(57)【要約】【課題】Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算できる発振解析装置を得る。【解決手段】能動素子側行列計算手段１ａ及び受動素子側行列計算手段１ｂは、それぞれ接続点から能動素子側及び受動素子側を見た散乱行列を求める。行列値合計手段２はこれらの合計値を求める。固有ベクトル計算手段３は、行列値合計手段２の出力値に基づいて固有ベクトルを計算し、能動素子側反射係数計算手段４ａ及び受動素子側反射係数計算手段４ｂは、この固有ベクトルを用いて、それぞれの反射係数を計算する。反射係数合計手段５は、これらの反射係数の合計値を求め、発振解析手段６は、反射係数合計手段５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する。【選択図】図１
2010267063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、
前記能動素子と前記受動素子の接続点から前記能動素子側を見た散乱行列を計算する能動素子側行列計算手段と、
前記接続点から前記受動素子側を見た散乱行列を計算する受動素子側行列計算手段と、
前記能動素子側行列計算手段の出力値と前記受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、
前記行列値合計手段の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段と、
前記固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に前記能動素子側を見た反射係数を計算する能動素子側反射係数計算手段と、
前記固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見た反射係数を計算する受動素子側反射係数計算手段と、
前記能動素子側反射係数計算手段と前記受動素子側反射係数計算手段で計算された反射係数の合計値を求める反射係数合計手段と、
前記反射係数合計手段の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段とを備えた発振解析装置。
【請求項２】
能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、
前記能動素子と前記受動素子の接続点から前記能動素子側を見た散乱行列を計算する能動素子側行列計算手段と、
前記接続点から前記受動素子側を見た散乱行列を計算する受動素子側行列計算手段と、
前記能動素子側行列計算手段の出力値と前記受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、
前記行列値合計手段の出力値と単位行列との差の行列式を計算する発振条件判定手段と、
前記発振条件判定手段の出力値に基づいて発振周波数を特定する発振解析手段とを備えた発振解析装置。
【請求項３】
能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、
前記能動素子と前記受動素子の接続点から前記能動素子側を見たインピーダンス行列を計算する能動素子側行列計算手段と、
前記接続点から前記受動素子側を見たインピーダンス行列を計算する受動素子側行列計算手段と、
前記能動素子側行列計算手段の出力値と前記受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、
前記行列値合計手段の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段と、
前記固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に前記能動素子側を見たインピーダンスを計算する能動素子側インピーダンス計算手段と、
前記固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見たインピーダンスを計算する受動素子側インピーダンス計算手段と、
前記能動素子側インピーダンス計算手段と前記受動素子側インピーダンス計算手段で計算されたインピーダンスの合計値を求めるインピーダンス合計手段と、
前記インピーダンス合計手段の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段とを備えた発振解析装置。
【請求項４】
能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、
前記能動素子と前記受動素子の接続点から前記能動素子側を見たインピーダンス行列を計算する能動素子側行列計算手段と、
前記接続点から前記受動素子側を見たインピーダンス行列を計算する受動素子側行列計算手段と、
前記能動素子側行列計算手段の出力値と前記受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、
前記行列値合計手段の出力値と単位行列との差の行列式を計算する発振条件判定手段と、
前記発振条件判定手段の出力値に基づいて発振周波数を特定する発振解析手段とを備えた発振解析装置。
【請求項５】
能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、
前記能動素子と前記受動素子の接続点から前記能動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する能動素子側行列計算手段と、
前記接続点から前記受動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する受動素子側行列計算手段と、
前記能動素子側行列計算手段の出力値と前記受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、
前記行列値合計手段の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段と、
前記固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に前記能動素子側を見たアドミッタンスを計算する能動素子側アドミッタンス計算手段と、
前記固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見たアドミッタンスを計算する受動素子側アドミッタンス計算手段と、
前記能動素子側アドミッタンス計算手段と前記受動素子側アドミッタンス計算手段で計算されたアドミッタンスの合計値を求めるアドミッタンス合計手段と、
前記アドミッタンス合計手段の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段とを備えた発振解析装置。
【請求項６】
能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、
前記能動素子と前記受動素子の接続点から前記能動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する能動素子側行列計算手段と、
前記接続点から前記受動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する受動素子側行列計算手段と、
前記能動素子側行列計算手段の出力値と前記受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、
前記行列値合計手段の出力値と単位行列との差の行列式を計算する発振条件判定手段と、
前記発振条件判定手段の出力値に基づいて発振周波数を特定する発振解析手段とを備えた発振解析装置。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の発振解析装置として機能させるための発振解析装置のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路設計の分野において回路内の発振を解析する発振解析装置及びそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばマイクロ波高出力増幅器では、ＦＥＴを複数個並列合成するために回路内に複数の閉ループが存在し、ループ発振を引き起こすことが知られている。ループ発振が生じると増幅器のＲＦ特性は大きく劣化する。このため、高性能の増幅器を得るためには回路内の発振を精度良く予測し、予め対策を取っておくことが必要である。
このような回路内の発振を計算する方法として、サーキュレータを用いたループ発振解析法があった（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】“複数個の閉ループを有するマイクロ波増幅器のループ発振の計算法およびFETセル分割整合による高安定化”，信学論（C-Ｉ），vol.J82.C-Ｉ，no.7，p429-438，July  1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のループ発振解析法はサーキュレータを用いるため、２合成回路に限定されるという問題があった。２合成回路の場合、発振モードには対称回路を構成する一方のＦＥＴと他方のＦＥＴが同位相で励振される偶モード（Ｅｖｅｎモード）発振と逆位相で励振される奇モード（Ｏｄｄモード）発振の二つがあるが、従来のループ発振解析法は奇モード発振しか予測できないという問題もあった。
従って、増幅器などにおいて回路内で生じるすべての発振を計算することができず、高精度に増幅器を設計することが困難であった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算できる発振解析装置及びそのプログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る発振解析装置は、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見た散乱行列を計算する能動素子側行列計算手段と、接続点から受動素子側を見た散乱行列を計算する受動素子側行列計算手段と、能動素子側行列計算手段の出力値と受動素子側行列計算手段の出力値との合計値を求める行列値合計手段と、行列値合計手段の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段と、固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に能動素子側を見た反射係数を計算する能動素子側反射係数計算手段と、固有ベクトル計算手段で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見た反射係数を計算する受動素子側反射係数計算手段と、能動素子側反射係数計算手段と受動素子側反射係数計算手段で計算された反射係数の合計値を求める反射係数合計手段と、反射係数合計手段の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の発振解析装置は、発振モード毎のループ利得とループ位相を調べ、発振周波数と発振モードを特定するようにしたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による発振解析装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による発振解析装置の解析用回路である増幅器の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による発振解析装置のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による発振解析装置の増幅器のＥｖｅｎモードとＯｄｄモードに対する等価回路を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による発振解析装置の増幅器のＥｖｅｎモードとＯｄｄモードのループ利得とループ位相の計算結果を示した図である。
【図６】この発明の実施の形態１による発振解析装置の増幅器のスプリアス特性の測定結果を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２による発振解析装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２による発振解析装置のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３による発振解析装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による発振解析装置のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態４による発振解析装置のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態５による発振解析装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による発振解析装置のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態６による発振解析装置のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による発振解析装置の構成図である。
図１に示す発振解析装置は、能動素子側行列計算手段１ａ、受動素子側行列計算手段１ｂ、行列値合計手段２、固有ベクトル計算手段３、能動素子側反射係数計算手段４ａ、受動素子側反射係数計算手段４ｂ、反射係数合計手段５、発振解析手段６を備えている。これら手段の説明に先立ち、解析用回路１００について説明する。
【００１０】
図２は、解析用回路１００としての増幅器を示す回路図である。
図示の回路は、ＦＥＴ１０１ａ，１０１ｂ、入力側伝送線路１０２ａ，１０２ｂ、出力側伝送線路１０３ａ，１０３ｂ、入力負荷抵抗１０４、出力負荷抵抗１０５を備えている。尚、ＦＥＴ１０１ａ、入力側伝送線路１０２ａ、出力側伝送線路１０３ａとＦＥＴ１０１ｂ、入力側伝送線路１０２ｂ、出力側伝送線路１０３ｂとは対称回路となっている。ＦＥＴ１０１ａ，１０１ｂは能動素子であり、また、入力側伝送線路１０２ａ，１０２ｂと入力負荷抵抗１０４とで受動素子を構成している。入力側伝送線路１０２ａ，１０２ｂは入力整合回路を構成し、出力側伝送線路１０３ａ，１０３ｂは出力整合回路を構成している。また、能動素子であるＦＥＴ１０１ａ，１０１ｂと受動素子である入力側伝送線路１０２ａ，１０２ｂとの間に、接続点１０６ａ，１０６ｂが設けられている。
【００１１】
図１に戻り、能動素子側行列計算手段１ａは、接続点１０６ａ，１０６ｂから能動素子側を見た散乱行列を計算する手段であり、受動素子側行列計算手段１ｂは、接続点１０６ａ，１０６ｂから受動素子側を見た散乱行列を計算する手段である。行列値合計手段２は、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める手段である。固有ベクトル計算手段３は、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する手段である。能動素子側反射係数計算手段４ａは、固有ベクトル計算手段３で得られた固有ベクトルで各接続点１０６ａ，１０６ｂを励振した時に能動素子側を見た反射係数を計算する手段である。受動素子側反射係数計算手段４ｂは、固有ベクトル計算手段３で得られた固有ベクトルで各接続点１０６ａ，１０６ｂを励振した時に受動素子側を見た反射係数を計算する手段である。反射係数合計手段５は、能動素子側反射係数計算手段４ａと受動素子側反射係数計算手段４ｂで計算された反射係数の合計値を求める手段である。発振解析手段６は、反射係数合計手段５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する手段である。
【００１２】
また、図１に示す発振解析装置はコンピュータを用いて実現され、これら能動素子側行列計算手段１ａ，受動素子側行列計算手段１ｂ〜発振解析手段６は、それぞれの機能に対応したソフトウェアと、これらソフトウェアを実行するためのＣＰＵやメモリといったハードウェアで構成されている。あるいは、これら手段を専用のハードウェアで構成してもよい。
【００１３】
次に、上記構成の発振解析装置におけるシミュレーション方法を説明する。
図３は、実施の形態１のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
接続点１０６ａ，１０６ｂから能動素子側を見た散乱行列を［ＳFET］とし、入射波を［ａFET］、反射波を［ｂFET］とすると、これらの量は次の関係式により示すことができる。
2010267063.tif 000003
［ＳFET］の各行列要素は次式で計算される（ステップＳＴ１）。
2010267063.tif 000004
【００１４】
同様に接続点１０６ａ，１０６ｂから受動素子側を見た散乱行列を［ＳIN］とし、入射波を［ａIN］、反射波を［ｂIN］とすると，これらの量は次の関係式により示すことができる。
2010267063.tif 000005
［ＳIN］の各行列要素は次式で計算される（ステップＳＴ２）。
2010267063.tif 000006
図２において［ａIN］＝［ｂFET］であるから、式（１）を式（２）に代入すると、
［ｂIN］＝［ＳIN］［ＳFET］［ａFET］        （３）
である。
【００１５】
また、図２に示す回路において、［ｂIN］＝［ａFET］であるから式（２）は次のように表現できる。
（［Ｓtotal］−［Ｉ］）［ａFET］＝０      （４）
ここで、［Ｓtotal］は次の式で計算される（ステップＳＴ３）。
［Ｓtotal］＝［ＳFET］［ＳIN］
【００１６】
式（４）の固有値を求めると、
（［Ｓtotal］−［Ｉ］）−λ［Ｉ］＝０
を解いて、
λ＝Ｓtotal11−Ｓtotal12−１，Ｓtotal11＋Ｓtotal12−１
が得られる。但し、ここでは対称回路を仮定したため、Ｓtotal11＝Ｓtotal22、Ｓtotal12＝Ｓtotal21とした。
【００１７】
それぞれの固有値に対する固有ベクトルは、
2010267063.tif 000007
である（ステップＳＴ４）。式（５）が偶モードを示しており、式（６）が奇モードを示している。
【００１８】
次に、図２で示した回路において、各接続点１０６ａ，１０６ｂを、式（５），式（６）で得られた固有ベクトルで励振した時を考える。偶モードで励振したときを考えると図２の接続点ｉ＝１とｉ＝２の電位は等振幅・等位相になるので、偶モードの等価回路は図４（ａ）になる。奇モードの場合、図２の接続点ｉ＝１とｉ＝２の電位は等振幅・逆位相になるので、等価回路は図４（ｂ）になる。
【００１９】
図４（ａ），（ｂ）において、接続点から能動素子側を見た反射係数をΓF1とすると、この量は、
ΓF1＝ｂFET1／ａFET1        （７）
により与えられる（ステップＳＴ５）。
【００２０】
同様に、受動素子側を見た反射係数をΓINとすると、この量は、
ΓIN1＝ｂIN1／ａIN1        （８）
により与えられる（ステップＳＴ６）。
【００２１】
ΓF1ΓIN1を計算すると（ステップＳＴ７）、発振が生じる条件は、ループ利得＞０ｄＢとループ位相＝２ｎπ（ｎは整数）であるから、次式で与えられる。
｜ΓF1ΓIN1｜＞０ｄＢ      （９）
∠（ΓF1ΓIN1）＝２ｎπ  （ｎは整数）    （１０）
偶モード、奇モードに対してそれぞれ式（９）、式（１０）を満たす周波数を調べることにより、発振周波数と発振モードを特定できる（ステップＳＴ８）。
【００２２】
このように本実施の形態では、各モードに対して発振条件を計算するため、発振周波数だけでなく発振モードまで特定できるという効果を有する。また、本実施の形態ではサーキュレータを使用しないため、２合成回路に限らずＮ合成回路にも適用できるという効果も有する。
【００２３】
次に、本実施の形態の発振解析装置を適用した発振解析の計算例を示す。
図５は、図２に示した増幅器の偶モードと奇モードのループ利得とループ位相の計算結果を示している。図示のように、奇モードに対してｆ＝１３ＧＨｚ付近で発振条件を満たしていることが分かる。
また、図６に増幅器のスプリアス測定結果を示す。ｆ＝１３．３ＧＨｚで発振スペクトルが観測されており、本実施の形態の発振解析装置により増幅器の発振を精度良く予測できていることが分かる。このため、増幅器の発振を抑圧する対策が取れ、高精度に増幅器を設計することができる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１の発振解析装置によれば、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見た散乱行列を計算する能動素子側行列計算手段１ａと、接続点から受動素子側を見た散乱行列を計算する受動素子側行列計算手段１ｂと、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める行列値合計手段２と、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段３と、固有ベクトル計算手段３で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に能動素子側を見た反射係数を計算する能動素子側反射係数計算手段４ａと、固有ベクトル計算手段３で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見た反射係数を計算する受動素子側反射係数計算手段４ｂと、能動素子側反射係数計算手段４ａと受動素子側反射係数計算手段４ｂで計算された反射係数の合計値を求める反射係数合計手段５と、反射係数合計手段５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段６とを備えたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２の発振解析装置を示す構成図である。
図示の発振解析装置は、能動素子側行列計算手段１ａ、受動素子側行列計算手段１ｂ、行列値合計手段２、発振条件判定手段７、発振解析手段６ａを備えている。ここで、能動素子側行列計算手段１ａ，受動素子側行列計算手段１ｂ及び行列値合計手段２は、実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。また、発振条件判定手段７は、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の行列式を計算する手段である。発振解析手段６ａは、発振条件判定手段７の出力値に基づいて発振周波数を特定する手段である。また、解析用回路１００は、図２に示した回路であるとする。
【００２６】
次に、実施の形態２の発振解析装置におけるシミュレーション方法について説明する。
図８は、実施の形態２のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３までの処理は、実施の形態１と同様であるため、それ以降のステップ（ステップＳＴ９）から説明を行う。
式（４）を改めて記載すると、
（［Ｓtotal］−［Ｉ］）［ａFET］＝０
である。上記の式において発振が生じるためには、［ａFET］≠０となる解をもつ必要があるから、発振判別条件は、
ｄｅｔ（［Ｓtotal］−［Ｉ］）＝０
で与えられる（ステップＳＴ９）。
【００２７】
従って、ｄｅｔ（［Ｓtotal］−［Ｉ］）の実部と虚部が０、つまり、
Ｒｅ［ｄｅｔ（［Ｓtotal］−［Ｉ］）］＝０        （ｘ）
Ｉｍ［ｄｅｔ（［Ｓtotal］−［Ｉ］）］＝０        （ｘ）
となる周波数を調べることによって発振周波数を特定することができる（ステップＳＴ１０）。
【００２８】
以上のようなシミュレーション方法でも実施の形態１と同様に発振周波数を特定できるという利点を有する。さらに、実施の形態１と比較するとステップ数を少なくでき、計算時間の短縮できるという利点も有する。
【００２９】
尚、発振を調べるための発振判別条件は以下の式を用いても良い。
Ｒｅ［ｄｅｔ（［Ｓtotal］−［Ｉ］）］≦０
Ｉｍ［ｄｅｔ（［Ｓtotal］−［Ｉ］）］＝０
【００３０】
以上のように、実施の形態２の発振解析装置によれば、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見た散乱行列を計算する能動素子側行列計算手段１ａと、接続点から受動素子側を見た散乱行列を計算する受動素子側行列計算手段１ｂと、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める行列値合計手段２と、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の行列式を計算する発振条件判定手段７と、発振条件判定手段７の出力値に基づいて発振周波数を特定する発振解析手段６ａとを備えたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができると共に、計算時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１における散乱行列ではなく、インピーダンス行列を用いるようにしたものである。
図９は、実施の形態３の発振解析装置の構成図である。
図示の発振解析装置は、能動素子側行列計算手段１１ａ、受動素子側行列計算手段１１ｂ、行列値合計手段１２、固有ベクトル計算手段１３、能動素子側インピーダンス計算手段１４ａ、受動素子側インピーダンス計算手段１４ｂ、インピーダンス合計手段１５、発振解析手段１６を備えている。また、解析用回路１００は、図２で示した回路である。
【００３２】
能動素子側行列計算手段１１ａは、接続点１０６ａ，１０６ｂから能動素子側を見たインピーダンス行列を計算する手段である。受動素子側行列計算手段１１ｂは、接続点１０６ａ，１０６ｂから受動素子側を見たインピーダンス行列を計算する手段である。行列値合計手段１２は、能動素子側行列計算手段１１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１１ｂの出力値との合計値を求める手段である。固有ベクトル計算手段１３は、行列値合計手段１２の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する手段である。能動素子側インピーダンス計算手段１４ａは、固有ベクトル計算手段１３で得られた固有ベクトルで各接続点１０６ａ，１０６ｂを励振した時に能動素子側を見たインピーダンスを計算する手段である。受動素子側インピーダンス計算手段１４ｂは、固有ベクトル計算手段１３で得られた固有ベクトルで各接続点１０６ａ，１０６ｂを励振した時に受動素子側を見たインピーダンスを計算する受動素子側手段である。インピーダンス合計手段１５は、能動素子側インピーダンス計算手段１４ａと受動素子側インピーダンス計算手段１４ｂで計算されたインピーダンスの合計値を求める手段である。発振解析手段１６は、インピーダンス合計手段１５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する手段である。
【００３３】
次に、実施の形態３の発振解析装置におけるシミュレーション方法について説明する。
図１０は、実施の形態３のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１８は、実施の形態１のステップＳＴ１〜ステップＳＴ８に相当する。但し、散乱行列ではなく、インピーダンス行列を用いて各ステップを計算している。ここで、基本的な計算については実施の形態１のステップＳＴ１〜ステップＳＴ８と同様である。尚、ステップＳＴ１３では、インピーダンスの合計値として、［Ｚtotal］＝［ＺFET］＋［ＺIN］を計算しており、また、ステップＳＴ１４では、行列［Ｚtotal］の固有ベクトルを計算している。
【００３４】
ステップＳＴ１８において、インピーダンス行列を用いたときの発振判別条件は下記の式で表わされる。
Ｒｅ［ＺTi］≦０
Ｉｍ［ＺTi］＝０
ＺTi＝ＺFi＋ＺIi
である。
ＺFi，ＺIiはそれぞれ固有ベクトルの値で各接続点を励振した時の能動素子側を見たインピーダンスと受動素子側を見たインピーダンスである。
【００３５】
インピーダンス行列は下記の式を用いて散乱行列に変換できるので、以上のような構成でも散乱行列を計算に用いている実施の形態１と同様の効果を有する。
Ｓ11＝｛（Ｚ11−１）（Ｚ22＋１）−Ｚ12Ｚ21｝／｛（Ｚ11＋１）（Ｚ22＋１）−Ｚ12Ｚ21）｝
Ｓ12＝２Ｚ12／｛（Ｚ11＋１）（Ｚ22＋１）−Ｚ12Ｚ21）｝
Ｓ21＝２Ｚ21／｛（Ｚ11＋１）（Ｚ22＋１）−Ｚ12Ｚ21）｝
Ｓ22＝｛（Ｚ11＋１）（Ｚ22−１）−Ｚ12Ｚ21｝／｛（Ｚ11＋１）（Ｚ22＋１）−Ｚ12Ｚ21）｝
【００３６】
以上のように、実施の形態３の発振解析装置によれば、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見たインピーダンス行列を計算する能動素子側行列計算手段１１ａと、接続点から受動素子側を見たインピーダンス行列を計算する受動素子側行列計算手段１１ｂと、能動素子側行列計算手段１１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１１ｂの出力値との合計値を求める行列値合計手段１２と、行列値合計手段１２の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段１３と、固有ベクトル計算手段１３で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に能動素子側を見たインピーダンスを計算する能動素子側インピーダンス計算手段１４ａと、固有ベクトル計算手段１３で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見たインピーダンスを計算する受動素子側インピーダンス計算手段１４ｂと、能動素子側インピーダンス計算手段１４ａと受動素子側インピーダンス計算手段１４ｂで計算されたインピーダンスの合計値を求めるインピーダンス合計手段１５と、インピーダンス合計手段１５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段１６とを備えたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができる。
【００３７】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態２における散乱行列の代わりにインピーダンス行列を用いて計算を行うようにしたものである。実施の形態４の発振解析装置の図面上の構成は実施の形態２における図７に示したものと同様であるため、図７を援用して説明する。
実施の形態４の、能動素子側行列計算手段１ａは、接続点１０６ａ，１０６ｂから能動素子側を見たインピーダンス行列を計算する手段であり、受動素子側行列計算手段１ｂは、接続点１０６ａ，１０６ｂから受動素子側を見たインピーダンス行列を計算する手段である。行列値合計手段２は、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める手段である。発振条件判定手段７は、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の行列式を計算する手段である。発振解析手段６ａは、発振条件判定手段７の出力値に基づいて発振周波数を特定する手段である。
【００３８】
次に、実施の形態４の発振解析装置におけるシミュレーション方法を説明する。
図１１は、実施の形態４のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
図１１において、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３、ステップＳＴ１９，ＳＴ２０は実施の形態２におけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ３、ステップＳＴ９，ＳＴ１０に相当する。但し、実施の形態４では、散乱行列ではなく、インピーダンス行列を用いて各ステップを計算している。尚、ステップＳＴ１３では、インピーダンスの合計値として、［Ｚtotal］＝［ＺFET］＋［ＺIN］を計算しており、また、ステップＳＴ１９では、行列式ｄｅｔ［Ｚtotal］を計算している。
【００３９】
ステップＳＴ２０においてインピーダンス行列を用いたときの発振判別条件は下記の式で表わされる。
Ｒｅ［ｄｅｔ（［Ｚtotal］）］≦０
Ｉｍ［ｄｅｔ（［Ｚtotal］）］≦０
［Ｚtotal］＝［ＺFET］＋［ＺlN］
尚、［ＺFET］，［ＺIN］はそれぞれ接続点から能動素子側を見たインピーダンス行列と受動素子側を見たインピーダンス行列である。
【００４０】
上記のように、インピーダンス行列は散乱行列に変換できるので、以上のような構成でも実施の形態２と同様の利点を有する。
【００４１】
以上のように、実施の形態４の発振解析装置によれば、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見たインピーダンス行列を計算する能動素子側行列計算手段１ａと、接続点から受動素子側を見たインピーダンス行列を計算する受動素子側行列計算手段１ｂと、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める行列値合計手段２と、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の行列式を計算する発振条件判定手段７と、発振条件判定手段７の出力値に基づいて発振周波数を特定する発振解析手段６ａとを備えたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができると共に、計算時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１における散乱行列ではなく、アドミッタンス行列を用いるようにしたものである。
図１２は、実施の形態５の発振解析装置の構成図である。
図示の発振解析装置は、能動素子側行列計算手段２１ａ、受動素子側行列計算手段２１ｂ、行列値合計手段２２、固有ベクトル計算手段２３、能動素子側アドミッタンス計算手段２４ａ、受動素子側アドミッタンス計算手段２４ｂ、アドミッタンス合計手段２５、発振解析手段２６を備えている。また、解析用回路１００は、図２で示した回路である。
【００４３】
能動素子側行列計算手段２１ａは、接続点１０６ａ，１０６ｂから能動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する手段である。受動素子側行列計算手段２１ｂは、接続点１０６ａ，１０６ｂから受動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する手段である。行列値合計手段２２は、能動素子側行列計算手段２１ａの出力値と受動素子側行列計算手段２１ｂの出力値との合計値を求める手段である。固有ベクトル計算手段２３は、行列値合計手段２２の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する手段である。能動素子側アドミッタンス計算手段２４ａは、固有ベクトル計算手段２３で得られた固有ベクトルで各接続点１０６ａ，１０６ｂを励振した時に能動素子側を見たアドミッタンスを計算する手段である。受動素子側アドミッタンス計算手段２４ｂは、固有ベクトル計算手段２３で得られた固有ベクトルで各接続点１０６ａ，１０６ｂを励振した時に受動素子側を見たアドミッタンスを計算する手段である。アドミッタンス合計手段２５は、能動素子側アドミッタンス計算手段２４ａと受動素子側アドミッタンス計算手段２４ｂで計算されたアドミッタンスの合計値を求める手段である。発振解析手段２６は、アドミッタンス合計手段２５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する手段である。
【００４４】
次に、実施の形態５の発振解析装置におけるシミュレーション方法について説明する。
図１３は、実施の形態５のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２８は、実施の形態１のステップＳＴ１〜ステップＳＴ８に相当する。但し、散乱行列ではなく、アドミッタンス行列を用いて各ステップを計算している。尚、ステップＳＴ２３では、アドミッタンスの合計値として、［Ｙtotal］＝［ＹFET］＋［ＹIN］を計算しており、また、ステップＳＴ２４では、行列［Ｙtotal］の固有ベクトルを計算している。
【００４５】
ステップＳＴ２８において、アドミッタンス行列を用いたときの発振判別条件は下記の式で表わされる。
Ｒｅ［ＹTi］≦０
Ｉｍ［ＹTi］＝０
ＹTi＝ＹFi＋ＹIi
尚、ＹFi，ＹIiはそれぞれ固有ベクトルの値で各接続点を励振した時の能動素子側を見たアドミッタンスと受動素子側を見たアドミッタンスである。
【００４６】
アドミッタンス行列は下記の式を用いて散乱行列に変換できるので、以上のような構成でも散乱行列を計算に用いている実施の形態１と同様の利点を有する。
Ｓ11＝｛（１−Ｙ11）（１＋Ｙ22）＋Ｙ12Ｙ21｝／｛（１＋Ｙ11）（１＋Ｙ22）−Ｙ12Ｙ21）｝
Ｓ12＝−２Ｙ12／｛（１＋Ｙ11）（１＋Ｙ22）−Ｙ12Ｙ21）｝
Ｓ21＝−２Ｙ21／｛（１＋Ｙ11）（１＋Ｙ22）−Ｙ12Ｙ21）｝
Ｓ22＝｛（１＋Ｙ11）（１−Ｙ22）＋Ｙ12Ｙ21｝／｛（１＋Ｙ11）（１＋Ｙ22）−Ｙ12Ｙ21）｝
【００４７】
以上のように、実施の形態５の発振解析装置によれば、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する能動素子側行列計算手段２１ａと、接続点から受動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する受動素子側行列計算手段２１ｂと、能動素子側行列計算手段２１ａの出力値と受動素子側行列計算手段２１ｂの出力値との合計値を求める行列値合計手段２２と、行列値合計手段２２の出力値と単位行列との差の固有ベクトルを計算する固有ベクトル計算手段２３と、固有ベクトル計算手段２３で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に能動素子側を見たアドミッタンスを計算する能動素子側アドミッタンス計算手段２４ａと、固有ベクトル計算手段２３で得られた固有ベクトルで各接続点を励振した時に受動素子側を見たアドミッタンスを計算する受動素子側アドミッタンス計算手段２４ｂと、能動素子側アドミッタンス計算手段２４ａと受動素子側アドミッタンス計算手段２４ｂで計算されたアドミッタンスの合計値を求めるアドミッタンス合計手段２５と、アドミッタンス合計手段２５の出力値に基づいて発振周波数と発振モードとを特定する発振解析手段２６とを備えたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができる。
【００４８】
実施の形態６．
実施の形態６は、実施の形態２における散乱行列の代わりにアドミッタンス行列を用いて計算を行うようにしたものである。実施の形態６の発振解析装置の図面上の構成は実施の形態２における図７に示したものと同様であるため、図７を援用して説明する。
実施の形態６の能動素子側行列計算手段１ａは、接続点１０６ａ，１０６ｂから能動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する手段である。受動素子側行列計算手段１ｂは、接続点１０６ａ，１０６ｂから受動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する手段である。行列値合計手段２は、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める手段である。発振条件判定手段７は、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の行列式を計算する手段である。発振解析手段６ａは、発振条件判定手段７の出力値に基づいて発振周波数を特定する手段である。
【００４９】
次に、実施の形態６の発振解析装置におけるシミュレーション方法を説明する。
図１４は、実施の形態６のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
図中のステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２３，ステップＳＴ２９，ＳＴ３０は、実施の形態２のステップＳＴ１〜ステップＳＴ３，ステップＳＴ９，ＳＴ１０に相当する。ただし、散乱行列ではなく、アドミッタンス行列を用いて各ステップを計算している。また、ステップＳＴ２３では、アドミッタンスの合計値として、［Ｙtotal］＝［ＹFET］＋［ＹIN］を計算しており、ステップＳＴ２９では、行列式ｄｅｔ［Ｙtotal］を計算している。
【００５０】
上述したように、アドミッタンス行列は散乱行列に変換できるので、以上のような構成でも実施の形態２と同様の利点を有する。
ステップＳＴ３０において、アドミッタンス行列を用いたときの発振判別条件は下記の式で表わされる。
Ｒｅ［ｄｅｔ（［Ｙtotal］）］≦０
Ｉｍ［ｄｅｔ（［Ｙtotal］）］≦０
［Ｙtotal］＝［ＹFET］＋［ＹlN］
尚、［ＹFET］，［ＹIN］はそれぞれ接続点から能動素子側を見たアドミッタンス行列と受動素子側を見たアドミッタンス行列である。
【００５１】
以上のように、実施の形態６の発振解析装置によれば、能動素子と受動素子から構成される電子回路における発振をシミュレーションする発振解析装置であって、能動素子と受動素子の接続点から能動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する能動素子側行列計算手段１ａと、接続点から受動素子側を見たアドミッタンス行列を計算する受動素子側行列計算手段１ｂと、能動素子側行列計算手段１ａの出力値と受動素子側行列計算手段１ｂの出力値との合計値を求める行列値合計手段２と、行列値合計手段２の出力値と単位行列との差の行列式を計算する発振条件判定手段７と、発振条件判定手段７の出力値に基づいて発振周波数を特定する発振解析手段６ａとを備えたので、Ｎ合成回路に適用でき、回路内のすべてのモードの発振を計算することができると共に、計算時間の短縮を図ることができる。
【００５２】
尚、実施の形態２〜６においても発振解析装置はコンピュータを用いて実現され、各手段はそれぞれの機能に対応したソフトウェアとこれらソフトウェアを実行するためのハードウェアで構成されるか、専用のハードウェアで構成されている。
また、上述した実施の形態１〜６において、増幅器の発振解析を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、一般の集積回路の発振解析に適用することも可能である。
また、上記実施の形態１〜６のいずれかによる発振解析装置のシミュレーション方法を用いて集積回路の設計を行うことも可能であり、更に、このような集積回路の設計法に基づいて集積回路の製造を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ，１１ａ，２１ａ  能動素子側行列計算手段、１ｂ，１１ｂ，２１ｂ  受動素子側行列計算手段、２，１２，２２  行列値合計手段、３，１３，２３  固有ベクトル計算手段、４ａ  能動素子側反射係数計算手段、４ｂ  受動素子側反射係数計算手段、５  反射係数合計手段、６，６ａ，１６，２６  発振解析手段、７  発振条件判定手段、１４ａ  能動素子側インピーダンス計算手段、１４ｂ  受動素子側インピーダンス計算手段、１５  インピーダンス合計手段、２４ａ  能動素子側アドミッタンス計算手段、２４ｂ  受動素子側アドミッタンス計算手段、２５  アドミッタンス合計手段、１００  解析用回路、１０１ａ，１０１ｂ  ＦＥＴ、１０２ａ，１０２ｂ  入力側伝送線路、１０３ａ，１０３ｂ  出力側伝送線路、１０６ａ，１０６ｂ  接続点。
【図１】
2010267063.tif 000008
【図２】
2010267063.tif 000009
【図３】
2010267063.tif 000010
【図４】
2010267063.tif 000011
【図５】
2010267063.tif 000012
【図６】
2010267063.tif 000013
【図７】
2010267063.tif 000014
【図８】
2010267063.tif 000015
【図９】
2010267063.tif 000016
【図１０】
2010267063.tif 000017
【図１１】
2010267063.tif 000018
【図１２】
2010267063.tif 000019
【図１３】
2010267063.tif 000020
【図１４】
2010267063.tif 000021