特許 6548939 発振回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6548939

(24)【登録日】2019年7月5日

(45)【発行日】2019年7月24日

(54)【発明の名称】発振回路

(51)【国際特許分類】

   H03B 9/14 20060101AFI20190711BHJP

   H03B 7/14 20060101ALI20190711BHJP

【ＦＩ】

   H03B9/14

   H03B7/14

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-75635(P2015-75635)

(22)【出願日】2015年4月2日

(65)【公開番号】特開2015-213303(P2015-213303A)

(43)【公開日】2015年11月26日

【審査請求日】2018年2月5日

(31)【優先権主張番号】特願2014-86793(P2014-86793)

(32)【優先日】2014年4月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000232483

【氏名又は名称】日本電波工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501382823

【氏名又は名称】相川 正義

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(72)【発明者】

【氏名】恩塚 辰典

(72)【発明者】

【氏名】中川 敦

(72)【発明者】

【氏名】根本 光進

(72)【発明者】

【氏名】相川 正義

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５８５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１７２４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０４８８０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｂ ９／１４

Ｈ０３Ｂ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１スロットラインと交差して設けられた第１負性抵抗素子及び第２負性抵抗素子を有し、波長λの第１発振信号を出力する第１発振器と、
第２スロットラインと交差して設けられた第３負性抵抗素子及び第４負性抵抗素子を有し、波長λの第２発振信号を出力する第２発振器と、
前記第１発振信号及び前記第２発振信号の波長をλとしたときの長さがλ／２の奇数倍であるループ状の第３スロットラインを有し、前記第３スロットラインに第１非線形素子及び第２非線形素子が設けられた乗算器と、
を有し、
前記第１発振器及び前記乗算器は、前記第１スロットラインにおける前記第１負性抵抗素子と第２負性抵抗素子との中間の位置と、前記第３スロットラインと交差する前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第１の間の中間位置と、において第１マイクロストリップラインを介した電界又は磁界で結合し、
前記第２発振器及び前記乗算器は、前記第２スロットラインにおける前記第３負性抵抗素子と第４負性抵抗素子との中間の位置と、前記第３スロットラインと交差する前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第２の間における前記第２非線形素子からλ／４の位置と、において第２マイクロストリップラインを介した電界又は磁界で結合し、
前記乗算器は、前記第３スロットラインの内側に印加された電圧に応じて、前記第１発振信号の位相と前記第２発振信号の位相との位相差を制御する、
発振回路。

【請求項2】

前記第１負性抵抗素子と前記第２負性抵抗素子との間の前記第１スロットラインの長さが、ｋλ／２（ただし、ｋは奇数）であり、
前記第３負性抵抗素子と前記第４負性抵抗素子との間の前記第２スロットラインの長さが、ｋλ／２（ただし、ｋは奇数）である、
請求項１に記載の発振回路。

【請求項3】

前記第３スロットラインにおける、前記第１の間の長さは、ｍλ／２（ただし、ｍは偶数）であり、前記第２の間の長さは、ｎλ／２（ただし、ｎは奇数）である、
請求項１又は２に記載の発振回路。

【請求項4】

前記第３スロットラインにおける、前記第１の間の長さは、ｍλ／２（ただし、ｍは奇数）であり、前記第２の間の長さは、λ／１０以下である、
請求項１又は２に記載の発振回路。

【請求項5】

前記第１発振器は、前記第１スロットラインと平行であり、前記第１スロットラインと電界又は磁界で結合することで前記第１発振信号を電磁放射する複数のスロットラインをさらに備え、
前記第２発振器は、前記第２スロットラインと平行であり、前記第２スロットラインと電界又は磁界で結合することで前記第２発振信号を電磁放射する複数のスロットラインをさらに備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の発振回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、位相差が調整された複数の発振信号を出力する発振回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、位相差が調整された複数の発振信号を出力する発振回路が知られている。例えば、特許文献１においては、複数の発振器の間に設けられた結合回路により、それぞれの発振器から出力される発振信号の位相を調整する位相差可変発振器が開示されている。

【0003】

図９は、従来の発振回路９００の構成を示す図である。発振回路９００は、発振器９１０と、発振器９２０と、結合器９３０とを備える。発振器９１０は、マイクロストリップライン９１１と、ＨＥＭＴを用いた負性抵抗回路９１２と、ＨＥＭＴを用いた負性抵抗回路９１３とを有するプッシュ−プッシュ発振器である。発振器９２０は、マイクロストリップライン９２１と、ＨＥＭＴを用いた負性抵抗回路９２２と、ＨＥＭＴを用いた負性抵抗回路９２３とを有するプッシュ−プッシュ発振器である。

【0004】

結合器９３０は、反射係数及び透過係数が左右非対称な共振器である。結合器９３０が内蔵する可変容量を調整することで、発振器９１０から結合器９３０を見た高周波インピーダンスと、発振器９２０から結合器９３０を見た高周波インピーダンスとが調整される。その結果、発振器９１０が出力する発振信号の位相と、発振器９２０が出力する発振信号の位相との間の位相差を調整することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２４４３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、従来の結合器９３０は、回路の非対称性と共振周波数可変によって発振位相差可変機能を実現したやや複雑な回路構成であり、そのために回路構成の一般性に乏しく、設計性や汎用性に課題がある。

【0007】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、設計上の制約が小さく、位相差が異なる複数の発振信号を安定的に出力できる発振回路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】

【0008】

本発明に係る発振回路は、第１スロットラインに設けられた負性抵抗素子を有し、第１発振信号を出力する第１発振器と、第２スロットラインに設けられた負性抵抗素子を有し、第２発振信号を出力する第２発振器と、第１非線形素子及び第２非線形素子が設けられたループ状の第３スロットラインを有する乗算器と、を有し、前記第１発振器と前記乗算器とは電界又は磁界で結合し、前記第２発振器と前記乗算器とは電界又は磁界で結合し、前記乗算器は、前記第３スロットラインの内側に印加された電圧に応じて、前記第１発振信号の位相と前記第２発振信号の位相との位相差を制御する。

【0009】

前記乗算器は、例えば、前記第３スロットラインと交差する第１非線形素子と、前記第３スロットラインと交差する第２非線形素子と、を有し、前記第１発振信号及び前記第２発振信号の波長をλとしたときに、前記第３スロットラインにおける、前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第１の間の長さは、ｍλ／２（ただし、ｍは偶数）であり、前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第２の間の長さは、ｎλ／２（ただし、ｎは奇数）である。

【0010】

前記第１発振信号及び前記第２発振信号の波長をλとしたときに、前記第１発振器は、ループ状の前記第１スロットラインと交差して設けられた第１負性抵抗素子及び第２負性抵抗素子を有し、前記第１負性抵抗素子と前記第２負性抵抗素子との間の前記第１スロットラインの長さが、ｋλ／２（ただし、ｋは奇数）であり、前記第２発振器は、ループ状の前記第２スロットラインと交差して設けられた第３負性抵抗素子及び第４負性抵抗素子を有し、前記第３負性抵抗素子と前記第４負性抵抗素子との間の前記第２スロットラインの長さが、ｋλ／２であってもよい。

【0011】

前記第１発振器及び前記乗算器は、前記第１スロットラインにおける、前記第１負性抵抗素子と前記第２負性抵抗素子との中間の位置と、前記乗算器における、前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第１の間の中間位置との間で電界結合してもよい。

【0012】

また、前記乗算器は、前記第３スロットラインと交差する第１非線形素子と、前記第３スロットラインと交差する第２非線形素子と、を有し、前記第１発振信号及び前記第２発振信号の波長をλとしたときに、前記第３スロットラインにおける、前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第１の間の長さは、λ／２の奇数倍であり、前記第１非線形素子と前記第２非線形素子との第２の間の長さは、λ／１０以下であってもよい。

【0013】

また、前記第１発振器は、前記第１スロットラインと平行であり、前記第１スロットラインと電界又は磁界で結合することで前記第１発振信号を電磁放射する複数のスロットラインをさらに備え、前記第２発振器は、前記第２スロットラインと平行であり、前記第２スロットラインと電界又は磁界で結合することで前記第２発振信号を電磁放射する複数のスロットラインをさらに備えてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、設計上の制約が小さく、位相差が異なる複数の発振信号を安定的に出力できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態に係る発振回路の構成を示す図である。

【図2】他の乗算器の例（その１）を示す図である。

【図3】他の乗算器の例（その２）を示す図である。

【図4】他の乗算器の例（その３）を示す図である。

【図5】他の乗算器の例（その４）を示す図である。

【図6】第２の実施形態に係る発振回路の構成を示す図である。

【図7】第３の実施形態に係る発振回路の構成を示す図である。

【図8】第４の実施形態に係る発振回路の構成を示す図である。

【図9】従来の発振回路の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１の実施形態＞
［発振回路１００の概要］
図１は、第１の実施形態に係る発振回路１００の構成を示す図である。発振回路１００は、発振器１０と、発振器２０と、乗算器３０とを備える。発振器１０及び発振器２０は、マイクロ波、ミリ波又はテラヘルツ波等の高周波発振信号を出力する。発振回路１００においては、発振器１０及び発振器２０により生じる共振波動場を、基板裏面上のマイクロストリップライン３４及びマイクロストリップライン３５を介して乗算器３０と電磁結合することにより、発振器１０の発振信号及び発振器２０の発振信号が、所定の位相差を有する状態で相互同期する。その結果、発振器１０及び発振器２０は、位相差が異なる複数の発振信号を安定的に出力できる。以下、図１を参照して、発振回路１００の構成について詳細に説明する。

【0017】

発振器１０は、スロットライン１１と、ダイオード１２と、ダイオード１３とを有する。スロットライン１１は、基板１に設けられた導体２の一部の領域を除去することにより形成されており、第１直線状部と、第１直線状部と平行な第２直線状部とを少なくとも有する。スロットライン１１は、第１直線状部の一端と第２直線状部の一端との間に形成された第１接続部を有する。また、スロットライン１１は、第１直線状部の他端と第２直線状部の他端との間に形成された第２接続部を有する。図１における第１接続部及び第２接続部は半円状であるが、第１接続部及び第２接続部は、半円以外の楕円等の曲線の一部であってもよい。

【0018】

ダイオード１２は、第１直線状部においてスロットライン１１と交差して基板に設けられた第１負性抵抗素子である。ダイオード１３は、第２直線状部においてスロットライン１１と交差して基板に設けられた第２負性抵抗素子である。ダイオード１２及びダイオード１３は、例えばガンダイオードである。ダイオード１２及びダイオード１３のアノード端子は、スロットライン１１の内側にあり、ダイオード１２及びダイオード１３のカソード端子は、スロットライン１１の外側にある。

【0019】

ダイオード１２は、第１直線状部の中心位置に設けられており、ダイオード１３は、第２直線状部の中心位置に設けられている。スロットライン１１の内側にバイアス電圧を印加することにより、ダイオード１２及びダイオード１３が発振し、発振器１０が発振信号を出力する。

【0020】

ダイオード１２が設けられた位置と、ダイオード１３が設けられた位置との間のスロットライン１１の長さは、発振信号の波長λのｋ／２倍（ｋは奇数）である。スロットライン１１の周長は、発振信号の波長λのｋ倍である。図１においては、ｋ＝３の場合が示されている。

【0021】

図１におけるダイオード１２と位置ａとの間の長さ、ダイオード１３と位置ａとの長さは、それぞれ３λ／４に等しい。この場合、ダイオード１２とダイオード１３との間に発振波動が発生する。図１における矢印は、ある瞬間における電界の向きを示しており、相互の位相関係がわかる。図１においては、ダイオード１２と位置ａとの間、及びダイオード１３と位置ａとの間における電界の向きは、スロットライン１１の外側への向きとなっている。また、位置ａにおける電界の向きは、スロットライン１１の内側への向きとなっている。

【0022】

発振器２０は、スロットライン２１と、ダイオード２２と、ダイオード２３とを有する。スロットライン２１は、スロットライン１１と同様に周長が３λである。ダイオード２２及びダイオード２３は、それぞれダイオード１２及びダイオード１３に対応するガンダイオードである。

【0023】

乗算器３０は、スロットライン３１と、ダイオード３２と、ダイオード３３とを有する平衡型ＲＦ乗算器である。スロットライン３１は、周長がλ／２の奇数倍のループ状のスロットラインである。ダイオード３２及びダイオード３３は、例えばショットキーバリアダイオードである。ダイオード３２は、アノード端子がスロットライン３１の外側に配置された状態でスロットライン３１と交差して、導体２に接続されている。ダイオード３３は、カソード端子がスロットライン３１の外側に配置された状態でスロットライン３１と交差して、導体２に接続されている。

【0024】

スロットライン３１における、ダイオード３２とダイオード３３との第１の間の長さ、すなわち発振器１０の側の長さは、ｍλ／２（ただし、ｍは奇数）である。図１においては、ｍ＝１の場合が示されている。スロットライン３１における、ダイオード３２とダイオード３３との第２の間の長さ、すなわち発振器２０の側の長さは、ｎλ／２（ただし、ｎは偶数）である。図１においては、ｎ＝２の場合が示されている。

【0025】

発振器１０及び乗算器３０は、スロットライン１１における、ダイオード１２とダイオード１３との中間の位置と、スロットライン３１における、ダイオード３２とダイオード３３との第１の間の中間位置、すなわちダイオード３２及びダイオード３３からλ／４の位置とにおいてマイクロストリップライン３４を介して電界結合する。同様に、発振器２０及び乗算器３０は、スロットライン２１における、ダイオード２２とダイオード２３との中間の位置と、スロットライン３１における、ダイオード３２とダイオード３３との第２の間における、ダイオード３３からλ／４の位置とにおいてマイクロストリップライン３５を介して電界結合する。

【0026】

ダイオード３２及びダイオード３３が上記の位置に設けられていることにより、発振器１０の発振信号の位相と、発振器２０の発振信号の位相との間の位相差に対応する電圧が、スロットライン３１の内側に発生する。この因果律に基づいて考察すると、スロットライン３１の内側に印加する制御電圧を制御することにより、発振器１０の発振信号と発振器２０の発振信号との間の位相差を制御できることがわかる。

【0027】

具体的には、スロットライン３１の内側に印加する制御電圧を変化させると、ダイオード３２及びダイオード３３の高周波インピーダンスが変化する。すなわち、ダイオード３２及びダイオード３３の反射・透過特性が変化する。その結果、発振器１０から乗算器３０を見たときの高周波インピーダンスと、発振器２０から乗算器３０を見たときの高周波インピーダンスとが変化する。したがって、スロットライン３１の内側に印加する制御電圧を制御することにより、発振器１０と発振器２０とが相互同期した状態で、発振器１０の発振信号と発振器２０の発振信号との間の位相差を制御することができる。

【0028】

［乗算器の変形例］
乗算器としては、乗算器３０の代わりに多様な乗算器を用いることができる。図２から図４に他の乗算器の例を示す。図２、図３及び図４における実線の矢印は、発振器との結合が電界結合であることを示しており、破線の矢印は、発振器との結合が磁界結合であることを示している。

【0029】

図２は、他の乗算器の例としての乗算器４０を示す図である。乗算器４０においては、周長がλのスロットライン４１における位置ａの近傍に、ダイオード４２及びダイオード４３が設けられている。ダイオード４２及びダイオード４３は、例えばショットキーバリアダイオードであり、アノード及びカソードの向きが互いに逆の向きに設けられている。乗算器４０は、位置ａ及び位置ｂにおいて発振器と磁界結合することにより、乗算器４０に隣接する発振器が出力する発振信号間の位相差を制御することができる。

【0030】

図３は、他の乗算器の例としての乗算器５０を示す図である。乗算器５０においては、周長がλ／２の奇数倍の円形のスロットラインにおける位置ｂの近傍に、ダイオード５２及びダイオード５３が設けられている。ダイオード５２及びダイオード５３は、例えばショットキーバリアダイオードである。

【0031】

ダイオード５２は、スロットライン５１の内側にカソードが配置された状態でスロットライン５１と交差する。ダイオード５３は、スロットライン５１の内側にアノードが配置された状態でスロットライン５１と交差する。スロットライン５１における、ダイオード５２とダイオード５３との第１の間の長さはλ／２の奇数倍であり、ダイオード５２とダイオード５３との第２の間の長さは、λ／１０以下である。乗算器５０は、位置ａにおいて発振器と電界結合し、位置ｂにおいて発振器と磁界結合することにより、複数の発振器が出力する発振信号間の位相差を制御することができる。

【0032】

図４は、他の乗算器の例としての乗算器６０を示す図である。乗算器６０においては、スロットライン６１における位置ｂの近傍に、ダイオード６２及びダイオード６３が設けられている。スロットライン６１における位置ａと位置ｂとの間の長さはλ／４である。ダイオード６２及びダイオード６３は、例えばショットキーバリアダイオードであり、アノード及びカソードの向きが互いに逆の向きに設けられている。乗算器６０は、位置ａにおいて発振器と電界結合し、位置ｂにおいて発振器と磁界結合することにより、乗算器６０に隣接する発振器が出力する発振信号間の位相差を制御することができる。

【0033】

図５は、他の乗算器の例としての乗算器７０を示す図である。乗算器７０においては、一波長（λ）の円形状スロットライン７１に、ダイオード７２、ダイオード７３、ダイオード７４、及びダイオード７５が等間隔に設けられている。隣接するダイオードは、互いに逆の向きに設けられている。乗算器７０は、対向する発振器間の同期をとると共に、その２組の発振器において発生される発振信号間の位相差を制御することができる。

【0034】

［第１の実施形態における効果］
以上のとおり、第１の実施形態に係る発振回路１００においては、発振器１０及び発振器２０に隣接して乗算器３０を設けるという簡易な構造により、発振器１０及び発振器２０が発生する発振信号の位相差を制御できる。このように、発振信号の位相差を自在に制御できるので、発振回路１００を用いることで、鋭いビームを放射することができる放射指向性可変モジュールや、検出方向を制御可能なワイヤレスセンサーを実現することができる。

【0035】

＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態に係る発振回路２００の構成を示す図である。発振回路２００は、発振器２１０と、発振器２２０と、発振器２３０と、発振器２４０とを備える。図６において、発振器２３０及び発振器２４０は、その一部のみが示されている。また、発振器２１０と発振器２２０との間は、乗算器５０−１により結合されており、乗算器５０−１の円形状のスロットラインの内側に印加する制御電圧によって、発振器２１０の発振信号と発振器２２０の発振信号との間の位相差を制御することができる。

【0036】

発振器２１０は、スロットライン２１１と、ダイオード２１２と、スリット２１３とを備え、高周波発振信号を出力する。スロットライン２１１の長さは、発振器２１０が放射する発振信号の波長λの２倍に等しい。ダイオード２１２の位置からスロットライン２１１の端部までの長さはλである。

【0037】

ダイオード２１２は、例えばガンダイオードである。ダイオード２１２は、スロットライン２１１の中央位置において、スロットライン２１１と交差して基板１に設けられている。具体的には、ダイオード２１２のアノード及びカソードは、それぞれスロットライン２１１の反対側において導体２に接続されている。導体２は、スリット２１３により、ダイオード２１２のアノードが接続されている第１領域と、ダイオード２１２のカソードが接続されている第２領域とに分断されている。

【0038】

スリット２１３は、導体２を除去することにより形成されている。スリット２１３は、スロットライン２１１における、ダイオード２１２からλ／４の距離の位置から、スロットライン２１１と直交する方向に延伸している。スリット２１３とスロットライン２１１とで囲まれた領域にバイアス電圧を印加することにより、ダイオード２１２のアノードにバイアス電圧が印加され、ダイオード２１２が発振信号の発生を開始する。

【0039】

発振器２２０は、発振器２１０と同等の構造を有している。すなわち、発振器２２０は、スロットライン２１１に対応するスロットライン２２１と、ダイオード２１２に対応するダイオード２２２と、スリット２１３に対応するスリット２２３とを有し、発振器２１０が出力する発振信号とほぼ同じ周波数の発振信号を出力する。なお、図６においては、スリット２１３及びスリット２２３が、それぞれスロットライン２１１及びスロットライン２２１とＴ字状に結合しているが、スリット２１３及びスリット２２３が、スロットライン２１１及びスロットライン２２１を突き抜けて、スロットライン２１１及びスロットライン２２１と十字状に交差してもよい。スリット２１３及びスリット２２３は、例えば、λ／４以下の長さだけ、スロットライン２１１及びスロットライン２２１を突き抜けてもよい。

【0040】

乗算器５０−１は、スロットライン２１１におけるダイオード２１２からλ／２の位置、すなわち、電界がゼロとなる位置ｃの近傍に設けられている。位置ｃの近傍において、乗算器５０−１は発振器２１０と磁界結合する。なお、位置ｃの近傍において、乗算器５０−１のスロットラインにはＴ型の分岐が形成されている。

【0041】

乗算器５０−１は、乗算器５０−１を挟んで位置ｃの反対側の位置ｄの近傍、すなわち、ダイオード２２２から３λ／４の位置の近傍において、マイクロストリップライン５１を介して発振器２２０と電界結合する。上記の構成により、発振器２１０及び発振器２２０は、磁界結合及び電界結合により結合された乗算器５０−１を介して相互同期するとともに、乗算器５０−１のスロットラインの内側に印加される制御電圧に応じて位相差が制御される発振信号を出力することができる。

【0042】

乗算器５０−２は、発振器２１０の位置ｅの近傍、すなわち、ダイオード２１２から３λ／４の位置の近傍において、マイクロストリップライン５２を介して発振器２１０と電界結合する。また、乗算器５０−２は、位置ｅの反対側の位置の近傍において、発振器２３０と磁界結合する。上記の構成により、発振器２１０及び発振器２３０は、磁界結合及び電界結合により結合された乗算器５０−２を介して相互同期するとともに、乗算器５０−２のスロットラインの内側に印加される制御電圧に応じて位相差が制御される発振信号を出力することができる。

【0043】

同様に、乗算器５０−３は、発振器２２０の位置ｆの近傍、すなわち、ダイオード２２２からλ／２の位置の近傍において発振器２２０と磁界結合する。また、乗算器５０−３は、位置ｆの反対側の位置の近傍において、マイクロストリップライン５３を介して発振器２４０と電界結合する。上記の構成により、発振器２２０及び発振器２４０は、磁界結合及び電界結合により結合された乗算器５０−３を介して相互同期するとともに、乗算器５０−３のスロットラインの内側に印加される制御電圧に応じて位相差が制御される発振信号を出力することができる。

【0044】

［第２の実施形態における効果］
以上のとおり、第２の実施形態に係る発振回路２００においては、複数の発振器２１０、２２０、及びスロットライン２３１、２４１を、乗算器５０を介して電磁結合することにより、多素子から構成される１次元の発振アレーを実現することができる。発振回路２００をアンテナと複合化することによって、ビーム指向性の可変制御を容易に実現できる発振アレーとして活用することができる。

【0045】

＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態に係る発振回路３００の構成を示す図である。発振回路３００は、発振器３１０と、発振器３２０とを備える。また、発振器３１０と発振器３２０との間は、乗算器４０−１により結合されており、乗算器４０−１のスロットラインの内側に印加する制御電圧によって、発振器３１０の発振信号の位相と発振器３２０の発振信号の位相との間の位相差を制御することができる。

【0046】

発振器３１０は、スロットライン３１１と、ダイオード３１２と、スリット３１３とを備え、高周波発振信号を出力する。スロットライン３１１の長さは、発振器２１０が放射する発振信号の波長λに等しい。したがって、スロットライン３１１においては、ダイオード３１２の両側に、同じ向きの一様な電界が生じるので、スロットライン３１１は、放射機能を有するスロットアレーアンテナとして機能する。

【0047】

ダイオード３１２は、例えばガンダイオードである。ダイオード３１２は、スロットライン３１１の中央位置において、スロットライン３１１と交差して基板１に設けられている。具体的には、ダイオード３１２のアノード及びカソードは、それぞれスロットライン３１１の反対側において導体２に接続されている。導体２は、スリット３１３により、ダイオード３１２のアノードが接続されている第１領域と、ダイオード３１２のカソードが接続されている第２領域とに分断されている。

【0048】

スリット３１３は、スロットライン３１１における、ダイオード３１２からλ／４の距離の位置から、スロットライン３１１と直交する方向に延伸している。スリット３１３とスロットライン３１１とで囲まれた領域にバイアス電圧を印加することにより、ダイオード３１２のアノードにバイアス電圧が印加され、ダイオード３１２が発振信号の発生を開始する。なお、スリット３１３が、電流がゼロとなる、ダイオード３１２からλ／４の距離の位置に形成されているので、スリット３１３は、高周波信号の発振に影響しない。

【0049】

発振器３２０は、発振器３１０と同等の構造を有している。すなわち、発振器３２０は、スロットライン３１１に対応するスロットライン３２１と、ダイオード３１２に対応するダイオード３２２と、スリット３１３に対応するスリット３２３とを有し、発振器３１０が出力する発振信号とほぼ同じ周波数の発振信号を出力する。なお、スリット３１３及びスリット３２３は、スロットライン３１１及びスロットライン３２１を突き抜けて、スロットライン３１１及びスロットライン３２１と十字状に交差してもよい。

【0050】

発振器３１０及び発振器３２０は、乗算器４０−１と電界結合している。その結果、発振器３１０及び発振器３２０は、磁界結合された乗算器４０−１を介して相互同期するとともに、乗算器４０−１のスロットラインの内側に印加される制御電圧に応じて位相差が制御される発振信号を出力することができる。

【0051】

なお、発振回路３００は、発振器３１０及び発振器３２０の外側に、乗算器４０−２及び乗算器４０−３をさらに備えている。発振回路３００は、乗算器４０−２及び乗算器４０−３を介して、さらに多数の発振器（例えば、発振器３３０及び発振器３４０）と磁界結合することで、隣接位相差が自在に制御可能なさらに多くの発振信号を出力することができる。

【0052】

［第３の実施形態における効果］
以上のとおり、第３の実施形態に係る発振回路３００においては、複数の発振器３１０、３２０を、乗算器４０を介して磁界結合することにより、多素子から構成される１次元の発振アレーを実現することができる。発振回路３００におけるスロットライン３１１及びスロットライン３２１は、発振器の共振器であると同時に、一様な電界が同じ向きに発生する放射機能を有しており、発振回路３００は、ビーム指向性の可変制御を容易に実現できる発振アレーとして活用することができる。

【0053】

＜第４の実施形態＞
図８は、第４の実施形態に係る発振回路４００の構成を示す図である。発振回路４００は、発振器及びスロットアレーアンテナの機能を複合化した複数の発振器４１０（発振器４１０−１、４１０−２、・・・）と、これらの発振器４１０を相互に結合する複数の乗算器３０（３０−１、３０−２）を備える。発振器４１０においては、ガンダイオードが設けられた長さが波長λに等しいスロットラインと平行で、長さがλ／２のスロットラインが複数設けられている。長さがλのスロットラインと長さがλ／２の複数のスロットラインとは、スロットラインと直交する方向において互いに電界結合しており、複数のスロットラインから発振信号が電磁放射される。

【0054】

発振器４１０は、ガンダイオードが設けられた２つのスロットライン間に、スロットラインと直交する方向に形成されたスリットを有する。当該スリットは、図８に示すように、長さがλのスロットラインとＴ字状に結合してもよく、十字状に交差してもよい。

【0055】

上記の構成により、複数の発振器４１０は、乗算器３０の内側に印加される制御電圧に応じて位相差が制御される複数の発振信号を出力することができる。本実施形態に係る発振回路４００によれば、発振器４１０が多数のスロットラインを有するので、位相差を可変制御できるビームステアリングアレーアンテナを実現することができる。

【0056】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0057】

例えば、上記の実施形態においては、ガンダイオードを装荷した場合の構成について説明したが、ＨＥＭＴ等の３端子素子から構成される負性抵抗回路や、負性抵抗回路を含むＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）をスロットライン共振器に電磁結合させることにより構成してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１・・・基板
２・・・導体
１０、２０、２１０、２２０、２３０、２４０、３１０、３２０、４１０、９１０、９２０・・・発振器
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、２１１、２２１、２３１、２４１、３１１、３２１・・・スロットライン
１２、１３、２２、２３、３２、３３、４２、４３、５２、５３、６２、６３、７２、７３、７４、７５、２１２、２２２、３１２、３２２・・・ダイオード
３０、４０、５０、６０、７０・・・乗算器
１００、２００、３００、４００、９００・・・発振回路
２１３、２２３、３１３、３２３・・・スリット
９３０・・・結合器
９１１、９２１・・・マイクロストリップライン
９１２、９１３、９２２、９２３・・・負性抵抗回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】