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公開番号2021170780
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211028
出願番号2021104986
出願日20210624
発明の名称素子
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人
主分類H03B 7/08 20060101AFI20211001BHJP(基本電子回路)
要約【課題】 寄生発振を低減できる素子を提供する。
【解決手段】 テラヘルツ波の発振又は共振に用いる素子であって、第1の導体102と、第2の導体105と、第1の導体と第2の導体との間に配置されている誘電体104と、第1の導体と第2の導体との間に互いに並列に接続されている第1の負性抵抗素子101a及び第2の負性抵抗素子101bと、を有する共振部108と、第1の負性抵抗素子及び第2の負性抵抗素子のそれぞれにバイアス電圧を供給するバイアス回路120と、バイアス回路と共振部とを接続する線路103と、を有し、第1の負性抵抗素子と第2の負性抵抗素子との正位相の相互注入同期が不安定で、第1の負性抵抗素子と第2の負性抵抗素子との逆位相の相互注入同期が安定になるように構成されている。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
テラヘルツ波の発振又は検出に用いる素子であって、
第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に配置されている誘電体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に互いに並列に接続されている第1の負性抵抗素子及び第2の負性抵抗素子と、を有する共振部と、
前記第1の負性抵抗素子及び前記第2の負性抵抗素子のそれぞれにバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路と前記共振部とを接続する線路と、を有し、
前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との正位相の相互注入同期が不安定で、前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との逆位相の相互注入同期が安定になるように構成されている
ことを特徴とする素子。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
テラヘルツ波の発振又は検出に用いる素子であって、
第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に配置されている誘電体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に互いに並列に接続されている第1の負性抵抗素子及び第2の負性抵抗素子と、を有する共振部と、
前記第1の負性抵抗素子及び前記第2の負性抵抗素子のそれぞれにバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路と前記共振部とを接続する線路と、を有し、
下記(1)式を満たすことを特徴とする素子。
Re(Y
12
)は、前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との間の相互アドミタンスの実部。
Gは、前記第1の負性抵抗素子又は前記第2の負性抵抗素子の利得。
Re(Y
11
)は、前記第1の負性抵抗素子からみた前記アンテナを含む全構成のアドミタンスの実部。
【請求項3】
前記第2の負性抵抗素子は、前記第1の導体において、前記第1の導体の重心を通り且つ前記アンテナにおける電磁波の共振方向及び前記第1の導体層と前記第2の導体層との積層方向と垂直な直線を軸として前記第1の負性抵抗素子が配置されている位置と線対称の位置に配置されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の素子。
【請求項4】
第1の負性抵抗素子を含む第1のアンテナ部、第2の負性抵抗素子を含む第2のアンテナ部、及び前記第1のアンテナ部と前記第2のアンテナ部とを強結合する結合部、を有し、テラへルツ波が共振する共振部と、
前記第1の負性抵抗素子及び前記第2の負性抵抗素子にバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路と前記共振部とを接続する線路と、を有し、
前記共振部は、前記線路のインダクタンスと前記共振部の容量とによる共振の周波数における前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との正位相の相互注入同期が不安定で、前記テラヘルツ波の周波数における逆位相の相互注入同期が安定になるように構成されている
ことを特徴とする素子。
【請求項5】
第1の負性抵抗素子を含む第1のアンテナ部、第2の負性抵抗素子を含む第2のアンテナ部、及び前記第1のアンテナ部と前記第2のアンテナ部とを強結合する結合部、を有し、テラへルツ波が共振する共振部と、
前記第1の負性抵抗素子及び前記第2の負性抵抗素子にバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記バイアス回路と前記アンテナとを接続する線路と、を有し、
下記(1)式を満たすことを特徴とする素子。
Re(Y
12
)は、前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との間の相互アドミタンスの実部。
Gは、前記第1の負性抵抗素子又は前記第2の負性抵抗素子の利得。
Re(Y
11
)は、前記第1の負性抵抗素子からみた前記アンテナを含む全構成のアドミタンスの実部。
【請求項6】
前記第1のアンテナ部は、第1の導体層、導体、前記第1の導体層と前記導体との間に配置されている誘電体、及び前記第1の導体層と前記導体との間に電気的に接続されている前記第1の負性抵抗素子、を有し、
前記第2のアンテナ部は、第2の導体層、前記導体、前記第2の導体層と前記導体との間に配置されている誘電体、及び前記第2の導体層と前記導体との間に電気的に接続されている前記第2の負性抵抗素子、を有する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の素子。
【請求項7】
前記結合部は、前記第1の導体層と前記第2の導体層とを接続する接続部、前記導体、及び前記接続部と前記導体との間に配置されている前記誘電体、を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の素子。
【請求項8】
前記第1の導体層と前記第2の導体層と前記接続部とは、1つの導体で形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の素子。
【請求項9】
前記導体は、前記第1のアンテナ部に含まれる導体と、前記第2のアンテナ部に含まれる導体と、前記結合部に含まれる導体と、を有する
ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の素子。
【請求項10】
前記接続部は、前記共振器に定在する前記テラヘルツ波の電界の節となる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項4乃至9のいずれか一項に記載の素子。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、テラヘルツ波の発振又は検出に用いる素子に関する。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
ミリ波帯からテラヘルツ帯まで(30GHz以上30THz以下)の周波数領域の電磁波(以下、「テラヘルツ波」とよぶ)を発生する電流注入型の光源として、負性抵抗素子にアンテナを集積した発振器がある。具体的には、負性抵抗素子である2重障壁型の共鳴トンネルダイオード(RTD:Resonant Tunneling Diode)とマイクロストリップアンテナとを同一基板上に集積したテラヘルツ波を発振可能な素子がある。
【0003】
特許文献1には、複数の負性抵抗素子にアンテナを集積した発振器において、複数の負性抵抗素子を正位相又は逆位相で同期させることにより、テラヘルツ波の発振出力を向上することが記載されている。
【0004】
負性抵抗素子を用いた素子は、負性抵抗素子のバイアス電圧を調整するための電源と配線とを含むバイアス回路に起因した寄生発振を生じることがある。寄生発振は、所望の周波数と異なる低周波側の周波数帯における寄生的な発振のことを指し、所望の周波数における発振出力を低下させる。
【0005】
特許文献2には、負性抵抗素子から低インピーダンス回路を構成するシャント抵抗までの距離を、周波数f
LC
=1/2π√LCの等価波長の1/4より大きくする構成が記載されている。なお、周波数f
LC
は、配線構造のストリップ導体のインダクタンスをL、マイクロストリップアンテナの容量をCとする。特許文献2に記載の構成によれば、インダクタンスLを大きくして共振周波数f
LC
を下げることで、周波数f
LC
における抵抗性損失を増大させて給電構造に起因した寄生発振を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2013−168928号公報
特開2014−14072号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2の構成によれば、パッチアンテナ等のマイクロストリップアンテナを用いた発振器における寄生発振を低減できる。しかしながら、ストリップ線の外側に低インピーダンス回路を配置する構成であるため、配線構造に起因した比較的高周波帯(3GHzより大きい)の寄生発振が発生する恐れがある。また、特許文献1には、給電構造などに起因した寄生発振を抑制する方法については記載されていない。
【0008】
本発明は上記課題に鑑み、従来よりも高周波帯の寄生発振を低減できる素子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】
【0009】
本発明の一側面としての素子は、テラヘルツ波の発振又は検出に用いる素子であって、第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に配置されている誘電体と、前記第1の導体と前記第2の導体との間に互いに並列に接続されている第1の負性抵抗素子及び第2の負性抵抗素子と、を有する共振部と、前記第1の負性抵抗素子及び第2の負性抵抗素子のそれぞれにバイアス電圧を供給するバイアス回路と、前記バイアス回路と前記共振部とを接続する線路と、を有し、前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との正位相の相互注入同期が不安定で、前記第1の負性抵抗素子と前記第2の負性抵抗素子との逆位相の相互注入同期が安定になるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明の一側面としての素子によれば、従来よりも高周波帯の寄生発振を低減できる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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