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【発明の名称】 半導体集積回路装置
【発明者】 【氏名】松塚　隆之
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目２番３号　三菱電機株式会社内
【要約】 【課題】共振回路のＱ値を下げることなく、温度による発振周波数の変動を補償した半導体集積回路装置を構成する。

【解決手段】この発明に係る電圧制御発振器１０は、制御信号に対応した周波数で共振する共振回路１４と、この共振回路１４に一端が接続された伝送線路部１６と、この伝送線路部１６の他の一端にゲート電極が接続されソース電極がソースインダクタ１８ｃを介して接地されたＦＥＴ１８ａおよびＦＥＴ１８ａのドレイン電極に接続された高周波信号の出力端１８ｆを含む能動回路１８とを備えるとともに、伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に変更可能としたものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、
この共振回路に一端が接続され高周波信号を伝送するとともに、インピーダンスを可逆的に変更可能とした伝送線路部と、
この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子およびこの能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端を含む能動回路と、
上記共振回路、伝送線路部、および能動回路が一主面に配設された基板と、
を備えた半導体集積回路装置。
【請求項２】
伝送線路部が、長さの異なる複数の伝送線路とこの伝送線路の一本を共振回路及び能動回路と接続する接続切換要素とを有することを特徴とした請求項１記載の半導体集積回路装置。
【請求項３】
伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に他端で能動回路に接続された第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に隣接して配設され第１の接断要素を介して接地された導体とを有することを特徴とした請求項１記載の半導体集積回路装置。
【請求項４】
第２の接断要素とこの第２の接断要素に直列して接続された第２の伝送線路とをさらに有し、この第２の接断要素と第２の伝送線路とが第１の接断要素と並列に接地されたことを特徴とする請求項３記載の半導体集積回路装置。
【請求項５】
伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に、他端で能動回路に接続された伝送線路、およびこの伝送線路と接地端との間に接続された容量可変半導体素子を有することを特徴とした請求項１記載の半導体集積回路装置。
【請求項６】
能動素子の第３の電極と能動回路の高周波信号の出力端とに接続された反射回路をさらに備えるとともに、この反射回路のインピーダンスを可逆的に変更可能としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置。
【請求項７】
能動素子を電界効果型トランジスタとし、第１の電極をゲート電極、第２の電極をソース電極、第３の電極をドレイン電極としたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置。
【請求項８】
信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、
この共振回路に一端が接続され高周波信号を伝送する伝送線路と、
この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子、この能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端、および上記能動素子の第３の電極と高周波信号の出力端とに接続されたインピーダンスを可逆的に変更可能とする反射回路を含む能動回路と、
上記共振回路、伝送線路、および能動回路が一主面に配設された基板と、
を備えた半導体集積回路装置。
【請求項９】
信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、
この共振回路に一端が接続されるとともに、インピーダンスを不可逆的に変更可能とした伝送線路部と、
この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子、およびこの能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端を含む能動回路と、
上記共振回路、伝送線路部、および能動回路が一主面に配設された基板と、
を備えた半導体集積回路装置。
【請求項１０】
伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に他の一端で能動回路に接続された伝送線路を有するとともに不可逆的に回路を切断する切断要素およびこの切断要素と直列に接続された抵抗素子がともに上記伝送線路と接地端との間に接続されたことを特徴とする請求項９記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体集積回路装置に係り、特にレーダーに用いられるマイクロ波・ミリ波領域で動作する発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の電圧制御発振器の一例を示す回路図である。
図１１において、１００は電圧制御発振器、１０２はＦＥＴ、１０４は伝送線路、１０６はＬＣ直列共振回路を構成するインダクタ、１０８はＬＣ直列共振回路を構成する可変容量ダイオード、１１０はゲートバイアス印加用のチョークインダクタ、１１２はソースインダクタ、１１４はドレインバイアス印加用のチョークインダクタ、１１６は反射利得を向上させるための反射回路、１１８は可変容量ダイオード１０８の制御電圧印加用のチョークインダクタ、１２０は制御電圧の入力端、１２２は高周波信号の出力端である。
【０００３】
図１２は従来の電圧制御発振器の発振周波数特性を示す模式図である。
図１２において、１２ａは所定の室温の場合における発振周波数と制御電圧との関係の曲線、１２ｂは室温より高温になった場合における発振周波数と制御電圧との関係の曲線、１２ｃは室温より低温になった場合における発振周波数と制御電圧との関係の曲線である。またＷは所望の周波数帯域幅で、使用周波数の数％程度の周波数帯域である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電圧制御発振器１００は、使用環境や使用中の発生熱によりＦＥＴ１０２の温度が変動し、これに対応して使用を想定された室温よりも高温または低温の場合に、発振周波数と制御電圧との関係の曲線が曲線１２ａから曲線１２ｂまたは曲線１２ｃに変移する。
このような温度変化があった場合でも、電圧制御発振器１００を所望の周波数帯域全域で発振を可能にさせるためには、所望の周波数帯域全域に対応してループ利得と位相条件を常に満足させることが必要である。
【０００５】
このため従来の電圧制御発振器１００においては、共振回路のＱ値を低くすることにより、温度変化が発生しても所望の周波数帯域全域で発振を可能にしていた。すなわち、温度変化による発振周波数の変動を補償するために、共振回路のＱ値を低くすることにより、共振回路の共振周波数の可変帯域を広くし、室温における同調範囲が広くなるように設計していた。
【０００６】
しかしながら、共振回路のＱ値と位相雑音とはトレードオフの関係にあり、共振回路のＱ値を下げることは、位相雑音が劣化するという問題があった。
ここで、位相雑音Ｎとは、所定の周波数ｆにおける出力電力値をａｄＢｍ、周波数ｆからΔｆ離れた周波数における出力電力値をｂｄＢｍとしたときに、
Ｎ＝（ｂ−ａ）　ｄＢｃ／Ｈｚ
で、定義される値である。
この発明は上記の問題点を解消するためになされたもので、第１の目的は、共振回路のＱ値を下げることなく、温度による発振周波数の変動を補償した半導体集積回路装置を構成することである。第２の目的は、共振回路のＱ値を下げることなく、発振周波数のばらつきを容易に修正できる半導体集積回路装置を構成することである。
【０００７】
なお、公知の技術としては、特開昭６１−２６１９０３号公報に発振回路が記載されている。この発振回路は、アルミナセラミック基板に設けられたストリップライン共振器を用いたもので、アルミナセラミック基板の比誘電率が周囲温度の変動によって変化することにより発振周波数が変化することを防ぐとともに小形化と発振周波数のばらつきを容易に調整できるように、ストリップライン導体と並列にチップ状温度補償用コンデンサを正確に位置決めして接続した構成が開示されている。
【０００８】
また、特開平８−２０４４４７号公報には、マイクロ波発振器の記載がある。このマイクロ波発振器はその一部を構成する共振回路を主共振回路と副共振回路とで構成し、このうち副共振回路を可変容量ダイオードと温度補償コンデンサと誘導性伝送路で構成することにより、温度変化による発振周波数の変化を補償したものである。
【０００９】
また、特開平５−２５１９３０号公報には、高周波発振器の記載がある。この高周波発振器はその一部に２倍の線路幅の線路導体を備え、発振器の製造時に線路導体を長手方向にトリミングし発振周波数を調整可能としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体集積回路装置は、信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、この共振回路に一端が接続され高周波信号を伝送するとともに、インピーダンスを可逆的に変更可能とした伝送線路部と、この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子およびこの能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端を含む能動回路と、共振回路、伝送線路部、および能動回路が一主面に配設された基板と、を備えたもので、共振回路のＱ値を下げることなく、温度による発振周波数の変動を可逆的に補償することができる。
【００１１】
さらに、伝送線路部が、長さの異なる複数の伝送線路とこの伝送線路の一本を共振回路及び能動回路と接続する接続切換要素とを有するもので、簡単な構成で位相条件を可逆的に変更でき、温度による発振周波数の変動に対して補償を行うことができる。
【００１２】
またさらに、伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に他端で能動回路に接続された第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に隣接して配設され第１の接断要素を介して接地された導体とを有するもので、簡単な構成で位相条件を可逆的に変更でき、温度による発振周波数の変動に対して補償を行うことができる。
【００１３】
さらに、第２の接断要素とこの第２の接断要素に直列して接続された第２の伝送線路とをさらに有し、この第２の接断要素と第２の伝送線路とが第１の接断要素と並列に接地されたもので、インピーダンス変更の選択肢を多く設定することができて、温度による発振周波数の変動に対してきめ細かく対応することができる。
【００１４】
またさらに、伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に、他端で能動回路に接続された伝送線路、およびこの伝送線路と接地端との間に接続された容量可変半導体素子を有するもので、インピーダンスの変更を連続的に設定することができて位相条件を可逆的に変更でき、温度による発振周波数の変動に対してきめ細かく対応することができる。
【００１５】
またさらに、能動素子の第３の電極と能動回路の高周波信号の出力端とに接続された反射回路をさらに備えるとともに、この反射回路のインピーダンスを可逆的に変更可能としたもので、簡単に発振の位相条件の変更をおこなうことができるとともに反射利得の帯域幅はそのままで中心周波数を変移することができる。
【００１６】
またさらに、能動素子を電界効果型トランジスタとし、第１の電極をゲート電極、第２の電極をソース電極、第３の電極をドレイン電極としたもので、高周波動作に適した構成にすることができる。
【００１７】
また、信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、この共振回路に一端が接続され高周波信号を伝送する伝送線路と、この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子、この能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端、および能動素子の第３の電極と高周波信号出力端とに接続されたインピーダンスを可逆的に変更可能とする反射回路を含む能動回路と、共振回路、伝送線路、および能動回路が一主面に配設された基板と、を備えたもので、反射回路のインピーダンスを可逆的に変更することにより、反射利得の帯域幅はそのままで中心周波数を変移することができる。
【００１８】
また、信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、この共振回路に一端が接続されるとともに、インピーダンスを不可逆的に変更可能とした伝送線路部と、この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子、およびこの能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端を含む能動回路と、共振回路、伝送線路部、および能動回路が一主面に配設された基板と、
を備えたもので、発振周波数のばらつきを補正することができる。
【００１９】
さらに、伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に他の一端で能動回路に接続された伝送線路を有するとともに不可逆的に回路を切断する切断要素およびこの切断要素と直列に接続された抵抗素子がともに伝送線路と接地端との間に接続されたもので、簡単な構成で、発振周波数のばらつきを補正することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。以下の説明では、半導体集積回路装置として例えば数ＧＨｚ以上のマイクロ波・ミリ波に用いられるレーダー用の電圧制御発振器を例にして説明する。
図１において、１０はこの実施の形態に係る電圧制御発振器で、１２は電圧制御発振器の基板で、例えばＭＭＩＣでは半導体基板が用いられるが、セラミック基板が用いられる場合もある。セラミック基板が用いられた場合には、伝送線路パターンを形成した後に各回路部品が実装される。
【００２１】
１４は共振回路で、ここでは一例としてＬＣ直列共振回路を示している。１４ａはＬＣ直列共振回路を構成するインダクタ、１４ｂはＬＣ直列共振回路を構成する容量可変ダイオードである。ＬＣ直列共振回路はインダクタ１４ａの一端と容量可変ダイオード１４ｂのカソード側が接続され、容量可変ダイオード１４ｂのアノード側は接地されている。１４ｃはチョークインダクタで一端は制御信号を入力する入力端１４ｄに接続され、他端は容量可変ダイオード１４ｂのカソード側に接続され、容量可変ダイオード１４ｂに制御電圧を印加する。
【００２２】
１６は伝送線路部で、この伝送線路部１６が発振の位相条件を決定する要素の一つである。この伝送線路部１６は電気長の異なる複数のマイクロストリップ線路からなる伝送線路１６ａ、１６ｂと、これらの伝送線路１６ａ、１６ｂの一つを選択するために伝送線路１６ａ、１６ｂの両端に配設されたスイッチ１６ｃ、１６ｄとで構成されている。スイッチ１６ｃ、１６ｄは例えばダイオードやＦＥＴを用いて形成される。
【００２３】
ここでは伝送線路として長短２本の伝送線路を設けているが、必ずしも２本である必要はなく、もっと本数を増やせばさらに温度変化による周波数変動にきめ細かく対応することができる。
この例では、共振回路１２を構成するインダクタ１４ａの、容量可変ダイオード１４ｂと接続されていない側の一端とスイッチ１６ｃとが接続されている。
１８は能動回路で、１８ａは能動素子としてのＦＥＴで第１の電極としてのゲート電極、第２の電極としてのソース電極、第３の電極としてのドレイン電極を備えている。
【００２４】
１８ｂは一端がＦＥＴ１８ａのゲート電極に接続されたゲートバイアス印加用のチョークインダクタ、１８ｃは一端がＦＥＴ１８ａのソース電極に接続され他端が接地されたソースインダクタ、１８ｄは一端がＦＥＴ１８ａのドレイン電極に接続されたドレインバイアス印加用のチョークインダクタ、１８ｅはマイクロストリップ線路からなる反射回路で、一端は開放で他端がＦＥＴ１８ａのドレインに接続されている。１８ｆは高周波信号の出力端である。また１８ｉはＤＣ遮断用のキャパシタである。
【００２５】
ＦＥＴ１８ａのゲート電極が伝送線路部１６のスイッチ１６ｄと接続されている。また、ＦＥＴ１８ａのドレイン電極が高周波信号を出力する出力端１８ｆに接続されている。
このように電圧制御発振器１０では、伝送線路部１６の伝送線路の電気長を可逆的に変えることにより、伝送線路部１６のインダクタンスを可逆的に変える。これにより伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に変え、温度変化による発振周波数の変化を補償するものである。
【００２６】
図２はこの実施の形態に係る電圧制御発振器の発振周波数特性の模式図である。
図２において、曲線ａは電気長が短い方の伝送線路１６ｂを接続したときの発振周波数特性で、曲線ｂは電気長が長い方の伝送線路１６ａを接続したときの発振周波数特性である。
次に動作について説明する。
電圧制御発振器１０において、使用環境や使用中の発生熱によりＦＥＴ１８ａの温度が変動し、このため利得のみならず位相条件も変動する。
電圧制御発振器１０を安定的に動作させるためには、ループ利得と位相条件を常に満足させることが必要である。
【００２７】
電圧制御発振器１０を切断面Ａで二つに分けて考えた場合、位相条件は切断面Ａから見たそれぞれの反射位相が、
＜Ｓ１１＋＜Ｓ２２＝０
を満足することが、発振開始のための必要条件となる。
ここで、＜Ｓ１１および＜Ｓ２２は、切断面Ａの共振回路１４側を１、伝送線路部１６側を２とした２端子対回路のＳパラメータの位相角である。
【００２８】
ＦＥＴ１８ａの温度が変動し、使用が想定された室温から、例えば高温側に温度が変化した場合、＜Ｓ２２も変動するので、電圧制御発振器１０の発振周波数特性が発振周波数の低い側に変移する。この状態で所望の周波数帯域全体で発振が確保できない場合には、共振回路１４と能動回路１８との間に設けられた伝送線路部１６のインピーダンスを変更することで簡単に位相角の変化を発生させることができるので、これにより位相条件を変更し、発振周波数特性を発振周波数の高い側に変移させ、所望の周波数帯域全体で発振が確保できるようにするのである。すなわち伝送線路部１６のインピーダンスを変更することで、温度による発振周波数特性の変移を効果的に補償することができる。
【００２９】
発振周波数特性の温度による変移を補償するために、温度が高くなったときには図２に示されるように電気長が短い方の伝送線路１６ｂを選択して発振周波数特性を発振周波数の高い方に変移させ、温度が低くなった場合には電気長が長い方の伝送線路１６ａを選択して発振周波数特性を発振周波数の低い方に変移させ、それぞれ温度変化による発振周波数の変化を補償する。
この補償により、温度変化があった場合でも、発振周波数の数％の周波数帯域幅Ｗを持つ所望の発振周波数で、安定的に、出力端１８ｆから高周波を出力させることができる。
【００３０】
この実施の形態に係る電圧制御発振器１０においては、温度変化による発振周波数の変動を共振回路のＱ値を低くしておくことで対処するということを行っていないので、共振回路のＱ値を低くした場合に発生する位相雑音の劣化を生じることなしに、温度変化による位相条件の変化が発生しても所望の周波数帯域全域で発振を可能とすることができる。
【００３１】
また、この実施の形態では、電気長の異なる伝送線路を並置しこれをスイッチで選択するという簡単な構成で伝送線路部１６のインピーダンスを変更することが出来る。延いては位相雑音が少なく温度特性の良い電圧制御発振器を簡単に構成することができる。
【００３２】
図３は実施の形態１の電圧制御発振器の変形例を示す模式図である。
図１の電圧制御発振器１０は能動素子としてＦＥＴ１８ａを使用し、高周波動作に適した構成にしたものであるが、ＦＥＴ１８ａに変えて、バイポーラトランジスタを用いた構成としても良い。
なお、以下に述べる実施の形態においても、ＦＥＴを用いて説明しているが、ＦＥＴに変えてバイポーラトランジスタを用いた構成としても良い。
【００３３】
図３において、図１と同じ符号は同じかまたは相当のものを示す。以下の図においても同じ符号は同じかまたは相当のものを示す。
図３において、２０は電圧制御発振器、１８ｇは能動素子としてのバイポーラトランジスタである。
【００３４】
なお、ＦＥＴ１８ａに変えてバイポーラトランジスタ１８ｇを用いたので、この変形例では第１の電極としてはベース電極、第２の電極としてはエミッタ電極、そして第３の電極としてはコレクタ電極が対応し、チョークインダクタ１８ｂは一端がバイポーラトランジスタ１８ｇのベース電極に接続されたベースバイアス印加用のものとなり、１８ｃは一端がバイポーラトランジスタ１８ｇのエミッタ電極に接続され他端が接地されたエミッタインダクタとなり、そしてチョークインダクタ１８ｄは一端がバイポーラトランジスタ１８ｇのコレクタ電極に接続されたコレクタバイアス印加用のものとなる。
動作は電圧制御発振器１０と同様で、電圧制御発振器１０と同様の効果を奏する。
【００３５】
実施の形態２．
図４はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
図４において、３０は電圧制御発振器である。１６ｅは第１の伝送線路としての主伝送線路で、マイクロストリップ線路で構成されている。１６ｆは主伝送線路１６ｅに隣接して並置された導体としての配線層である。１６ｇは第１の接断要素としてのオン−オフ型のスイッチでダイオードやトランジスタで構成される。配線層１６ｆはスイッチ１６ｇを介して接地されている。共振回路１４と能動回路１８は実施の形態１の電圧制御発振器１０と同じである。
【００３６】
この実施の形態２に係る電圧制御発振器２０では、伝送線路部１６に共振回路１４のＬＣ直列共振回路を構成するインダクタ１４ａと能動回路１８のＦＥＴ１８ａのゲート電極とに固定的に接続された主伝送線路１６ｅと、この主伝送線路１６ｅに沿って隣接する配線層１６ｆとを設け、この配線層１６ｆをスイッチ１６ｇにより接地したり、あるいは接地から切断したりすることにより、主伝送線路１６ｅのキャパシタンスを変え、伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に変更するものである。
【００３７】
スイッチ１６ｇをオフにした場合、伝送線路部１６のインピーダンスは主伝送線路１６ｅのインピーダンスであるが、スイッチ１６ｇをオンにした場合、主伝送線路１６ｅと配線層１６ｆとの間でキャパシタンスを持つことになり、これに対応して発振周波数特性はスイッチ１６ｇをオフにした場合よりも発振周波数が低い方に変移する。
図５はこの実施の形態に係る電圧制御発振器の発振周波数特性の模式図である。
図２において、曲線ａはスイッチ１６ｇをオフにしたときの発振周波数特性で、曲線ｂはスイッチ１６ｇをオンしたときの発振周波数特性である。
【００３８】
電圧制御発振器３０においても、共振回路１４と能動回路１８との間に設けられた伝送線路部１６のインピーダンスを変更することで、簡単に位相角の変化を発生させることができるので、伝送線路部１６のインピーダンスを変更することで、実施の形態１と同様に発振周波数特性の温度による変移を効果的に補償することができる。
実施の形態１に係る電圧制御発振器の動作説明で述べたのと同様に、温度が高くなったときには電圧制御発振器３０の発振周波数特性が発振周波数の低い側に変移し、温度が低くなったときには電圧制御発振器３０の発振周波数特性が発振周波数の高い側に変移する。
【００３９】
この発振周波数特性の温度による変位を補償するために、図５に示されるように、温度が高くなったときにはスイッチ１６ｇをオフにして発振周波数特性を発振周波数の高い方に変移させ、温度が低くなった場合にはスイッチ１６ｇをオンして発振周波数特性を発振周波数の低い方に変位させ、それぞれ温度変化による発振周波数の変移を補償する。
【００４０】
この実施の形態においても、実施の形態１の場合と同様の効果を奏し、共振回路のＱ値を低くした場合に発生する位相雑音の劣化を生じることなしに、温度変化が発生しても所望の周波数帯域全域で発振を可能とすることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図６はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
図６において、３５は電圧制御発振器、１６ｈは第２の接断要素としてのオン−オフ型のスイッチである。１６ｉは第２の伝送線路としての補助伝送線路である。スイッチ１６ｈと補助伝送線路１６ｉとは直列に接続され、配線層１６ｆとスイッチ１６ｈとが接続されるとともに配線層１６ｆはスイッチ１６ｈと補助伝送線路１６ｉとを介して接地されている。共振回路１４と能動回路１８は実施の形態１の電圧制御発振器１０と同じである。
【００４２】
この電圧制御発振器３５の構成は、実施の形態２における電圧制御発振器３０の配線層１６ｆがスイッチ１６ｇを介して接地されているのに加えて、さらに配線層１６ｆがスイッチ１６ｇと並列に、スイッチ１６ｈと補助伝送線路１６ｉとの直列接続を介して接地されたものである。
この電圧制御発振器３５においても、共振回路１４と能動回路１８との間に設けられた伝送線路部１６のインピーダンスを変更することで、簡単に位相角の変化を発生させることができるので、伝送線路部１６のインピーダンスを変更することで、実施の形態１と同様に発振周波数特性の温度による変移を効果的に補償することができる。
【００４３】
さらに、スイッチ１６ｇとスイッチ１６ｈのオン・オフを組み合わせることにより、伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に４状態に変更が可能となる。これにより発振周波数の温度による変動をきめ細かく補償することができる。
【００４４】
実施の形態４．
図７はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
図７において、４０は電圧制御発振器、１６ｊは容量可変ダイオード、１６ｋは容量可変ダイオード１６ｊの容量を制御するバイアスを印加するためのチョークインダクタである。また１６ｍはＤＣ遮断用のキャパシタである。
伝送線路部１６は共振回路１４のＬＣ直列共振回路を構成するインダクタ１４ａと能動回路１８のＦＥＴ１８ａのゲート電極とに固定的に接続された主伝送線路１６ｅと、この主伝送線路１６ｅが容量可変ダイオード１６ｊを介して接地されている。チョークインダクタ１６ｋを介して印加される制御電圧により容量可変ダイオード１６ｊの容量を連続的に変更し、主伝送線路１６ｅのキャパシタンスを変え、伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に連続的に変更するものである。
【００４５】
電圧制御発振器４０においても、共振回路１４と能動回路１８との間に設けられた伝送線路部１６のインピーダンスを連続的に変更することで、簡単に位相角の変化を発生させることができる。このため発振の位相条件を満足する周波数を連続的に変えることができるので、発振周波数を連続的に発振周波数特性の温度による移動を、効果的に、また連続的にきめ細かく補償することができる。
【００４６】
実施の形態５．
図８はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
図８において、４５は電圧制御発振器、４６は反射回路、４６ａは反射回路４６の主伝送線路でマイクロストリップ線路により構成されている。主伝送線路４６ａはその一端がＦＥＴ１８ａのドレインに接続され、他の一端が開放端である。４６ｂは主伝送線路４６ａに隣接して並置された導体としての配線層である。４６ｃはオン−オフ型のスイッチで、ダイオードやトランジスタなどにより構成される。配線層４６ｂはスイッチ４６ｃを介して接地されている。
【００４７】
反射回路４６のインピーダンスは、スイッチ４６ｃをオフした場合は主伝送線路４６ａのインピーダンスで決まるが、スイッチ４６ｃをオンすることにより、主伝送線路４６ａと配線層４６ｂとの間でさらにキャパシタンスを持つようになり、反射回路４６のインピーダンスを可逆的に変化させることができる。
従って温度変動が生じて発振周波数特性が変移した場合、反射回路４６のインピーダンスを可逆的に変化させて、温度変動に対する補償を行うことができる。
実施の形態１から実施の形態４においては、伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に変化させる構成であり、この構成では発振の位相条件を満たす周波数、つまり発振周波数、を変えることにより、温度変化に対する補償を行ったのである。
【００４８】
一方、この実施の形態５におけるように反射回路４６のインピーダンスを可逆的に変化させる構成では、発振の位相条件を満たす周波数、つまり発振周波数、を変えることに加えて、さらに反射利得の帯域（反射利得の帯域とはほぼ発信可能な帯域である）はそのままで、中心周波数を移動させることが出来る。
このため、大きな温度変動により反射利得の帯域が所望の周波数帯域からはずれてしまった場合に、反射回路４６のインピーダンスを変化させて、有効に温度補償を行うことができる。
延いては位相雑音特性に優れ、大きな温度変化を受ける場合でも安定した電気的特性を備えた半導体集積回路装置を構成することができる。
【００４９】
この実施の形態５の反射回路４６においてインピーダンスを変化させる構成は、実施の形態２の図４に示された伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に変化させる構成と同じであるが、実施の形態３及び実施の形態４における伝送線路部１６のインピーダンスを可逆的に変化させる構成を反射回路４６に適用しても良い。
【００５０】
実施の形態６．
図９はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
図９において、５０は電圧制御発振器である。この電圧制御発振器５０においては、伝送線路部１６の伝送線路の電気長を可逆的に変えることにより、伝送線路部１６インピーダンスを可逆的に変え、温度変化による発振周波数の変化を補償しつつ、実施の形態５と同様に反射回路４６のインピーダンスをスイッチ４６ｃにより可逆的に変化させることができる。
【００５１】
従って、温度変動が比較的少ない場合は、伝送線路部１６のインピーダンスを変えることにより簡単に温度変化による発振周波数の変化を補償することで対処し、温度変化が大きくなり、反射利得の帯域が所望の周波数帯域からはずれてしまった場合に反射回路４６のインピーダンスをスイッチ４６ｃにより可逆的に変化させ、温度変化による発振周波数の変化を補償することで対処することができる。この様に温度変化の程度に応じて、２種類の温度補償の手法を採ることができる。
【００５２】
従って使用するデバイスの電気的特性が温度により大きく変化する場合や、使用環境の温度変化が大きい場合の電圧制御発振器に対してきめ細かな対応ができる構成とすることが出来る。延いては位相雑音特性に優れ、大きな温度変化を受ける場合でも安定した電気的特性を備えた半導体集積回路装置を構成することができる。
【００５３】
なおこの実施の形態では、伝送線路部１６を実施の形態１の場合に使用した構成について説明したが、実施の形態２ないし４における伝送線路部１６の構成を用いても良い。
【００５４】
実施の形態７．
図１０はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
図１０において、５５は電圧制御発振器、５７は切断要素で、配線層を過電流やレーザカットにより切断できるように形成したものである。５９は抵抗素子である。
【００５５】
この電圧制御発振器５５では、伝送線路部１６を共振回路１４のＬＣ直列共振回路を構成するインダクタ１４ａと能動回路１８のＦＥＴ１８ａのゲート電極とに固定的に接続された主伝送線路１６ｅと、この主伝送線路１６ｅに沿って隣接する配線層１６ｆとを設け、さらにこの配線層１６ｆを切断要素５７と抵抗素子５９とを介して接地した構成としている。
【００５６】
製造過程におけるばらつきのために発振周波数が仕様からはずれた場合に、切断要素５７から過電流を流して抵抗素子を焼き切ることによって、伝送線路部１６のインピーダンスを不可逆的にではあるが変更し、発振の位相条件を満足する周波数を変え、発振周波数の変更が可能である。これにより発振周波数のばらつきを少なくし、製品の歩留まりを高めることができる。
【００５７】
【発明の効果】
この発明の半導体集積回路装置は以上に説明したような構成を備えているので、以下のような効果を有する。
この発明に係る半導体集積回路装置においては、信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、この共振回路に一端が接続され高周波信号を伝送するとともに、インピーダンスを可逆的に変更可能とした伝送線路部と、この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子およびこの能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端を含む能動回路と、共振回路、伝送線路部、および能動回路が一主面に配設された基板と、を備えたもので、共振回路のＱ値を下げることなく、温度による発振周波数の変動を可逆的に補償することができる。延いては位相雑音特性に優れ、温度変化があっても電気的特性の安定した半導体集積回路装置を構成することができる。
【００５８】
さらに、伝送線路部が、長さの異なる複数の伝送線路とこの伝送線路の一本を共振回路及び能動回路と接続する接続切換要素とを有するもので、簡単な構成で位相条件を可逆的に変更でき、温度による発振周波数の変動に対して補償を行うことができる。延いては位相雑音特性に優れ、温度変化があっても電気的特性の安定した半導体集積回路装置を安価に提供することができる。
【００５９】
またさらに、伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に他端で能動回路に接続された第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に隣接して配設され第１の接断要素を介して接地された導体とを有するもので、簡単な構成で位相条件を可逆的に変更でき、温度による発振周波数の変動に対して補償を行うことができる。延いては位相雑音特性に優れ、温度変化があっての電気的特性の安定した半導体集積回路装置を安価に提供することができる。
【００６０】
さらに、第２の接断要素とこの第２の接断要素に直列して接続された第２の伝送線路とをさらに有し、この第２の接断要素と第２の伝送線路とが第１の接断要素と並列に接地されたもので、伝送線路部におけるインピーダンス変更の選択肢を多く設定することができて、温度による発振周波数の変動に対してきめ細かく対応することができる。延いては位相雑音特性に優れ、温度変化があっても電気的特性の安定した半導体集積回路装置を構成することができる。
【００６１】
またさらに、伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に、他端で能動回路に接続された伝送線路、およびこの伝送線路と接地端との間に接続された容量可変半導体素子を有するもので、伝送線路部のインピーダンスの変更を連続的に設定することができて、温度による発振周波数の変動に対してきめ細かく対応することができる。延いては位相雑音特性に優れ、温度変化があっても電気的特性の安定した半導体集積回路装置を構成することができる。
【００６２】
またさらに、能動素子の第３の電極と能動回路の高周波信号出力端とに接続された反射回路をさらに備えるとともに、この反射回路のインピーダンスを可逆的に変更可能としたもので、簡単に発振の位相条件の変更をおこなうことができるとともに反射利得の帯域幅はそのままで中心周波数を移動することができる。ひいては、位相雑音特性に優れ、大きな温度変化を受ける場合でも安定した電気的特性を備えた半導体集積回路装置を構成することができる。
【００６３】
またさらに、能動素子を電界効果型トランジスタとし、第１の電極をゲート電極、第２の電極をソース電極、第３の電極をドレイン電極としたもので、高周波動作に適した構成にすることができる。延いては、位相雑音特性に優れ、温度変化があっても電気的特性の安定し、高周波動作に適した半導体集積回路装置を構成することができる。
【００６４】
また、信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、この共振回路に一端が接続され高周波信号を伝送する伝送線路と、この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子、この能動素子の第３の電極に接続された高周波信号出力端、および能動素子の第３の電極と高周波信号の出力端とに接続されたインピーダンスを可逆的に変更可能とする反射回路を含む能動回路と、共振回路、伝送線路、および能動回路が一主面に配設された基板と、を備えたもので、反射回路のインピーダンスを可逆的に変更することにより、反射利得の帯域幅はそのままで中心周波数を移動することができる。延いては位相雑音特性に優れ、大きな温度変化を受ける場合でも安定した電気的特性を備えた半導体集積回路装置を構成することができる。
【００６５】
また、信号入力端からの制御信号に対応した周波数で共振する共振回路と、この共振回路に一端が接続されるとともに、インピーダンスを不可逆的に変更可能とした伝送線路部と、この伝送線路部の他の一端に接続された第１の電極とリアクタンス要素を介して接地された第２の電極と第３の電極とを有する能動素子、およびこの能動素子の第３の電極に接続された高周波信号の出力端を含む能動回路と、共振回路、伝送線路部、および能動回路が一主面に配設された基板と、を備えたもので、発振周波数のばらつきを補正することができる。延いては歩留まりがよく安価な半導体集積回路装置を提供することができる。
【００６６】
さらに、伝送線路部が、所定の長さを有し一端で共振回路に他の一端で能動回路に接続された伝送線路を有するとともに不可逆的に回路を切断する切断要素およびこの切断要素と直列に接続された抵抗素子がともに伝送線路と接地端との間に接続されたもので、簡単な構成で、発振周波数のばらつきを補正することができる。延いては簡単な構成で、歩留まりがよく安価な半導体集積回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図２】この発明の一つの実施の形態に係る電圧制御発振器の発振周波数特性の模式図である。
【図３】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の変形例の模式図である。
【図４】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図５】この発明の一つの実施の形態に係る電圧制御発振器の発振周波数特性の模式図である。
【図６】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図７】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図８】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図９】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図１０】この発明の一つの実施の形態に係る半導体集積回路装置の模式図である。
【図１１】従来の電圧制御発振器の一例を示す回路図である。
【図１２】従来の電圧制御発振器の発振周波数特性を示す模式図である。
【符号の説明】
１４ｄ　信号入力端、　　１４　共振回路、　　１６　伝送線路部、　　１８ｃ　ソースインダクタ、　　１８ａ　ＦＥＴ、　　１８ｇ　バイポーラトランジスタ、　　１８ｆ　出力端、　　１８　能動回路、　　１２　基板、　　１６ａ、１６ｂ　伝送線路、　　１６ｃ、１６ｄ　スイッチ、　　１６ｅ　主伝送線路、　　１６ｆ　配線層、　　１６ｇ　スイッチ、　　１６ｈ　スイッチ、　　１６ｉ　補助伝送線路、　　１６ｊ　容量可変ダイオード、　　４６　反射回路、
５７　切断要素、　　５９　抵抗素子。
【出願人】 【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
【出願日】 平成１４年６月４日（２００２．６．４）
【代理人】 【識別番号】１０００８２１７５
【弁理士】
【氏名又は名称】高田　守

【識別番号】１０００６６９９１
【弁理士】
【氏名又は名称】葛野　信一

【識別番号】１００１０６１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋　英樹

【識別番号】１００１０８３７２
【弁理士】
【氏名又は名称】谷田　拓男
【公開番号】 特開２００４−１５２０３（Ｐ２００４−１５２０３Ａ）
【公開日】 平成１６年１月１５日（２００４．１．１５）
【出願番号】 特願２００２−１６３０６５（Ｐ２００２−１６３０６５）