JP3866004B2

JP3866004B2 - Gunn diode oscillator

Info

Publication number: JP3866004B2
Application number: JP2000130987A
Authority: JP
Inventors: 昭典佐藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001313431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波集積回路等の高周波回路等に組み込まれるガンダイオード発振器等のガンダイオード発振器であって、非放射性誘電体線路（ＮＲＤガイド）を用いたガンダイオード発振器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、ＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路）と、信号源としてガンダイオードとを有するガンダイオード発振器が利用されている。そこで、図５に従来のＮＲＤガイドを用いたガンダイオード発振器の概略図を示した。図５によれば、二つの金属板で形成される平行平板導体２１(上側平板導体は省略した。）の間に、フッ素樹脂などのからなる誘電体ストリップ２８を配置したＮＲＤガイドに、さらに、ガンダイオード２３を搭載したマウント２４を平行平板導体２１の間に配置し、ガンダイオード２３からの信号はＬＳＥ波伝播用の誘電体ストリップ２２に伝達される。
【０００３】
かかる発振器において、マウント２４は、金属ブロック２５に孔を設けてガンダイオード２３を該孔に固定し、直流電圧をかけるバイアスライン２６を例えばフッ素系樹脂基板２７上に、形成したものである。
【０００４】
そして、ガンダイオード２３にバイアスライン２６を通して直流電圧をかけることにより、ガンダイオード２３の内部において発振が生じ、突起電極に高周波電位が現れる。図５によれば、一対の平行平板導体２１ａ、２１ｂ間に、マウント２４のガンダイオード２３の信号発生面が平板導体２１ａ，２１ｂに対して直交するように配置して挟み、その上で、誘電体ストリップ２２の端部をガンダイオード２３の信号発生面の近くに配置することによって、ガンダイオード２３から発生した信号がＮＲＤガイドに接続される。
【０００５】
上記のように、ガンダイオード発振器においては、ガンダイオード２３を平行平板２１ａ、２１ｂ間に挟むように配置し、ガンダイオード２３の発振面がＬＳＥ波を伝達する誘電体ストリップ２２の開放端に対向するように配置し、さらにＬＳＥ共振器となる誘電体ストリップ２２の他方端の角をＬＳＭ波を伝達する誘電体ストリップ２８の開放端の角部同士をつきあわせるように配置されるものである。
【０００６】
また、他のガンダイオード発振器としては、図６に示すように、平行平板導体の一方の平板導体２１に対して、ガンダイオード２３の発振面が平板導体２１と平行になるように取付け、ガンダイオード２３から発振されたＴＥＭ波を空洞共振器２９でＴＥ波に変換し誘電体ストリップ２２中でＬＳＭ波を励振させ、ガンダイオード素子から発生する熱を効率良く放散させるものが提案されている（特開平９−３２６６３９号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、信号周波数がさらに高くなるにつれて、平行平板導体間の距離が狭くなり、図５に示すような従来のＮＲＤガイド型のガンダイオード発振器においては、ガンダイオード２３が平行平板導体２１ａ、２１ｂの間隔よりも大きい場合は、ガンダイオード２３を平行平板導体２１ａ、２１ｂ間に装荷することができないという問題があり、高周波化に対応することができないものであった。例えば、市販されている公知のガンダイオード２３の直径は約３ｍｍであるため、使用周波数が５０ＧＨｚ（λ＝６ｍｍ）より高い場合にはガンダイオード２３を装荷することは不可能となる。
【０００８】
これに対して、特開平９−３２６６３９号記載のガンダイオード発振器は、ガンダイオード２３を平板導体２１内に設置しているために、上記のような問題は解消できる。しかしながら、特開平９−３２６６３９号の発振器では、一対の平行導体板の片側面にガンダイオードが剥き出しの構造であるために不要波のＴＭ波が生成しやすいという問題点があった。
【０００９】
従って、本発明は、高周波化に充分に対応可能であるとともに、不要波であるＴＭ波の発生を抑制し、出力の高いガンダイオード発振器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に対して種々検討した結果、高周波信号波長の２分の１以下の間隔で配置した一対の平行平板導体と、該平行平板導体の一方の平板導体に設けられた取付け孔に発振面が平板導体内面側に面するように取り付けられたガンダイオードと、前記平行平板導体間に配設された誘電体ストリップとを具備するとともに、前記誘電体ストリップと前記ガンダイオードとをＬＳＥ波によって電磁的に結合することによって上記の目的が達成されることを見いだした。
【００１１】
また、ＬＳＥ波で結合するために、前記誘電体ストリップの中心軸線上に前記ガンダイオードの中心を配置することが望ましく、さらには、前記誘電体ストリップの端部に切り欠き部を設けること、さらには前記ガンダイオードと誘電体ストリップとの接続部分を取り囲むように金属板を配置することによってさらに高い効率で信号を取りだすことができる。
【００１２】
このように、ガンダイオードを一方の平板導体に形成した取付け孔に設置することによって、一対の平行平板導体間の間隔が狭い場合においても、ガンダイオードを設置することが可能となる。
【００１３】
本発明の発振器においては、ガンダイオードの高周波電界は、図２（ａ）のように発生し、一方、ＮＲＤガイドのＬＳＥ波の電界は図２（ｂ）のような形態である。そこで、誘電体ストリップの中心軸線上に、ガンダイオードの中心を配置し接続することに、ガンダイオードの電磁界はＮＲＤガイドのＬＳＥ波へと変換される。このように、ＬＳＥ波によってガンダイオードと誘電体ストリップ、言い換えればＮＲＤガイドとを結合することによって、ＴＥＭ波を介しての結合の場合に比較して損失が小さいというメリットを有する。
【００１４】
一方、ＮＲＤガイドは平行平板導体の中心面（平板導体に平行で且つ平行平板間の中心を通る平面）に対して、電磁的に上下対称である時には不要放射波が生成しない性質を有する。
【００１５】
ところが、一方の平板導体側にガンダイオードを取り付け、このガンダイオードとＮＲＤガイドとを接続させる構造とすると、ＮＲＤガイドにおける前記上下対称が乱れ、上下非対称となってしまうことによって、不要波（ＴＥ波）が生成してしまう。この不要波（ＴＥ波）を抑制するには、上下非対称による電磁波の乱れを補償するような構造を加えることが望ましい。
【００１６】
そこで、本発明によれば、ＮＲＤガイドにおける誘電体ストリップのガンダイオードと接続される端部に切り欠きなどを設け、誘電体ストリップ端部の形状を平行平板導体の中心面に対して、非対称構造とすることによって、前記上下非対称による電磁波の乱れを抑制し、不要電磁波の発生をさらに抑制することができる。
【００１７】
また、ガンダイオードと誘電体ストリップとの接続部分を取り囲むように金属板を配置することによって、その接続部周辺で一対の平行平板導体を短絡することによって、ＴＭ波の発生をさらに抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガンダイオード発振器の一実施例を示す図１乃至図４をもとに説明する。図１〜図４において、符号１ａ、１ｂは、高周波信号の空気中での波長の２分の１以下の間隔で配置した一対の平行平板導体、符号２は、誘電体ストリップ、符号４はガンダイオードである。図１（ａ）は、ガンダイオード発振器の概略斜視図、（ｂ）はｘ−ｘ断面図、（ｃ）はガンダイオードと誘電体ストリップとの位置関係を説明するための平面図である。なお、図１（ａ）、図３、図４では、平板導体１ｂを省略した。
【００１９】
図１のガンダイオード発振器Ａによれば、高周波信号の空気中での波長の２分の１以下の間隔で配置した一対の平行平板導体１ａ、１ｂのうち、一方の平板導体１ａにはガンダイオード４を取り付けるための取付け孔５が設けられており、この取付け孔５に対してガンダイオード４の発振面が平板導体１ａ内面側に面するようにして取り付けられている。
【００２０】
また、平板導体１ａの内面におけるガンダイオード４の近傍表面には、例えば、フッ素系樹脂基板６が設けられ、その表面に、銅箔などからなるバイアスライン７が形成されており、このバイアスライン７からガンダイオード４に直流電圧が印加されるように構成されている。
【００２１】
また、平板導体１ａ、１ｂ間には、セラミックス、有機樹脂などの誘電体からり、所定幅を有する誘電体ストリップ２が配設されており、平板導体１ａ，１ｂとともにＮＲＤガイドを構成している。
【００２２】
本発明によれば、上記のガンダイオード４と誘電体ストリップ２とをＬＳＥ波によって電磁的に結合することが重要である。このようなＬＳＥ波によって結合するためには、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、誘電体ストリップ２の中心軸線２ｘ上に、ガンダイオード４の中心（突起電極４ａ）を配置することが必要である。この実施例では、ガンダイオード４の突起電極４ａ上に、中心軸線２ｘが重なるように誘電体ストリップ２が積層されている。
【００２３】
かかる構成によれば、ガンダイオード４にバイアスライン７を通して直流電圧を印加することにより、ガンダイオード４の内部で発振が生じ、ガンダイオード４の突起電極４ａに高周波電位が現れる。
【００２４】
そして、ガンダイオード４の突起電極４ａに発生した高周波信号は、電磁的な結合によって誘電体ストリップ２に対してＬＳＥ波によって伝達される。その後、そのＬＳＥ波は、例えば、図５の誘電体ストリップ２２、２８と同様な構造により、ＬＳＥ波からＬＳＭ波に変換され伝達される。
【００２５】
かかる構成において、誘電体ストリップ２の端部２ａとガンダイオード４の中心との相対位置は、発振器の特性を左右するパラメータであり、その端部２ａとガンダイオード４の中心とは、出力特性が最大化されるように最適な距離にて設置される。この距離Ｌは、信号周波数、誘電体ストリップの材質、誘電特性、等によって適宜設定される。
【００２６】
また、誘電体ストリップ２の端部２ａ付近の形状も発振器特性を左右する重要なパラメータであり、出力特性が最大化されるように最適な形状に設定される。具体的には、ガンダイオード４を一方の平板導体１ａ側に配設したことによって上下非対称となったことによる電磁波の乱れを補償するために、図３の誘電体ストリップ端部の概略図に示すように、ＮＲＤガイドにおける誘電体ストリップ２のガンダイオード４と接続される端部２ａに切り欠き９を設け、誘電体ストリップ２端部２ａの形状を平行平板導体１ａ，１ｂの中心面に対して、非対称構造とすることによって、前記上下非対称による電磁波の乱れを抑制し、不要電磁波の発生をさらに抑制することができる。
【００２７】
さらに、図４の概略斜視図（但し、バイアスラインは省略した）に示すように、平板導体１ａ，１ｂ間に金属板１０によって、ガンダイオード４と誘電体ストリップ２との接続の周辺を取り囲み、周辺の平板導体１ａ，１ｂ同士を短絡させることによって、ＴＭ波の発生を抑えＬＳＥ波の信号をより高効率で取り出すことができる。
【００２８】
なお、上記の実施例においては、ガンダイオード４と誘電体ストリップ２とは、ガンダイオード４の突起電極４ａ上に、中心軸線２ｘが重なるように誘電体ストリップ２が積層したものであるが、このガンダイオード４と誘電体ストリップ２とは、これに限らず、誘電体ストリップ２の中心軸２ｘ線上にガンダイオード４の突起電極を配置すればよく、ガンダイオード４と誘電体ストリップ２とが重ならない位置に配置してもよい。
【００２９】
本発明のガンダイオード発振器は、数１０〜数１００ＧＨｚ帯域のマイクロ波帯域およびミリ波帯域に好適に適用され、特に３０ＧＨｚ以上、望ましくは５０ＧＨｚ以上、更には７０ＧＨｚ以上の高周波帯域に好適である。
【００３０】
また、本発明に用いられるガンダイオード４としては、インパット（ｉｍｐａｔｔ：ｉｍｐａｃｔｉｏｎｉｓａｔｉｏｎａｖａｌａｎｃｈｅｔｒａｎｓｉｔｔｉｍｅ）・ダイオード、トラパット（ｔｒａｐａｔｔ：ｔｒａｐｐｅｄｐｌａｓｍａａｖａｌａｎｃｈｅｔｒｉｇｇｅｒｅｄｔｒａｎｓｉｔ）・ダイオード、ガンダイオード等のマイクロ波ダイオードおよびミリ波ダイオードが好適に使用される。
【００３１】
本発明におけるＮＲＤガイド用の平行平板導体１ａ、１ｂは、高い電気伝導度および加工性等の点で、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、ＳＵＳ（ステンレス）、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の導体板、あるいはセラミックス、樹脂等から成る絶縁板の表面にこれらの導体層を形成したものでもよい。また、誘電体ストリップは、テフロンなどの樹脂、コージェライトなどのセラミックスが好適に用いられる。
【００３２】
また、本発明のＮＲＤガイド型のガンダイオード発振器は、無線ＬＡＮ、自動車のミリ波レーダ等に使用されるものであり、例えば自動車の周囲の障害物および他の自動車に対しミリ波を照射し、反射波を元のミリ波と合成してビート信号を得、このビート信号を分析することにより障害物および他の自動車までの距離、それらの移動速度等が測定できる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行っても何等差し支えない。
【００３４】
【実施例】
実施例１
平行平板導体として厚さ１ｍｍの銅板を１．８ｍｍの間隔で平行に置き、断面形状が幅０．５ｍｍ、高さ１．８ｍｍ、比誘電率４．８のコージェライトからなる誘電体ストリップを銅板間に置くことでＮＲＤガイドを形成した。また、このＮＲＤガイドの誘電体ストリップの端部とダイオード中心との距離が１．５ｍｍとなる一方の平板導体に２ｍｍ径の取付け孔を設け、該貫通孔にガンダイオードの発振面が内面側に面するようにして固定した。
【００３５】
また、ガンダイオードと誘電体ストリップとの接続部を図４に示すように、コの字の厚さ１ｍｍ導体板で囲った。この導体板は、ガンダイオードの中心から１．５ｍｍの位置に設け、導体板面と誘電体ストリップ端部とが接するように設置した。かかる構造によって、ＮＲＤガイドのＬＳＥ波が７ｍＷの高い出力が得られた。
【００３６】
実施例２
実施例１において、ガンダイオードを囲む導体板をガンダイオードの中心から１．８ｍｍ離間した位置、つまり、導体板と誘電体ストリップ端部とが０．３ｍｍ離間した位置に設置した。かかる構造によって、ＮＲＤガイドのＬＳＥ波が９ｍＷの高い出力が得られた。
【００３７】
実施例３
実施例２において、誘電体ストリップの端部の上部を図３に示すように、０．８ｍｍ，１ｍｍの長さにわたって削除する以外は、全く同様にして発振器を作製した。その結果、１１ｍＷの高い出力が得られた。
【００３８】
比較例
従来の図６のように、ガンダイオードから発振されたＴＥＭ波を空洞共振器でＴＥ波に変換し誘電体ストリップ中でＬＳＭ波を励振させた結果、出力は５ｍＷと本発明品よりも低いものであった。
【００３９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、ＮＲＤガイドを用いたガンダイオード発振器において、ＬＳＥ波を用いることによって、ガンダイオードの出力を高効率で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガンダイオード発振器の一例を説明するものであって、（ａ）は、ガンダイオード発振器の概略斜視図、（ｂ）はｘ−ｘ断面図、（ｃ）はガンダイオードと誘電体ストリップとの位置関係を説明するための平面図である。
【図２】本発明における（ａ）ガンダイオードの高周波電界と、（ｂ）ＮＲＤガイドにおけるＬＳＥ波の電界を示す図である。
【図３】本発明のガンダイオード発振器の他の例を説明する概略斜視図である。
【図４】本発明のガンダイオード発振器のさらに他の例を説明する概略斜視図である。
【図５】従来のガンダイオード発振器の概略斜視図である。
【図６】従来の他のガンダイオード発振器の概略斜視図である。
【符号の説明】
１：平行平板導体
２：誘電体ストリップ
４：ガンダイオード素子
５：取付け孔
９：切り欠き部
１０：金属板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Gunn diode oscillator such as a Gunn diode oscillator incorporated in a high-frequency circuit such as a millimeter-wave integrated circuit and using a nonradiative dielectric line (NRD guide).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a Gunn diode oscillator having an NRD guide (non-radiative dielectric line) and a Gunn diode as a signal source has been used. FIG. 5 shows a schematic diagram of a Gunn diode oscillator using a conventional NRD guide. According to FIG. 5, an NRD guide in which a dielectric strip 28 made of fluororesin or the like is disposed between parallel plate conductors 21 (upper plate conductors are omitted) formed of two metal plates, A mount 24 on which the Gunn diode 23 is mounted is disposed between the parallel plate conductors 21, and a signal from the Gunn diode 23 is transmitted to the dielectric strip 22 for LSE wave propagation.
[0003]
In such an oscillator, the mount 24 is formed by providing a hole in a metal block 25, fixing the Gunn diode 23 to the hole, and forming a bias line 26 for applying a DC voltage on, for example, a fluorine resin substrate 27.
[0004]
Then, by applying a DC voltage to the Gunn diode 23 through the bias line 26, oscillation occurs inside the Gunn diode 23, and a high-frequency potential appears on the protruding electrode. According to FIG. 5, the signal generating surface of the Gunn diode 23 of the mount 24 is disposed between a pair of parallel plate conductors 21a and 21b so as to be orthogonal to the plate conductors 21a and 21b. By placing the end of the body strip 22 near the signal generating surface of the Gunn diode 23, the signal generated from the Gunn diode 23 is connected to the NRD guide.
[0005]
As described above, in the Gunn diode oscillator, the Gunn diode 23 is disposed so as to be sandwiched between the parallel plates 21a and 21b, and the oscillation surface of the Gunn diode 23 faces the open end of the dielectric strip 22 that transmits the LSE wave. Further, the other end of the dielectric strip 22 serving as the LSE resonator is arranged so that the corners of the open end of the dielectric strip 28 for transmitting the LSM wave face each other.
[0006]
As another Gunn diode oscillator, as shown in FIG. 6, the Gunn diode 23 is attached to one flat conductor 21 of a parallel flat conductor so that the oscillation surface of the Gunn diode 23 is parallel to the flat conductor 21. A TEM wave oscillated from the antenna 23 is converted into a TE wave by the cavity resonator 29 and the LSM wave is excited in the dielectric strip 22 to efficiently dissipate heat generated from the Gunn diode element (special feature). Kaihei 9-326639).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the signal frequency further increases, the distance between the parallel plate conductors becomes narrower. In the conventional NRD guide type Gunn diode oscillator as shown in FIG. 5, the Gunn diode 23 is spaced from the parallel plate conductors 21a and 21b. If it is larger than that, there is a problem that the Gunn diode 23 cannot be loaded between the parallel plate conductors 21a and 21b. For example, since the diameter of the known Gunn diode 23 that is commercially available is about 3 mm, it is impossible to load the Gunn diode 23 when the operating frequency is higher than 50 GHz (λ = 6 mm).
[0008]
On the other hand, the Gunn diode oscillator described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-326639 can solve the above-mentioned problems because the Gunn diode 23 is installed in the flat conductor 21. However, the oscillator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-326639 has a problem that an unnecessary TM wave is easily generated because the Gunn diode is exposed on one side of a pair of parallel conductor plates.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a Gunn diode oscillator that can sufficiently cope with higher frequencies, suppress the generation of unnecessary TM waves, and has a high output.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies on the above problems, the present inventor has found that a pair of parallel plate conductors arranged at intervals of one-half or less of the high-frequency signal wavelength and an attachment provided on one plate conductor of the parallel plate conductors A Gunn diode attached to the hole so that the oscillation surface faces the inner surface of the flat conductor, and a dielectric strip disposed between the parallel flat conductors, and the dielectric strip and the Gunn diode. It has been found that the above object is achieved by electromagnetic coupling by LSE waves.
[0011]
In addition, it is desirable to arrange the center of the Gunn diode on the center axis of the dielectric strip in order to couple with the LSE wave, and further to provide a notch at the end of the dielectric strip, Can extract a signal with higher efficiency by arranging a metal plate so as to surround a connection portion between the Gunn diode and the dielectric strip.
[0012]
As described above, by installing the Gunn diode in the mounting hole formed in one of the flat plate conductors, the Gunn diode can be installed even when the distance between the pair of parallel flat plate conductors is narrow.
[0013]
In the oscillator of the present invention, the high-frequency electric field of the Gunn diode is generated as shown in FIG. 2A, while the electric field of the LSE wave of the NRD guide has a form as shown in FIG. Therefore, by arranging and connecting the center of the Gunn diode on the center axis of the dielectric strip, the electromagnetic field of the Gunn diode is converted into the LSE wave of the NRD guide. As described above, by combining the Gunn diode and the dielectric strip, that is, the NRD guide by the LSE wave, there is an advantage that the loss is small as compared with the case of the coupling through the TEM wave.
[0014]
On the other hand, the NRD guide has a property that unnecessary radiation waves are not generated when it is electromagnetically vertically symmetric with respect to the center plane of the parallel plate conductor (a plane parallel to the plate conductor and passing through the center between the parallel plates).
[0015]
However, if a Gunn diode is attached to one flat conductor side and this Gunn diode is connected to the NRD guide, the vertical symmetry in the NRD guide is disturbed and becomes asymmetrical in the vertical direction. ) Will be generated. In order to suppress this unnecessary wave (TE wave), it is desirable to add a structure that compensates for the disturbance of the electromagnetic wave due to the vertical asymmetry.
[0016]
Therefore, according to the present invention, a notch or the like is provided at the end of the NRD guide connected to the Gunn diode of the dielectric strip, and the shape of the end of the dielectric strip is asymmetric with respect to the center plane of the parallel plate conductor. By doing so, it is possible to suppress the disturbance of the electromagnetic waves due to the above-mentioned asymmetry, and further suppress the generation of unnecessary electromagnetic waves.
[0017]
Further, by arranging the metal plate so as to surround the connection portion between the Gunn diode and the dielectric strip, the pair of parallel plate conductors are short-circuited around the connection portion, thereby further suppressing the generation of TM waves. it can.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a Gunn diode oscillator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4, reference numerals 1a and 1b are a pair of parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the high-frequency signal in the air, reference numeral 2 is a dielectric strip, and reference numeral 4 is a gun. It is a diode. FIG. 1A is a schematic perspective view of a Gunn diode oscillator, FIG. 1B is an xx cross-sectional view, and FIG. 1C is a plan view for explaining the positional relationship between the Gunn diode and a dielectric strip. In FIG. 1A, FIG. 3, and FIG. 4, the flat conductor 1b is omitted.
[0019]
According to the Gunn diode oscillator A shown in FIG. 1, one of the pair of parallel plate conductors 1a and 1b arranged at an interval equal to or less than half the wavelength of the high-frequency signal in the air includes a Gunn diode. A mounting hole 5 for mounting 4 is provided, and the mounting surface of the Gunn diode 4 is mounted to the mounting hole 5 so as to face the inner surface of the flat conductor 1a.
[0020]
Further, for example, a fluorine-based resin substrate 6 is provided on the surface near the Gunn diode 4 on the inner surface of the flat conductor 1a, and a bias line 7 made of copper foil or the like is formed on the surface. Thus, a direct current voltage is applied to the Gunn diode 4.
[0021]
A dielectric strip 2 made of a dielectric material such as ceramic or organic resin and having a predetermined width is disposed between the flat conductors 1a and 1b, and constitutes an NRD guide together with the flat conductors 1a and 1b. .
[0022]
According to the present invention, it is important that the Gunn diode 4 and the dielectric strip 2 are electromagnetically coupled by the LSE wave. In order to couple by such an LSE wave, the center (projection electrode 4a) of the Gunn diode 4 is arranged on the central axis 2x of the dielectric strip 2, as shown in FIGS. is required. In this embodiment, the dielectric strip 2 is laminated on the protruding electrode 4a of the Gunn diode 4 so that the central axis 2x overlaps.
[0023]
According to such a configuration, by applying a DC voltage to the Gunn diode 4 through the bias line 7, oscillation occurs inside the Gunn diode 4, and a high-frequency potential appears at the protruding electrode 4 a of the Gunn diode 4.
[0024]
The high frequency signal generated at the protruding electrode 4a of the Gunn diode 4 is transmitted to the dielectric strip 2 by the LSE wave by electromagnetic coupling. Thereafter, the LSE wave is converted from an LSE wave to an LSM wave and transmitted, for example, by a structure similar to that of the dielectric strips 22 and 28 in FIG.
[0025]
In such a configuration, the relative position between the end 2a of the dielectric strip 2 and the center of the Gunn diode 4 is a parameter that affects the characteristics of the oscillator, and the output characteristics between the end 2a and the center of the Gunn diode 4 are as follows. Installed at an optimal distance to maximize. This distance L is appropriately set depending on the signal frequency, the material of the dielectric strip, the dielectric characteristics, and the like.
[0026]
The shape near the end 2a of the dielectric strip 2 is also an important parameter that affects the oscillator characteristics, and is set to an optimum shape so that the output characteristics are maximized. Specifically, in order to compensate for the disturbance of electromagnetic waves due to the vertical asymmetry due to the Gunn diode 4 disposed on the one flat conductor 1a side, the schematic diagram of the end portion of the dielectric strip shown in FIG. Thus, the notch 9 is provided in the end 2a of the NRD guide connected to the Gunn diode 4 of the dielectric strip 2, and the shape of the end 2a of the dielectric strip 2 is made with respect to the center planes of the parallel plate conductors 1a and 1b. By using an asymmetric structure, it is possible to suppress the disturbance of electromagnetic waves due to the vertical asymmetry and further suppress the generation of unnecessary electromagnetic waves.
[0027]
Further, as shown in the schematic perspective view of FIG. 4 (however, the bias line is omitted), the metal plate 10 surrounds the periphery of the connection between the Gunn diode 4 and the dielectric strip 2 between the flat conductors 1a and 1b. By short-circuiting the peripheral flat conductors 1a and 1b, the generation of the TM wave can be suppressed and the LSE wave signal can be extracted with higher efficiency.
[0028]
In the above embodiment, the Gunn diode 4 and the dielectric strip 2 are formed by laminating the dielectric strip 2 on the protruding electrode 4a of the Gunn diode 4 so that the central axis 2x overlaps. The Gunn diode 4 and the dielectric strip 2 are not limited to this, and the protruding electrode of the Gunn diode 4 may be disposed on the central axis 2x line of the dielectric strip 2, and the Gunn diode 4 and the dielectric strip 2 do not overlap. You may arrange in a position.
[0029]
The Gunn diode oscillator of the present invention is suitably applied to a microwave band and a millimeter wave band of several tens to several hundreds of GHz, and is particularly suitable for a high frequency band of 30 GHz or higher, desirably 50 GHz or higher, and more preferably 70 GHz or higher.
[0030]
Further, the Gunn diode 4 used in the present invention includes an impulse (transacted avalanche transit time) diode, a trapat (a trapped avalanche triggered transistor) diode, a diode, etc. Are preferably used.
[0031]
The parallel plate conductors 1a and 1b for NRD guide in the present invention are made of conductive plates such as Cu, Al, Fe, SUS (stainless steel), Ag, Au, and Pt, or ceramics in terms of high electrical conductivity and workability. In addition, a conductive layer formed on the surface of an insulating plate made of resin or the like may be used. The dielectric strip is preferably made of a resin such as Teflon or a ceramic such as cordierite.
[0032]
The NRD guide type Gunn diode oscillator of the present invention is used for wireless LAN, automobile millimeter wave radar, etc., for example, irradiates obstacles around the automobile and other automobiles with millimeter waves, By synthesizing the reflected wave with the original millimeter wave, a beat signal is obtained, and by analyzing this beat signal, the distance to obstacles and other automobiles, the moving speed thereof, etc. can be measured.
[0033]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
[0034]
【Example】
Example 1
A copper plate having a thickness of 1 mm as parallel plate conductors is placed in parallel at an interval of 1.8 mm, and a dielectric strip made of cordierite having a cross-sectional shape of width 0.5 mm, height 1.8 mm, and dielectric constant 4.8 is copper plate. An NRD guide was formed by placing it in between. In addition, a mounting hole having a diameter of 2 mm is provided in one flat conductor whose distance between the end of the dielectric strip of the NRD guide and the center of the diode is 1.5 mm, and the oscillation surface of the Gunn diode is on the inner surface side in the through hole. Fixed to face.
[0035]
Further, as shown in FIG. 4, the connection portion between the Gunn diode and the dielectric strip was surrounded by a U-shaped 1 mm thick conductor plate. This conductor plate was provided at a position 1.5 mm from the center of the Gunn diode, and was placed so that the conductor plate surface and the end of the dielectric strip were in contact. With this structure, a high output of 7 mW LSE wave of the NRD guide was obtained.
[0036]
Example 2
In Example 1, the conductor plate surrounding the Gunn diode was installed at a position separated by 1.8 mm from the center of the Gunn diode, that is, the conductor plate and the end of the dielectric strip were separated by 0.3 mm. With this structure, a high output of 9 mW was obtained for the LSE wave of the NRD guide.
[0037]
Example 3
In Example 2, an oscillator was fabricated in exactly the same manner except that the upper part of the end of the dielectric strip was removed over a length of 0.8 mm and 1 mm as shown in FIG. As a result, a high output of 11 mW was obtained.
[0038]
Comparative Example As shown in FIG. 6 of the prior art, a TEM wave oscillated from a Gunn diode is converted to a TE wave by a cavity resonator and an LSM wave is excited in a dielectric strip. As a result, the output is 5 mW, which is higher than that of the present invention. It was low.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the output of the Gunn diode can be used with high efficiency by using the LSE wave in the Gunn diode oscillator using the NRD guide.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams for explaining an example of a Gunn diode oscillator according to the present invention, in which FIG. 1A is a schematic perspective view of a Gunn diode oscillator, FIG. It is a top view for demonstrating the positional relationship with a dielectric strip.
FIG. 2 is a diagram showing (a) a high-frequency electric field of a Gunn diode and (b) an LSE wave electric field in an NRD guide in the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining another example of the Gunn diode oscillator of the present invention.
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating still another example of the Gunn diode oscillator of the present invention.
FIG. 5 is a schematic perspective view of a conventional Gunn diode oscillator.
FIG. 6 is a schematic perspective view of another conventional Gunn diode oscillator.
[Explanation of symbols]
1: Parallel plate conductor 2: Dielectric strip 4: Gunn diode element 5: Mounting hole 9: Notch 10: Metal plate

Claims

高周波信号波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間と、該平行平板導体の一方の平板導体に設けられた取付け孔に発振面が平板導体内面側に面するように取り付けられたガンダイオードと、誘電体ストリップを具備し、前記誘電体ストリップと前記ガンダイオードとをＬＳＥ波によって電磁的に結合したことを特徴とするガンダイオード発振器。Attached so that the oscillation surface faces the inner surface side of the flat conductor between the parallel flat conductors arranged at intervals of one-half or less of the high frequency signal wavelength and in one of the parallel flat conductors. A Gunn diode oscillator comprising a Gunn diode and a dielectric strip, wherein the dielectric strip and the Gunn diode are electromagnetically coupled by an LSE wave.

前記誘電体ストリップの中心軸線上に前記ガンダイオードの中心を配置したことを特徴とする請求項１記載のガンダイオード発振器。2. The Gunn diode oscillator according to claim 1, wherein a center of the Gunn diode is arranged on a central axis of the dielectric strip.

前記誘電体ストリップの端部に切り欠き部を設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のガンダイオード発振器。3. The Gunn diode oscillator according to claim 1, wherein a notch is provided at an end of the dielectric strip.

前記ガンダイオードと誘電体ストリップとの接続部分を取り囲むように金属板を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のガンダイオード発振器。4. The Gunn diode oscillator according to claim 1, wherein a metal plate is disposed so as to surround a connection part between the Gunn diode and the dielectric strip.