JP6537871B2

JP6537871B2 - Oscillator and oscillator array

Info

Publication number: JP6537871B2
Application number: JP2015075633A
Authority: JP
Inventors: 辰典恩塚; 中川　敦; 敦中川; 光進根本; 相川　正義; 正義相川
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: JP2015213301A

Description

本発明は、発振信号を出力する発振器、及び複数の発振器を備える発振器アレーに関する。 The present invention relates to an oscillator that outputs an oscillation signal, and an oscillator array including a plurality of oscillators.

ミリ波帯、短ミリ波帯、テラヘルツ帯に至る超高周波帯は、次世代の周波数バンドとして期待されている。ミリ波帯の発振信号を出力する発振器として、多素子を用いた発振器が知られている。例えば、特許文献１には、基本周波数の波長に等しい周長のマイクロストリップラインと複数の負性抵抗素子から構成されるプッシュ・プッシュ発振回路が開示されている。また、特許文献２には、リング共振回路が開示されている。 The ultrahigh frequency band ranging from the millimeter wave band to the short millimeter wave band and the terahertz band is expected as a next-generation frequency band. An oscillator using multiple elements is known as an oscillator that outputs a millimeter wave band oscillation signal. For example, Patent Document 1 discloses a push-push oscillator circuit including a microstrip line having a circumferential length equal to the wavelength of a fundamental frequency and a plurality of negative resistance elements. Patent Document 2 discloses a ring resonant circuit.

特開２０１１−２４４３８２号公報JP, 2011-244382, A 特開２００３−１５２４５５号公報JP 2003-152455 A

図１２は、従来のプッシュ・プッシュ発振回路１２００の構成を示す図である。プッシュ・プッシュ発振回路１２００は、基板１２１０に形成された円形状のマイクロストリップライン１２２０と、マイクロストリップライン１２２０の内側に形成された直線状のマイクロストリップライン１２３０と、負性抵抗素子１２４０と、負性抵抗素子１２５０とを備える。負性抵抗素子１２４０及び負性抵抗素子１２５０は、例えばＨＥＭＴである。マイクロストリップライン１２２０の周長は、負性抵抗素子１２４０及び負性抵抗素子１２５０により生じる発振信号の基本周波数ｆ_０に対応する波長λに等しい。 FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a conventional push-push oscillator circuit 1200. As shown in FIG. The push-push oscillator circuit 1200 includes a circular microstrip line 1220 formed on a substrate 1210, a linear microstrip line 1230 formed inside the microstrip line 1220, a negative resistance element 1240, and a negative And the sex-resistance element 1250. The negative resistance element 1240 and the negative resistance element 1250 are, for example, HEMTs. The circumferential length of the microstrip line 1220 is equal to the wavelength λ corresponding to the fundamental frequency f ₀ of the oscillation signal generated by the negative resistance element 1240 and the negative resistance element 1250.

プッシュ・プッシュ発振回路１２００は、１波長リング共振回路を有するので、位置Ａ及び位置Ｂは、基本周波数におけるヌル点となり、負性抵抗素子１２４０及び負性抵抗素子１２５０においては、発振信号が互いに逆位相となる。周波数２ｆ_０の発振出力は、マイクロストリップライン１２３０の中点より得られる。 Since push-push oscillator circuit 1200 has a single-wavelength ring resonant circuit, position A and position B are null points at the fundamental frequency, and in negative resistance element 1240 and negative resistance element 1250, the oscillation signals are opposite to each other. It becomes a phase. The oscillation output of frequency 2f ₀ is obtained from the midpoint of the microstrip line 1230.

図１３は、従来のリング共振器を用いた発振器１３００の構成を示す図である。発振器１３００は、リング共振器を用いた発振器であり、基板１３１０に形成された円形状のスロットライン１３２０と、スロットライン１３２０と交差する４本のマイクロストリップライン１３３０と、それぞれのマイクロストリップライン１３３０の間に設けられた４つのガンダイオード１３４０とを備える。スロットライン１３２０の周長は、ガンダイオード１３４０により生じる発振信号の基本周波数ｆ_０に対応する波長λに等しく、マイクロストリップライン１３３０からは、基本周波数の２倍の周波数の発振信号が出力される。 FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an oscillator 1300 using a conventional ring resonator. The oscillator 1300 is an oscillator using a ring resonator, and has a circular slot line 1320 formed on a substrate 1310, four microstrip lines 1330 intersecting the slot line 1320, and respective microstrip lines 1330. And four Gunn diodes 1340 provided between them. The circumferential length of the slot line 1320 is equal to the wavelength λ corresponding to the fundamental frequency f ₀ of the oscillation signal generated by the Gunn diode 1340, and the microstrip line 1330 outputs an oscillation signal having a frequency twice that of the fundamental frequency.

上記のプッシュ・プッシュ発振回路１２００及び発振器１３００により、ミリ波帯の高周波信号を生成することができる。しかしながら、プッシュ・プッシュ発振回路１２００及び発振器１３００は、物理的寸法形状の制約、デバイスの高周波特性や雑音特性の限界、回路伝送損失の増加等により、ミリ波帯よりも周波数が高い短ミリ波帯やテラヘルツ帯の周波数帯に適用することは困難であるという問題があった。特に、プッシュ・プッシュ発振回路１２００及び発振器１３００が発生した発振信号を外部に放射させようとする場合、アンテナまでの伝送路が別途必要になるので、小型化や給電損失の低減が困難であった。 The above-described push-push oscillator circuit 1200 and the oscillator 1300 can generate a high frequency signal in the millimeter wave band. However, push-push oscillator circuit 1200 and oscillator 1300 have a short millimeter wave band higher in frequency than the millimeter wave band due to physical size and shape restrictions, limitations of high frequency characteristics and noise characteristics of devices, and increase in circuit transmission loss. There is a problem that it is difficult to apply to the frequency band of THz and THz. In particular, when it is intended to radiate the oscillation signal generated by the push-push oscillation circuit 1200 and the oscillator 1300 to the outside, a separate transmission path to the antenna is required, making it difficult to miniaturize and reduce the feeding loss. .

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、ミリ波帯よりも高い周波数の発振信号を生成するとともに、発振信号を効率良く放射させることができる発振器及び発振器アレーを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and provides an oscillator and an oscillator array capable of generating an oscillation signal having a frequency higher than the millimeter wave band and efficiently emitting the oscillation signal. With the goal.

本発明の第１の態様に係る発振器は、発振信号を出力する発振器であって、第１直線状部と、前記第１直線状部と平行な第２直線状部を少なくとも有するループ状のスロットラインが形成された基板と、前記第１直線状部において前記スロットラインと交差して前記基板に設けられた第１負性抵抗素子と、前記第２直線状部において前記スロットラインと交差して前記基板に設けられた第２負性抵抗素子と、前記第１直線状部及び前記第２直線状部における電界の位相が同一の複数の位置に対して、前記電界の方向において所定距離の位置に形成された複数のスロットアンテナと、を備える。 An oscillator according to a first aspect of the present invention is an oscillator that outputs an oscillation signal, and is a slot in a loop shape having at least a first linear portion and a second linear portion parallel to the first linear portion. A substrate on which a line is formed, a first negative resistance element provided on the substrate to intersect the slot line in the first linear portion, and an slot line in the second linear portion A position of a predetermined distance in the direction of the electric field with respect to a plurality of positions where the phase of the electric field in the first linear portion and the second linear portion is identical to the second negative resistance element provided on the substrate And a plurality of slot antennas formed in

前記複数のスロットアンテナは、例えば、前記スロットラインの内側に形成されている。前記複数のスロットアンテナは、例えば、前記スロットラインの外側に形成されていてもよい。前記複数のスロットアンテナは、前記スロットラインの内側及び外側に形成されていてもよい。 The plurality of slot antennas are formed, for example, inside the slot line. The plurality of slot antennas may be formed, for example, outside the slot line. The plurality of slot antennas may be formed inside and outside of the slot line.

上記の発振器において、前記第１負性抵抗素子及び前記第２負性抵抗素子により生じる発振信号の基本周波数がｆ_０であり、基本周波数のｎ倍の周波数ｎｆ_０の高調波信号の波長がλであり、ｍとｎとが互いに素の整数である場合に、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スロットラインの長さはｍλ／２である。 In the above-mentioned oscillator, the fundamental frequency of the oscillation signal generated by the first negative resistance element and the second negative resistance element is f ₀ , and the wavelength of the harmonic signal of the frequency n f ₀ n times the fundamental frequency is λ The length of the slot line between the first negative resistance element and the second negative resistance element is mλ / 2 when m and n are prime integers of one another.

上記の発振器において、前記複数のスロットアンテナは、例えば、前記第１直線状部及び前記第２直線状部の方向において、前記第１負性抵抗素子及び前記第２負性抵抗素子を結ぶ線に対して対称な位置に形成されている。前記複数のスロットアンテナの長さは、例えば、前記高調波信号のＮ倍（Ｎは整数）の高次高調波信号の波長の１／２である。 In the above-described oscillator, the plurality of slot antennas may be, for example, a line connecting the first negative resistance element and the second negative resistance element in the direction of the first linear portion and the second linear portion. It is formed in symmetrical position. The length of the plurality of slot antennas is, for example, 1/2 of the wavelength of a high-order harmonic signal that is N times (N is an integer) of the harmonic signal.

上記の発振器は、前記スロットラインが、前記第１直線状部と前記第２直線状部との間に、前記第１負性抵抗素子及び前記第２負性抵抗素子を結ぶ直線に対して第１の側に形成された、互いに平行なｋ本の第１直線状部（ただし、ｋは偶数）と、前記第１直線状部、前記第２直線状部、及び前記ｋ本の第１平行直線状部を接続するｋ＋１本の第１接続部と、前記第１負性抵抗素子及び前記第２負性抵抗素子を結ぶ直線に対して第１の側と反対の第２の側に形成された、互いに平行なｋ本の第２直線状部と、前記第１直線状部、前記第２直線状部、及び前記ｋ本の第２平行直線状部を接続するｋ＋１本の第２接続部と、を有し、前記第１負性抵抗素子が設けられた位置と、前記第２負性抵抗素子が設けられた位置との間の前記スロットラインの長さがｍλ／２であってもよい。 In the oscillator described above, the slot line may be connected to a straight line connecting the first negative resistance element and the second negative resistance element between the first linear portion and the second linear portion. K parallel first straight portions (where k is an even number) formed on one side, the first straight portion, the second straight portions, and the k first parallel portions It is formed on the second side opposite to the first side with respect to the straight line connecting the first negative resistance element and the second negative resistance element, and k + 1 first connection portions connecting the linear portions. In addition, k + 1 second connection portions connecting k second linear portions parallel to each other, the first linear portion, the second linear portions, and the k second parallel linear portions. And in the slot line between the position where the first negative resistance element is provided and the position where the second negative resistance element is provided. It may be a Saga mλ / 2.

本発明の第２の態様に係る発振器アレーは、前記第１直線状部及び前記第２直線状部と平行な方向に、上記の発振器が複数設けられている。上記の発振器アレーは、前記第１直線状部及び前記第２直線状部と直交する方向に、上記の発振器が複数設けられていてもよい。 In the oscillator array according to the second aspect of the present invention, a plurality of the above-mentioned oscillators are provided in a direction parallel to the first linear portion and the second linear portion. In the oscillator array, a plurality of the oscillators may be provided in a direction orthogonal to the first linear portion and the second linear portion.

本発明によれば、ミリ波帯よりも高い周波数の発振信号を生成するとともに、発振信号を効率良く放射させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, an oscillation signal having a frequency higher than that of the millimeter wave band can be generated, and the oscillation signal can be efficiently radiated.

第１の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。It is a figure showing composition of an oscillator concerning a 1st embodiment. 第１の実施形態に係る発振器を複数並べて構成した発振器アレーの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an oscillator array configured by arranging a plurality of oscillators according to the first embodiment. 第２の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the oscillator concerning a 2nd embodiment. 第２の実施形態に係る発振器を複数並べて構成した発振器アレーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillator array which multiply and comprised the oscillator which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the oscillator concerning a 3rd embodiment. 第３の実施形態に係る発振器を複数並べて構成した発振器アレーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillator array which multiply and comprised the oscillator which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。It is a figure showing composition of an oscillator concerning a 4th embodiment. 第４の実施形態に係る発振器をＹ方向に３つ並べて構成した発振器アレーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillator array which arranged and comprised 3 oscillators which concern on 4th Embodiment in the Y direction. 図８に示した発振器アレーの変形例に係る発振器アレーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillator array which concerns on the modification of the oscillator array shown in FIG. 第５の実施形態に係る発振器の構成を示す図である。It is a figure showing composition of an oscillator concerning a 5th embodiment. 第５の実施形態に係る発振器を複数並べて構成した発振器アレーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillator array which multiply and comprised the oscillator which concerns on 5th Embodiment. 従来のプッシュ・プッシュ発振回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional push push oscillation circuit. 従来のリング共振器を用いた発振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillator using the conventional ring resonator.

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る発振器１００の構成を示す図である。発振器１００は、負性抵抗回路により共振波動場を構成し、共振波動場において生成される発振信号、及び発振信号の高調波から所望の高調波信号を選択的に放射することができる。以下、図１を参照して、発振器１００の構成について詳細に説明する。 First Embodiment
FIG. 1 is a view showing the configuration of an oscillator 100 according to the first embodiment. The oscillator 100 forms a resonant wave field by a negative resistance circuit, and can selectively emit an oscillation signal generated in the resonance wave field and a desired harmonic signal from a harmonic of the oscillation signal. Hereinafter, the configuration of the oscillator 100 will be described in detail with reference to FIG.

発振器１００は、基板１と、スロットライン１１と、負性抵抗を有するダイオード２０と、負性抵抗を有するダイオード３０と、スロットアンテナ４１−１と、スロットアンテナ４１−２とを備え、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。図１（ａ）は、発振器１００の平面図である。図１（ｂ）は、発振器１００のＡ−Ａ線概略断面図の第１の例である。図１（ｃ）は、発振器１００のＡ−Ａ線概略断面図の第２の例である。 The oscillator 100 includes a substrate 1, a slot line 11, a diode 20 having a negative resistance, a diode 30 having a negative resistance, a slot antenna 41-1, and a slot antenna 41-2, and a millimeter wave or Output a high frequency oscillation signal such as a terahertz wave. FIG. 1A is a plan view of the oscillator 100. FIG. FIG. 1B is a first example of a schematic cross-sectional view of the oscillator 100 taken along line AA. FIG. 1C is a second example of a schematic cross-sectional view of the oscillator 100 along the line AA.

基板１には、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、第１直線状部、及び第１直線状部と平行な第２直線状部を含むループ状のスロットライン１１が形成されている。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、直線、又は曲線と直線との組み合わせであってもよい。 A looped slot including a first linear portion and a second linear portion parallel to the first linear portion by removing a partial region of the conductor 2 provided on the substrate 1 in the substrate 1 Line 11 is formed. The slot line 11 has a first connection portion formed between one end of the first linear portion and one end of the second linear portion. The slot line 11 also has a second connection portion formed between the other end of the first linear portion and the other end of the second linear portion. Although the first connection portion and the second connection portion in FIG. 1 are semicircular, the first connection portion and the second connection portion are a part of a curve such as an ellipse other than a semicircle, a straight line, or a curved line and a straight line It may be a combination of

ダイオード２０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１に設けられた第１負性抵抗素子である。ダイオード３０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１に設けられた第２負性抵抗素子である。ダイオード２０及びダイオード３０は、例えばガンダイオードである。ダイオード２０及びダイオード３０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２０及びダイオード３０のカソード端子は、スロットライン１１の外側にある。 The diode 20 is a first negative resistance element provided on the substrate 1 so as to intersect the slot line 11 in the first linear portion. The diode 30 is a second negative resistance element provided on the substrate 1 so as to intersect the slot line 11 in the second linear portion. The diode 20 and the diode 30 are, for example, gun diodes. The anode terminals of the diode 20 and the diode 30 are inside the slot line 11, and the cathode terminals of the diode 20 and the diode 30 are outside the slot line 11.

ダイオード２０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３０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２０及びダイオード３０が発振する。その結果、ダイオード２０とダイオード３０との間に共振波動場が発生し、図１（ａ）における矢印の向きに電界が生じる。図１は、スロットライン１１の周長が高調波周波数ｎｆ_０に対して４波長（４λ）の場合の電界分布を示している。 The diode 20 is provided at the central position of the first linear portion, and the diode 30 is provided at the central position of the second linear portion. By applying a bias voltage to the inside of the slot line 11, the diode 20 and the diode 30 oscillate. As a result, a resonant wave field is generated between the diode 20 and the diode 30, and an electric field is generated in the direction of the arrow in FIG. 1 (a). Figure 1 is a circumferential length of the slot line 11 indicates an electric field distribution in the case of four wavelengths (4.lamda) relative to harmonic frequency nf _0.

スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、スロットライン１１の内側に、導体２を除去することにより形成されている。スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、図１（ｂ）に示すように、基板１におけるスロットライン１１と同じ面に形成されてもよく、図１（ｃ）に示すように、スロットライン１１と反対側の面に形成されてもよい。 The slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 are formed inside the slot line 11 by removing the conductor 2. The slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 may be formed in the same plane as the slot line 11 in the substrate 1 as shown in FIG. 1 (b), and as shown in FIG. 1 (c), the slot It may be formed on the side opposite to the line 11.

スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、スロットライン１１、ダイオード２０及びダイオード３０により構成されるスロットループ共振系と電磁共鳴することにより、スロットループ共振系の発振周波数ｎｆ_０の高次高調波信号を選択的に放射する。本明細書において、高次高調波の周波数をＮｎｆ_０（Ｎは整数）とする。 The slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 are electromagnetically resonant with the slot loop resonance system configured of the slot line 11, the diode 20, and the diode 30 to generate high-order harmonics of the oscillation frequency nf ₀ of the slot loop resonance system. Selectively radiate wave signals. In this specification, the frequency of the higher harmonics is Nnf ₀ (N is an integer).

このように、高次高調波信号を選択共鳴して放射するために、スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、第１直線状部及び第２直線状部における電界の位相・振幅が同一の複数の位置に対して、電界の方向（図１におけるＹの方向）において所定距離の位置に形成されている。このような条件下で、スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、周波数Ｎｎｆ_０の高次高調波を選択共鳴して放射することができる。 As described above, the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 have the phase / amplitude of the electric field in the first linear portion and the second linear portion in order to selectively resonate the high-order harmonic signal and radiate it. The same position is formed at a predetermined distance in the direction of the electric field (the direction of Y in FIG. 1) for the same plurality of positions. Under such conditions, the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 may emit selected resonance a high-order harmonic frequency NNF _0.

以下、周波数ｎｆ_０の高調波信号の波長をλとして、スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２から高次高周波信号が放射される原理を説明する。
ダイオード２０が設けられた位置とダイオード３０が設けられた位置との間のスロットライン１１の長さは、ｍλ／２である。また、スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、ダイオード２０及びダイオード３０を結ぶ線に関して対称な位置に形成されている。スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２の長さは高次高調波信号の周波数Ｎｎｆ_０における波長の１／２に設定されており、スロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２に選択共鳴する高次高調波信号を放射することができる。 The principle of the high-order high-frequency signal being emitted from the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 will be described below, assuming that the wavelength of the harmonic signal of the frequency nf ₀ is λ.
The length of the slot line 11 between the position where the diode 20 is provided and the position where the diode 30 is provided is mλ / 2. The slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 are formed at symmetrical positions with respect to the line connecting the diode 20 and the diode 30. The lengths of the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 are set to 1⁄2 of the wavelength of the high-order harmonic signal at the frequency Nnf ₀ , and the resonance is selected for the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2. Higher order harmonic signals can be emitted.

ここで、ｍ及びｎは、互いに素の整数である。ｍとｎとが互いに素であることにより、スロットライン１１におけるｎｆ_０より低い周波数での発振を抑制することができる。 Here, m and n are mutually prime integers. Since m and n are mutually prime, it is possible to suppress oscillation at a frequency lower than nf ₀ in slot line 11.

図１（ａ）においてはｍ＝４であり、ダイオード２０と位置ａとの間の長さ、ダイオード３０と位置ａとの長さ、ダイオード２０と位置ｂとの間の長さ、及びダイオード３０と位置ｂとの長さは、それぞれλに等しい。図１（ａ）における矢印は、ある瞬間における電界の向きを示している。 In FIG. 1A, m = 4, and the length between the diode 20 and the position a, the length between the diode 30 and the position a, the length between the diode 20 and the position b, and the diode 30 And the length of position b are each equal to λ. The arrow in FIG. 1A indicates the direction of the electric field at a certain moment.

すなわち、ある瞬間において、スロットアンテナ４１−１の近傍において、ダイオード２０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り、ダイオード３０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の内側への向きとなる。すなわち、スロットアンテナ４１−１の近傍における、ダイオード２０と位置ａとの間における電界の向き、及びダイオード３０と位置ａとの間における電界の向きは、共にダイオード３０からダイオード２０への向き（以下、「Ｙの向き」という）に最大となり、半周期ごとに向きが反転する。 That is, at a certain moment, in the vicinity of slot antenna 41-1, the direction of the electric field between diode 20 and position a is directed to the outside of slot line 11, and the electric field between diode 30 and position a The direction is the inward direction of the slot line 11. That is, the direction of the electric field between the diode 20 and the position a and the direction of the electric field between the diode 30 and the position a in the vicinity of the slot antenna 41-1 are both directions from the diode 30 to the diode , “The direction of Y”), and the direction is reversed every half cycle.

同様に、ある瞬間において、スロットアンテナ４１−２の近傍において、ダイオード２０と位置ｂ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り、ダイオード３０と位置ｂとの間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る。すなわち、スロットアンテナ４１−２の近傍における、ダイオード２０と位置ｂとの間における電界の向き、及びダイオード３０と位置ｂとの間における電界の向きは、共にＹの向きに最大となり、半周期ごとに向きが反転する。 Similarly, at a certain moment, in the vicinity of the slot antenna 41-2, the direction of the electric field between the diode 20 and the position b is directed to the outside of the slot line 11, and the electric field between the diode 30 and the position b The direction of the direction is the inward direction of the slot line 11. That is, the direction of the electric field between the diode 20 and the position b in the vicinity of the slot antenna 41-2 and the direction of the electric field between the diode 30 and the position b both become maximum in the Y direction and The direction is reversed.

この高調波信号（ｎｆ_０）の波動場において、ダイオード２０及びダイオード３０を結ぶ線に関して対称な位置に形成しているスロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２は、高次高調波信号（Ｎｎｆ_０）を同位相・同振幅で選択共鳴し、基板１の面に垂直な方向（Ｚ軸方向）へ放射することができる。
In the wave field of this harmonic signal (nf ₀ ), slot antenna 41-1 and slot antenna 41-2 formed in symmetrical positions with respect to the line connecting diode 20 and diode 30 are higher order harmonic signals (Nnf). ₀ ) can be selectively resonated in the same phase and the same amplitude, and can be emitted in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the surface of the substrate 1

図２は、第１の実施形態に係る発振器１００を複数並べて構成した発振器アレー２００の構成を示す図である。複数の発振器１００は、互いに直線状部が平行になるともに、Ｘ方向のそれぞれの位置におけるそれぞれの発振器１００の電界の向きが同じ向きとなるように配置されている。具体的には、図２に示す５つの発振器１００のスロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２の中心位置における電界の向きは、ある瞬間においてＹの向きに最大となっており、半周期ごとに反転する。したがって、複数の発振器１００が相互に同期して発振するとともに、発振器アレー２００からは、１つの発振器１００を用いる場合よりも大きな強度の高調波信号を放射することができる。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an oscillator array 200 configured by arranging a plurality of oscillators 100 according to the first embodiment. The plurality of oscillators 100 are arranged such that the linear portions are parallel to one another and the directions of the electric fields of the respective oscillators 100 at the respective positions in the X direction are the same. Specifically, the direction of the electric field at the central position of the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 of the five oscillators 100 shown in FIG. Invert. Therefore, the plurality of oscillators 100 oscillate in synchronization with each other, and the oscillator array 200 can emit a harmonic signal of greater intensity than when one oscillator 100 is used.

以上のとおり、本実施形態に係る発振器１００及び発振器アレー２００は、高次の高調波発振によって生成された発振信号を所定の向きに放射できるので、ミリ波帯又は短ミリ波帯等の超高周波信号を鋭くビーム放射できる信号源として活用できる。また、発振器１００及び発振器アレー２００は、閉ループスロット共振回路構造を有するので、複数のダイオードへのバイアス電圧を一括して供給することもできる。特に、発振器１００及び発振器アレー２００においては、複数のスロットアンテナ４１が、同期した高次高調波信号Ｎｎｆ_０を選択抽出して放射することができるので、微弱な高次高調波信号を効率良く外部に取り出すことが可能になる。さらに、発振器アレー２００においては、各ダイオードを分散して配置できるので、発熱処理を要するガンダイオードを用いる場合、実装上の優位性がある。このように、発振器アレー２００においては、多素子発振器アレー化によって、低雑音化やハイパワー発振を実現することができる。 As described above, since the oscillator 100 and the oscillator array 200 according to the present embodiment can radiate the oscillation signal generated by higher-order harmonic oscillation in a predetermined direction, the super high frequency such as the millimeter wave band or the short millimeter wave band It can be used as a signal source that can emit a sharp beam of signal. In addition, since the oscillator 100 and the oscillator array 200 have a closed loop slot resonance circuit structure, bias voltages to a plurality of diodes can be collectively supplied. In particular, in the oscillator 100 and the oscillator array 200, since the plurality of slot antennas 41 can selectively extract and radiate the synchronized high-order harmonic signal Nnf ₀ , a weak high-order harmonic signal can be efficiently externalized. It is possible to take out. Furthermore, in the oscillator array 200, since each diode can be disposed in a distributed manner, there is an advantage in mounting when using a Gunn diode requiring heat treatment. Thus, in the oscillator array 200, noise reduction and high power oscillation can be realized by the multi-element oscillator array formation.

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係る発振器３００の構成を示す図である。発振器３００は、スロットライン１１の代わりにスロットライン１２が形成されている点で発振器１００と異なる。発振器１００においては、ダイオード２０とダイオード３０との間のスロットライン１１の長さが２λ（ｍ＝４）であったのに対して、発振器３００においては、ダイオード２０とダイオード３０との間のスロットライン１２の長さが５λ／２（ｍ＝５）となっている。また、発振器３００は、発振器１００におけるスロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２の代わりに、スロットアンテナ４２−１、スロットアンテナ４２−２、スロットアンテナ４２−３及びスロットアンテナ４２−４が、スロットライン１３の外側に形成されている点でも、発振器１００と異なる。 Second Embodiment
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the oscillator 300 according to the second embodiment. Oscillator 300 differs from oscillator 100 in that slot line 12 is formed instead of slot line 11. While the length of the slot line 11 between the diode 20 and the diode 30 is 2λ (m = 4) in the oscillator 100, in the oscillator 300, the slot between the diode 20 and the diode 30 The length of the line 12 is 5λ / 2 (m = 5). Also, in the oscillator 300, instead of the slot antenna 41-1 and the slot antenna 41-2 in the oscillator 100, the slot antenna 42-1, the slot antenna 42-2, the slot antenna 42-3 and the slot antenna 42-4 are slots. It is also different from the oscillator 100 in that it is formed outside the line 13.

Ｘ方向におけるダイオード２０とスロットアンテナ４２−１との距離、及びダイオード２０とスロットアンテナ４２−２との距離は、例えばそれぞれλ／４である。また、ダイオード３０とスロットアンテナ４２−３との距離、及びダイオード３０とスロットアンテナ４２−４との距離は、例えば３λ／４である。ダイオード２０とダイオード３０との間のスロットライン１２の長さが５λ／２なので、スロットアンテナ４２−１、スロットアンテナ４２−２、スロットアンテナ４２−３及びスロットアンテナ４２−４のそれぞれの位置における電界はＹの向きに同期し、スロットアンテナ４２と共鳴する。したがって、発振器３００においては、周波数Ｎｎｆ_０の高次高調波信号が、４つのスロットアンテナ４２から基板１に垂直な方向へと放射される。 The distance between the diode 20 and the slot antenna 42-1 and the distance between the diode 20 and the slot antenna 42-2 in the X direction are, for example, λ / 4, respectively. The distance between the diode 30 and the slot antenna 42-3 and the distance between the diode 30 and the slot antenna 42-4 are, for example, 3λ / 4. Since the length of slot line 12 between diode 20 and diode 30 is 5λ / 2, the electric field at each position of slot antenna 42-1, slot antenna 42-2, slot antenna 42-3 and slot antenna 42-4 Is synchronized with the direction of Y and resonates with the slot antenna 42. Therefore, in oscillator 300, high-order harmonic signals of frequency Nn f ₀ are emitted from four slot antennas 42 in the direction perpendicular to substrate 1.

図４は、第２の実施形態に係る発振器３００を複数並べて構成した発振器アレー４００の構成を示す図である。複数の発振器３００（発振器３００−１〜発振器３００−４）は、３波長スロットライン発振器１５０を介して相互結合することによって、それぞれの３００が有するスロットアンテナ４２の位置における電界の向きがＹの向きとなるように配置されている。したがって、発振器３００−１〜発振器３００−４の各スロットアンテナ４２を同期して励振することができる。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an oscillator array 400 in which a plurality of oscillators 300 according to the second embodiment are arranged. The plurality of oscillators 300 (oscillator 300-1 to oscillator 300-4) are mutually coupled via the three-wavelength slot line oscillator 150 so that the direction of the electric field at the position of the slot antenna 42 possessed by each 300 is the direction of Y It is arranged to become. Therefore, each slot antenna 42 of the oscillators 300-1 to 300-4 can be excited synchronously.

また、複数の発振器３００を上記のように配置することで、発振器アレー４００に含まれる複数のスロットアンテナ４２は、同じ振幅・同じ位相で周波数Ｎｎｆ_０の高次高調波信号に共鳴するので、発振器アレー４００からは、１つの発振器３００を用いる場合よりも大きなパワーの高次高調波信号を放射することができる。 Further, by arranging the plurality of oscillators 300 as described above, the plurality of slot antennas 42 included in the oscillator array 400 resonate with the high-order harmonic signal of the frequency Nnf ₀ with the same amplitude and the same phase. The array 400 can emit higher harmonic signals of higher power than using one oscillator 300.

以上のとおり、本実施形態に係る発振器３００及び発振器１５０を介して発振器３００を多素子化し相互同期化した発振器アレー４００は、同期した高次高調波発振信号を所定の向きに放射できるので、ミリ波帯又は短ミリ波帯等の超高周波信号を鋭くビーム放射できる信号源として活用できる。特に、発振器３００及び発振器アレー４００は、発振器１００及び発振器アレー２００よりも多くのスロットアンテナを用いることにより、効率的に超高周波信号を放射することができる。 As described above, since the oscillator array 400 in which the oscillator 300 is multi-elemented and synchronized with each other through the oscillator 300 and the oscillator 150 according to the present embodiment can radiate the synchronized high-order harmonic oscillation signal in a predetermined direction, It can be used as a signal source capable of sharp beam emission of ultrahigh frequency signals such as wavebands or short millimeter wavebands. In particular, the oscillator 300 and the oscillator array 400 can efficiently emit an ultra high frequency signal by using more slot antennas than the oscillator 100 and the oscillator array 200.

＜第３の実施形態＞
図５は、第３の実施形態に係る発振器５００の構成を示す図である。発振器５００は、スロットライン１１の代わりにスロットライン１３が基板１に形成されている点で発振器１００と異なる。 Third Embodiment
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the oscillator 500 according to the third embodiment. The oscillator 500 differs from the oscillator 100 in that a slot line 13 is formed on the substrate 1 instead of the slot line 11.

スロットライン１３は、ダイオード２０が交差する第１直線状部とダイオード３０が交差する第２直線状部との間において、ダイオード２０及びダイオード３０を結ぶ直線Ｌに対して第１の側（右側）に形成された、互いに平行な２本の第１平行直線状部を含む。また、スロットライン１３は、第１直線状部の一端、第２直線状部の一端、及び２本の第１平行直線状部を接続する３本の第１接続部を含む。すなわち、スロットライン１３は、メアンダーループ形状をしている。 The slot line 13 has a first side (right side) with respect to a straight line L connecting the diode 20 and the diode 30 between a first linear portion where the diode 20 intersects and a second linear portion where the diode 30 intersects. And two first parallel straight portions parallel to each other. The slot line 13 also includes three first connection portions connecting one end of the first linear portion, one end of the second linear portion, and two first parallel linear portions. That is, the slot line 13 has a meander loop shape.

また、スロットライン１３は、ダイオード２０及びダイオード３０を結ぶ直線に対して第１の側と反対の第２の側（左側）に形成された、互いに平行な２本の第２平行直線状部を含む。さらに、スロットライン１３は、第１直線状部の他端、第２直線状部の他端、及び２本の第２平行直線状部を接続する３本の第２接続部を含む。 Also, the slot line 13 is formed of two parallel second parallel straight portions parallel to each other formed on the second side (left side) opposite to the first side with respect to the straight line connecting the diode 20 and the diode 30. Including. Furthermore, the slot line 13 includes three second connection portions connecting the other end of the first linear portion, the other end of the second linear portion, and the two second parallel linear portions.

第１直線状部と１つ目の第１平行直線状部との間、２つの第１平行直線状部の間、及び２つ目の第１平行直線状部と第２直線状部との間には、合計３個のスロットアンテナ４３が形成されている。同様に、第１直線状部と１つ目の第２平行直線状部との間、２つの第２平行直線状部の間、及び２つ目の第２平行直線状部と第２直線状部との間には、合計３個のスロットアンテナ４３が形成されている。 Between the first linear portion and the first first parallel linear portion, between the two first parallel linear portions, and between the second first parallel linear portion and the second linear portion A total of three slot antennas 43 are formed between them. Similarly, between the first linear portion and the first second parallel linear portion, between the two second parallel linear portions, and the second second parallel linear portion and the second linear shape A total of three slot antennas 43 are formed between the units.

ダイオード２０が設けられた位置とダイオード３０が設けられた位置との間のスロットライン１３の長さは、ｍλ／２であり、スロットライン１３の周長はｍλ（ｍは偶数）である。図５は、ｍ＝８の場合を示している。具体的には、ダイオード２０と位置ａとの長さ、位置ａと位置ｃとの長さ、位置ｃと位置ｅとの長さ、位置ｅとダイオード３０との長さ、ダイオード３０と位置ｆとの長さ、位置ｆと位置ｄとの長さ、位置ｄと位置ｂとの長さ、位置ｂとダイオード２０との長さは、それぞれλである。また、それぞれのスロットアンテナ４３のＸ方向における位置は、例えば、ダイオード２０及びダイオード３０のそれぞれからλ／４の位置である。 The length of the slot line 13 between the position where the diode 20 is provided and the position where the diode 30 is provided is mλ / 2, and the circumferential length of the slot line 13 is mλ (m is an even number). FIG. 5 shows the case of m = 8. Specifically, the lengths of the diode 20 and the position a, the lengths of the position a and the position c, the lengths of the position c and the position e, the lengths of the position e and the diode 30, the diode 30 and the position f The lengths of the positions f and d, the lengths of the positions d and b, and the lengths of the position b and the diode 20 are λ, respectively. Further, the position of each slot antenna 43 in the X direction is, for example, a position of λ / 4 from each of the diode 20 and the diode 30.

この場合、それぞれのスロットアンテナ４３における電界の向きは、Ｙの向きとなる。したがって、発振器５００においては、合計６個のスロットアンテナ４３から同期した高次高調波信号が放射される。 In this case, the direction of the electric field in each slot antenna 43 is the direction of Y. Therefore, in the oscillator 500, synchronized high-order harmonic signals are emitted from a total of six slot antennas 43.

発振器５００における第１平行直線状部及び第２平行直線状部の数、及びスロットアンテナ４３の数は、任意の数とすることができる。すなわち、スロットライン１３は、ダイオード２０が交差する第１直線状部とダイオード３０が交差する第２直線状部との間において、ダイオード２０及びダイオード３０を結ぶ直線に対して第１の側に形成された、互いに平行なｋ本の第１平行直線状部（ただし、ｋは偶数）を含むとともに、第１直線状部、第２直線状部、及びｋ本の第１平行直線状部を接続するｋ＋１本の第１接続部を含んでもよい。発振器５００は、複数の第１平行直線状部の間の少なくともいずれかに、スロットアンテナ４３を有することができる。 The number of first parallel linear portions and second parallel linear portions in the oscillator 500 and the number of slot antennas 43 can be any number. That is, the slot line 13 is formed on the first side with respect to the straight line connecting the diode 20 and the diode 30 between the first linear portion where the diode 20 intersects and the second linear portion where the diode 30 intersects. Includes k first parallel straight portions parallel to one another (where k is an even number) and connects the first straight portion, the second straight portion, and the k first parallel straight portions. May include k + 1 first connections. The oscillator 500 can have a slot antenna 43 at least any of the plurality of first parallel linear portions.

また、スロットライン１３は、ダイオード２０及びダイオード３０を結ぶ直線に対して第１の側と反対の第２の側に形成された、互いに平行なｋ本の第２平行直線状部を含むとともに、第１直線状部、第２直線状部、及びｋ本の第２平行直線状部を接続するｋ＋１本の第２接続部を含んでもよい。発振器５００は、複数の第２平行直線状部の間の少なくともいずれかに、スロットアンテナ４３を有することができる。ダイオード２０が設けられた位置とダイオード３０が設けられた位置との間のスロットラインの長さは、ｍλ／２である。このようなスロットライン１３を基板１に形成することで、発振信号を所定の向きに放射させることができる発振器を構成することができる。 Also, the slot line 13 includes k second parallel linear portions parallel to each other, formed on the second side opposite to the first side with respect to the straight line connecting the diode 20 and the diode 30. The first linear portion, the second linear portion, and k + 1 second connection portions connecting the k second parallel linear portions may be included. The oscillator 500 can have a slot antenna 43 in at least one of the plurality of second parallel linear portions. The length of the slot line between the position where the diode 20 is provided and the position where the diode 30 is provided is mλ / 2. By forming such a slot line 13 on the substrate 1, an oscillator capable of emitting an oscillation signal in a predetermined direction can be configured.

図６は、第３の実施形態に係る発振器５００を複数並べて構成した発振器アレー６００の構成を示す図である。複数の発振器５００（発振器５００−１〜発振器５００−４）は、互いに直線状部が平行になるとともに、それぞれの５００が有するスロットアンテナ４３の位置における電界の向きがＹの向きとなるように配置されている。発振器アレー６００においては、Ｘ方向及びＹ方向に隣接する発振器５００は、互いに電磁結合する。したがって、発振器アレー６００においては、相互同期が２次元に展開され、各スロットアンテナ４３は、同じ振幅・同じ位相で周波数Ｎｎｆ_０の高次高調波信号に共鳴する。その結果、発振器アレー６００は、発振器アレー２００及び発振器アレー４００よりも多くのスロットアンテナ４３を用いることで、よりハイパワーな高次高調波信号を放射することができる。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an oscillator array 600 configured by arranging a plurality of oscillators 500 according to the third embodiment. The plurality of oscillators 500 (oscillator 500-1 to oscillator 500-4) are arranged such that the linear portions are parallel to one another and the direction of the electric field at the position of the slot antenna 43 of each 500 is the direction of Y It is done. In oscillator array 600, adjacent oscillators 500 in the X and Y directions are electromagnetically coupled to one another. Therefore, in oscillator array 600, mutual synchronization is expanded in two dimensions, and each slot antenna 43 resonates with the high-order harmonic signal of frequency Nnf ₀ with the same amplitude and the same phase. As a result, the oscillator array 600 can emit higher power higher-order harmonic signals by using more slot antennas 43 than the oscillator array 200 and the oscillator array 400.

＜第４の実施形態＞
図７は、第４の実施形態に係る発振器７００の構成を示す図である。発振器７００は、発振器１００におけるスロットアンテナ４１−１及びスロットアンテナ４１−２の代わりに、スロットアンテナ４４−１、スロットアンテナ４４−２、スロットアンテナ４４−３及びスロットアンテナ４４−４が形成されている点で発振器１００と異なる。また、発振器７００は、スロットライン１１の代わりにスロットライン１４が形成されている点でも発振器１００と異なる。発振器１００においては、ダイオード２０とダイオード３０との間のスロットライン１１の長さが２λ（ｍ＝４）であったのに対して、発振器７００においては、ダイオード２０とダイオード３０との間のスロットライン１４の長さが４λ（ｍ＝８）となっている。 Fourth Embodiment
FIG. 7 is a view showing the configuration of an oscillator 700 according to the fourth embodiment. In oscillator 700, slot antenna 44-1, slot antenna 44-2, slot antenna 44-3 and slot antenna 44-4 are formed instead of slot antenna 41-1 and slot antenna 41-2 in oscillator 100. It differs from the oscillator 100 in the point. Oscillator 700 also differs from oscillator 100 in that slot line 14 is formed instead of slot line 11. In oscillator 100, the length of slot line 11 between diode 20 and diode 30 is 2λ (m = 4), while in oscillator 700, the slot between diode 20 and diode 30 is The length of the line 14 is 4λ (m = 8).

Ｘ方向におけるダイオード２０及びダイオード３０とスロットアンテナ４４−２との距離、並びにダイオード２０及びダイオード３０とスロットアンテナ４４−３との距離は、例えばλ／４である。また、ダイオード２０及びダイオード３０とスロットアンテナ４４−１との距離、並びにダイオード２０及びダイオード３０とスロットアンテナ４４−４との距離は、例えば５λ／４である。ダイオード２０とダイオード３０との間のスロットライン１２の長さが４λなので、スロットアンテナ４４−１、スロットアンテナ４４−２、スロットアンテナ４４−３及びスロットアンテナ４４−４のそれぞれの位置における電界の向きはＹの向きになる。したがって、発振器７００においては、４つのスロットアンテナ４４から周波数Ｎｎｆ_０の高次高調波信号が放射される。 The distance between the diode 20 and the diode 30 and the slot antenna 44-2 in the X direction and the distance between the diode 20 and the diode 30 and the slot antenna 44-3 are, for example, λ / 4. The distance between the diode 20 and the diode 30 and the slot antenna 44-1 and the distance between the diode 20 and the diode 30 and the slot antenna 44-4 are, for example, 5λ / 4. Since the length of slot line 12 between diode 20 and diode 30 is 4λ, the direction of the electric field at each position of slot antenna 44-1, slot antenna 44-2, slot antenna 44-3 and slot antenna 44-4. Is in the Y direction. Therefore, in the oscillator 700, high-order harmonic signal in the frequency NNF ₀ is emitted from the four slot antenna 44.

図８は、第４の実施形態に係る発振器７００をＹ方向に３つ並べて構成した発振器アレー８００の構成を示す図である。複数の発振器７００は、それぞれの７００が有するスロットアンテナ４４の位置における電界の向きがＹの向きとなるように配置されている。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an oscillator array 800 in which three oscillators 700 according to the fourth embodiment are arranged in the Y direction. The plurality of oscillators 700 are arranged such that the direction of the electric field at the position of the slot antenna 44 included in each of the oscillators 700 is the Y direction.

図９は、図８に示した発振器アレー８００の変形例に係る発振器アレー９００の構成を示す図である。発振器アレー８００においては、それぞれの発振器７００のスロットライン１４の内側にスロットアンテナ４４が形成されていたのに対して、発振器アレー９００においては、スロットライン１４の外側にスロットアンテナ４４が形成されている点及び発振器７００がスロットアンテナ４４で相互結合している点で異なり、他の点で同じである。発振器７００のようにｍが偶数である場合、スロットライン１４におけるダイオード２０が設けられている側とダイオード３０が設けられている側のＸ方向における同じ位置の電界の向きが同一である。したがって、スロットアンテナ４４をスロットライン１４の内側に配置しても外側に配置しても同等の効果を得ることができる。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an oscillator array 900 according to a modification of the oscillator array 800 shown in FIG. In the oscillator array 800, the slot antenna 44 is formed inside the slot line 14 of each oscillator 700, whereas in the oscillator array 900, the slot antenna 44 is formed outside the slot line 14. It differs in that the point and the oscillator 700 are mutually coupled at the slot antenna 44 and is otherwise identical. When m is an even number as in the oscillator 700, the direction of the electric field at the same position in the X direction on the side of the slot line 14 on which the diode 20 is provided and the side on which the diode 30 is provided is the same. Therefore, the same effect can be obtained whether the slot antenna 44 is disposed inside or outside the slot line 14.

＜第５の実施形態＞
図１０は、第５の実施形態に係る発振器１０００の構成を示す図である。発振器１０００は、第３の実施形態に係る発振器５００におけるダイオード２０及びダイオード３０の代わりに、負性抵抗を形成するＨＥＭＴ等の３端子素子により構成される負性抵抗回路５０及び負性抵抗回路６０を備える点で、発振器５００と異なる。発振器１０００は、スロットライン１３の代わりにスロットライン１５が基板１に形成されている点でも発振器５００と異なる。 Fifth Embodiment
FIG. 10 is a view showing the configuration of an oscillator 1000 according to the fifth embodiment. The oscillator 1000 is a negative resistance circuit 50 and a negative resistance circuit 60 configured by three-terminal elements such as HEMTs forming a negative resistance, instead of the diode 20 and the diode 30 in the oscillator 500 according to the third embodiment. The oscillator 500 differs from the oscillator 500 in that The oscillator 1000 also differs from the oscillator 500 in that a slot line 15 is formed on the substrate 1 instead of the slot line 13.

スロットライン１５は、負性抵抗回路５０が設けられた第１直線状部と負性抵抗回路６０が設けられた第２直線状部との間において、負性抵抗回路５０及び負性抵抗回路６０を結ぶ直線Ｌに対して第１の側（右側）に形成された、互いに平行な２本の第１平行直線状部を含む。また、スロットライン１５は、第１直線状部の一端、第２直線状部の一端、及び２本の第１平行直線状部を接続する３本の第１接続部を含む。 The slot line 15 is provided between the negative resistance circuit 50 and the negative resistance circuit 60 between the first linear portion provided with the negative resistance circuit 50 and the second linear portion provided with the negative resistance circuit 60. And two parallel first parallel straight portions formed on the first side (right side) with respect to the straight line L connecting the two. The slot line 15 also includes three first connection portions connecting one end of the first linear portion, one end of the second linear portion, and two first parallel linear portions.

また、スロットライン１５は、負性抵抗回路５０及び負性抵抗回路６０を結ぶ直線に対して第１の側と反対の第２の側（左側）に形成された、互いに平行な２本の第２平行直線状部を含む。さらに、スロットライン１５は、第１直線状部の他端、第２直線状部の他端、及び２本の第２平行直線状部を接続する３本の第２接続部を含む。第１直線状部と１つ目の第１平行直線状部との間、２つの第１平行直線状部の間、及び２つ目の第１平行直線状部と第２直線状部との間には、合計３個のスロットアンテナ４５が形成されている。同様に、第１直線状部と１つ目の第２平行直線状部との間、２つの第２平行直線状部の間、及び２つ目の第２平行直線状部と第２直線状部との間には、合計３個のスロットアンテナ４５が形成されている。 Also, the slot line 15 is formed on the second side (left side) opposite to the first side with respect to the straight line connecting the negative resistance circuit 50 and the negative resistance circuit 60, in parallel with each other. 2 includes parallel straight portions. Furthermore, the slot line 15 includes three second connection portions connecting the other end of the first linear portion, the other end of the second linear portion, and the two second parallel linear portions. Between the first linear portion and the first first parallel linear portion, between the two first parallel linear portions, and between the second first parallel linear portion and the second linear portion A total of three slot antennas 45 are formed between them. Similarly, between the first linear portion and the first second parallel linear portion, between the two second parallel linear portions, and the second second parallel linear portion and the second linear shape A total of three slot antennas 45 are formed between the units.

スロットライン１５の周長は９λに等しく、負性抵抗回路５０と負性抵抗回路６０との間の長さは９λ／２である。負性抵抗回路５０と位置ａとの間の長さ、負性抵抗回路５０と位置ｂとの間の長さ、負性抵抗回路６０と位置ｅとの間の長さ、負性抵抗回路６０と位置ｆとの間の長さは、それぞれ５λ／４である。位置ａと位置ｃとの間の長さ、位置ｃと位置ｅとの間の長さ、位置ｂと位置ｄとの間の長さ、位置ｄと位置ｆとの間の長さは、それぞれλである。上記の条件が満たされるとき、すべてのスロットアンテナ４５の位置における電界の向きが、ある瞬間においてＹの向きに最大となり、半周期ごとに反転する。このように、負性抵抗素子としてＨＥＭＴ等の三端子素子を用いても、所定の向きに発振信号を放射する発振器１０００を構成することができる。 The circumferential length of the slot line 15 is equal to 9λ, and the length between the negative resistance circuit 50 and the negative resistance circuit 60 is 9λ / 2. The length between the negative resistance circuit 50 and the position a, the length between the negative resistance circuit 50 and the position b, the length between the negative resistance circuit 60 and the position e, the negative resistance circuit 60 And the position f is 5λ / 4, respectively. The length between position a and position c, the length between position c and position e, the length between position b and position d, and the length between position d and position f are respectively It is λ. When the above conditions are satisfied, the direction of the electric field at all slot antenna 45 positions becomes maximum at the moment in the direction of Y and reverses every half cycle. As described above, even if a three-terminal element such as a HEMT is used as the negative resistance element, the oscillator 1000 can be configured to emit an oscillation signal in a predetermined direction.

図１１は、第５の実施形態に係る発振器１０００をＸ方向に２つ、Ｙ方向に２つ並べて構成した発振器アレー１１００の構成を示す図である。複数の発振器１０００（発振器１０００−１〜発振器１０００−４）は、それぞれの１０００が有するスロットアンテナ４５の位置における電界の向きが、ある瞬間においてＹの向きに最大となるように配置されている。また、複数の発振器１０００は、発振器１０００−１と発振器１０００−３との間、及び、発振器１０００−２と発振器１０００−４との間にはスロットアンテナ４６が形成されており、スロットアンテナ４６における電界の向きが、ある瞬間においてＹの向きに最大となるように配置されている。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an oscillator array 1100 configured by arranging two oscillators 1000 in the X direction and two oscillators Y in the Y direction according to the fifth embodiment. The plurality of oscillators 1000 (oscillators 1000-1 to 1000-4) are arranged such that the direction of the electric field at the position of the slot antenna 45 possessed by each of the oscillators 1000 is maximized in the direction of Y at a certain moment. In the plurality of oscillators 1000, a slot antenna 46 is formed between the oscillator 1000-1 and the oscillator 1000-3, and between the oscillator 1000-2 and the oscillator 1000-4. The direction of the electric field is arranged to be maximized in the direction of Y at a certain moment.

図６に示した構成と同様に、Ｘ方向において隣接する発振器１０００は、互いに磁界結合し、Ｙ方向において隣接する発振器１０００は、スロットアンテナ４６を介して互いに電磁結合する。したがって、発振器アレー１１００においては、相互同期が２次元展開され、それぞれの発振器１０００に含まれるスロットアンテナが、同じ振幅・同じ位相で周波数Ｎｎｆ_０の高次高調波信号に共鳴する。その結果、発振器アレー１１００においては、多数のスロットアンテナから同じ向きに大きなパワーの高次高調波信号を放射することができる。 Similar to the configuration shown in FIG. 6, adjacent oscillators 1000 in the X direction are magnetically coupled to each other, and adjacent oscillators 1000 in the Y direction are electromagnetically coupled to each other via the slot antenna 46. Therefore, in oscillator array 1100, mutual synchronization is expanded in two dimensions, and the slot antenna included in each oscillator 1000 resonates with the high-order harmonic signal of frequency Nnf ₀ with the same amplitude and the same phase. As a result, in the oscillator array 1100, high power high-order harmonic signals can be emitted in the same direction from a large number of slot antennas.

上記の各実施形態で説明した発振器及び発振器アレーを、ファブリペロー共振系や可変反射係数の反射鏡等と組み合わせることによって、周波数可変制御やＦＳＫ等のＲＦ直接変調機能を実現することができる。さらには、上記の発振器及び発振器アレーを開口アンテナ等と複合化することにより、発振信号を空間合成したり導波路伝送したりすることも可能であり、多様な応用展開が期待できる。 By combining the oscillator and the oscillator array described in each of the above embodiments with a Fabry-Perot resonance system, a reflecting mirror with a variable reflection coefficient, or the like, it is possible to realize an RF direct modulation function such as frequency variable control or FSK. Furthermore, by combining the above-described oscillator and oscillator array with an aperture antenna or the like, it is also possible to spatially synthesize an oscillation signal or transmit it through a waveguide, and various application developments can be expected.

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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It is apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above embodiment. It is also apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such alterations or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

例えば、上記の実施形態における直線状部は、厳密な意味での直線である必要はなく、概ね特定の方向の線分であればよい。また、上記の実施形態における接続部は、任意の曲線であればよい。 For example, the straight portion in the above embodiment does not have to be a straight line in a strict sense, but may be a line segment in a substantially specific direction. Moreover, the connection part in said embodiment should just be arbitrary curves.

１・・・基板
２・・・導体
１１、１２、１３、１４、１５・・・スロットライン
２０、３０・・・ダイオード
４１、４２、４３、４４，４５、４６・・・スロットアンテナ
５０、６０・・・負性抵抗回路
１００、３００、５００、７００、１０００・・・発振器
２００、４００、６００、８００、９００、１１００・・・発振器アレー
１２００プッシュ・プッシュ発振回路
１２１０基板
１２２０、１２３０・・・マイクロストリップライン
１２４０、１２５０・・・負性抵抗素子
１２５０負性抵抗素子
１３００発振器
１３１０基板
１３２０スロットライン
１３３０マイクロストリップライン
１３４０ガンダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate 2 ... conductor 11, 12, 13, 14, 15 ... slot line 20, 30 ... diode 41, 42, 43, 44, 45, 46 ... slot antenna 50, 60 ... Negative resistance circuit 100, 300, 500, 700, 1000 ... Oscillator 200, 400, 600, 800, 900, 1100 ... Oscillator array 1200 Push-push oscillator circuit 1210 Substrate 1220, 1230 ... Microstrip line 1240, 1250 ... negative resistance element 1250 negative resistance element 1300 oscillator 1310 substrate 1320 slot line 1330 microstrip line 1340 Gunn diode

Claims

An oscillator that outputs an oscillation signal,
A substrate on which is formed a looped slot line having at least a first linear portion and a second linear portion parallel to the first linear portion;
A first negative resistance element provided on the substrate so as to intersect the slot line in the first linear portion;
A second negative resistance element provided on the substrate, intersecting the slot line in the second linear portion;
A plurality of slot antennas formed at predetermined distances in the direction of the electric field with respect to a plurality of positions having the same phase of the electric field in the first linear portion and the second linear portion;
Oscillator with.

The plurality of slot antennas are formed inside the slot line,
The oscillator according to claim 1.

The plurality of slot antennas are formed outside the slot line,
The oscillator according to claim 1.

The fundamental frequency of the oscillation signal generated by the first negative resistance element and the second negative resistance element is f ₀ , and the wavelength of the harmonic signal of the frequency n f ₀ n times the fundamental frequency is λ, m and When n and n are prime integers, the length of the slot line between the first negative resistance element and the second negative resistance element is mλ / 2.
The oscillator according to any one of claims 1 to 3.

The plurality of slot antennas are formed at symmetrical positions with respect to a line connecting the first linear portion and the second linear portion.
The oscillator according to claim 4.

The length of the plurality of slot antennas is 1/2 of the wavelength of the high-order harmonic signal that is N times (N is an integer) of the harmonic signal.
The oscillator according to claim 4 or 5.

The slot line is between the first linear portion and the second linear portion,
K parallel first parallel linear portions (where k is an even number) formed on the first side with respect to a straight line connecting the first negative resistance element and the second negative resistance element; ,
K + 1 first connection portions connecting the first linear portion, the second linear portion, and the k first parallel linear portions;
K second parallel straight portions parallel to each other and formed on a second side opposite to the first side with respect to a straight line connecting the first negative resistance element and the second negative resistance element; ,
K + 1 second connection portions connecting the first linear portion, the second linear portion, and the k second parallel linear portions;
Have
The length of the slot line between the position where the first negative resistance element is provided and the position where the second negative resistance element is provided is mλ / 2.
The oscillator according to any one of claims 4 to 6.

A plurality of oscillators according to any one of claims 1 to 7 are provided in a direction parallel to the first linear portion and the second linear portion.
Oscillator array.

A plurality of oscillators according to any one of claims 1 to 7 are provided in a direction orthogonal to the first linear portion and the second linear portion.
Oscillator array.