JPH09260945A - マイクロ波・ミリ波発振器 - Google Patents
マイクロ波・ミリ波発振器Info
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- JPH09260945A JPH09260945A JP9474596A JP9474596A JPH09260945A JP H09260945 A JPH09260945 A JP H09260945A JP 9474596 A JP9474596 A JP 9474596A JP 9474596 A JP9474596 A JP 9474596A JP H09260945 A JPH09260945 A JP H09260945A
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- Japan
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- dielectric resonator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】安定した発振周波数が得られ、しかも位相雑音
も少ないマイクロ波・ミリ波発振器を提供する。 【解決手段】能動素子１であるＦＥＴのソースに負性抵
抗発生用の直列帰還回路としてのショートスタブ２を接
続し、ゲートに誘電体共振器９との結合線路８を含む共
振回路４を接続し、更に、ドレインに出力整合回路５を
含む出力回路６を接続する。そして、誘電体共振器９を
結合線路８に対して密に、出力回路６に対して粗に結合
する。
も少ないマイクロ波・ミリ波発振器を提供する。 【解決手段】能動素子１であるＦＥＴのソースに負性抵
抗発生用の直列帰還回路としてのショートスタブ２を接
続し、ゲートに誘電体共振器９との結合線路８を含む共
振回路４を接続し、更に、ドレインに出力整合回路５を
含む出力回路６を接続する。そして、誘電体共振器９を
結合線路８に対して密に、出力回路６に対して粗に結合
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は誘電体共振器を用い
て発振を安定化させるマイクロ波・ミリ波発振器に関す
るものである。
て発振を安定化させるマイクロ波・ミリ波発振器に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、マイクロ波及びミリ波の発振
器等には、ＦＥＴやバイポーラトランジスタ等の３端子
能動素子を用い、該３端子にそれぞれ直列帰還回路、共
振回路及び出力整合回路が接続された直列帰還型の構成
がよく採用される。その具体的な回路例は、例えば図４
に示す構成となる。
器等には、ＦＥＴやバイポーラトランジスタ等の３端子
能動素子を用い、該３端子にそれぞれ直列帰還回路、共
振回路及び出力整合回路が接続された直列帰還型の構成
がよく採用される。その具体的な回路例は、例えば図４
に示す構成となる。
【０００３】すなわち、能動素子としてＦＥＴ(Field E
ffect Transistor) ２１を用い、ＦＥＴ２１のソースに
負性抵抗発生用の直列帰還回路２２が、ＦＥＴ２１のゲ
ートに共振回路２３が、ＦＥＴ２１のドレインに出力整
合回路２４が接続される。
ffect Transistor) ２１を用い、ＦＥＴ２１のソースに
負性抵抗発生用の直列帰還回路２２が、ＦＥＴ２１のゲ
ートに共振回路２３が、ＦＥＴ２１のドレインに出力整
合回路２４が接続される。
【０００４】ここで、共振回路２３には、周波数の制御
用にバラクタ２５が接続されると共に、発振周波数の安
定化及び低雑音化のために伝送線路２６と結合させて誘
電体共振器２７が装荷される。尚、Ｖｃはバラクタ２５
の制御電圧である。
用にバラクタ２５が接続されると共に、発振周波数の安
定化及び低雑音化のために伝送線路２６と結合させて誘
電体共振器２７が装荷される。尚、Ｖｃはバラクタ２５
の制御電圧である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
直列帰還型発振器の場合、バラクタの直列抵抗が大きく
Ｑがあまり高くないと、誘電体共振器を用いても発振周
波数が充分に安定化せず、従って位相雑音を低く抑える
ことができないという問題が生じていた。
直列帰還型発振器の場合、バラクタの直列抵抗が大きく
Ｑがあまり高くないと、誘電体共振器を用いても発振周
波数が充分に安定化せず、従って位相雑音を低く抑える
ことができないという問題が生じていた。
【０００６】本発明は、このような誘電体共振器を装荷
した直列帰還型マイクロ波・ミリ波発振器の欠点を解消
するものである。
した直列帰還型マイクロ波・ミリ波発振器の欠点を解消
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みて成
されたもので、トランジスタを能動素子とし、該トラン
ジスタの３端子にそれぞれ直列帰還回路、誘電体共振器
との結合線路を含む共振回路及び出力整合回路を含む出
力回路が接続された上記誘電体共振器を有する直列帰還
型のマイクロ波・ミリ波発振器であって、誘電体共振器
が上記結合線路と上記出力回路との両方に結合するマイ
クロ波・ミリ波発振器を提供するものである。
されたもので、トランジスタを能動素子とし、該トラン
ジスタの３端子にそれぞれ直列帰還回路、誘電体共振器
との結合線路を含む共振回路及び出力整合回路を含む出
力回路が接続された上記誘電体共振器を有する直列帰還
型のマイクロ波・ミリ波発振器であって、誘電体共振器
が上記結合線路と上記出力回路との両方に結合するマイ
クロ波・ミリ波発振器を提供するものである。
【０００８】また、本発明は、上記共振回路がバラクタ
を回路素子の一部として構成されるマイクロ波・ミリ波
発振器を提供するものである。
を回路素子の一部として構成されるマイクロ波・ミリ波
発振器を提供するものである。
【０００９】更に、本発明は、上記誘電体共振器との結
合度が上記結合線路よりも上記出力回路において粗とな
るように構成したマイクロ波・ミリ波発振器を提供する
ものである。
合度が上記結合線路よりも上記出力回路において粗とな
るように構成したマイクロ波・ミリ波発振器を提供する
ものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるマイク
ロ波・ミリ波発振器を示す回路図である。
説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるマイク
ロ波・ミリ波発振器を示す回路図である。
【００１１】図において、発振用の能動素子１はＮ−Ａ
ｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴであり、Ｆ
ＥＴのソースに負性抵抗発生用の直列帰還回路としての
ショートスタブ２が、ＦＥＴのゲートにバラクタ３を含
む共振回路４が、またＦＥＴのドレインに出力整合回路
５を含む出力回路６が接続される。
ｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴであり、Ｆ
ＥＴのソースに負性抵抗発生用の直列帰還回路としての
ショートスタブ２が、ＦＥＴのゲートにバラクタ３を含
む共振回路４が、またＦＥＴのドレインに出力整合回路
５を含む出力回路６が接続される。
【００１２】ここでバラクタ３は能動素子１と同様なＮ
−ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴのゲー
ト容量を用いるが、線形な周波数特性を有し、しかも直
列抵抗を低減させるために、特公平７−７０７３６号公
報に認められるように、上記ヘテロ接合ＦＥＴのドレイ
ンをキャパシタ７によってＲＦ (Radio Frequency)短絡
し、しかも上記ドレインに直流バイアス電圧Ｖdvを印加
できる構成としている。
−ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴのゲー
ト容量を用いるが、線形な周波数特性を有し、しかも直
列抵抗を低減させるために、特公平７−７０７３６号公
報に認められるように、上記ヘテロ接合ＦＥＴのドレイ
ンをキャパシタ７によってＲＦ (Radio Frequency)短絡
し、しかも上記ドレインに直流バイアス電圧Ｖdvを印加
できる構成としている。
【００１３】また、ゲートの共振回路４には、更に結合
線路８が設けられ、誘電体共振器９は、結合線路８に結
合すると共に、出力回路６にも結合するように装荷され
る。尚、１０はバイアス線のバイパスキャパシタ、１１
は直流遮断用のキャパシタである。
線路８が設けられ、誘電体共振器９は、結合線路８に結
合すると共に、出力回路６にも結合するように装荷され
る。尚、１０はバイアス線のバイパスキャパシタ、１１
は直流遮断用のキャパシタである。
【００１４】一方、バラクタ３の直列抵抗はドレインに
直流電圧を印加することによって低減されているが、そ
れでもゲート容量の０．１ｐＦに対して数Ωあり、従っ
てバラクタ３のＱは６０ＧＨｚにおいて１０程度以下と
小さく、共振回路４全体のＱを低下させてしまう。
直流電圧を印加することによって低減されているが、そ
れでもゲート容量の０．１ｐＦに対して数Ωあり、従っ
てバラクタ３のＱは６０ＧＨｚにおいて１０程度以下と
小さく、共振回路４全体のＱを低下させてしまう。
【００１５】従って、従来のように共振回路４の結合線
路８にのみ誘電体共振器９を結合させても位相雑音の抑
制は充分ではない。そこで、本実施形態では、誘電体共
振器９を共振回路４の結合線路８のみでなく出力回路６
にも結合させて、発振周波数の安定化及び位相雑音の抑
制を計るものである。
路８にのみ誘電体共振器９を結合させても位相雑音の抑
制は充分ではない。そこで、本実施形態では、誘電体共
振器９を共振回路４の結合線路８のみでなく出力回路６
にも結合させて、発振周波数の安定化及び位相雑音の抑
制を計るものである。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の第一の実施形態における具体
的な実施例を示す。図２は第一の実施例を示す要部斜視
図であり、３０ＧHz帯のモノリシック電圧制御発振器で
ある。
的な実施例を示す。図２は第一の実施例を示す要部斜視
図であり、３０ＧHz帯のモノリシック電圧制御発振器で
ある。
【００１７】先ず、ＧａＡｓ基板１２上の０．１５μｍ
ゲートＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴを
発振能動素子１及びバラクタ３として用い、直列帰還用
ショートスタブ２、バラクタ３及び結合線路８を含む共
振回路４、並びにショートスタブを用いた出力整合回路
５を含む出力回路６を有するモノリシック半導体集積回
路（以下ＭＭＩＣと記す）を製作した。
ゲートＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴを
発振能動素子１及びバラクタ３として用い、直列帰還用
ショートスタブ２、バラクタ３及び結合線路８を含む共
振回路４、並びにショートスタブを用いた出力整合回路
５を含む出力回路６を有するモノリシック半導体集積回
路（以下ＭＭＩＣと記す）を製作した。
【００１８】ここで、ＧａＡｓ基板１２の厚さは０．０
４ｍｍ、Ａｕメッキ放熱体６の厚さは０．０４ｍｍであ
る。そして、このＭＭＩＣチップを図示しないＡｕメッ
キケースの底部に半田を用いて固定している。
４ｍｍ、Ａｕメッキ放熱体６の厚さは０．０４ｍｍであ
る。そして、このＭＭＩＣチップを図示しないＡｕメッ
キケースの底部に半田を用いて固定している。
【００１９】一方、誘電体共振器９は、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔ
ａ）Ｏ3 のセラミックから成る直径２．２ｍｍ、高さ
１．４ｍｍの円柱型であり、この誘電体共振器９の端が
結合線路８及び出力回路６と結合するよう、図２に示す
とおり誘電体共振器９を設置及び固定して発振器を製作
した。
ａ）Ｏ3 のセラミックから成る直径２．２ｍｍ、高さ
１．４ｍｍの円柱型であり、この誘電体共振器９の端が
結合線路８及び出力回路６と結合するよう、図２に示す
とおり誘電体共振器９を設置及び固定して発振器を製作
した。
【００２０】この実施例における発振器の位相雑音は、
発振周波数のピークから１００ｋHz離れた周波数におい
て−９６ｄＢｃ／Hzとなり、従来の共振回路の結合線路
にだけ誘電体共振器が結合した発振器よりも６ｄＢ改善
された。
発振周波数のピークから１００ｋHz離れた周波数におい
て−９６ｄＢｃ／Hzとなり、従来の共振回路の結合線路
にだけ誘電体共振器が結合した発振器よりも６ｄＢ改善
された。
【００２１】尚、本実施例では、図２に示すように誘電
体共振器９は出力回路６の伝送線路に重ならず、ごく近
接した位置に配設する、すなわち、粗結合にする方が低
位相雑音になる結果が得られた。また、出力回路６にお
ける誘電体共振器９の結合位置は、出力整合回路５より
も後段の単なる出力の伝送線路の位置が良好な結果が得
られた。
体共振器９は出力回路６の伝送線路に重ならず、ごく近
接した位置に配設する、すなわち、粗結合にする方が低
位相雑音になる結果が得られた。また、出力回路６にお
ける誘電体共振器９の結合位置は、出力整合回路５より
も後段の単なる出力の伝送線路の位置が良好な結果が得
られた。
【００２２】次に、本実施形態の第二の実施例を示す。
図３は第二の実施例を示す要部斜視図であり、６０ＧHz
帯のモノリシック電圧制御発振器である。この実施例の
回路構成は第一の実施例と同様であるが、出力回路６を
共振回路４の結合線路８と並行となるように構成してい
る。
図３は第二の実施例を示す要部斜視図であり、６０ＧHz
帯のモノリシック電圧制御発振器である。この実施例の
回路構成は第一の実施例と同様であるが、出力回路６を
共振回路４の結合線路８と並行となるように構成してい
る。
【００２３】また、誘電体共振器９は直径１．３ｍｍ、
高さ０．５５ｍｍの円柱型であり、この誘電体共振器９
は結合線路８を跨ぎ、出力回路６にも結合するように配
設されている。すなわち、誘電体共振器９は結合線路８
と密結合している。
高さ０．５５ｍｍの円柱型であり、この誘電体共振器９
は結合線路８を跨ぎ、出力回路６にも結合するように配
設されている。すなわち、誘電体共振器９は結合線路８
と密結合している。
【００２４】この状態において、従来のように誘電体共
振器９が出力回路６と結合しない場合よりも、位相雑音
は１０ｄＢ以上、環境温度の変化に対する発振周波数の
変動は数分の１に改善された。
振器９が出力回路６と結合しない場合よりも、位相雑音
は１０ｄＢ以上、環境温度の変化に対する発振周波数の
変動は数分の１に改善された。
【００２５】尚、第一の実施例と同様に、誘電体共振器
９が出力回路６よりも共振回路４の結合線路８と密結合
するほうが良好な特性が得られる理由として、誘電体共
振器９を含めた共振回路４が発振周波数を決めるので、
これに影響を与えないために誘電体共振器９が出力回路
６と粗結合である方がよいと考えられる。
９が出力回路６よりも共振回路４の結合線路８と密結合
するほうが良好な特性が得られる理由として、誘電体共
振器９を含めた共振回路４が発振周波数を決めるので、
これに影響を与えないために誘電体共振器９が出力回路
６と粗結合である方がよいと考えられる。
【００２６】また、誘電体共振器９を出力回路６の出力
整合回路５以後の伝送線路に結合させた場合と出力整合
回路５に結合させた場合とを比較すると、位相雑音及び
発振出力共に前者の方が良好であった。これは、発振条
件が出力整合回路５も含めて決まることから、これに影
響を与えない出力回路６の単なる伝送線路に誘電体共振
器９が結合する方がよいものと考えられる。
整合回路５以後の伝送線路に結合させた場合と出力整合
回路５に結合させた場合とを比較すると、位相雑音及び
発振出力共に前者の方が良好であった。これは、発振条
件が出力整合回路５も含めて決まることから、これに影
響を与えない出力回路６の単なる伝送線路に誘電体共振
器９が結合する方がよいものと考えられる。
【００２７】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
たが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。例えば、上記各実施形
態においては、誘電体共振器との結合線路として、マイ
クロストリップ線路を使用したが、本発明はこれに限定
されることはなく、コプレーナ線路等、種々のものが使
用できる。
たが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。例えば、上記各実施形
態においては、誘電体共振器との結合線路として、マイ
クロストリップ線路を使用したが、本発明はこれに限定
されることはなく、コプレーナ線路等、種々のものが使
用できる。
【００２８】また、発振器の回路構成として、ＦＥＴの
ソースに帰還用エレメントが、ゲートに共振回路が、ド
レインに出力回路が接続された場合について説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、トランジスタ
の３端子にこれらが別々に接続された任意の組み合わせ
からなる直列帰還型の発振回路に適応できる。
ソースに帰還用エレメントが、ゲートに共振回路が、ド
レインに出力回路が接続された場合について説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、トランジスタ
の３端子にこれらが別々に接続された任意の組み合わせ
からなる直列帰還型の発振回路に適応できる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明におけるマイ
クロ波・ミリ波発振器においては、誘電体共振器装荷電
圧制御発振器の構成において、位相雑音を低レベルに抑
制することができ、しかも発振周波数の高安定化が可能
となり、通信システムへの応用拡大に大きく寄与するこ
とが可能である等、多大な効果を奏する。
クロ波・ミリ波発振器においては、誘電体共振器装荷電
圧制御発振器の構成において、位相雑音を低レベルに抑
制することができ、しかも発振周波数の高安定化が可能
となり、通信システムへの応用拡大に大きく寄与するこ
とが可能である等、多大な効果を奏する。
【図１】本発明の一実施形態におけるマイクロ波・ミリ
波発振器の回路図である。
波発振器の回路図である。
【図２】本発明の第一の実施例におけるマイクロ波・ミ
リ波発振器を示す要部斜視図である。
リ波発振器を示す要部斜視図である。
【図３】本発明の第二の実施例におけるマイクロ波・ミ
リ波発振器を示す要部斜視図である。
リ波発振器を示す要部斜視図である。
【図４】従来のマイクロ波・ミリ波発振器の回路図であ
る。
る。
１ 発振能動素子 ２ 帰還用ショートスタブ ３ バラクタ ４ 共振回路 ５ 出力整合回路 ６ 出力回路 ７、１１ キャパシタ ８ 結合線路 ９ 誘電体共振器 １０ バイパスキャパシタ １２ ＧａＡｓ基板 １３ 放熱体
Claims (3)
- 【請求項１】 トランジスタを能動素子とし、該トラン
ジスタの３端子にそれぞれ直列帰還回路、誘電体共振器
との結合線路を含む共振回路及び出力整合回路を含む出
力回路が接続された上記誘電体共振器を有する直列帰還
型のマイクロ波・ミリ波発振器であって、 上記誘電体共振器が上記結合線路と上記出力回路との両
方に結合することを特徴とするマイクロ波・ミリ波発振
器。 - 【請求項２】 上記共振回路は、バラクタを回路素子の
一部として構成することを特徴とする請求項１に記載の
マイクロ波・ミリ波発振器。 - 【請求項３】 上記誘電体共振器との結合度は、上記結
合線路よりも上記出力回路において粗となるように構成
したことを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れかに
記載のマイクロ波・ミリ波発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9474596A JP2923851B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | マイクロ波・ミリ波発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9474596A JP2923851B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | マイクロ波・ミリ波発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260945A true JPH09260945A (ja) | 1997-10-03 |
| JP2923851B2 JP2923851B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=14118672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9474596A Expired - Lifetime JP2923851B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | マイクロ波・ミリ波発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923851B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239663B1 (en) | 1999-01-13 | 2001-05-29 | Nec Corporation | High-frequency oscillator using FETs and transmission lines |
| WO2002071594A1 (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Hitachi, Ltd. | Miniature oscillation device and method for manufacturing the same |
| EP1235343A3 (en) * | 2001-02-22 | 2003-12-17 | Alps Electric Co., Ltd. | Microwave oscillator having improved phase noise of oscillation signal |
| CN110289814A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-27 | 电子科技大学 | 一种低相噪振荡器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4420887B1 (en) | 2023-02-22 | 2025-10-15 | Ricoh Company, Ltd. | Thermosensitive recording medium |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP9474596A patent/JP2923851B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6239663B1 (en) | 1999-01-13 | 2001-05-29 | Nec Corporation | High-frequency oscillator using FETs and transmission lines |
| EP1235343A3 (en) * | 2001-02-22 | 2003-12-17 | Alps Electric Co., Ltd. | Microwave oscillator having improved phase noise of oscillation signal |
| US6765447B2 (en) | 2001-02-22 | 2004-07-20 | Alps Electric Co., Ltd. | Microwave oscillator having improved phase noise of oscillation signal |
| WO2002071594A1 (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Hitachi, Ltd. | Miniature oscillation device and method for manufacturing the same |
| CN110289814A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-27 | 电子科技大学 | 一种低相噪振荡器 |
| CN110289814B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-11-30 | 电子科技大学 | 一种低相噪振荡器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2923851B2 (ja) | 1999-07-26 |
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