発振回路
【課題】簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することが可能な発振回路を提供すること。
【解決手段】一対の負性抵抗回路と、前記一対の負性抵抗回路にそれぞれ接続された一対の伝送線路１４ａ、１４ｂと、前記一対の伝送線路にそれぞれ対称に設けられ、前記一対の伝送線路の間をボンディングワイヤによって互いに接続可能な一対のパッド４０ａ、４０ｂと、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を合成する合成回路と、を有する発振回路。
【解決手段】一対の負性抵抗回路と、前記一対の負性抵抗回路にそれぞれ接続された一対の伝送線路１４ａ、１４ｂと、前記一対の伝送線路にそれぞれ対称に設けられ、前記一対の伝送線路の間をボンディングワイヤによって互いに接続可能な一対のパッド４０ａ、４０ｂと、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を合成する合成回路と、を有する発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプッシュプッシュ発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数用途の発振回路では、一対の負性抵抗回路および負性抵抗回路それぞれに接続された共振回路を備え、これら負性抵抗回路の出力信号の基本波または高調波を合成するプッシュプッシュ型発振回路が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２３９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プッシュプッシュ型発振回路においては、発振周波数の調整のため、共振回路にスタブを接続する場合がある。共振回路を構成する伝送線路の周辺には、スタブとなる金属パターンがあらかじめ設けられており、これと伝送線路との間をボンディングワイヤによって接続することで、調整が行われる。プッシュプッシュ型発振回路の特性を向上するためには、各負性抵抗回路に接続される共振回路それぞれの特性が揃っていることが重要である。しかし、発振周波数が高くなると、その調整のためのボンディングワイヤの長さのばらつきが、スタブの特性に影響を与えることになる。このため、高い周波数でプッシュプッシュ発振回路を実現するためには、調整が非常に難しいという問題がある。なお、ここで高い周波数とは、プッシュプッシュ発振器が５ＧＨｚ以上で出力をなす場合を指す。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することが可能な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】
【０００６】
本発明は、一対の負性抵抗回路と、前記一対の負性抵抗回路にそれぞれ接続された一対の伝送線路と、前記一対の伝送線路にそれぞれ対称に設けられ、前記一対の伝送線路の間をボンディングワイヤによって互いに接続可能な一対のパッドと、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を合成する合成回路と、を有することを特徴とする発振回路である。本発明によれば、簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することができる。
【０００７】
上記構成において、前記一対のパッドの間を互いに接続するボンディングワイヤを有する構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記合成回路は、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を基本波逆相かつ２倍波同相で合成する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路の上にそれぞれ設けられている構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路から離間した位置にそれぞれ設けられている構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において前記一対のパッドと前記一対の伝送線路との間に、幅が前記パッドの幅より狭いフィードがそれぞれ設けられている構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記一対の伝送線路それぞれに接続された一対のバラクタダイオードを有する構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記合成回路の出力周波数は、５ＧＨｚ以上である構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記一対のパッドの位置は、基本波波長λに対して±１／１０λ以内の範囲で対称に配置されてなる構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、比較例１に係る発振回路の回路図である。
【図２】図２（ａ）は、伝送線路の平面図、図２（ｂ）は、伝送線路の等価回路図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、発振回路の発振周波数の調整方法を示す図である。
【図４】図４は、実施例１に係る発振回路の回路図である。
【図５】図５は、比較例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。
【図６】図６は、実施例１に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が同位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が逆位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。
【図９】図９は、シミュレーションに用いた発振回路の回路図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）はシミュレーションを行った発振回路の回路構成を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ比較例３および４における時間に対するノードＮ３およびＮ４の電圧を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、それぞれ比較例５および実施例１における時間に対するノードＮ３およびＮ４の電圧を示す図である。
【図１３】図１３は、比較例３〜５および実施例４の発振周波数（２倍波）を示す図である。
【図１４】図１４は、比較例３〜５および実施例４の２倍波の出力電力を示す図である。
【図１５】図１５は、比較例３〜５および実施例４の基本波の出力電力を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。
【図１７】図１７は、実施例２におけるボンディングワイヤの接続例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を用い実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、発振回路について比較例１を用い説明する。図１は、比較例１に係る発振回路の回路図である。図１のように、発振回路１００は、負性抵抗回路１０と共振回路１２とを有している。負性抵抗回路１０は、出力端子Ｔｏｕｔから発振信号を出力する。共振回路１２は、発振信号の発振周波数を規定する。共振回路１２においては、伝送線路１４とバラクタダイオード１６とが直列に接続されている。バラクタダイオード１６のカソードには、制御端子Ｔｃが接続されている。制御端子Ｔｃに印加される電圧により、バラクタダイオード１６の容量値を調整することができる。共振回路１２の容量値Ｃ、インダクタンスＬとすると、発振回路の発振周波数ｆｏｓｃ∝１／√（Ｃ×Ｌ）で規定される。
【００１９】
次に、ボンディングワイヤを用いた発振周波数の調整方法について説明する。図２（ａ）は、伝送線路の平面図、図２（ｂ）は、伝送線路の等価回路図である。図２（ａ）のように、伝送線路１４にボンディングワイヤ５４を接合可能なパッド５０を形成する。伝送線路１４の横にパッド５２を形成する。パッド５０と５２とをボンディングワイヤ５４を用い電気的に接続する。図２（ｂ）のように、伝送線路１４を複数の分布定数線路６０で表す。パッド５０と５２とをボンディングワイヤ５４を用い接続した箇所は、オープンスタブ６２となる。これにより、伝送線路１４のインダクタンス成分が変化する。ボンディングワイヤ５４を用い、パッド５０と５２とをいくつ接続するまたは全く接続しないことにより、発振周波数を調整することができる。
【００２０】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、発振回路の発振周波数の調整方法を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）において、横軸は、制御端子Ｔｃに印加される制御電圧Ｖｃ、縦軸は発振周波数である。図３（ａ）の周波数特性７０のように、制御電圧Ｖｃを電圧Ｖｃ１からＶｃ２の範囲で変化させることにより、発振周波数をｆ１からｆ２の範囲で調整できる特性が理想的な特性とする。しかしながら、図３（ａ）の周波数特性７１および７２のように、製造ばらつきにより周波数特性が理想的な周波数特性７０からずれてしまう。そこで、図３（ｂ）のように、製造ばらつきを考慮して、周波数特性を低周波数側に設定しておく。製造ばらつきにより、周波数特性が最も高周波数側にずれた場合、理想的な周波数特性７０となるように設定する。周波数特性が理想的な特性から低周波数側にずれた周波数特性７３の場合、図２（ａ）および図２（ｂ）のように、ボンディングワイヤを用い、伝送線路１４にスタブを形成することにより、発振周波数を高周波数側に調整する。これにより、理想的な周波数特性とすることができる。
【００２１】
図４は、実施例１に係る発振回路の回路図である。実施例１に係る発振回路１０２は、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂ、一対の共振回路１２ａおよび１２ｂ、並びに合成回路１８を有する。負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂは、発振信号をそれぞれ出力ノードＮ３およびＮ４から合成回路１８に出力する。共振回路１２ａおよび１２ｂは、それぞれ負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂに接続されている。共振回路１２ａおよび１２ｂは、それぞれ伝送線路１４ａおよび１４ｂ並びにバラクタダイオード１６ａおよび１６ｂを有する。伝送線路１４ａと１４ｂとは互いに対称である。バラクタダイオード１６ａおよび１６ｂのカソードは共通に制御端子Ｖｃに接続されている。伝送線路１４ａおよび１４ｂと、バラクタダイオード１６ａおよび１６ｂと、の間のノードがそれぞれノードＮ１およびＮ２である。合成回路１８は、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号を合成し、出力端子Ｔｏｕｔに出力する。このような構成により、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号が基本波の同位相の場合、基本波の出力電力を大きくできる。また、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号が基本波の逆位相の場合、基本波の出力電力を小さくし、２倍波の出力電力を大きくできる。
【００２２】
図５は、比較例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。比較例２に係る発振回路の回路図は図４と同じである。図５のように、伝送線路１４ａおよび１４ｂ上にそれぞれパッド５０ａおよび５０ｂが設けられ、伝送線路１４ａおよび１４ｂの横にそれぞれパッド５２ａおよび５２ｂが形成されている。伝送線路１４ａ、パッド５０ａおよび５２ａと、伝送線路１４ｂ、パッド５０ｂおよび５２ｂと、線３１に対し対称に形成されている。図２（ａ）と同様に、パッド５０ａとパッド５２ａとの間にボンディングワイヤ５４ａ、パッド５０ｂとパッド５２ｂとの間にボンディングワイヤ５４ｂを形成する。これにより、発振周波数を調整することができる。しかしながら、ボンディングワイヤ５４ａと５４ｂとの長さが異なると、図２（ｂ）で示したオープンスタブ６２の長さが異なることになる。これにより、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂが出力する出力信号の周波数が異なってしまい、発振回路の特性が劣化する。また、比較例２においては、ボンディングワイヤを比較例１の図２（ａ）比較例に対し２倍多く接続することになる。
【００２３】
図６は、実施例１に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。図６のように、伝送線路１４ａおよび１４ｂにそれぞれパッド４０ａおよび４０ｂが設けられている。パッド４０ａと４０ｂとは、伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置に設けられている。すなわち、パッド４０ａと４０ｂとは伝送線路１４ａと１４ｂの中間線３１に対し対称に設けられている。パッド４０ａおよび４０ｂとはボンディングワイヤ４２により電気的に接続される。ボンディングワイヤ４２がパッド４０ａおよび４０ｂに接続される位置４１ａおよび４１ｂは線３１に対し対称である。
【００２４】
図７（ａ）から図７（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が同位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。図７（ａ）のように、伝送線路１４ａのパッド４０ａと伝送線路１４ｂのパッド４０ｂとの間にボンディングワイヤ４２が電気的に接続されている。図７（ｂ）のように、この場合のボンディングワイヤ４２内の定在波の電圧は、例えば線３１の位置が腹となる。腹となる位置は、ボンディングワイヤ４２の物理的な中点とは限らず、電気長的な中点の場合もある。図７（ｃ）は、図７（ａ）の等価回路である。図７（ｃ）のように、伝送線路１４ａの等価回路としては、伝送線路１４ａを構成する分布定数線路６０ａの間のノードにオープンスタブ６４ａが接続されている。伝送線路１４ｂの等価回路としては、伝送線路１４ｂを構成する分布定数線路６０ｂの間のノードにオープンスタブ６４ｂが接続されている。図７（ｂ）の腹となる位置は、伝送線路１４ａと１４ｂとの中点のため、オープンスタブ６４ａと６４ｂとの長さはほぼ同じとなる。よって、ボンディングワイヤ４２の長さがばらついたとしても、伝送線路１４ａと１４ｂとの対称性は失われない。
【００２５】
図８（ａ）から図８（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が逆位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。図８（ａ）は、図７（ａ）と同じ図であり説明を省略する。図８（ｂ）のように、この場合のボンディングワイヤ４２内の定在波の電圧は、例えば線３１の位置が節となる。節となる位置は、図７（ｂ）と同様に、ボンディングワイヤ４２の物理的な中点とは限らず、電気長的な中点の場合もある。図８（ｃ）は、図８（ａ）の等価回路である。図８（ｃ）のように、伝送線路１４ａの等価回路としては、伝送線路１４ａを構成する分布定数線路６０ａの間のノードにショートスタブ６６ａが接続されている。伝送線路１４ｂの等価回路としては、伝送線路１４ｂを構成する分布定数線路６０ｂの間のノードにショートスタブ６６ｂが接続されている。図８（ｂ）の節となる位置は、伝送線路１４ａと１４ｂとの中点のため、ショートスタブ６６ａと６６ｂとの長さはほぼ同じとなる。よって、ボンディングワイヤ４２の長さがばらついたとしても、伝送線路１４ａと１４ｂとの対称性は失われない。
【００２６】
実施例１に係る発振回路の特性をシミュレーションした。図９は、シミュレーションに用いた発振回路の回路図である。図９のように、負性抵抗回路１０ａは、バイポーラトランジスタＱ１１を備えている。バイポーラトランジスタＱ１１のエミッタＥ１はインダクタＬ１１を介し接地される。また、エミッタＥ１は、帰還キャパシタＣ１２を介し、ベースＢ１に接続される。コレクタＣ１は電源Ｖｃｃに接続される。電源Ｖｃｃは直流カットキャパシタＣ１４を介し接地される。抵抗Ｒ１２は電源ＶＤＤとベースＢ１の間、抵抗Ｒ１３は、ベースＢ１とグランドとの間に接続される。抵抗Ｒ１２およびＲ１３は、ベースＢ１の電位を設定する。負性抵抗回路１０ａの出力は、エミッタＥ１に接続された出力ノードＮ３から出力される。負性抵抗回路１０ｂは、バイポーラトランジスタＱ２１、インダクタＬ２１、キャパシタＣ２２、Ｃ２４、抵抗Ｒ２２およびＲ２３を有しており、負性抵抗回路１０ａと同様に接続されている。
【００２７】
共振回路１２ａは、伝送線路１４ａとしてマイクロストリップ線路と、バラクタダイオード１６ａを有している。伝送線路１４ａとバラクタダイオード１６ａとの間のノードＮ１は抵抗Ｒ１１を介し接地される。バラクタダイオード１６ａのカソードは、抵抗Ｒ３１を介し制御端子Ｔｃに接続されている。共振回路１２ｂは、伝送線路１４ｂ、バラクタダイオード１６ｂ、抵抗Ｒ２１を備えており、伝送線路１４ｂとバラクタダイオード１６ｂとの間のノードＮ２は抵抗Ｒ２１を介し接地される。
【００２８】
共振回路１２ａと負性抵抗回路１０ａのトランジスタＱ１１のベースＢ１との間には結合キャパシタＣ１１が接続されている。共振回路１２ｂと負性抵抗回路１０ｂのトランジスタＱ２１のベースＢ２との間には結合キャパシタＣ２１が接続されている。負性抵抗回路１０ａの出力ノードＮ３と負性抵抗回路１０ｂの出力ノードＮ４との間には、キャパシタＣ１３とＣ２３とが直列に接続される。キャパシタＣ１３とＣ２３との間のノードＮ５と出力端子Ｔｏｕｔとの間にはキャパシタＣ３１が接続されている。ノードＮ５が合成回路として機能する。以下のシミュレーションは、バイポーラトランジスタＱ１１およびＱ２１をＧａＡｓ系のＨＢＴ（Hetero
Bipolar Transistor）とした。また、伝送線路１４ａおよび１４ｂは、ＧａＡｓ基板の下面にグランド金属が形成され、ＧａＡｓ基板の上面に配線パターンが形成されたマイクロストリップ線路とした。合成回路１８は、基本波における逆位相の発振信号を合成している。
【００２９】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）はシミュレーションを行った発振回路の回路構成を示す図である。シミュレーションは以下の４つのタイプの発振回路について行なった。比較例３は、図４の回路構成であり、ノードＮ１およびＮ２にボンディングワイヤが接続されていない。比較例４は、図１０（ａ）の回路構成であり、ノードＮ１とグランド間に直径が２５μｍで長さが１ｍｍのＡｕボンディングワイヤ５４ａが接続され、ノードＮ２とグランド間にボンディングワイヤ５４ａと同じＡｕボンディングワイヤ５４ｂが接続されている。比較例５は、図１０（ａ）の回路構成であり、ボンディングワイヤ５４ａの長さが０．８ｍｍであり、その他の構成は比較例４と同じである。実施例１は、図１０（ｂ）のように、ノードＮ１とノードＮ２との間に直径が２５μｍで長さが２ｍｍのＡｕボンディングワイヤ４２が接続されている。ノードＮ１およびノードＮ２は、伝送線路１４ａおよび１４ｂの端に対応する。すなわち、この例では、ボンディングワイヤ４２は、伝送線路１４ａおよび１４ｂの端に接続されている。
【００３０】
図１１（ａ）から図１２（ｂ）は、それぞれ比較例３〜５および実施例１における時間に対するノードＮ３およびＮ４の電圧を示す図である。図１３は、比較例３〜５および実施例４の発振周波数（２倍波）を示す図である。図１４は、比較例３〜５および実施例４の２倍波の出力電力を示す図である。図１５は、比較例３〜５および実施例４の基本波の出力電力を示す図である。１１（ａ）および図１１（ｂ）のように、比較例３および４においては、ノードＮ３とノードＮ４の電圧は逆位相であり、振幅は同じである。図１３のように、ボンディングワイヤ５４ａおよび５４ｂを用いショートスタブを形成した比較例４は、比較例３に対し、発振周波数を高周波数側に調整されている（点線矢印参照）。図１２（ａ）のように、比較例５においては、ボンディングワイヤ５４ａと５４ｂとの長さが異なるため、ノードＮ３とＮ４の電圧にΔＶの差が生じる。このため、図１５のように、比較例５においては、基本波の出力電力が大きくなってしまう。図１２（ｂ）のように、実施例１においては、ボンディングワイヤ４２によるショートスタブの電気長が同じとみなせるため、ノードＮ３とノードＮ４の電圧の振幅は同じである。
【００３１】
また、図１３のように、実施例１は比較例３に対し、ボンディングワイヤ４２により発振周波数を高周波数側に調整することができる。図１４のように、実施例１は比較例３に対し２倍波の出力電力を同程度とすることができる。図１５のように、実施例１は比較例３に対し基本波の出力電力を同程度に抑制することができる。
【００３２】
また、図３（ａ）および図３（ｂ）において説明したように、図３（ｂ）のように、製造ばらつきを考慮して、周波数特性を低周波数側に設定しておく。製造ばらつきにより、周波数特性が高周波数側にずれた場合、理想的な周波数特性７０となるように、ボンディングワイヤ４２を伝送線路１４ａと１４ｂとの間に１本または複数本接続する。これにより、周波数特性を理想的な周波数特性７０に近づけることができる。なお、ボンディングワイヤ４２を１本も接続しない状態で、理想的な周波数特性７０であった場合は、ボンディングワイヤ４２を接続しなくともよい。
【００３３】
実施例１によれば、図４のように、一対の共振回路１２ａおよび１２ｂは、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂにそれぞれ接続され、互いに対称に配置された伝送線路１４ａおよび１４ｂを含む。一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂにそれぞれ対称に設けられている。また、一対のパッド４０ａおよび４０ｂの間をボンディングワイヤ４２によって互いに接続可能である。合成回路１８が一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号を合成する。このような発振回路において、図６のように、一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して互いに接続されることにより、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂを互いに電気的に接続する。一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置４１ａおよび４１ｂに、ボンディングワイヤ４２を介した経路が電気的に接続するように設けられている。例えば、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂからボンディングワイヤ４２を接続する位置４１ａおよび４１ｂまでの電気的な長さが一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂでほぼ同じである。これにより、図６のように、ボンディングワイヤ４２をパッド４０ａと４０ｂとの間に接続するという簡単な方法で、図３（ａ）および図３（ｂ）のように、発振周波数を調整することができる。すなわち、ボンディングワイヤのばらつきを吸収して発振周波数の調整ができることから、とりわけ５ＧＨｚ以上の高い発振周波数を有する発振回路において有用である。さらに、図７（ｃ）および図８（ｃ）のように、ボンディングワイヤ４２により等価的に形成される一対のオープンスタブ６４ａおよび６４ｂの長さ、またはショートスタブ６６ａおよび６６ｂの長さをほぼ等しくできる。これにより、図１２（ｂ）および図１４のように、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号の振幅をほぼ等しくでき、比較例５のように、特性が劣化することを抑制できる。また、図５の比較例２に比べボンディングワイヤの数を半分にすることができる。
【００３４】
なお、ボンディングワイヤ４２を形成しなくとも発振周波数が理想的な場合は、ボンディングワイヤ４２は形成されていなくてもよい。ボンディングワイヤ４２を用い、発振周波数を調整する場合、一対のパッド５０ａおよび５０ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して互いに接続されている。
【００３５】
また、合成回路１８は、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの互いに逆位相の出力信号を合成する。例えば、合成回路１８は、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号を基本波逆相かつ２倍波同相で合成する。これにより、図１４のように、基本波の出力電力を抑制することができる。
【００３６】
さらに、図６のように、一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの上にそれぞれ設けられている。これにより、面積を削減することができる。
【００３７】
さらに、ボンディングワイヤ４２の長さは、電気長が１／２λ以下であることが好ましい。ここで、λは、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号の基本波の波長である。電気長が１／２λを越えると、ボンディングワイヤ４２内に定在波の腹または節が形成されるためである。
【００３８】
一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置とは、例えば、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂが同位相の発振信号を出力する場合、定在波の位相がほぼ同じとなる位置であり、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂが逆位相の発振信号を出力する場合、定在波の位相がほぼ１８０°異なる位置である。伝送線路１４ａおよび１４ｂのボンディングワイヤ４２を介した経路が電気的に接続される位置（実施例１においては、ボンディングワイヤ４２がパッド４０ａおよび４０ｂに接続される位置４１ａおよび４１ｂ）の許容誤差は、±１／１０λ以内の範囲であることが好ましい。例えば、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置４１ａおよび４１ｂは、±１／１０λ以内程度の誤差を含む程度に対称な位置であることが好ましい。例えば、負性抵抗回路１０ａから位置４１ａの距離と、負性抵抗回路１０ｂから位置４１ｂの距離と、の差が±１／１０λ以内である程度に、負性抵抗回路１０ａから位置４１ａの距離と、負性抵抗回路１０ｂから位置４１ｂの距離と、は等しいことが好ましい。
【実施例２】
【００３９】
図１６は、実施例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。図１５のように、パッド４４ａおよび４４ｂが伝送線路１４ａおよび１４ｂから離間した位置にそれぞれ設けられている。パッド４４ａおよび４４ｂと伝送線路１４ａおよび１４ｂとはフィード４６ａおよび４６ｂにより電気的に接続されている。パッド４４ａおよび４４ｂ間をボンディングワイヤ４２が接続している。伝送線路１４ａ、パッド４４ａおよびフィード４６ａと、伝送線路１４ｂ、パッド４４ｂおよびフィード４６ｂと、は線３１に対し対称に形成されている。伝送線路１４ａおよび１４ｂ、パッド４４ａおよび４４ｂ並びにフィード４６ａおよび４６ｂは、基板上に同じ金属を用い形成されている。
【００４０】
実施例２によれば、一対のパッド４４ａおよび４４ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して互いに接続されることにより、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂを互いに電気的に接続する。さらに、一対のパッド４４ａおよび４４ｂが、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂから離間した位置にそれぞれ設けられている。これにより、実施例１のように、伝送線路１４ａおよび１４ｂ上にボンディングワイヤ４２を接合することがなく、ワイヤボンディングによる伝送線路１４ａおよび１４ｂの損傷を抑制できる。
【００４１】
また、一対のパッド４４ａおよび４４ｂと一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂとの間に、幅がパッドの幅より狭いフィード４６ａおよび４６ｂがそれぞれ設けられている。これにより、ボンディングワイヤ４２が形成されていない場合に、パッド４４ａおよび４４ｂの伝送線路１４ａおよび１４ｂを伝送する高周波信号への影響を小さくできる。
【００４２】
図１７は、実施例２におけるボンディングワイヤの接続例を示す図である。図１６のように、一対のパッド４４ａおよび４４ｂにより、ボンディングワイヤ４２を介した経路が一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂに電気的に接続されるの対称な位置を位置４５ａおよび４５ｂとする。パッド４４ａ内のボンディングワイヤ４２の接続位置４３ａはパッド４４ａの伝送線路１４ａ寄りである。パッド４４ｂ内のボンディングワイヤ４２の接続位置４３ｂはパッド４４ｂの伝送線路１４ｂから離れた位置である。このように、パッド４４ａと４４ｂとでボンディングワイヤ４２の接続位置４３ａおよび４３ｂが線３１に対し対称でない場合について考える。この場合、伝送線路１４ａ内の位置４５ａと伝送線路１４ａ内の位置４５ａとの間のインピーダンスがほぼ同じとなる箇所（例えば電気的な中点）が定在波の腹または節となる。よって、伝送線路１４ａおよび１４ｂに等価的に接続されるオープンスタブまたはショートスタブの長さや接続位置は、ほぼ対称となる。このため、ボンディングワイヤ４２の接続位置が非対称であっても発振特性に与える影響は少ない。このように、実施例２によれば、実施例１に比べ、ボンディングワイヤ４２を接続する位置が変動したとしても、発振特性に与える影響は少ない。
【００４３】
実施例１および実施例２においては、共振回路１２ａおよび１２ｂが、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂにそれぞれ接続する一対のバラクタダイオード１６ａおよび１６ｂを有する例を説明した。すなわち、発振回路としてＶＣＯ（Voltage
Controlled Oscllator）を例に説明した。ＶＣＯ以外の発振回路でもよい。また、実施例１のシミュレーションは、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂのトランジスタとしてＧａＡｓ系ＨＢＴを用いて行なった。負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂのトランジスタは、ＩｎＰ系ＨＢＴ、ＧａＡｓ系ＦＥＴ（Field
Effect Transistor）またはＧａＮ系ＦＥＴでもよい。位相雑音を低減する観点からはバイポーラトランジスタを用いることが好ましい。また、伝送線路１４ａおよび１４ｂは、トランジスタと同じチップに形成されているとし、伝送線路１４ａおよび１４ｂが形成される基板としてＧａＡｓ基板を用いた。伝送線路１４ａおよび１４ｂが形成される基板は、ＩｎＰ基板、ＳｉＣ基板等でもよい。さらに、伝送線路１４ａおよび１４ｂは、樹脂またはセラミック等の基板に形成されていてもよい。さらに、伝送線路１４ａおよび１４ｂとしてマイクロストリップ線路の例を説明したが、コプレーナ線路等の伝送線路でもよい。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ、１０ｂ 負性抵抗回路
１２ａ、１２ｂ 共振回路
１４ａ、１４ｂ 伝送線路
１６ａ、１６ｂ バラクタダイオード
１８ 合成回路
４０ａ、４０ｂ パッド
４１ａ、４１ｂ 位置
４２ ボンディングワイヤ
４４ａ、４４ｂ パッド
４５ａ、４５ｂ 位置
４６ａ、４６ｂ フィード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプッシュプッシュ発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数用途の発振回路では、一対の負性抵抗回路および負性抵抗回路それぞれに接続された共振回路を備え、これら負性抵抗回路の出力信号の基本波または高調波を合成するプッシュプッシュ型発振回路が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２３９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プッシュプッシュ型発振回路においては、発振周波数の調整のため、共振回路にスタブを接続する場合がある。共振回路を構成する伝送線路の周辺には、スタブとなる金属パターンがあらかじめ設けられており、これと伝送線路との間をボンディングワイヤによって接続することで、調整が行われる。プッシュプッシュ型発振回路の特性を向上するためには、各負性抵抗回路に接続される共振回路それぞれの特性が揃っていることが重要である。しかし、発振周波数が高くなると、その調整のためのボンディングワイヤの長さのばらつきが、スタブの特性に影響を与えることになる。このため、高い周波数でプッシュプッシュ発振回路を実現するためには、調整が非常に難しいという問題がある。なお、ここで高い周波数とは、プッシュプッシュ発振器が５ＧＨｚ以上で出力をなす場合を指す。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することが可能な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】
【０００６】
本発明は、一対の負性抵抗回路と、前記一対の負性抵抗回路にそれぞれ接続された一対の伝送線路と、前記一対の伝送線路にそれぞれ対称に設けられ、前記一対の伝送線路の間をボンディングワイヤによって互いに接続可能な一対のパッドと、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を合成する合成回路と、を有することを特徴とする発振回路である。本発明によれば、簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することができる。
【０００７】
上記構成において、前記一対のパッドの間を互いに接続するボンディングワイヤを有する構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記合成回路は、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を基本波逆相かつ２倍波同相で合成する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路の上にそれぞれ設けられている構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路から離間した位置にそれぞれ設けられている構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において前記一対のパッドと前記一対の伝送線路との間に、幅が前記パッドの幅より狭いフィードがそれぞれ設けられている構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記一対の伝送線路それぞれに接続された一対のバラクタダイオードを有する構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記合成回路の出力周波数は、５ＧＨｚ以上である構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記一対のパッドの位置は、基本波波長λに対して±１／１０λ以内の範囲で対称に配置されてなる構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易な方法で、特性の劣化を抑制し発振周波数を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、比較例１に係る発振回路の回路図である。
【図２】図２（ａ）は、伝送線路の平面図、図２（ｂ）は、伝送線路の等価回路図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、発振回路の発振周波数の調整方法を示す図である。
【図４】図４は、実施例１に係る発振回路の回路図である。
【図５】図５は、比較例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。
【図６】図６は、実施例１に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が同位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が逆位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。
【図９】図９は、シミュレーションに用いた発振回路の回路図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）はシミュレーションを行った発振回路の回路構成を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ比較例３および４における時間に対するノードＮ３およびＮ４の電圧を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、それぞれ比較例５および実施例１における時間に対するノードＮ３およびＮ４の電圧を示す図である。
【図１３】図１３は、比較例３〜５および実施例４の発振周波数（２倍波）を示す図である。
【図１４】図１４は、比較例３〜５および実施例４の２倍波の出力電力を示す図である。
【図１５】図１５は、比較例３〜５および実施例４の基本波の出力電力を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。
【図１７】図１７は、実施例２におけるボンディングワイヤの接続例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を用い実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、発振回路について比較例１を用い説明する。図１は、比較例１に係る発振回路の回路図である。図１のように、発振回路１００は、負性抵抗回路１０と共振回路１２とを有している。負性抵抗回路１０は、出力端子Ｔｏｕｔから発振信号を出力する。共振回路１２は、発振信号の発振周波数を規定する。共振回路１２においては、伝送線路１４とバラクタダイオード１６とが直列に接続されている。バラクタダイオード１６のカソードには、制御端子Ｔｃが接続されている。制御端子Ｔｃに印加される電圧により、バラクタダイオード１６の容量値を調整することができる。共振回路１２の容量値Ｃ、インダクタンスＬとすると、発振回路の発振周波数ｆｏｓｃ∝１／√（Ｃ×Ｌ）で規定される。
【００１９】
次に、ボンディングワイヤを用いた発振周波数の調整方法について説明する。図２（ａ）は、伝送線路の平面図、図２（ｂ）は、伝送線路の等価回路図である。図２（ａ）のように、伝送線路１４にボンディングワイヤ５４を接合可能なパッド５０を形成する。伝送線路１４の横にパッド５２を形成する。パッド５０と５２とをボンディングワイヤ５４を用い電気的に接続する。図２（ｂ）のように、伝送線路１４を複数の分布定数線路６０で表す。パッド５０と５２とをボンディングワイヤ５４を用い接続した箇所は、オープンスタブ６２となる。これにより、伝送線路１４のインダクタンス成分が変化する。ボンディングワイヤ５４を用い、パッド５０と５２とをいくつ接続するまたは全く接続しないことにより、発振周波数を調整することができる。
【００２０】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、発振回路の発振周波数の調整方法を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）において、横軸は、制御端子Ｔｃに印加される制御電圧Ｖｃ、縦軸は発振周波数である。図３（ａ）の周波数特性７０のように、制御電圧Ｖｃを電圧Ｖｃ１からＶｃ２の範囲で変化させることにより、発振周波数をｆ１からｆ２の範囲で調整できる特性が理想的な特性とする。しかしながら、図３（ａ）の周波数特性７１および７２のように、製造ばらつきにより周波数特性が理想的な周波数特性７０からずれてしまう。そこで、図３（ｂ）のように、製造ばらつきを考慮して、周波数特性を低周波数側に設定しておく。製造ばらつきにより、周波数特性が最も高周波数側にずれた場合、理想的な周波数特性７０となるように設定する。周波数特性が理想的な特性から低周波数側にずれた周波数特性７３の場合、図２（ａ）および図２（ｂ）のように、ボンディングワイヤを用い、伝送線路１４にスタブを形成することにより、発振周波数を高周波数側に調整する。これにより、理想的な周波数特性とすることができる。
【００２１】
図４は、実施例１に係る発振回路の回路図である。実施例１に係る発振回路１０２は、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂ、一対の共振回路１２ａおよび１２ｂ、並びに合成回路１８を有する。負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂは、発振信号をそれぞれ出力ノードＮ３およびＮ４から合成回路１８に出力する。共振回路１２ａおよび１２ｂは、それぞれ負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂに接続されている。共振回路１２ａおよび１２ｂは、それぞれ伝送線路１４ａおよび１４ｂ並びにバラクタダイオード１６ａおよび１６ｂを有する。伝送線路１４ａと１４ｂとは互いに対称である。バラクタダイオード１６ａおよび１６ｂのカソードは共通に制御端子Ｖｃに接続されている。伝送線路１４ａおよび１４ｂと、バラクタダイオード１６ａおよび１６ｂと、の間のノードがそれぞれノードＮ１およびＮ２である。合成回路１８は、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号を合成し、出力端子Ｔｏｕｔに出力する。このような構成により、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号が基本波の同位相の場合、基本波の出力電力を大きくできる。また、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号が基本波の逆位相の場合、基本波の出力電力を小さくし、２倍波の出力電力を大きくできる。
【００２２】
図５は、比較例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。比較例２に係る発振回路の回路図は図４と同じである。図５のように、伝送線路１４ａおよび１４ｂ上にそれぞれパッド５０ａおよび５０ｂが設けられ、伝送線路１４ａおよび１４ｂの横にそれぞれパッド５２ａおよび５２ｂが形成されている。伝送線路１４ａ、パッド５０ａおよび５２ａと、伝送線路１４ｂ、パッド５０ｂおよび５２ｂと、線３１に対し対称に形成されている。図２（ａ）と同様に、パッド５０ａとパッド５２ａとの間にボンディングワイヤ５４ａ、パッド５０ｂとパッド５２ｂとの間にボンディングワイヤ５４ｂを形成する。これにより、発振周波数を調整することができる。しかしながら、ボンディングワイヤ５４ａと５４ｂとの長さが異なると、図２（ｂ）で示したオープンスタブ６２の長さが異なることになる。これにより、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂが出力する出力信号の周波数が異なってしまい、発振回路の特性が劣化する。また、比較例２においては、ボンディングワイヤを比較例１の図２（ａ）比較例に対し２倍多く接続することになる。
【００２３】
図６は、実施例１に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。図６のように、伝送線路１４ａおよび１４ｂにそれぞれパッド４０ａおよび４０ｂが設けられている。パッド４０ａと４０ｂとは、伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置に設けられている。すなわち、パッド４０ａと４０ｂとは伝送線路１４ａと１４ｂの中間線３１に対し対称に設けられている。パッド４０ａおよび４０ｂとはボンディングワイヤ４２により電気的に接続される。ボンディングワイヤ４２がパッド４０ａおよび４０ｂに接続される位置４１ａおよび４１ｂは線３１に対し対称である。
【００２４】
図７（ａ）から図７（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が同位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。図７（ａ）のように、伝送線路１４ａのパッド４０ａと伝送線路１４ｂのパッド４０ｂとの間にボンディングワイヤ４２が電気的に接続されている。図７（ｂ）のように、この場合のボンディングワイヤ４２内の定在波の電圧は、例えば線３１の位置が腹となる。腹となる位置は、ボンディングワイヤ４２の物理的な中点とは限らず、電気長的な中点の場合もある。図７（ｃ）は、図７（ａ）の等価回路である。図７（ｃ）のように、伝送線路１４ａの等価回路としては、伝送線路１４ａを構成する分布定数線路６０ａの間のノードにオープンスタブ６４ａが接続されている。伝送線路１４ｂの等価回路としては、伝送線路１４ｂを構成する分布定数線路６０ｂの間のノードにオープンスタブ６４ｂが接続されている。図７（ｂ）の腹となる位置は、伝送線路１４ａと１４ｂとの中点のため、オープンスタブ６４ａと６４ｂとの長さはほぼ同じとなる。よって、ボンディングワイヤ４２の長さがばらついたとしても、伝送線路１４ａと１４ｂとの対称性は失われない。
【００２５】
図８（ａ）から図８（ｃ）は、一対の伝送線路を伝送する信号が逆位相の場合のボンディングワイヤの役割を説明するための図である。図８（ａ）は、図７（ａ）と同じ図であり説明を省略する。図８（ｂ）のように、この場合のボンディングワイヤ４２内の定在波の電圧は、例えば線３１の位置が節となる。節となる位置は、図７（ｂ）と同様に、ボンディングワイヤ４２の物理的な中点とは限らず、電気長的な中点の場合もある。図８（ｃ）は、図８（ａ）の等価回路である。図８（ｃ）のように、伝送線路１４ａの等価回路としては、伝送線路１４ａを構成する分布定数線路６０ａの間のノードにショートスタブ６６ａが接続されている。伝送線路１４ｂの等価回路としては、伝送線路１４ｂを構成する分布定数線路６０ｂの間のノードにショートスタブ６６ｂが接続されている。図８（ｂ）の節となる位置は、伝送線路１４ａと１４ｂとの中点のため、ショートスタブ６６ａと６６ｂとの長さはほぼ同じとなる。よって、ボンディングワイヤ４２の長さがばらついたとしても、伝送線路１４ａと１４ｂとの対称性は失われない。
【００２６】
実施例１に係る発振回路の特性をシミュレーションした。図９は、シミュレーションに用いた発振回路の回路図である。図９のように、負性抵抗回路１０ａは、バイポーラトランジスタＱ１１を備えている。バイポーラトランジスタＱ１１のエミッタＥ１はインダクタＬ１１を介し接地される。また、エミッタＥ１は、帰還キャパシタＣ１２を介し、ベースＢ１に接続される。コレクタＣ１は電源Ｖｃｃに接続される。電源Ｖｃｃは直流カットキャパシタＣ１４を介し接地される。抵抗Ｒ１２は電源ＶＤＤとベースＢ１の間、抵抗Ｒ１３は、ベースＢ１とグランドとの間に接続される。抵抗Ｒ１２およびＲ１３は、ベースＢ１の電位を設定する。負性抵抗回路１０ａの出力は、エミッタＥ１に接続された出力ノードＮ３から出力される。負性抵抗回路１０ｂは、バイポーラトランジスタＱ２１、インダクタＬ２１、キャパシタＣ２２、Ｃ２４、抵抗Ｒ２２およびＲ２３を有しており、負性抵抗回路１０ａと同様に接続されている。
【００２７】
共振回路１２ａは、伝送線路１４ａとしてマイクロストリップ線路と、バラクタダイオード１６ａを有している。伝送線路１４ａとバラクタダイオード１６ａとの間のノードＮ１は抵抗Ｒ１１を介し接地される。バラクタダイオード１６ａのカソードは、抵抗Ｒ３１を介し制御端子Ｔｃに接続されている。共振回路１２ｂは、伝送線路１４ｂ、バラクタダイオード１６ｂ、抵抗Ｒ２１を備えており、伝送線路１４ｂとバラクタダイオード１６ｂとの間のノードＮ２は抵抗Ｒ２１を介し接地される。
【００２８】
共振回路１２ａと負性抵抗回路１０ａのトランジスタＱ１１のベースＢ１との間には結合キャパシタＣ１１が接続されている。共振回路１２ｂと負性抵抗回路１０ｂのトランジスタＱ２１のベースＢ２との間には結合キャパシタＣ２１が接続されている。負性抵抗回路１０ａの出力ノードＮ３と負性抵抗回路１０ｂの出力ノードＮ４との間には、キャパシタＣ１３とＣ２３とが直列に接続される。キャパシタＣ１３とＣ２３との間のノードＮ５と出力端子Ｔｏｕｔとの間にはキャパシタＣ３１が接続されている。ノードＮ５が合成回路として機能する。以下のシミュレーションは、バイポーラトランジスタＱ１１およびＱ２１をＧａＡｓ系のＨＢＴ（Hetero
Bipolar Transistor）とした。また、伝送線路１４ａおよび１４ｂは、ＧａＡｓ基板の下面にグランド金属が形成され、ＧａＡｓ基板の上面に配線パターンが形成されたマイクロストリップ線路とした。合成回路１８は、基本波における逆位相の発振信号を合成している。
【００２９】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）はシミュレーションを行った発振回路の回路構成を示す図である。シミュレーションは以下の４つのタイプの発振回路について行なった。比較例３は、図４の回路構成であり、ノードＮ１およびＮ２にボンディングワイヤが接続されていない。比較例４は、図１０（ａ）の回路構成であり、ノードＮ１とグランド間に直径が２５μｍで長さが１ｍｍのＡｕボンディングワイヤ５４ａが接続され、ノードＮ２とグランド間にボンディングワイヤ５４ａと同じＡｕボンディングワイヤ５４ｂが接続されている。比較例５は、図１０（ａ）の回路構成であり、ボンディングワイヤ５４ａの長さが０．８ｍｍであり、その他の構成は比較例４と同じである。実施例１は、図１０（ｂ）のように、ノードＮ１とノードＮ２との間に直径が２５μｍで長さが２ｍｍのＡｕボンディングワイヤ４２が接続されている。ノードＮ１およびノードＮ２は、伝送線路１４ａおよび１４ｂの端に対応する。すなわち、この例では、ボンディングワイヤ４２は、伝送線路１４ａおよび１４ｂの端に接続されている。
【００３０】
図１１（ａ）から図１２（ｂ）は、それぞれ比較例３〜５および実施例１における時間に対するノードＮ３およびＮ４の電圧を示す図である。図１３は、比較例３〜５および実施例４の発振周波数（２倍波）を示す図である。図１４は、比較例３〜５および実施例４の２倍波の出力電力を示す図である。図１５は、比較例３〜５および実施例４の基本波の出力電力を示す図である。１１（ａ）および図１１（ｂ）のように、比較例３および４においては、ノードＮ３とノードＮ４の電圧は逆位相であり、振幅は同じである。図１３のように、ボンディングワイヤ５４ａおよび５４ｂを用いショートスタブを形成した比較例４は、比較例３に対し、発振周波数を高周波数側に調整されている（点線矢印参照）。図１２（ａ）のように、比較例５においては、ボンディングワイヤ５４ａと５４ｂとの長さが異なるため、ノードＮ３とＮ４の電圧にΔＶの差が生じる。このため、図１５のように、比較例５においては、基本波の出力電力が大きくなってしまう。図１２（ｂ）のように、実施例１においては、ボンディングワイヤ４２によるショートスタブの電気長が同じとみなせるため、ノードＮ３とノードＮ４の電圧の振幅は同じである。
【００３１】
また、図１３のように、実施例１は比較例３に対し、ボンディングワイヤ４２により発振周波数を高周波数側に調整することができる。図１４のように、実施例１は比較例３に対し２倍波の出力電力を同程度とすることができる。図１５のように、実施例１は比較例３に対し基本波の出力電力を同程度に抑制することができる。
【００３２】
また、図３（ａ）および図３（ｂ）において説明したように、図３（ｂ）のように、製造ばらつきを考慮して、周波数特性を低周波数側に設定しておく。製造ばらつきにより、周波数特性が高周波数側にずれた場合、理想的な周波数特性７０となるように、ボンディングワイヤ４２を伝送線路１４ａと１４ｂとの間に１本または複数本接続する。これにより、周波数特性を理想的な周波数特性７０に近づけることができる。なお、ボンディングワイヤ４２を１本も接続しない状態で、理想的な周波数特性７０であった場合は、ボンディングワイヤ４２を接続しなくともよい。
【００３３】
実施例１によれば、図４のように、一対の共振回路１２ａおよび１２ｂは、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂにそれぞれ接続され、互いに対称に配置された伝送線路１４ａおよび１４ｂを含む。一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂにそれぞれ対称に設けられている。また、一対のパッド４０ａおよび４０ｂの間をボンディングワイヤ４２によって互いに接続可能である。合成回路１８が一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号を合成する。このような発振回路において、図６のように、一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して互いに接続されることにより、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂを互いに電気的に接続する。一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置４１ａおよび４１ｂに、ボンディングワイヤ４２を介した経路が電気的に接続するように設けられている。例えば、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂからボンディングワイヤ４２を接続する位置４１ａおよび４１ｂまでの電気的な長さが一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂでほぼ同じである。これにより、図６のように、ボンディングワイヤ４２をパッド４０ａと４０ｂとの間に接続するという簡単な方法で、図３（ａ）および図３（ｂ）のように、発振周波数を調整することができる。すなわち、ボンディングワイヤのばらつきを吸収して発振周波数の調整ができることから、とりわけ５ＧＨｚ以上の高い発振周波数を有する発振回路において有用である。さらに、図７（ｃ）および図８（ｃ）のように、ボンディングワイヤ４２により等価的に形成される一対のオープンスタブ６４ａおよび６４ｂの長さ、またはショートスタブ６６ａおよび６６ｂの長さをほぼ等しくできる。これにより、図１２（ｂ）および図１４のように、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号の振幅をほぼ等しくでき、比較例５のように、特性が劣化することを抑制できる。また、図５の比較例２に比べボンディングワイヤの数を半分にすることができる。
【００３４】
なお、ボンディングワイヤ４２を形成しなくとも発振周波数が理想的な場合は、ボンディングワイヤ４２は形成されていなくてもよい。ボンディングワイヤ４２を用い、発振周波数を調整する場合、一対のパッド５０ａおよび５０ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して互いに接続されている。
【００３５】
また、合成回路１８は、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの互いに逆位相の出力信号を合成する。例えば、合成回路１８は、一対の負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号を基本波逆相かつ２倍波同相で合成する。これにより、図１４のように、基本波の出力電力を抑制することができる。
【００３６】
さらに、図６のように、一対のパッド４０ａおよび４０ｂは、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの上にそれぞれ設けられている。これにより、面積を削減することができる。
【００３７】
さらに、ボンディングワイヤ４２の長さは、電気長が１／２λ以下であることが好ましい。ここで、λは、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂの出力信号の基本波の波長である。電気長が１／２λを越えると、ボンディングワイヤ４２内に定在波の腹または節が形成されるためである。
【００３８】
一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置とは、例えば、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂが同位相の発振信号を出力する場合、定在波の位相がほぼ同じとなる位置であり、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂが逆位相の発振信号を出力する場合、定在波の位相がほぼ１８０°異なる位置である。伝送線路１４ａおよび１４ｂのボンディングワイヤ４２を介した経路が電気的に接続される位置（実施例１においては、ボンディングワイヤ４２がパッド４０ａおよび４０ｂに接続される位置４１ａおよび４１ｂ）の許容誤差は、±１／１０λ以内の範囲であることが好ましい。例えば、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂの対称な位置４１ａおよび４１ｂは、±１／１０λ以内程度の誤差を含む程度に対称な位置であることが好ましい。例えば、負性抵抗回路１０ａから位置４１ａの距離と、負性抵抗回路１０ｂから位置４１ｂの距離と、の差が±１／１０λ以内である程度に、負性抵抗回路１０ａから位置４１ａの距離と、負性抵抗回路１０ｂから位置４１ｂの距離と、は等しいことが好ましい。
【実施例２】
【００３９】
図１６は、実施例２に係る発振回路の伝送線路を示す平面図である。図１５のように、パッド４４ａおよび４４ｂが伝送線路１４ａおよび１４ｂから離間した位置にそれぞれ設けられている。パッド４４ａおよび４４ｂと伝送線路１４ａおよび１４ｂとはフィード４６ａおよび４６ｂにより電気的に接続されている。パッド４４ａおよび４４ｂ間をボンディングワイヤ４２が接続している。伝送線路１４ａ、パッド４４ａおよびフィード４６ａと、伝送線路１４ｂ、パッド４４ｂおよびフィード４６ｂと、は線３１に対し対称に形成されている。伝送線路１４ａおよび１４ｂ、パッド４４ａおよび４４ｂ並びにフィード４６ａおよび４６ｂは、基板上に同じ金属を用い形成されている。
【００４０】
実施例２によれば、一対のパッド４４ａおよび４４ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して互いに接続されることにより、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂを互いに電気的に接続する。さらに、一対のパッド４４ａおよび４４ｂが、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂから離間した位置にそれぞれ設けられている。これにより、実施例１のように、伝送線路１４ａおよび１４ｂ上にボンディングワイヤ４２を接合することがなく、ワイヤボンディングによる伝送線路１４ａおよび１４ｂの損傷を抑制できる。
【００４１】
また、一対のパッド４４ａおよび４４ｂと一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂとの間に、幅がパッドの幅より狭いフィード４６ａおよび４６ｂがそれぞれ設けられている。これにより、ボンディングワイヤ４２が形成されていない場合に、パッド４４ａおよび４４ｂの伝送線路１４ａおよび１４ｂを伝送する高周波信号への影響を小さくできる。
【００４２】
図１７は、実施例２におけるボンディングワイヤの接続例を示す図である。図１６のように、一対のパッド４４ａおよび４４ｂにより、ボンディングワイヤ４２を介した経路が一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂに電気的に接続されるの対称な位置を位置４５ａおよび４５ｂとする。パッド４４ａ内のボンディングワイヤ４２の接続位置４３ａはパッド４４ａの伝送線路１４ａ寄りである。パッド４４ｂ内のボンディングワイヤ４２の接続位置４３ｂはパッド４４ｂの伝送線路１４ｂから離れた位置である。このように、パッド４４ａと４４ｂとでボンディングワイヤ４２の接続位置４３ａおよび４３ｂが線３１に対し対称でない場合について考える。この場合、伝送線路１４ａ内の位置４５ａと伝送線路１４ａ内の位置４５ａとの間のインピーダンスがほぼ同じとなる箇所（例えば電気的な中点）が定在波の腹または節となる。よって、伝送線路１４ａおよび１４ｂに等価的に接続されるオープンスタブまたはショートスタブの長さや接続位置は、ほぼ対称となる。このため、ボンディングワイヤ４２の接続位置が非対称であっても発振特性に与える影響は少ない。このように、実施例２によれば、実施例１に比べ、ボンディングワイヤ４２を接続する位置が変動したとしても、発振特性に与える影響は少ない。
【００４３】
実施例１および実施例２においては、共振回路１２ａおよび１２ｂが、一対の伝送線路１４ａおよび１４ｂにそれぞれ接続する一対のバラクタダイオード１６ａおよび１６ｂを有する例を説明した。すなわち、発振回路としてＶＣＯ（Voltage
Controlled Oscllator）を例に説明した。ＶＣＯ以外の発振回路でもよい。また、実施例１のシミュレーションは、負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂのトランジスタとしてＧａＡｓ系ＨＢＴを用いて行なった。負性抵抗回路１０ａおよび１０ｂのトランジスタは、ＩｎＰ系ＨＢＴ、ＧａＡｓ系ＦＥＴ（Field
Effect Transistor）またはＧａＮ系ＦＥＴでもよい。位相雑音を低減する観点からはバイポーラトランジスタを用いることが好ましい。また、伝送線路１４ａおよび１４ｂは、トランジスタと同じチップに形成されているとし、伝送線路１４ａおよび１４ｂが形成される基板としてＧａＡｓ基板を用いた。伝送線路１４ａおよび１４ｂが形成される基板は、ＩｎＰ基板、ＳｉＣ基板等でもよい。さらに、伝送線路１４ａおよび１４ｂは、樹脂またはセラミック等の基板に形成されていてもよい。さらに、伝送線路１４ａおよび１４ｂとしてマイクロストリップ線路の例を説明したが、コプレーナ線路等の伝送線路でもよい。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ａ、１０ｂ 負性抵抗回路
１２ａ、１２ｂ 共振回路
１４ａ、１４ｂ 伝送線路
１６ａ、１６ｂ バラクタダイオード
１８ 合成回路
４０ａ、４０ｂ パッド
４１ａ、４１ｂ 位置
４２ ボンディングワイヤ
４４ａ、４４ｂ パッド
４５ａ、４５ｂ 位置
４６ａ、４６ｂ フィード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の負性抵抗回路と、
前記一対の負性抵抗回路にそれぞれ接続された一対の伝送線路と、
前記一対の伝送線路にそれぞれ対称に設けられ、前記一対の伝送線路の間をボンディングワイヤによって互いに接続可能な一対のパッドと、
前記一対の負性抵抗回路の出力信号を合成する合成回路と、
を有することを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記一対のパッドの間を互いに接続するボンディングワイヤを有することを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
前記合成回路は、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を基本波逆相かつ２倍波同相で合成することを特徴とする請求項１または２記載の発振回路。
【請求項４】
前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路の上にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項５】
前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路から離間した位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項６】
前記一対のパッドと前記一対の伝送線路との間に、幅が前記パッドの幅より狭いフィードがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の発振回路。
【請求項７】
前記一対の伝送線路それぞれに接続された一対のバラクタダイオードを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項８】
前記合成回路の出力周波数は、５ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項９】
前記一対のパッドの位置は、基本波波長λに対して±１／１０λ以内の範囲で対称に配置されてなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の発振回路。
【請求項１】
一対の負性抵抗回路と、
前記一対の負性抵抗回路にそれぞれ接続された一対の伝送線路と、
前記一対の伝送線路にそれぞれ対称に設けられ、前記一対の伝送線路の間をボンディングワイヤによって互いに接続可能な一対のパッドと、
前記一対の負性抵抗回路の出力信号を合成する合成回路と、
を有することを特徴とする発振回路。
【請求項２】
前記一対のパッドの間を互いに接続するボンディングワイヤを有することを特徴とする請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
前記合成回路は、前記一対の負性抵抗回路の出力信号を基本波逆相かつ２倍波同相で合成することを特徴とする請求項１または２記載の発振回路。
【請求項４】
前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路の上にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項５】
前記一対のパッドは、前記一対の伝送線路から離間した位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項６】
前記一対のパッドと前記一対の伝送線路との間に、幅が前記パッドの幅より狭いフィードがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の発振回路。
【請求項７】
前記一対の伝送線路それぞれに接続された一対のバラクタダイオードを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項８】
前記合成回路の出力周波数は、５ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発振回路。
【請求項９】
前記一対のパッドの位置は、基本波波長λに対して±１／１０λ以内の範囲で対称に配置されてなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の発振回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２５７０７３（Ｐ２０１２−２５７０７３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８９７３（Ｐ２０１１−１２８９７３）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]