JPH0720965Y2 - パルス動作マイクロ波半導体発振器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、インパットダイオード、ガンダイオード、
電界効果トランジスタなどの能動半導体素子を用いたパ
ルス動作マイクロ波半導体発振器に関するものである。

〔従来技術〕

パルス幅が１μsec以下の短いパルス時間で、かつ、低
いデューティサイクルでマイクロ波を発生するパルス動
作マイクロ波半導体発振器では、インパットダイオード
などの能動半導体素子の動作部の温度が励振パルスによ
ってパルス印加後急激に上昇するので、パルス時間内に
おいて、時間とともに発振周波数が大きく変化する。

第１図は従来のこの種の発振器のパルス動作インパット
発振器の一例を示す説明図であり、図において（１）は
筺体、（２）はインパットダイオード、（３）は導波
管、（４）は励振パルス印加ポスト、（５）は抵抗、
（６）は電源ケーブル、（７）は励振電源である。

励振電源（７）から出たパルスは、電源ケーブル（６）
を伝わり、インパットダイオード（２）に加えられ、イ
ンパットダイオード（２）からマイクロ波が発生し、こ
のマイクロ波が導波管（３）を伝搬してゆく。抵抗
（５）は、励振パルスのインパットダイオード（２）で
の反射による振動を減衰させるため、及びインパットダ
イオード（２）が広帯域にわたる負性抵抗を持つために
生じる寄生発振を防止するためのものである。

インパットダイオード（２）をパルスで励振すると、パ
ルス印加後、素子の温度が急上昇し、インパットダイオ
ード（２）の容量性サセプタンスが増大するので、発振
周波数が減少する。

第２図は従来のこの種発振器におけるパルス印加後の発
振周波数の減少状態を示すグラフ図であり、横軸に時
間、縦軸にインパットダイオードに流れる電流および発
振周波数を示す。

上記のような発振周波数の変化を小さくするために、従
来は、第３図に示すように、励振電源（７）内にパルス
波形修正回路（８）を設け、インパットダイオード
（２）に流す電流値を時間の経過とともに増大させるこ
とにより、素子の容量性サセプタンスが変化しないよう
にしていた。これは、インパットダイオード（２）の動
作時のサセプタンスを決定するアバランシ走行効果によ
るサセプタンスが、印加電流に反比例する特性を利用し
たものである。

第４図は第３図に示す発振器におけるパルス印加後の発
振周波数の減少状態を示すグラフ図であり、横軸に時
間、縦軸にインパットダイオードに流れる電流および発
振周波数を示す。

第５図は第３図に示すパルス波形修正回路（８）の一例
を示す回路図である。パルス波形修正回路（８）は、パ
ルス幅が短く、かつ大電流が要求されるため、第５図に
示す回路が一般に使われる。図において（9a），（9
b），（9c），（9d），（9e）はインダクタンスを得る
コイル、（10a），（10b），（10c），（10d），（10
e）はキャパシタンスを得るコンデンサであり、各コイ
ル（9a），（9b），（9c），（9d），（9e）及びコンデ
ンサ（10a），（10b），（10c），（10d），（10e）の
値を変えることにより、パルスの形が変るようになって
いる。

以上説明したように、従来のこの種のパルス動作マイク
ロ波半導体発振器では、励振電源にパルス波形修正回路
が必要となり、構造が複雑になり、大形になる欠点があ
った。

〔考案の概要〕

この考案は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、能動半導体素子に、所定の熱容
量を持ち、かつ抵抗値の温度係数が負の所定の値を持つ
低抗体を介して、励振パルスを印加する簡単な構造によ
って励振パルス印加後の発振周波数の変化を少くしたも
のである。

〔考案の実施例〕

第６図はこの考案の一実施例を示す説明図であり、図に
おいて（１），（２），（３），（４），（６），
（７）は第１図の同一符号と同一または相当する部分を
示し、（11）はサーミスタで、負の温度特性を持つ抵抗
体である。

第７図はサーミスタの温度に対する抵抗値の変化を示す
グラフ図で、横軸に温度、縦軸に抵抗を示す。

励振電源（７）からの励振パルスがインパットダイオー
ド（２）に印加されるときは、直列に接続されているサ
ーミスタ（11）にも電流が流れ、インパットダイオード
（２）と同様に素子の温度が上昇し、第７図に示す負の
温度特性に従って、抵抗値が減少する。このために、イ
ンパットダイオード（２）に流れる電流は時間とともに
増大する。

サーミスタ（11）は、電流が流れ始めてからの非常に短
時間（0.1μｓ程度）においては、サーミスタ（11）を
構成する内部の半導体とそれに接触しているヒートシン
クとの間の熱抵抗は大きく、半導体外部への熱の伝導は
少ない。そしてサーミスタ（11）の半導体部分の熱容量
は小さいから、サーミスタ（11）のパルス動作における
熱容量は小さくなる。また、動作電流はアンペアオーダ
ーと大きく、その発生熱量は比較的大きい。したがって
適当なサーミスタを用いれば、サーミスタ（11）の熱に
対する応答速度はインパットダイオード（２）の発振周
波数の変動速度に対応したものとなり、周波数変動を補
償することができる。

時間に対する電流の増加率は、サーミスタの熱容量によ
って決まる温度上昇率と、サーミスタの抵抗値の温度特
性とによって決まるので、熱容量と温度特性の値を所定
の値に選定すれば、パルス印加後の発振周波数が一定と
なる発振器が得られる。

なお、上記においては能動半導体として、インパットダ
イオードを使用する例について説明したが、この考案は
これに限らず、ガンダイオード、電界効果トランジスタ
などの能動半導体素子を使用する場合も同様のことがい
える。また、上記においては導波管を用いた例を示した
が、同軸線路やマイクロ波集積回路用の線路などを用い
た発振器についても同様のことがいえる。

〔考案の効果〕

この考案は、以上説明したとおり、負の温度特性を持つ
抵抗体を介して能動半導体素子に励振パルスを印加する
ことにより、能動半導体素子を流れる電流を時間ととも
に増大させ、発振周波数が変化しないようにしたので、
従来のパルス波形修正回路が不要となり、励振電源が単
純な構成となり、小形化が可能になるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルス動作マイクロ波半導体発振器の一
例を示す説明図、第２図は従来のこの種発振器における
パルス印加後の発振周波数の減少状態を示すグラフ図、
第３図は従来のパルス動作マイクロ波半導体発振器の他
の例を示す説明図、第４図は第３図に示す発振器におけ
るパルス印加後の発振周波数の減少状態を示すグラフ
図、第５図は第３図に示すパルス波形修正回路の一例を
示す回路図、第６図はこの考案の一実施例を示す説明
図、第７図はサーミスタの温度に対する抵抗値の変化を
示すグラフ図である。 図において（１）は筺体、（２）はインパットダイオー
ド、（３）は導波管、（４）は励振パルス印加ポスト、
（６）は電源ケーブル、（７）は励振電源、（11）はサ
ーミスタである。 なお各図中同一符号は同一または相当する部分を示すも
のとする。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】インパットダイオード、ガンダイオード、
   電界効果トランジスタなどの能動半導体素子を用いるパ
   ルス動作マイクロ波半導体発振器において、 熱容量が上記能動半導体素子と同程度に小さく、電流に
   よる温度上昇に伴い抵抗値が減少し、上記温度上昇に伴
   う抵抗値の減少により電圧降下が減少して上記能動半導
   体素子に加えられる電圧を増加し上記能動半導体素子の
   温度上昇による発振周波数の変動を補償する抵抗体を上
   記能動半導体素子に直列に接続してこの直列接続回路に
   励振パルスを印加することを特徴とするパルス動作マイ
   クロ波半導体発振器。