JPS6248925B2 - - Google Patents

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JPS6248925B2
JPS6248925B2 JP55101309A JP10130980A JPS6248925B2 JP S6248925 B2 JPS6248925 B2 JP S6248925B2 JP 55101309 A JP55101309 A JP 55101309A JP 10130980 A JP10130980 A JP 10130980A JP S6248925 B2 JPS6248925 B2 JP S6248925B2
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JP
Japan
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fet
circuit
oscillation
source output
curve
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JP55101309A
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English (en)
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JPS5726902A (en
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Takao Shinkawa
Masaki Noda
Chuichi Sodeyama
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to US06/837,040 priority patent/USRE32527E/en
Publication of JPS6248925B2 publication Critical patent/JPS6248925B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/18—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B5/1864—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a dielectric resonator
    • H03B5/187—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a dielectric resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device
    • H03B5/1876—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a dielectric resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device the semiconductor device being a field-effect device
    • 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
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/02—Details
    • H03B5/04—Modifications of generator to compensate for variations in physical values, e.g. power supply, load, temperature
    • 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
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    • H03B5/18—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B5/1841—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator
    • H03B5/1847—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device
    • H03B5/1852—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device the semiconductor device being a field-effect device

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、SHFコンバータなどに使用するマ
イクロ波発振器に関する。
近年、サービスエリアの拡大などのため、12G
HzのSHF帯でのテレビジヨン放送が実用化され
るようになり、そのためのテレビジヨン受像機に
は11GHz程度のマイクロ波発振器が必要になつて
きた。
これと並行して、高いＱをもち、マイクロ波帯
での動作が可能な誘電体共振器も開発され、
FET（電界効果トランジスタ）とこの誘電体共
振器を組合わせた発振器が上記のマイクロ波発振
器として使用されるようになつてきた。
このようなFETによるマイクロ波発振器の一
例を第１図に示す。
この発振器は、マイクロストリツプ線路を基本
構成とする平面回路で形成されたもので、図にお
いて、１はFET、２はFET１のドレイン端子、
３は1/4波長短絡スタブ、４はFET１のソース端
子、５は出力線路、６はセルフバイアス抵抗、７
は低域通過フイルタ、８はFET１のゲート端
子、９は終端抵抗、１０はゲート線路、１１は誘
電体共振器、１２は電源供給端子である。
これらのスタブ３、線路５、フイルタ７、線路
１０はマイクロストリツプ線路からなる平面回路
で構成され、FET１が接着された上で接続され
ている。
そして、FET１のドレイン端子２を1/4波長短
絡スタブ３で高周波的に短絡すると共に、ソース
端子４をセルフバイアス抵抗６で終端した低域通
過フイルタ７で高周波的に浮かして出力線路５を
接続することによりソース出力ドレイン接地形の
FET回路とし、さらに、ゲート端子８に接線し
たゲート線路１０を終端抵抗９でターミネイトし
た上でこのゲート線路１０に誘電体共振器１１を
結合させて共振回路とすることにより、ソースと
ゲート間の内部素子容量を帰還容量とする発振器
を構成したものである。
このFET発振器は、ドレインの電圧供給端１
２に電圧ＶDを印加すると、ＶDが2Vから10Vの広
い範囲で安定に発振し、印加電圧ＶDに対する発
振周波数の変動も、11GHzにおいて、500KHz／Ｖ
と小さい。また、発振周波数の温度安定度は、
FET素子の温度変化による発振周波数の変化を
打ち消すように、誘電体共振器の共振周波数の温
度係数を選ぶことができ、それにより、±
0.5ppm／℃以下の特性が得られる。その上、外
部に帰還容量が不要なので構成が簡単になるなど
の特長があるため、SHFのテレビジヨン受像機
などに多く使用されていた。
しかしながら、量産製品としてみた場合には、
個々の発振器ごとに誘電体共振器１１の温度係数
を選別して使用していたのでは、製品の歩止りが
悪くコストアツプとなつてしまう。そのため、実
用上からは誘電体共振器１１の温度係数を固定し
て、つまり同じ温度係数のものをそのまま使用せ
ざるを得ないので、FET素子の温度変化のバラ
ツキにより発振周波数の温度安定度は±1ppm／
℃程度と大きくバラついてしまうことになる。
これに対して、12GHzのSHF帯を用いたテレビ
ジヨン放送用受像機の発振器には±0.5ppm／℃
以下の高い安定度が要求されるため、上記したマ
イクロ波発振器では歩止りが悪くなつてコストア
ツプとなつてしまうという欠点があつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、FET素子の特性のバラツキによる影響を少
くして周波数安定度の高いFET発振回路を提供
するにある。
この目的を達成するため、本発明は、ドレイン
接地形FET発振器のソース出力線路に容量を付
加してソース出力における容量変化による周波数
変動を少くした点を特徴とする。
まず、本発明の説明に先立つて、FET素子の
温度による特性のバラツキについて説明する。
第２図は、ドレイン接地FET発振器の解析に
用いるモデルであり、ゲートインピーダンス１３
をrg＋jxgとして、実際のFETの11GHzのｙパラ
メータを用いて、ソース出力のアドミツタンスＹ
を求めると、第３図に示す曲線が得られる。曲線
ＡはアドミツタンスＹの実数部Re（Ｙ）＝Ｏの曲
線で、この曲線とxg＝Ｏの軸で囲まれる領域が
負性コンダクタンス領域となる。また曲線Ｂはア
ドミツタンスＹの虚数部Im（Ｙ）＝Ｏの曲線で、
上記負性コンダクタンス領域で曲線Ｂの上の点が
純抵抗負荷におけるゲート回路の発振動作点とな
る。今、ドレイン接地FET発振器のソース出力
へ５Ω、10Ω、15Ωの容量を並列に付加すると
Re（Ｙ）＝かつIm（Ｙ）＝Ｏの点ａは、時計方向
にRe（Ｙ）＝Ｏの曲線に沿つて各々点ｂ，ｃ，ｄ
と移動する。また、ソース出力へ２Ωのインダク
タンスを並列に付加すると、点ａはRe（Ｙ）＝Ｏ
の曲線に沿つて反時計方向に点ｅへ移動する。即
ち、第３図から明らかなように温度や印加電圧の
変化によつて、FETのソース出力アドミツタン
スの容量が変化すると、Re（Ｙ）＝ＯおよびIm
（Ｙ）＝Ｏの点ａは、Re（Ｙ）＝Ｏの曲線に沿つて
容量が増す方向では時計方向に小さく、容量が減
る方向では反時計方向に大きく移動するため、
Im（Ｙ）＝Ｏの曲線上の動作点も移動して発振周
波数が変化する。そして、このとき、FET素子
によつて、ソース出力アドミツタンス容量の変化
状態が異なるため、発振周波数の安定度にバラツ
キが生じるのである。そこで、第３図から、
FETのソース容量の変化による発振動作点の移
動を小さくするには、容量変化に対し、Re
（Ｙ）＝ＯおよびIm（Ｙ）＝Ｏの点の移動が小さい
点ｃあるいは点ｄの条件となるように回路構成す
ると良いことがわかる。
本発明は、以上の認識に基づいてなされたもの
で、以下、本発明によるFET発振回路の実施例
を図面について説明する。
第４図は本発明の一実施例で、FET１、ドレ
イン端子２、1/4波長短絡スタブ３、ソース端子
４、出力線路５、セルフバイアス抵抗６、低域通
過フイルタ７、ゲート端子８、終端抵抗９、ゲー
ト線路１０、誘電体共振器１１、電源供給端子１
２などは第１図の従来例と同じである。
図において、１４は容量性スタブで、FET１
のソース端子４からの出力線路５に対して並列に
付加されたものである。
これによりFET１のソース・ドレイン間に付
加的な容量が加えられることになり、このスタブ
１４のリアクタンスを適当な値に選ぶことにより
FET１の動作条件を第３図の曲線Ａ上おける点
ｃ、或いは点ｄで表わされた状態にもたらすこと
ができることになる。
この結果、第４図の実施例によれば、FET１
のソース容量の変化による発振動作点の移動が少
なくなつて温度や電源電圧による周波数変動を少
なくすることができ、周波数安定度の高いマイク
ロ波発振器を得ることができる。
第５図は第１図に示した従来例と本発明の実施
例によるFET発振回路の電源印加電圧ＶDに対す
る発振周波数foの特性を示したもので、Ｃが第１
図の従来例、即ち容量性スタブ線路を設けてない
場合の特性、Ｄが15Ωの容量性スタブ１１を付加
した本発明の実施例の特性である。
この図から明らかなように、特性Ｄに示した本
発明の実施例によれば、印加電圧ＶDに対する発
振周波数の変動は200KHz／Ｖ以下に抑えられて
おり、特性Ｃで示した従来例の約1/2以下にする
ことができた。これは、温度に対する周波数の安
定度についても同様で、同じく約1/2以下の変動
に抑えることができた。
このようにして、本発明の実施例によれば、
FET１と誘電体共振器１１の特性をことさら選
別して組合わせることなく、充分に高い周波数安
定度のマイクロ波発振器が得られることになる。
なお、以上の実施例では、ソース端子４に付加
すべき容量を容量性スタブ１４で構成したが、容
量を付加する手段としてはこれに限ることなく、
コンデンサなどの回路素子、或いは容量性の半導
体素子などを接続しても同様な作用効果を得るこ
とが可能なことはいうまでもない。そして、この
ときには、これら付加すべき素子の温度系数を
FET１のソース容量変化を打消す方向に定める
ことができ、温度に対する周波数の安定度をさら
に向上させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、ソース
出力ドレイン接地形FETと誘電体共振器による
発振回路のソース出力に並列容量を付加するとい
う簡単な構成により従来技術の欠点を除くことが
でき、ローコストでしかも高い周波数安定度を有
してSHF帯でのテレビジヨン放送受像機用の発
振器として充分に使用可能なFET発振回路を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はマイクロ波用FET発振回路の従来例
を示す回路図、第２図は本発明の原理を説明する
ための回路図、第３図は同じく特性図、第４図は
本発明によるFET発振回路の一実施例を示す回
路図、第５図はその特性を示す特性曲線図であ
る。 １…FET（電界効果トランジスタ）、２…ドレ
イン端子、３…1/4波長短絡スタブ、４…ソース
端子、５…出力線路、７…低域通過フイルタ、８
…ゲート端子、１０…ゲート線路、１１…誘電体
共振器、１４…容量性スタブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ソース出力ドレイン接地形FETのゲートに
    誘電体共振器による共振回路を有し、マイクロス
    トリツプ線路からなる平面回路構成のFET発振
    回路において、ソース出力回路と並列に容量性回
    路を設けたことを特徴とするFET発振器。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記ソース
    出力回路と並列に設けられる容量性回路がスタブ
    線で構成されていることを特徴とするFET発振
    回路。
JP10130980A 1980-07-25 1980-07-25 Fet oscillation circuit Granted JPS5726902A (en)

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US06/286,511 US4435688A (en) 1980-07-25 1981-07-24 FET Microwave oscillator being frequency stabilized by capacitive reactance micro-strip stub line
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