JPH09326639A - Ｎｒｄガイドガン発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、発振周波数の調整が容易で、か
つ放熱性に優れたＮＲＤガイドガン発振器を提供するこ
とを課題とする。 【解決手段】 この発明は、２つの金属板からなる平行
平板１と、平行平板１内に配置された発振素子５と、発
振素子５からの出力を伝搬する誘電体ストリップ３と、
誘電体ストリップ３に対向して設けられた空洞共振器１
７とを有し、外部から空洞共振器１７の空洞部分の長さ
を変化させて発振周波数を調整するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波やミリ
波の発振に用いられるＮＲＤガイドガン発振器に関し、
特に、発振素子の放熱に優れ、かつ、発振周波数の調整
が容易なＮＲＤガイドガン発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＮＲＤガイド（非放射性誘電体経
路、Nonradiative dielectric waveguide ）が、非放射
性のためマイクロストリップ回路に比べて伝搬損失が低
いという点から、また、導波管と比較して伝搬路の製作
が容易であるという点からも、マイクロ波、特に３０Ｇ
Ｈｚ以上のミリ波帯の伝搬路として注目されている。

【０００３】ＮＲＤガイドは、２つの金属板で形成され
る平行平板と、前記平行平板の間に挿入された誘電体ス
トリップとから基本的に構成され、前記平行平板の間隔
を使用周波数の１／２波長以下の長さとしたものであ
る。

【０００４】このような構成のＮＲＤガイドは、上述し
たように、前記平行平板の間隔を使用周波数の１／２波
長以下とすれば、前記誘電体ストリップのないところで
は、前記平行平板の遮断効果により電磁波の放射を抑制
することが可能となる。従って、このＮＲＤガイドは、
前記誘電体ストリップに沿って電磁波を低損失で伝搬す
ることができる。

【０００５】現在、このＮＲＤガイドにガンダイオード
を組み合わせた３５ＧＨｚ帯および６０ＧＨｚ帯のＮＲ
Ｄガイドガン発振器が開発され、導波管に匹敵する発振
出力が得られている。

【０００６】図５ (ａ) は、従来のＮＲＤガイドガン発
振器の一構成例を示す図である。

【０００７】図５ (ａ) において、従来のＮＲＤガイド
ガン発振器は、２つの金属板で形成される平行平板１
と、平行平板１の間に挿入された誘電体ストリップ３と
から基本的に構成される上記ＮＲＤガイドに、さらに、
ガンダイオード５を搭載したマウント７を平行平板１の
間に配置し、ガンダイオード５からの高周波出力を共振
器１１を介して誘電体ストリップ３に導出するように構
成されている。

【０００８】ガンダイオード５が駆動するために必要な
バイアス電圧は、マウント７に固定されたバイアスチョ
ーク９を介して印加される。

【０００９】マウント７は、ガンダイオード５を固定す
ると同時に、ガンダイオード５からの発熱のためのヒー
トシンクを兼ねている。また、図５（ａ）に示すよう
に、ガンダイオード５は平行平板１に対して横向きに配
置されるが、そのため、マウント７は特殊なブロック型
の形状に形成され、上下の平行平板１に挟まれて固定さ
れる。

【００１０】共振器１１は、図５ (ｂ) に示すように、
銅箔１３とテフロン基板１５から形成される金属ストリ
ップ共振器であり、テフロン銅張積層板をエッチングす
ることにより作製される。また、共振器１１上の銅箔１
３の長さや幅を変えることで、このＮＲＤガイドガン発
振器の発振周波数を調節することができる。なお、共振
器１１に沿う電磁界はＴＥＭ波であり、これに対し誘電
体ストリップ３の基本伝送波はＬＳＭ波である。このた
め、ＴＥＭ波からＬＳＭ波を励振するためには、磁界に
注目すると、図６に示すように、ガンダイオード５を平
行平板１に対し横向きに配置し共振器１１に沿う磁界を
平行平板１に垂直な面に平行にして共振器１１を誘電体
ストリップ３の横方向から結合させる必要がある。

【００１１】このようにして、従来のＮＲＤガイドガン
発振器はガンダイオードからの高周波出力を低損失で取
り出すことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、従来のＮＲＤガイドガン発振器は、その発振
周波数を発振器内部にある共振器の銅箔の長さや幅を変
えることにより調節するが、発振周波数を発振器外部か
ら変更する手段を有していないために、一旦発振器を組
み立てた後にその発振周波数を変更する必要が生じた場
合には、再び平行平板を開けて共振器の交換等を行わな
ければならず、発振周波数の調節が容易ではなかった。

【００１３】また、共振器の銅箔の幅や長さの変更によ
る調節では、発振周波数を連続的に変化させることがで
きないので、特定の周波数に正確に合わせることが非常
に困難であった。

【００１４】さらに、上述したように、従来のＮＲＤガ
イドガン発振器は、ガンダイオードから発熱をマウント
をヒートシンクとして放熱しているが、平行平板とマウ
ントとの密着性が少しでもよくないと十分に放熱を行う
ことができないため、ガンダイオードの温度上昇を招
き、ひいては発振器の故障を招いてしまうという問題が
あった。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、発振周波数の調整が容易で、かつ
放熱性に優れたＮＲＤガイドガン発振器を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、バイアス電圧を発振素子に供給することで
電磁波を発振するＮＲＤガイドガン発振器において、２
つの金属板からなる平行平板と、前記平行平板内に配置
された発振素子と、前記発振素子にバイアス電圧を印加
するバイアスチョークと、前記発振素子からの出力を伝
搬する誘電体ストリップと、前記誘電体ストリップに対
向して設けられた空洞共振器とを有し、外部から前記空
洞共振器の空洞部分の長さを変化させて発振周波数を調
整することを特徴とする。

【００１７】また、前記バイアスチョークに発振波の方
向を変換する変換器が設けられていることを特徴とす
る。

【００１８】さらに、前記発振素子は、前記平行平板上
に直接接触して配置されていることを特徴とする。

【００１９】上記構成によれば、一旦発振器を組み立て
た後に発振周波数の変更が必要となった場合であって
も、発振器外部より前記空洞共振器の空洞部の長さを変
化させることにより、発振器を分解することなく発振周
波数を容易に変化させることができる。また、前記空洞
共振器の空洞部の長さを連続的に変化させることができ
るので、発振周波数を微妙に調節することが可能であ
り、従って特定の周波数に正確に合わせることができ
る。

【００２０】ここで、前記発振素子を、前記平行平板上
に直接接触させて配置して前記発振素子と前記平行平板
との密着性を高めることにより、前記発振素子から発生
する熱を効率良く逃がすことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００２２】図１は、本発明の実施の形態に係るＮＲＤ
ガイドガン発振器の一構成例を示す図である。なお、従
来例の図５と同じ部分には同じ符号が付されている。

【００２３】図１において、このＮＲＤガイドガン発振
器は、金属板から形成される平行平板１と、平行平板１
の間に挿入された誘電体ストリップ３と、発振素子であ
るガンダイオード５と、ガンダイオード５にバイアス電
圧を印加するバイアスチョーク９と、ガンダイオード５
からの出力を誘電体ストリップ３に導出する空洞共振器
１７とを有している。

【００２４】誘電体ストリップ３は、バイアスチョーク
９にすきまなくしっかりと接続されている。なお、接続
の際にガンダイオード５の頭が邪魔とならないように、
誘電体ストリップ３の接続面にはガンダイオード５の頭
を格納する空間が設けられている（図示省略）。

【００２５】ガンダイオード５としては、例えば、図２
に示すようなねじ込み式のメサ型ガンダイオードが用い
られ、下側の平行平板１に直接ねじ込むことにより平行
平板１に対して縦方向に固定される。従って、ガンダイ
オード５と平行平板１の密着性は従来と比べて大幅に向
上するので、ガンダイオード５から発生する熱を効率良
く放熱することができる。

【００２６】バイアスチョーク９は、ガンダイオード５
にバイアス電圧を印加し、さらに下方ベント２１Ａ及び
上方ベント２１Ｂから構成される変換器により、ガンダ
イオード５から発振したＴＥＭ波の進行方向を平行平板
１に対して垂直方向から平行方向に変換すること、及
び、空洞共振器１７中のＴＥ波を誘電体ストリップ中の
ＬＳＭ波に変換することを行う。図３は、本発明に係る
バイアスチョーク９の構造を示す図であり、エッチング
で形成される幅の太い部分と細い部分が交互に接続する
金属ストリップ１９を誘電体上に形成したものであり、
空洞共振器１７を構成する後記側壁部材２３Ａまたは２
３Ｂに固定される。

【００２７】空洞共振器１７は、図５に示す従来のＮＲ
Ｄガイドガン発振器の共振器１１に代わるものであり、
ガンダイオード５から発振されたＴＥＭ波を変換器２１
Ａ，２１Ｂにより変換したＴＥ波により誘電体ストリッ
プ３中でＬＳＭ波を励振させる。また、空洞共振器１７
は、平行平板１に固定される側壁部材２３Ａおよび２３
Ｂと、発振器外部より図中矢印で示す方向に移動可能な
後部壁部材２５とから構成される空洞であり、後部壁部
材２５の移動により、その長さを連続的に変化させるこ
とができる。

【００２８】ここで、ガンダイオード５からの高周波出
力を空洞共振器１７を介して誘電体ストリップ３に導出
する動作について図３及び図４を用いて説明する。な
お、図４は、図１の空洞共振器１７と誘電体ストリップ
３との結合部における磁界分布を示す図である。

【００２９】ガンダイオード５の頭は図３のａで示す部
分にハンダ等により接続され、金属ストリップ１９を介
してバイアス電圧が印加される。ガンダイオード５から
平行平板１に対して垂直方向に発振されるＴＥＭ波は下
方ベント２１Ａにより平行方向にその進行方向を変えら
れ、図４に示すように空洞共振器１７中のＴＥ波２７に
なる。

【００３０】空洞共振器１７中のＴＥ波２７は、バイア
スチョーク９の下方ベント２１Ａ及び上方ベント２１Ｂ
から構成されるＴＥ波−ＬＳＭ波変換器により誘電体ス
トリップ３中にＬＳＭ波を励振させる。この際、後部壁
部材２５の移動をさせて空洞共振器１７の長さを変化さ
せることにより発振周波数の調節を行うことが可能であ
る。

【００３１】なお、ＮＲＤガイドを構成する平行平板１
の間隔は、従来例で説明したように使用周波数の半波長
以下でなければならないので、２．２５ｍｍに設定され
ている。誘電体ストリップ３は、ポリテトラフルオロエ
チレン樹脂から形成され、その高さは平行平板１の間隔
に等しく、その幅は２．５ｍｍである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
旦発振器を組み立てた後に発振周波数の変更が必要とな
った場合であっても、発振器外部より空洞共振器の空洞
部の長さを変化させることができるので、発振器を再び
分解する等の無駄な作業をすることなく、発振周波数を
容易に変化させることができる。また、空洞共振器の空
洞部の長さを連続的に変化させることができるので、発
振周波数を微妙に調節することが可能であり、従って、
特定の周波数に正確に合わせることができる。

【００３３】また、発振素子を、平行平板上に直接接触
させて配置して発振素子と平行平板との密着性を高める
ことにより、発振素子から発生する熱を効率良く逃がす
ことができる。従って、発振素子の温度上昇による発振
器の故障を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るＮＲＤガイドガン発
振器の一構成例を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るＮＲＤガイドガン発
振器の発振素子として用いられるガンダイオードの一例
を示す図である。

【図３】図１に示すバイアスチョークの構成を示す図で
ある。

【図４】図１に示す空洞共振器と誘電体ストリップとの
結合部における磁界分布を示す図である。

【図５】(ａ) は、従来のＮＲＤガイドガン発振器の一
構成例を示す図、（ｂ）は、従来のＮＲＤガイドガン発
振器に用いられる共振器の一構成例を示す図である。

【図６】図５（ａ）に示す共振器と誘電体ストリップと
の結合部における磁界分布を示す図である。

【符号の説明】

１ 平行平板 ３ 誘電体ストリップ ５ ガンダイオード (発振素子) ７ マウント ９ バイアスチョーク １１ 共振器 １３ 銅箔 １５ テフロン基板 １７ 空洞共振器 １９ 金属ストリップ ２１Ａ 下方ベント ２１Ｂ 上方ベント ２３Ａ、２３Ｂ 側壁部材 ２５ 後部壁部材 ２７ ＴＥ波 ２９ ＬＳＭ波

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バイアス電圧を発振素子に供給すること
   で電磁波を発振するＮＲＤガイドガン発振器において、 ２つの金属板からなる平行平板と、 前記平行平板内に配置された発振素子と、 前記発振素子にバイアス電圧を印加するバイアスチョー
   クと、 前記発振素子からの出力を伝搬する誘電体ストリップ
   と、 前記誘電体ストリップに対向して設けられた空洞共振器
   とを有し、外部から前記空洞共振器の空洞部分の長さを
   変化させて発振周波数を調整することを特徴とするＮＲ
   Ｄガイドガン発振器。
2. 【請求項２】 前記バイアスチョークに発振波の方向を
   変換する変換器が設けられていることを特徴とする請求
   項１記載のＮＲＤガイドガン発振器。
3. 【請求項３】 前記発振素子は、前記平行平板上に直接
   接触して配置されていることを特徴とする請求項１およ
   び２記載のＮＲＤガイドガン発振器。