[發明專利]振蕩器

有效

• 申請號: 201080013047.1
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN102362428A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 小山泰史;關口亮太
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H03B7/14
• 分類號: H03B7/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李穎

技術領域

本發明涉及包含產生電磁波的共振隧道二極管(resonant?tunneling?diode，RTD)的振蕩器。

背景技術

共振隧道二極管(RTD)是產生在30GHz～30THz的頻率范圍中的電磁波(在本說明書中被稱為太赫茲波)的電流注入型的太赫茲振蕩器的例子。RTD能夠使用基于半導體量子阱結構中的子帶之間的電子躍遷的電磁波增益在室溫產生太赫茲波。

專利文獻1(日本專利公開No.2007-124250)公開了通過在半導體基板上堆積(accumulate)由雙勢壘(double-barrier)RTD構成的活性層和平面狹縫天線共振器而形成的太赫茲振蕩器。該振蕩器在RTD的電流-電壓(I-V)特性中的微分負阻(negative?differential?resistance)的范圍中通過受激發射(stimulated?emission)而產生電磁波。

對于包含所述RTD的太赫茲振蕩器，公知的是發生偏壓電路中的寄生振蕩。所述寄生振蕩是在太赫茲頻帶(frequency?band)中除了由共振器的結構所確定的希望的共振頻率以外的頻率處的振蕩。因此，寄生振蕩導致希望的共振頻率處的振蕩輸出的減少。

因此，非專利文獻1(IEEE?Microwave?and?Guided?Wave?Letters，Vol.5，No.7，July?1995，pp?219-221)公開了在偏壓電源和RTD之間布置穩定化電路的方法。所述穩定化電路包括與RTD并聯地布置的電阻器和電容器，并且用于減少共振頻率以外的所有頻率處的共振電路的阻抗。所述穩定化電路位于與RTD相距λ/4(λ是與太赫茲頻率范圍中的希望的共振頻率對應的波長)之內的位置。

專利文獻1還公開了包括具有鉍(bismuth)電阻器的結構的并聯電阻器和具有金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal，MIM)分層結構的并聯電容器的穩定化電路。這些部件與RTD和狹縫天線共振器一起被集成在同一基板上，以產生太赫茲頻率范圍中的振蕩。

專利文獻2(日本專利公開No.2006-101495)公開了在同一基板上集成RTD和微帶共振器(包含兩個導體和插入兩個導體間的電介質的共振器)的太赫茲振蕩器。

引文列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開No.2007-124250

專利文獻2：日本專利公開No.2006-101495

非專利文獻

非專利文獻1：IEEE?Microwave?and?Guided?Wave?Letters，Vol.5，No.7，July?1995，pp?219-221

發明內容

此外，在專利文獻2中公開的太赫茲振蕩器中，可以設置在非專利文獻1中公開的包含并聯電阻器和并聯電容器的穩定化電路以抑制寄生振蕩。

但是，根據專利文獻2，如果穩定化電路直接位于與RTD相距λ/4的位置內，那么共振器的結構將被改變。因此，存在振蕩輸出水平(level)將被減小的風險。另外，還存在輻射電磁波的圖案將被干擾(disturb)的風險。

鑒于上述問題，本發明提供這樣的太赫茲振蕩器：在該太赫茲振蕩器中，集成了RTD和諸如微帶的共振器，并且該太赫茲振蕩器可產生太赫茲頻率范圍中的穩定振蕩。

根據本發明的實施例，一種用于使電磁波振蕩的振蕩器包括：共振器部分，包含共振隧道二極管、與共振隧道二極管接觸的電介質以及第一和第二導體，該共振器部分被構建為使得電介質被插入第一和第二導體之間并且使得第一和第二導體與共振隧道二極管電連接；電容器部分，被構建為使得電介質被插入第一和第二導體之間；線路部分，被配置為使得共振器部分和電容器部分相互并聯地電連接；以及電阻器部分，被配置為使得第一和第二導體相互電連接。共振器部分的第一位置和電容器部分的第二位置通過線路部分而相互連接，使得第一位置和第二位置在比在共振器部分中共振的電磁波的波長大的波長范圍中在電氣上基本相互等價。