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JPH0654845B2 - Microwave oscillator - Google Patents
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JPH0654845B2 - Microwave oscillator - Google Patents

Microwave oscillator

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Publication number
JPH0654845B2
JPH0654845B2 JP58057865A JP5786583A JPH0654845B2 JP H0654845 B2 JPH0654845 B2 JP H0654845B2 JP 58057865 A JP58057865 A JP 58057865A JP 5786583 A JP5786583 A JP 5786583A JP H0654845 B2 JPH0654845 B2 JP H0654845B2
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varactor diode
frequency
microwave
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英樹 鳥塚
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/18Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B5/1841Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator
    • H03B5/1847Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device
    • H03B5/1852Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance the frequency-determining element being a strip line resonator the active element in the amplifier being a semiconductor device the semiconductor device being a field-effect device

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はマイクロ波発振器に係り、特にマイクロ波集積
回路により構成した広い周波数同調特性を有するマイク
ロ波発振器に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a microwave oscillator, and more particularly, to a microwave oscillator having a wide frequency tuning characteristic which is configured by a microwave integrated circuit.

〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年マイクロ波集積回路(以下MICと云う)やモノリ
シツクマイクロ波集積回路(以下MMICと云う)により構
成されたマイクロ波発振器が開発され、種々の構成のも
のができている。
[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] In recent years, a microwave oscillator composed of a microwave integrated circuit (hereinafter referred to as MIC) and a monolithic microwave integrated circuit (hereinafter referred to as MMIC) has been developed, and has various configurations. Things are made.

特に、バラクタダイオードのバイアス電圧制御により周
波数を可変にしたマイクロ波発振器(以下VCOと云
う)は小形、かつ性能の良好な特性が得られる。
In particular, a microwave oscillator whose frequency is variable by controlling the bias voltage of a varactor diode (hereinafter referred to as VCO) is compact and has good performance characteristics.

次にこのVCOの従来例として電界効果トランジスタ
(以下FETと云う)を使用したものを第1図により説
明する。
A conventional example of this VCO using a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) will be described with reference to FIG.

即ち、裏面の金属膜により接地面(1)を形成したセラミ
ツクなどの誘導体基板(2)上に、同じく金属膜パターン
によりMICが形成され、このMICに接続されたFE
T(3)のソース端子(4)と接地面(1)の間に発振周波数に
おいて、高インピーダンス回路(5)及び抵抗(6)を接続す
ることにより、FET(3)はドレイン端子(7)とゲート端
子(8)間でほぼ2端子の負性抵抗素子として動作してい
る。またドレイン端子(7)にはキヤパシタ(9)が接続さ
れ、接地パターン(10)を介して接地面(1)に接地されて
いる。前述した構造は、ドレイン端子(7)が等価的に設
置されているのでドレイン接地形の発振器と呼ばれる。
That is, on the dielectric substrate (2) such as a ceramic in which the ground plane (1) is formed by the metal film on the back surface, the MIC is also formed by the metal film pattern, and the FE connected to this MIC is formed.
By connecting a high impedance circuit (5) and a resistor (6) between the source terminal (4) of the T (3) and the ground plane (1) at the oscillation frequency, the FET (3) becomes a drain terminal (7). It operates as a two-terminal negative resistance element between the gate terminal and the gate terminal (8). A capacitor (9) is connected to the drain terminal (7) and is grounded to the ground plane (1) via a ground pattern (10). The structure described above is called a grounded-drain oscillator because the drain terminal (7) is equivalently installed.

ゲート端子(8)には、キヤパシタ(11)を介して伝送線路
による共振回路(12)の一端が接続され、共振回路(12)の
他端にはバラクタタイオード(13)が接続され、接地パタ
ーン(14)を介して接地面(1)に接地されている。
The gate terminal (8) is connected to one end of the resonance circuit (12) by the transmission line via the capacitor (11), and the other end of the resonance circuit (12) is connected to the varactor diode (13) and is connected to the ground. It is grounded to the ground plane (1) through the pattern (14).

なお、FET(3)への直流バイアスは、バイアス端子(1
5)に印加され、バラクタダイオード(13)へのバラクタバ
イアス電圧はバラクタバイアス端子(16)から高抵抗(17)
及び(18)を介して印加される。また発振出力はゲート端
子(8)からキヤパシタ(19)を介して出力端子(20)に出力
される。
The DC bias to the FET (3) is
The varactor bias voltage applied to the varactor diode (13) is applied from the varactor bias terminal (16) to the high resistance (17).
And (18). The oscillation output is output from the gate terminal (8) to the output terminal (20) via the capacitor (19).

このVCOの等価回路は第2図に示すようになつてい
る。図中第1図と同一符号は同一部を示す。なお出力回
路は省略してあり、またFET(3)はドレイン端子(7)と
ゲート端子(8)間の負性抵抗(21)で表わされている。
The equivalent circuit of this VCO is as shown in FIG. In the figure, the same symbols as in FIG. 1 indicate the same parts. The output circuit is omitted, and the FET (3) is represented by the negative resistance (21) between the drain terminal (7) and the gate terminal (8).

即ち、ゲート端子(8)にはキヤパシタ(11)を介して伝送
線路による共振回路(12)の一端が接続され、共振回路(1
2)の他端にはバラクタダイオード(13)が接続されて接地
パターン(14)によるリアクタンス(22)を介して接地面
(1)に接地されている。
That is, one end of the resonance circuit (12) by the transmission line is connected to the gate terminal (8) through the capacitor (11), and the resonance circuit (1
The varactor diode (13) is connected to the other end of 2) and the ground plane is connected via the reactance (22) by the ground pattern (14).
Grounded at (1).

またドレイン端子(7)はキヤパシタ(9)と接地パターン(1
0)によるリアクタンス(23)を介して接地面(1)に接地さ
れている。
The drain terminal (7) is connected to the capacitor (9) and the ground pattern (1
It is grounded to the ground plane (1) via the reactance (23) by (0).

なお動作周波数があまり高くない場合にはリアクタンス
(22)及び(23)のリアクタンス成分は充分低いものとして
無視することができ、従来例では負性抵抗(21)及びバラ
クタダイオード(13)の一端が直接接地面(1)に接地され
ているものとして取り扱つている。
If the operating frequency is not too high, the reactance
The reactance components of (22) and (23) can be ignored because they are sufficiently low, and in the conventional example, the negative resistance (21) and one end of the varactor diode (13) are directly grounded to the ground plane (1). It is treated as a thing.

このように従来のVCOは、ドレイン端子(7)を発振周
波数において接地面(1)と同電位に保ち、また共振回路
(12)に接続したバラクタダイオード(13)の一端も接地面
(1)と同電位にすることにより周波数同調特性を有する
発振器を構成していた。
Thus, the conventional VCO keeps the drain terminal (7) at the same potential as the ground plane (1) at the oscillation frequency,
One end of the varactor diode (13) connected to (12) is also grounded.
By setting the same potential as in (1), an oscillator having frequency tuning characteristics was constructed.

ここに示した従来例はドレイン接地方式と呼ばれている
が、その他の従来例としては、ソース接地方式や、ゲー
ト接地方式があり、いずれもFETの3端子のうち1つを
接地電位に保つという共通点がある。
The conventional example shown here is called a drain grounding method, but other conventional examples include a source grounding method and a gate grounding method, both of which keep one of the three terminals of the FET at the ground potential. There is something in common.

しかし前述のMICで構成された従来のVCOは発振周
波数が高くなるにつれて次の様な問題点が発生する。
However, the conventional VCO configured by the MIC described above has the following problems as the oscillation frequency increases.

第1に、第1図に示すキヤパシタ(9)の寸法が発振周波
数帯で無視できなくなり、インダクタンスとして働くた
め、第2図に示すリアクタンス(23)が無視できなくな
る。このため、負性抵抗(21)の一端が接地電位となら
ず、発振器の同調感度が低下する。
First, the size of the capacitor (9) shown in FIG. 1 cannot be ignored in the oscillation frequency band and acts as an inductance, so the reactance (23) shown in FIG. 2 cannot be ignored. Therefore, one end of the negative resistance (21) does not become the ground potential, and the tuning sensitivity of the oscillator decreases.

第2に、第1図に示す接地パターン(10)(14)及びそれら
を接地面(1)に接続している金属部分の誘電体基板(2)の
厚さ方向の長さも発振周波数で無視できなくなり、第2
図のリアクタンス(22),(23)が大きくなるため第1図の
問題点と同様に発振器の同調感度が低下する。
Secondly, the length in the thickness direction of the dielectric substrate (2) of the ground patterns (10) and (14) shown in FIG. 1 and the metal portion connecting them to the ground plane (1) is also ignored in the oscillation frequency. I can't do it, second
Since the reactances (22) and (23) in the figure become large, the tuning sensitivity of the oscillator decreases as in the problem in Figure 1.

第3に、接続点が多く、接続が完全でないと回路の損失
が大きくなり、信頼性が悪くなる。
Thirdly, if there are many connection points and the connection is not perfect, the loss of the circuit increases and the reliability deteriorates.

第4に、バラクタダイオード(13)に充分なマイクロ波電
圧が加わらなくなるため同調感度が低下する。
Fourth, the tuning sensitivity is lowered because a sufficient microwave voltage is not applied to the varactor diode (13).

第5に、完全な接地ができなくなると、回路の各部分
が、それぞれL,C,Rの直並列で表わされる複雑な回
路構成となり、不要な共振が発生して動作が不安定にな
つたり、発振出力が減少する。
Fifth, if complete grounding is not possible, each part of the circuit will have a complicated circuit configuration represented by series parallel of L, C, and R, causing unnecessary resonance and unstable operation. , The oscillation output decreases.

第6に、バラクタダイオード(13)のバイアス変化で周波
数を可変する時、発振周波数が共振器の共振周波数のみ
で決まらず、その結果、広い同調特性が得られなくな
る。これらは発振周波数が高くなるほど顕著である。
Sixth, when the frequency is changed by changing the bias of the varactor diode (13), the oscillation frequency is not determined only by the resonance frequency of the resonator, and as a result, a wide tuning characteristic cannot be obtained. These are more remarkable as the oscillation frequency becomes higher.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上述した諸問題に鑑みなされたものであり、高
い周波数帯まで安定に動作し、広い周波数同調特性を有
するマイクロ波発振器を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a microwave oscillator that operates stably up to a high frequency band and has a wide frequency tuning characteristic.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

即ち、本発明は、第1の端子および第2の端子、第3の
端子を有し、前記第3の端子が高インピーダンス回路を
通して接地され、前記第1の端子と前記第2の端子間で
負性抵抗動作が得られるように構成されたトランジスタ
と、全長が約1/2波長で、前記第1の端子と前記第2
の端子間に接続される2分割伝送線路と、この2分割伝
送線路の中央分割部にまたがって直列に接続されたバラ
クタダイオードとを具備したマイクロ波発振器である。
That is, the present invention has a first terminal, a second terminal, and a third terminal, the third terminal is grounded through a high impedance circuit, and the first terminal and the second terminal are connected to each other. A transistor configured to obtain negative resistance operation, having a total length of about ½ wavelength, the first terminal and the second terminal
And a varactor diode connected in series across the central division of the two-division transmission line.

〔発明の実施例〕Example of Invention

次に本発明のVCOの一実施例を第3図により説明す
る。
Next, one embodiment of the VCO of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例はFETを用いたMIC構成のVCOの一例で
ある。
The present embodiment is an example of a VCO having a MIC structure using FETs.

即ち、裏面に金属膜により接地面(31)を形成したセラミ
ツク等の誘導体基板(32)上に金属膜パターンによりMI
Cが形成されている。このMICで構成された第1の伝
送線路(33)の一端にはFET(34)のゲート端子(35)が接
続されている。
That is, MI is formed by a metal film pattern on a dielectric substrate (32) such as a ceramic having a ground plane (31) formed on the back surface by a metal film.
C is formed. The gate terminal (35) of the FET (34) is connected to one end of the first transmission line (33) composed of this MIC.

また第2の伝送線路(36)の一端にはキヤパシタ(37)を介
してFET(34)のドレイン端子(38)が接続されている。
The drain terminal (38) of the FET (34) is connected to one end of the second transmission line (36) via the capacitor (37).

また第1,第2の伝送線路(33)(36)の他端にはバラクタ
ダイオード(39)が接続され共振回路が形成されている。
A varactor diode (39) is connected to the other ends of the first and second transmission lines (33) and (36) to form a resonance circuit.

なおFET(34)のソース端子(40)と接地面(31)の間には
発振周波数において高インピーダンス回路(41)及び抵抗
(42)を接続することにより、FET(34)がドレイン端子
(38)とゲート端子(35)の間でほぼ2端子の負性抵抗素子
として動作し得るのは従来例と同じである。
A high impedance circuit (41) and a resistor are provided between the source terminal (40) of the FET (34) and the ground plane (31) at the oscillation frequency.
By connecting (42), FET (34) becomes the drain terminal.
It is the same as the conventional example that it can operate as a negative resistance element having approximately two terminals between (38) and the gate terminal (35).

更にFET(34)への直流バイアスは、バイアス端子(43)
に印加され、バラクタダイオード(39)へのバラクタバイ
アス電圧はバラクタバイアス端子(44)から高抵抗(45)及
び(46)を介して印加され、発振出力はドレイン端子(38)
からキヤパシタ(47)を介して出力端子(48)に出力される
ようになつている。
Furthermore, the DC bias to the FET (34) is the bias terminal (43)
The varactor bias voltage to the varactor diode (39) is applied from the varactor bias terminal (44) through the high resistances (45) and (46), and the oscillation output is the drain terminal (38).
From the output via the capacitor (47) to the output terminal (48).

この実施例のマイクロ波等価回路は、第4図に示すよう
になつている。また第4図で第3図と同一符号は同一部
を示し、また出力回路は省略してあり、FET(34)はゲ
ート端子(35)とドレイン端子(38)間の負性抵抗素子(49)
として表わしている。
The microwave equivalent circuit of this embodiment is as shown in FIG. Also, in FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same parts, and the output circuit is omitted. The FET (34) is a negative resistance element (49) between the gate terminal (35) and the drain terminal (38). )
Is expressed as.

即ちFET(34)のゲート端子(35)には第1の伝送線路(3
3)が接続され、ドレイン端子(38)にはキヤパシタ(37)を
介して第2の伝送線路(36)が接続され、第1、第2の伝
送線路(33),(36)の他端にはバラクタダイオード(39)が
接続されている。なお第4図の(31)は第3図の接地面(3
1)に対応している。
That is, the gate terminal (35) of the FET (34) is connected to the first transmission line (3
3) is connected, the second transmission line (36) is connected to the drain terminal (38) through the capacitor (37), and the other ends of the first and second transmission lines (33) and (36) are connected. A varactor diode (39) is connected to. In addition, (31) in FIG. 4 is the ground plane (3
It corresponds to 1).

次に本実施例の動作原理について説明する。Next, the operation principle of this embodiment will be described.

先ずFET(34)近傍について説明すると、第3図に示す
ソース端子(40)は、高インピーダンスが接続されている
ため、動作状態においてマイクロ波電流がほとんど流れ
ず開放状態になつている。
First, the vicinity of the FET (34) will be described. Since the source terminal (40) shown in FIG. 3 is connected to high impedance, almost no microwave current flows in the operating state and the source terminal (40) is in an open state.

このためゲート端子(35)からドレイン端子(38)に流れる
マイクロ波電流はほとんど等しく、FET(34)は、第4
図に示すようにゲート端子(35)とドレイン端子(38)から
成る2端子の負性抵抗(49)で表わせる。このとき、負性
抵抗(49)のマイクロ波電流を(Iab) 端子電圧を(Vab) と
すると、負性抵抗値(-Zab)はZab=Vab/Iabとなる。
また端子(b)(b、)間の端子電圧を(Vb)マイクロ波電流
を(Ib)端子(a)(a′)間の端子電圧を(Va)マイクロ波電
流を(Ia)とする。
Therefore, the microwave currents flowing from the gate terminal (35) to the drain terminal (38) are almost equal, and the FET (34)
As shown in the figure, it can be represented by a two-terminal negative resistance (49) consisting of a gate terminal (35) and a drain terminal (38). At this time, when the microwave current of the negative resistance (49) is (I ab ), and the terminal voltage is (V ab ), the negative resistance value (-Z ab ) is Z ab = V ab / I ab .
The terminal voltage between terminals (b) and (b,) is (V b ) microwave current (I b ) The terminal voltage between terminals (a) and (a ') is (V a ) Microwave current is (I a ).

次に共振回路について説明する。Next, the resonance circuit will be described.

即ち、第5図は共振回路をF行列で表わしたものであ
り、各端子対を(a)(a′),(b)(b′)で表わし、これら各
端子対(a)(a′),(b)(b′)間の端子電圧を(Va)(Vb)端子
電流を(Ia)(Ib)とすると、 Va=AV+BI ……(1) Ia=CV+DI ……(2) で表わされる。
That is, FIG. 5 shows the resonance circuit by an F matrix, and each terminal pair is represented by (a) (a '), (b) (b'), and each terminal pair (a) (a ' ), (B) (b '), and (V a ) (V b ) the terminal current is (I a ) (I b ), V a = AV b + BI b ...... (1) I a = represented by CV b + DI b ...... (2 ).

a=Ibの時は第1式第2式より が得られる。ただしAD−BC=1 ここでもしA=DならばV=−Vとなり、この条件
はF行列で表わされる2端子対回路が左右対称回路であ
ることを意味している。
When I a = I b Is obtained. However, AD-BC = 1 Here, if A = D, V a = -V b , and this condition means that the two-terminal pair circuit represented by the F matrix is a symmetrical circuit.

第6図はVa=-Vb=V,Ia=Ib=I,A=Dとし第5図
の端子(a′)と(b′)を共通接地したときのF行列であ
り、端子(a)(b)間のインピーダンスZは で表わされる。
FIG. 6 shows an F matrix when V a = −V b = V, I a = I b = I, A = D and the terminals (a ′) and (b ′) in FIG. 5 are commonly grounded. Impedance Z between terminals (a) and (b) is It is represented by.

第7図は第6図に示したF行列を長さがl0で特性インピ
ーダンスがZ0の2本の伝送線路の一端(c)(d)を接続して
実現した左右対称の共振回路である。このとき(c)(d)点
が接地電位になるので端子(a)(b)間のインピーダンス
(Z)は となる。但し、βは位相定数であり、伝送線路の損失は
小さいとして無視している。
FIG. 7 shows a symmetrical resonance circuit realized by connecting the F matrix shown in FIG. 6 to one end (c) (d) of two transmission lines with a length of l 0 and a characteristic impedance of Z 0. is there. At this time, points (c) and (d) are at ground potential, so the impedance between terminals (a) and (b) is
(Z) is Becomes However, β is a phase constant and is ignored because the transmission line loss is small.

即ち、第7図の回路はβl0π/2近傍に相当する周波
数でリアクタンスの共振が起り、端子(a)(b)に第4図で
説明した負性抵抗素子(49)を接続すれば直列回路全リア
クタンス=0の条件で発振することが可能となる。
That is, in the circuit of FIG. 7, reactance resonance occurs at a frequency corresponding to the vicinity of βl 0 π / 2, and if the negative resistance element (49) described in FIG. 4 is connected to the terminals (a) and (b). It becomes possible to oscillate under the condition that the total reactance of the series circuit = 0.

即ち、第8図(a)に示すようにキヤパシタンス(CV)のバ
ラクタダイオード(39)を接続すると、この等価回路は第
8図(b)に示すようにC0=2CVの値のキヤパシタが2個
直列に接続され、その中間点が接地されている構成にな
る。
That is, when a capacitor (C V ) varactor diode (39) is connected as shown in FIG. 8 (a), this equivalent circuit has a capacitance of C 0 = 2C V as shown in FIG. 8 (b). Are connected in series, and the intermediate point is grounded.

そしてこの回路が共振したときの電圧、電流分布は第8
図(c)に示すようになる。即ち、キヤパシタ(C0)により
接地電位となる位置が端子(c)及び(d)からそれぞれ(lc)
だけずれ、この状態で回路が共振する条件は である。この場合β=2π/λであるから(l0-lc)=
λ/4となる周波数で共振し、(C0)の変化によつて共振
周波数が化する。
The voltage and current distribution when this circuit resonates is 8th.
It will be as shown in Figure (c). That is, the position at which the capacitor (C 0 ) is at ground potential is (l c ) from terminals (c) and (d), respectively.
The condition that the circuit resonates in this state is Is. In this case, β = 2π / λ, so (l 0 -l c ) =
It resonates at a frequency of λ / 4, and the resonance frequency changes due to the change of (C 0 ).

このように端子(c)、(d)間にバラクタダイオード
(39)のような可変リアクタンス素子を直列に接続す
れば、バラクタダイオード(39)が、他のリアクタン
ス分を介さずに等価的に接地されたことになる。したが
って、端子(a)、(b)間の共振周波数変化感度を大
きくでき、広い周波数同調特性が得られることになる。
Thus, if a variable reactance element such as a varactor diode (39) is connected in series between the terminals (c) and (d), the varactor diode (39) is equivalently grounded without another reactance component. It was done. Therefore, the resonance frequency change sensitivity between the terminals (a) and (b) can be increased, and a wide frequency tuning characteristic can be obtained.

第9図は第8図の端子(a)(b)間に負性抵抗素子(49)を接
続したVCOであり、接地面は省略してある。
FIG. 9 shows a VCO in which a negative resistance element (49) is connected between the terminals (a) and (b) of FIG. 8, and the ground plane is omitted.

即ち、対称回路の接地電位に最も近い端子(c)(d)間にバ
ラクタダイオード(39)を直接接続することにより、周波
数同調感度の広いVCOを実現することができる。この
端子(c)(d)は構造上バラクタダイオード(39)が接続し易
い位置にあり、周波数が高くなつても構成し易い。
That is, by directly connecting the varactor diode (39) between the terminals (c) and (d) closest to the ground potential of the symmetrical circuit, a VCO having a wide frequency tuning sensitivity can be realized. These terminals (c) and (d) are structurally located at positions where the varactor diode (39) is easily connected, and are easy to configure even when the frequency is high.

即ち、第9図の回路は第4図のVCOとの同等性を示し
ており本発明のVCOが高い周波数帯まで安定に動作
し、広い周波数同調特性を有し得ることがわかる。
That is, the circuit of FIG. 9 shows the equivalence to the VCO of FIG. 4, and it can be seen that the VCO of the present invention operates stably up to a high frequency band and can have a wide frequency tuning characteristic.

第10図は従来例と本発明の実施例によるVCOのバラ
タクバイアス電圧に対する発振周波数の変化を対比して
示したグラフであり、3GHz における実験によればFE
T、バラクタダイオード、キヤパシタ及び共振回路を構
成している伝送線路の特性インピーダンスを同一にし、
同一の出力のVCOを構成して比較した場合であり、本
実施例のVCOの周波数同調範囲は従来例のVCOに比
べて約2倍であつた。
FIG. 10 is a graph showing the changes in the oscillating frequency with respect to the varactor bias voltage of the VCO according to the conventional example and the example of the present invention.
T, the varactor diode, the capacitor, and the characteristic impedance of the transmission line forming the resonance circuit are made the same,
This is a case where VCOs having the same output are constructed and compared, and the frequency tuning range of the VCO of this embodiment is about twice that of the VCO of the conventional example.

前述した実施例はFETWC発振素子として用いた場合
について説明したが、バイポーラトランジスタ(以下T
Rと云う)を用いても同様な構成が可能である。
In the above-mentioned embodiment, the case where it is used as the FETWC oscillator is explained.
A similar configuration is possible by using R).

次に第11図によりTRを用いた本発明のVCOの他の
実施例を説明する。但し第3図と同一部分の説明は省略
する。
Next, another embodiment of the VCO of the present invention using TR will be described with reference to FIG. However, the description of the same parts as in FIG. 3 will be omitted.

即ちTR(50)は、エミツタ端子(51)に高インピーダン
ス、例えば抵抗(52)を接続することにより、コレクタ
端子(53)とベース端子(54)の間で2端子の負性抵抗
素子に近い動作をさせる。この場合エミツタ端子(51)
にマイクロ波電流が流れると完全な2端子素子として動
作せず、コレクタ端子(53)とベース端子(54)のそれ
ぞれに流れるマイクロ波電流が異なつてくる。このため
厳密には前の実施例の動作原理で説明したVaとVb及び
aとIbは等しくならず、共振回路内のマイクロ波電流
の最大点も移動し、電流の大きい方の端子に近づくこと
になる。
That is, the TR (50) is close to a two-terminal negative resistance element between the collector terminal (53) and the base terminal (54) by connecting a high impedance, for example, a resistor (52) to the emitter terminal (51). Make it work. In this case, the emitter terminal (51)
When a microwave current flows through the device, it does not operate as a complete two-terminal element, and the microwave currents flowing through the collector terminal (53) and the base terminal (54) differ. Therefore, strictly speaking, V a and V b and I a and I b explained in the operating principle of the previous embodiment are not equal to each other, and the maximum point of the microwave current in the resonance circuit also moves, so that the larger current You will be approaching the terminal.

従つて周波数同調感度が最大となる位置も異なるのでT
R(50)の動作条件によつてバラクタダイオード(55)の
取付け位置を決定すればよいが、実用上では、ほぼ中央
でさしつかえない。
Therefore, the position where the frequency tuning sensitivity becomes maximum is also different.
The mounting position of the varactor diode (55) may be determined according to the operating condition of R (50), but in practice, it may be at the center.

なおTR(50)を用いたVCOの場合、共振回路はベース
端子(54)にキヤパシタ(56)を介して第1の伝送線路
(57)を接続し、コレクタ(53)には、キヤパシタ
(58)を介して第2の伝送線路(59)を接続し、第1、第
2の伝送線路(57)(59)の他端にバラクタダイオード(55)
を接続する。
In the case of a VCO using TR (50), the resonance circuit connects the first transmission line (57) to the base terminal (54) via the capacitor (56), and the collector (53) to the capacitor (58). ) Is connected to the second transmission line (59), and the varactor diode (55) is connected to the other ends of the first and second transmission lines (57) and (59).
Connect.

またキヤパシタ(56)及び(58)はTR(50)へのバイア
ス電圧とバラクタダイオード(55)へのバラクタダイオ
ード電圧を分離するために必要であるが本発明の動作原
理には必ずしも重要ではない。
The capacitors (56) and (58) are necessary for separating the bias voltage to the TR (50) and the varactor diode voltage to the varactor diode (55), but they are not essential to the operating principle of the present invention.

また本発明のVCOはFETやTRの端子共に接地面に
対して、あるマイクロ波電圧が存在するので出力を3端
子のいずれから取り出しても本発明の効果を得ることが
可能であるが、高インピーダンスを接続したソース端子
(40)やエミツタ端子(51)は出力端子として使用しない方
が良い。
Further, since the VCO of the present invention has a certain microwave voltage with respect to the ground plane at both terminals of FET and TR, the effect of the present invention can be obtained even if the output is taken out from any of the three terminals. Source terminal with impedance connected
It is better not to use (40) and the emitter terminal (51) as output terminals.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述したように本発明によるVOOは次のような効果が
ある。
As described above, the VOO according to the present invention has the following effects.

第1に共振回路を形成する伝送線路のほぼ中央にバラク
タダイオードを直列接続することにより広い同調特性が
得られるので、高い周波数での発振動作が容易に実現で
きる。
First, since a wide tuning characteristic can be obtained by connecting a varactor diode in series at approximately the center of the transmission line forming the resonance circuit, oscillation operation at a high frequency can be easily realized.

第2にトランジスタの3端子のいずれも接地電位に保つ
必要がないので広い周波数範囲で安定した負性抵抗特性
を示し同調感度の高いVCOが実現できる。
Secondly, since it is not necessary to keep the three terminals of the transistor at the ground potential, it is possible to realize a VCO having stable negative resistance characteristics in a wide frequency range and high tuning sensitivity.

第3に使用するキヤパシタは直流阻止として用いている
だけで必ずしも低リアクタンス値をもつたキヤパシタン
スとして動作する必要はなく、インダクタンスとして動
作しても安定な発振が得られるので使用できるキヤパシ
タの範囲が広い。
Thirdly, the capacitor to be used does not necessarily have to operate as a capacitor having a low reactance value only because it is used as a DC block, and stable oscillation can be obtained even if it operates as an inductance, so a wide range of capacitors can be used. .

第4に回路が簡単であるため不要な共振が発生せず、高
い周波数まで安定に動作する。
Fourthly, since the circuit is simple, unnecessary resonance does not occur and the circuit operates stably up to a high frequency.

第5にマイクロ波回路が接地面に直接接続されていない
ため、平面上に構成できMICばかりでなくMMICで
構成することもできる。
Fifth, since the microwave circuit is not directly connected to the ground plane, it can be formed on a plane and can be formed not only by MIC but also by MMIC.

以上のように本発明によれば、従来のVCOに比べて回
路が簡単で広い同調特性を有し、高い周波数まで安定に
動作するマイクロ波発振気器提供することができるの
で、その工業的価値は極めて大である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a microwave oscillator having a circuit that is simpler than the conventional VCO, has a wide tuning characteristic, and operates stably up to a high frequency. Is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来のマイクロ波発振器の一例としてのFET
を用いたMICによる周波数同調機構を有するマイクロ
波発振器の説明用平面図、第2図は第1図の等価回路
図、第3図は本発明のマイクロ波発振器の一実施例とし
てのFETを用いたMICによる周波数同調機構を有す
るマイクロ波発振器の説明用平面図、第4図は第3図の
等価回路図、第5図乃至第9図は第3図の動作原理を示
す図であり、第5図は共振回路をF行列で示した説明
図、第6図は第5図でVa=−Vb=V、Ia=Ib=I、A=
D、端子(a′)と(b′)を共通接地した時をF行列で示し
た説明図、第7図は第6図のF行列を長さがl0で特性イ
ンピーダンスがZ0の2本の伝送線路の一端を接続した共
振回路の説明図、第8図(a)は第7図の2本の伝送線路
の一端間にバラクタダイオードを接続した共振回路の説
明図、第8図(b)は第8図(a)の等価回路図、第8図(c)
は第8図(a)が共振したときの電圧、電流分布図、第9
図は第8図を使用したマイクロ波発振器の要部等価回路
図、第10図は従来例と本実施例のバラクタバイアス電
圧に対する発振周波数の変化を対比して示したグラフ、
第11図は本発明の他の実施例を示す平面図である。 1,31……接地面、2,32……誘電体基板 3,34……FET 12,33,36,57,59……伝送線路 13,39,55……バラクタダイオード 50……バイポーラトランジスタ
FIG. 1 shows a FET as an example of a conventional microwave oscillator.
FIG. 2 is a plan view for explaining a microwave oscillator having a frequency tuning mechanism by an MIC using the MIC, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a FET as an embodiment of the microwave oscillator of the present invention. FIG. 4 is an explanatory plan view of a microwave oscillator having a frequency tuning mechanism by the MIC, FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of FIG. 3, and FIGS. 5 to 9 are diagrams showing the operation principle of FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a resonance circuit in an F matrix, and FIG. 6 is FIG. 5 showing V a = −V b = V, I a = I b = I, A =
D, an explanatory view showing the F matrix when the terminals (a ') and (b') are grounded in common, and FIG. 7 shows the F matrix of FIG. 6 having a length l 0 and a characteristic impedance Z 0 of 2 8 is an explanatory view of a resonance circuit in which one end of a transmission line is connected, and FIG. 8 (a) is an explanatory view of a resonance circuit in which a varactor diode is connected between the ends of two transmission lines in FIG. 7 and FIG. b) is the equivalent circuit diagram of FIG. 8 (a), FIG. 8 (c)
Is the voltage and current distribution diagram when Fig. 8 (a) resonates,
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a main part of the microwave oscillator using FIG. 8, and FIG. 10 is a graph showing the change in oscillation frequency with respect to the varactor bias voltage of the conventional example and this example,
FIG. 11 is a plan view showing another embodiment of the present invention. 1, 31 ...... Ground plane, 2, 32 ...... Dielectric substrate 3, 34 …… FET 12, 33, 36, 57, 59 …… Transmission line 13, 39, 55 …… Varactor diode 50 …… Bipolar transistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の端子および第2の端子、第3の端子
を有し、前記第3の端子が高インピーダンス回路を通し
て接地され、前記第1の端子と前記第2の端子間で負性
抵抗動作が得られるように構成されたトランジスタと、
全長が約1/2波長で、前記第1の端子と前記第2の端
子間に接続される2分割伝送線路と、この2分割伝送線
路の中央分割部にまたがって直列に接続されたバラクタ
ダイオードとを具備したマイクロ波発振器。
1. A first terminal, a second terminal, and a third terminal, wherein the third terminal is grounded through a high-impedance circuit, and a negative terminal is provided between the first terminal and the second terminal. A transistor that is configured to obtain a resistance resistance operation,
A two-divided transmission line having a total length of about ½ wavelength and connected between the first terminal and the second terminal, and a varactor diode connected in series across the central divided portion of the two-divided transmission line. And a microwave oscillator.
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