体13を導波管の開口面さ同じ面積だけエツチ
ングした矩形パターンであり、30は前記矩形パターン
29と同じ<MIC発振出力が導波管内に反射なく伝達
されるように誘電体12の中央部を導波管開口面と同じ
面積だけ打抜き窓である。
この場合、打抜き窓30は銅箔のみエツチングされた窓
で代えることもできる。
なお、31.32は前記各誘電体11および12にそれ
ぞれ形成されたネジ穴であり、第3図において第2図と
同一部分には同一記号を用いている。
このようなMIC発振器によると、トリプレート線路上
に各パターンが写真製版により同時に形成されたトリプ
レート線路MIC基板10をフランジ付き導波管11,
12により装着して結合させるようにしたので、構造が
簡単でしかも安価に製造できる。
しかも、従来のようにマイクロ波エネルギーの存在する
空間をもつ筐体を導波管に装着することはなく、その組
立が容易になる。
また、MIC−導波管変換部が誘電体上に一体的に形成
されているので、構造上弱い部分がなく、信頼性の向上
に有利である。
さらには、従来のように上記筐体内に乾燥不活性ガスを
封入する煩雑もなく、大きな容量をもつ外囲導体28に
より外界とシールドされているため、バイアス端子に高
価な貫通コンデンサを用いることもなく、誘電体基板」
二にプリントされた平面構造のバイアス端子が使用でき
、小型化、低兼化の点で有利である。
第4図は第2図および第3図に示したMIC発振器をゲ
ート長IHI”:::1μm1ゲ一ト幅1w=300μ
mのパッケージ入りGaAs MESFETと2枚の銅
張積層テフロン基板より構成したときの発振特性の実測
結果を示したものであり、横軸にトレインバイアスVD
(■olt)を、縦軸に発振出力P o (mW )、
発振周波数幅移へf (MHz)発振効率η(%)を示
す。
この発振器の発振周波数foは10.4 GHzであり
、これははS’MIC回路によって決定される。
ただし、MIC−導波管変換アンテナと導波管の短絡面
の距離を変化させることにより、発振周波数を数百MH
z程度調整することもできる。
この特性において本発明lとよって得られた発振出力、
発振効率を上記構造を有する従来のものと比較した場合
、この発振出力、発振効率共に従来と同程度又はそれ以
上の良好な結果が得られた。
第5図は本発明の他の実施例を示す要部構成図であり、
負荷側のフランジ付き導波管16にその長手方向並びに
それと直角方向に上下に移動可能に支持された周波数調
整用ネジ33を装着することにより、発振周波数を可変
するようにしたものである。
この実施例では、上記のX帯における実験結果によると
、周波数調整用ネジ33を導波管の長手方向に沿って前
後に変化させることにより発振周波数を数百MHz、
またそれ吉直角方向に沿って上下に変化させることによ
り発振周波数を数十MHz程度可変することができた。
したがって、このような周波数調整機能を備えたMIC
発振器によるとFETなとの素子の特性上のバラツキや
MICパターンの寸法バラツキに起因する発振周波数の
バラツキを調整できるので、同一の発振周波数をもつ発
振器を量産化でき、製造上有利である。
第6図は本発明のその他の実施例を示す要部構成図であ
り、トリプレート線路MIC基板10と結合した導波管
16の出力側の所定位置にアイリス34を設けて空胴共
振器35を形成し、MIC−導波管変換アンテナからの
発振出力を前記空胴共振器35を通して負荷側に導出す
るようにしたものである。
この実施例では、Q値の高い空胴共振器35を備えてい
るので、負荷のインピーダンス変化による発振周波数の
変動を抑制できるとともに、発振スペクトルが尖鋭とな
り、雑音(特にFM雑音)を低減でき、したがって、低
雑音ミサキの局発源として有用である。
なお、上記実施例では、MIC発振器のマイクロ波半導
体素子としてGaAsMESFETについて示したが、
この半導体素子としてはその他のガンダイオード、イン
バットダイオードや高周波トランジスタなどの能動素子
であればよい。
また、MIC回路として発振器回路について示したが、
/ヨットキダイオードを含むミキサ回路などその他のM
IC回路にも、本発明が適用できることは言うまでもな
い。
以上説明したように、本発明によれば、伝送線路や回路
素子を構成するMIC回路と該MIC−導波管変換アン
テナおよび外囲導体を同一の誘電体基板上に形成してこ
の基板を2枚の接地導体により介在してなるトリプレー
ト線路MIC基板を構成し、このMIC基板を一対のフ
ランジ付き導波管により直接結合させるようにしたので
、装置全体の小型化、価格の低兼化をはかることができ
るとともに、信頼性を向上させることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図aおよびbは従来の導波管結合MIC発振器の一
例を示す構成図およびI−I′線断面図、第2図aおよ
びbは本発明をMIC発振器に適用したときの一実施例
を示す外観斜視図およびn −■′線断面図、第3図a
乃至dは第2図に示すトリプレート線路MIC基板の各
パターンを示す正面図、第4図は上記実施例により得ら
れた発振特性図、第5図および第6図は本発明の他の実
施例を示す要部構成図である。 10・・・・・・トリプレート線路マイクロ波集積回路
基板、11,12・・・・・・銅張積層誘電体、13,
14・・・・・・接地導体、15,16・・・・・・フ
ランジ付導波管、17・・・・・・ネジ体、33・・・
・・・周波数調整用ネジ、34・・・・・・アイリス、
35・・・・・・空胴共振器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一方の誘電体面に接地導体が形成されかつ他方の誘
    電体面に伝送線路や回路素子を構成するマイクロ波集積
    回路と該集積回路−導波管変換アンテナおよびこれら各
    変換アンテナ、マイクロ波集積回路をシールドするよう
    に外囲導体が形成された第1基体と該基体の他方の面を
    被うように一方に誘電体が形成されかつ他方に接地導体
    が形成されるとともに、前記第]基体のマイクロ波集積
    回路−導波管変換アンテナを被う部分の誘電体を打抜い
    た窓を有する第2基体とを積層してトリプレート線路マ
    イクロ波集積回路基板を構成し、該マイクロ波集積回路
    基板の両面に接合するようにフランジ部がそれぞれ形成
    された一対のフランジ付き導波管を設け、これら各導波
    管により前記マイクロ波集積回路基板を挾持することに
    より前記変換アンテナを前記各導波管の間に配置して結
    合させるようにしたことを特徴とするマイクロ波集積回
    路装置。 2 マイクロ波集積回路はマイクロ波発振回路であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマイクロ波
    集積回路装置。 3 負荷側の一方のフランジ付き導波管は、その長手方
    向および上下に移動可能な周波数調整用ネジを有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のマイクロ波
    集積回路装置。 4 負荷側の一方のフランジ付き導波管にアイリスを装
    着して共振器を形成することを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載のマイクロ波集積回路装置。
JP14589378A 1978-11-22 1978-11-22 マイクロ波集積回路装置 Expired JPS5927122B2 (ja)

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JPS5571301A JPS5571301A (en) 1980-05-29
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JPH06132708A (ja) * 1992-09-30 1994-05-13 Nec Corp マイクロ波icモジュール
JP4588648B2 (ja) * 2006-02-21 2010-12-01 三菱電機株式会社 導波管/マイクロストリップ線路変換器

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