WO2016125417A1 - 高周波発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】ビアホールなどを用いて接地端を形成しなくとも良好な共振特性を得ることができる簡易な構造の高周波発振器を提供する。 【解決手段】高周波発振器１は、所定の周波数以上で動作すると反射利得を有する負性抵抗素子となる帰還増幅部１０を備える。帰還増幅部１０は、能動素子１０１及び帰還部１０２で構成される。能動素子１０１のゲート端子１４には、高周波開放端を有する第１反射部１１が接続される。能動素子１０１のソース端子１５には、高周波開放端を有する第２反射部１２が接続される。第１反射部１１で全反射された信号がゲート端子１４へ正帰還され、第２反射部１２で全反射された信号がソース端子１５へ正帰還されることで、帰還増幅部１０は、発振信号を生成する。

Description

高周波発振器

　本発明は、マイクロ波帯以上、特にミリ波帯（３０［ＧＨｚ］～３００［ＧＨｚ］）の発振信号を出力する自励型の高周波発振器に関する。

　自励型の高周波発振器として、４端子発振器が知られている。４端子発振器は、増幅部と帰還部とを組み合わせた帰還増幅部を備える。帰還増幅部は、トランジスタのような増幅作用をもつ能動素子を増幅部として用いる。能動素子が利得を持ち、帰還部が能動素子の出力側の電力を所望の周波数で能動素子の入力側に正帰還することで、帰還増幅部は発振する。このような能動素子には、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素） ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＧａＡｓ ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＧａＡｓ ＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム） ＨＢＴ等を用いることができる。

　４端子発振器は、マイクロ波以下の比較的低い周波数で発振するときは、能動素子と帰還部とのループ利得のみで安定して発振する。しかし、マイクロ波帯以上の高周波で発振する場合、帰還増幅部の利得が高周波になるにつれて減少するために、４端子発振器は安定した発振動作を行えなくなる。これは、ＧａＡｓ ＦＥＴ等のトランジスタが、高周波帯において、ガン（Gunn）効果によりドレイン電圧を高くしてもドレイン電流の電流量が減少して利得が減少するためである。このようにドレイン電圧を高くするとドレイン電流が減少するトランジスタは、「負性抵抗素子」と呼ばれる。この場合、ドレイン電圧が低くなるとドレイン電流が増加する傾向にある。そのために、帰還増幅部に信号を入力すると、入力した信号よりも大きな振幅の信号が反射される。つまり、帰還増幅部は１．０以上の反射利得（増幅作用）を有するものとなる。このような帰還増幅部も負性抵抗素子の特性を有することになる。帰還増幅部が負性抵抗素子の特性を有する場合、４端子発振器は、帰還増幅部の入力端子に共振部を接続し、共振部により帰還増幅部からの信号を反射して、帰還増幅部に再入力する。

　このように、共振部が必要になる４端子発振器は、発振された信号（以下、「発振信号」という）の周波数（以下、「発振周波数」という）がマイクロ波帯以上の高周波帯である。ＬＣ共振回路のように受動素子を用いた回路でマイクロ波帯以上の高周波帯で動作する共振部の機能を実現することは困難である。そのためにマイクロ波帯以上の高周波で発振する４端子発振器では、共振部を分布定数線路で実現するのが一般的である。

　共振部を分布定数線路で実現した発振器として、例えば特許文献１に開示された高周波発振器が知られている。この高周波発振器は、反射利得によって高周波の発振信号を発振させる。この高周波発振器では、発振用トランジスタのエミッタ側に接地電位となる一対のビアホールが設けられている。ビアホールは、基板の表面に形成されたマイクロストリップ線路の形成面と基板の裏面に形成された接地導体とを導通するために用いられる。そのため、ビアホールが接地電位となる。ビアホールには、金属導体あるいは金属メッキが施された硬質材が用いられる。また、これらのビアホール間に、同一線路長のマイクロストリップ線路で構成された２つのショートスタブが設けられている。ショートスタブは、マイクロストリップ線路に接地（ショート）端を形成するためのスタブであり、当該形成部分のインピーダンスを固定にして発振動作を安定にするために用いられる。２つのショートスタブの間には、発振用トランジスタのエミッタが接続される。

　また、特許文献２には、ＦＥＴのソース端子に負性抵抗発生用の容量性のショートスタブを設ける発振器が開示されている。このショートスタブもまた、ビアホールを通じて分布定数線路に接地端を形成するためのスタブである。特許文献２に開示された高周波発振器では、ショートスタブによる接地位置がワイヤボンディングにより変更可能であり、ショートスタブの接地位置を調整することにより、一定の周波数範囲で安定した発振動作を行うことができる。

特開２０１１－３５７５５号公報 特開平０７－２７３５５１号公報

　特許文献１、２に開示された高周波発振器は、安定した発振動作が可能になる利点はあるが、その製造面で課題を残すものである。
　まず、分布定数線路の端部を接地端とする際に接地導体が必要となる。そのため、製造コストを低減させることができないという問題がある。また、接地導体と導通するビアホールの存在によって分布定数線路の電気長が変動するという問題もある。分布定数線路の電気長は、伝搬する信号の位相を決めるものなので、電気長が変動すると複数の信号の位相を同期させることが困難となる。ビアホールは、その材質にもよるが、一般にミリ波帯になると、寄生インダクタンスや抵抗成分の損失の影響が大きくなり、分布定数線路の電気長を変動させてしまう。

　例えば比誘電率３、厚み０．２５［ｍｍ］の基板上に、接地端を有する分布定数線路を形成し、８０［ＧＨｚ］の信号を伝搬させる場合を例に挙げて説明する。分布定数線路にはλ／４線路（９０度の電気長）を用いるものとする。信号の波長は２．２［ｍｍ］なので、λ／４線路の電気長は０．５５［ｍｍ］となり、基板の表面の線路パターンと裏面の接地導体とを導通させるために基板を貫通するビアホールの電気長は、４１度（＝（０．２５／０．５５）×９０度）となる。この電気長が信号の位相に与える影響は大きい。負性抵抗素子を用いた高周波発振器では、上述したように反射利得が１．０を超えるため、信号の位相がずれた場合の修正が困難となる。そのため、緻密な位相制御が不可欠となる。このように、ビアホールを用いて接地端を形成する場合は、電磁界解析などの高度の設計手法が必要となるため、コスト増を招く。

　分布定数線路に接地端を形成する際の加工上の問題もある。８０［ＧＨｚ］の信号を伝搬させる分布定数線路の場合、基板上の線路パターンの一般的な加工精度（特性変動の許容範囲）は、金属厚みが３［μｍ］の場合で±３［μｍ］、金属厚みが１８［μｍ］の場合で±２０［μｍ］である。また、ビアホールの位置精度は±５０［μｍ］、ビアホールを埋め込むホールの最少直径は１００［μｍ］、ホールの直径の精度は±３０［μｍ］である。そのため、ビアホールを形成するには、高度の加工技術が必要となり、コスト増を招く。

　分布定数線路としてコプレーナ導波路が用いられる場合がある。コプレーナ導波路は、誘電体基板の表面に伝送路と接地パターンとが形成された導波路であり、線路パターンの加工精度はさほど厳しくない。しかし、コプレーナ導波路であっても、伝送路に対する接地パターンの同相性を保つ必要があるため、ビアホールを周密に設けるのが一般的である。そのため、上述したビアホールの加工上の問題が生じる。

　ビアホールが必要となるのは接地導体を使用するためであり、接地導体を使用するのは、分布定数線路に接地端を形成するためである。そして、接地端を形成するのは、高周波発振器における電気的特性を良好にして発振動作を安定にするためである。分布定数線路に接地端を形成しなくとも、接地端を形成した場合と同等以上の電気的特性を可能にする簡易な構造であれば、上記の問題は解決する。
　本発明は、分布定数線路を用いた場合において、接地端を形成した場合と同等以上の電気的特性を得ることができる簡易な構造の高周波発振器を提供することを課題とするものである。

　上記課題を解決する本発明の高周波発振器は、所定の周波数以上で動作すると反射利得を有する負性抵抗素子となる帰還増幅部と、それぞれ伝搬信号を接地導体を要することなく反射させるために分布定数線路で形成された第１反射部および第２反射部と、を備えており、前記第１反射部が前記帰還増幅部の第１端子、前記第２反射部が前記帰還増幅部の第２端子にそれぞれ接続されており、前記第１反射部で反射された信号が前記第１端子へ正帰還され、前記第２反射部で反射された信号が前記第２端子へ正帰還されることで、前記帰還増幅部が発振信号を生成する。

　本発明によれば、第１反射部及び第２反射部が接地導体を要することなく、その高周波開放端で信号を反射させる。また、帰還増幅部が第１反射部及び第２反射部の各々の高周波開放端で反射された信号を用いて発振信号を生成する。そのため、製作が容易で廉価な構成でありながら、効率よく発振動作を行うことができる。

高周波発振器の構成図。 動作中の高周波発振器の信号の状態を示す模式図。 本実施例による発振器の基板上に形成される線路パターンの例示図。 （ａ）、（ｂ）はトランジスタの端子の配置説明図。

　以下、本発明の実施の形態例を説明する。図１は、本実施形態に係る高周波発振器の構成図である。この高周波発振器１は、種信号により発振を励起する自励型の４端子発振器である。種信号には熱雑音を用いる。熱雑音はホワイトノイズであり、サブミリ波帯までのすべての周波数のスペクトルを持つので、種信号に適している。

　高周波発振器１は、増幅作用を持つ３端子の能動素子１０１及び帰還部１０２により形成される帰還増幅部１０を備える。能動素子１０１の３端子がそのまま帰還増幅部１０が有する端子となる。能動素子１０１には、ＧａＡｓ ＦＥＴ、ＧａＡｓ ＨＥＭＴ、ＧａＡｓ ＨＢＴ、ＳｉＧｅ ＨＢＴ等のトランジスタを用いることができる。帰還部１０２は、能動素子１０１のドレイン端子（第３端子）１６とゲート端子（第１端子）１４との間に設けられており、能動素子１０１で増幅された信号をゲート端子１４に正帰還する。帰還増幅部１０は、能動素子１０１から出力される信号を再び能動素子１０１に入力して増幅させる動作を繰り返すことで、電力増幅を連続して発振する。発振信号は、ドレイン端子１６に設けられる出力端子１３から出力される。

　このとき、能動素子１０１の利得と帰還部１０２の利得との積は「１」より大きく、帰還された信号と能動素子１０１に入力される信号とが同期する。ただし、所定の周波数以上の高周波、例えばマイクロ波帯以上の周波数においては、上記の通り帰還増幅部１０による発振が安定していない。

　高周波発振器１がマイクロ波帯以上の高周波で発振するために、帰還増幅部１０（能動素子１０１）は、従来技術で説明したものと同様に反射係数（反射利得）が１．０を超える負性抵抗素子となる。
　そのために、ゲート端子１４に第１反射部１１を設ける。第１反射部１１は、発振条件を満たすように信号を反射して、帰還増幅部１０の発振を誘起する。第１反射部１１を設けることで、帰還増幅部１０は、マイクロ波帯以上の高周波の発振信号を安定して生成することができるようになる。
　また、能動素子１０１のドレイン－ソース間も負性抵抗であるために、ソース端子１５（第２端子）から見た帰還増幅部１０（能動素子１０１）も負性抵抗を有し、１．０を超える反射利得を持つ。そのために、ソース端子１５に第２反射部１２を設ける。第２反射部１２は、ソース端子１５に生じる信号を能動素子１０１に向けて反射することで、発振効率を向上させる。

　第１反射部１１及び第２反射部１２は、いずれも接地導体やビアホールを用いることなく、信号を全反射させる端部（以下、「高周波開放端」という）を有する分布定数線路で構成される。分布定数線路は、例えば誘電体の基板上にプリント配線することで形成する。能動素子１０１は、プリント配線された分布定数線路にフリップチップ接続される。能動素子１０１の設置位置は、発振信号のインピーダンスを考慮して決められる。高周波開放端は、分布定数線路の電気長を発振周波数に応じて決まる所定長にすることで容易に実現することができる。分布定数線路の電気長については、後で詳しく説明する。

　高周波発振器１における発振動作の概要は以下のとおりである。まず、上記の種信号が、帰還増幅部１０に入力される。種信号により、帰還増幅部１０は、能動素子１０１及び帰還部１０２による増幅ループで発振を開始する。発振信号が高周波になると、帰還増幅部１０に入力される信号の一部は１．０を超える反射係数で反射されて第１反射部１１に向かう。また発振信号の一部はソース端子１５から第２反射部１２へ向かう。第１反射部１１及び第２反射部１２は、それぞれ伝搬信号を高周波開放端で全反射させる。第１反射部１１で全反射された信号は、能動素子１０１のゲート端子１４に再入力される。第２反射部１２で全反射された信号は、能動素子１０１のソース端子１５を通じてドレイン端子１６の方向に伝搬する。

　能動素子１０１のゲート端子１４には、帰還部１０２で帰還された信号と第１反射部１１で反射された信号とが足し合わされた信号が入力される。第１反射部１１の分布定数線路の電気長は、帰還部１０２で帰還された信号に対して、第１反射部１１で反射した信号が同期するような長さに設計される。つまり第１反射部１１で反射された信号は、正帰還となる。能動素子１０１のドレイン端子１６には、能動素子１０１で増幅された信号と第２反射部１２で反射された信号とが足し合わされた信号が出力される。第２反射部１２の分布定数線路の電気長は、能動素子１０１で増幅された信号に対して、第２反射部１２で反射した信号が同期するような長さに設計される。このような長さに第１反射部１１及び第２反射部１２を設計することで、安定して効率のよい発振動作が可能となる。

　次に、高周波発振器１における発振条件及びそれを満たすための第１反射部１１及び第２反射部１２の各々の分布定数線路の電気長について説明する。図２は、高周波発振器１が動作しているときの信号の流れを模式的に示した図である。

　図２では、ゲート端子１４から見た第１反射部１１の反射係数を「Γ１」、ソース端子１５から見た第２反射部１２の反射係数を「Γ２」、ゲート端子１４から見た帰還増幅部１０の反射係数を「ΓＧ」、ソース端子１５から見た帰還増幅部１０の反射係数を「ΓＳ」、で表している。また、ドレイン端子１６を５０［Ω］で終端し、帰還増幅部１０を２ポートのＳパラメータで表している。

　Ｓパラメータは、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１２、Ｓ２２の要素で表現される。Ｓ１１は、第１反射部１１からの信号が帰還増幅部１０で反射される信号の大きさ（振幅）を表す。Ｓ２１は、第１反射部１１からの信号が帰還増幅部１０を通過する信号の大きさを表す。Ｓ１２は、第２反射部１２からの信号が帰還増幅部１０を通過する信号の大きさを表す。Ｓ２２は、第２反射部１２からの信号が帰還増幅部１０で反射される信号の大きさを表す。反射係数ΓＧは、このＳパラメータを用いて式１で表すことができる。式１の第二項を、以後「共振項」と呼ぶ。
　ΓＧ＝Ｓ１１＋（Ｓ２１・Ｓ１２・Γ２／（１－Ｓ２２・Γ２））　（式１）

　高周波発振器１の発振条件は、帰還増幅部１０が１．０を超える反射利得を有し、かつ、第１反射部１１で反射された信号が帰還増幅部１０に正帰還されることである。帰還増幅部１０が１．０以上の反射利得を有することは式２で表され、第１反射部１１により反射された信号が正帰還されることは式３で表される。Ｉｍ（＊）＝０は虚部が「０」、すなわち出力信号と入力信号の位相差が無い（同相すなわち位相差が３６０°の整数倍、ないし２πラジアンの整数倍となる）ことを表す。
　｜ΓＧ｜・｜Γ１｜＞１　　（式２）
　Ｉｍ（ΓＧ＊Γ１）＝０　　（式３）

　反射係数ΓＳは、帰還増幅部１０のＳパラメータを用いて式４で表すことができる。
　ΓＳ＝Ｓ２２＋（Ｓ２１・Ｓ１２・Γ１／（１－Ｓ１１・Γ１））　（式４）

　第２反射部１２に相当する部分が接地端となる従来の高周波発振器の場合、反射係数Γ２は、略「－１」となる。そのため、帰還増幅部１０から第２反射部１２に到達する信号は発振動作に活用されていない。これに対して、本実施形態の高周波発振器１では、式１の共振項に着目し、帰還増幅部１０から第２反射部１２に到達する信号を発振動作に積極的に活用する仕組を創案した。すなわち、式１の共振項の分母が小さくなるようにし、第１反射部１１から帰還増幅部１０を経て第２反射部１２に向かう信号の多くを帰還増幅部１０へ戻すようにした。このときの条件を式５、式６に示す。
　｜ΓＳ｜・｜Γ２｜を極力大きく　　（式５）
　Ｉｍ（ΓＳ＊Γ２）＝０　　　　　　（式６）
　式５は、｜Γ２｜を極力大きくすることを表す。

　すなわち、本実施形態では、高周波発振器１を、帰還増幅部１０と第１反射部１１及び第２反射部１２とが、式２、式３ないし式５、式６の発振条件を満たすようにした。より詳しくは、分布定数線路の電気長を式３、式６の条件（正帰還）を満たす長さに設計した。また、式２、式５の条件を満たすように、第１反射部１１及び第２反射部１２の分布定数線路が高周波開放端を有するように構成した。これにより、共振項の分母が小さくなり、第２反射部１２で全反射された信号の多くが帰還増幅部１０に戻り、効率の良い発振が可能となった。

　分布定数線路が高周波開放端を有することで、Ｑ値の低下を防止することもできる。Ｑ値は振動の状態を現す無次元数であり、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する。分布定数線路を用いる場合、このＱ値が低下するおそれがあるが、本実施形態では、第１反射部１１及び第２反射部１２が、伝搬してきた信号を高周波開放端で全反射させるので、Ｑ値の低下を防止することができる。

　上記のように効率良く安定した発振が可能になることにより、位相雑音の低下が可能になる。すなわち、第１反射部１１及び第２反射部１２による全反射を繰り返す多重反射の過程で、あたかも導波管による発振器のように信号の位相が迅速に揃えられ、位相雑音が低くなる。また、発振のスプリアスや高調波発振も抑制される。これによって優れた発振性能を実現することができる。

　本実施形態の効用は、優れた発振性能を実現できるだけでなく、分布定数線路に接地端を形成している従来の高周波発振器が残す製造面の課題も解決できる点にある。第１に、分布定数線路への高周波開放端の形成は、誘電体などの基板へのプリント配線だけで簡易に実現できることであり、少なくとも接地導体ないし同種部品が不要となる点でコスト面で有利となる。また、接地端を形成しないからビアホールや同種部品を使用する必要がなくなり、これらの材質およびその形成、加工の際の分布定数線路の電気長（位相）変動の問題を解決できる。

＜実施例＞
　次に、高周波発振器１の実施例について説明する。ここでは、１つの基板上に上述した高周波発振器１を実装した高周波発振器２の例を説明する。この高周波発振器２は、例えば高分解レーダに用いられる、発振周波数が２４［ＧＨｚ］の発振信号を出力する。基板には、比誘電率３．５、厚み０．２５［ｍｍ］の高周波用樹脂基板を用いた。基板上には、プリント配線でマイクロストリップ線路を形成した。マイクロストリップ線路は、表皮効果を考慮して、複数階層の金属膜で形成した。具体的には、基板上に厚み１８［μｍ］の銅を形成し、最上層で露出する金属膜を、耐蝕性が最も高くかつ伝導度の高い金属層（金メッキ）とした。なお、発振周波数がＫａ帯以上（２６［ＧＨｚ］以上）であれば、基板をセラミック系の材料で形成し、マイクロストリップ線路を厚み３［μｍ］程度の薄膜金で構成するのが一般的である。

　基板に形成した分布定数線路の線路パターンを図３に示す。図１に示した部品に対応する部分には当該部品と同じ符号を付してある。本例では能動素子１０１を線路パターンの所定位置にフリップチップ接続する。能動素子１０１と線路パターンを接続するボンディングパッドは、破線で示してある。能動素子１０１にはマイクロ波帯以上の高周波帯において負性抵抗性を示すＧａＡｓ ＨＥＭＴを用いる。図４は、ＧａＡｓ ＨＥＭＴの一般的な端子位置の説明図である。図４の例では、四角形の４辺（図４（ａ））ないし４隅（図４（ｂ））にゲート端子（電極）Ｇ、ドレイン端子（電極）Ｄ、２つのソース端子（電極）Ｓが配置される。ゲート電極Ｇとドレイン電極Ｄとが対抗する位置に配置される。２つのソース電極Ｓは対向する位置に配置され、素子内部で接続される。帰還部１０２は、能動素子１０１のゲート－ドレイン間に生じる寄生容量により実現するために、帰還部１０２に相当する素子を別途設ける必要はない。そのために、能動素子１０１が単体で帰還増幅部１０として機能する。線路パターンの精度、実装精度は±３［μｍ］以下である。

　この高周波発振器２では、能動素子１０１のゲート電極Ｇに第１反射部１１を接続した。また、能動素子１０１の２つのソース電極Ｓの各々に第２反射部１２１、１２２を接続した。第１反射部１１、第２反射部１２１、１２２は、それぞれ高周波開放端を有するものとなっている。第１反射部１１の電気長（Ｌ１）は、図３の例ではゲート電極Ｇから最も近い外端部までの長さであり、２４［ＧＨｚ］の発振周波数で式３の条件を満たす。第１反射部１１の電気長（Ｌ１）は、例えば発振信号の１／４波長以下であり、発振周波数を決める要素となる。第２反射部１２１、１２２は、能動素子１０１に対して対称に形成されており、それぞれの電気長（Ｌ２１、Ｌ２２）は、図３の例では各ソース電極Ｓと最も近い外端部までのＬ字の長さである。第２反射部１２の電気長は、第２反射部１２１、１２２のそれぞれの電気長を加算した長さ（Ｌ２１＋Ｌ２２）となる。第２反射部１２の電気長（Ｌ２１＋Ｌ２２）は、２４［ＧＨｚ］の発振周波数で式６の条件を満たす。第２反射部１２１、１２２の電気長（Ｌ２１、Ｌ２２）は、例えば発振信号のそれぞれ１／４波長になり、加算した電気長（Ｌ２１＋Ｌ２２）は１／２波長となる。

　本実施例では、第１反射部１１に第１バイアス部１７を一体形成した。また、第２反射部１２２に第２バイアス部１８を一体形成した。第１、第２バイアス部１７、１８は、λ／４－マイクロストリップ線路の屈曲部にλ／４－ラディアル・スタブを形成したものである。第１バイアス部１７は、ゲート電極Ｇに接続されるために、ソース電極Ｓに接続される第２バイアス部１８よりも流れる電流量が少ない。そのために、第１バイアス部１７の線幅は、第２バイアス部１８の線幅よりも狭く形成される。

　ドレイン電極Ｄには、出力端子１３との間に発振信号のインピーダンス整合及び不要波の抑圧のためのトラップ部１９が設けられる。本実施例では、トラップ部１９が、電気長（Ｌ３）が発振信号の１／８波長のオープンスタブ１９１と、電気長（Ｌ４）が発振信号の１／４波長のオープンスタブ１９２と、を組み合わせて形成される。トラップ部１９には第３バイアス部２０を一体形成した。第３バイアス部２０は、λ／４－マイクロストリップ線路の屈曲部にλ／４－ラディアル・スタブを形成したものである。第１、第２、第３バイアス部１７、１８、２０は、帰還増幅部１０を、負性抵抗領域で動作させるために形成したものである。トラップ部１９と出力端子１３とは、バンド・パス・フィルタ２１を介して誘導接続されるようにした。バンド・パス・フィルタ２１は、発振信号のフィルタリングを行い、所望の発振周波数だけを通過させる。フィルタリングされた発振信号が出力部である出力端子１３から外部へ出力される。

　高周波発振器２では、能動素子１０１を除くいずれの部品も１層のプリント配線で形成される。したがって、加工・製造がきわめて容易であり、製造コストを格段に低減させることができる。

　なお、従来品において、分布定数線路の長さを調整することにより、接地端の部分が高周波開放端として作用する場合がある。しかし、このような場合であっても、接地導体やビアホールを必要とする限り、製造コストの低減を図ることはできない。逆に、本実施形態のように第２反射部１２を形成することにより、この第２反射部１２において接地導体を形成することなく（つまり、低コストのまま）接地端と同等の機能を実現することができる。

　１，２…高周波発振器、１０…帰還増幅部、１０１…能動素子、１０２…帰還部、１１…第１反射部、１２，１２１，１２２…第２反射部、１３…出力端子、１４…ゲート端子、１５…ソース端子、１６…ドレイン端子、１７…第１バイアス部、１８…第２バイアス部、１９…トラップ部、１９１，１９２…オープンスタブ、２０…第３バイアス部、２１…バンド・パス・フィルタ

Claims (10)

1. 　所定の周波数以上で動作すると反射利得を有する負性抵抗素子となる帰還増幅部と、
   　それぞれ伝搬信号を接地導体を要することなく反射させるために分布定数線路で形成された第１反射部および第２反射部と、を備えており、
   　前記第１反射部が前記帰還増幅部の第１端子、前記第２反射部が前記帰還増幅部の第２端子にそれぞれ接続されており、前記第１反射部で反射された信号が前記第１端子へ正帰還され、前記第２反射部で反射された信号が前記第２端子へ正帰還されることで、前記帰還増幅部が発振信号を生成する、
   　高周波発振器。
2. 　前記第１反射部および前記第２反射部は、それぞれ高周波開放端を有する分布定数線路で形成されており、伝搬した信号を全反射させる、
   　請求項１に記載の高周波発振器。
3. 　前記発振信号の周波数が、前記反射利得と前記第１反射部の分布定数線路の電気長で定まる、
   　請求項２に記載の高周波発振器。
4. 　前記分布定数線路が複数階層の金属膜で形成されており、最上層で露出する金属膜が、耐蝕性が最も高くかつ伝導度の高い金属層である、
   　請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高周波発振器。
5. 　前記第１反射部および前記第２反射部が形成された基板を備えており、
   　前記帰還増幅部が、前記第１反射部および前記第２反射部にフリップチップ接続される、
   　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高周波発振器。
6. 　前記基板上の前記第１反射部および前記第２反射部に、それぞれ前記帰還増幅部を負性抵抗領域で動作させるためのバイアス部が一体形成されている、
   　請求項５に記載の高周波発振器。
7. 　前記バイアス部が、１／４波長の長さのマイクロストリップ線路と１／４波長の長さのラディアル・スタブとを組み合わせて形成される、
   　請求項６に記載の高周波発振器。
8. 　前記基板上に、さらに、発振信号のインピーダンス整合及び不要波の抑圧のためのトラップ部と、前記発振信号のフィルタリングを行うフィルタと、このフィルタを通過した前記発振信号を外部へ出力するための出力部とが形成されている、
   　請求項５ないし７のいずれか１項に記載の高周波発振器。
9. 　前記トラップ部は、電気長が１／８波長の長さのオープンスタブと、電気長が１／４波長の長さのオープンスタブと、を組み合わせて形成される、
   　請求項８記載の高周波発振器。
10. 　前記帰還増幅部がＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴのいずれかで構成されている、
    　請求項１ないし９のいずれか１項に記載の高周波発振器。

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