JPS6017931Y2 - Ultra high frequency transistor oscillator - Google Patents

Ultra high frequency transistor oscillator

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JPS6017931Y2
JPS6017931Y2 JP13996475U JP13996475U JPS6017931Y2 JP S6017931 Y2 JPS6017931 Y2 JP S6017931Y2 JP 13996475 U JP13996475 U JP 13996475U JP 13996475 U JP13996475 U JP 13996475U JP S6017931 Y2 JPS6017931 Y2 JP S6017931Y2
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JP
Japan
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circuit
high frequency
terminal
terminal pair
oscillator
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JP13996475U
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浩之 阿部
洋一郎 高山
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日本電気株式会社
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は超高周波トランジスタ、より詳しくは電界効
果トランジスタ(以下TRと略す)を用いて構成するI
C化帰還型発振器に関するものである。
[Detailed explanation of the invention] This invention is an I
This relates to a feedback type oscillator.

TRを用いた発振器の構成法として、TRの出力側端子
より、入力側端子へ位相および振巾を制御して、超高周
波電力の帰還をはかることにより発振を維持する方法が
ある。
As a method of configuring an oscillator using a TR, there is a method of maintaining oscillation by controlling the phase and amplitude from the output terminal of the TR to the input terminal and feeding back ultra-high frequency power.

このような原理による方法としては、例えば第1図aに
示すような構成が採用され、帰還ループ中においてTR
1の入力側、出力側に整合回路2.2′を設けることが
なされている。
As a method based on this principle, for example, a configuration as shown in FIG. 1a is adopted, and TR
A matching circuit 2.2' is provided on the input side and the output side of 1.

かかる回路構成においては、帰還ループおよび入出力整
合回路の設計は一時になされねばならず、素子特性のば
らつきや寄生リアクタンスによる設計値からのずれ等を
簡単に修正することができなかった。
In such a circuit configuration, the feedback loop and the input/output matching circuit must be designed at one time, and it is not possible to easily correct deviations from design values due to variations in element characteristics or parasitic reactance.

さらに、この構成では、TRの小信号Sパラメータによ
り全回路を設計するため、本質的に大信号動作である発
振器としての回路の最適化には著るしい不便が生じてい
た。
Furthermore, in this configuration, the entire circuit is designed using the small signal S parameter of the TR, which causes significant inconvenience in optimizing the circuit as an oscillator, which essentially operates with a large signal.

また帰還回路自体の大きさ、長さも大となり、希望する
帯域での帰還のみならず、抵周波帯域での帰還も惹起さ
れ、スプリアス発振や発振周波数のジャンプの原因とも
なり、雑音の増加の因ともなっていた。
In addition, the size and length of the feedback circuit itself becomes large, which causes feedback not only in the desired band but also in the low frequency band, causing spurious oscillations and jumps in the oscillation frequency, and increasing noise. It was also accompanied by

別の帰還方法としては、2端子対回路を構成するトラン
ジスタの第一の端子対と第二の端子対の間を、アドミタ
ンスY1=jBiよりなる帰還回路によって超高周波結
合し、前記第一の端子対部および第二の端子対部のうち
一方の端子対部にアドミタンスY2=JB2を設ける事
が考えられる。
Another feedback method is to perform ultra-high frequency coupling between a first terminal pair and a second terminal pair of transistors constituting a two-terminal pair circuit by a feedback circuit having an admittance Y1=jBi. It is conceivable to provide admittance Y2=JB2 in one of the pair part and the second terminal pair part.

B1.B2の値については、電界効果トランジスタのト
ランジスタ特性及び等価回路を利用して、最大の発振出
力をもたらす(Bl、 Bりの組み合せを容易に求める
事ができる。
B1. As for the value of B2, the combination of B1 and B2 that provides the maximum oscillation output can be easily determined by using the transistor characteristics of the field effect transistor and the equivalent circuit.

電界効果トランジスタとして、例えばショットキー障壁
型電界効果トランシスタヲ用いる場合は、ゲート・ソー
スを第一の端子対、ドレイン・ソースを第二の端子対と
する事が有利である。
When using, for example, a Schottky barrier field effect transistor as the field effect transistor, it is advantageous to use the gate and source as the first terminal pair and the drain and source as the second terminal pair.

この際第−の端子対を見込む入力アドミタンスはゲート
・ソース間のショットキーバリアの障壁容量で支配され
るために、容量性となっている。
At this time, the input admittance looking into the -th terminal pair is dominated by the barrier capacitance of the Schottky barrier between the gate and the source, so it is capacitive.

このため、上記B1は負値である事が必要であり、上記
帰還回路を構成するアドミタンスY□は誘導性である事
が必要である。
For this reason, B1 needs to have a negative value, and admittance Y□ forming the feedback circuit needs to be inductive.

従来、低周波でしばしば用いられているような、バイポ
ーラトランジスタのエミッタ・コレクター間あるいはエ
ミッタ・ベース間を単なる容量で接続する方法は、上述
のような電界効果トランジスタを用いるマイクロ波帯域
の発振器については採用できない。
Conventionally, the method of connecting the emitter and collector or emitter and base of bipolar transistors with a simple capacitor, which is often used at low frequencies, is not suitable for microwave band oscillators using field effect transistors as described above. Cannot be hired.

この考案は上記のような欠点を除去するために、帰還回
路としては、必要最低限の要素、すなわち、ストリップ
線路と静電容量のみの直列接続よりなる帰還回路をもう
け、さらにTRの第一の端子対部にリアクタンス回路(
または、出力整合回路)第二の端子対部に出力整合回路
(またはリアクタンス回路)を設けて、構成が簡単でか
つ大信号回路設計が容易な発振器を提供する事を目的と
するものである。
In order to eliminate the above-mentioned drawbacks, this invention provides a feedback circuit consisting of the minimum necessary elements, that is, a series connection of only a strip line and a capacitance, and furthermore, Reactance circuit (
Alternatively, an output matching circuit (or output matching circuit) is provided in the second terminal pair portion, and the object is to provide an oscillator with a simple configuration and easy to design a large signal circuit.

以下この考案の一実施例である超高周波電界効果トラン
ジスタ発振器について図面により説明する。
An ultra-high frequency field effect transistor oscillator, which is an embodiment of this invention, will be described below with reference to the drawings.

第2図は金属板上に設けた電界効果トランジスタ(以下
FETと略す)チップおよび帰還回路を示す。
FIG. 2 shows a field effect transistor (hereinafter abbreviated as FET) chip and a feedback circuit provided on a metal plate.

中央部に開孔を設けたアルミナセラミック基板3は放熱
体にして、接地電極をかねる金属板4の上にろう付され
ている。
An alumina ceramic substrate 3 having an opening in the center is used as a heat sink and is brazed onto a metal plate 4 which also serves as a ground electrode.

ソース、ゲートおよびドレイン電極を有するFETチッ
プ5はアルミナセラミック基板3の開孔部において、金
属板4にろう付されている。
A FET chip 5 having source, gate and drain electrodes is brazed to a metal plate 4 in an opening of an alumina ceramic substrate 3.

ソース電極6はFETチップの表面および側面にほどこ
された金属皮膜6′を通じて、金属板4すなわち、接地
電極に接地されている。
The source electrode 6 is grounded to the metal plate 4, ie, the ground electrode, through a metal film 6' applied to the surface and side surfaces of the FET chip.

アルミナセラミック基板3上には、帰還回路およびPE
T入出力回路の一部となるストリップ線路7,7′が蒸
着法、電着法および写真蝕刻法によって形成され、さら
に静電容量素子8が、ストリップ線路上に設続される。
On the alumina ceramic substrate 3, a feedback circuit and PE
Strip lines 7, 7' forming part of the T input/output circuit are formed by vapor deposition, electrodeposition and photolithography, and a capacitive element 8 is connected on the strip lines.

静電容量素子8の一方の電極はストリップ線路7上に直
接ハンダ付され、他方の電極はボンディングワイヤ9に
よって、ストリップ線路7′に接続される。
One electrode of the capacitive element 8 is soldered directly onto the strip line 7, and the other electrode is connected to the strip line 7' by a bonding wire 9.

FETチップ5上のゲート極10、ドレイン電極11は
、それぞれボンディングワイヤ10’、11’によって
ストリップ線路7,7′に接続される。
A gate electrode 10 and a drain electrode 11 on the FET chip 5 are connected to strip lines 7 and 7' by bonding wires 10' and 11', respectively.

リアクタンス回路および出力整合回路の設計のためには
、次のような手順を用いる。
The following procedure is used to design the reactance circuit and output matching circuit.

まず、第2図に示すような、FETチップおよびFET
チップのSパラメータにもとづいて設計製作された帰還
回路を含んだ回路(第3図の点線内)の2つの端子A、
Bに第3図に示すごとく、可変な整合回路12.12
’、FETに直流電力を供給するバイアス回路13.1
3’をもうけ出力端Cにおける、希望する周波数ちでの
50Ω伝送線への超高周波出力が最大となるように、整
合回路12.12’を調整する。
First, as shown in Figure 2, the FET chip and FET
Two terminals A of the circuit (within the dotted line in Figure 3) including a feedback circuit designed and manufactured based on the S-parameter of the chip,
B is a variable matching circuit 12.12 as shown in Figure 3.
', Bias circuit that supplies DC power to the FET 13.1
The matching circuits 12 and 12' are adjusted so that the ultra-high frequency output to the 50Ω transmission line at the desired frequency at the output end C is maximized.

次にAよりみた12.13よりなるリアクタンス回路の
f。
Next, f of the reactance circuit consisting of 12.13 as seen from A.

におけるインピーダンス4を測定シ、またCに500無
反射終端を接続して、Bよりみた12’、13’よりな
る出力整合回路のf。
Measure the impedance 4 at C, and connect a 500 non-reflective termination to C, and f of the output matching circuit consisting of 12' and 13' as seen from B.

におけるインピーダンスろを測定する。Measure the impedance at.

この測定結果に基いて、第4図に示すような発振器を構
成する。
Based on this measurement result, an oscillator as shown in FIG. 4 is constructed.

すなわちA′よりみたインピーダンスがf。In other words, the impedance seen from A' is f.

においで21であるようなゲートバイアス回路を含むリ
アクタンス回路を、裏面をメタライズしたアルミナセラ
ミック基板14上にストリップ線路15および超高周波
バイアス用のチップコンデンサー16によって構威し、
また出力端子C′に50Ω無反射終端を接続した時のB
′よりみたインピーダンスf。
A reactance circuit including a gate bias circuit as shown in FIG. 21 is constructed on an alumina ceramic substrate 14 whose back surface is metallized by a strip line 15 and a chip capacitor 16 for ultra-high frequency bias.
Also, when a 50Ω non-reflection termination is connected to output terminal C', B
Impedance f as seen from '.

においで4であるようなドレインバイアス回路を含む、
出力整合回路を、裏面をメタライズしたアルミナセラミ
ック基板17上に、ストリップ線路18、直流阻止用の
チップコンデンサー19によって構成する。
including a drain bias circuit such as 4 in odor;
The output matching circuit is constructed by a strip line 18 and a chip capacitor 19 for blocking direct current on an alumina ceramic substrate 17 whose back surface is metallized.

最後に第2図に示すような帰還回路およびFETチップ
を含む回路(第4図の点線内)に対して、AとA’、B
とB′を電気的に接続することにより発振器を構成する
Finally, for the circuit including the feedback circuit and FET chip as shown in Figure 2 (within the dotted line in Figure 4), A, A', and B
An oscillator is constructed by electrically connecting B' and B'.

発振器を動作させる場合には、F、 G点およびアルミ
ナセラミック基板14.17のメタライズされた裏面お
よび、金属板3を接続し、かつD点に負の電圧E点に正
の電圧を印加し、出力端C′より50Ω伝送線に超高周
波出力をとりだす。
When operating the oscillator, connect points F and G to the metallized back surface of the alumina ceramic substrate 14.17 and the metal plate 3, and apply a negative voltage to point D and a positive voltage to point E. Ultrahigh frequency output is taken out from the output terminal C' to the 50Ω transmission line.

この考案によって得られる発振器は上記のような構造に
なっているので、発振器の負性抵抗領域は誘導性エレメ
ントとしてのストリップ線路の長さおよび直流電流切断
の役目を併せもつ静電容量素子の大きさによってほぼ決
定され、スプリアス発振もなく、スペクトラムのきれい
な発振が得られる。
Since the oscillator obtained by this invention has the above structure, the negative resistance region of the oscillator is determined by the length of the strip line as an inductive element and the size of the capacitive element, which also serves as a direct current cutter. It is almost determined by the oscillation frequency, and there is no spurious oscillation, and oscillation with a clean spectrum can be obtained.

また、発振器を構成する各段階において■FRTチップ
単体としてのSパラメータの測定、■FETチップおよ
び帰還ループよりなる3端子素子の設計製作およびその
Sパラメータの測定■可変整合回路による大信号発振条
件の量適化、という手順を踏むことができるので、大信
号動作時の発振器の最適化が極めて容易となる。
In addition, at each stage of configuring the oscillator, we measure the S parameters of a single FRT chip, design and manufacture a three-terminal element consisting of an FET chip and feedback loop, and measure its S parameters. Since the procedure of quantity optimization can be taken, optimization of the oscillator during large signal operation becomes extremely easy.

なお、上記の実施例の説明中では、ドレイン側より、超
高周波出力をとりだす場合について述べたが、ゲート側
に出力整合回路ドレイン側にリアクタンス回路を設ける
ことが、FETチップの特性によっては必要となる場合
があることはいうまでもない。
In addition, in the explanation of the above embodiment, the case was described in which ultra-high frequency output is taken out from the drain side, but depending on the characteristics of the FET chip, it may be necessary to provide an output matching circuit on the gate side and a reactance circuit on the drain side. Needless to say, there are cases where this happens.

さらにソース電極接地方式のFETに限らず、ゲート接
地およびドレイン接地の場合のFETにも、この考案が
適用できることはあきらかである。
Furthermore, it is obvious that this invention can be applied not only to FETs with a grounded source electrode, but also to FETs with a grounded gate and a grounded drain.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図aは従来のトランジスタ発振器の構成の一例であ
り、1はトランジスタ、2,2′は整合回路を示す。 第1図すは別の構成法を示す図面であり、1はトランジ
スタ2′は整合回路である。 第2図はこの考案の一実施例を説明するための金属板上
に設けた電界効界トランジスタチップおよび帰還回路を
示すものであり、3はアルミナセラミンク基板、4は金
属板、5は電界トランジスタチップ、6はソース電極、
6′は金属皮膜、7゜7′はストリップ線路、8は静電
容量、10はゲート電極、11はドレイン電極、9.1
0.11はボンディングワイヤを示す。 また図中のA、 Bはこの回路の2つの端子である。 第3図はリアクタンス回路、出力整合回路設計のための
測定回路であり点線中は第2図に示すような、金属板上
に設けられた電界効果トランジスタチップおよび帰還回
路であり、12.12’は可変整合回路、13.13’
はバイアス回路である。 また図中のCは50Ωの伝送線へ出力をとりだす端子で
ある。 第4図はこの考案の一実施例である発振器の平面図を示
し、図の点線中は第2図に示した金属板上に設けられた
電界効果トランジスタチップおよび帰還回路であり、1
4.17はアルミナセラミック基板、15.18はスト
リップ線路、16.19はチップコンデンサーである。 また図中のA′。B′はそれぞれA、Bと接続される端
子F、 Gは接地される端子、D、Eは直流電圧を印加
する端子で、Cは50Ω伝送線へ超高周波出力をとり出
す端子である。
FIG. 1a shows an example of the configuration of a conventional transistor oscillator, where 1 is a transistor and 2 and 2' are matching circuits. FIG. 1 is a drawing showing another construction method, in which the transistor 2' is a matching circuit. FIG. 2 shows a field effect transistor chip and a feedback circuit provided on a metal plate to explain an embodiment of this invention, where 3 is an alumina ceramic substrate, 4 is a metal plate, and 5 is an electric field transistor chip. transistor chip, 6 is the source electrode,
6' is a metal film, 7°7' is a strip line, 8 is a capacitance, 10 is a gate electrode, 11 is a drain electrode, 9.1
0.11 indicates a bonding wire. Also, A and B in the figure are the two terminals of this circuit. Figure 3 shows a measurement circuit for designing reactance circuits and output matching circuits, and the dotted lines are field effect transistor chips and feedback circuits provided on a metal plate as shown in Figure 2. is a variable matching circuit, 13.13'
is a bias circuit. Further, C in the figure is a terminal that takes out the output to a 50Ω transmission line. FIG. 4 shows a plan view of an oscillator that is an embodiment of this invention, and the dotted lines in the figure are the field effect transistor chip and feedback circuit provided on the metal plate shown in FIG.
4.17 is an alumina ceramic substrate, 15.18 is a strip line, and 16.19 is a chip capacitor. Also, A' in the figure. B' is a terminal F connected to A and B respectively, G is a grounded terminal, D and E are terminals for applying DC voltage, and C is a terminal for taking out super high frequency output to a 50Ω transmission line.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 2端子対回路を構成する電界効果トランジスタの第一の
端子対のドレイン端子と第二の端子対のゲート端子の間
を、ス) IJツブ線路と静電容量素子の直列接続より
なる帰還回路によって超高周波結合し、前記第一の端子
対部および第二の端子対部のうち一方の端子対部に出力
整合回路を他方の端子対部にリアクタンス回路をそれぞ
れ前記帰還回路外部にもうけてなる事を特徴とする超高
周波トランジスタ発振器。
The drain terminal of the first terminal pair and the gate terminal of the second terminal pair of the field effect transistors constituting the two-terminal pair circuit are ultra-high frequency coupling, and an output matching circuit is provided in one of the first terminal pair part and the second terminal pair part, and a reactance circuit is provided in the other terminal pair part, respectively, outside the feedback circuit. An ultra-high frequency transistor oscillator featuring
JP13996475U 1975-10-13 1975-10-13 Ultra high frequency transistor oscillator Expired JPS6017931Y2 (en)

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JP13996475U JPS6017931Y2 (en) 1975-10-13 1975-10-13 Ultra high frequency transistor oscillator

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JPS5252442U JPS5252442U (en) 1977-04-14
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JPS6024252B2 (en) * 1981-04-15 1985-06-12 松下電工株式会社 Bay window type washbasin unit
JP2012213089A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Furukawa Electric Co Ltd:The Feedback oscillation device

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JPS5252442U (en) 1977-04-14

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