MXPA00010238A

MXPA00010238A - Estructuras de circuitos osciladores coplanares.

Info

Publication number: MXPA00010238A
Application number: MXPA00010238A
Authority: MX
Inventors: Edward B Stoneham
Original assignee: Endwave Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2003-03-12
Also published as: KR20010034823A; IL138980A0; EP1074060A4; CA2328942C; CN1294763A; JP2002513229A; KR100524160B1; IL138980A; WO1999056341A1; EP1074060A1; BR9815827A; CA2328942A1; AU7154398A; AU748809B2; JP4088859B2

Abstract

Se define un circuito oscilador (20) que tiene un patron de metalizacion de chip basculador y un patron de metalizacion de substrato base, de manera tal que un oscilador de drenaje comun esta configurado con el drenaje comun (38) interpuesto entre las fuentes (40) y terminales de salidas (36), proporcionando una referencia comun RF efectiva con elementos de inductancia parasiticos reducidos con otra forma de energia oscilatoria degradada o disminuida y ruidos de fase a altas frecuencias.

Description

ESTRUCTURAS DE CIRCUITOS DE OSCILADORES COPLANARES CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un circuito de basculador (flip flop) de un circuito integrado que contiene múltiples dispositivos activos montados sobre un substrato de base que tiene configuraciones de metalización conectadas al circuito integrado. Más específicamente, se refiere a circuitos integrados de osciladores de ondas milimétricas y en particular a estructuras de circuitos de osciladores coplanares construidas de múltiples celdas replicadas interconectadas que incluyen configuraciones de metalización que tienen un acoplamiento parasítico reducido con una terminal común.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En casi todos los osciladores que emplean dispositivos activos de tres terminales, se requiere un trayecto de circulación de señales desde una entrada a una salida. La entrada al oscilador del dispositivo activo de tres, terminales define una REF. :124218 tensión de entrada o fase de corriente y dos terminales portadoras de corriente de salida que tienen, en general, corriente directa (DC) eficaz, ya sea corrientes de la misma fase o de fases opuestas (de inversión) de baja frecuencia. En el caso de un FET de microondas la entrada de control es la puerta y la salida de inversión es el drenaje. En un FET de fuente común de gran tamaño, empleado típicamente para proporcionar una energía de salida significativa, la terminal de la puerta está conectada típicamente a una combinación de circuitos que tiene una via de retorno que se extiende por una distancia significativa antes de retornar para conectarse en la terminal (inversor) del drenaje. Todas las inductancias o capacitancias parasíticas asociadas con los trayectos de corriente conectados a la puerta y a la terminal inversora pueden limitar la respuesta de frecuencia factible del oscilador. Los circuitos de osciladores de la especialidad anterior han usado fijaciones de hilos conductores para conectar los dispositivos activos a los circuitos resonantes y retroalimentadores definidos en los substratos. En las frecuencias milimétricas aún la fijación de hilos conductores más corta puede tener 1/10 de longitud de onda. Una fijación de hilo conductor puede actuar, además, como un circuito cerrado que tiene una inductancia parasítica relativamente alta, dado que está bastante distanciada del conductor o conductores que llevan la corriente de retorno. Tal circuito cerrado puede introducir una pérdida de radiación inaceptable. Los dispositivos con conductores de conexión tienen típicamente cables en centros de 600 a 2500 micrones. Los conductores de estos dispositivos atraviesan además, sellos plásticos, cerámicos, o de vidrio a metal que son disipadores de energía en las frecuencias de microondas. Es conveniente eliminar los dispositivos con conductores de conexión y las fijaciones de hilos conductores para reducir las pérdidas e inductancias parasíticas. Los basculadores o los chips con mecanismos de retén tienen inductancias parasíticas extremadamente bajas y uniformes . Otras estructuras de circuitos en el estado del conocimiento de la especialidad anterior han usado substratos en los que están definidos los circuitos retroalimentadores y resonantes de conductores de lineas de cintas o microcintas relevantes que se conectarán a dispositivos activos de tres terminales. Los circuitos de microcintas tienen, pérdidas dieléctricas agregadas y energía magnética almacenada (esto es, inductancia parasítica) en los campos entre las lineas de señales en un lado del substrato y el plano de tierra en el otro lado del substrato. Es conveniente eliminar los circuitos de microcintas en los osciladores de alta frecuencia. Los circuitos coplanares tienen, en general, pérdidas dieléctricas menores dado que es menos el campo acoplado a la pérdida dieléctrica y menor radiación debido a que los campos están concentrados entre conductores adyacentes situados a menor distancia. Las configuraciones de circuitos con drenajes comunes se usan, a menudo, en los circuitos de alta frecuencia debido a que proporcionan características mejoradas de aumento de frecuencia. Las inductancias y capacitancias parasíticas en las vias de circuitos asociadas con la terminal común de un oscilador FET contribuyen a grandes demoras e inductancias asociadas con el circuito drenaje-puerta. Esto produce limitaciones de frecuencia debido a la demora e inductancia. Además, las pérdidas en los trayectos de las corrientes conectadas a la terminal común pueden dar como resultado un ruido de fase excesivo.

Se sabe que los grandes dispositivos FET configurados por redes de dispositivos FET pequeños producen un ruido de fase menor en los osciladores que los dispositivos FET pequeños solos, debido al hecho que las señales sincronizadas por inyección de los elementos de una red FET se combinan coherentemente en tanto que el ruido se combina estadísticamente. Sin embargo, el ensamblaje de dispositivos más grandes desde redes FETs pequeñas puede dar como resultado trayectos de circulación de señales relativamente prolongados hacia y desde las terminales del dispositivo. Los trayectos más largos tienen mayores inductancias parasíticas y un aumento de pérdidas de radiación que reducen los beneficios de las estructuras de mayor tamaño. Se conocen estructuras combinadas de circuitos en que los dispositivos individuales de las redes de dispositivos de circuitos integrados están conectados, cada uno, a uno o más subconjuntos de circuitos de impedancia adaptada o sintonizadores para combinar las señales de entrada y/o salida para equilibrar la impedancia o combinar la energía. Un ejemplo de subconjuntos de circuitos replicados conectados en un circuito es descrito en la patente norteamericana No. de Referencia 5,623,231 otorgada a Moh inkel y colaboradores incorporada aqui como referencia . Mohwinkel y colaboradores muestra un chip amplificador de microondas con una fuente común provisto de una pluralidad de FETs y de una pluralidad de terminales asociadas dispuestas en ubicaciones seleccionadas sobre una superficie común del chip. Se forma un circuito asociado sobre un substrato base, que tiene una pluralidad de terminales que corresponden a las terminales del dispositivo en el chip. Las lineas de señales de entrada y las lineas de señales de salida en el substrato están conectadas a terminales asociadas, en que se combinan múltiples lineas de entrada y salida. Mohwinkel y colaboradores muestran amplificadores de fuente comunes con entradas de señal de circuitos combinados conectados a las terminales de puerta de múltiples pares de FET. Las salidas de señal de las terminales de drenaje de los pares de FET se combinan en las lineas de señales de salida. Si se conectaran configuraciones de metalización desde el drenaje a la puerta para hacer osciladores para tales circuitos, las configuraciones podrían tener trayectos extensos. Un ejemplo de circuito de microonda de drenaje común se muestra en la Patente norteamericana N° de referencia 4,135,168 otorgada a ade. Wade muestra un circuito FET de drenaje común que tiene conexiones de fuente y de puerta con los circuitos asociados de substratos próximos. Se hace la conexión de drenaje con un poste disipador de calor grande que no forma parte ni es coplanar con la metalización de los circuitos de puerta y de la fuente. Los extensos trayectos de retorno de las corrientes desde la puerta al drenaje y desde la fuente al drenaje dan como resultado inductancias en serie y capacitancias en derivación significativas. En resumen los dispositivos con un fuente o fuente común convencionales, de gran tamaño, tienen problemas asociados con pérdidas e inductancias parasíticas asociadas con las grandes distribuciones físicas requeridas para conectar los circuitos resonantes y retroalimentadores con las terminales de entrada y salida. En los circuitos de drenaje común convencionales, la distribución fisica se caracteriza, además, por un largo trayecto de circulación de señales para las corrientes de retorno de puerta a drenaje y de fuente a drenaje. Los circuitos planares de microondas o milimétricos de la especialidad anterior han mostrado pérdidas indeseables en las fijaciones de hilos de conexión y/o radiación de microcintas asociadas con la inductancia y capacitancias de conexiones de RF prolongadas en los circuitos de puerta-drenaje y fuente-drenaje. Seria conveniente tener una estructura de circuito de drenaje común y escasa interferencia, que pudiera ser utilizada en la construcción de osciladores con conexiones más cortas y menos parasíticos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La estructura de circuito oscilador de drenaje común del presente invento proporciona una reducción notoria de inductancias y capacitancias parasíticas asociadas con las lineas de retorno de los circuitos puerta-drenaje y fuente-drenaje. Dado un tipo particular de dispositivo de tres terminales, esta invención posibilita la construcción de osciladores que operan en frecuencias más altas con rangos de sintonización de tensión más amplios y un menor ruido de fase que el de los osciladores elaborados previamente. Una primera modalidad de la invención actual es un dispositivo activo de basculador de tres terminales, elemental o único, unido a un substrato planar. Un circuito resonante (resonador) provisto de un primer y segundo conductores coplanares está formado en el substrato. El primer y segundo conductores están acoplados con la terminal de puerta (control) y con las terminales de drenaje (inversor), respectivamente, por uniones de basculador con los primeros y segundos extremos proximales respectivos en una región de conexión. Un circuito retroalimentador provisto de un tercero y de un cuarto conductor coplanar está formado también en el substrato. El tercer y el cuarto conductor están conectados a la terminal de la fuente (no inversor) y a la terminal de drenaje común respectivamente por otras uniones de basculadores a los tercer y cuarto extremos proximales en la región de conexión. El primer conductor y los terceros conductores están dispuestos a un lado del segundo conductor y de los cuartos conductores unidos al drenaje común. Una segunda modalidad del oscilador elemental tiene el primer (puerta) y tercer (fuente) conductores coplanares dispuestos en lados opuestos del segundo y cuartos conductores coplanares unidos al drenaje común. El primer y el segundo conductor de ambas realizaciones forman parte del resonador acoplado con las terminales de dispositivo de puerta/drenaje. Los terceros y cuartos conductores de ambas realizaciones forman parte del circuito retroalimentador acoplado con las terminales de dispositivo fuente/drenaje. En ambos casos, las inductancias y capacitancias parasíticas asociadas con el acoplamiento de los circuitos retroalimentadores y resonancia con el respectivo par terminal de puerta/drenaje y fuente/drenaje son mínimas. Es posible armar osciladores de mayor tamaño replicando y reflejando copias de osciladores elementales y uniendo las copias entre si en los lados adyacentes. Los FETs con puertas activas muy anchas son importantes para aumentar la salida de energía y reducir el ruido de fase. La combinación de energía y equilibrio de impedancia es provista por las combinaciones de circuitos elementales retroalimentadores y resonantes en redes acopladas de circuitos coplanares en el substrato conectado a las redes correspondientes de los dispositivos de basculador de tres terminales. Una modalidad de la invención es una red FETs de drenaje común unidos con basculadores provistos de electrodos de puerta y de fuente de pares adyacentes de dispositivos. Los electrodos de fuente y puerta de los pares adyacentes están conectados a las terminales de fuente y puerta comunes distanciados, respectivos, en los lados opuestos de la red. Los electrodos de los drenajes de los pares conectados están dispuestos en los lados opuestos de los pares adyacentes. Los dispositivos conectados a los pares de fuente y puerta pueden estar dispuestos en una red lineal en que cada par tiene, por lo menos, un electrodo de drenaje conectado a una terminal de dispositivo común con el electrodo de drenaje del par adyacente . Los circuitos coplanares de circuitos resonantes y retroalimentación combinados (o de puerta/drenaje y fuente/drenaje) están formados en un substrato aislante con una pluralidad de terminales de conductores en cada una. Cada circuito combinado resonante y retroalimentador puede estar construido por una cantidad de celdas adyacentes interconectadas. Las celdas pueden ser duplicadas o replicadas una de otra, o pueden ser modificadas, también, de una celda a la celda adyacente. En este estudio, el término celda se refiere a una de una cantidad de estructuras de subcircuitos interconectados, incluyendo las configuraciones coplanares formadas sobre el substrato. Cada celda de cada circuito coplanar puede tener una terminal de conductor de señal entre las terminales de retorno de señales adyacentes o de drenaje común. En consecuencia, cada celda de cada circuito tiene una terminal de retorno de drenaje común entre ella y la celda adyacente. Las terminales de dispositivo y las terminales de conductores están ordenados de tal modo que cuando las terminales de dispositivo de red de basculadores están unidos a las terminales de los conductores del substrato, las terminales del resonador están conectados a dos terminales puerta/drenaje correspondientes. Las terminales retroalimentadores de la celda retroalimentadora correspondiente están conectados a las terminales fuente/drenaje correspondientes del par respectivo. Las terminales de retorno de drenaje común de las celdas resonantes y retroalimentadoras están conectados a los drenajes comunes respectivos de los pares de dispositivos correspondientes. En consecuencia, las celdas de los circuitos resonantes y retroalimentadores de pares de dispositivos individuales pueden ordenadas con fines de combinación de energía o impedancia adaptada o corte en cualquiera de los circuitos resonantes o retroalimentadores. Al dividir los FETs en pares compuestos menores conectados a tales circuitos combinados se posibilita una capacidad de desempeño de frecuencia más alta dado que las dimensiones de los pares son más pequeñas y en consecuencia existe menor inductancia y capacitancia parasítica a nivel de dispositivo. Las lineas de retorno de señales comunes o de drenaje común entre celdas adyacentes actúan ahora como parte de la red de impedancia adaptada para cada par del dispositivo, y tienen la ventaja de minimizar la inductancia y capacitancia parasítica errante. Se muestran ejemplos específicos de la invención en que las terminales del drenaje común entre pares adyacentes están separados o conectados por segmentos de tierra coplanares comunes en el mismo substrato que los circuitos retroalimentadores y resonantes. Se muestra además, ejemplos de circuitos resonantes y retroalimentador que pueden omitir alternativamente la conexión a una (o más) terminales de drenajes común a fin de establecer funciones relacionadas de resonador y retroalimentador que tengan cantidades diferentes de pares activos.

Una modalidad de un oscilador de drenaje común de la invención actual incluye una celda resonante de puerta que tiene un condensador interdigitado. Una modalidad particular de una celda resonante de puerta de esta invención incluye a un cuadro coplanar que puede compararse a un resonador de cavidad tridimensional. El término cavidad planar o cavidad coplanar se usa aqui como un análogo bidimensional de la cavidad tridimensional bien conocida es la especialidad de osciladores de alta frecuencia. Un marco coplanar defina una abertura (el análogo coplanar de una cavidad tridimensional) que encierra un condensador coplanar formado por segmentos de conductores elongados, separados por un espacio, ordenados en dos conjuntos acoplados capacitivamente interdigitados. Los extremos proximales de un conjunto se conectan individualmente a terminales de control de señales de entrada separados por un espacio. Cada terminal de señal de control de entrada se conecta con los electrodos de la puerta (es decir, controlador) de un par de FET adyacentes en una red compuesta de FETs. Los electrodos de la fuente (esto es, los controlados) de cada par de tales FET conectados a la puerta están unidos a por lo menos una de las terminales de retroalimentación de un circuito combinado de fuente-drenaj e . Los pares de dispositivos conectados a puerta y fuente son ordenados en una red tal que los electrodos del drenaje (es decir, el controlado) de cada dispositivo del par están desalineados en la posición contraria del par y, en general, ortogonales a las terminales de la puerta y fuente del par. Los electrodos de drenaje de pares adyacentes de dispositivos están conectados a una terminal de drenaje de un dispositivo común entre ellos. Un segmento de conexión de drenaje común coplanar une todas las terminales del drenaje común. El segmento de drenaje es parte del marco de cavidad coplanar formando parte, en consecuencia, del resonador para el oscilador. Las ' terminales de la fuente están dispuestos en un lado del segmento de drenaje común y las terminales de la puerta en el otro. Las terminales de la fuente están conectadas a conductores de señales de retroalimentación coplanares paralelos a, y separados de los conductores de retorno de la fuente, coplanares, del circuito de la fuente. Los conductores de retorno de la fuente están conectados al segmento de drenaje común estableciendo funciones de impedancia controlada para el circuito de la fuente con un mínimo de interferencia. Un conductor coplanar central que forma un elemento inductivo en el rango de frecuencia de interés, está conectado entre un empalme de los extremos distales del segundo conjunto de segmentos del condensador y un electrodo de un varactor sintonizador. El otro electrodo del varactor está conectado al marco de la cavidad. El condensador, el elemento inductivo, el varactor y las entradas del FET forman en consecuencia, el resonador para un circuito del oscilador drenado a tierra. Los segmentos del condensador, los FETs, y el marco son configurados para proporcionar una cavidad coplanar resonante en una frecuencia seleccionada, y están configurados además para proporcionar la división constante de la corriente de señales entre el conductor central conductor y los electrodos de la puerta. La división paralela de las corrientes de señales del conductor central por los segmentos capacitivos acoplados proporciona una energía de salida del oscilador y ejecución de ruido de fase mejoradas, para la red compuesta.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una mejor comprensión de los objetos y ventajas de esta invención, se hace referencia a la descripción detallada siguiente, tomada en conjunto con los dibujos adjuntos, en los que las partes iguales tienen números de referencia similares y en donde : La Figura 1 es una vista simplificada de un circuito oscilador de drenaje común coplanar elemental de acuerdo con la invención actual. La Figura 2 es una vista de plano de una modalidad alternativa de un circuito oscilador de drenaje común coplanar elemental. La Figura 3 ilustra una vista de plano de un par de dispositivos conectados a una red de circuitos coplanares de osciladores de drenaje común, de acuerdo con la invención. La Figura 4 ilustra una modalidad de una red de circuitos osciladores de celdas combinadas 50 de acuerdo con esta invención. La Figura 5 representa un ejemplo alternativo de una red de osciladores de drenaje común coplanares, de acuerdo con la invención actual. La Figura 6 reproduce otra modalidad más de una red de osciladores de drenaje común, coplanares, de acuerdo con esta invención. La Figura 7 muestra una modalidad de una red de circuitos osciladores de drenaje común, de acuerdo con el presente invento, que tiene un resonador de puerta-drenaje terminado de circuito abierto de RF. La Figura 8 muestra una modalidad de una red de circuitos osciladores de drenaje común de acuerdo con la invención actual, que tiene un resonador de puerta-drenaje terminado de corto circuito de RF. La Figura 9 es un esquema de un, circuito equivalente del circuito resonante de puerta-drenaje de la Figura 10. La Figura 10 es una vista de plano de un resonador de cavidad coplanar de un condensador interdigitado de un oscilador de drenaje común de acuerdo con esta invención. La Figura 11 representa una modalidad de un doble resonador de un oscilador resonante de cavidad coplanar de condensador interdigitado de drenaje común, de acuerdo con esta invención.

MODOS PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN La invención actual proporciona una estructura de circuito en que una parte de un primer conductor está conectada a la entrada de control de un dispositivo activo y está situada adyacente a otro conductor conectado a una terminal inversora del dispositivo activo. Otra parte del primer conductor está situada adyacente a otro conductor más, conectado a la terminal no inversora del dispositivo activo. Tal estructura se muestra en general como 20 en la Fig. 1. Una estructura de circuito 20 incluye un substrato aislante 22 que tiene una superficie planar 22 a. Un circuito integrado de basculador 24 (dibujado en forma transparente) define una región de conexión 24 a, dentro de la periferia del circuito 24 e indicado por lineas de guiones. El circuito 24 incluye un dispositivo activo de tres terminales 26 configurado para unirse con un basculador a la superficie 22 a.

Tres conductores continuos coplanares están formados en la superficie 22 a y conectados entre las terminales respectivas. Un segundo conductor 32, está separado de y dispuesto adyacente a un lado de un primer conductor 30. El primer conductor 30 se extiende desde una conexión de basculador proximal 30 a en una terminal de un dispositivo de basculador 38 a los extremos distales opuestos 30 b y 30 c en los lados opuestos del dispositivo 26. El conductor 32 se extiende desde un extremo proximal 32 a, a un extremo distal 32 b en la misma dirección que el extremo distal 30 b del primer conductor 30.

Otro conductor 34 está dispuesto adyacente al conductor 30. El conductor 34 se extiende desde un extremo proximal 34 a separado desde, y adyacente a la terminal 30 a, a un extremo distal 34 b en la misma dirección que el extremo distal 30 c del conductor 30. El extremo proximal 34 a está unido por un basculador al dispositivo terminal 40 en la región de conexión 24 a. Los conductores 32 y 34 están dispuestos en el mismo lado del conductor 30.

El dispositivo 26 incluye un electrodo de control de señal de entrada 26 a, un electrodo portador de una señal de inversión 26 b, controlado por el electrodo 26 a y un electrodo portador de una señal de no inversión 26 c controlado por la señal de control en el electrodo 26 a. El electrodo inversor 26 b lleva una señal que tiene una relación de inversión con la señal de control del electrodo 26 a. Los electrodos 26 a, 26 b y 26 c están conectados a las terminales del dispositivo 36, 38 y 40 que están unidos por un basculador a las terminales del conductor 32 a, 30 a, y 34 a, respectivamente.

El dispositivo 26 podria ser un FET de GaAs, un transistor de empalme bipolar, un PBT, un HBT o lo análogo. Cuando el dispositivo 26 es un FET, la terminal de control de la señal de entrada 36 es la puerta, la terminal inversor 38 es el drenaje y la terminal no inversor 40 es la fuente. En la discusión siguiente se asume un FET de GaAs.

Se plantea la descripción de la invención actual en términos de un electrodo de control que controla la corriente en un electrodo inversor y no inversor. Se puede plantear también la descripción en términos de control de tensión dado que un circuito eléctrico puede ser representado en equivalentes de fuente de corriente o voltaje empleando el teorema de Thévenin ( "Principi es of Circui t Synthesi s " , Kuh y Pederson, página 51, 1959, McGraw-Hill Book Company, New York) .

Las terminales 36, 38 y 40 están ubicados en la región de conexión 24 a. La configuración o periferia de un dispositivo de basculador define el área en .la que puede unirse el basculador del dispositivo.

Se puede ordenar el tamaño, forma y separación de los conductores coplanares 30, 32 y 34 para presentar características de impedancia controlada a los pares terminales del dispositivo 36, 38 y 38, 40, respectivamente. La terminal 38 es una terminal común a los circuitos coplanares formados por los pares de conductores adyacentes (30 a, 30 b) , (32 a, 32 b) y (30 a, 30 c) , (34 a, 34 b) . De este modo, es minima la inductancia y capacitancia parasítica asociadas con los trayectos de circuito coplanares desde los extremos proximales 30 a, 32 a, a los extremos distales 30 b, 32 b y desde 30 a, 34 a, a los extremos distales 30 c, 34 b.

Dos circuitos conductores coplanares 42, 44 son configurados en el substrato 22 empleando medios convencionales tales como electrodeposición, protección y corrosión o por deposición y configuración. El primer circuito 42 está conectado como una extensión de los extremos de los conductores coplanares 30 b y 32 b. El segundo circuito está conectado como una extensión de los extremos de los conductores coplanares 30 c y 34 b.

En una modalidad de oscilador FET de drenaje común FET de la invención actual, el circuito 42 puede ser un circuito resonante, y el circuito 44 puede ser un circuito retroalimentador que tienen una conexión de drenaje común en la terminal 30 a. Esto proporciona inductancia y capacitancia parasíticas mínimas entre el dispositivo 26 y los dos circuitos 42, 44 al disponer los conductores de conexiones coplanares 30, 32 y 30, 34 como parte de los circuitos coplanares.

No se muestran las conexiones polarizadas, pero pueden realizarse empleando fijaciones de hilos de conexión o puentes de aire u otras trazas conductivas que tienen elementos de circuito que bloquean las RF entre las terminales respectivas y las fuentes de abastecimiento apropiadas.

Los conductores coplanares 30, 32 y 30, 34 pueden ser acoplados electromagnéticamente entre si para formar parte de los circuitos retroalimentadores y resonantes correspondientes 42, 44. Las partes acopladas 30, 32 y 30, 34 pueden incluir conductores rectilíneos coplanares sencillos . de amplitud y separación uniformes y sus combinaciones. Pueden incluirse otros componentes tales como condensadores, resistores o inductores de chips, o lo análogo, que están montados en el substrato 22 y conectados por fijaciones de hilos de conexión o puentes de aire u otras conexiones terminales coplanares de basculadores .

La terminal de drenaje 38 forma una conexión de RF común entre el resonador 42 y el circuito retroalimentador 44 en el punto de conexión 30 a. Los conductores 30, 32 y 30, 34 pueden hacerse arbitrariamente cortos para una distribución de la terminal de fuente, drenaje y puerta dada, disminuyendo asi las inductancias parasíticas entre el circuito resonante 42 y las conexiones puerta-drenaje y entre el circuito retroalimentador 44 y las conexiones de fuente-drenaje.

No se muestran los elementos parasíticos del dispositivo activo, pero se sabe que forman parte del circuito equivalente del oscilador. Un dispositivo activo de basculador tiene inherentemente elementos inductivos parasíticos muy bajos comparado con los dispositivos conductores de haces o de fijación de hilos. Los elementos parasíticos de mayor importancia son las capacitancias entre las terminales, por ejemplo, puerta-drenaje, puerta-fuente y drenaje-fuente, que no se muestran aqui pero que son muy conocidas por quienes practican la especialidad.

Las características de impedancia de las lineas de transmisión coplanares o guias de ondas coplanares (de la CPW) pueden mantenerse constantes cuando se amplían o disminuyen las dimensiones de la CPW para conectar entre los circuitos coplanares y los componentes activos pequeños. Esto es característico, junto con la separación de los tres terminales en el par resonador y en el par retroalimentador, que tienen una terminal (inversor) de drenaje común, que disminuye las inductancias parasíticas y las pérdidas de radiación en las conexiones con el dispositivo activo de basculador de tres terminales.

Con referencia a la . Fig. 2, se muestra una modalidad alternativa de la invención actual indicada por el número 20' en que los elementos similares tienen números de referencia similares. El oscilador 20' incluye todos los elementos del oscilador de la Fig.l; además, un segmento 30 d del conductor 30 pasa entre las terminales 36 y 40 para conectar al circuito de retroalimentación 44 en el extremo distal 30 c' en el lado opuesto del conductor 34. En este caso, existe también una inductancia parasítica minima en los conductores 30, 32 y 30, 34.

Los circuitos resonantes y retroalimentadores 42, 44 pueden ser elegidos, o ser una combinación del grupo de circuitos que incluye circuitos ranurados coplanares, circuitos de cintas ranuradas, circuitos de guias de ondas coplanares, circuitos de cintas coplanares, circuitos de lineas de transmisión coplanares y otros circuitos que emplean conductores coplanares .

Se pueden hacer grandes redes de circuitos replicando y uniendo imágenes especulares adyacentes de los circuitos elementales mostrados en las Figs. 1 y 2. La Fig. 3 muestra un ejemplo de combinación de un par de dispositivos como sugerencias de la replicación y unión de copias de imágenes especulares de diseños de las Fig. 1 o 2, y es descrito aqui a continuación. Las Figs. 4-6 son ejemplos de replicación y unión de copias de imágenes especulares de configuraciones de las Figs. 1 o 2 como se describe más adelante.

Con referencia a la Fig. 3, se muestra ahi otra modalidad 20" de la estructura de circuito mostrada en la Fig. 1 en la que los elementos similares muestran los mismos números de referencia.

Un dispositivo adicional de tres terminales 28 es definido en el circuito de basculador 24. El dispositivo 28 tiene un electrodo de puerta 28 a, y un electrodo de fuente 28 c conectados al mismo terminal de control 36 y a la terminal no inversor 40, respectivamente. Un electrodo inversor o drenaje 28 b del dispositivo 28 se conecta con un segundo terminal de basculador de drenaje común 39.

Un cuarto conductor común 30' tiene los extremos distales opuestos 30 c y 30 b' unidos en un punto proximal común 30 a'. El extremo distal 30 c' se conecta con el circuito de retroalimentación 44, y el extremo distal 30 b' se conecta con el resonador 42. El conductor 30' es conectado a la terminal de basculador 39 en el punto común 30 a' . Un segmento conductor .30 d puede estar ubicado entre la terminal de puerta 36 y la terminal de fuente 40 para unir los dos terminales de drenaje común 38, 39.

La topología de las terminales de circuitos coplanares, conductores coplanares y electrodos y terminales de dispositivos puede estar dispuesta simétricamente como se muestra en la Fig. 3. La simetría de la topología urge a la corrientes de señales a dividirse y sumarse por igual en conductores y terminales de los dispositivos asociados. Por lo general se hace necesaria la división equilibrada de las corrientes de señales de puerta desde el conductor de puerta 32 en los electrodos de puerta 26 a y 28 a, y la suma equilibrada de las corrientes de señales de fuente y drenaje desde los electrodos de fuente y drenaje 26 b, 28 b y 26 c, 28 c en los conductores de fuente y drenaje 30, 30' y 34 respectivamente.

El resonador 42 de la Fig. 3 está configurado con circuitos combinados que incluyen los conductores 30, 32 y 30', 32. El circuito de retroalimentación 44 de la Fig. 3 está también configurado con circuitos combinados que incluyen los conductores 30, 34 y 30', 34. El tamaño, forma y separación de los conductores 30, 32, 34, 30' y los electrodos de los dispositivos 26 y 28, en combinación con los circuitos 42, 44 pueden estar dispuestos para dirigir las corrientes para que fluyan por igual en los electrodos de la fuente, drenaje y puerta respectivos.

Se pueden construir redes de dispositivos más grandes de acuerdo con la invención. Con referencia a la Fig. 4, se muestra ahi una modalidad de una red de circuitos elementales para formar un circuito oscilador de drenaje común 50 hecho de acuerdo con la invención. El oscilador 50 tiene un circuito resonante 102 de puerta-drenaje de Q alto conectado al lado de la puerta-drenaje de una red FET. EL oscilador 50 incluye un circuito integrado de basculador 54 que tiene una superficie planar 56. El circuito 54 incluye una red longitudinal 52 de J pares de dispositivos activos adyacentes, de tres terminales, enumerados 1, 2, .., 2j-l, 2j ... 2J. J es un entero elegido, por ejemplo, para la energía de salida, tamaño o ruido de fase deseados con relación a la señal del oscilador 50, u otra consideración de configuración, y j es un Índice que va de 1 a J.

Para el propósito de esta descripción, se pueden considerar dispositivos activos FETs de GaAs. También se pueden usar otros dispositivos.

Para propósitos descriptivos, otro Índice entero, I, enumera cada dispositivo y lo ordena de 1 a 2 J. Cada par, j, corresponde a dispositivos individuales 52 (I), 52 (1+ 1) donde 1= 2j-l. Cada dispositivo, I, incluye un electrodo de control de corriente o de puerta correspondiente 57 (I), un electrodo portador de corriente en fase inversa o un drenaje separado 59 (I), y un electrodo portador de corriente en fase o una fuente separada respectivo 64 (I). Los electrodos de puerta, drenaje y fuente del dispositivo respectivo están conectados a las terminales de puerta correspondientes, 58 (j) de la red de la terminal de puerta 58, las terminales de drenaje 62 (j) de la red de terminales de drenaje 62, y las terminales de fuente 66 (j) de la red de terminales de fuente 66. Las terminales de puerta, fuente y drenaje, 58, 62 y 66 están definidos en la superficie de la red 56 y son escritos más ampliamente con posterioridad.

En las descripciones expuestas a continuación, las terminales de redes FET son definidos como coplanares de modo tal que pueden estar montados en las terminales de conductores del substrato correspondientes dispuestos en una superficie planar adyacente, por ejemplo, el plano de montaje de un substrato por medio de soldaduras de retén, de bolitas intermedias, o lo análogo.

El limite del circuito 54a define una región de conexión que incluye los electrodos FET y las terminales FET. El circuito 54a es generalmente rectangular, con lados opuestos bilateralmente y extremos adyacentes.

El primer par de dispositivos 52 (1) y 52 (2) tiene cada electrodo de puerta 57 (1) y (2) conectado a una terminal de puerta de electricidad compartida 58 (1) dispuesto allí entre ellos. El segundo par de dispositivos (no mostrado) tiene cada electrodo de puerta 57 (3) y 57 (4) conectado a una terminal de puerta compartido 58 (2) dispuesto allí entre ellos. Cada par de dispositivos sucesivo 52 (2j-l) y 52 (2j) tiene un electrodo de puerta correspondiente 57 (2j-l), 57 (2j) conectado a una terminal de puerta compartida 58 (j) dispuesta entre los dispositivos correspondientes .

Las terminales de puerta 58 (j) están alineadas de manera que la red de la terminal de puerta 58 está dispuesta a un lado -de la red FET 52. Los electrodos de puertas 57 (I) son comúnmente considerados como electrodos de entrada, aunque la energía de salida del oscilador pueda ser extraída tanto del lado de la puerta como del lado de la fuente. El lado de la red de dispositivos 52 que tiene la red de terminales de puerta 58 es considerada el lado del resonador.

Los electrodos de la fuente 64 (2j-l) y 64 (2j) de los dispositivos adyacentes 52 ( 2 j - 1 ) y 52 (2j) pueden estar conectados en forma similar a las terminales de la fuente compartidos 66 (j) alineados para formar una red de terminal de fuente 66. La red de la terminal de fuente 66 está alineada en forma paralela a la red 52 y dispuesta en el lado opuesto o de retroalimentación de la red 52.

Los electrodos del drenaje 59 ( 2j -1 ) y 59 (2j) de cada par de dispositivos conectados a la puerta y la fuente 52 (2j-l) y 52 (2j) están dispuestos en forma desalineada desde y entre los electrodos correspondientes de la fuente y la puerta, y ubicados hacia los extremos opuestos de la red de dispositivos 52.

El primer electrodo del drenaje 59 (1) está dispuesto en el extremo de la red 52 y el último electrodo del drenaje 59 (2J) en el extremo opuesto de la red 52. El primer electrodo del drenaje 59 (1) está conectado a una primer terminal de drenaje 62 (1) dispuesto en un extremo de la red 52. El último electrodo del drenaje 59 (2J) está conectado a un último terminal de drenaje 62 (J+l) dispuesto en el extremo opuesto de la red 52.

Los pares adyacentes de dispositivos, j y j+l, están separadas por un espacio tal que el electrodo del drenaje 59 (2j) del segundo dispositivo 52 (2j) del primer par, j, y el electrodo del drenaje 59 (2j+l) del primer dispositivo 52 (2j+l) del segundo par, j +l, son adyacentes y conectados a una terminal de drenaje compartido 62 (j+l) entre el par adyacente, j y j+l.

Las terminales de drenaje 62 (k), 1 < k < J+l, están alineadas para formar una red de terminales de drenaje 62 paralela a los lados de la red 52. La red 62 de terminales de drenaje está dispuesta dentro de la región de conexión 54 a, entre la red de terminal de puerta 58 y la red de la terminal de fuente 66.

Un substrato aislante 82 que tiene una superficie planar 86 incluye tres redes longitudinales interdigitadas 90, 92 y 94 de segmentos de conductores de puerta 90 (j), segmentos de conductores del drenaje 92 (k), y segmentos de conductores de la fuente 94 (j), que corresponden a las redes de las terminales 58, 62 y 66 de los pares J de los dispositivos anteriores, en donde 1 < k < J+l y 1 < j < J, como antes.

Cada segmento conductor del drenaje 92 (j) incluye una terminal conductora del drenaje 96 (j) ubicado en la regidn de conexión 54 a, generalmente en posición central entre los extremos distales opuestos 92a y 29b cada segmento conductor de puerta y fuente 90 (j) y 94 (j) tiene extremos proximales y distales correspondientes. Cada segmento conductor de puerta y fuente 90 (j) y 94 (j) incluye una terminal conductoraa de puerta 98 (j) y una terminal conductoraa de fuente 100 (j) respectivas, conectadas a los extremos proximales correspondientes en la región de conexión 54 a. La terminal conductoraa de puerta 98 (j) y la terminal conductoraa de la fuente 100 (j) correspondientes están dispuestas en forma adyacente entre la terminal conductora del drenaje 96 (j) y la terminal conductoraa del drenaje 96 (j+l).

Un segmento conductor del drenaje común 92 c (j) puede ser conectado entre las terminales de drenaje compartidos 96 (j) y 96 (j + l) de cada par, j, para formar un lomo o espina dorsal continuo, 92 c. Para todos los pares de dispositivos j =1 a J.

La terminal conductora de drenaje 96 (j), la terminal conductora de puerta 98 (j) y la terminal conductora de la fuente 100 (j) correspondientes, están ubicadas de modo tal que, la superficie 56 del circuito del basculador 54 está alineada con la superficie 86 del substrato 82, el contacto conductivo entre las terminales conductores y las terminales de chip correspondientes (por ejemplo, la terminal conductora de puerta 98 (j) con la terminal de electrodo de puerta 58 (j), la terminal conductora de drenaje 96 (j) con la terminal del electrodo del drenaje 62 (j), y la terminal conductora de la fuente 100 (j) con la terminal del electrodo de la fuente 66 (j) puede ser realizado mediante interconexiones de conductores tales como retenes o bolitas de los conductores (no mostrados) colocados entre ellos.

Cada segmento conductor de puerta 90 (j) y segmento conductor de fuente 94 (j) correspondiente, se extiende distalmente y en forma opuesta alejándose de la terminal conductora de puerta 98 (j) y de la terminal conductora de la fuente 100 (j) correspondiente a los extremos distales respectivos.

La red de conductores de drenaje 92 está alineada de modo tal que el extremo distal 92a (j) del conductor 92 (j) se extiende en una dirección alejándose de la terminal central 96 (j), separada por un espacio y adyacente al conductor de puerta 90 (j) y a la terminal de puerta 98 (j) . El extremo distal 92 b (j) del conductor 92 (j) se extiende en la dirección opuesta alejándose de la • terminal central 96 (j), separado por un espacio y adyacente al conductor de la fuente 94 (j) y a las terminales de la fuente, 66 (j) . La red del conductor de puerta 90 y la red del conductor de la fuente 94 están dispuestas de modo tal que el conductor de puerta 90 (j) y el conductor de la fuente 94 (j) están separados por un espacio entre los conductores de drenaje 92 (j) y 92 (j+l).

Un primer circuito resonante combinado coplanar 102 está formado también, en la superficie del substrato 82 y conectado a los extremos distales de los segmentos de puerta 90 (j) y a los extremos distales de los segmentos de drenaje 92a (j) . Un segundo circuito retroalimentador coplanar combinado 104 está formado en modo similar en la superficie del substrato 82 y conectado a los extremos distales de los segmentos del segmentos 94 (j) y a los extremos distales del segmento de drenaje 92b (j) .

Cada segmento de puerta 90 (j) en combinación con el segmento de drenaje 92 (j) forma una parte del circuito combinado 102. Cada segmento de puerta 90 (j) en combinación con el segmento de drenaje 92 (j+l) forma otra parte del circuito combinado 102.

Cada segmento de la fuente 94 (j) en combinación con segmento del drenaje 92 (j) forma una parte del circuito combinado 104. Cada segmento de la fuente 94 (j) en combinación con el segmento del drenaje 92 (j+l) forma otra parte del circuito combinado 104.

Cada segmento conductor de las redes 90, 92, 94 está dimensionado con la amplitud, Wi, y el largo, Li. Entre cada par de segmentos adyacentes, I, j, está la separación Sij . Las dimensiones, Li y Wi, de los segmentos individuales de las redes 90, 92, 94 y sus separaciones respectivas, Sij, de los segmentos adyacentes, pueden ser seleccionadas para proporcionar la transformaci 6n de impedancia deseada (equilibrio) , autoinductancia en serie, inductancia y capacitancia de acoplamiento y capacitancia en derivación, a los segmentos adyacentes y a los segmentos de drenaje común adyacentes y ser incorporados como parte de los circuitos de puerta-drenaje 102 o de drenaje-fuente 104 respectivos .

La red de la terminal de puerta 58 está dispuesta a un lado de la red de la terminal de drenaje 62 y la red de la terminal de fuente 66 está dispuesta en el lado opuesto de la red de la terminal de drenaje 62. El acceso conductivo a lo largo de la superficie del substrato a cualquier terminal de drenaje común 62 (j) está asi, disponible libremente desde cualquiera de los lados de la red de la terminal de drenaje 62. Esto es importante para disminuir las inductancias y capacitancias parasíticas que se comunican con una terminal de drenaje común conectado como parte de una conexión de drenaje común para los circuitos transformadores de impedancia a sintonizadores conectados ya sea a las terminales de puerta-drenaje o de puerta-fuente de los transistores en la red 52.

Los circuitos 102 y 104 pueden ser seleccionados desde, o ser una combinación seleccionada desde, el grupo de circuitos que incluye circuitos de líneas ranuradas coplanares, circuitos cintiformes de lineas ranuradas coplanares, circuitos aguja-ondas coplanares, circuitos de lineas de transmisión de cinta coplanares y otros circuitos que emplean conductores coplanares.

Los circuitos 102 y 104 y las dimensiones y separaciones de los segmentos conductores pueden ser elegidos para proporcionar señales de corrientes de fase y de amplitud casi iguales a cada electrodo de puerta 57 (I) de modo tal que las conexiones de drenaje común 62 (j) estén efectivamente en fase.

En la modalidad del oscilador 50 de la invención actual, el circuito resonante de puerta 102 determina la frecuencia y puede estar dispuesto para proporcionar la transformación de la impedancia de entrada a los pares de segmentos puerta-drenaje 90 (j), 92a (j), y 90 (j), 92a (j + l) correspondientes.

El circuito de la fuente 104 es un circuito combinado de retroalimentación drenaje-fuente que proporciona retroalimentación y aumento de la capacitancia drenaje-fuente entre los pares de segmentos del drenaje y fuente respectivos 94 (j), 92 (j) y 94 (j), 92 (j + l) .

La energía de salida puede ser extraída desde el oscilador 50 por uno o ambos, acoplamiento capacitivo y/o inductivo a uno o más de los segmentos conductivos 90 (j), 92 (j) o 94 (j), o uniendo un cable conductor a uno o más segmentos (no mostrado) .

Las combinaciones en paralelo o las combinaciones en contratase de pares múltiples de los dispositivos 52 (I), puede ser posibilitada agregando resistores interacoplados entre pares adyacentes, y combinando adecuadamente la salida de energía de pares adyacentes con combinadores Wilkenson y lo análogo.

Los FETs con estructuras de fuente y drenaje simétricas, esto es, aquellos que tienen dimensiones de canales y concentraciones de impurezas entre la fuente y la puerta, idénticas a las existentes entre la puerta y el drenaje son hechos típicamente, con atenuadores de terminales centrales designados como atenuadores de fuentes ubicados entre los atenuadores de la puerta y del drenaje. A fin de usar tales FETs en las realizaciones de la invención actual, se debe cambiar la tensión polarizada al FET para posibilitar que los atenuadores centrales sean operados como drenaje común en vez de como fuente común.

Algunos FETs pueden tener estructuras asimétricas de fuente y drenaje asimétricas, esto es, tener perfiles de impurezas o de geometría lateral modificados para aumentar las fallas de tensión drenaje-fuente sin aumentar la resistencia de la fuente. La distribución metálica en tales FETs asimétricos puede ser dispuesta de tal modo que los electrodos del drenaje puedan estar ubicados centralmente con respecto a la puerta y las terminales de la fuente estén adheridos a las terminales de conductores del substrato respectivos.

El segmento conductor del drenaje 92 c (j) puede ser omitido en los casos en que se desee disminuir la capacitancia de acoplamiento entre drenaje y puerta o drenaje y fuente.

La espina dorsal del drenaje provista por la conexión continua de los segmentos 92 c (j) proporciona un conductor compartido por el circuito de puerta 102 y el circuito de la fuente 104 para suprimir modos de oscilación no deseados. Uno o más de los segmentos de conductores del drenaje 92 c (j), intermedios, puede ser suprimido también, según requiera la combinación de circuitos 102 y 104 que determine la frecuencia.

Se pueden obtener salidas en serie o en contraste combinando las señales en el circuito retroalimentador de la fuente 104 como es muy conocido en la especialidad. Se pueden construir redes de mayor tamaño por la replicación contigua de tales combinaciones para fabricar osciladores con ruidos de fase mejores.

Las conexiones de la terminal de drenaje común, 96 (i), interpuestas entre las conexiones de terminales de puerta y fuente, 98 (j), 100 (j), y conectadas a los segmentos de conductores del drenaje 92 (j) que se extienden distalmente a lo largo, con los segmentos conductores de la fuente y puerta respectivos 90 (j), 94 (j), proporcionados por esta invención, posibilitando asi que se conecten múltiples celdas de transistores de drenaje común con circuitos adaptadores, combinantes o sintonizadores, en las conexiones de fuente-drenaje y puerta-drenaje con un mínimo de pérdidas y retardo contribuidos por la extensión excesiva de los trayectos de circuitos a lo largo de los segmentos conductores de drenaje común.

Con referencia a la Fig. 5, se muestra ahí un oscilador 300 que es una variante del oscilador 50 de la Fig. 4. El oscilador 200 incluye un chip de circuito integrado 302 dispuesto como una red lineal de pares adyacentes de FETs. La red 302 tiene extremos opuestos que definen un lado de puerta-drenaje y un lado opuesto de fuente-drenaje entre los extremos opuestos y define una región de conexión 302 a.

Un substrato 301 que tiene una superficie planar 301 a, tiene un circuito sintonizador de puerta-drenaje coplanar 305 y un circuito retroalimentador de drenaje-fuente 307 formado ahi. El circuito sintonizador de puerta-drenaje 305 está compuesto por conductores coplanares de drenaje 312(1), 312(3), 312(5) conectados a las terminales de drenaje compartidos 306(1), 306(3) y 306(5) en la región de conexión 302 a. Los extremos distales opuestos 312(l)a, (2)a, (3)a y 312(l)b, (2)b, (3)b se extienden en direcciones diferentes alejándose de los contactos 306(1), (3), (5).

Los conductores de drenaje 312(1), 312(3), 312(5) están separados por los conductores de puerta 314(1) y 314(2) respectivamente. Los conductores de puerta 314(1), 314(2) tienen extremos proximales y distales, cada uno de los extremos proximales está unido a uno de los extremos compartidos de las ramificaciones que se extienden en dirección opuesta 318(1) a, 318(1) b y 318(2) a, 318(2) b. Los otros extremos de las ramificaciones 318(1) a, 318(1) b, 318(2) a y 318 (2) b están conectados a las terminales de puerta compartidos 308(1), 308(2) y 308(3), 308(4) respectivamente. Los elementos sintonizadores coplanares TI están dispuestos entre los conductores 312(1), 314(1) y 312(3), 314(1) y 312(3), 314(2) y 314(2), 312(5). Los conductores de drenaje coplanares 312(1), 312(3), 312(5) y los conductores de puerta 314(1) y 314(2) forman parte del circuito multiconductor coplanar de puerta-drenaje guía-ondas 305.

Los conductores de drenaje 312(1), 312(3), 312(5) se extienden hacia el circuito fuente-drenaje 307 a los extremos distales 312 (l)b, 312 (3)b, 312 (5)b. Dos conductores de drenaje adicionales 312(2) y 312(4) están conectados en los extremos proximales a terminales de drenaje compartidos, adicionales, 306(2) y 306(4) en la región de conexión 302 a. Los conductores 312(2) y 312(4) se extienden distalmente hacia, y forman parte del circuito de la fuente 307.

Los conductores de la fuente coplanares 316(1, 2, 3, 4) tienen extremos proximales y distales separados respectivamente por espacios entre los pares de .conductores de drenaje coplanares 312(1), 312(2); 312(2), 312(3); 312(3), 312(4); y 312(4), 312(5). Los elementos sintonizadores separados por espacios 12 están dispuestos entre los conductores de fuente coplanares 316(1, 2, 3, 4) . Los extremos proximales de los conductores de la fuente 316(1, 2, 3, 4) están conectados a las terminales de la fuente compartidos 310 (1, 2, 3, 4) respectivamente en la región de conexión 302 a. Los extremos distales de los conductores de la fuente 316 están conectados a un metal de campo compartido 320. Los conductores de drenaje 312(1,2,3,4,5) y los conductores de la fuente 316(1, 2, 3, 4), metal de campo 320 y elementos sintonizadores T2, coplanares, forman parte del circuito retroalimentador guia de ondas multicoplanar 307.

La red de chips planares 302 tiene cuatro pares de FETs, cada par con puertas compartidas y basculadores de fuentes compartidas unidas a los pares de terminales puerta-fuente compartidos respectivos 308(1), 310(1); 306(2), 310(2); 308(3), 310(3); 308(4), 310(4). Cada par de FETs tiene los basculadores de los drenajes respectivos adheridos a los pares de terminales de drenaje adyacentes 306(1), 306(2); 306(2), 306(3); 306(3), 306(4); 306(4), 306 (5) .

Una espina dorsal de drenaje común 312 conecta entre los conductores de drenaje coplanares 312(1), 312(2), 312(3), 312(4), 312(5). Esto forma una RF común eficaz para el circuito del oscilador 300.

La energía de salida, Po, puede ser desacoplada por una traza impresa, un hilo conductor o un puente de aire, un segmento de la línea de transmisión o lo análogo, acoplado con el circuito de puerta 305 o el circuito de fuente 307.

Se pueden elegir las dimensiones, W, L, y la separación, S, de los segmentos 312, 314, 316, 318 y se pueden seleccionar los elementos sintonizadores TI, T2 para lograr la retroalimentación deseada y la frecuencia de sintonizadores deseada.

Se pueden usar circuitos sintonizadores alternativos en vez de la guia de ondas multicoplanar 305 de la Fig. 5 para otras realizaciones de la invención actual, tal como una línea de transmisión única de circuito abierto de media onda o de un cuarto de onda, o un resonador de cuarto de onda cortocircuitado (similar al de Colpitts) .

Un ejemplo alternativo de un oscilador de drenaje coplanar 400 de acuerdo con la invención actual se muestra con referencia a la Fig. 6 en donde los elementos similares números de referencia similares como en la Fig. 5.

Los extremos proximales de los conductores de puerta 314 son cortocircuitados a un marco conductor 320' que tiene un interior que rodea el circuito resonante de puerta 305', la red FET 302 y el circuito de la fuente 307'.

Los segmentos conductores externos longitudinales del drenaje 312' (l)a, b y 312' (3)a, b reemplazan a los segmentos externos de drenaje anteriores 312(1) y 312(5) de la Fig. 5.

Los extremos distales opuestos de los segmentos 312' (l)a y 312' (3)a conectan entre los extremos opuestos del segmento del extremo vertical 320'a y las terminales del drenaje 306(1) y 306(5) respectivamente. Los extremos distales opuestos de los segmentos 312' (l)b y 312' (2)b conectan entre los extremos opuestos del segmento del extremo vertical 320'b y las terminales del drenaje 306(1) y 306(5) respectivamente. Esto forma el marco conductor continuo 320' .

Los conductores de puerta 314(1), 314(2) tienen los extremos distales cortocircuitados al segmento del extremo 32C'a. El segmento conductor del drenaje central 312(3) tiene también el extremo distal cortocircuitado al segmento del extremo 320'a, formando un resonador de guia de ondas multicoplanar de un cuarto de onda cortocircuitado con los segmentos de puerta adyacentes 314(1), 314(2) y los segmentos externos de drenaje 312' (l)a y 312' (3) a.

El circuito de la fuente 307' está rodeado por el interior de los segmentos conductores externos del drenaje 312' (l)b y 312' (3)b que tienen los extremos distales correspondientes conectados a los extremos opuestos del segmento de marco 320'b. Las terminales de la fuente 310(1) y 310(2) están conectados a los extremos proximales de las ramificaciones de la fuente 322(1) a, 322 (l)b y las terminales de la fuente 310(3) y 310(4) están conectados a los extremos proximales de las ramificaciones de la fuente 322a(2)b, 322 (2)b respectivamente .

Los extremos distales de las ramificaciones 322(1) a, 322 (l)b están unidos en conjunto a un extremo proximal del conductor de la fuente 316' (1) . Los extremos distales de las ramificaciones 322 (2) a, 322 (2)b están unidos en conjunto a un extremo proximal del conductor de la fuente 316' (2) . El conductor de la fuente 316' (1) está espaciado central y uniformemente entre el segmento del drenaje 312' (l)b y el segmento central del drenaje 312(2). El conductor de la fuente 316' (2) está espaciado central y uniformemente entre el segmento del drenaje 312' (3)b y el segmento central del drenaje 312' (2) .

Los elementos sintonizadores de la fuente T2 son colineales con, y separados por un espacio entre, los extremos distales de los segmentos de la fuente correspondientes 316' (1) y 316' (2) y el interior del segmento del marco 320'b. Esto forma el circuito retroalimentador de capacitancia aumentada fuente-drenaje de guia de ondas multicoplanar 307'.

El circuito de la fuente 307' puede ser implementado, también, como líneas de transmisión cintiformes coplanares cortocircuitadas o lineas ranuradas paralelas abiertas o cortocircuitadas con longitudes ajustadas para proporcionar una capacitancia deseada entre la fuente y el drenaje en la frecuencia de oscilación deseada.

Se puede ver, a través de los ejemplos precedentes, que se pueden desarrollar diversas configuraciones de circuitos osciladores de drenaje común modificando los circuitos de fuente y puerta. Está claro, además, que es posible agregar subsecciones adicionales a la red FET con las subsecciones de circuitos correspondientes para aumentar la salida de energía y/o mejorar el ruido de fase .

Es posible utilizar elementos de acoplamiento tales como TI y T2 pata sintonizar y transferir energía desde el oscilador. Los osciladores de drenaje común de esta invención pueden operar en- contrafase con un acoplamiento similar al que se mostró, o pueden ser operados en fase con sincronización por inyección de las dos mitades por acoplamiento en fase, como se conoce bien.

Se incluyen también en la presente invención, estructuras de drenaje común coplanares alternativas que pueden dar cabida a redes FET que tienen electrodos como terminales de fuente ubicadas entre las terminales de electrodos de puerta y electrodos de drenajes. Se muestran dos ejemplos con referencia a las Figs. 7 y 8.

La Fig. 7 ilustra una parte de un oscilador de drenaje común coplanar 500 que tiene una red FET 501 adherido a un substrato de configuración conductiva 503 como se describió previamente. La red 501 define una región de conexión 501 a sobre eso. El oscilador 500 incluye un circuito resonante de puerta guia-ondas que tiene las terminaciones de circuito abierto descritas a continuación.

La red FET 501 tiene redes de electrodos de fuente, drenaje y puerta, 510, 512, 514 conectadas a las terminales de red correspondientes 510', 512', 514' (no mostrados). Las terminales de red están conectados por medio de soldaduras de retén o de bolitas a las terminales de los conductores de fuente, drenaje y puerta 510, 512, 514 respectivos montados en el substrato 503.

Las terminales de los conductores de la fuente 510(1, 2, 3) están conectadas a extremos proximales de los segmentos conductores paralelos coplanares de la fuente 504(1, 2, 3) respectivamente. Los segmentos 504(1, 2, 3) se extienden distalmente en una dirección hacia fuera de la red 501 para terminar en los extremos distales de circuito abierto de longitudes iguales.

Las terminales de los conductores del drenaje 512(1, 2) están dispuestos a lo largo de un lado de la red 501 y conectados a extremos proximales de los segmentos conductores de drenaje coplanares paralelos 506(1, 2)b respectivamente. Los segmentos conductores del drenaje 506(1, 2)b están dispuestos simétricamente entre los segmentos de la fuente 504(1,2) y 504(2, 3) respectivamente. Los segmentos conductores del drenaje 506(1, 2)b se extienden distalmente en la dirección única desde la red.

Los segmentos conductores de la fuente 504 y los segmentos conductores del drenaje 506b forman el circuito retroalimentador de guia de ondas multicoplanar de fuente-drenaje del oscilador 500. Se puede aumentar la capacitancia drenaje-fuente prolongando adicionalmente los conductores 504 y 506 o mediante condensadores de chips (MMIC) de circuito integrado de microondas, o lo análogo.

Las terminales de los conductores del drenaje 512(1, 2) están unidas a un extremo de base proximal de las ramificaciones de conductores coplanares en 508 a, b respectivamente, en la región de conexión 501 a. Las ramificaciones 508 a, b tienen brazos ramificados 508(1, 2)a y 508(1, 2)b que tienen extremos distales que divergen distalmente desde las extremos de las bases 508 a, b hacia el lado opuesto de la 501.

Las ramificaciones 508 (l)a y 508 (2)a están dispuestas entre la terminal de la puerta 514(1) y las terminales de la fuente correspondientes 510(1) y 510(2). Las ramificaciones 508(2)a y 508b(2) están dispuestas entre la terminal de la puerta 514(2) y las terminales de la fuente respectivos 510(2) -y 510(3). El extremo distal de la rama 508(1) a se une a un extremo proximal de un segmento conductor de drenaje 506(l)a en la región de conexión 501 a. El extremo distal de la rama 508 (2) a se une a un extremo proximal de un segmento conductor de drenaje 506 (2) a. El extremo distal de la rama 506b (1) se une, también, al extremo proximal del segmento 506 (2) a. El extremo distal de la rama 508b (2) se une a un extremo proximal de un segmento conductor de drenaje 506a (3) .

Las terminales de puerta 514(1, 2) están conectadas a los extremos proximales de los segmentos conductores de puerta paralelos 502(1, 2) respectivamente. Los segmentos 502(1,2) se extienden distalmente alejándose desde el otro lado de la red.

Los segmentos conductores 506 (1,2) a están dispuestos alrededor del segmento conductor de puerta 502 (1) . Los segmentos conductores 506(2, 3)a están dispuestos alrededor del segmento conductor de puerta 502(2). Los segmentos 506(1, 2, 3)a se extienden distalmente desde sus extremos proximales alejándose de la red 501.

Los segmentos 506(1, 2, 3)a y 502(1,2) forman parte del circuito sintonizador de puerta de guía de ondas multicoplanar terminado en un circuito abierto para el oscilador de drenaje común 500.

La estructura de los conductores contiguos 512, 508, 506 define una conexión de drenaje común para los FETs de la red 501, que separa las terminales de la puerta y de la fuente entre si. Las señales de RF de fase inversa proporcionadas por los electrodos de drenaje de los FETs de la red 501 se combinan de este modo con una longitud de trayectoria mínima y capacitancias e inductancias parasíticas mínimas para retornar a los circuitos de fuente o puerta respectivos.

Las corrientes puerta-drenaje circulantes para cada par de conductores puerta-drenaje tales coma 506(l)a, 506(2)a y 502(1) tienen sólo los segmentos conductores de drenaje cortos 508(1) a, b que se acoplan a las corrientes fuente-drenaje circulantes para cada par de conductores fuente-drenaje, tal como 504(1) , 512(1) y 504(2).

Con referencia a la Fig.8, se muestra ahí una modalidad de un circuito oscilador de drenaje común 600 de acuerdo con la invención actual, que tiene un circuito sintonizador de puerta termina en un cortocircuito de RF en que los elementos similares tienen números de referencia similares como se muestra en la Fig. 7.

Un segmento final del conductor 522 une los extremos distales de los segmentos conductores del drenaje 506 (1, 2, 3) a. El segmento conductor final 522 está conectado a los extremos distales de los segmentos conductores de puerta 502(1, 2) mediante condensadores de acoplamiento de RF 520(1,2) respectivamente. Los condensadores 520 pueden ser condensadores de chips, condensadores de película delgada o lo análogo que pueden proporcionar elementos sintonizadores o impedancia de RF esencialmente igual a cero entre los extremos distales de los segmentos 502(1,2) y el segmento conductor 522.

El circuito de drenaje-fuente puede ser, además, un circuito resonante en el que se provea retroalimentación capacitiva entre fuente y drenaje cuando el- resonador del drenaje-fuente esté fuera de resonancia ; sobre la resonancia para la resonancia de tipo paralelo, y bajo la resonancia para la resonancia tipo serie.

La sintonización del varactor del oscilador de drenaje común 600 puede llevarse a cabo mediante el acoplamiento electromagnético de un varactor, ya sea en el circuito sintonizador de puerta-fuente o en el circuito sintonizador de fuente-drenaje.

Se puede lograr un rango más amplio de sintonización sintonizando tanto el circuito puerta-drenaje como el circuito fuente-drenaje. En la configuración de drenaje común del presente invento, es fácil hacer las conexiones de inductancia baja desde los conductores de fuente o de puerta y los conductores de drenaje común a varactores únicos o múltiples .

Otra modalidad de la invención actual es ilustrada con referencia a las Figs. 9 y 10 de un oscilador de drenaje común que tiene un circuito de puerta resonante de condensador interdigitado. La Fig. 9 es un esquema de un circuito equivalente 700 del oscilador de la Fig. 10. El circuito equivalente 702 representa un resonador (entrada) de puerta-drenaje de la Fig.10. El circuito equivalente 704 representa el circuito de puerta-drenaje de los FETs de la Fig.10 con un circuito retroalimentador de fuente-drenaje conectado y se describe más ampliamente a continuación.

Cl es la capacitancia del condensador resonante de cavidad coplanar interdigitado descrito más abajo y Cg la capacitancia equivalente de la combinación puerta-drenaje) de entrada equivalente 704 de los FETs con el circuito fuente-drenaje conectado (la combinación mostrada como 803, 825 (1-5), 826(1-4), 830(1-4) y 845(1-4) en la Fig. 10).

Las condiciones para la oscilación del circuito 700 son que la resistencia de pérdidas equivalentes, representada aqui por re del circuito de entrada resonante de puerta 702 constituida por CV/ Leq, re y Ci, debe ser menor en magnitud que las resistencias negativas en serie de señales pequeñas equivalentes de la entrada 704 de los dispositivos activos (en este caso, FETs) Cv, representa la capacitancia de un varactor sintonizador, conectado entre el circuito de puerta y el drenaje común, Leq la inductancia en serie del circuito de entrada 702. Ci es la capacitancia del condensador resonador de cavidad coplanar interdigitado descrito más abajo y Cg la capacitancia de la entrada equivalente 704 de los FETs conectados al circuito fuente-drenaje de la Fig.10.

Si la capacitancia de Ci es demasiado pequeña, el rango de sintonización proporcionado por el varactor Cv será demasiado escaso o si se disminuye Cv para aumentar el rango de sintonización, es posible que el aumento de resistencia en serie cause que re sea de mayor magnitud que re (la resistencia de entrada negativa de los FETs conectada al circuito fuente-drenaje de la Fig.10), impidiendo en consecuencia, la oscilación.

Si la capacitancia de Ci es demasiado grande, tal que el resonador 702 es acoplado con demasiada fuerza a la entrada 704 a los FETs, las fluctuaciones de reactancia inducidas por el ruido en Cg causarán grandes fluctuaciones en la frecuencia de oscilación produciendo un ruido de fase excesivo.

El Leq del circuito de entrada 702 debe ser razonablemente bajo para permitir que opere en alta frecuencia. Si el trayecto de retorno de las corrientes que circulan en el circuito de entrada es demasiado extenso, la inductancia en serie será demasiado grande para lograr frecuencias de sintonización altas cuando Ci esta en su rango deseado .

Un circuito oscilador resonante "de cavidad coplanar" del condensador interdigitado coplanar 800 se muestra en la Fig.10. El término cavidad coplanar se usa aqui como un análogo de la cavidad convencional conocida en el uso de osciladores.

Es un análogo bidimensional de la cavidad tridimensional regular. La forma del resonador se parece un poco a un corte transversal tomado a lo largo de un eje de un resonador de cavidad cilindrica reentrante, que tiene un poste central interno (ubicado en el eje) sobresaliendo de una pared interna, separado del interior de una pared interna opuesta .

Un varactor 807 conecta el equivalente del poste reentrante con el equivalente de una pared interna de la cavidad coplanar. Un condensador interdigitado coplanar 802 y entradas FET en serie corresponden al espacio capacitivo entre el poste equivalente y la pared interna opuesta equivalente. El circuito 800 proporciona inductancia y resistencia en serie bajas en la entrada FET 702 (cf, re, Leq de la Fig. 9) , permitiendo en tanto la capacitancia en serie Ci suficiente para la operación exitosa del oscilador de drenaje común.

Un circuito resonante de cavidad coplanar de condensador interdigitado coplanar 801 está conectado a un lado de una red FET 822. Un segundo circuito coplanar 803 está conectado al lado opuesto de la red FET 622. Una conexión de drenaje común (escrita más ampliamente con. posterioridad) a ambos circuitos 801 y 803 está dispuesta entre el circuito 801 y circuito 803. Los circuitos 801 y 803 son formados como se describió anteriormente, configurando una lámina conductora en un substrato aislante 816, en forma convencional.

El circuito de puerta 801 incluye el condensador interdigitado coplanar 802 dentro de un marco conductor coplanar 806, en que el marco tiene un perímetro interno 804.. El circuito de la fuente 803 puede ser uno de una cantidad de circuitos coplanares, tal como un circuito abierto, lineas de transmisión de casi un cuarto de onda de longitud y lo análogo, apropiadas para proporcionar una retroalimentación capacitiva suficiente entre la fuente y el drenaje de los FETs relacionados.

El marco 806 está compuesto por dos tramos opuestos 808 y 810, contiguos a un par de extremos opuestos con un segmento conductor común de terminal de drenaje 812 y contiguo al par opuesto de extremos opuestos con un segmento conductor del varactor 814.

El condensador coplanar 802 está rodeado por el perímetro interno 804 del marco conductor coplanar 806. El perímetro 804 define una sección de cavidad coplanar 804a y una sección insertada de varactor 804b. Una parte del perímetro 804 de la sección de cavidad coplanar 804a tiene la forma de un polígono hexagonal ligeramente elongado que encierra al condensador 802. La proporción dimensional altura - ancho de la cavidad coplanar 804a mostrada en la Fig.10 es de alrededor de 1,3:1. Las dimensiones y proporción dimensional de la sección de cavidad coplanar 8.04a puede variar en un rango considerable. Las dimensiones y proporción dimensional de la sección de cavidad coplanar 804a son elegidas para proporcionar resonancia en un frecuencia apropiada.

La sección insertada del varactor 804b puede ser de forma generalmente cuadrada o rectangular, definida en el segmento 814 para recibir un varactor sintonizador 807, que tiene un cátodo 807a y un ánodo 807b (no mostrados) .

En otras realizaciones de la invención actual, el resonador puede tener una forma diferente de la hexagonal (por ejemplo, circular, poligonal y lo análogo), y no se requiere que el varactor esté insertado. La proporción dimensional de la cavidad resonante coplanar 604a puede variar considerablemente. Cuando las restricciones espaciales no constituyen un problema, es deseable una proporción dimensional de 1:1, aproximadamente, para disminuir las pérdidas.

Las dimensiones del perímetro de la sección de la cavidad coplanar 804a y el espacio de separación del perímetro desde el condensador 802 son elegidas empleando un paquete de programas (software) de simulación electromagnética comercial tal como "IE3D" de Zeland Software, sujeto a las restricciones de la frecuencia de sintonización deseada (por ejemplo, más pequeño para las frecuencias más altas) y de pérdidas suficientemente bajas (por ejemplo, menores para tamaños más grandes) .

El condensador coplanar 802 está compuesto por un conjunto de segmentos conductores de puerta coplanares separados por un espacio 820(1:4) interdigitado con un subconjunto de bifurcaciones de conductores separadas por un espacio 840a, b, c. (1:4) indica la secuencia de números Índices 1, 2, 3, 4) . Las bifurcaciones 840a, b, c están unidas a un empalme central de conductores de entrada común 840e en un extremo proximal de un segmento conductor de base 840. El conductor 840 tiene un contacto 840d en un extremo distal. La bifurcación 840b está dispuesta entre las bifurcaciones 840a y 840c. El contacto 840d se extiende distalmente en el interior de la inserción del varactor 804b y se conecta con el ánodo del varactor 807b (no mostrado) . Las bifurcaciones del conductor 840 y el conductor 840a, b, c están dispuestas simétricamente a lo largo de una linea A-A que atraviesa la bifurcación 840b y el contacto 840d de modo tal que la bifurcación 840a se extiende distalmente en un tramo, Ll, entre los extremos proximales de los conductores de puerta contiguos, opuestos, 820(1) y 820(2), la bifurcación 840b se extiende distalmente en un tramo, L2, entre los extremos proximales de los conductores de puerta contiguos, opuestos, separados por espacios uniformes generalmente paralelos 820(2) y 820(3), y la bifurcación 840c se extiende distalmente en un tramo, L3, entre los extremos proximales de los conductores de puerta contiguos, opuestos, separados por espacios uniformes generalmente paralelos 820(3) y 820(4).

La parte del conductor 840 entre el empalme 840e y el contacto 840d forma un elemento acoplador de reactancia inductiva contribuyendo a una parte de la inductancia, Leq de la Fig.10, en el rango de frecuencia de interés.

Las dimensiones de extensión Ll, L2, L3 y las separaciones entre las bifurcaciones adyacentes 640 y los conductores 820 están dispuestos de modo tal que las corrientes de señales en el conductor central 840 son divididas uniformemente por acoplamiento capacitivo y electromagnético entre los electrodos de la puerta específica 832 (1,2) a y 832(l,2)b. La elección de los espacios de separación y de las dimensiones del rango de frecuencias de interés puede realizarse empleando instrumentos de simulación electromagnética disponibles en el comercio.

Las terminales de los conductores de puerta coplanares, separados por espacios 818(1:4) son definidos en un extremo proximal correspondiente de los segmentos conductores de puerta coplanares 820(1:4). La anotación 1:4 indica una secuencia de números Índices, 1, 2, 3, 4. Las terminales 818(1:4) están adheridos a las terminales de puerta FET correspondientes 818' (1:4) (no mostradas) de la red FET 822.

Las terminales de conductores de drenaje común coplanares separados por espacios, 824(1:5) son definidos en el segmento conductor común de la terminal de drenaje común coplanar 812. Las terminales 824(1:5) están adheridos a las terminales de drenaje común FET coincidentes 824' (1:5) (no mostrados) en la red FET 822. Las terminales FET de drenaje común 824' (1:5) están conectados a los electrodos de drenaje 828(1:8) en la secuencia 1 a 1; 2 a 2,3; 3 a 4,5; 4 a 6,7 y 5 a 8; donde el primer índice es el número Índice de la terminal de drenaje y el segundo Índice es un número índice del electrodo de drenaje.

La red FET 822 incluye dos segmentos de metalización de puerta FET en forma de C 832a, b que tienen los brazos extendidos 832(1, 2)a y 832(1, 2)b conectados a los dedos de la puerta que controlan la corriente en los electrodos de drenajes 828(1,2), 828(3,4), 828(5,6) y 828(7,8) respectivamente.

Las señales desde los electrodos del drenaje 828 se combinan mediante la conexión común a través del segmento de drenaje común 812.

Las terminales de los conductores coplanares de la fuente separados por espacios, 826(1:4), son definidos en segmentos conductores de fuente, 830(1:4), para unirse a las terminales de la fuente FET 826(1:4) en la red FET 822.

Una capa conectora del electrodo (ánodo o cátodo) del varactor 842 está dispuesta en el 804b insertado, y se conecta con las lengüetas superpuestas de los conductores 809 desde el perímetro de la sección insertada 804b del marco 806.

Las tensiones de sintonización son aplicadas al ánodo del varactor 807a (no mostrado) empleando una bobina de choque de RF 844 conectada a una fuente de energía variable (no mostrada) .

El circuito de fuente coplanar 803 está conectado a las terminales de la fuente 826 para proporcionar a los FETs retroalimentación de fuente-drenaje apropiada, según se requiera. El circuito 803 puede ser, típicamente, un circuito combinado conectado a los FETs por múltiples segmentos conductores de la fuente 845(1:4) entre los segmentos de drenaje adyacentes 825(1:5).

El condensador interdigitado 802 de esta invención agrega la cantidad óptima de capacitancia de entrada en serie, con inductancia en serie parasítica minima para disminuir el efecto nocivo de las fluctuaciones de capacitancia en el FET en la frecuencia operacional del circuito del oscilador. Esto disminuye el ruido de fase de la señal de salida desde el oscilador.

Refiriéndose nuevamente a la Fig. 9, la capacitancia Cv corresponde a la capacitancia del varactor 807, re a la resistencia en serie en el resonador (que incluye la resistencia en serie del condensador 802, el inductor 840e y el varactor 807), -rx a la resistencia negativa equivalente de la entrada de FET en resonancia, y Leq al componente inductivo del tramo del conductor central 840 entre las bifurcaciones 840a, b, c y el contacto 840d junto con la autoinductancia del condensador 802, el varactor 807 y los tramos de retorno del marco 808, 810.

La naturaleza compacta del condensador interdigitado 802 y los segmentos cortos consiguientes 820(1:4), y 840 a:c, proporcionan una autoinductancia parasítica mínima y en consecuencia frecuencias sintonizadoras accesibles más altas para el desempeño del oscilador.

Puede demostrarse que al unir el tramo del inductor 840 en bifurcaciones paralelas 840a, b, y c acopladas capacitivamente a múltiples conductores paralelos 820(1:4), en muchos casos la inductancia en serie de los conductores y bifurcaciones paralelas es menor que lo que seria de otro modo si la longitud sumada de los conductores y bifurcaciones paralelas fuera un par de conductores paralelos único acoplados entre si capacitivamente.

Una ventaja adicional del condensador interdigitado 802 es que tiene atenuadores de terminales de conductores múltiples 818 que permiten la interconexión con las terminales FET múltiples correspondientes, para obtener un incremento de energía de salida y menor ruido de fase.

Con referencia a la Fig. 11, se muestra ahi una modalidad de un resonador doble 900 de un oscilador resonante de cavidad coplanar de un condensador interdigitado de drenaje común de acuerdo con esta invención.

La primera y segunda cavidad coplanar 902 a y 902 b son definidas en un marco conductor coplanar 908. El marco 908 es depositado y configurado empleando un procedimiento convencional, como se describió previamente, en un substrato 910. El marco 908 puede ser circular, o generalmente rectangular y define dos extremos opuestos 908 a, b conectados a los lados opuestos ortogonales 908 c, d.

El primer y segundo condensador interdigitado 904 a y 904 b están dispuestos simétricamente alrededor de una linea central B, en las cavidades dispuestas simétricamente 902 a, b respectivamente.

Las cavidades 902 a, b son definidas por los perímetros internos 912 a, b del marco 908 que circunda los condensadores 904 a, b respectivamente. Los perímetros 912 a, b están separados a la distancia suficiente desde los condensadores 904 a, b para disminuir los efectos nocivos de acoplamiento capacitivo pero su separación es lo suficientemente limitada para alcanzar frecuencias sintonizadoras altas. Un conductor central, de cavidad coplanar, 914 tiene los bordes opuestos 914 a, b dispuestos simétricamente alrededor de la linea central 8, formando parte los bordes del perímetro 912 a, b de las cavidades sintonizadoras 902 a, b.

Los condensadores interdigitados 904 a y 904 b incluyen segmentos conductores de condensadores alternativos 917 a, b separados por una distancia de los segmentos conductores de puerta alternativos 919 a, b, c .

El conductor del condensador central 906a del primer condensador 904a se bifurca en el empalme 916a en los segmentos conductores de ramificación del condensador 917 a, b. Los segmentos 917 a, b se extienden proximalmente hacia la red FET 922, y distalmente hacia una conexión con el ánodo del varactor 924, que se extiende, en general, paralela a, y espaciada uniformemente entre los segmentos conductores de puerta adyacentes alternativos 919 a, b, c respectivamente.

Los segmentos conductores del condensador de puerta 919 a, b, c se extienden proximalmente hacia la red FET 922 para conectarse en un extremo en las terminales conductores de puerta 918 a, b, c respectivamente. Los segmentos 919 se extienden distalmente entre los segmentos alternativos 917 y terminan en extremos de circuito abierto. Las terminales 918 a, b, c están, conectados a los FET de terminales de puerta respectivos 918'a, b, c (no mostrados) 920 a, b, c en una mitad de la red FET del basculador 922.

Se puede proporcionar polarización a las puertas de los FETs empleando una conexión desde una fuente polarizada (no mostrada) a un atenuador ubicado en uno de los segmentos 919, por ejemplo, en el extremo distal del segmento 919 a. Una conexión transversal polarizada de puerta 921 a en el chip, es conectada con los tres terminales 918 a, b, c juntos. Podria hacerse una conexión separada con cada segmento, independientemente, a costa de atenuadores y fijaciones de hilos de conexión adicionales. La conexión transversal 921 a puede ayudar también a suprimir oscilaciones de modos espurios entre loa FETs conectados.

Las secuencias alternativas de los segmentos acoplados capacitivamente 917 y de los segmentos de puerta 919 están conectados a extremos proximales y distales opuestos para formar una estructura de condensador interdigitada.

La dimensión de extensión y las separaciones entre los segmentos ramificados adyacentes 917 y los segmentos conductores de puerta 919 son seleccionadas de modo tal que la corriente de señal en los conductores centrales 906 a, b es se divide capacitiva y electromagnéticamente en corrientes de puerta de magnitud y fase esencialmente iguales en cada FET respectivo.

El segundo condensador 904 b es una imagen en espejo del condensador 904a y divide la corriente de señal desde el conductor 906b en magnitud y fases iguales en los FETs 920 d, e, f de la red 922.

Se llevan a cabo las conexiones de fuente de FET 923 con una estructura de circuito retroalimentador de condensador interdigitado de fuente-drenaje (no mostrado) como se describió anteriormente, para agregar la cantidad óptima de capacitancia de retroalimentación de fuente-drenaje para optimizar las oscilaciones en el rango de sintonización.

Las terminales de drenaje FET 934 a, b, c, d de los FETs 920 a, b, c, d, e y f están conectados al lado opuesto 908 b del marco 908 formando una tierra de RF de drenaje común en el drenaje de los FETs. La ubicación del drenaje común 908 b entre las terminales de puerta 918 y las terminales de la fuente 923 actúa para dirigir las corrientes de señales comunes a los circuitos puerta-drenaje y puerta-fuente en forma controlada proporcionando una inductancia y capacitancia parasíticas mínimas en el punto común.

Los conductores de condensadores 906a, b se extienden distalmente y se unen para hacer contacto con el ánodo del varactor sintonizador montado en el basculador 924. Los conductores 906a, b actúan inductivamente para acoplar los condensadores 904a, b a través del varactor 924 y retornar a través del marco 908 y 914 al conductor del drenaje común 908 b.

A fin de obtener Q de alta resonancia con amplia posibilidad de sintonización y sometida a la limitación de resistencia negativa de la red FET 922, la inductancia del resonador 900 debe tener una capacitancia distribuida mínima y una resistencia de conductor mínima. Si el conductor central de retorno de la cavidad coplanar 914 es demasiado angosto, la resistencia contribuida a re, se eleva en exceso, si el conductor 914 es demasiado ancho, la capacitancia distribuida se eleva en exceso. El ancho del conductor 914 debe ser optimizado: para obtener un desempeño óptimo.

Las lengüetas conductoras 926 que se extienden desde el lado 908 a en el marco 908 están conectados a una capa conductora de electrodos 930 del varactor 935. Una bobina de choque de RF 932 conectada a la otra capa de electrodos del varactor 924 proporciona tensión polarizada para sintonizar el varactor desde una fuente de energía externa (no mostrada) .

Con referencia a la Fig. 11, el resonador doble 900 funciona en forma similar al resonador único de la Fig. 10 excepto que la corriente de la puerta a los FETs se divide en dos trayectos en fase, paralelos, en una parte del resonador 900 entre el varactor 924 y la red FET 922, es decir, es dividida por los conductores 906a, b en los dos condensadores 904a, b y retornada por el marco de cavidad coplanar 908 y el conductor central de la cavidad coplanar 914.

Las mediciones muestran que un oscilados de cavidad coplanar dual de un condensador interdigitado de drenaje común de la invención actual que utiliza un transistor con alta movilidad de electrones pseudomórfico (PHEMT) puede alcanzar un rango de sintonización superior a 2 GHz en una frecuencia central de alrededor de 40 GHz con un ruido de fase superior a 76 dBc (decibeles bajo el portador) por Hertz, aproximadamente, con una frecuencia de 100 kHz de desviación permanente desde la frecuencia central de oscilación. El PHEMT tiene una longitud de puerta de alrededor de 0.15 micrones, y una amplitud total de puerta de alrededor de 900 micrones. El PHEMT está dividido en 6 celdas con 2 dedos de puerta por celda, cada celda tiene su propio atenuador de puerta y su propio atenuador de fuente, la fuente/drenaje tiene una serie de 7 atenuadores, con un atenuador de fuente entre cada par de celdas, y un atenuador de fuente en cada extremo de la red. Los atenuadores de fuente, drenaje y puerta son configurados lo bastante grandes para adherirse a un basculador, alrededor de 2 mils en diámetro.

Este PHEMT fue combinado con un resonador sintonizado por varactores de barrera electrostática para formar el oscilador como se describe en la solicitud de patente presentada recientemente, S/N 08/555,777, incorporada aquí como referencia.

Debería observarse que, en realizaciones alternativas de la invención, los condensadores interdigitados coplanares 904a, b y la cavidad coplanar 908 pueden estar situados en la superficie de la red FET 922 si hay una capacidad de configuración y un revestimiento conductor apropiados. La colocación de los condensadores 904 y de la cavidad coplanar 908 en la superficie de un circuito integrado FET de GaAs daría como resultado circuitos de oscilador menores en la misma frecuencia, y/o en frecuencias operativas más altas. El desempeño perfeccionado se debe a la constante dieléctrica superior del GaAs, y a la menor interferencia del condensador cuando está configurado en el chip, junto con la eliminación de algunas conexiones (por ejemplo, bolita o retén) entre los FET y la cavidad planar/condensador .

Los condensadores 904a pueden ser realizados también, empleando una estructura de metal/aislador de metal (MIM) en vez de un. circuito interdigitado.

El condensador de fuente-drenaje puede ser ubicado, además, en la superficie del chip FET y/o fabricado como un condensador de MIM. Otros componentes montados en basculadores tales como inductores, condensadores, diodos múltiples y lo análogo pueden ser montados sobre el substrato para realizar osciladores alternativos de acuerdo con esta invención .

Se puede usar otros dispositivos activos en realizaciones alternativas de la invención, por ejemplo, transistores bipolares, transistores de héterouniones, transistores de efecto de campo, transistores de túnel resonante, dispositivos de transferencia de espacio real, transistores de base permeable, triodos de estado sólido, triodos de vacio, dispositivos de triodos de avalancha controlada, y dispositivos de triados superconductores. Se considera, además, que los dispositivos de dos terminales, tales como los diodos de Gunn, los diodos de túnel y similares podrían ser usados como realizaciones de esta invención sin un circuito retroalimentador.

De acuerdo con esta invención, debe entenderse que la descripción precedente es sólo a modo de ilustración y no una limitación de la invención expuesta. Se apreciará que sería posible modificar el tamaño, forma y apariencia, y los métodos de fabricación de diversos elementos de la invención, o incluir o excluir diversos elementos dentro del alcance y espíritu de esta invención. En consecuencia, la invención sólo será limitada por las reivindicaciones expuestas a continuación Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, re reclama como propiedad lo contenido en las siguientes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Estructuras de circuitos de microondas y ondas milimétricas caracterizadas porque comprenden: una superficie de substrato aislante que tiene una región de conexión; un primer, segundo, y tercer conductores coplanares montados en la superficie, en que cada conductor tiene una parte proximal que se extiende en la región de conexión, en que el primer y segundo conductores tienen partes distales correspondientes que se extienden en diferentes direcciones desde la región de conexión, y en que el tercer conductor tiene una primera parte distal que se extiende adyacente a la parte distal del primer conductor y una segunda parte distal que se extiende adyacente a la parte distal del segundo conductor, la primera y segunda partes distales del tercer conductor están aisladas de tierra ; y por lo menos un dispositivo activo que tiene ?ana terminal de entrada de señal de control, una terminal inversor portador de señal de salida y una terminal no inversor portador de señal de salida/ en que las señales en las terminales portadores de señales de salida dependen de la señal de entrada en la terminal de control de señal de entrada, en que el dispositivo activo está ubicado en la región de conexión con la terminal de control de señal de entrada acoplada con el primer conductor, la terminal no inversor portador de señal de salida está acoplado con el segundo conductor y la terminal inversor portador de señal de salida está acoplada con el tercer conductor.

2. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque el primer conductor y el segundo conductor están ambos dispuestos a un lado del tercer conductor.

3. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque el primer conductor y el segundo conductor están dispuestos en lados opuestos del tercer conductor, en que el tercer conductor debido a eso pasa entre la terminal de control terminal y la terminal no inversor.

4. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas, por incluir además un cuarto conductor coplanar montado en la superficie, el cuarto conductor tiene una parte proximal que se extiende dentro de la región de conexión, el cuarto conductor tiene una primera y segunda parte distales respectivas, que se extienden en diferentes direcciones desde la región de conexión, y el cuarto conductor que tiene la primera parte distal que se extiende adyacente a la parte distal del primer conductor y la segunda parte distal que se extiende adyacente a la parte distal del segundo conductor; y un segundo dispositivo activo con una segunda terminal de control de señal de control, una segunda terminal inversor portador de señal de salida, y una segunda terminal no inversor portador de señal de salida, las señales en los segundos terminales portadores de señales de salida dependen de la señal en la segunda terminal de control de señal de entrada, estando la segunda terminal de control de señal de entrada acoplada con el primer conductor, la segunda terminal no inversor portador de señal de salida acoplada con el segundo conductor y la segunda terminal inversor portador de señal de salida acoplado con el cuarto conductor.

5. Estructuras de circuitos de microondas 'y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 4, caracterizadas porque el tercer y cuarto conductores coplanares son conectados por otro conductor coplanar que pasa entre el primer y segundo conductores.

6. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 4, caracterizadas porque el cuarto conductor y el tercer conductor están conectados.

7. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 6, caracterizada porque el cuarto conductor es contiguo al tercer conductor.

8. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milintétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque la parte distal del primer conductor y un extremo distal del tercer conductor están conectados a un circuito resonante .

9. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 8, caracterizadas porque una parte del primer conductor y un extremo distal del tercer conductor están configurados como una parte del circuito sintonizador.

10. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque el extremo distal del segundo conductor y un extremo distal del tercer conductor están conectados a un circuito retroalimentador .

11. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 10, caracterizadas porque una parte del segundo conductor - y un extremo distal del tercer conductor están configurados como una parte del circuito de retroalimentación.

12. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque el extremo distal del primer conductor y un extremo distal del tercer conductor están conectados a un circuito sintonizador, y el extremo distal del segundo conductor y el otro extremo distal del tercer conductor están conectados a un circuito de retroalimentación.

13. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 12, caracterizadas porque el circuito resonante y el circuito retroalimentador están dispuestos de tal modo que la estructura es un oscilador.

14. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en las reivindicaciones 10, 11, 12 o 13, caracterizadas porque el circuito de retroalimentación incluye un condensador coplanar.

15. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 4, caracterizadas porque los conductores conectados al primer dispositivo incluyen parte de un primer circuito del oscilador, y los conductores conectados al segundo dispositivo incluyen parte de un segundo circuito del oscilador.

16. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 15, caracterizadas porque las señales del primer y segundo osciladores son sincronizadas, de modo que los osciladores oscilen en fase.

17. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 15, caracterizadas porque el primer y segundo circuitos de osciladores son acoplados de modo tal que los osciladores oscilan en contrafase.

18. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque el dispositivo activo es elegido desde el grupo constituido por transistores de efecto de campo, transistores bipolares, transistores de heterouniones, transistores con efecto de túnel resonante, dispositivos de transferencia de espacio real, transistores de base permeable, triodos de estado sólido, triodos de vacío, dispositivos de triodo de avalancha controlada, y dispositivos de triodos superconductores.

19. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en la reivindicación 1, caracterizadas porque el circuito es un oscilador de drenaje común.

20. Estructuras de circuitos de microondas y de ondas milimétricas, como se expone en las reivindicación 8 ó 10, caracterizadas porque el circuito resonante o retroalimentador es elegido desde el grupo constituido por circuitos de líneas ranuradas coplanares, circuitos de guías de ondas coplanares, circuitos de lineas de transmisión coplanares y circuitos retroalimentadores coplanares.