(57)【要約】【課題】  誘電体共振器を用いる高周波発振器で、所望の周波数の１／２の周波数のスプリアスを発生しない高周波発振器を提供する。【解決手段】  誘電体基板５上にトランジスタ１が設けられ、そのベース端子Ｂに第１のマイクロストリップ線路３が接続され、トランジスタ１のコレクタ端子Ｃに第２のマイクロストリップ線路４が接続され、第１および第２のマイクロストリップ線路３、４とそれぞれ結合するように誘電体共振器２が誘電体基板５上に設けられている。そして、第１のマイクロストリップ線路３が、第２のマイクロストリップ線路４よりも短く形成されている。【選択図】        図１
2008035351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、該誘電体基板上に設けられるトランジスタと、該トランジスタの入力側に接続され、前記誘電体基板上に設けられる第１のマイクロストリップ線路と、前記トランジスタの出力側に接続され、前記誘電体基板上に設けられる第２のマイクロストリップ線路と、該第１および第２のマイクロストリップ線路とそれぞれ結合するように前記誘電体基板上に設けられる誘電体共振器とを有し、前記第１のマイクロストリップ線路が、前記第２のマイクロストリップ線路よりも短く形成されていることを特徴とする高周波発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体共振器を用いた高周波発振器に関する。さらに詳しくは、本来の発振周波数の１／２の周波数である不要なスプリアスの発振を抑制することができる高周波発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体共振器を用いた高周波発振器は、裏面に接地導体膜が形成された誘電体基板の表面にマイクロストリップ線路が形成され、誘電体共振器、トランジスタ、抵抗などの部品が搭載されることにより発振回路が形成されている。たとえば図３に等価回路図で示されるように、バイポーラトランジスタ１が、そのベースＢは第１のマイクロストリップ線路３に接続され、コレクタＣは第２のマイクロストリップ線路４に接続され、エミッタＥは接地されるように、誘電体基板５上に搭載されている。そして、この第１および第２のマイクロストリップ線路３、４の両方と結合するように誘電体共振器２が誘電体基板５の表面に搭載されている。このトランジスタ１のコレクタ端子Ｃには、出力負荷抵抗８および容量結合部１０を介して出力端子Outが接続され、ベース端子Ｂには、ベースバイアス抵抗６およびコレクタバイアス抵抗７を介して直流電源供給端子Ｖccに接続されている。なお、ベースバイアス抵抗６とコレクタバイアス抵抗７との接続部がコレクタ端子Ｃと接続されてコレクタ端子Ｃにも電源が供給されるようになっている。さらに、コレクタバイアス抵抗７と直流電源供給端子Ｖccとの接続部とアースとの間に発振制御用キャパシタ９が接続されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この第１のマイクロストリップ線路３は、誘電体共振器２と共にフィードバック側回路を構成し、第２のマイクロストリップ線路４は、誘電体共振器２と共に発振側回路を構成している。この第１および第２のマイクロストリップ線路３、４は、共に誘電体共振器２と結合しやすくすることで、所望の周波数で発振しやすくするのに都合がよいと考えられ、同じ長さで、しかも誘電体共振器２に関してほぼ対称になるように形成されている。
【特許文献１】特開２００４−３２８１３１号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような誘電体共振器を用いた従来の高周波発振器では、誘電体共振器の共振周波数に基づき、所望の周波数ｆ0で発振をする。しかし、たとえば負荷抵抗が所望の周波数ｆ0の１／２の周波数でも整合して充分な帰還量が得られ、帰還回路の位相が同相になるとｆ0／２の周波数でも発振が起こり、不要スプリアスモードとして出力されるという問題がある。そのため、高周波発振器内または外部回路などにフィルタを接続して不要スプリアスモードを除去する必要があり、部品が増加してコストアップになると共に、装置が大形化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、誘電体共振器を用いる高周波発振器で、所望の周波数に対して、その１／２の周波数のスプリアスを発生しない高周波発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、所望の発振周波数ｆ0の１／２の周波数のスプリアスが生じない高周波発振器を得るため、鋭意検討を重ねた結果、トランジスタの入力側（ベース）と接続される第１のマイクロストリップ線路の長さを、トランジスタの出力側（コレクタまたはエミッタ）に接続される第２のマイクロストリップ線路よりも短くして、インピーダンスを変えることにより、誘電体共振器と第１のマイクロストリップ線路とで構成されるフィードバック側回路での帰還量が所望の周波数ｆ0では変化なく充分なフィードバックが得られることにより発振するのに対して、所望周波数ｆ0の１／２の周波数では減衰されてフィードバック回路が形成されないことにより発振には至らず、所望の周波数ｆ0のみで発振し、不要なスプリアスを発生しない高周波発振器が得られることを見出した。
【０００７】
本発明による高周波発振器は、誘電体基板と、該誘電体基板上に設けられるトランジスタと、該トランジスタの入力側に接続され、前記誘電体基板上に設けられる第１のマイクロストリップ線路と、前記トランジスタの出力側に接続され、前記誘電体基板上に設けられる第２のマイクロストリップ線路と、該第１および第２のマイクロストリップ線路とそれぞれ結合するように前記誘電体基板上に設けられる誘電体共振器とを有し、前記第１のマイクロストリップ線路が、前記第２のマイクロストリップ線路よりも短く形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トランジスタの入力側（たとえばベース）に接続される第１のマイクロストリップ線路が、出力側（たとえばコレクタまたはエミッタ）と接続される第２のマイクロストリップ線路よりも短く形成されているため、誘電体共振器と共に構成されるフィードバック回路側のインピーダンスが変り、所望の周波数では充分な帰還量が得られるインピーダンスとなるが、所望の周波数の１／２の周波数に対しては、充分な帰還量が得られなくフィードバック回路が構成されなくなる。そのため、本来の所望の周波数である発振周波数ｆ0に対しては充分なフィードバックが得られて発振に至るが、所望の周波数の１／２の周波数に対してはフィードバック回路が構成されず、発振に至らない。その結果、本来の所望の周波数の出力のみで発振が起こり、所望の周波数の電力のみが出力される。
【０００９】
その結果、高周波発振器内または外部回路にフィルタなどの部品を搭載することなく、第１のマイクロストリップ線路の長さを調整するだけで、所望の周波数ｆ0に対するｆ0／２のような不要なスプリアスは抑制されて、必要な周波数の出力のみが得られる。また、第１のマイクロストリップ線路が短くなるため、誘電体基板上にスペースが生じ、その部分にバラクタダイオードポートのマイクロストリップ線路を設けることができ、誘電体基板を大きくすることなく、高周波発振器を電圧制御型発振器（ＶＣＯ）とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、図面を参照しながら本発明の高周波発振器について説明をする。本発明による高周波発振器は、トランジスタの入力側にフィードバック側回路を構成する第１のマイクロストリップ線路が接続され、トランジスタの出力側に発振側回路を構成する第２のマイクロストリップ線路が接続され、この第１および第２のマイクロストリップ線路とそれぞれ結合するように誘電体共振器が設けられている。そして、第１のマイクロストリップ線路が第２のマイクロストリップ線路よりも短く形成されていることを特徴とする。
【００１１】
具体的には、図１にその一実施形態の等価回路図が、第２図にそのレイアウト図が、それぞれ示されるような構成になっている。そして、この第１および第２のマイクロストリップ線路３、４のそれぞれと結合するように、誘電体共振器２が設けられると共に、第１のマイクロストリップ線路３が第２のマイクロストリップ線路４よりも短く形成されている。ここで、第１のマイクロストリップ線路３の長さは、所望の周波数の１／２の周波数に対して、フィードバック回路が構成されないように短く形成されている。
【００１２】
トランジスタ１、誘電体共振器２、第１のマイクロストリップ線路３、第２のマイクロストリップ線路４および裏面に接地導体膜が形成された誘電体基板５によりフィードバック型の高周波発振器を形成する構成は従来と同じで、トランジスタ１としては、バイポーラ型トランジスタの他、ＧａＡｓＦＥＴを用いることもできる。図１に示される例では、ｎｐｎ型エミッタ接地のバイポーラトランジスタの例であるが、エミッタ接地でなくてもよく、また、ｐｎｐ型でもエミッタとコレクタとが逆になるだけで同様である。誘電体共振器２も従来と同様のものを用いることができる。
【００１３】
本発明では、この第１のマイクロストリップ線路３の線路長Ｌｂが、第２のマイクロストリップ線路４の線路長Ｌｃよりも短く形成されていることに特徴がある。すなわち、前述のように、本発明者は、誘電体共振器２を用いたフィードバック型の高周発振器で、誘電体共振器２の共振周波数の１／２の周波数での発振によるスプリアスを抑制するため、鋭意検討を重ねた。すなわち、たとえば所望の発振周波数が１０.７５ＧＨｚの場合、第１および第２のマイクロストリップ線路３、４の長さを共にＬｃ＝４.７ｍｍとして、フィードバック側回路を構成する第１のマイクロストリップ線路３のみをその先端（ベース端子側と反対側）から０.２〜０.３ｍｍ程度づつ削って徐々に短くし、１／２の周波数である５.３７５ＧＨｚの不要なスプリアスの発生状況を調べた。
【００１４】
その結果、第１のマイクロストリップ線路３の線路長Ｌｂが４.１ｍｍの場合には、５.３７５ＧＨｚの不要スプリアスが発生していたが、１.４〜１.９ｍｍでは、所望の周波数ｆ0の出力に対して−９０ｄＢ以下となり、ｆ0／２の不要スプリアスの発生が殆どなくなった。
【００１５】
以上のように、第１のマイクロストリップ線路３の長さを短くすることにより、ｆ0／２の発振を抑制することができ、スプリアスの発生を防止することができる。一方、本来の所望の周波数の出力は殆ど影響がなく、スプリアスだけ抑制することができることが分った。
【００１６】
図１で、トランジスタ１のコレクタ端子Ｃには、出力負荷抵抗８および容量結合部１０を介して出力端子Outが接続されると共に、コレクタバイアス抵抗７を介して直流電源供給端子Ｖccが接続されている。また、トランジスタ１のベース端子Ｂには、ベースバイアス抵抗６とコレクタバイアス抵抗７を介して直流電源供給端子Ｖccが接続されている。
【００１７】
このような誘電体基板５上にトランジスタ１、誘電体共振器２を搭載し、マイクロストリップ線路３、４などが形成されたレイアウト図の例を図２（ａ）に示す。図２（ａ）で図１と同じ部分には同じ符号を付してある。また、誘電体共振器２やトランジスタ３などはその厚さがあるため、（ａ）の上面図、底面図、左側面図および右側面図がそれぞれ図２の（ｂ）〜（ｅ）に示され、（ａ）の背面図が図２（ｆ）に示されている。誘電体基板５の大きさは、たとえば縦×横が１５ｍｍ×８ｍｍ程度、厚さは０.６ｍｍ程度のアルミナ基板が用いられ、誘電体基板５裏面に設けられる接地導体膜は、厚さが３〜４μｍ程度の銅／ニッケル／金の多層膜で、マイクロストリップ線路３、４も同様の多層膜で接地導体膜と同程度の厚さに形成されて、パターニングされている。誘電体基板５の裏面には、接地用のスルーホールが露出している。なお、抵抗６、７、８はチップ抵抗、キャパシタ９はチップキャパシタで、共に四角形状のものがハンダ付けされている。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、衛星放送受信用コンバータや、距離測定装置や、ドプラーセンサなど、マイクロ波やミリ波などの高周波を利用した通信機、測定装置、検知器、レーダ装置などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による高周波発振器の一実施形態を示す等価回路図である。
【図２】図１に示される高周波発振器のレイアウト図を示す図である。
【図３】従来の高周波発振器の一例を示す等価回路図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    トランジスタ
２    誘電体共振器
３    第１のマイクロストリップ線路
４    第２のマイクロストリップ線路
５    誘電体基板
６    ベースバイアス抵抗
７    コレクタバイアス抵抗
８    出力負荷抵抗
９    発振制御用キャパシタ
【図１】
2008035351.tif 000003
【図２】
2008035351.tif 000004
【図３】
2008035351.tif 000005