JP2009212866A - Gunn diode voltage control oscillator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Gunn diode voltage control oscillator with wide modulation width whose successful linear characteristics are maintained. <P>SOLUTION: The Gunn diode voltage control oscillator is constituted by: branching an open stub line into two or more; and providing each of one open stub line and the other open stub line branched from a branching part with a varactor diode modulation circuit. The varactor diode modulation circuit can each independently and simultaneously modulate an oscillation frequency by applying modulation voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ波やミリ波用のガンダイオードを用いた発振器に係り、変調幅を広げると共に変調特性の線形性の改善を図ったガンダイオード電圧制御発振器に関するものである。   The present invention relates to an oscillator using a microwave or millimeter-wave Gunn diode, and more particularly to a Gunn diode voltage controlled oscillator which has a wide modulation width and an improved linearity of modulation characteristics.

図４にマイクロ波やミリ波帯の発振器に用いられるメサ型構造のガリウム砒素（ＧａＡｓ）表面実装型のガンダイオード２００の表面図（ａ）および断面図（ｂ）を示す。高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板２２上に、ＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法により、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第１の半導体層２３、低濃度ｎ型ＧａＡｓからなる活性層２４、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第２の半導体層２５が順次積層され、電子の走行空間の面積を小さくするため、メサ型構造となっている。２６は絶縁体、２７はアノード電極、２８はカソード電極、２９は導電性突起によるアノードバンプ、３０は導電性突起によるカソードバンプである。絶縁体２６は、上面から活性層２４と第１の半導体層２３の境までボロン注入により筒形状に形成され、アノード電極２７をカソード電極２８から分離し、この絶縁体２６により囲まれた内側の活性層２４及び第２の半導体層２５によりガンダイオードの機能部が形成されている。図４では絶縁体２６により囲まれた筒状の部分が６個形成され、６個のアノード電極２７の下層に各々ガンダイオード機能部が形成されている。また、アノードバンプ２９は６個のアノード電極２７の全ての上面に各々形成されており、カソードバンプ３０はカソード電極２８上面の両側にアノードバンプ２９の一群を両側から挟むように片側に３個ずつ合計で６個形成されている。この種の表面実装型のガンダイオードは、特許文献１に開示されている。   FIG. 4 shows a surface view (a) and a cross-sectional view (b) of a gallium arsenide (GaAs) surface-mount type Gunn diode 200 having a mesa structure used in a microwave or millimeter wave band oscillator. A first semiconductor layer 23 made of high-concentration n-type GaAs, an active layer 24 made of low-concentration n-type GaAs, and a high-concentration n-type GaAs are formed on a semiconductor substrate 22 made of high-concentration n-type GaAs by MBE or MOCVD. The second semiconductor layer 25 made of is sequentially stacked, and has a mesa structure in order to reduce the area of the electron travel space. 26 is an insulator, 27 is an anode electrode, 28 is a cathode electrode, 29 is an anode bump formed by conductive protrusions, and 30 is a cathode bump formed by conductive protrusions. The insulator 26 is formed in a cylindrical shape by boron implantation from the upper surface to the boundary between the active layer 24 and the first semiconductor layer 23, and the anode electrode 27 is separated from the cathode electrode 28, and the inner side surrounded by the insulator 26 is formed. A functional part of a Gunn diode is formed by the active layer 24 and the second semiconductor layer 25. In FIG. 4, six cylindrical portions surrounded by the insulator 26 are formed, and Gunn diode function portions are formed below the six anode electrodes 27. The anode bumps 29 are formed on all the upper surfaces of the six anode electrodes 27, respectively, and the cathode bumps 30 are three on one side so that a group of anode bumps 29 are sandwiched from both sides of the upper surface of the cathode electrode 28. A total of six are formed. This type of surface-mount type Gunn diode is disclosed in Patent Document 1.

また、上記のような表面実装型のガンダイオードの他に、第１の半導体層２３、活性層２４及び第２の半導体層２５からなるガンダイオードの機能部をもち、カソード電極を半導体基板側に形成し、そのガンダイオード素子をピル型パッケージに組み立てて、ピル型ガンダイオードとしても用いられている場合もある。   In addition to the surface-mount type Gunn diode as described above, it has a Gunn diode functional part composed of the first semiconductor layer 23, the active layer 24 and the second semiconductor layer 25, and the cathode electrode on the semiconductor substrate side. In some cases, the Gunn diode element is formed and assembled into a pill type package and used as a pill type Gunn diode.

図５は、図４のガンダイオード２００をマイクロストリップ線路で構成された発振回路１００に搭載して構成したガンダイオード電圧制御発振器の一部断面図である。図６はマイクロストリップ線路で構成されたガンダイオード電圧制御型発振器の全体斜視図である。発振回路１００は、誘電体基板１１の上面にマイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２と共振器を構成するオープンスタブ線路１７が形成され、そのオープンスタブ線路１７を両側から挟むように２個のガンダイオード用の表面接地電極１３を形成すると共に、裏面に裏面接地電極１４を形成し、各表面接地電極１３と裏面接地電極１４を、誘電体基板１１を貫通するヴィアホール１５により導通させたものである。出力用の信号線路１２にはガンダイオード２００に電源供給するためのガンダイオード用のバイアス電極１６が形成されている。ガンダイオード２００は、中央のアノードバンプ２９が信号線路１２及びオープンスタブ線路１７に、両側のカソードバンプ３０が両側のガンダイオード用の表面接地電極１３に接続するように実装される。   FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a Gunn diode voltage controlled oscillator configured by mounting the Gunn diode 200 of FIG. 4 on an oscillation circuit 100 formed of a microstrip line. FIG. 6 is an overall perspective view of a Gunn diode voltage controlled oscillator constituted by a microstrip line. In the oscillation circuit 100, an output signal line 12 constituted by a microstrip line and an open stub line 17 constituting a resonator are formed on the upper surface of a dielectric substrate 11, and the open stub line 17 is sandwiched from both sides. The surface ground electrode 13 for two Gunn diodes is formed, and the back surface ground electrode 14 is formed on the back surface, and each surface ground electrode 13 and the back surface ground electrode 14 are electrically connected by the via hole 15 penetrating the dielectric substrate 11. It has been made. On the output signal line 12, a Gunn diode bias electrode 16 for supplying power to the Gunn diode 200 is formed. The Gunn diode 200 is mounted such that the central anode bump 29 is connected to the signal line 12 and the open stub line 17 and the cathode bumps 30 on both sides are connected to the surface ground electrodes 13 for the Gunn diodes on both sides.

バラクタダイオード３００は、アノードに接続したアノードバンプ（図示せず）が、オープンスタブ線路１７の近傍に設置され、オープンスタブ線路１７と高周波的に結合した伝送線路１８に、カソードに接続したカソードバンプ（図示せず）が、伝送線路１８の近傍に設置されたバックオープンスタブ線路２１に接続するように実装されている。伝送線路１８には、バラクタダイオード用の表面接地電極１９が形成されており、バックオープンスタブ線路２１には、バラクタダイオード用のバイアス電極２０が形成されている。バイアス電極２０に変調電圧が印加され、バラクタダイオード３００の容量値が変化することにより発振周波数が変調され、ガンダイオード電圧制御発振器を構成している。この種の電圧制御型のガンダイオード発振回路は特許文献２に開示されている。３１は放熱基台であるが、図６では図示を省略した。
特開２００３−１５２２４６号公報 特開２００２−９５５１号公報 In the varactor diode 300, an anode bump (not shown) connected to the anode is installed in the vicinity of the open stub line 17, and a cathode bump (connected to the cathode) is connected to the transmission line 18 coupled to the open stub line 17 in high frequency. (Not shown) is mounted so as to be connected to the back-open stub line 21 installed in the vicinity of the transmission line 18. A surface ground electrode 19 for varactor diode is formed on the transmission line 18, and a bias electrode 20 for varactor diode is formed on the back-open stub line 21. A modulation voltage is applied to the bias electrode 20, and the oscillation frequency is modulated by changing the capacitance value of the varactor diode 300, thereby constituting a Gunn diode voltage controlled oscillator. This type of voltage-controlled Gunn diode oscillation circuit is disclosed in Patent Document 2. Although 31 is a heat radiation base, illustration was abbreviate | omitted in FIG.
JP 2003-152246 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-9551

このような従来のガンダイオード電圧制御発振器では、十分な変調幅と良好な線形性が得られないという問題点があった。本発明の目的は、良好な線形性を保った変調幅が広いガンダイオード電圧制御発振器を提供することを目的とする。   Such a conventional Gunn diode voltage controlled oscillator has a problem that a sufficient modulation width and good linearity cannot be obtained. An object of the present invention is to provide a Gunn diode voltage controlled oscillator having a wide modulation width while maintaining good linearity.

上記目的を達成するため本願請求項１に係る発明は、ガンダイオードとバラクタダイオードとを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載し、前記導体回路は、前記誘電体基板の上面に少なくとも信号線路と、該信号線路に連続するオープンスタブ線路と、該オープンスタブ線路と高周波的に接続する伝送線路と、バックオープンスタブ線路とを備え、前記電体基板の裏面全面に裏面接地電極を備えたマイクロストリップ線路で構成され、前記伝送線路及び前記バックオープンスタブ線路に接続したバラクタダイオードに変調電圧を印加して発振周波数を変調させるバラクタダイオード変調回路を少なくとも２つ備えたガンダイオード電圧制御発振器において、前記オープンスタブ線路が、少なくとも２つに分岐する分岐部を有し、該分岐部から分岐した一方のオープンスタブ線路と高周波的に接続する第１のバラクタダイオード変調回路と、前記分岐部から分岐した他方のオープンスタブ線路と高周波的に接続する第２のバラクタダイオード変調回路とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a Gunn diode and a varactor diode are mounted on a conductor circuit provided on a dielectric substrate, and the conductor circuit is provided at least on the upper surface of the dielectric substrate. And an open stub line continuous to the signal line, a transmission line connected to the open stub line at a high frequency, and a back open stub line, and a back ground electrode on the entire back surface of the electrical substrate. A Gunn diode voltage controlled oscillator comprising at least two varactor diode modulation circuits configured by strip lines and applying a modulation voltage to a varactor diode connected to the transmission line and the back-open stub line to modulate an oscillation frequency. The open stub line has a branch portion that branches into at least two branches, from the branch portion A first varactor diode modulation circuit that is connected to one open stub line at a high frequency, and a second varactor diode modulation circuit that is connected to the other open stub line branched from the branch portion at a high frequency. It is characterized by being.

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載のガンダイオード電圧制御発振器において、前記一方のオープンスタブ線路と高周波的に結合する前記伝送線路の幅が、前記他方のオープンスタブ線路と高周波的に結合する前記伝送線路の幅と異なることを特徴とする。   The invention according to claim 2 of the present application is the Gunn diode voltage controlled oscillator according to claim 1, wherein the width of the transmission line coupled to the one open stub line at a high frequency is higher than that of the other open stub line. It differs from the width | variety of the said transmission line to couple | bond.

本願請求項３に係る発明は、請求項１及び２いずれか記載のガンダイオード電圧制御発振器において、前記第１のバラクタダイオード変調回路は、印加する変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が大きくなり、さらに印加する変調電圧を大きくしたとき、変調増加幅が小さくなる変調特性となり、前記第２のバラクタダイオード変調回路は、印加する前記変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が大きくなる電圧範囲で、前記変調電圧を印加し、前記他方のバラクタダイオード変調回路は、印加する前記変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が小さくなる電圧範囲で、前記変調電圧を印加することにより、発振周波数を変調することを特徴とする。   The invention according to claim 3 of the present application is the Gunn diode voltage controlled oscillator according to any one of claims 1 and 2, wherein the first varactor diode modulation circuit has a large modulation increase width as the applied modulation voltage increases. When the applied modulation voltage is further increased, the modulation characteristic becomes smaller in modulation increase width, and the second varactor diode modulation circuit is a voltage whose modulation increase width increases as the applied modulation voltage increases. The modulation voltage is applied in a range, and the other varactor diode modulation circuit oscillates by applying the modulation voltage in a voltage range in which the modulation increase width decreases as the modulation voltage applied increases. It is characterized by modulating the frequency.

本発明のガンダイオード電圧制御発振器は、少なくとも２つに分岐したオープンスタブ線路それぞれに、高周波的に結合するバラクタダイオード変調回路を備える構造とし、一方のバラクタダイオード変調回路の変調特性と他方のバラクタダイオード変調回路の変調特性を組み合わせることで、バラクタダイオード変調回路を１つだけ備える場合と比較して、線形性を保った変調幅の広い特性を得ることができる。   The Gunn diode voltage controlled oscillator according to the present invention has a structure including a varactor diode modulation circuit coupled at high frequency to each of at least two open stub lines, and the modulation characteristics of one varactor diode modulation circuit and the other varactor diode By combining the modulation characteristics of the modulation circuit, it is possible to obtain a characteristic having a wide modulation width while maintaining linearity as compared with a case where only one varactor diode modulation circuit is provided.

バラクタダイオード変調回路の変調特性は、バラクタダイオードを実装した伝送線路の幅を変えることで、オープンスタブ電極との結合度を変え、簡便に調整することができる。また、ほぼ等しい特性の２つのバラクタダイオードを用いて、一方を印加電圧の小さい電圧範囲で使用するバラクタダイオード変調回路として使用し、他方を印加電圧の大きい電圧範囲で使用するバラクタダイオード変調回路とし組み合わせて使用することで、容易に調整することができる。   The modulation characteristics of the varactor diode modulation circuit can be easily adjusted by changing the degree of coupling with the open stub electrode by changing the width of the transmission line on which the varactor diode is mounted. Also, using two varactor diodes with almost equal characteristics, one is used as a varactor diode modulation circuit that is used in a voltage range with a small applied voltage, and the other is combined as a varactor diode modulation circuit that is used in a voltage range with a large applied voltage. Can be easily adjusted.

以下、本発明のガンダイオード電圧制御発振器について、詳細に説明する。   Hereinafter, the Gunn diode voltage controlled oscillator of the present invention will be described in detail.

図１は表面実装型のガンダイオード２００を用いた本発明のガンダイオード電圧制御発振器の実施例の説明図である。ガンダイオード２００は、図４に示したように底面中央にアノードバンプ２９が、両側にカソードバンプ３０が各々突出形成された表面実装型のガンダイオードであり、マイクロストリップ線路で構成された出力用の信号線路１２及びオープンスタブ線路に後述するように実装されている。   FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of a Gunn diode voltage controlled oscillator according to the present invention using a surface mount Gunn diode 200. As shown in FIG. 4, the Gunn diode 200 is a surface-mounted Gunn diode in which an anode bump 29 is projected at the center of the bottom surface and a cathode bump 30 is formed on both sides. The Gunn diode 200 is an output diode composed of a microstrip line. The signal line 12 and the open stub line are mounted as described later.

発振回路は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイアモンド等のように比抵抗が１０6Ω・ｃｍ以上、熱電導率が１４０Ｗ／ｍＫ以上で良好な半絶縁性の基板を誘電体基板１１とし、その誘電体基板１１の表面に、出力用の信号線路１２、ガンダイオード用の表面接地電極１３、オープンスタブ線路１７、ガンダイオード２００へ電源を供給するためのガンダイオード用のバイアス電極１６が形成されている。オープンスタブ線路１７は途中で２つに分岐し、終端において再度１つに接接続されており、オープンスタブ線路１７の分岐部の一方と高周波的に結合した伝送線路１８Ａ、伝送線路１８Ａ近傍に設置されたバックオープンスタブ線路２１Ａ、バラクタダイオード３００Ａへ変調電圧を印加するためのバラクタダイオード用のバイアス電極２０Ａ、バラクタダイオード用の表面接地電極１９Ａが形成されている。そしてさらに、オープンスタブ線路１７の分岐部の他方と高周波的に結合した伝送線路１８Ｂ、伝送線路１８Ｂ近傍に設置されたバックオープンスタブ線路２１Ｂ、バラクタダイオード３００Ｂへ変調電圧を印加するためのバラクタダイオード用のバイアス電極２０Ｂ、バラクタダイオード用の表面接地電極１９Ｂが形成されている。各表面接地電極１３、１９Ａ、１９Ｂは、誘電体基板１１を貫通するヴィアホール１５を通して、裏面接地電極１４に接続している。 The oscillation circuit has a good semi-insulating property with a specific resistance of 10 6 Ω · cm or more and a thermal conductivity of 140 W / mK or more such as aluminum nitride (AlN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), diamond, etc. This substrate is a dielectric substrate 11, and a gun for supplying power to the output signal line 12, the surface ground electrode 13 for the Gunn diode, the open stub line 17, and the Gunn diode 200 on the surface of the dielectric substrate 11. A bias electrode 16 for the diode is formed. The open stub line 17 branches into two in the middle and is connected again to one at the end, and is installed near one of the branch parts of the open stub line 17 at a high frequency and in the vicinity of the transmission line 18A. The back-open stub line 21A, the varactor diode bias electrode 20A for applying a modulation voltage to the varactor diode 300A, and the varactor diode surface ground electrode 19A are formed. Further, for the varactor diode for applying the modulation voltage to the transmission line 18B coupled to the other of the branch portions of the open stub line 17 in high frequency, the back open stub line 21B installed near the transmission line 18B, and the varactor diode 300B. Bias electrode 20B and surface ground electrode 19B for the varactor diode are formed. Each front surface ground electrode 13, 19 </ b> A, 19 </ b> B is connected to the back surface ground electrode 14 through a via hole 15 penetrating the dielectric substrate 11.

ガンダイオード２００は、中央のアノードバンプ２９が信号線路１２およびオープンスタブ線路１７に、両側のカソードバンプ３０が両側のガンダイオード用の表面接地電極１３に接続するように実装されている。またバラクタダイオード３００Ａは、アノードに接続したアノードバンプ（図示せず）が伝送線路１８Ａに、カソードに接続したカソードバンプ（図示せず）が、バックオープンスタブ線路２１Ａに接続するように実装され、第１のバラクタダイオード変調回路を構成している。さらに、バラクタダイオード３００Ｂは、アノードに接続したアノードバンプ（図示せず）が伝送線路１８Ｂに、カソードに接続したカソードバンプ（図示せず）が、バックオープンスタブ線路２１Ｂに接続するように実装され、第２のバラクタダイオード変調回路を構成している。   The Gunn diode 200 is mounted such that the central anode bump 29 is connected to the signal line 12 and the open stub line 17, and the cathode bumps 30 on both sides are connected to the surface ground electrodes 13 for the Gunn diodes on both sides. The varactor diode 300A is mounted such that an anode bump (not shown) connected to the anode is connected to the transmission line 18A, and a cathode bump (not shown) connected to the cathode is connected to the back-open stub line 21A. 1 varactor diode modulation circuit. Further, the varactor diode 300B is mounted such that an anode bump (not shown) connected to the anode is connected to the transmission line 18B, and a cathode bump (not shown) connected to the cathode is connected to the back-open stub line 21B. A second varactor diode modulation circuit is configured.

このような構成のガンダイオード電圧制御発振器では、ガンダイオード用のバイアス電極１６を介してガンダイオード２００にバイアス電圧を印加し、バラクタダイオード用のバイアス電極２０Ａを介してバラクタダイオード３００Ａにバイアス電圧を印加するとともに、同時にバラクタダイオード用のバイアス電極２０Ｂを介してバラクタダイオード３００Ｂにバイアス電圧を印加することで、ガンダイオード２００の出力信号の発振周波数を、２つのバラクタダイオード変調回路によって変調することができる。   In the Gunn diode voltage controlled oscillator having such a configuration, a bias voltage is applied to the Gunn diode 200 via the Gunn diode bias electrode 16, and a bias voltage is applied to the varactor diode 300A via the varactor diode bias electrode 20A. At the same time, by applying a bias voltage to the varactor diode 300B via the varactor diode bias electrode 20B, the oscillation frequency of the output signal of the Gunn diode 200 can be modulated by the two varactor diode modulation circuits.

ここで本実施例では、一方のバラクタダイオード変調回路に印加する変調電圧と、他方のバラクタダイオード変調回路に印加する変調電圧は、次のように設定する。   In this embodiment, the modulation voltage applied to one varactor diode modulation circuit and the modulation voltage applied to the other varactor diode modulation circuit are set as follows.

図２は、バラクタダイオード３００Ａを搭載した第１のバラクタダイオード変調回路（第１の変調回路と表示）とバラクタダイオード３００Ｂを搭載した第２のバラクタダイオード変調回路（第２の変調回路と表示）の変調特性を示すグラフである。図２に示すようにバラクタダイオードに印加する変調電圧が大きくなるに従い、発振周波数が変化していることがわかる。また、変調電圧を０Ｖから徐々に大きくしていくと、変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅（所定の電圧から一定幅の電圧まで増加させたとき、変化する発振周波数幅）が徐々に大きくなっていく領域と、変調電圧がある程度大きくなると、変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が徐々に小さくなる領域があることがわかる。   FIG. 2 shows a first varactor diode modulation circuit (displayed as a first modulation circuit) mounted with a varactor diode 300A and a second varactor diode modulation circuit (displayed as a second modulation circuit) mounted with a varactor diode 300B. It is a graph which shows a modulation characteristic. As can be seen from FIG. 2, the oscillation frequency changes as the modulation voltage applied to the varactor diode increases. As the modulation voltage is gradually increased from 0 V, the modulation increase width (the oscillation frequency width that changes when the voltage is increased from a predetermined voltage to a constant width) gradually increases as the modulation voltage increases. It can be seen that there is a region where the modulation increases, and when the modulation voltage increases to some extent, there is a region where the modulation increase width gradually decreases as the modulation voltage increases.

本発明は、このような変調増加幅の変化が相互に異なる変調特性を有するバラクタダイオード変調回路を組み合わせて使用することで、線形性が良好で、広い変調幅を有するガンダイオード電圧制御発振器を提供している。特に、オープンスタブ線路１７を分岐させ、その分岐させた部分にそれぞれバラクタダイオード変調回路を備え、オープンスタブ線路１７の終端で１つに接続する構造としたことで、各々のバラクタダイオード変調回路の伝送線路１８Ａ、１８Ｂとオープンスタブ線路１７との結合度が増す。その結果、オープンスタブ線路１７を分岐しないガンダイオード電圧制御発振器と比較して変調幅が大幅に広がり、後述のように各々のバラクタダイオード変調回路に電圧を印加することで、良好な線形性が得られる。   The present invention provides a Gunn diode voltage controlled oscillator having good linearity and a wide modulation width by using a combination of varactor diode modulation circuits having different modulation characteristics with different modulation increase widths. is doing. In particular, the open stub line 17 is branched, and each of the branched parts is provided with a varactor diode modulation circuit and connected to one at the end of the open stub line 17, so that transmission of each varactor diode modulation circuit is performed. The degree of coupling between the lines 18A and 18B and the open stub line 17 increases. As a result, compared with a Gunn diode voltage controlled oscillator that does not branch the open stub line 17, the modulation width is greatly widened. By applying a voltage to each varactor diode modulation circuit as described later, good linearity is obtained. It is done.

各々のバラクタダイオード変調回路に印加する電圧は、一例として、図２に示す変調特性を有するバラクタダイオード変調回路の場合、０〜１０Ｖの範囲が、変調増加幅が徐々に大きくなる領域であり、１０〜１５Ｖの範囲が、変調増加幅が徐々に小さくなる領域となっている。そこで、第１のバラクタダイオード変調回路には、０〜１０Ｖの変調電圧を印加し、第２のバラクタダイオード変調回路には、１０〜１５Ｖの変調電圧を同時に印加する構成とする。具体的には、第１のバラクタダイオード変調回路に０、１、２、３・・・１０Ｖと変調電圧を印加するとき、第２のバラクタダイオード変調回路には、１０．０、１０．５、１１．０、１１．５・・・１５．０Ｖとなるように変調電圧を、それぞれ独立に、かつ同時に印加した。   As an example, in the case of the varactor diode modulation circuit having the modulation characteristics shown in FIG. 2, the voltage applied to each varactor diode modulation circuit is in the range of 0 to 10 V, where the modulation increase width gradually increases. The range of ˜15 V is a region where the modulation increase width is gradually reduced. Therefore, a configuration is adopted in which a modulation voltage of 0 to 10 V is applied to the first varactor diode modulation circuit, and a modulation voltage of 10 to 15 V is simultaneously applied to the second varactor diode modulation circuit. Specifically, when a modulation voltage of 0, 1, 2, 3,... 10 V is applied to the first varactor diode modulation circuit, 10.0, 10.5, The modulation voltages were applied independently and simultaneously so as to be 11.0, 11.5.

図３は、図２に示す２つのバラクタダイオード変調回路を用いた場合のガンダイオード電圧制御発振器の変調特性を示すグラフである。図３において変調電圧は、第１のバラクタダイオード変調回路に印加する変調電圧を示している。図３に示すように、変調電圧が０〜１０Ｖの範囲で変化させたとき（第２のバラクタダイオード変調回路の変調電圧は、１０〜１５Ｖの範囲で変化させる）、変調幅は３３２ＭＨｚ、線形性は３．９２％という結果となった。比較のため、図１に示す第１のバラクタダイオード変調回路のみを使用した場合（変調電圧０〜１０Ｖ）、変調幅は１５１ＭＨｚ、線形性は６．６２％であり、同様に第２のバラクタダイオード変調回路のみを使用した場合（変調電圧０〜１０Ｖ）、変調幅は１７０ＭＨｚ、線形性は７．０６％である。また、オープンスタブ線路１７を分岐しないガンダイオード電圧制御発振器の変調幅は２５０ＭＨｚであり、本発明の構造にすることにより、オープンスタブ線路１７と各々のバラクタダイオード変調回路との結合度が増す為に変調幅が大幅に広がることがわかり、上述のように各々のバラクタダイオード変調回路に電圧を印加することで、線形性も大幅に改善していることがよくわかる。   FIG. 3 is a graph showing the modulation characteristics of the Gunn diode voltage controlled oscillator when the two varactor diode modulation circuits shown in FIG. 2 are used. In FIG. 3, the modulation voltage indicates the modulation voltage applied to the first varactor diode modulation circuit. As shown in FIG. 3, when the modulation voltage is changed in the range of 0 to 10V (the modulation voltage of the second varactor diode modulation circuit is changed in the range of 10 to 15V), the modulation width is 332 MHz, linearity The result was 3.92%. For comparison, when only the first varactor diode modulation circuit shown in FIG. 1 is used (modulation voltage 0 to 10 V), the modulation width is 151 MHz and the linearity is 6.62%. Similarly, the second varactor diode is used. When only the modulation circuit is used (modulation voltage 0 to 10 V), the modulation width is 170 MHz and the linearity is 7.06%. Further, the modulation width of the Gunn diode voltage controlled oscillator that does not branch the open stub line 17 is 250 MHz, and the structure of the present invention increases the degree of coupling between the open stub line 17 and each varactor diode modulation circuit. It can be seen that the modulation width is greatly widened, and that linearity is also greatly improved by applying a voltage to each varactor diode modulation circuit as described above.

なお本実施例では、バラクタダイオード変調回路が２つである場合及びオープンスタブ線路１７が２つに分岐する場合に限定されるものではなく、その数を増やすことにより、変調幅の向上、線形性の改善、さらに発振周波数の微調整が可能となる。また、バラクタダイオード変調回路は、図２に示すように相互に異なる変調特性を示すものに限らず、ほぼ同じ変調特性を示すものであっても良く、その変調特性に応じて、印加する変調電圧を所望の周波数特性を得ることができるように適宜設定すればよい。   The present embodiment is not limited to the case where there are two varactor diode modulation circuits and the case where the open stub line 17 branches into two. By increasing the number, the modulation width can be improved and the linearity can be increased. And further fine adjustment of the oscillation frequency. Further, the varactor diode modulation circuit is not limited to one having different modulation characteristics as shown in FIG. 2, and may have substantially the same modulation characteristics, and the modulation voltage to be applied according to the modulation characteristics. May be appropriately set so that a desired frequency characteristic can be obtained.

さらにまた、一方のオープンスタブ線路と高周波的に結合する伝送線路の幅が、他方のオープンスタブ線路と高周波的に結合する伝送線路の幅と異なるように構成することで、オープンスタブ線路との結合度を異ならせる構成とすると、簡便に変調特性を調整することもできる。   Furthermore, the width of the transmission line coupled with one open stub line at a high frequency is different from the width of the transmission line coupled with the other open stub line at a high frequency, thereby coupling with the open stub line. When the degree is different, the modulation characteristic can be easily adjusted.

本発明の実施例であるガンダイオード電圧制御発振器の説明図である。It is explanatory drawing of the Gunn diode voltage control oscillator which is an Example of this invention. 本発明の実施例のバラクタダイオード変調回路の変調特性を説明する図である。It is a figure explaining the modulation characteristic of the varactor diode modulation circuit of the Example of this invention. 本発明の実施例であるガンダイオード電圧制御発振器の変調特性を説明する図である。It is a figure explaining the modulation characteristic of the Gunn diode voltage controlled oscillator which is an example of the present invention. 従来のガンダイオードの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional Gunn diode. 従来のガンダイオード電圧制御発振器の一部断面図である。It is a partial sectional view of a conventional Gunn diode voltage controlled oscillator. 従来のガンダイオード電圧制御発振器の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional Gunn diode voltage control oscillator.

符号の説明Explanation of symbols

１００：発振回路、２００：ガンダイオード、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ：バラクタダイオード、１１：誘電体基板、１２：信号線路、１３：ガンダイオード用の表面接地電極、１４：裏面接地電極、１５：ヴィアホール、１６：ガンダイオード用のバイアス電極、１７：オープンスタブ線路、１８、１８Ａ、１８Ｂ：伝送線路、１９、１９Ａ、１９Ｂ：バラクタダイオード用の表面接地電極、２０、２０Ａ、２０Ｂ：バラクタダイオード用のバイアス電極、２１、２１Ａ、２１Ｂ：バックオープンスタブ線路、２２：半導体基板、２３：第１の半導体層、２４：活性層、２５：第２の半導体層、２６：絶縁体、２７：アノード電極、２８：カソード電極、２９：アノードバンプ、３０：カソードバンプ、３１：放熱基台 100: Oscillator circuit, 200: Gunn diode, 300A, 300B, 300C: Varactor diode, 11: Dielectric substrate, 12: Signal line, 13: Surface ground electrode for Gunn diode, 14: Back surface ground electrode, 15: Via hole 16: Bias electrode for Gunn diode, 17: Open stub line, 18, 18A, 18B: Transmission line, 19, 19A, 19B: Surface ground electrode for varactor diode, 20, 20A, 20B: Bias for varactor diode Electrode, 21, 21A, 21B: Back-open stub line, 22: Semiconductor substrate, 23: First semiconductor layer, 24: Active layer, 25: Second semiconductor layer, 26: Insulator, 27: Anode electrode, 28 : Cathode electrode, 29: anode bump, 30: cathode bump, 31: heat dissipation base

Claims (3)

ガンダイオードとバラクタダイオードとを誘電体基板に設けた導体回路上に搭載し、
前記導体回路は、前記誘電体基板の上面に少なくとも信号線路と、該信号線路に連続するオープンスタブ線路と、該オープンスタブ線路と高周波的に接続する伝送線路と、バックオープンスタブ線路とを備え、前記電体基板の裏面全面に裏面接地電極を備えたマイクロストリップ線路で構成され、前記伝送線路及び前記バックオープンスタブ線路に接続したバラクタダイオードに変調電圧を印加して発振周波数を変調させるバラクタダイオード変調回路を少なくとも２つ備えたガンダイオード電圧制御発振器において、
前記オープンスタブ線路が、少なくとも２つに分岐する分岐部を有し、
該分岐部から分岐した一方のオープンスタブ線路と高周波的に接続する第１のバラクタダイオード変調回路と、前記分岐部から分岐した他方のオープンスタブ線路と高周波的に接続する第２のバラクタダイオード変調回路とを備えていることを特徴とするガンダイオード電圧制御発振器。 A Gunn diode and a varactor diode are mounted on a conductor circuit provided on a dielectric substrate,
The conductor circuit includes at least a signal line on the upper surface of the dielectric substrate, an open stub line continuous to the signal line, a transmission line connected to the open stub line at high frequency, and a back open stub line, Varactor diode modulation comprising a microstrip line having a back ground electrode on the entire back surface of the electrical substrate, and applying a modulation voltage to the varactor diode connected to the transmission line and the back-open stub line to modulate the oscillation frequency. In a Gunn diode voltage controlled oscillator with at least two circuits,
The open stub line has a branching portion that branches into at least two;
A first varactor diode modulation circuit connected in high frequency with one open stub line branched from the branch portion, and a second varactor diode modulation circuit connected in high frequency with the other open stub line branched from the branch portion And a Gunn diode voltage controlled oscillator. 請求項１記載のガンダイオード電圧制御発振器において、
前記一方のオープンスタブ線路と高周波的に結合する前記伝送線路の幅が、前記他方のオープンスタブ線路と高周波的に結合する前記伝送線路の幅と異なることを特徴とするガンダイオード電圧制御発振器。 The Gunn diode voltage controlled oscillator of claim 1,
A Gunn diode voltage controlled oscillator, wherein a width of the transmission line coupled to the one open stub line at a high frequency is different from a width of the transmission line coupled to the other open stub line at a high frequency. 請求項１及び２いずれか記載のガンダイオード電圧制御発振器において、
前記第１のバラクタダイオード変調回路は、印加する変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が大きくなり、さらに印加する変調電圧を大きくしたとき、変調増加幅が小さくなる変調特性となり、
前記第２のバラクタダイオード変調回路は、印加する前記変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が大きくなる電圧範囲で、前記変調電圧を印加し、前記他方のバラクタダイオード変調回路は、印加する前記変調電圧が大きくなるに伴い、変調増加幅が小さくなる電圧範囲で、前記変調電圧を印加することにより、発振周波数を変調することを特徴とするガンダイオード電圧制御発振器。 In the Gunn diode voltage controlled oscillator according to claim 1 or 2,
In the first varactor diode modulation circuit, the modulation increase width increases as the modulation voltage to be applied increases, and the modulation increase width decreases when the modulation voltage to be applied is further increased.
The second varactor diode modulation circuit applies the modulation voltage in a voltage range in which the modulation increase width increases as the modulation voltage applied increases, and the other varactor diode modulation circuit applies the modulation voltage. A Gunn diode voltage controlled oscillator characterized in that the oscillation frequency is modulated by applying the modulation voltage in a voltage range in which the modulation increase width decreases as the modulation voltage increases.
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