(57)【要約】【課題】小型化に好適でＱ劣化の少ないトランジスタ発振器を提供すること。【解決手段】利得帯域幅積の周波数が１５ＧＨｚ以上のトランジスタ１と、比誘電率が７０以上の円柱状の誘電体共振器４とを用い、回路基板７上に略平行に形成された一対の直線状のマイクロストリップライン２，３間に誘電体共振器４を接着固定すると共に、これらマイクロストリップライン２，３の端部にトランジスタ１のベースＢとコレクタＣをそれぞれ接続した。このようなレイアウトにより、両マイクロストリップライン２，３の一部分と誘電体共振器４との間で高周波的な結合が行われるため、Ｑの劣化を抑えることができると共に、誘電体共振器４自体の大きさと両マイクロストリップライン２，３の占有面積を小さくできるため、トランジスタ発振器の小型化を実現することができる。【選択図】      図１
2004328131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に対向する一対の直線状マイクロストリップラインが形成された回路基板と、この回路基板上に実装された利得帯域幅積の周波数が１５ＧＨｚ以上のトランジスタと、前記両マイクロストリップラインの間に配置された比誘電率が７０以上の円柱状誘電体共振器とを備え、前記トランジスタの信号入力端子を一方の前記マイクロストリップラインの端部に接続すると共に、前記トランジスタの信号出力端子を他方の前記マイクロストリップラインの端部に接続し、かつ、前記誘電体共振器の下面を前記回路基板に接着したことを特徴とするトランジスタ発振器。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記誘電体共振がその直径寸法を２．５ｍｍ〜３．５ｍｍ、高さ寸法を２．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とするトランジスタ発振器。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記両マイクロストリップラインの長さが発振周波数の約１／２波長または約１／４波長に設定されていることを特徴とするトランジスタ発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星放送受信用コンバータの局部発振器等に用いられるトランジスタ発振器に係り、特に、トランジスタの信号出力端子から送出される信号が誘電体共振器を介して信号入力端子に導かれる帰還型のトランジスタ発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＫｕバンドを用いた衛星放送受信用コンバータにおいては、局部発振信号の周波数帯域が１０ＧＨｚ〜１２ＧＨｚという極めて高いものとなっており、このような周波数の高帯域化に伴って局部発振回路の発振素子にＦｔ周波数（利得帯域幅積の周波数）の高いトランジスタが用いられるようになっている。
【０００３】
従来より、Ｆｔ周波数が３０ＧＨｚを越えるトランジスタを発振素子として用い、このトランジスタの信号入力端子と信号出力端子にそれぞれマイクロストリップラインを接続すると共に、これら両マイクロストリップラインと高周波的に結合するように両者間に円柱状の誘電体共振器を配置したトランジスタ発振器が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、トランジスタのベース端子は一方のマイクロストリップラインの端部に接続されると共に、トランジスタのコレクタ端子は他方のマイクロストリップラインの端部に接続され、トランジスタのエミッタ端子は接地されている。
【０００４】
このように概略構成されたトランジスタ発振器においては、誘電体共振器の内部で熱雑音レベルの信号が存在しており、この雑音信号は誘電体共振器の周面で干渉的な反射を繰り返すため、誘電体共振器は特定の周波数で共振することになる。この共振により発生した信号は誘電体共振器と一方のマイクロストリップラインとの間の高周波的な結合を介してトランジスタのベース端子に導かれ、ベース端子に導かれた信号はトランジスタによって増幅されて他方のマイクロストリップラインに導かれる。そして、他方のマイクロストリップラインに導かれた信号は、該マイクロストリップラインと誘電体共振器との間の高周波的な結合を介して誘電体共振器の内部に侵入し、誘電体共振器の共振作用によって特定の周波数（共振周波数）の信号成分のみが強調され、一方のマイクロストリップラインを介してトランジスタのベース端子に与えられる。すなわち、トランジスタのコレクタ端子から送出される信号がベース端子に導かれる経路に誘電体共振器が介在する帰還型のトランジスタ発振器として構成されるため、トランジスタのコレクタ端子には誘電体共振器の共振周波数に等しい周波数の発振信号が現れる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２１７６４８号公報（第４−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特許文献１には、誘電体共振器の大きさや取付構造を含む具体的構成について開示されていないが、一般的には、比誘電率εｒが３０〜４０程度の誘電体共振器を用い、この誘電体共振器を誘電体スペーサを介して回路基板上に固定するという取付構造が採用されている。この場合、誘電体共振器の直径が約５ｍｍとなってトランジスタの外形寸法よりもかなり大きくなるため、一対のマイクロストリップラインを誘電体共振器を介して逆ハの字状に配置し、これら両マイクロストリップラインの互いに近接した端部側にトランジスタのベース端子とコレクタ端子を半田付けするようにしている。
【０００７】
しかしながら、このように誘電体共振器の両側にマイクロストリップラインを逆ハの字状に配置したレイアウトでは、マイクロストリップラインと誘電体共振器との間の高周波的な結合が強くなり過ぎてしまい、Ｑの劣化が生じやすいという問題があった。また、逆ハの字状に拡がった両マイクロストリップラインのオープン側端部によってトランジスタ発振器の外形寸法が大きくなり、しかも、誘電体共振器が誘電体スペーサを介して回路基板上に固定されているため、誘電体スペーサの存在によってトランジスタ発振器の高さ寸法も大きくなってしまい、トランジスタ発振器の小型化が妨げられるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化に好適でＱ劣化の少ないトランジスタ発振器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明のトランジスタ発振器では、略平行に対向する一対の直線状マイクロストリップラインが形成された回路基板と、この回路基板上に実装された利得帯域幅積の周波数が１５ＧＨｚ以上のトランジスタと、前記両マイクロストリップラインの間に配置された比誘電率が７０以上の円柱状誘電体共振器とを備え、前記トランジスタの信号入力端子を一方の前記マイクロストリップラインの端部に接続すると共に、前記トランジスタの信号出力端子を他方の前記マイクロストリップラインの端部に接続し、かつ、前記誘電体共振器の下面を前記回路基板に接着する構成とした。
【００１０】
このように構成されたトランジスタ発振器においては、利得帯域幅積の周波数が１５ＧＨｚ以上のトランジスタと比誘電率が７０以上の円柱状の誘電体共振器とを用いることにより、誘電体共振器の両側に直線状に延びる一対のマイクロストリップラインを略平行に配置するという理想的なレイアウトを実現することができ、その結果、両マイクロストリップラインの一部分と誘電体共振器との間で高周波的な結合を行い、Ｑの劣化を起こりにくくすることができる。また、小径の誘電体共振器を回路基板上に接着固定し、この誘電体共振器の両側にマイクロストリップラインを略平行に配置したので、高さ寸法と外形寸法を共に小さくしてトランジスタ発振器の小型化を図ることができる。
【００１１】
上記の構成において、誘電体共振器の直径寸法を２．５ｍｍ〜３．５ｍｍで高さ寸法を２．０ｍｍ以下に設定することが好ましく、マイクロストリップラインの長さは発振周波数の約１／２波長または約１／４波長に設定することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るトランジスタ発振器の要部を示す平面図、図２は該トランジスタ発振器の断面図、図３は該トランジスタ発振器の等価回路図である。
【００１３】
本実施形態例に係るトランジスタ発振器は例えば衛星放送受信用コンバータのコンバータ回路に適用されるものであり、図３に示すように、このトランジスタ発振器はトランジスタ１と一対のマイクロストリップライン２，３および誘電体共振器４等で構成されている。トランジスタ１はＦｔ周波数（利得帯域幅積の周波数）が１５ＧＨｚを越えるシリコントランジスタであり、このトランジスタ１のベースＢとコレクタＣにそれぞれマイクロストリップライン２，３の後端部が接続されている。これらマイクロストリップライン２，３の先端側は開放（オープン）されており、それぞれの長さはこの発振器で発振する共振周波数の約１／２波長に設定されている。トランジスタ１のベースＢにはバイアス抵抗Ｒ１とチョークコイルＬ１を介して電源端子５が接続され、トランジスタ１のエミッタＥはアースに接続されている。また、トランジスタ１のコレクタＣにはコイルＬ２を介して電源端子５が接続され、直流カット用のコンデンサＣ２を介して出力端子６から出力が取り出される。誘電体共振器４は比誘電率（εｒ）が７０以上の誘電材料からなる円柱状体であり、両マイクロストリップライン２，３の間に配置されている。本実施形態例の場合は、εｒ＝９０のセラミック材からなる誘電体共振器４を用いており、その直径寸法は２．０ｍｍ、高さ寸法は１．７ｍｍに設定されている。
【００１４】
図１と図２に示すように、回路基板７の下面全体にはグランドパターン８が形成されており、前述したトランジスタ発振器の回路構成部品のうち、マイクロストリップライン２，３はこの回路基板７の上面に略平行に対向するように直線状にパターン形成されている。また、トランジスタ１と誘電体共振器４は回路基板７の上面にそれぞれ接着固定されており、トランジスタ１のベースＢとコレクタＣは両マイクロストリップライン２，３の後端部に半田付けされ、誘電体共振器４は両マイクロストリップライン２，３間に位置決めされている。さらに、図示省略されているが、この回路基板７の上面には配線パターンが形成されており、バイアス抵抗Ｒ１とコイルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ２等の他の回路構成部品は、全てチップ部品として配線パターンのランド部に半田付けされている。なお、これらトランジスタ発振器の回路構成部品は回路基板７の上面に半田付けされたＯＳＣカバー９によって覆われており、このＯＳＣカバー９の上面を図２に示すように押圧変形することにより、誘電体共振器４とＯＳＣカバー９との間隔を変えて発振周波数を微調整できるようになっている。
【００１５】
このように構成されたトランジスタ発振器においては、誘電体共振器４の内部で熱雑音レベルの信号が存在しており、この雑音信号は誘電体共振器４の周面で干渉的な反射を繰り返すため、誘電体共振器４は特定の周波数で共振することになる。この共振により発生した信号は誘電体共振器４とマイクロストリップライン２との間の高周波的な結合を介してトランジスタ１のベースＢに導かれ、ベースＢに導かれた信号はトランジスタ１によって増幅されてマイクロストリップライン３に導かれる。そして、このマイクロストリップライン３に導かれた信号は、該マイクロストリップライン３と誘電体共振器４との間の高周波的な結合を介して誘電体共振器４の内部に侵入し、誘電体共振器４の共振作用によって特定の周波数（共振周波数）の信号成分のみが強調され、マイクロストリップライン２を介してトランジスタ１のベースＢに与えられる。すなわち、トランジスタ１のコレクタＣから送出される信号がベースＢに導かれる経路に誘電体共振器４が介在する帰還型のトランジスタ発振器として構成されるため、トランジスタ１のコレクタＣには誘電体共振器４の共振周波数に等しい周波数の発振信号が現れる。
【００１６】
本実施形態例に係るトランジスタ発振器によれば、Ｆｔ周波数（利得帯域幅積の周波数）が１５ＧＨｚ以上のトランジスタ１と比誘電率が７０以上（εｒ＝９０）の円柱状の誘電体共振器４とを用いているため、回路基板７上で略平行に対向する一対の直線状マイクロストリップライン２，３の端部にトランジスタ１のベースＢとコレクタＣをそれぞれ接続した上で、これらマイクロストリップライン２，３の間に誘電体共振器４を配置するという理想的なレイアウトを実現することができる。このため、図１の矢印で示すように、両マイクロストリップライン２，３の一部分と誘電体共振器４との間で高周波的な結合が行われ、結合が強くなり過ぎることに起因するＱの劣化を抑えることができる。また、回路基板７上に接着固定された誘電体共振器４の高さ寸法（ｈ）は約１．７ｍｍで、その直径寸法（ｗ）も約２．０ｍｍと非常に小さいものとなるため、トランジスタ発振器の高さ寸法と外形寸法を共に小さくして小型化を実現することができる。
【００１７】
なお、上記実施形態例では、両マイクロストリップライン２，３の長さがこの発振器で発振する共振周波数の約１／２波長に設定されている場合について説明したが、マイクロストリップライン２，３の長さを共振周波数の約１／４波長に設定しても良い。また、誘電体共振器４の比誘電率（εｒ）と直径および高さは上記実施形態例に限定されるものではなく、誘電体共振器の比誘電率が７０以上で、その直径寸法が２．５ｍｍ〜３．５ｍｍ、高さ寸法が２．０ｍｍ以下の範囲に設定されていれば良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１９】
利得帯域幅積の周波数が１５ＧＨｚ以上のトランジスタと比誘電率が７０以上の円柱状の誘電体共振器とを用いることにより、誘電体共振器の両側に直線状に延びる一対のマイクロストリップラインを略平行に配置するという理想的なレイアウトを実現することができ、その結果、両マイクロストリップラインの一部分と誘電体共振器との間で高周波的な結合を行い、Ｑの劣化を起こりにくくすることができる。また、小径の誘電体共振器を回路基板上に接着固定し、この誘電体共振器の両側にマイクロストリップラインを略平行に配置したので、高さ寸法と外形寸法を共に小さくしてトランジスタ発振器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るトランジスタ発振器の要部を示す平面図である。
【図２】該トランジスタ発振器の断面図である。
【図３】該トランジスタ発振器の等価回路図である。
【符号の説明】
１  トランジスタ
２，３  マイクロストリップライン
４  誘電体共振器
７  回路基板
８  グランドパターン
９  ＯＳＣカバー
【図１】
2004328131.tif 000003
【図２】
2004328131.tif 000004
【図３】
2004328131.tif 000005