JPS6157731B2 - - Google Patents
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- JPS6157731B2 JPS6157731B2 JP55080355A JP8035580A JPS6157731B2 JP S6157731 B2 JPS6157731 B2 JP S6157731B2 JP 55080355 A JP55080355 A JP 55080355A JP 8035580 A JP8035580 A JP 8035580A JP S6157731 B2 JPS6157731 B2 JP S6157731B2
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- microwave
- transmission line
- oscillator
- dielectric resonator
- microwave semiconductor
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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
- H03B9/148—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 dielectric resonator
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、マイクロ波集積回路（以下、MICと
称す）基板を用いたマイクロ波半導体発振器に関
し、特に誘電体共振器を帰還回路として構成した
マイクロ波半導体発振器に関するものである。
称す）基板を用いたマイクロ波半導体発振器に関
し、特に誘電体共振器を帰還回路として構成した
マイクロ波半導体発振器に関するものである。
従来、この種のマイクロ波半導体発振器とし
て、第１図ａ及びｂに示すものがある。第１図ａ
及びｂにおいて、１はマイクロ波帯で低誘電損を
もつセラミツクスやテフロン等のMIC基板、２は
MIC基板１の裏面に蒸着やメツキ法で形成された
クロムと金の多層金属膜よりなる接地導体、３，
４および５は接地導体２との同種の多層金属膜を
フオトエツチング法で形成したマイクロストリツ
プ線路よりなるソース電極伝送線路、ドレイン電
極伝送線路およびゲート電極伝送線路、６はソー
ス電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ及びゲート電極Ｇが
各々の伝送線路３，４，５にハンダ付けされた３
端子マイクロ波半導体素子としてのガリウム砒素
メタルセミコンダクタ電界効果トランジスタ（以
下、GaAs MES FETと称す）、７はGaAs MES
FET６のドレイン電極Ｄとゲート電極Ｇに対応
して接続されたドレイン及びゲート電極伝送線路
４，５間に電磁的結合するように構成された酸化
チタン系等の誘電体共振器、８は誘電体共振器７
の共振周波数を変化させるため上、下に移動可能
に配置された周波数調整板、９は誘電体共振器７
の共振周波数以外での寄生マイクロ波発振を防止
するためのゲート側安定化抵抗である。
て、第１図ａ及びｂに示すものがある。第１図ａ
及びｂにおいて、１はマイクロ波帯で低誘電損を
もつセラミツクスやテフロン等のMIC基板、２は
MIC基板１の裏面に蒸着やメツキ法で形成された
クロムと金の多層金属膜よりなる接地導体、３，
４および５は接地導体２との同種の多層金属膜を
フオトエツチング法で形成したマイクロストリツ
プ線路よりなるソース電極伝送線路、ドレイン電
極伝送線路およびゲート電極伝送線路、６はソー
ス電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ及びゲート電極Ｇが
各々の伝送線路３，４，５にハンダ付けされた３
端子マイクロ波半導体素子としてのガリウム砒素
メタルセミコンダクタ電界効果トランジスタ（以
下、GaAs MES FETと称す）、７はGaAs MES
FET６のドレイン電極Ｄとゲート電極Ｇに対応
して接続されたドレイン及びゲート電極伝送線路
４，５間に電磁的結合するように構成された酸化
チタン系等の誘電体共振器、８は誘電体共振器７
の共振周波数を変化させるため上、下に移動可能
に配置された周波数調整板、９は誘電体共振器７
の共振周波数以外での寄生マイクロ波発振を防止
するためのゲート側安定化抵抗である。
このように構成された誘電体共振器帰還形発振
器は、ゲート電極Ｇで発生する微少なマイクロ波
信号を、GaAs MES FET６でドレイン電極Ｄ側
に増幅するとともに、ドレイン電極伝送線路４、
ゲート電極伝送線路５および誘電体共振器７より
構成される帯域通過フイルタ（以下、BPFと称
す）を通じてゲート電極Ｇにマイクロ波信号を帰
還し、この帰還作用によつて一定のマイクロ波電
力を発振する。このとき、発振周波数f0は、誘電
体共振器７と周波数調整板８との距離ｄで決まる
BPFの通過周波数で決定される。なお、誘電体共
振器７で構成されたBPFの通過周波数以外の周波
数で寄生発振しないように、ゲート電極伝送線路
５は、その線路の特性インピーダンスと等しい純
抵抗性のゲート側安定化抵抗９で終端されてい
る。また、マイクロ波電力はソース電極より取出
す構成となつており、そのソース電極は、マイク
ロ波帯で通常用いられている50Ω負荷に整合する
よう、テーパ状となつている。
器は、ゲート電極Ｇで発生する微少なマイクロ波
信号を、GaAs MES FET６でドレイン電極Ｄ側
に増幅するとともに、ドレイン電極伝送線路４、
ゲート電極伝送線路５および誘電体共振器７より
構成される帯域通過フイルタ（以下、BPFと称
す）を通じてゲート電極Ｇにマイクロ波信号を帰
還し、この帰還作用によつて一定のマイクロ波電
力を発振する。このとき、発振周波数f0は、誘電
体共振器７と周波数調整板８との距離ｄで決まる
BPFの通過周波数で決定される。なお、誘電体共
振器７で構成されたBPFの通過周波数以外の周波
数で寄生発振しないように、ゲート電極伝送線路
５は、その線路の特性インピーダンスと等しい純
抵抗性のゲート側安定化抵抗９で終端されてい
る。また、マイクロ波電力はソース電極より取出
す構成となつており、そのソース電極は、マイク
ロ波帯で通常用いられている50Ω負荷に整合する
よう、テーパ状となつている。
このように構成されたGaAs MES FET発振器
の高周波特性は、高いＱ値（quality factor）を
有する誘電体共振器７で規定されるので、次のよ
うな優れた特長を有する。
の高周波特性は、高いＱ値（quality factor）を
有する誘電体共振器７で規定されるので、次のよ
うな優れた特長を有する。
(a) 発振周波数は、周波数調整板８を上下して誘
電体共振器７の共振周波数を変えることで、簡
易に同調できる。
電体共振器７の共振周波数を変えることで、簡
易に同調できる。
(b) 発振器自身高いＱ値を有するので、バイアス
電圧及び負荷に対して発振周波数の安定度が大
きい。
電圧及び負荷に対して発振周波数の安定度が大
きい。
(c) 適当な共振周波数の温度係数を有する誘電体
共振器で、発振周波数の温度変化を補償するこ
とで、簡易に高い周波数温度安定度を有する発
振器を構成することができる。
共振器で、発振周波数の温度変化を補償するこ
とで、簡易に高い周波数温度安定度を有する発
振器を構成することができる。
しかし、上記した従来のマイクロ波半導体発振
器には、発振周波数を高速の電気信号で変調する
電気同調機能が付加されておらず、各種レーダ装
置やマイクロ波装置等に適用するにあたつて、そ
の用途が限定されたものとなつていた。例えば、
距離を測定するFM−CWレーダやマイクロ波通
信用変調器に本発振器は用いることができなかつ
た。
器には、発振周波数を高速の電気信号で変調する
電気同調機能が付加されておらず、各種レーダ装
置やマイクロ波装置等に適用するにあたつて、そ
の用途が限定されたものとなつていた。例えば、
距離を測定するFM−CWレーダやマイクロ波通
信用変調器に本発振器は用いることができなかつ
た。
本発明はこのような従来の欠点を除去するため
になされたもので、誘電体共振器の近傍にバラク
タダイオードを付けた副共振器を配置することに
より、電気同調および機械同調可能なマイクロ波
半導体発振器を提供するものである。
になされたもので、誘電体共振器の近傍にバラク
タダイオードを付けた副共振器を配置することに
より、電気同調および機械同調可能なマイクロ波
半導体発振器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。
明する。
第２図は本発明によるマイクロ波半導体発振器
の一実施例を示す概略構成図であり、第１図と同
一又は相当部分は同一符号を用いている。この実
施例では、誘電体共振器７とゲート電極伝送線路
５との間に平行に配置されたマイクロストリツプ
線路の副共振器１０が、誘電体共振器７と共に正
帰還回路を構成している。さらに、副共振器１０
のリアクタンス成分を電気的に変化させるため、
副共振器１０の一端にはバラクタダイオード１１
が装荷され、かつそのバラクタダイオード１１の
他の一端は、1/4波長マイクロストリツプ線路１
２でマイクロ波として短絡する構成となつてい
る。また、前記副共振器１０のマイクロストリツ
プ線路の長さl1は、誘電体共振器７と強く結合す
るよう約1/2波長に設定されている。
の一実施例を示す概略構成図であり、第１図と同
一又は相当部分は同一符号を用いている。この実
施例では、誘電体共振器７とゲート電極伝送線路
５との間に平行に配置されたマイクロストリツプ
線路の副共振器１０が、誘電体共振器７と共に正
帰還回路を構成している。さらに、副共振器１０
のリアクタンス成分を電気的に変化させるため、
副共振器１０の一端にはバラクタダイオード１１
が装荷され、かつそのバラクタダイオード１１の
他の一端は、1/4波長マイクロストリツプ線路１
２でマイクロ波として短絡する構成となつてい
る。また、前記副共振器１０のマイクロストリツ
プ線路の長さl1は、誘電体共振器７と強く結合す
るよう約1/2波長に設定されている。
このように構成されたマイクロ波半導体発振器
によると、誘電体共振器７で構成されるBPFが、
ドレイン電極Ｄからゲート電極Ｇへの正帰還回路
として働くので、誘電体共振器７の共振周波数で
ほぼ決定される周波数で発振する。
によると、誘電体共振器７で構成されるBPFが、
ドレイン電極Ｄからゲート電極Ｇへの正帰還回路
として働くので、誘電体共振器７の共振周波数で
ほぼ決定される周波数で発振する。
よつて、従来のマイクロ波半導体発振器と同
様、誘電体共振器７と周波数調整板８の距離ｄを
変えることで、この発振器は機械同調が可能であ
る。さらに、この発振器の場合、バラクタダイオ
ード１１の装荷されたマイクロストリツプ線路の
副共振器１０も、ゲート電極伝送線路５および誘
電体共振器７と電磁気的に結合し、正帰還回路を
構成している。従つて、この発振器の場合、バラ
クタダイオード１１のバイアス電圧を変化させる
ことで、非常に広い変調幅に渡つて、電気的同調
が可能である。
様、誘電体共振器７と周波数調整板８の距離ｄを
変えることで、この発振器は機械同調が可能であ
る。さらに、この発振器の場合、バラクタダイオ
ード１１の装荷されたマイクロストリツプ線路の
副共振器１０も、ゲート電極伝送線路５および誘
電体共振器７と電磁気的に結合し、正帰還回路を
構成している。従つて、この発振器の場合、バラ
クタダイオード１１のバイアス電圧を変化させる
ことで、非常に広い変調幅に渡つて、電気的同調
が可能である。
本発明の有効性を調べるため、厚さ0.635mmの
金メツキアルミナセラミツク基板１と、ゲート長
0.7μｍ、ゲート幅400μｍのGaAs MES FET６
と、誘電率38、径5.5mm、厚さ3.2mmの酸化チタン
系誘電体共振器７およびニツケルパラジウム合金
シヨツトキバリヤ型ガリウム砒素ダイオード１１
を用いて実際に発振器を構成し、機械同調特性並
びに電気同調特性を測定した。この時、ゲート電
極伝送線路５の特性インピーダンス、ゲート側安
定化抵抗９の抵抗値及びストリツプ線路副共振器
１０の特性インピーダンスは40〜60Ω、そしてド
レイン電極伝送線路４及びソース電極伝送線路３
の特性インピーダンスは30〜40Ωとした。また、
ゲート電極からドレイン電極に正帰還がかかるよ
う、ゲート電極伝送線路５とドレイン電極伝送線
路４は直交するように構成した。第３図は上記発
振器で得られた機械同調特性を示すもので、横軸
に誘電体共振器７と周波数調整板８の距離ｄを、
縦軸に発振周波数ｆを示す。距離ｄを変えること
で、8.95GHzから9.35GHzまでの約400MHzの機
械同調幅が得られた。第４図は上記発振器で得ら
れた電気同調特性を示すもので、横軸にバラクタ
ダイオード１１に加える逆バイアス電圧Vrを、
縦軸に発振周波数f0を示す。上記逆バイアス電圧
を変えることで、9.20GHzから9.36GHzまでの約
160MHzの電気同調幅が得られた。また、この時
得られた発振出力は５〜10ｍＷであり、発振スペ
クトルは、マイクロ波通信用の変調器として十分
使用できる程度に尖鋭であつた。
金メツキアルミナセラミツク基板１と、ゲート長
0.7μｍ、ゲート幅400μｍのGaAs MES FET６
と、誘電率38、径5.5mm、厚さ3.2mmの酸化チタン
系誘電体共振器７およびニツケルパラジウム合金
シヨツトキバリヤ型ガリウム砒素ダイオード１１
を用いて実際に発振器を構成し、機械同調特性並
びに電気同調特性を測定した。この時、ゲート電
極伝送線路５の特性インピーダンス、ゲート側安
定化抵抗９の抵抗値及びストリツプ線路副共振器
１０の特性インピーダンスは40〜60Ω、そしてド
レイン電極伝送線路４及びソース電極伝送線路３
の特性インピーダンスは30〜40Ωとした。また、
ゲート電極からドレイン電極に正帰還がかかるよ
う、ゲート電極伝送線路５とドレイン電極伝送線
路４は直交するように構成した。第３図は上記発
振器で得られた機械同調特性を示すもので、横軸
に誘電体共振器７と周波数調整板８の距離ｄを、
縦軸に発振周波数ｆを示す。距離ｄを変えること
で、8.95GHzから9.35GHzまでの約400MHzの機
械同調幅が得られた。第４図は上記発振器で得ら
れた電気同調特性を示すもので、横軸にバラクタ
ダイオード１１に加える逆バイアス電圧Vrを、
縦軸に発振周波数f0を示す。上記逆バイアス電圧
を変えることで、9.20GHzから9.36GHzまでの約
160MHzの電気同調幅が得られた。また、この時
得られた発振出力は５〜10ｍＷであり、発振スペ
クトルは、マイクロ波通信用の変調器として十分
使用できる程度に尖鋭であつた。
第５図は本発明によるマイクロ波半導体発振器
の他の実施例を示す概略構成図であり、ドレイン
電極伝送線路４が、直流電流阻止用チツプコンデ
ンサ１３を通じてドレイン側安定化抵抗１４で終
端されている場合である。ここで、ドレイン側安
定化抵抗１４の抵抗値は、ドレイン電極伝送線路
４の特性インピーダンスと同一の値である。この
実施例の場合、ドレイン電極伝送線路４とゲート
電極伝送線路５の両方に安定化抵抗１４，９が付
加されているので、第２図で示した実施例よりさ
らに寄生発振が起りにくくなつている。
の他の実施例を示す概略構成図であり、ドレイン
電極伝送線路４が、直流電流阻止用チツプコンデ
ンサ１３を通じてドレイン側安定化抵抗１４で終
端されている場合である。ここで、ドレイン側安
定化抵抗１４の抵抗値は、ドレイン電極伝送線路
４の特性インピーダンスと同一の値である。この
実施例の場合、ドレイン電極伝送線路４とゲート
電極伝送線路５の両方に安定化抵抗１４，９が付
加されているので、第２図で示した実施例よりさ
らに寄生発振が起りにくくなつている。
なお、上記実施例では、３端子マイクロ波半導
体素子としてGaAs MES FETを用いた場合につ
いて述べたが、マイクロ波接合型トランジスタで
も構成できることは言うまでもない。
体素子としてGaAs MES FETを用いた場合につ
いて述べたが、マイクロ波接合型トランジスタで
も構成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、MIC基
板上に組込まれた３端子マイクロ波半導体素子に
より増幅回路を構成し、この増幅回路の入力側伝
送線路と出力側伝送線路間に電磁気的に結合する
ように配置された誘電体共振器、およびこの誘電
体共振器と増幅回路の入力側伝送線路の間に平行
に配置され、一方の端子にバラクタダイオードが
接続されている伝送線路の副共振器で正帰還回路
を構成したので、機械同調と電気同調の２つの同
調が可能な実用性の高いマイクロ波半導体発振器
が得られるという効果がある。
板上に組込まれた３端子マイクロ波半導体素子に
より増幅回路を構成し、この増幅回路の入力側伝
送線路と出力側伝送線路間に電磁気的に結合する
ように配置された誘電体共振器、およびこの誘電
体共振器と増幅回路の入力側伝送線路の間に平行
に配置され、一方の端子にバラクタダイオードが
接続されている伝送線路の副共振器で正帰還回路
を構成したので、機械同調と電気同調の２つの同
調が可能な実用性の高いマイクロ波半導体発振器
が得られるという効果がある。
第１図ａ及びｂは従来のマイクロ波半導体発振
器の一例を示す概略回路構成図及びＢ−Ｂ線断面
図、第２図は本発明のマイクロ波半導体発振器の
一実施例を示す概略回路構成図、第３図及び第４
図は第２図の発振器で得られた特性図、第５図は
本発明の他の実施例を示す概略回路構成図であ
る。 １……マイクロ波集積回路（MIC）基板、３…
…ソース電極伝送線路、４……ドレイン電極伝送
線路、５……ゲート電極伝送線路、６……ガリウ
ム砒素メタルセミコンダクタ電界効果トランジス
タ（GaAs MES FET）、７……誘電体共振器、
１０……副共振器、１１……バラクタダイオー
ド。なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相
当部分を示す。
器の一例を示す概略回路構成図及びＢ−Ｂ線断面
図、第２図は本発明のマイクロ波半導体発振器の
一実施例を示す概略回路構成図、第３図及び第４
図は第２図の発振器で得られた特性図、第５図は
本発明の他の実施例を示す概略回路構成図であ
る。 １……マイクロ波集積回路（MIC）基板、３…
…ソース電極伝送線路、４……ドレイン電極伝送
線路、５……ゲート電極伝送線路、６……ガリウ
ム砒素メタルセミコンダクタ電界効果トランジス
タ（GaAs MES FET）、７……誘電体共振器、
１０……副共振器、１１……バラクタダイオー
ド。なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相
当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波集積回路基板上に組込まれ、増幅
回路を構成する３端子マイクロ波半導体素子、前
記増幅回路の入力側と出力側の各々に対応して接
続されている２本の伝送線路に電磁気的に結合す
るよう配置された誘電体共振器、この誘電体共振
器と前記増幅回路の入力側に接続されている伝送
線路との間に、この伝送線路と平行に伝送線路が
配置され、その一端にバラクタダイオードが接続
されて、前記誘電体共振器とともに正帰還回路を
構成する副共振器を備えたマイクロ波半導体発振
器。 ２ ３端子マイクロ波半導体素子が電界効果トラ
ンジスタ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半導体発振器。 ３ ３端子マイクロ波半導体素子が接合型トラン
ジスタ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半導体発振器。 ４ 増幅回路の入力側および出力側がそれぞれ電
界効果トランジスタのゲート電極およびドレイン
電極に対応しており、マイクロ波電力をソース電
極より取出す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半導体発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8035580A JPS575403A (en) | 1980-06-12 | 1980-06-12 | Microwave semiconductor oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8035580A JPS575403A (en) | 1980-06-12 | 1980-06-12 | Microwave semiconductor oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS575403A JPS575403A (en) | 1982-01-12 |
| JPS6157731B2 true JPS6157731B2 (ja) | 1986-12-08 |
Family
ID=13715937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8035580A Granted JPS575403A (en) | 1980-06-12 | 1980-06-12 | Microwave semiconductor oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS575403A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03296331A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-27 | Yamuko Japan Kk | リモートコントロール装置並びにそのリモコン装置及びホルダ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161504A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-26 | Nec Corp | 電圧制御発振器 |
| JPH0734527B2 (ja) * | 1986-09-24 | 1995-04-12 | 宇部興産株式会社 | 電圧制御発振器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5383556A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-24 | Fujitsu Ltd | Oscillator |
| JPS5384446A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-25 | Fujitsu Ltd | Stabilizing oscillator of dielectric resonator |
| JPS53134350A (en) * | 1977-03-01 | 1978-11-22 | Western Electric Co | Microwave oscillator |
| JPS5499854A (en) * | 1977-12-14 | 1979-08-07 | Uniroyal Inc | Mechanical power transmission mechanism |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54181852U (ja) * | 1978-06-14 | 1979-12-22 |
-
1980
- 1980-06-12 JP JP8035580A patent/JPS575403A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5383556A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-24 | Fujitsu Ltd | Oscillator |
| JPS5384446A (en) * | 1976-12-29 | 1978-07-25 | Fujitsu Ltd | Stabilizing oscillator of dielectric resonator |
| JPS53134350A (en) * | 1977-03-01 | 1978-11-22 | Western Electric Co | Microwave oscillator |
| JPS5499854A (en) * | 1977-12-14 | 1979-08-07 | Uniroyal Inc | Mechanical power transmission mechanism |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03296331A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-27 | Yamuko Japan Kk | リモートコントロール装置並びにそのリモコン装置及びホルダ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS575403A (en) | 1982-01-12 |
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